DE3017634A1

DE3017634A1 - Verbessertes hohlfaser-trennelement und ein verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE3017634A1
Application number: DE19803017634
Authority: DE
Inventors: Roger B Hornby; Bennie J Lipps; Charles E Savage
Original assignee: Cordis Dow Corp
Current assignee: Althin Medical Inc
Priority date: 1979-05-14
Filing date: 1980-05-08
Publication date: 1980-11-20
Also published as: SE445610B; JPS55157305A; US4269712A; DE3050758C2; CA1156565A; AU532944B2; SE8003553L; GB2052300A; DD156215A5; DE3017634C2; ATA259480A; IT1143159B; NZ193577A; GB2052300B; NL8002792A; DK191380A; AU5814180A; BE883260A; CH639561A5; IT8048648A0

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen an semipermeablen Hohlfaserelementen der Art, wie sie in der US-PS 3 228 876 offenbart sind. Solche Elemente eignen sich für die Verwendung bei Osmoseverfahren in der Industrie, Ultrafiltrations- und Dialyse-Verfahren und sind besonders für klinische Anwendungen geeignet, wie für die Sauerstoffbehandlung von Blut, die Reinigung durch Hämodialyse oder Hämofiltration.

Die in der eben genannten US-PS beschriebenen semiperineablen Hohlfaserelemente haben ihren größten Einsatz in künstlichen Nieren, die die allgemeine Konfiguration eines Rohrund Hülle-Wärmeaustauschers haben, ähnlich wie in der US-PS 3 228 377 gezeigt, gefunden. Solche Vorrichtungen verbinden oder verkitten das Hohlfaserbündel an seinen beiden Enden in einer rohrförmigen Hülle unter Verwendung einer Rohrwand aus verfestigtem Gießharz und Abdichten des äußeren Randes der Rohrwand mit der Innenwand der Hülle. Das Außenende der Rohrwand ist quer durchtrennt unter Bildung einer ebenen Außenendfläche, die die offenen Faserenden freigibt; die ebene Fläche wird dann die Innenwand einer sich nach außen erstreckenden angrenzenden Blutkammer.

Rohrwände für künstliche Nieren werden typischerweise durch Schleudergießen eines gießbaren Syntheseharzes um die Faserendteile herum hergestellt, wobei das Faserbündel so in der Hülle in Stellung gebracht ist, daß das Gießharz in den

030047/0801

Endteilen der Hülle fest wird und gleichzeitig den Randteil der festen Rohrwand mit den Innenwänden der Hülle verklebt land abdichtet» Dieses Verfahren ist für Kombinationen von bestimmten Harzhüllen und bestimmten Gießharzen, die mit den Hüllen verkleben, geeignet, insbesondere -für hitzehärtende Epoxy- und Polyurethanharze, wie sie in den US=PS'en 3 619 4591 3 703 962 und 3 962 094 beschrieben s±nd₀ Bis zvL dem Zeitpunkt, an dem die hierin offenbarte Erfindung gemacht wurde, hat jedoch nach Wissen der Ann:©lderin keiner mit Erfolg thermoplastische Harze zum Schleudergießen von Rohrwänden bei der Herstellung von künstlichen Nieren eingesetzte Die einzige bekannte Verwendung von thermoplastischen Harzen bei der Herstellung von Rohrwänden für künstliche Nieren ist die in der US-PS k I38 460 offenbarte„

Es ist seit langem erkannt, daß thermoplastische Harze als Rohrwände für Hohlfasern Vorteile bieten^ die hitzehärtende Harze nicht aufveisen» Thermoplaste haben kürzere Vergießoder Einbettzeiten als Duroplaste und reduzieren damit die Gesamtherstellungszeit von künstlichen Nieren bis sie zum Testen fertig sind_o Thermoplaste bilden auch keine schädlichen Dämpfe oder Gase während des Vergießens, was bei Verwendung bestimmter Epoxid- und Polyurethan-Harze vorkommen kann» Thermoplaste sind billiger als Duroplaste und und thermoplastische Rohrwand-Hüllen=Vorrichtungen können mit Ethylenoxid leichter und in kürzerer Zeit sterilisiert werden als die entsprechenden hitzehärtenden Rohrwand= Hüllen-Vorrichtungen

030047/0801 ο«./12

Andererseits haben Thermoplaste ganz andere Handhabungseigenschaften als Duroplaste und diese Eigenschaften haben bis die vorliegende Erfindung gemacht wurde, verhindert, daß Thermoplaste zum Schleudergießen von Hohlfaser-Rohrwänden mit Erfolg eingesetzt wurden. Die Handhabungseigenschaften

rühren von dem Grundverhalten der Thermoplaste gegenüber Temperaturänderungen her und diese Reaktion schafft ganz erhebliche Probleme, wenn die Notwendigkeit hinzukommt, zwischen die Außenwancll'lächen von Tausenden von Hohlfasern von Kapillargröße zu dringen und sie zu benetzen und sich danach zu einer fehlerfreien Rohrwand, die frei von inneren Hohlräumen ist, zu verfestigen. Epoxy- und Polyurethan-Harze oder Polymere werden durch chemische Reaktion zwischen anfänglich flüssigen Mehrkomponentensystemen oder Comonomeren Polymere und bilden während der Reaktion Wärme. Die gebildete Wärme verursacht die Verfestigung oder Härtung des Reaktionsprodukts bei oder über einer Grenztemperatur einer gewissen Höhe. Im Gegensatz dazu sind Thermoplaste Polymere, die bei Raumtemperatur fest sind, aber erweichen und flüssig werden, wenn die Temperatur über einen Grenzwert steigt. Geschmolzene Thermoplaste verfestigen sich, wenn die Temperatur gesenkt wird und die Grenztemperatur beim Abkühlen auf Raumtemperatur durchschritten wird. Thermoplaste zeigen auch eine wesentlich größere Schrumpfung während des Verfestigens als Duroplaste. So ist es beim Überführen dieser Thermoplastharzeigenschaften in die erforderlichen Handhabungsbedingungen während des Schleudergießens notwendig, zuerst die Temperatur des ausgewählten Thermoplaste zu erhöhen, um es in eine Flüssigkeit,

030047/0801 .../13

vorzugsweise niedriger Viskosität zu überführen und während des Gießens die Temperatur der ganzen geschmolzenen Harzmasse zu kontrollieren so daß das Eindringen in das Faserbündel und um jede Faser sichergestellt ist₀ Die Bedingung, die vermieden werden muß, ist die eines örtlichen Temperaturabfalls unter die Verfestigungsgrenztemperatur und eine Strömungsblockade irgendwo im Fließweg des Harzes,bevor das flüssige Harz an dem von der Eintrittsstelle am weitesten entfernt liegenden Pui^-t angekommen ist. Zweitens muß das Schrumpfen vergossener flüssiger Harzmasse, die von der Form eingeschlossen wird, während der Verfestigung kontrolliert werden, um der Tendenz des Harzes,sich vom Flüssigkeitssumpf zu jedem Ort der Verfestigung in der Masse hin zusammenzuziehen, entgegenzuwirken₀ Es ist auch notwendig zu erkennen, daß das Volumen der Thermoplastschrumpfung so groß ist, daß es nicht für möglich gehalten wurde, eine scheibenförmige Rohrwand in einer rohrförmigen Hülle verfestigen zu können und eine fehlerfreie, nicht gebrochene dichte Verklebung zwischen dem Rand der Rohrwand und der Innenwand der Hülle zu erhalten, wie sie mit den üblicherweise verwendeten hitzehärtenden Rohrwandharzzusammensetzungen laufend erhalten wird. Dieses Unvermögen der Thermoplastrohrwand,an der Wand der rohrförmigen Hülle festzuklebenj ist schwerwiegend, weil es die Bildung einer besonderen Abdichtung zwischen der Hülle und der Rohrwand in anderer Weise notwendig macht, um die Hülle in die gewünschten drei separaten flüssigkeitsdichten isolierten Zonen zu unterteilen, zum Beispiel im Fall einer künstlichen

030047/0801 _e../i4

Niere in eine zentrale Dialysatzone.zwischen an zwei abliegenden Enden liegenden Blutkammern.

