DE3044435C3 - Semipermeable Cellulose-Hohlfaser, Verfahren zu ihrer Herstellung und Trennvorrichtung mit solchen Fasern - Google Patents
Semipermeable Cellulose-Hohlfaser, Verfahren zu ihrer Herstellung und Trennvorrichtung mit solchen FasernInfo
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Description
Die Erfindung ist auf semipermeable Cellulose-Hohlfasern der Art gerichtet, die für Dialyse-, Osmose- oder
Ultrafiltrations-Trennzellen geeignet sind, insbesondere für Zellen, die für die Entgiftung von Blut mittels
Hämodialyse oder Hämofiltration verwendet werden. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung
der neuen Fasern.
Die meisten Cellulosefasern, die in künstlichen Nieren zur Hämodialyse eingesetzt worden sind, sind bisher
durch Schmelzspinnen eines Celluloseesters, wie Cellulosetriacetat, in einem kontinuierlichen Verfahren herge
stellt worden, wie zum Beispiel in der US-PS 35 46 209 offenbart. Ein weiterer Teil der Cellulose-Hohlfasern
wurde nach dem Kupfer-Ammoniak-Verfahren hergestellt: ein verbessertes Verfahren ist in der US-PS 38 88 771
beschrieben. Während bei diesen grundsätzlich verschiedenen Verfahren Cellulosefasern erhalten
werden, die akzeptabele Wasserpermeabilität (Ultrafiltration) und Harnstoff-Permeabilität (Reinigung, clearan
ce) für die Verwendung in künstlichen Nieren besitzen, so sind doch ihre Permeabilitäten insgesamt nicht
optimal. So haben zum Beispiel Cellulosefasern, die nach dem Verfahren der US-PS 35 46 209 hergestellt worden
sind, eine geringere Wasserpermeabilität als es bei Fasern erwünscht ist, die annehmbare Reinigungs-(clearance)
Eigenschaften für Harnstoff, Creatinin, Vitamin B12 und andere niedermolekulare Blutverunreinigungen haben.
Darüber hinaus schließt die kontinuierliche Herstellung von Cellulosefasern aus schmelzgesponnenen Cellulo
seacetatfasern die chemische Umwandlung des thermoplastischen Celluloseacetats in das nicht-thermoplasti
sche Cellulose-Polymere mittels Hydrolyse unter Verseifung in einem wäßrigen alkalischen Bad ein. Während
der Hydrolyse sind die dünnwandigen Fasern von kleinem Durchmesser außerordentlich empfindlich gegenüber
Berührung und brechen leicht. Eine erfolgreiche Herstellung bei einem gerade ausreichenden Gütegrad, um
noch in den Handel gebracht zu werden, hängt davon ab, daß in der Faser genügend Reißfestigkeit während der
Herstellungsstufe, bei denen Feuchtigkeit herrscht, aufrechterhalten bleibt, um Bruch oder Beschädigung zu
vermeiden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Reißfestigkeit der Faser, insbesondere die Naßreißfestigkeit
während der Hydrolyse oder der Umwandlung von Celluloseester in Cellulose vor dem Trocknen, Lagern und
Einbauen in Hämedialysatoren oder Hämofilter zu verbessern.
Die Lösung der Aufgabe ist in den vorstehenden Ansprüchen angegeben.
