DE2127756A1 - Verfahren zur Herstellung von Form gebilden - Google Patents

Description

Patentanwälte
DipL-ing. Amthor

Dipl.-Ing. Wolf

Frankfurt a. M. O 1 O 7 7 £ G

Mittelweg 12 £. \ Z / f 0Ό

Franl:furt/M., £.6.1971 11.. 239

.Γ.3:Ί ,"QIl 3"!T' Ι^Τ(2Γ3'! ·""' "".Uli™ VOΓ!. "Ό ιT./""~V<1 "L^ 01^Λ

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Her-.stellung von Formgebilden, w:j.e Fasern, Fäden, Stäben, Röhren und sowohl planen als auch röhrenförmigen Filmen oder Häuten, sowie dreidimensionale Produkte aus wasserunlöslichen, ionisierbaren Kollagenteilsalzen, die gewöhnlich als wasserunlösliches mikrokristallines Kollagen bezeichnet werden.

Nähte, Ligaturen und Wursthüllen wurden früher aus tierischen Darmgeweben hergestellt. Da solche Gewebe von Tier zu Tier verschieden sind, wiesen die Endprodukte sehr

109851 /1661

unterschiedliche Eigenschaften auf und es·war daher erforderlich, die Naturprodukte sorgfältig zu klassifizieren und zu sortieren. So mußten z,B. Darmgewebe sorgsam ausgewählt, sortiert und klassifiziert werden, wenn daraus Wursthüllen mit bestimmten Durchmessern herzustellen waren. Dieses Klassifizieren und Sortieren ist insbesondere bei Verwendung der modernen Wurstfüll- und Bindevorrichtungen erforderlich. Hinzu kommt, daß der Vorrat an für diese Zwecke zur Verfugung stehendem tierischem Darm beschränkt ist. Bei Würsten der Frankfurter Art werden cellulosehaltige Häute verwendet. Da diese jedoch nicht eßbar sind, müssen sie entweder von dem Hersteller oder dem Verwender entfernt werden.

Es wurden beträchtliche Anstrengungen gemacht, um Verfahren zur Herstellung von verschiedenen Formgebilden, die als Ligaturen, Nähte, sowie eßbare, rohrförmige Filme oder

/sind
Wursthäute verwendbar und aus verschiedenen Materialien mit hohem Kollagengehalt, z.B. Tierhäuten, Tierdärmen und Sehnen,bestehen vorzusehen. Das wohl allgemein verbreiteste Verfahren dieser Art besteht in der Behandlung von gereinigtem kollagenhaltigem Material mit Säure, was zur Quellung der Kollagenfasern oder Fibrillen führt, wonach eine Aufschlämmung der gequollenen Fasern und Fibrillen in Wasser hergestellt wird, um eine extrudierbare flüssige Masse zu erhalten. Da die Kollagenfasern und - fibrillen stark anquellen, enthalten diese Ausschlämmungen ungefähr 2 Gew.-% derselben und, wenn sehr hochviskose Materialien verarbeitet werden können, bis zu 4 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die trockenen Fibrillen. Die Aufschlämmung wird

109851/1661

Durcn Öffnungen cor gcwilnscntcn Form in ein Koarulxer- oder Dehydratisierung sbad extrudiert. Die so erhaltenen Gebilde erfordern spezielle, zeitaufv/ändige Flüssigkeitsbehandlungen, um das brüchige stark gequollene Gebilde vor dessen Endtrocknung zu fixieren. Kurz zusammengefaßt, v/ird das Formgebilde gewaschen, um die löslichen Salze zumindest teilweise zu entfernen, v/onach eine Behandlung in einem Gerbbad erforderlich ist, um ein Produkt mit den gewünschten und notwendigen Uaßfestigkeitseicoiischaf tor/ zu schaffen. In; allgemeinen muß das Gebilde nach Behandlung in einem solchen Bad weiter gewaschen werden, um alle löslichen Salze zu entfernen, und nach erfolgter Waschung einer weiteren Behandlung in einem wässerigen Bad unterworfen werden, das einen Weichmacher, z.B. Glyzerin, enthält . Dor Ilcrapczveck vorliegender Erfindung isL es, ein Vorfahren zur Bildung von Formgebilce-a aus Zusammensetzungen mit weitatis höheren Anteilen an kollagenhaltigem Material zu schaffen, bei welchem Verfahren die herkömmlichen Naßspinnverfahren nicht erforderlich sind.