Bei künstlichen Nieren, bei denen Duroplastharz-Rohrwände verwendet werden, ist es üblich, die Blutkammern durch dichtendes Anbringen eines allgemein kappenförmigen Körpers an der ebenen Außenendfläche der Rohrwand mittels eines üblichen runden O-Rings, wie in Fig..4 der US-PS 3 882 024 gezeigt, zu bilden. M± ^jj thermoplastischen Rohrwänden ist " eine solche Blutkammerkonstruktion nicht möglich, weil eine wirksame Dichtung zwischen der thermoplastischen Rohrwand und der Innenwand der Hülle nicht gebildet werden kann.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes semipermeables Hohlfasermembran-Trennelement mit einer einstückigen Rohrwand an jedem Ende aus verfestigtem Gießharz zu schaffen, das die Nachteile der bekannten Trennelemente nicht aufweist. Ferner soll eine Trennvorrichtung geschaffen werden, in welche das neue Trennelement nach der Erfindung eingearbeitet ist und verbesserte Mittel zum dichten Verkleben des Elements in einer es umgebenden Hülle oder einem Mantel aufweist. Außerdem soll ein geeignetes Verfahren zum Schleudergießen thermoplastischer Rohrwände an jedem Ende eines Bündels von semipermeabler Hohlfasern angegeben werden, nach welchem sich das erfindungsgemäße Trennelement herstellen läßt.

.../15 G3ÖQ47/0801

017634

Die Aufgabe wird im wesentlichen gelöst durch, ein Trenn= element;, welches ein Bündel kontinuierlicher semipermeabler Hohlfasern einschließt, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß das Bündel eine Vielzahl von langgestreckten Fasern mit einem Mittelteil trrd zwei entgegengesetzten Endteilen tand einer Rohrwand an jedem der Endteile aus verfestigtem Gießharz, welche die Fasern äußerlich miteinander verbindet, einschließt;

jede Rohrwand ein axial sich erstreckendes Scheibenteil ein= stückig mit einem kegelstumpfförmig verjüngten Außenteil, das sich axial nach außen und radial nach innen von der axialen Außenfläche des Scheibenteils verjüngt und in einer ebenen Außenfläche endet, welche die offenen Enden der Fasern darin freigibt, einschließt, wobei mindestens ein Teil des scheibenförmigen Teils angrenzend an seine axiale Innenwand eine Umfangsfläche aufweist, die radial und axial nach außen vom Innenende abgeschrägt ist₀

Ein Hauptmerkmal der Erfindung ist also ein verbessertes semipermeables Hohlfasermembran-Trennelement mit einer ein·= stückigen Rohrwand auf jedem Ende aus einem verfestigten Gießharz; jede Rohrwand hat einen festen axial sich erstreckenden Scheibenteil, der in einer ebenen Außenendfläche endet, welche die offenen Enden der Fasern darin freigibt, und eine radial nach außen abgeschrägte Fläche, die sich von der Innenfläche zum Außenteil erstreckt; wahlweise schließt die Rohrwand einen zweiten abgeschrägten

.../16

30047/0801

Teil ein, der sich von der Außenfront des Scheibenteils nach außen erstreckt und seine Umfangsfläche ist radial nach innen gegen die ebene Außenfläche, welche die offenen Faserenden darin freigibt, abgeschrägt.

Es folgt nun eine kurze Zusammenfassung der Erfindung: Das verbesserte semipermeable Hohlfasermembran-Trennelement umfaßt ein Bündel kontinuierlicher semipermeabler Hohlfasern mit einer Rohrwand aus verfestigtem Gießharz an jedem Endteil, welche das Äußere der Fasern miteinander in einer festen Rohrwand verbindet« Die Rohrwand hat einen axial sich erstreckenden Scheibenteil, der in einer ebenen Außenfläche endet, welche die offenen Enden der Fasern darin freigibt. An der entgegengesetzten Seite oder dem Innenende ist der Scheibenteil vom Innenende.axial und radial nach außen über mindestens einen Teil der Länge der axialen Erstreckung des Innenteils des Scheibenabschnitts der Rohrwand verjüngt oder abgeschrägt. Die Rohrwand kann einen kegeistumpfförmig verjüngten, nach außen ragenden Teil einschließen, dessen Umfang von dem Scheibenteil radial nach innen abgeschr^£ ist; das Außenende des Kegelstumpfes wird die ebene Außenfläche der Rohrwand, welche die Enden der offenen Fasern freigibt. Die Hohlfasern sind zu den axialen Mittelteilen begrenzt und erstrecken sich durch beides, den Scheibenteil und den kegelstumpfförmigen Teil. Sie sind allgemein parallel ausgerichtet oder spiralförmig um die Achse angeordnet, so daß der Scheibenteil einen äußeren ringförmigen Rand einschließt,

030047/0801 .../17

der frei von Fasern ist₀ Die Pasern erstrecken sich im wesentlichen zum Außenrand oder den Umfang des kegelstumpfförmigen Teils, wenigstens an der ebenen Außenendflache des Kegelstumpfes ο

Die verbesserten Abdichtmittel zwischen einem umgebenden Mantel oder einer umgebenden Hülle und der Umfangsflache einer Rohrwand schließen einen radial nach innen sich erstreckenden abgeschrägten Abschnitt auf der 'Innenwand des Mantels oder der Hülle ein_o Die Abdichtung resultiert aus Drucks, der die Umfangswand der Rohrwand axial nach innen drängt, um eine flüssigkeits- und gasdichte Abdichtung der Rohrwand gegen die abgeschrägte Mantel- oder Hüllenfläche zu bewirkenο

Das verbesserte Verfahren zum Schleudergießen thermoplastischer Rohrwände an jedem Ende eines Bündels von Hohlfasern schließt außer den üblichen Schleudergieß-Verfahrensstufen die gleichzeitige Temperaturkontrolle der Fasern mit Bezug auf die Temperatur des geschmolzenen Thermoplasts während des Zentrifugierens ein, um Faserdurchdringung und Temperaturkontrolle der Gießharzmasse zu erreichen, und progressive Tferfestigung in der Richtung von den Außenrandflachen und dem Außenendteil des Gießharzes axial und radial nach innen in den kegeistumpfförmig verjüngten Teil und danach in desi angrenzenden Scheibenteil, so daß der letzte zu verfestigende Teil der axiale

.../18

030047/0801

3017834

Mittelteil der Scheibe ist.