Das Konzept der Herstellung semipermeabler Hohlfasern durch Schmelzspinnen einer plastifizierten Poly
merzusammensetzung ist in den frühen 60er Jahren entwickelt worden und erstmals in der US-PS 34 23 491
offenbart. In der Patentschrift sind verschiedene Polymertypen beschrieben, einschließlich Celluloseester, und
geeignete Weichmacher zur Verwendung bei der Bildung von Schmelzspinnzusammensetzungen mit verschie
denen Thermoplasten diskutiert. Es wurden die polymeren Celluloseester zu günstigen handelsüblichen Polyme
ren entwickelt, insbesondere Celluloseacetate, und Tetramethylensulfon, meist mit Sulfolan bezeichnet, wurde
normalerweise als Weichmacher für die Schmelzspinnzusammensetzung zur Herstellung von Celluloseacetatfa
sern verwendet. Die US-PS 34 94 780 und 35 32 527 offenbaren Verbesserungen am Sulfolan-Celluloseacetat-
Schmelzspinnverfahren, nach welchem Celluloseacetatfasern extrudiert werden; sie schließen ein entweder das
Eintauchen der gesponnenen Faser nach dem Spinnen in ein Bad, das ein Gemisch von Sulfolan oder einem
Polyol eines Molekulargewichts unter 4000 enthält, oder die Modifizierung des Sulfolan-Weichmachers vor dem
Spinnen der Faser durch Einschließen einer kleinen Menge eines Polyol eines Molekulargewichts unter etwa
20 000. Diesen Patentschriften ist auch zu entnehmen, daß Polyole, allein als Weichmacher bei der Formulierung
von Schmelzspinnzusammensetzungen mit Celluloseester, insbesondere Celluloseacetaten, als unbefriedigend
angesehen werden.
Die Erfindung basiert auf der überraschenden Entdeckung, daß Celluloseester-Schmelzspinnzusammenset
zungen, die sulfolanfrei sind und nur bestimmte Polyole niedrigen Molekulargewichts oder Gemische davon
einschließen, zu Fasern schmelzgesponnen werden können, welche zu Cellulosefasern hydrolysiert werden
können, wobei die Naßfestigkeiten während der Umwandlung von dem Ester in die Cellulose wesentlich besser
ist. Das Weglassen des Sulfolans, das man bisher für notwendig angesehen hat, ist die entscheidende Änderung
(key change), die die Herstellung der wesentlich verbesserten Fasern nach der Erfindung ermöglicht. Die
resultierenden Celluloseacetatfasern nach der Erfindung haben zufriedenstellend hohe intrinsic Naßfestigkeiten
in ihrer gesponnenen Form und darüber hinaus behalten die gesponnenen Fasern ihre intrinsic Reißfestigkeit
während der Polyollaugung und Hydrolyse oder Entacetylierung, also den Stufen, in welchen die Celluloseester
faser in die Cellulosefaser umgewandelt wird, bei. In manchen Fällen erhöht sich sogar die intrinsic Reißfestig
keit.
Die Erfindung betrifft eine verbesserte semipermeable Cellulose-Hohlfaser, die aus einer Celluloseester-
Schmelzspinnzusammensetzung ersponnen worden ist, welche sulfolanfrei ist und nur Polyole niederen Moleku
largewichts enthält. Die schmelzgesponnenen Fasern besitzen während der Verarbeitungsstufen, bei denen
Wasser oder Feuchtigkeit anwesend ist und in denen das Polyol entfernt und die Fasern zu Cellulose hydrolysiert
werden, wesentlich bessere intrinsic Reißfestigkeit. Die resultierenden Fasern sind gekennzeichnet durch eine
wesentlich höhere Wasserpermeabilität und verbesserte Reinigungsfähigkeit (clearance capability) zur Abtren
nung von Verunreinigungen niedrigeren Molekulargewichts aus Blut, wie Harnstoff, Creatinin und dergleichen.
Die verbesserte Cellulose-Hohlfaser nach der Erfindung ist gekennzeichnet durch eine intrinsic Naßreißfestig
keit von etwa 2 × 104 bis etwa 11 × 104 g intrinsic Faserreißfestigkeit pro g polymere Cellulose, eine Wasserper
meabilität oder einen Ultrafiltrationskoeffizienten KUFR im Bereich von etwa 2 bis 200 ml/h/m2/mm Hg über die
semipermeable Wand der Faser, und einen Harnstoffreinigungskoeffizienten KUREA im Bereich von etwa
15 × 10⁻3 bis 45 × 10⁻3 cm/min bei 37°C. Diese funktionellen Eigenschaften qualifizieren die Faser für die
Verwendung in Blutentgiftungsverfahren, einschließlich Hämodialyse und Hämofiltration. Die Erfindung
schließt auch ein Verfahren zur Herstellung dieser neuen Fasern ein.