Vorliegende Erfindung sieht ein Verfahren vor, nach v/alcher.; ein Formgebilde aus einer Zusammensetzung erhalten wird, welche zumindest 10 Gew.-% und höchstens 90 Gew.-% eines wasserunlöslichen ionisierbaren Kollagenteilsalzes enthält. Die Zusammensetzung enthält auch etwas V/asser, vorzugsweise zumindest 5 Gev/.-%. Die Härte, Biegsamkeit und Faltbarkeit des Endproduktes kann dadurch variiert werden, daß der Zusammen-setzung polare Weichmacher zugesetzt werden, z.B. zusätzliches Wasser oder mehrwertige Alkohole, wie Glykole, Polyäthylenglykole mit durchschnittliehen Molekulargewichten von ungefähr 400-600, Glyzerin, Sorbitol, Mannitol und Pentaerythritol, oder andere, mit Wasser mischbare Flüssigkeiten, z.B.

109851/1661

SAD

Dimethylsulfoxid oder Dimethylformamid.

Die Festigkeitseigenschaften können verbessert werden, indem der Zusammensetzung verschiedener Fasern oder kolloidale' mikrokristalline festigkeitsförderrde Polymere einverleibt werden. Die Fasern oder kolloidalen Polymere können in Anteilen von ungefähr 25%, vorzugsweise 5 - 10%, bezogen auf das Gewicht des Kollagensalzes, zugesetzt werden und können von beliebiger Größe sein, z.B. herkömmliche Textilfasern mit etwa 1-10 Denier und Längen von 6,35 bis 38 mm. Die Fasern können aus Kunststoffen bestehen, z.B. aus Cellulosestern und -äthern, Polyestern, Polyamiden, Polytetrafluoräthylen, Polyphenylenäthern, Polyolefinen, Polycarbonaten sowie auch aus Naturpolymeren, z.B. Cellulose und regenerierte Cellulose, Asbest, Kollagenfasern, Amylose-Fasern oder Chitin. Als festigkeitsfordernde mikrokristalline Polymere können vorstehend genannte ,zu kleinen Teilchen verarbeitete Polymere sewa dienen , von denen einige Kolloidgröße haben.

Die Festigkeit dieser Formgebilde und deren Be-

) ständigkeit gegenüber Feuchtigkeit und Wasser kann auch durch Verwendung von Kollagen quervernetzenden Mitteln oder auch durch Trocknungsbehandlungen verbessert werden, welche zur Bildung irreversibler lateraler Wasserstoffbrücken führen. Vorzugsweise werden die Vernetzungsmittel während des Zerkleinerns und Mischen? der Mischung einverleibt, um eine homogene Verteilung dieser Mittel innerhalb der Masse zu schaffen» Als Vernetzungsmittel können eingesetzt werden: die, verschiedenen Vernetzungsmittel auf Formaldehydbasis,

109851 /1661

z.B. Harnstoff-Formaldehyd-Vorkondensat und Melamin-Formalaehyd-Vorkondensat, Formaldehyd, Glyoxal, Acetaldehyd, Glutaraldehyd, Kaliumalatm, Chromalaun, Eisenalaun, basisches Aluminiumacetat, Kadmiumacetat, Kupfernitrat, Bariumhydroxid und wasserlösliche Diisocyanate. Die Wahl des jeweils verwendeten Vernetzungsmittels wird von der geplanten Verwendung der Endprodukte abhängen.

Wasserunlösliche Phosphatsalze, z.B. Calciumapatit oder Calciumdihydrogenphosphat, können in der Kollagensalzmischung dispergiert werden, um als Dimensionsstabilisatoren für die Kollagengebilde zu dienen.

Das jeweils anzuwendende Verformungsverfahren wird von der Natur der Zusammensetzung abhängig sein. Bei Zusammensetzungen mit verhältnismäßig hohem Flüssigkeitsanteil wird das Formgebilde nach einem Strangpreßverfahren gebildet werden, bei welchem die Zusammensetzung in einer geeigneten Atmosphäre durch eine Düse der gewünschten Form ausgepreßt wird, wonach das Gebilde getrocknet wird. Zusammensetzungen mit niedrigerem Flüssigkeitsanteil können zu der gewünschten Form warmgepreßt werden. Wenn der Flüssigkeitsanteil der Zusammensetzung sehr niedrig ist, kann die Zusammensetzung in einem teigähnlichen Zustand oder in granulierter oder gepulverter Form nach herkömmlichen Preßspritzverfahren direkt zu der gewünschten Form warmgepreßt werden oder aber es kann aus der Zusammensetzung eine Stange oder ein Block gebildet und diese beziehungsweise dieser dann geschnitten und zu der gewünschten Form verarbeitet werden. Das wasserunlösliche ionisierbare Kollagenteil-

109851/1661

salz wird gemäß der franz. Patentschrift No. 1 475 053 erhalten.