Die Erfindung wird nun anhand der Figuren näher erläutert, von denen zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Ausführungsform des verbesserten Trennelements nach der Erfindung,

Fig. 2 eine auseinandergezogene schematische Ansicht de^. Teile, welche beim Schleudergießverfahren vor dem • Zusammenbau benötig werden; von links nach rechts ist zu sehen der Mantel mit dem abgeschrägten oder konischen Hohlraum, das sich nach außen erstreckende Faserbündel und die Endform,'

Fig. 3 ein Querschnittsbild der in der Endform zusammengefügten, zum Schleudergießen vorbereiteten Teile,

Fig. 4 ein bruchstückartiges Querschnittsbild ähnlich Fig. 3» welches die verfestigte Rohrwand nach Abkühlung und Schrumpfung von den angrenzenden Formflächen zeigt,

Flg. 5 ein Querschnittsbild des Trennelements nach der Erfindung, in dichtem Zusammenbau in dem Mantel, in welchem das Schleudergießen der Rohrwand bewirkt wurde,

.../19

030047/0801

Figo 6 ein bruchstückartiges vergrößertes Querschnittsbild der Abdichtmittel in dem unteren ¥andabschnitt der in Fig_e 5 gezeigten Vorrichtung,,

Das verbesserte Trennelement nach der Erfindung umfaßt, wie die in Fig» 1 dargestellte Ausführungsform, allgemein mit 10 bezeichnet, zeigt, ein Faserbündel 12, dessen Endteile in Rohrwänden 14 und 16 festgelegt sind_o Die Rohrwände 14 und 16, die von gleicher Bauart und Konstruktion sind, bestehen aus einem scheibenförmigen Teil 18 und 19 und einem kegelstumpfförmigen Teil 20 und 21_o

Die Fasern 13 in dem Bündel 12 sind kontinuierliche semipermeable feine Hohlfasern von Haarröhrchendurchmesser. Sie haben ausgewählte Permeabilitäten, um die gewünschte Trennung am besten zu bewirken, wie die Entfernung von gelöstem Stoff aus Flüssigkeiten wie bei Ultrafiltration oder Dialyse, die Entfernung von lasser oder anderen flüssigen Anteilen und gelösten Stoffen aus Blut, wie bei der Hämofiltration oder die Einführung von Sauerstoff im Blut wie bei der Sauerstoffbehandlung von Blut_o Solche Fasern sind im allgemeinen von der Art, wie sie in den US=PS«en 3 228 876, 3 423 491 und 3 532 527 offenbart sind, wenn die Trennung Ultrafiltration oder Dialyse, insbesondere Hämodialyse umfaßt, und schließt Zellulosefasern ein, hergestellt durch Entacetylierung -von Zelluloseacetat (gemäß US-PS 3 546 209) oder Zellulosefasern,

.../20

030047/0801

erhalten nach, dem Kupferoxid-Ammoniakverfahren, oder Zelluloseacetat, andere Zelluloseester sowie Polyester und Polyamide. Für Hämofiltration können die Fasern irgendwelche proteinzurückhaltende semipermeable Fasern sein, wie Zelluloseacetat oder anisotrope Fasern vom Typ, wie in der US-PS 3 615 024 offenbart. Für die Sauerstoffbehandlung von Blut können die Fasern Polyorganosiloxanfasern sein, wie sie in der US-PS 3 798 185 beschrieben sind.

Das Faserbündel 12 umfaßt eine Vielzahl von einzelnen Fasern 13» die"sich zwischen den Rohrwänden 14 und 16 erstrecke^ und die offenen Enden jeder Faser endigen in der ebenen Außenfläche 22 bzw. 23 der kegelstumpfförmigen Teile 20 bzw. 21. Die Zahl der Fasern 13 in einem Bündel 12 kann, abhängig von dem Endzweck, stark variieren, zum Beispiel zwischen etwa 3OOO und 3OOOO liegen; für klinische Anwendungen Ιχβφ sie normalerweise im Bereich von etwa 5OOO bis etwa 20000. Der Faserdurchmesser kann ebenfalls schwanken, liegt aber gewöhnlich im Bereich von etwa 50 bis etwa 400 Mikron lichte Weite bei einer Wanddicke im Bereich von etwa 10 bis etwa 80 Mikron.

Die in Fig. 1 gezeigten Rohrwände 14, 16 sind eine bevorzugte Ausführungsform des neuen Elements nach der Erfindung. Die Scheibenteile 18 und 19 davon sind als im Querschnitt kreisförmig und die kegelstumpfförmigen Teile 20 und 21 sind als Kegelstumpf eines Kegels gezeigt. Aber die

.../21

030047/0801

gezeigten Formen sind nur beispielhaft und andere Formen sind befriedigend und ziehen Nutzen aus den verbesserten Merkmalen der bevorzugten Ausführungsform der Fig. 1· Ebenso geeignete Formen für Rohrwände 18, 19 sind zum Beispiel Linsen- und Ellipsenform oder Kombinationen von anderen gekrümmten oder glatten Yandteilen oder Abschnitten, welche zusammen irgendeine Querschnittsform begrenzen* wie in den Figuren 3 und 6 bis 10 der US-PS k I38 460 dargestellt oder dergleichen. Es sei ferner bemerkt, daß kegelstumpf förmig verjüngte Teile 20, 21 in jedem Fall von den Rohrwänden 18 und 19 nach außen ragen und radial nach innen um eine ebene Außenfläche des Kegelstumpfes zu bilden mit einer ähnlichen Querschnittsform wie die des Scheibenteils, mit dem er einstückig ist.

Im Vergleich zu den bekannten Schleudergußrohrwänden für Hohlfaservorrichtungen sind die nach außen ragenden kegelstumpf förmigen Teile 20, 21 neu und haben zwei wichtige Funktionen. Erstens, die Teile 20, 21 sammeln oder schließen alle Hohlfasern I3 in die nach innen abgeschrägten Teile ein, so daß die offenen Faserenden im wesentlichen ganz die ebenen Außenendflächen 22, 23 bedecken. Zweitens, die Teile 20, 21 mit den abgeschrägten oder verjüngten Umfangswandflächen bieten Abdichtbereiche 2k für den Dichtungs- ©ingriff unter Druck mit einem kappenförmigen, entsprechend abgeschrägten blutkammerbildenden Bauteil, der allgemein mit 26 in Fig. 5 gezeigt ist. Die ¥and 28 des Bauteils

.../22

0300 4 7/0801

dichtet gegen die Teile 20, 21 ab, um dadurch einen Blutkammerhohlraum 30 zu bilden. Fasern 13» die angrenzend an den Kantenbereich der ebenen Flächen 22, 23 örtlich festgelegt sind, schalten die Gelegenheit für Blut, in toten Bereichen zu gerinnen, aus, die manchmal in Blutkammern vorhanden sind, die nach den bisherigen Verfahren zum dichten Verbinden eines Kopfstückes mit einer ebenen Rohrwandfläche des Scheibenteils 18, 19 mittels eines O-Ringes der Art-wie in Fig. 4, der US-PS 3 882 024 gezeigt, hergestellt sind. Ein weiteres vorteilhaftes Ergebnis besteht darin,· daß die verjüngten Außenflächen 20, 21 eine blut- bzw. flüssigkeitsdichte Abdichtung mit dem umgebenden Kopfstück 2.6 gestatten, welches dagegen in dem langgestreckten Bereich 24 durch eine Kombination von Radial- und Axialkraft deformierbar ist, was die Aufrechterhaltung einer flüssigkeitsdichten Abdichtung im Fall von Kriechen sichert und eine Abdichtung unabhängig vom Typ der Dichtung zwischen der Innenfläche des Mantels und der Außenfläche des Scheibenteils 18, 19 > was genauer in Verbindung mit der in Fig. 5 und 6 gezeigten Vorrichtung erläutert werden wird.