Die verbesserten semipermeablen Cellulose-Hohlfasern nach der Erfindung werden durch Schmelzspinnen
einer Celluloseester-Schmelzspinnzusammensetzung hergestellt, die etwa 35 bis 50 Gew.-% eines ausgewählten
Celluloseesters oder Celluloseestergemisches und ein oder ein Gemisch von Polyolen eines durchschnittlichen
Molekulargewichts im Bereich von etwa 106 bis 900 enthält.
Celluloseester, die geeignet sind, schließen ein: Cellulosemono-, di- und triacetat und Gemische davon, Cellulo
seacetat-propionat, Cellulose-acetat-butyrat, Cellulose-propionat und Cellulose-butyrat und Gemische von zwei
oder mehreren dieser Ester. Die Acetate werden bevorzugt, insbesondere Cellulosediacetat, und Gemische
schließen vorzugsweise mindestens einen kleinen Anteil eines oder mehrerer anderer Celluloseacetate ein.
Für die Herstellung einer annehmbaren Schmelzspinnzusammensetzung ist nicht die Klasse der Polyole
schlechthin geeignet, sondern die Polyole mit niedrigerem Molekulargewicht, zum Beispiel einem durchschnittli
chen Molekulargewicht im Bereich von etwa 106 bis 900. Versuche, ein einziges Polyol eines Molekulargewichts
von etwa 600 mit Celluloseacetat zu verwenden, schlugen fehl, weil die Zusammensetzung nicht versponnen
werden konnte. Zufriedenstellende Schmelzspinnzusammensetzungen sind jedoch bei Verwendung von Polyol
gemischen, in denen eines der Polyole ein durchschnittliches Molekulargewicht von wesentlich über 900, zum
Beispiel 1400 hatte, erhalten worden; ein Gemisch von zwei Polyethylenglykolen, von denen eines ein Moleku
largewicht von 200 und das andere ein Molekulargewicht von 1450 hatte, so daß sich ein durchschnittliches
Molekulargewicht von 902 ergab, erwies sich als geeignet bei der Herstellung einer Celluloseacetatschmelz
spinnzusammensetzung, die zu Hohlfasern versponnen wurde, welche die verbesserten Reißfestigkeiten aufwie
sen, die Fasern nach der Erfindung kennzeichnen. Gemische von Polyethylenglykolen mit Polyolen, zum Beispiel
ein Gemisch von Polypropylenglykol eines durchschnittlichen Molekulargewichts von 400 und Glycerin gab eine
spinnbare Zusammensetzung, während Polypropylenglykol eines durchschnittlichen Molekulargewichts von 400
allein keine spinnbare Zusammensetzung ergab. Gemische von Polyethylenglykolen und Ethylenglykolen waren
zufriedenstellend und Gemische von zwei oder mehr niedermolekularen Polyethylenglykolen können mit oder
ohne Glycerin verwendet werden.
Es ist auch gefunden worden, daß reine Polyethylenglykole oder reine Polypropylenglykole, die ein zu hohes
Molekulargewicht zur Bildung einer spinnbaren Celluloseesterzusammensetzung haben, durch Zusatz von
Glycerin modifiziert werden können, ein bekanntes Nicht-Lösungsmittel für Celluloseester, um eine Zusammen
setzung zu erhalten, die erfolgreich zu den verbesserten Fasern nach der Erfindung versponnen werden kann.