Diese neue Kollagenform hat einen minimalen Anteil an Teilchen, die in einem zwischen demjenigen der gequollenen Kollagenfibrillen und dem der Tropokollageneinheiten gelegenen physikalischen Zustand vorliegen. Diese Kollagenform ist wasserunlöslich, aus Teilchen und Kolloiden gebildet und ist im wesentlichen frei von molekularem Tropokollagen und wasserlöslichen Abbauprodukten. Die diese Kollagenform "bildenden Mikrokristalle oder Teilchen bestehen aus Bündelungen zusammengeschlossener Tropokollageneinheiten, deren Länge von der Länge einer einzelnen Tropokollageneinheit (25 - 50 2. ') bis zu 1 Mikron und deren Durchmesser ungefähr 25 Ä bis zu einigen Hundert £ betragen kann. ?ür den erfindungsgemäßen Zv/eck soll diese physikalische Kollagenform zumindest 1 Gew.-Jo an kolloidalen Kollagenteilchen mit einer Größe von weniger als 1 Mikron enthalten. Diese Kollagenform, welche ein wasserunlösliches ionisierbares Kollagensalz darstellt, ist einzigartig in ihrer Eigenschaft der Bildung eines wässerigen Soliquids oder eines Gels der nicht elastischen Art bei Konzentrationen von 0,5 % dispergiertem Salz; das Gel v/eist einen pH-^T,',^rert von ungefähr 3,2 ί 0,2 und bei Aufbewahrung in einem

eine

geschlossenen Behälter bei 5 0 während zumindest 100 h/im wesentlichen stabile Viskosität auf. Dies steht im krassen Gegensatz zu den wässerigen elastischen oder emulsionsartigen Gelen, welcheaus Tropokollagen und Abbauprodukten von 'Kollagen, z.B. Gelatine, gebildet werden, die, wewa. sie

10 9 8 5 1/16 61.

stehengelassen werden, sich verdicken oder beträchtliche Viskositätzunahmen aufweisen, wobei kautschukartige Massen entstehen.

Vie in der zuvor genannten französischenPatentschrift offenbart, wird diese neue physikalische Form des Kollagens vorzugsweise aus nicht denaturiertem Kollagen durch Behandlung des Kollagens mit verdünnten sauren Lösungen, die einen pH-Wert von ungefähr 1,6 bis 2,6 aufweisen, erhalten. Das so behandelte Kollagen wird dann mechanisch in einer wässerigen Flüssigkeit zerkleinert,bis zumindest ungefähr 1 ^, vorzugsweise 25 bis 85 % oder größere Anteile auf eine kolloidale Submikrongröße reduziert sind. Kollagenfäserchen weisen eine morphologische wiederkehrende Bandstruktur auf, welche bei der Herstellung dieser neuen physikalischen Form des Kollagens zerstört wird, wobei die einzelnen mikrokristallinen Teilchen Fibrillenfragmente darstellen, welche im wesentlichen zusammengeschlossene" Tropokollageneinhei'ten enthalten.

Die Wirkung der Säure ist dreifacher Art.

Erstens bewirkt die Säure ein gewisses Anquellen der Fasern. Zweitens tritt eine beschränkte Hydrolyse bestimmter Peptidbindungen innerhalb der nichtkristallinen oder untersten Bereiche der Kollagenfibrillen ein, was eine diskontinuierliche, teilweise Aufspaltung der ursprünglichen Morphologie zur Folge hat. Eine hierauf vorgenommene mechanische Zerkleinerung gestattet eine Aufsplitterung der geschwächten Morphologie zu mikrokristallinen Teilchen mit Dimensionen,

109851 /1661

die zwischen denjenigen des Tropokollagens und der Kollagenfäserchen liegen. Drittens reagiert ein Teil der Säure mit den zur Verfügung stehenden primären Aminogruppen des Kollagens unter Bildung eines Produktes, das als ein Teilsalz des Kollagens "bezeichnet werden kann, welches in Gegenwert von V/asser ionisiert wird.