Das Element 10 kann Rohrwände 14, 16, die durch Schleuderguß aus irgendeinem der großen Zahl von zufriedenstellenden hitzehärtenden Harzzusammensetzungen hergestellt sind, einschließen, zum Beispiel Expoxyharze gemäß den US-PS'en 3 619 459 und 3 703 962 oder Polyurethanharze gemäß den

.../23

03004770801

den US-PS«en 3 9^2 09k und 3 708 O71. Die aus diesen Harzen hergestellten Elemente sind ein Teil dieser Erfindung. In der gleichzeitig schwebenden US-Patentanmeldung Ser. No. 039*087 der Anmelderin ist ein verbessertes Verfahren und eine Formvorrichtung zum Schleudergießen der Rohrwände 14, 10 mit einem Duroplast auf einem Bündel von Zellulosefasern offenbart, wobei Teile und Maßnahmen angewendet werden, die sichern, daß die Fasern in dem kegelstumpfförmigen Teil der resultierenden Rohrwand zentriert sind.

Das verbesserte Verfahren dieser Erfindung ist speziell ein Verfahren zur Herstellung von Rohrwänden lh, 16 durch Verwendung eines Thermoplastharzes, wie weiter oben gesagt. Da das Schleudergießen von Thermoplastharzen ganz verschieden und anders ist als das von Duroplastharzen, sollen zunächst allgemein die Anforderungen an die physikalischen Eigenschaften des Harzes, der Fasern, Verträglichkeit der Materialien, die für Mantel und Formen verwendet werden, und die Steuerung der Betriebsparameter während des Gießens und der Harzverfestigung beschrieben werden, als Hilfe bei der ¥ahl der bestimmten Materialien und der Bedingungen und um einen in die Lage zu versetzen, die bestimmten Elemente für den jeweils bestimmten Verwendungszweck konstruktiv ausführen zu können. Zufriedenstellende Thermoplaste müssen bei einer Temperatur im Bereich von etwa 100 bis 150⁰C eine niedrige Viskosität haben und nach einer bevorzugten Ausführungsform, bei

.../24

03004 7/0801

der Zelluloseacetatfasern und ein Polypropylenmantel verwendet wurden, wurden die Thermoplaste einer Viskosität unter etwa I5OO cPs bei 135°C bevorzugt. Ein solches Harz dringt zwischen die feinen Kapillarfasern, ohne daß die Faserwände unter dem Gießdruck zusammenfallen. Das Harz muß benetzen und an den Außenwandflächen der Fasern anhaften, darf aber am Mantel oder der Hülle, welche das Faserbündeli2 während des Gießens hält, nicht anhaften. Das Harz muß auch,ohne Poren, Risse oder Brüche zu bilden in der gegossenen Form fest werden und muß Härte, Zugfestigkeit und Druckfestigkeit bei Temperaturen, die bei normalem Transport, Lagerung und Verwendung vorkommen, zum Beispiel Temperaturen bis 70 C, beibehalten. Außerdem muß das Harz bei Raumtemperatur zum Brechen und Reißen unzureichend spröde sein, wenn transversal durch den abgeschrägten Kegelstumpf und die enthaltenen Fasern getrennt wird. Die Anwesenheit von Fasern durch den abgeschrägten Kegelstumpf hindurch, besonders jene, die an seinen Umfangskantenflächen in der Ebene des transversalen Schnitts festgelegt sind, tragen zur Flüssigkeitsverteilung und Eliminierung toter Bereiche von Flüssigkeiten an der Außenfläche bei. Vom VerarbeitungsStandpunkt aus gesehen muß bei der Faserwahl darauf geachtet werden, Fasern zu wählen, die in der Nähe des Schmelzpunktes des Gießharzes nicht erweichen, um sicherzustellen, daß die Fasern ihren runden Querschnitt während des Gießens beibehalten. Dies ist notwendig, weil die Fasern vor dem Gießen auf etwa die

•••/25

3Ό17634

Gießtemperatur erwärmt werden müssen, damit verhindert wird, daß sich das Harz bei Kontakt mit den kalten Faseroberflächen verfestigt. Für Elemente nach der Erfindung, die für künstliche Nieren verwendet werden sollen, die gleichzeitig Wasser und Körpergifte, wie Harnstoff, Creatinin usw. während der Hämodialyse entfernen, ist Zelluloseacetat, hergestellt nach der US-Patentanmeldung Serial No. 972 099 die bevorzugte Faser. Der Mantel oder die Hülle und Endform müssen aus einem Material hergestellt sein, das an dem ausgewählten theiinoplastischen Gießharz nicht klebt. Alternativ müssen alle Oberflächen, die mit dem Gießharz in Kontakt kommen, mit einem Formtrennmittel oder einem Material, das das Kleben verhindert, vorbehandelt werden. Im Gegensatz zu hitzehärtenden Harzen, die wegen ihrer starken Klebeigenschaften zur ausgewählten Hülle gewählt werden, reißen, hrechen und zerbröckeln Thermoplaste während des Schrumpfens und Kühlens, es sei denn, sie sind nicht anhaftend gegenüber allen angrenzenden festhaltenden Flächen während ihrer Verfestigung. Ein bevorzugtes Mantel- oder Hüllenmaterial, das nichtklebend gegenüber vielen zufriedenstellenden thermoplastischen Gießharzen ohne besondere Oberflächenbehandlung ist, ist Polypropylen. Mit einer Formtrennmittel-Vorbehandlung ist jedes üblicherweise verwendete Hüllenmaterial zufriedenstellend. Geeignete Formtrennmittel sind Wachse, Polytetrafluoräthylen und dergleichen.

Allgemein gesagt werden die vorstehend aufgeführten Forderungen durch Äthylen-Vinylacetat-Copolymere erfüllt, insbesondere

030047/0801 _/o.

.../26

30Π634

solche niedrigen Molekulargewichts und niedriger Viskosität, z. B. Harze, ausgewählt aus denen, die in den US-PSen 3 428 591 und 3 440 194 offenbart sind. Eine genaue Identifikation der geeigneten Harze und ihrer Eigenschaften wird in den weiter unten gebrachten Beispielen gegeben.

Nach Auswahl von Fasern, Harz und Mantel schließt das erfindungsgemäße Verfahren die folgenden weiteren Stufen ein: das Einsetzen des Bündels 12 in einen Mantel oder eine Hülle, allgemein mit 32 in Fig. 2 gezeigt und das Einsetzen dieses Bündel-Hüllen-Verbündes in die Endform 34 in Vorbereitung zum Schleudergießen. Die 8000 bis 10000 Fasern in dem Bündel 12 können auf einem üblichen Bandwinder durch die bekannten Verfahren, wie in der US-PS 3 755 034 beschrieben, oder einem gleichwertigen Verfahren gebildet werden und das resultierende Bündel endet an seinen Enden in einer Vielzahl von Ringlagen 17, die durch ein bandförmiges Mittel 15, als ein Streifen aus Polyamid oder Polypropylen gezeigt, gesichert werden.