Der für diesen Zweck benötigte Glycerinanteil schwankt mit dem Molekulargewicht des reinen Polyethylen- oder
Polypropylen-Glykols und auch mit dem Celluloseester oder dem Estergemisch, das vorliegt. Im allgemei
nen ist die Menge Glycerin, die erforderlich ist, höher, wenn das durchschnittliche Molekulargewicht des reinen
Glykols über etwa 600 steigt. Die Glycerinkonzentration sollte auch erhöht werden, wenn der Anteil Cellulosee
ster, der mit dem Cellulosediacetat vermischt wird, steigt, oder bei Schmelzspinnzusammensetzungen, die aus
Cellulosepropionat oder Cellulosebutyrat oder Gemischen davon hergestellt worden sind. Als allgemeine Regel
gilt, daß Glycerin im Bereich von etwa 5 bis 35 Gew.-%, bezogen auf die Cellulose-Schmelzspinnzusammenset
zung, mit Erfolg eingesetzt werden kann. Polyole mit mindestens zwei Hydroxylgruppen im Molekül, die
geeignet sind, schließen ein: Diethylenglykol, Triethylenglykol, Tetraethylenglykol, die Mono-, Di- und Tripropy
lenglykole und Gemische von einem oder mehreren der Propylen- und Ethylen-Glykole oder Glykole mit
Ethylen-Propylen-Ketten im Glykolmolekül, und Gemische von irgendeinem oder mehreren Polyethylen- oder
Propypropylenglykolen mit Glycerin in einer Menge unter 50 Vol.-% der Glykol-Glycerinmischung.
Das Verfahren nach der Erfindung umfaßt die Stufen des Mischens des ausgewählten Celluloseesters und des
Polyols zur Bildung einer Schmelzspinnzusammensetzung, Schmelzspinnen der Hohlfasern und Abkühlen der
selben zu einem gelartigen selbsttragenden Zustand, Hydrolysieren oder Entacetylieren der Celluloseester-
Hohlfasern zu im wesentlichen Cellulosefasern, d. h. Hydrolysieren eines wesentlichen Teils der Estergruppen
unter Entstehung von Hydroxylgruppen. Eine vollständige Hydrolyse wird gewöhnlich nicht erreicht und ist
auch nicht notwendig, aber um beste Permeabilitätseigenschaften zu erhalten und sie während der Lagerung und
dem Versand aufrechtzuerhalten, ist eine weitgehend vollständige Hydrolyse von zum Beispiel etwa 90%
zweckmäßig. Das Polyol, das in den gerade gesponnenen Celluloseesterfasern vorliegt, wird normalerweise aus
den Fasern während der Hydrolyse oder Entacetylierung ausgelaugt. Alternativ kann das Polyol in einer
separaten Stufe nach der Hydrolyse entfernt werden.
Semipermeable Cellulose Hohlfasern, die aus einer Sulfolan-Acetat-Schmelzspinnzusammensetzung nach
dem Verfahren gemäß US PS 35 46 299 großtechnisch hergestellt und in künstlichen Nieren in großem Umfang
nach etwa 1972 verwendet worden sind, hatten beispielsweise einen Wasser-Permeabilitätskoeffizienten KUFR
von etwa 1,0 bis 1,2 ml/h/m2 Faseroberfläche/mm Hg über die semipermeable Faserwand bei 37°C, einen
Harnstoffkoeffizienten KUREA von etwa 28 bis 30 × 10⁻3 cm/min und eine Fasernaßfestigkeit nach der Entacety
lierung von etwa 1,4 bis etwa 1,8 g intrinsic Faserreißfestigkeit/g polymerer Cellulose. Die verbesserten Cellulo
sefasern nach der Erfindung sind in allen drei wichtigen Funktionseigenschaften wesentlich besser. Die überra
schendste und am deutlichsten verbesserte Eigenschaft ist die erhöhte intrinsic Naßreißfestigkeit. Wie weiter
oben gesagt, ist die Naßreißfestigkeit der Fasern außerordentlich für erfolgreiche kontinuierliche Produktion in
der Fertigungsstraße wichtig.