Genauer gesagt, "behält das so erhaltene

Kollagenteilsalz im wesentlichen die Morphologie des ursprüng-r liehen geordneteren und/oder mikrokristallinen Teiles der Kollagenfäserchen, wo"bei die nachfolgende mechanische Zerkleinerung dazu dient, die "ausgehängten" Mikrokristalle voneinander zu trennen oder die Aggregate aufzuteilen. Wenn man z.B. die Aminosäurereste von Stierlederhautkollagen betrachtet, so enthält 1 g Kollagen ungefähr 0,78 mmol primäre Aminogruppen, die mit einer zugesetzten Säure reagieren können. Mit anderen Worten würde, wenn die Säurebehandlung hinreichend stark ist, um die Säure mit allen Aminogruppen reagieren zu lassen, das erhaltene Kollagensalz einen stöchiometrischen gebundenen Säuregehalt von ungefähr 0,78 mmol Säure pro Gramm Kollagen enthalten. .Eine vollständige Substitution aller zur Verfügung stehenden Aminogruppen würde aufgrund des fortschreitenden Quellens und der Medurch bedingten Bildung von niedermolekularen Abbauproduk- ten zu einer Spaltung im wesentlichen aller Wasserstoffbrücken innerhalb des Kollagenfibrills führen. Das sogenannte mikrokristalline Kollagen oder das wasserunlösliche ionisierbare Kollagenteilsalz, das erfindungsgemäß verwendet wird, hat einen Gehalt an gebundener Säure, der zwischen

109851 /1661

ungefähr 0,4 bis ungefähr 0,7 mmol/g Kollagen varriert; in Prozentsätzen ausgedrückt, liegt der Gehalt des Salzes, an gebundener Säure zwischen ungefähr 50 bis ungefähr 90 $> des theoretischen, stöchiometrisch^rrechneten Gehaltes an gebundener Säure. In anderen Worten: die bei der Bildung des Kollagensalzes eingehaltenen Bedingungen werden so geregelt, daß nicht ein den stöchiometrischen Anteil an gebundener

saures
Säure enthaltendes/Salz gebildet wird.

Verwendbare Säuren sind sowohl anorganische als auch ionisierbare organische Säuren, z.B. Salzsäure, Schwefelsäure, Bromwasserstoffsäure, Phosphorsäure, Cyanessigsäure, Essigsäure und Zitronensäurej bevorzugt verwendet werden Phosphor-, Essig- und Zitronensäure. Zitronensäure und Salzsäure sind einander im wesentlichen äquivalent und ge-. statten eine leichte Flexibilität und Kontrolle bei der Kollagenbehandlung. Diese "leichte Kontrollierbarkeit" bezieht sich auf die Möglichkeit, das Quellen und die Hydrolyse der Kollagenfasern zum Stillstand zu bringen, sobald sich das unlösliche kolloidale Material bildet, wobei der schnelle Abbau des Kollagens zu einem löslichen Abbauprodukt verhindert wird. Anstelle der Säure können auch saure Salze verwendet werden. So können z.B. Dihydrogennatriumphosphate oder Ammoniumphosphate anstelle von Phosphorsäure oder Ammonium- oder Natriumhydrogensulfate anstelle von Schwefelsäure eingesetzt werden.

Eine der bevorzugten Kollagenquellen ist gereinigte Stierhaut, die vorzugsweise in einer vermahlenen fase-

_t rigen Porm der Extraktion mit organischen Flüssigkeiten,

109851/1661

z.B. Aceton, unterworfen wird, um deren Fettgehalt herabzusetzen.

Zwecks Bildung von Produkten aus Zusammensetzungen mit Peststoffgehalten von 10 bis H % werden das wasserunlösliche ionisierbare Kollagenteilsalz und die Flüssigkeit gründlich gemischt, wobei eine Vorrichtung verwendet wird, in der das Kollagensalz einer Zerkleinerung unterworfen wird. Z.B. können, wenn -das Kollagensalz in Anteilen von bis zu 40 G-ew.-$ oder höheren Anteilen vorliegt, herkömmliche Planetenmischer, Sigma-Schaufelmischer und Schraubenpressen oder Vorrichtungen in der Art von Fleischzerkleinerungsmaschinen verwendet werden. Bei Verwendung einer Vorrichtung der letzteren Art wird die Masse mittels einer Schnecke fortbewegt, über eine' durchlöcherte. Platte verteilt und durch die Öffnungen dieser Platte gepreßt. Vorzugsv/eise v/ird das Material mehrere Mahle durch diese Vorrichtung gebracht. Eine herkömmliche Art einer solchen Vorrichtung ist die Rietz-Zerkleinerungsmaschine (Rietz-Extructor). Wenn der Feststoffgehalt über 40 $ liegt, können Banbury-Mischer oder eine kontinuierlich arbeitende Readco-Verarbeitungsmaschine (Readco Continuous Processor) und Vorrichtungen wie sie beim Vermählen von Farbpigmenten verwendet werden, in welchen die nasse oder feuchte Masse gewalzt wird, z.B. eine herkömmliche Mixmuller-Vorrichtung. Bei Herstellung der Zusammensetzung kann das -Kollagensalz in trockener Form vorliegen oder mit den erforderlichen Flüssigkeiten gemischt sein; vorzugsweise ist sie jedoch, in einem nie-getrockneten. Zustand,