Die Endform 34 ist speziell gefertigt, um die notwendige Temperaturkontrolle des geschmolzenen Thermoplaste während des Gießens und Abkühlens des Harzes zur Bildung porenfreier fehlerfreier Rohrwände 14, 16 zu sichern, welche die Fasern 13 im wesentlichen über die ganze axiale Länge umgeben und halten. Wie in Fig. 3 zvl sehen, schließt die Endform 34 einen metallischen Außenendabschnitt 36 zur Aufnahme des Bandendes I5 des Bündels 12 ein. Das Bündel 12 ist darin so

©30047/0801

gelagert, daß der nach, innen ragende Stift 38 den Hohlraum auf der Längsachse des Bündels durchdringt. Beide, der äußere Endformabschnitt 36 und der Stift 38 sind aus einem Material hergestellt, das hohe Wärmeleitfähigkeit besitzt, z. B. aus Aluminium, Kupfer, Messing oder Bronce, um die Wärmeabführung aus dem geschmolzenen Harz, das in den Hohlraum ko durch Schleuderguß eingeführt ist, zu begünstigen. Die Endform 3h schließt auch einen einen zweiten Hohlraum begrenzenden Abschnitt k2 e.tn, welcher das innere Ende 37 des metallischen Abschnitts 2>6 umgibt. Der Formabschnitt 42 ist aus einem Material mit niedriger Wärmeleitfähigkeit hergestellt, z. B. aus Polycarbonat, mit Glasfasern gefülltem Polypropylen, Epoxyharz oder sdi lagfestem Polystyrol. Der Innenteil kk des Formabschnitts 42 ist von einer dicken Isolierschicht 46 umgeben, um Wärmeverluste aus diesem Hohlraum weiter zu verzögern. Der Formabschnitt 42 ist mit einer Wand 48 mit abgeschrägter Innenfläche versehen, welche den Neigungswinkel auf der Außenfläche 20 des resultierenden kegeistumpfförmigen Teils 25 der gegossenen Rohrwand begrenzt, wie Fig. 5 zeigt. Die Innenwand 44 begrenzt einen Hohlraum 50, der die Außenwand 52 des Mantels 3² aufnimmt. Der Mantel 32 weist eine axial, und radial nach außen sich erstreckende abgeschrägte Fläche $k auf, welche an das sich radial nach außen erstreckende Flanschteil 56 anschlägt, um einen Hohlraum 58 zu begrenzen, welcher seinerseits die Gestalt und Größe des Scheibenteils 60 der resultierenden Rohrwand mit den abgeschrägten dichtenden Umfangsflächen 18, bestimmt.

030047/0801 .../28

Der Verbund der Endformen 34 an jedem Ende der Hülle 32 in den in Fig. 3 gezeigten Positionen wird dann auf etwa den Schmelzpunkt des ausgewählten Thermoplastharzes vorgeheizt, gewöhnlich auf eine Temperatur im Bereich von etwa 1OO-14O°C. Ebenso werden das The :.-m op lastharz, der Harzbehälter und die Thermoplastharζzuführmittel, welche den Thermoplastbehälter mit den Einlaßöffnungen in jedem Ende der Hülle 32 verbinden, auf eine etwas höhere Temperatur als der Schmelztemperatur, z. B. auf 135°C erhitzt.

Der erhitzte Aufbau und der erhitzte Harzbehälter werden dann in den Schlitten eines Schleudergießapparates bekannter Art, wie dem, der in der US-PS 2 442 002 gezeigt ist, eingesetzt, so daß die Harzzuführrohre die Einlaßöffnungen des Mantels JZ und den Harzbehälter miteinander verbinden. Dann wird die Zentrifuge anlaufen gelassen und die Geschwindigkeit auf die vorgewählte Geschwindigkeit im Bereich von etwa 900 bis etwa 1.400 UpM erhöht und der Faserbündelaufbau etwa 25-35 Minuten geschleudert. Der Aufbau oder Zusammenbau läuft in einer horizontalen Ebene und in dem benutzten Apparat um, um die in Fig. 1 gezeigten Elemente zu bilden, das Außenende 36 der Endform 34 befand sich etwa 12,70 cm von der Drehachse entfernt.

Nach Ablauf von normalerweise etwa 2 bis 5 Minuten für das Eindringen des Harzes zwischen und um die Fasern 13 herum und in die Hohlräume 58 und 40 wird Kühlluft über den rotierenden Zentrifugenschlitten geblasen, um die Verfestigung des. Harzes zu begünstigen. Nach etwa 25-35 Minuten wird die Zen-

030047/0801

trifuge gestoppt, der eingebettete Elementenaufbau herausgenommen und die Hülle 3², welche die verfestigten Rohrwände enthält, aus der Endform 3k herausgelöst. Nach Abkühlen der Außenenden der Rohrwände wird transversal durchgeschnitten, um die kegelstumpffömigen Teile 25 zu erzeugen, welche die offenen Faserenden an den ebenen Außenflächen 22, 23 freigeben,

Während des Kühlens schrumpft das Harz in den Hohlräumen 58, 4o radial nach innen von allen Innenwänden der Endform 3k und der Hülle 32 weg, welche diese Hohlräume begrenzen. Diese Schrumpfungs-Abtrennung ist am deutlichsten durch einen Vergleich der Figuren 3 und k zu erkennen. Fig. 3 zeigt das Bündel 12 und die Hülle 32 in der Endform 3k unmittelbar vor dem Hineingießen des flüssigen Thermoplasts in die Hohlräume 58 und 4o. Die bruchstückartig auseinander gezogene Figur k zeigt einen Teil der Innenwand des Hohlraums 58 nach Verfestigung der gegossenen Rohrwand, insbesondere die abgeschrägten inneren Endteile 18 und den einstückigen kegelstumpfförmigen Außenteil 20, welche von den angrenzenden formenden Flächen 54 und 48 getrennt sind, bzw. den Schrumpfungsspalt 62. Der Spalt 62 kann in seiner Umfangsausdehnung um die Umfangskanten der Rohrwand 14 von sehr geringer Breite sein, ist aber im wesentLidien gleichmäßig. Die resultierende Rohrwand hat die äußere Gestalt der inneren Formungsfläche, aber ihr Volumen ist nach Verfestigung um etwa 8 bis I5 $ kleiner als das Formvolumen, abhängig von dem jeweils ausgewählten Thermoplast. Daraus ist zu erkennen,

030047/0801 .../30

daß, -während die abgeschrägte Umfangsfläche 18 der verfestigten Rohrwand 14 zur abgeschrägten Innenwand $k der Hülle 32, gegen welche sie unter den Formungsbedingungen angrenzte, parallel ist, der Durchmesser der Abschrägung 18 an der verfestigten Rohrwand aber kleiner j.st als der Durchmesser der Hüllenwand 54.

Wie in den Figuren 5 und 6 gezeigt, wird die abgeschrägte Umfangsfläahe 18 mechanisch gegen die Hüllenwand 54 abgedichtet oder damit verklebt unter Bildung einer flüssigkeitsdichten Abdichtung zwischen Bluthohlraum 30 und Dialysathohlraum 6h sowie der Außenatmosphäre. Die dichtenden Flächen 18 und 54 sind über eine axiale Länge, die sich von der Innenendfläche 66 bis zur Außenendfläche 68 des Scheibenteils 6o der Rohrwand 14 erstreckt, in Eingriff. Dieser dichtende Eingriff resultiert aus der Kraft, die gegen die Rohrwand 1A. in ausreichendem Maße axial nach innen ausgeübt wird, um die Rohrwand 60 axial nach innen von ihrer Gießstellung (durch die gestrichelte 70 gezeigt) in ihre Dichtungsstellung zu bewegen, wobei die Außenfläche 68 nach innen von der Außenwand 72 der Hülle 32 um einen Abstand 74 entlang der Abschrägung 57 verschoben wird.