Beispielsweise läuft in einer Straße ein Kabel von 16 bis 30 Fasern oder eine Vielzahl solcher Fadenkabel, die
von der Spinndüse durch Luft geführt werden, um eine selbsttragende Hohlfaser zu werden, dann durch eine
Reihe von Flüssigkeiten in Behandlungstanks, die nacheinander das Polyol aus der Celluloseesterfaser auslau
gen, den Ester zu Cellulose hydrolysieren, das Hydrolyseprodukt spülen und überschüssiges Hydrolysierprodukt
aus der Cellulosefaser entfernen und die Cellulosefaser wieder plastifizieren. Die plastifizierten Produktfasern
werden dann von Aufnahmerollen aufgenommen. Während der Naßbehandlungsstufen werden die Fasern
einem Recken unterworfen oder es wird eine in Längsrichtung wirkende Kraft angelegt, während sie starker
innermolekularer Umlagerungen unterliegen, insbesondere jener, die von der Polyolentfernung und der chemi
schen Änderungen während der Entacetylierung von Celluloseester zu Cellulose resultieren. Faserbruch oder
Beschädigung infolge der Unfähigkeit des Polymerskeletts jeder Faser, Zug- oder Reibungskräften während
solch kontinuierlicher Verarbeitung standzuhalten, unterbricht kontinuierliches Arbeiten und ist in höchstem
Maße unerwünscht.
Es ist festgestellt worden, daß Celluloseacetatfasern, die aus einer Schmelzspinnzusammensetzung nach der
Erfindung, die frei von Sulfolanen ist, dazu neigen, einen größeren Anteil ihrer Reißfestigkeit, die sie nach dem
Spinnen haben (as-spun tensile strength), während des Weges durch die aufeinanderfolgenden Naßbehandlungs
stufen beizubehalten als die Fasern, die aus sulfolanhaltigen Schmelzspinnzusammensetzungen gemacht worden
sind und lange im Handel sind. Darüber hinaus erfahren bestimmte der verbesserten Fasern einen unerwarteten
Anstieg in der Reißfestigkeit gegenüber dem Zustand nach dem Spinnen, und dieser Anstieg findet während der
Hydrolysestufe des Verfahrens statt. Die Cellulosefasern nach der Erfindung besitzen durchschnittliche intrinsic
Reißfestigkeiten, im nassen Zustand nach der Hydrolyse, die mindestens zwei- bis siebenmal höher sind als die
der Cellulose-Hohlfasern, die nach dem Verfahren der US-PS 35 46 209 hergestellt worden sind. In dieser
Beschreibung und den Ansprüchen bedeutet der Ausdruck "intrinsic Reißfestigkeit", auf die Reißfestigkeitsmes
sungen der feuchten Cellulosefaser angewandt, die Bruchfestigkeit in g/g Polymer einer 5,08 cm Länge einer
einzigen feuchten Faser und ist die Kraft, die erforderlich ist, die Faser zu brechen, wenn sie senkrecht zwischen
zwei Klemmbacken in einem Instron-Gerät hängt. Bei den Tests zur Erhaltung der intrinsic Naßreißfestigkeiten,
die in Tabelle I wiedergegeben sind, stellen die g des Polymeren einer ausgewählten 5,08 cm Faserlänge ein
Durchschnittsgewicht in g dar, welches für jede besondere 5,08-cm-Probe der Cellulosefaser durch Trocknen der
benachbarten 2540 cm Fasern des gleichen Stranges zu einem konstanten Gewicht, Wiegen der 2540 cm Länge
und Dividieren des Gesamtgewichts durch 500, erhalten worden ist, um dadurch ein Durchschnittsgewicht zu
erhalten; dieses wurde dann für das besondere 5,08 cm Stück verwendet, welches dem Bruchfestigkeitstest
unterworfen wurde. Ein solches Vorgehen erhöht die Genauigkeit der Reißfestigkeitsbestimmung durch Elimi
nieren des potentionellen Fehlers infolge der Faserwanddickenänderung entlang der Endlosfaser. Außerdem
stellt jeder Reißfestigkeitswert den Durchschnitt von sechs Bestimmungen an verschiedenen 5,08 cm langen
Proben dar. Die so ermittelten Anstiege in der intrinsic Reißfestigkeit, die erzielt worden sind, sind wirtschaftlich
von Bedeutung, da durch sie eine kontinuierliche Herstellung der Fasern nach der Erfindung hinsichtlich der
Produktionskapazität erheblich verbessert wird.