■ ' .109851/1661

d.h., daß das Zollagenteilsalz nach dessen Herstellung noch nicht getrocknet.worden v/ar. Gewünschte Zusätze, z.3. Pasern, Quervernetzungsmittel, färbende Materialien, wie Farbstoffe oder Pigmente, Weichmacher und beliebige andere Zusätze werden vorzugsweise in der Flüssigkeit dispergiert, bevor Has Vermischen mit dem Kollagensalz erfolgt.

Wenn der Feststoffgehalt der Zusammensetzung unter 4-0 $ liegt, kann die Zusammensetzung durch eine Düse mit gewünschter Form in die Atmosphäre, vorzugsweise eine erwärmte Atmosphäre mit einer unterhalb des Siedepunktes der Flüssigkeiten bei atmosphärischen Druck liegenden Temperatur ausgepreßt werden, um die Bildung von Blasen oder Löchern in dem Formgebilde zu vermeiden. Um die Festigkeit zu erhöhen, wird das ausgepreßte Gebilde einem Streckvorgang, gewünschtenfalls vor dessen letzten Trocknung, unterworfen. Das Gebilde wird so gestreckt, daß dessen Zugfestigkeit verbessert wird, ohne daß hierbei dessen Dehnungseigenschaften wesentlich herabgesetzt v/erden. Da die Formgebilde aufgrund der ITatür des Kollagensalzes Feuchtigkeit aus der Atmosphäre absorbieren, wird das Gebilde vorzugsweise bis zu einem Feuchtigkeitsgehalt •von 8 bis 12 ^c/o getrocknet, das ist der Gleichgewichtsbereich des Kollagensalzes unter normalen atmosphärischen Bedingungen. Sin nachfolgendes weiteres Trocknen des gebildeten Produktes bis zu einem sehr niederem Feuchtigkeitsgehalt (weniger als 1 #) mag erwünscht sein, wenn

109851 /1661

eine Wasserstoffbrücke hergestellt v/erden soll, um die Dimensionsbeständigkeit zu verbessern.

Bei Anwendung herkömmlicher Spritzgußverfahren wird der Kollagensalzgehalt der Zusammensetzung im allgemeinen zumindest 50 Gew.-?£ betragen. Die Zusammensetzung wird hiebei meist in einem feuchten, teigförmigen faserigen oder granulierten Zustand zu einer Vorerhitzungskammer oder zu mehreren Vorerhitzungskammern geleitet, wo die Masse allmählich auf 125°0 erhitzt wird, wonach sie durch eine Düse der gewünschten Form, z.B. unter Bildung vom kontinuierlichen Fäden, Fasern, Stäben, rohrförmigen Bögen oder Filmen, ausgepreßt wird. Die Masse kann aber auch in eine Form der gewünschten Konfiguration eingebracht und unter Erhitzen auf Temperaturen von 125 bis 150⁰G gepreßt werden, wobei der Druck von einigen Hundert kg/cm² bis zu 2500 und 4200 kg/cm² varriert v/erden kann.

Zwecks Erläuterung des allgemeinen Verfahrens

" zur Herstellung von Formgebilden nach einem sogenannten Trockenformverfahren seien nachstehende Beispiele angeführt, Beispiel 1:

Das Kollagenteilsalz wurde hergestellt, indem . 1 Gew'.-Teil von im Vakuum gefriergetrocknetem faserigem Mehl eines Stierkollagens mit 100 Teilen einer wässerigen lösung von Salzsäure mit einem pH-Wert von ungefähr' 2,4 behandelt wurde. Überschüssige Flüssigkeit wurde von der Masse abgetrennt, wonach das Kollagensalz isoliert und auf

.109851/1661

21 277R6

einen Feuchtigkeitsgehalt von ungefähr 11,7 % getrocknet wurde. 181 Gew. -Trdle trockenes Salz, 32 Gew.-',ο - Teile Glyzerin, und 587 Gew.-Teile entionisiertes V/asser wurden in einem mit einem Kantel versehenen Sigma-Schaufelmischer ungefähr 2 Stunden bei einer 3O⁰G nicht überschreitenden Temperatur gemischt. Die so erhaltene gelfürmige Paste wurde in einen Brabender-Schraubenextruder durch öffnungen mit einem Durchmesser von 1,6 mm gepreßt. Bei dieser Vorrichtung gelangt die Gelpaste durch drei separate Erhitzungsabschnitte, deren Temperaturen unabhängig voneinander geregelt v/erden. Bei vorliegendem Beispiel wurde so verfahren, daß der erste Abschnitt auf 5O⁰O, der zweite Abschnitt auf 45°0 und der Stangpreßabschnitt auf 32⁰C erhitzt war. Bei weiteren Ansätzen wurden alle ex'sten Abschnitte bei 50 G, die zweiten Abschnitte zwischen 75 und 125 0 und die letzten Abschnitte zwischen 40 und 50⁰C gehalten.