In der bevorzugten Ausführungsform der Rohrwände 14-, 16, die einen nach außen sich erstreckenden Teil 20 einschließen, welcher, wie gezeigt, radial nach innen abgeschrägt ist, wird die Dichtungskraft, welche die Bewegung der Rohrwand 60 axial

.../31 030047/0801

nach innen in die Hülle 32 verursacht, durch Druckeingriff zwischen der Abschrägung 20 auf der Umfangsfläche des kegelstumpf förmigen Teils 25 und der abgeschrägten Innenwand 28 der die Bltttkammer bildenden Teile oder des Kopfstückes 26 erhalten. Das Kopfstück 26 ist mit einem radial sich erstrekkenden Flansch 76 am lainenende der Wand 28 versehen, welcher mit der unteren Wandfläche 78 des Gewindering-Dichtungsmittels 80 in Eingriff ist. Wenn der Gewindering 80 angezogen oder axial n?ch innen entlea-g der oberen Wand 86 der Hülle J2 durch Eingriff der Nuten 82 im Ring 80 mit den Gewindegängen Qh auf der Wand 68 bewegt wird, wird eine Kombination von Axial- und Radialdruck auf die Abschrägung 20 durch die umgebende abgeschrägte Wand 28 des Kopfstücks 26 ausgeübt. Das Rückstellvermögen oder die Verformbarkeit der Wand 28 verursachen, daß ein Druckdichtungseingriff im Bereich 2h eintritt und dieser langgestreckte Kontaktbereich sichert dauernde Aufrechterhaltung einer flüssigkeitsdichten Abdichtung selbst unter Drücken, die ausreichen, Kriechen des Thermoplasts in den Rohrwandteilen 25 oder 60 zu verursachen. Es ist zu erkennen, daß die Rohrwand 60 eine wirksame Dichtung zwischen den aneinander grenzenden Flächen 18 und 5k bildet, unabhängig von dem besonderen Mittel, das angewendet wird, um den erforderlichen axial nach innen gerichteten Druck oder die Kraft zum Abdichten aufzubringen, und daß der abgeschrägte kegelstumpfförmige Teil 25 eine andere als konisch abgeschrägte Umfangswand bis zur und die Außenwände parallel zur Längsachse der Hülle einschließend, haben kann.

.../32

030047/0801

Bei Rohrwänden mit einem nach außen rangenden Teil 25 mit Umfangsflächen parallel zur Längsachse der Hülle 32 kann die Axialkraft direkt gegen die ebene Außenfläche aufgebracht werden, welche die offenen Faserenden freigibt,und bei dieser Rohrwandkonfiguration kann die Blutkammer mit einem üblichen becherförmigen Kopfstück mit der ebenen Aussenfläche durch einen O-Ring abgedichtet werden.

¥ie in Pig. 1 gezeigt, erstreckt die Innenwand·^schrägung auf der Umfangsfläche 18 ihre ganze axiale Länge in einem einzigen Winkel von der Achse des Bündels 12,. und die Innenabschrägung $k der Hülle 32 erstreckt sich in gleicher Weise zum Außendende 72 der Hüllenwand 86, wie Fig. 6 zeigt. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß zufriedenstellende Abdichtung erhalten wird, wenn die Flächen 18 und $h die gleiche Abschrägung nur über einen Teil der Länge jener abgeschrägten Flächen haben, die an das axiale Innenende 66 des Scheibenteiles 60 angrenzen. Bei einer solchen Konstruktion können die axialen Außenteile der Umfangsflache 18 irgendeinen Winkel annehmen, der gewünscht wird, soweit er kleiner als die Parallelität zur Längsachse ist bis hin zur Parallelität und sie einschließend. Es sei darauf hingewiesen, daß sich die Scheibe 6O mit dem gleichen Neigungswinkel verfestigt wie der Winkel auf der Formungsfläche 5k, angrenzend an das Außendnde 72 der oberen Hüllenwand 86".,. die in der Schleudergießstufe benutzt wird, siehe Fig.-3. In diesem Fall erstreckt sich die Abschrägung 5k nur über einen Te.il ihrer gesamten Länge, wie in Fig. 6 gezeigt, und die Abschrägung erstreckt sich axial und radial nach innen, nur von einem Punkt, der

030047/0801

.../33

von der Endfläche 7² der Hülle 32 nach innen beabstandet ist.

Beispiel 1

Ein Trennelement, wie in Fig. 1 gezeigt, wurde hergestellt unter Verwendung eines Faserbündels, das etwa 8000 Zelluloseacetatfasern einer Länge yon ca. 25,4 cm enthielt und das in umschlossenen Endteilen, wie in Fig. 2 gezeigt, endete. Eine Hülle aus Polycarbonat einer Länge von ca. 18,4 cm und einer abgeschrägten Innenwandkonfiguration, wie in Fig. 3 gezeigt, wurde auf ihren Wandflächen mit einer dünnen Schicht Polytetrafluorethylen behandelt. Nach Zusammenbau von.Faserbündel und Hülle in einer Endform, wie in Fig. 3 gezeigt, wurde der Aufbau etwa 2 Stunden in einem Ofen bei 100°C erhitzt. Gleichzeitig wurde das ausgewählte Thermoplastharz, ein Ethylen-Vinylacetat-Copolymer, modifiziert, wie weiter unten beschrieben, der Harzbehälter und die Harzabgaberohre auf etwa 135°C in einem Ofen 2 Stunden erhitzt. Das Harz war ein Gemisch von, in Gewichtsprozent: 29$ Ethylen-Vinylacetat-Copolymerisat, welches enthielt 17»5 bis 18,5$ Vinylacetat (Elvax 4i0 der DuPont) 5 9$ Ethylen-Vinylacetat-Säure-Terpolymerisat, das 24 bis 26$ Vinylacetat enthielt (Elvax 4320 von DuPont); 42$ mikrokristallines Polywachs, vermutlich ein Ethylen-Homopolymerisat eines Molekulargewichts von etwa 700 (BARECO 655 der Petrolite Corporation)5 und 20$ eines Polyterpen-Klebrigmachers

030047/0801 '"^/3k

eines Erweichungspunkts von 115°C (Piccolyte A II5 von Hercules Inc.). Diese Zusammensetzung hatte eine Viskosität von etwa i40O cPs bei 13O°C und etwa I25O cPs bei 135°C.

Der erhitzte Endform-Hüllen-Aufbau und der Harzbehälter wurden in. einen Zentrifugenschlitten zum horizontalen Schleudern des ca. 25,4 cm langen Aufbaus mit einer Umdrehungsgeschwindigkeit zwischen 1000 und 1200 Upm eingesetzt. Nach etwa 5 Minuten wurde Luft von Raumtemperatur in die umlaufende Zentrifuge eingeblasen und nach 30 Minuten das Zentrifugieren gestoppt. Die gegossenen Rohrwände in der Hülle wurden aus den Endformen herausgenommen und etwas innerhalb der Innenendfläche der Zusammenhaltebänder quer durchgetrennt.

Das resultierende Element wurde dann in der Hülle unter Verwendung des Kopfstückes und des Gewinderinges zum axialen Hineindrücken der Rohrwand 60 in den dichtenden Eingriff mit der Hüllenwand 54 und gleichzeitigem Bilden der Blutkammer 30 abgedichtet.

Eine Anzahl verschiedener Thermoplaste wurde bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mit Erfolg eingesetzt, alle waren modifizierte Ethylen-Vinylacetat-Copolymerisat-Grundzusammensetzungen. Als allgemeine Richtlinien zur Auswahl der spezifischen Zusammensetzungen sei gesagt, daß es zweckmäßig ist, ein einzelnes Ethylen-Vinylacetat-

.../35

Copolymerisat oder ein Gemisch davon einzusetzen, welches einen Melt Index im Bereich von 300 bis 400, bestimmt nach ASTM D 1238 haben sollte; ferner, daß es zweckmäßig ist, die Verwendung von Ethylen-Vinylacetat-Copolymeren einer Shore-Härte unter etws. 72, bestimmt nach ASTM D 22ko, zu vermeiden; außerdem sollte der Erweichungspunkt des Ethylen-Vinylacetat-Copolymeren vorzugsweise im Bereich von 88 bis 100⁰C, bestimmt nach ASTM E 28, liegen.