Während die vorstehend beschriebenen Effekte der erhöhten Naßreißfestigkeit während der Faserherstellung
von hohem wirtschaftlichen Wert sind, ist der Anstieg der Wasser-Permeabilität, der in bestimmten Fasern, die
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden, erzielt wird, ebenfalls außerordentlich wichtig.
Bestimmte Fasern haben bis zu 80mal höhere Wasser-Permeabilität im Vergleich zu den bisher erhältlichen
Cellulosefasern, die aus Celluloseacetat-Schmelzspinnzusammensetzungen erhalten worden sind. Ein solcher
Anstieg in der Wasser-Permeabilität bedeutet, daß das Vermögen der Faser, Wasser aus einer wasserhaltigen
Flüssigkeit, wie Blut abzutrennen, drastisch erhöht ist und der praktische Vorteil, der daraus resultiert, ist
bedeutend, indem eine wesentliche Herabsetzung der pro Hämodialysebehandlung erforderlichen Zeit möglich
wird, was dem Fachmann verständlich ist.
Die Formulierung der Schmelzspinnzusammensetzung kann auf irgendeine Weise geschehen unter Verwen
dung einer üblichen Mischvorrichtung, was wesentlich ist, um ausreichendes Vermischen sicherzustellen und
eine innige gleichmäßige Mischung zu erhalten. So wird zum Beispiel trockenes Celluloseacetatpulver mit einer
abgewogenen Menge ausgewählten Polyols in einem Scherwirkung hervorbringenden Hobart-Mischer ver
mischt. Das vermischte Material wird dann weiter homogenisiert und vermischt, indem es in einen erwärmten
gegenläufigen Doppelschneckenextruder eingefüllt und das geschmolzene Extrudat dann durch eine Mehrloch-
Spinndüse, zum Beispiel eine 16- bis 30-Loch-Düse, gedrückt wird. Die Spinndüse kann eine solche sein, die
übliche Gaszuführungen hat, um Gas in den Kern des Extrudats einzudrücken. Ein für diesen Zweck bevorzugtes
Gas ist Stickstoff, aber auch andere Gase können mit zufriedenstellendem Ergebnis verwendet werden, wie
Kohlendioxid, Luft und andere unschädliche Gase. Wenn gewünscht, kann eine Spinndüse verwendet werden,
die Mittel zum Einspritzen einer Flüssigkeit in den Extrudatkern aufweist, wobei die Flüssigkeit kein Lösungs
mittel für den Celluloseester und das Polyol sein darf. Eine solche Spinndüse ist zum Beispiel in der US-PS 38 88 771
offenbart. Das aus der Spinndüse austretende Extrudat wird der Kühlung unterworfen, zum Beispiel
mittels Preßluft unterschiedlichen Drucks und/oder Temperatur, um die Gelierung und Verfestigung des Extru
dats zu einer festen selbsttragenden Faser zu bewirken.
Die Celluloseesterfaser kann in zufriedenstellender Weise nach irgendeiner der bekannten Entacetylierungs
methoden hydrolysiert werden. Das bevorzugte Verfahren ist die Verwendung eines wäßrigen Natriumhydro
xidbades. Geeignete Techniken sind in einer Vielzahl von Büchern und einschlägigen Zeitschriften beschrieben,
einschließlich zum Beispiel Laidler, Chemical Kinetics, McGraw Hill Book Co., New York (1950). S. 282-290;
Howlett, et al., Technical Inst. J. 38, 212 (1947); Hiller, Jour. Polymer Science 10, 385 (1953) etc. Nach dem Spülen
zur Entfernung der Hydrolyseprodukte und überschüssigen Hydrolysierungsmittels oder zur Neutralisierung
derselben wird die noch feuchte Faser mit einem wasserlöslichen, im wesentlichen nicht flüchtigen Weichmacher
gemäß US-PS 35 46 209 plastifiziert. Mit dem Ausdruck "im wesentlichen nicht flüchtig" ist in dieser Beschrei
bung und den Ansprüchen gemeint, daß der Weichmacher im wesentlichen von der Cellulosefaser während der
folgenden Trockenstufe und der Lagerung bei normaler Temperatur zurückgehalten wird.