Die erhaltenen Fäden hatten einen im wesentlichen runden Querschnitt; obgleich die Fäden etwas klebrig waren, konnten sie von dem Strang ohne zu brechen abgetrennt werden. Wenn die Temperatur der zweiten und dritten Erhitzungsabschnitte ungefähr pG C nicht überschritt, waren die Fäden etwas opak. Wenn der zweite oder der dritte Erhitzungsabschnitt eine Temperatur von zumindest 50⁰C oder eine höhere, ,jedoch 100⁰G nicht übersteigende Temperatur hatte, waren die Fäden durchsichtig. Überschritt die Temperatur entweder des zweiten oder des dritten Erhitzungsabschnittes ungefähr 100⁰C,so waren die Fäden undurchsichtig.

109851/166 1

-H-

Alle Fäden v/urden dann "bei ungefähr 22⁰G und einer relativen Feuchtigkeit von ungefähr 50 ^c/o bis zu einem Feuchtigkeitsgehalt von ungefähr 10 ■;,' luftgetrocknet. Die Fäden waren in allen Fällen biegsam und hatten Zugfestigkeiten in der Größenordnung von 70 kg/cm .

Wie schon vorstehend erwähnt, können die Zugfestigkeiten wesentlich verbessert werden, indem der Strangpreßmasse Fasern, kolloidale Materialien, wie mikrokristalline Cellulose, mineralische Silikate, Polyamide oder Polyester und/oder herkömmliche Kollagen-Yernetzungsmittel einverleibt v/erden. Wenn gewünscht, können die Fäden durch Zusatz von Farbstoffen oder Pigmenten gefärbt v/erden.

Beispiel 2: Es wurde eine Gelpaste gemäß Beispiel 1 gebildet, die 50 Gew.-^ Kollagensalz enthielt, wobei ein Rietz-Extructor verwendet wurde. Die Gelpaste wurde dann in einen mit einer Spinnvorrichtung versehenen Druckkessel eingebracht, deren Öffnungen Durchmesser von • T,6 mm aufwiesen. Die Gelpaste wurde auf eine Temperatur ) von ungefähr 65°G erhitzt. In den Kessel wurde Stickstoff bei einem Druck von 1,75 bis 2,1 kg/cm eingeleitet. Eine Gruppe der extrudierten Fäden wurde ungefähr 100 $> gestreckt, gleich nachdem diese aus den Öffnungen ausgetreten waren. Eine andere Gruppe wurde 150 %, eine dritte Gruppe 200 % und eine vierte Gruppe 240 % gestreckt. Die gestreckten Fäden wurden in jedem Fall gesammelt und an der Luft bei ungefähr 22⁰C und einer relativen Feuchtigkeit von ungefähr 50 $> getrocknet. Unter diesen Bedingungen getrocknete Fäden wiesen eine Bruchdehnung von ungefähr 5 bis 10 % auf.

10.9851/1661

Die Zugfestigkeiten der Fadengruppen waren annähernd 1,05, 1,75, 2,1 bzw. 2,8 kg/cm . Alle diese Fäden hatten einen gelblichen Stich, waren durchsichtig und glichen natürlichen Catgutmaterialien.

Beispiel 3: Getrocknetes Kollagenteilsalz mit einem Feuchtigkeitsgehalt von ungefähr 10 ^c/o v/urde in einer Mischung von 10 Gew.-Teilen Wasser auf 2 Gew.-Teile Glyzerin, Feststoffgehalt ungefähr 10 $, aufgeschlämmt. Eine weitere Probe wurde unter Verwendung von 10 Gew.-^ Wasser und 4 Gew.-^ Glyzerin als flüssige Bestandteile hergestellt. I\ach gründlicher Vermischung in einer Mischvorrichtung während 60 h wurden die Mischungen 24· Stunden getrocknet bei Temperaturen von 25 bis 30°C/7-10 mm/Hg. Die beiden Proben enthielten annähernd 65 $ Gew.-^o Kollagensalz und 35 Gew.-# Glyzerin bzw. 52 ?o Gew.-^ Salz und 4-0 Gew.-$ Glyzerin. Die Proben wurden an der Luft 16 Stunden in einem Raum mit geregelter Feuchtigkeit stehengelassen (58 # relative Feuchtigkeit, 22⁰C), um eine ausgeglichene Feuchtigkeitsabsorption zu ermöglichen. Die Proben enthielten dann ungefähr 50 $ Kollagensalz, 27 1< > Glyzerin und 23 ζ» Wasser bzw. 4-5 # Kollagensalz, 42 # Glyzerin und 13 i* Wasser.