Die Copolymerisat-Viskosität wird durch Einarbeiten eines mikrokristallinen Polywachses aus Ethylen-Homopolymerisat wesentlich reduziert, damit das Copolymerisat das Faserbündel durchdringen kann. Bei Schleudergießtemperaturen, unter etwa 110 C kann die eingesetzte Menge nach oben im Bereich von etwa 20 bis 60$,bezogen auf die Gesamtzusammensetzung, variiert werden, um Fasern, die Vorwärmen über etwa 100 C nicht aushalten, anzupassen. In gleicher ¥eise kann die erforderliche Menge nach unten eingestellt werden, wenn höhere Schleudergießtemperaturen angewandt werden können. Geeignete Harze sind solche, die eine Viskosität von so niedrig wie 100 cPs bis so hoch wie 5OOO cPs bei 150 C oder darunter haben. Die Verwendung von Harzen mit den höheren Viskositäten erfordert größere Mengen mikrokristallinen Wachses,um Faserdurchdringung sicherzustellen.

Eine weitere Komponente zur Erhöhung der Haftfestigkeit von Harz und Faser ist irgendeines der Polyterpenharze,

.../36

das aus alpha-Pinen erhalten worden ist und einen Erweichungspunkt über etwa 100 bis ITO⁰C-hat. Dieses Harz wird in einer Menge von 15 bis 30$, bezogen auf die Gesamtharzzusammensetzung, eingearbeitet.

Beispiel Il

Ein weiteres Element vom Typ, wie in Fig. 1 gezeigt, wurde hergestellt unter Verwendung der gleichen Umhüllungsstufen und der tforrichtung wie bei Beispiel 1, aber es wurde ein Bündel aus Zellulosefasern, hergestellt durch Entacetylierung von Zelluloseacetat nach US-PS 3 5h6 209. Die Endform, die Hülle und die Fasern wurden auf 14O°C vorgewärmt und das ausgewählte Harz, Harzbehälter und Harzabgaberohre wurden auf 170°C erhitzt. Die Harzzusammensetzung war folgende, im Gewichtsprozent: 3^$ mikrokristallines Polyethylen (Bareco 655), 29$ Polyterpenharz (Piccolyte A 115), 29$ Ethylen-Vinylacetat-Säure-Terpolymerisat, welches 24 bis 26$ Vinylacetat enthielt (Elvax 4320) und 8$ Ethylen-Vinylacetat-Copolymerisat (Elvax I50). Diese Harzzusammensetzung hatte eine Viskostität von etwa 1000 bis 1100 cPs bei 170⁰C.

030847/0801

Claims

P_a_t_e_n_t_a_n_s_£_r_ü_c_h_e_2

1. Trennelement, welches ein Bündel kontinuierlicher semipermeabler Hohlfasern einschließt, dadurch gekennzeichnet, daß das Bündel(12 )eine Vielzahl von länggestreckten Fasern (13) mit einem Mittelteil und zwei entgegengesetzten Endteilen und einer Rohrwand (14, 16) an jedem der Endteile aus verfestigtem Gießharz, welche die Fasern (13) äußerlich miteinander verbindet, einschließt;

jede Rohrwand (14; 16) ein axial sich erstreckendes Scheibenteil (18 ; 20) einstückig mit einem kegelstumpfförmig verjüngten Außenteil (2O, 21), das axial nach außen und radial nach innen von der axialen Außenfläche des Scheibenteils (18₇· 19-) abgeschrägt ist und in einer ebenen

Ο30Ο47/ΟΊΒ01

- ₂- :: ■'Λ 3;D 17634

Außenendfläche (22; 23) endet, welche die offenen Enden-;der Fasern (13) darin freigibt, einschließt, wobei "mindestens ein Teil des scheibenförmigen Teils (18; 19) angrenzend an sein axiales Innenende eine Umfangsflache ".aufweist., die radial und axial nach außen vom Inneriende abgeschrägt ist.

2. Trennelement, welches ein Bündel kontinuierlicher semipermeabler Hohlfasern einschließt, dadurch gekennzeichnet, daß das Bündel (12) einen Mittelteil und" zwei entgegengesetzte Endteile aufweist, jeder Teil im Querschnitt gekrümmt ist und die Endteile einen größeren gekrümmten Querschnitt haben als die Mittelteiler

eine Rohrwand (14; 16) aus verfestigtem Gießharz auf jedem Endteil die Fasern (13) äußerlich miteinander verbindet;

jede Rohrwand (14; 16) einen Innenscheiben teil (Ϊ&; ..19.» 60) aafweLst_r der mit einem äußeren kegelstumpf förmig. verjüngten Teil (20; 21) einstückig ist; der Innenscheibenteil (.18; 19; 6.0) sich von dem kegel stumpf förmig-verjüngten Teil (20; 21) axial nach innen erstreckt und einen ringförmigen¹ Randteil-, der die Fasern (13) mit dem verfestigten Gießharz umgibt, ^ von den Fasern (13) radial nach außen gerichtet liegt/einschließt, und der Ringteil· weitgehend frei von Fasern £ΐ3)_% — ist; mindestens «in Teil des Scheibenteils (1fl; iS; 60) an- ' grenzend an seih axiales Innenende eine Umfangfläche -hat,

030047/0801

die vom Innenende radial und axial nach außen abgeschrägt ist, und der kegelstumpfförmige Teil (20, 21) axial nach außen und radial nach innen von der axialen Außenfläche des Scheibenteils (18; 19; 60) abgeschrägt ist und in einer Ebenen Außenfläche (22;23) endet, welche die offenen Enden der Fasern (13) freigibt, wobei sich die Fasern (13) darin axial und im wesentlichen zu den Umfangskanten des kegelstumpfförmig verjüngten Teils (20; 21) ετ der ebenen Außenfläche (22; 23) erstrecken.

3. Trennelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der kegelförmig verjüngte Teil (20; 21) kegelstumpfförmig ist.

4. Trennelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Scheibenteil (18; 19; 60) einen runden Querschnitt hat.

5. Trennelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Scheibenteil (18; 19; 60) einen linsenförmigen Querschnitt hat.

6. Trennelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigungswinkel von der Umfangsflache des kegelförmig verjüngten Teils (20, 21) und von der Umfangsfläche des axialen Innenteils des scheibenförmigen Teils (18; 19; 60) verschieden sind.

030047/0801 .../4

7. Trennelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das verfestigte Gießharz ein Duroplast ist.

8. Trennelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das verfestigte Gießharz ein Thermoplast ist.

9. Trennvorrichtung, gekennzeichnet durch eine Hülle (32), die eine Dialysatkammer (64) mit voneinander abliegenden Einlaß- und Auslaßöffnungen begrenzt vnd eine Blutkanmier (30) an jedem Ende der Hülle (32); ein Bündel (12) kontinuierlicher semipermeabler Hohlfasern (13) , im wesentlichen axial in der Hülle (32) ausgerichtet, welches angrenzend an jedes der Enden der Hülle (32) in einer Rohrwand (14, 16) aus verfestigtem Gießharz, welches die Fasern (13) aneinander

• gebunden hält, endigt; einen axial sich erstreckenden .Scheibenteil (18; 19; 60) in jeder der Rohrwand (14, 16), der in einer ebenen Außenfläche (22, 23), die die offenen Enden der Fasern darin freigibt, endigt; eine radial und axial vom Innenende abgeschrägte ümfangsfläche an mindestens einem Teil der Scheibe (18, 19, 60) angrenzend an sein axiales Innenende; mit der Hülle (32) einstückige Dichtungsmittel, angrenzend an jedes ihrer beiden Enden, um jeden der Scheibenteile (18, 19, 60) der Rohrwand (14, 16) mit der Hülle (32) an einem Ort angrenzend an jedes seiner Enden in Dichtungseingriff zu bringen, wobei beide inneren Dichtungsmittel einschließen: einen abgeschrägten Teil (54) der Innenwand der Hülle(32), der

.../5 030047/0801

sich axial nach innen und radial nach innen erstreckt, um eine Eingreifdichtungsfläche zum Druckeingriffkontakt mit der abgeschrägten ümfangsfläche des Scheibenteils (18, 19) zur Verfügung zu stellen, und Mittel, um den Scheibenteil (18, 19)axial nach innen in Di"htungseingriff mit den abgeschrägten Innenflächen (54) der Hülle (32) zu bringen und die flüssigkeitsdichte Abdichtung zwischen der Hülle (32) und dem Scheibenteil (18, 19) zu bilden»

1Oo Trennvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich der abgeschrägte Teil (54) der Innenwand der Hülle (32) axial nach innen und radial nach innen von einem Punkt, der vom Außenende der Hülle nach innen beabstandet ist, erstreckt .

11. Künstliche Niere, gekennzeichnet-durch eine Hülle (32) von im wesentlichen runden Querschnitt, die eine Dialysatkammer (64) begrenzt, welche voneinander abliegende Einlaß- und Auslaßöffnungen aufweist, und eine Blutkammer (30) an jedem Ende der Hülle (32); ein Bündel (12) kontinuierlicher semipermeabler Hohlfasern (13) in im wesentlichen paralleler Ausrichtung in der Hülle (32), welches angrenzend an jedes der Enden der Hülle (32) in einer Rohrwand (14, 16) aus verfestigtem Gießharz, das die Fasern (13) aneinander gebunden hält, endigt; ein axial sich erstreckender Scheibenteil (18; 19; 60), einstückig mit einem kegelstumpf-

030047/0801 "·^/6

förmigen Teil (2o, 21), der sich von dem Scheibenteil (18; 19; 60) axial nach außen erstreckt, an jeder der Rohrwände (14, 16) ; eine radial und axial vom Innenende nach außen abgeschrägte ümfangsfläche (54) an mindestens einem Teil der Scheibe (18; 19; 60) angrenzend an sein axiales Innenende, eine ebene Außenfläche (22, 23), in welcher der kegelstumpfförmige Teil (20, 21) endigt und der die offenen Enden der Fasern (13) freigibt; mit der Hülle (32) einstückige Dichtungsmittel, angrenzend an jedes ihrer beiden Enden, um jeden der Scheibenteile (18; 19; 60) der Rohrwand (14, 16) mit der Hülle (32) an einem Ort, angrenzend an jedes ihrer • Enden in Dichtungseingriff zu bringen, wobei die inneren Dichtungsmittel einschließen:einen abgeschrägten Teil (54) der Innenwand der Hülle (32) , der sich axial nach innen und radial nach innen erstreckt, um eine Eingreifdichtungsflache zum Druckeingriffkontakt mit der abgeschrägten ümfangsfläche des Scheibenteils (18, 19) zur Verfügung zu stellen; und Mittel (34), um den Scheibenteil (18; 19;60) axial nach innen in .Dichtungseingriff mit den abgeschrägten Innenflächen (54) der Hülle (32) zu bringen und eine flüssigkeitsdichte Abdichtung zwischen der Hülle (32) und dem Scheibenteil (18; 19; 60) zu bilden.

12. Künstliche Niere nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich der abgeschrägte Teil (54) "der Innenwand der Hülle (32) axial nach innen und radial nach innen von einem Punkt, der vom Außenende der Hülle nach innen beabstandet ist, erstreckt. . .

Ö3O047/O8Q1 .../7

13ο Künstliche Niere nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das verfestigte Gießharz ein Thermoplast ist,,

ο Verfahren zum Vergießen einer' thermoplastischen Rohrwand an jedem Ende eines Bündels kontinuierlicher semipermeabler Hohlfasern, gekennzeichnet durch folgende Stufen:

1) Herstellen eines langgestreckten Faserbündels aus einer Vielzahl von kontinuierlichen semipermeablen Hohlfasern, die axial ausgerichtet, ah ihren entgegengesetzten Endabschnitten durch ein bandartiges Haltemittel mit einer axialen öffnung gesichert werden;

2) Einsetzen dieses Bündels in eine Hülle oder einen Mantel, welcher an jedem Ende in einem erweiterten Teil endigt, der einen scheibenförmigen Hohlraum, der radial und axial nach außen gegen das Außenende abgeschrägt ist, begrenzt;

3) Vorsehen einer Endform zur Aufnahme eines Endes des Mantels und des bandartigen Haltemittels in einem Außenendabschnitt aus hochwärmeleitfähigem Material, der einen in der Mitte angeordneten, nach innen ragenden Stift aus hochwärmeleitfähigem Material aufweist und in die öffnung des Haltemittels eingeführt wird, wenn das Haltemittel in der Endform in Stellung gebracht wird, wobei ein Innenendabschnitt der Endform aus einem Material relativ niedriger Wärmeleitfähigkeit den Mantel und den scheibenförmigen Hohlraum darin umgibt;

4) Aufsetzen einer solchen Endform auf jedes Ende des Faserbündels und um jedes Ende des Mantels unter Bildung eines Formaufbaus und Einsetzen dieses Aufbaus in eine Rotiervorrichtung;

030047-/0801

5) Einleiten von Thermoplastharz in jeden erweiterten Teil des Mantels während des Rotierens des Formaufbaus, so daß das Harz eindringt, die Hohlräume zwischen den Fasern ausfüllt und den Hohlraum und das Innere der Endform füllt;

6) Kontrollieren der Temperatur des Harzes während des Schleudergießens, um sicherzustellen, daß das Faserbündel durchdrungen wird, und anschließend Kontrollieren des Abkühlens der geschmolzenen Masse, so daß die Wärme von den Außenendabschnitten und Außenflächen angeführt wird und fortschreitende Verfestigung des Gießharzes in Richtung von den Außenendabschnitten axial und radial nach innen in die Hohlräume von Endform und Mantel gesichert wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Endform verwendet wird, deren Innenendabschnitt eine Innenfläche aufweist, die gegen die Außenendfläche radial nach innen von einem Punkt, angrenzend an das Außenende des scheibenförmigen Hohlraums des Mantels, der von dem Innenende der Endform umgeben wird, abgeschrägt ist, um dadurch einen kegelförmig verjüngten Hohlraum in der Endform zu begrenzen.

16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern auf etwa eine Temperatur vorgewärmt werden, die der Gießtemperatur des ausgewählten Harzes entspricht.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein Thermoplastharz einer Viskosität im Bereich von 100 bis etwa 5000 cPs bei einer Temperatus unter etwa

Ö3ÖQ47/Q801

15OC eingesetzt wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß ein Thermoplast einer Viskosität unter 1500 cPs bei einer Temperatur unter etwa 135°C eingesetzt wird.

030047/0801 "*^/1°