Ss wurde eine Form gebildet, indem auf den unteren Teil einer Presse ein Polyesterfilm und auf diesen ein Kessingrahmen (28 χ 28 mm, Höhe 0,25 Earn) aufgebracht wurde. Die Probe wurde gleichmäßig in den so geschaffenen abgeschlossenen Bereich verteilt, wonach ein zweiter Polyesterfilm über die Probe gebracht wurde. Der obere

10985 1/1661

Teil der Presse wurde dann heruntergesetzt, wonach die Platten auf eine Temperatur von ungefähr 125⁰G erhitzt wurden, wobei nach einigen Hinuten ein Druck von 1870 kg/

cm auf die erhitzte Probe angewandt -wurde. Die Temperatur

und der Druck wurden ungefähr 10 min aufrecht erhalten, wonach Kühlwasser durch die Platten geleitet wurde, um die Temperatur unter Aufrechterhaltung des Druckes auf ungefähr Raumtemperatur zu bringen. Nach Entfernung von der Presse hatten die Filme eine Dicke von ungefähr 0,3 nun ™ und waren klar, jedoch schwach gelb gefärbt.

Beispiel 4: 45 Gew.-Teile getrocknetes Zollagensalz, erhalten wie in Beispiel 1, wurden mit 55 Gew.-' Teilen Wasser aufgeschlämmt und 4 Stunden stehengelassen. Die/erhaltene Mischung wurde zweimal durch eine kontinuierliche Readco-Mischvorrichtung (Durchmesser 12,7 cm, länge 91 cm) geleitet.

Der Energieeinsatz· war bei dem ersten Durchlaß so gewählt, daß das die Vorrichtung verlassende Produkt eine ) Temperatur von 80 - 84⁰C aufwies. Beim zweiten Durchlaß hatte "die -aus der Vorrichtung austretende Mischung eine Temperatur von 130 bis 135⁰G.

Die erhaltene Paste, die homogen war, jedoch eine sehr hohe Viskosität aufwies, wurde in Form eines 12,7 mm Vierkantstabes ausgepreßt, der nach dem Trocknen aus einem besonders zähen, leichten, leichtverarbeitbaren kunststoff ähnlichen Material bestand.

Beispiel 5: Es wurde wie in Beispiel 4 verfahren, wobei jedoch zu der wässerigen Aufschlämmung 10 <?a faseriger

10 9 8 5 1/16 6 1

HautkollagenfaserrL, bezogen auf das Gewicht des getrockneten Kollagensalzes, hinzugefügt wurden. Diese Pasern wurden erhalten, in dem Stücke von gespaltener Haut durch eine Standard-Urschel-Mühle (Mahlkopf eingestellt auf 1,5 mm) behandelt wurden, wobei die Haut in eine zerkleinerte faserige Form gebracht wurde. Das faserige Kollagen diente zur Verstärkung des Vierkantstabes.

Beispiel 6: 25 G-ew.-Teile des wie in Beispiel 1 erhaltenen getrockneten Kollagensalzes wurden in 25 Gew.-Teilen einer Mischung von 50 ^c/o Wasser und 50 $ Kalziumdihydrogenphosphat aufgeschlämmt und 4 Stunden stehengelassen. Die erhaltene Mischung wurde, genau so wie in Beispiel 4 beschrieben, verarbeitet.

Das ausgepreßte getrocknete Produkt hatte das Aussehen eines natürlichen Röhrenknochens. Es war leicht zu Bolzen und ähnlichen für Prothesen verwendbaren Formgebilden verarbeitbar.

Obgleich die vorstehenden Beispiele die Herstellung verschiedener Produkte aus einem getrockneten Kollagenteilsalz beschreiben, ist es nicht erforderlich das trockene Salz zu isolieren und es sodann mit den Flüssigkeiten zu vereinen, um eine verformbare Masse zu erhalten. Das kollagenhaltige Material kann auch mit der erforderlichen sauren Lösung behandelt werden, um das gewünschte Salz zu erhalten, wobei es nach Zusatz der gewünschten Materialien und der gründlichen Vermischung der Flüssigkeiten verarbeitet wird, um eine Masse zu erhalten, die nach Strang-' preß- oder Formgießverfahren geformt werden kann.

109851/1661

Beispiel 7: Das Kollagenteilsalz wurde gemäß Beispiel 1 hergestellt, wobei jedoch die überschüssige Flüssigkeit durch Zentrifugieren entfernt wurde, um eine Peststoffkonzentration des Kollagenteilsalzes von ungefähr 30 fo zu erhalten. Zu diesem Gemisch wurden unter starkem Mischen 10 Teile Glyzerin, bezogen auf den Kollagengehalt, zugesetzt. Die erhaltene gelförmige Paste wurde, wie in Beispiel 1 beschrieben, stranggepreßt, wonach Fäden mit ähnlichen Eigenschaften erhalten wurden.

" Beispiel 8: Es wurde eine 30 Gew.% wässerige

Mischung des Kollagenteilsalzes gemäß Beispiel 7 hergestellt. In dieser Mischung wurden 10 $ mikrokristallines Polyamidpulver, bezogen auf das Gewicht des Zollagenteilsalzes, dispergiert.

Das mikrokristalline Polyamid wurde, wie in der US-Patentschrift No 3 299 011 beschrieben, hergestellt, und zwar durch 2,5 stündige Rückflußbehandlung von Polyamidfasern mit einer 5 $-igen wässerigen Lösung von SaIz-

) säure. Das Produkt wurde abfiltriert, mit Wasser gewaschen und mit Aceton getrocknet, wonach es über Nacht in 45 ?°-iger wässeriger Ameisensäure quellen gelassen und sodann mit V/asser gewaochen wurde. Hierauf wurde es mit Wasser bis zu einem Peststoffgehalt von 1,5 $ vermischt und 30 min. in einer Waring-Mischvorrichtung zerkleinert, worauf es · zu einem feinen Pulver gefriergetrocknet wurde.

Die wässerige Mischung des Kollagenteilsalzes, in der 10 Gew.-# mikrokristallines Polyamid dispergiert war, wurde, wie in Beispiel 4 beschrieben, durch eine

109851 /1661

Readco-Verarbeitungsvorrichtung durchgeleitet, wonach die so erhaltene Paste zu einem Stab verp'reßt wurde, der an der Luft trocknen gelassen wurde. Man erhielt ein mikrokristallines, mit Polyamiden verstärktes, kunststoffähnliches Material.

Beispiel 9: Das Kollagenteilsalz wurde gemäß Beispiel 1 hergestellt. Es wurde jedoch die überschüssige Flüssigkeit nicht abgetrennt und getrocknet, sondern die wässerige Mischung gefriergetrocknet. Das so erhaltene Teilsalz wurde dann mit Glyzerin und V/asser gemischt und diese Mischung zwecks Bildung von Fäden in der in Beispiel 1 gezeigten Weise aufgearbeitet.

109851 /1661

Claims (7)

Patentansprüche :

1. Verfahren zur Herstellung eines Formgebildes, nach welchem eine Zusammensetzung geformt wird, die einen, die Bildung eines selbsttragenden Gebildes ermöglichenden Wasseranteil von vorzugsweise zumindestens 5 Gew.-% aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zusammensetzung verformt wird, die 10 bis 90 Gew.-$ eines an sich bekann-

fc ten, wasserunlöslichen, ionisierbaren Kollagenteilsalzes enthält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusammensetzung ein mit Wasser mischbarer Weichmacher für.das Kollagensälz, z.B. ein mehrwertiger Alkohol, zugesetzt wird.

3. . Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Zusammensetzung bis zu 25 $ Verstärkungsmittel, bezogen auf das Gewicht des Kollagensalzes, dispergiert werden, nämlich natürliche oder synthetische Pasern, z.B. Kollagenfasern, oder fein verteilte mikrokristalline Polymere·, die nicht Kollagen sind.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung in einer Matrize verformt wird.

5. ' Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung durch Strangpressen durch eine formgebende Düse zu einem kontinuierlichen Faden oder einen Bogen verformt wird, wonach

109851/1661

letzterer vorzugsweise gestreckt wird,

6, Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß das geformte Gebilde bei erhöhten, jedoch unterhalb des Siedepunktes der in dem Gebilde enthaltenen Flüssigkeit gelegenen Temperaturen getrocknet wird,

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, d,aß der Zusammensetzung Vernetzungsmittel zugesetzt werden.

Der Patentanwalt:

109851/1681