Geeignete Weichmacher für entacetylierte Cellulosefasern schließen solche ein, die in der Lage sind, die Faser
zu quellen, vermutlich durch Zwischenwirkungen wie Wasserstoffbindungs- oder Dipol-Dipol-Reaktionen. Vor
zugsweise ist der wasserlösliche, im wesentlichen nicht flüchtige Weichmacher eine Hydroxylgruppen aufwei
sende Verbindung und insbesondere ein Polyol wie Polyalkylenoxide; Glykole, wie Ethylenglykol, Diethylengly
kol, Dipropylenglykol, Tripropylenglykol und dergleichen; Glycerin und dergleichen; Glycerin ist ein bevorzug
ter Weichmacher.
Nach dem Plastifizieren der Faser wird sie nach irgendeiner der bekannten Methoden getrocknet, zum
Beispiel durch Vakuumtrocknung, Preßlufttrocknung bei normaler oder erhöhter Temperatur, Mikrowellen
trocknung und dergleichen. Erhöhte Temperaturen können angewandt werden, so lange dadurch kein wesentli
cher Weichmacherverlust eintritt. Folglich ist erhöhte Trocknungstemperatur von dem jeweils verwendeten
Weichmacher abhängig; die geeignete Temperatur läßt sich einfach bestimmen.
Die getrockneten fertigen Cellulosefasern nach der Erfindung haben Kapillardurchmesser. Der Außendurch
messer liegt im Bereich von etwa 200 bis 400 µm, die Wanddicke im Bereich von etwa 10 bis 80 µm. Für in der
Hämodialyse verwendete Trennzellen haben die Fasern vorzugsweise eine Wanddicke im Bereich von etwa 10
bis 50 µm und einen maximalen Außendurchmesser im Bereich von etwa 230 bis 320 µm.
Die folgenden Beispiele veranschaulichen das neue Verfahren und die verbesserten Cellulose-Hohlfasern
nach der Erfindung und schließen die beste Art, die anzuwenden ist, ein. In dieser Beschreibung und den
Ansprüchen bedeuten wenn nicht anders angegeben. % Gewichts-%. Jede der speziell formulierten Schmelz
spinnzusammensetzungen wurde mit der oben angegebenen Mischvorrichtung und nach den angegebenen
Verfahrensstufen hergestellt. Die Fasern wurden aus einer 16-Loch-Spinndüse unter Einblasen von Stickstoff in
den Kern hergestellt. Nach dem Gelieren in Luft wurden Proben genommen, um die intrinsic Faserreißfestigkeit
nach dem Spinnen zu bestimmen. Die Fasern wurden in alkalischer Lösung entacetyliert, beispielsweise in 0,2- bis
1,2 gew.-%iger Natronlauge bei einer Temperatur im Bereich von 20 bis 60°C.
Die intrinsic Reißfestigkeiten nach dem Spinnen wurden bestimmt durch Abwiegen von 1524 cm der neben
einanderliegenden Fasern, um das durchschnittliche Gewicht des ausgewählten 5,08 cm Abschnitts jeder Einzel
faser zu ermitteln, die dem Test unterworfen wurde.
Die resultierenden Fasern wurden danach gründlich in Wasser gewaschen und Proben für die Bestimmung der
Naßreißfestigkeit nach dem weiter vorn beschriebenen Verfahren genommen. Die Produktfasern wurden auch
auf Wasser-Permeabilität KUFR und Harnstoffreinheit oder Transport KUREA in einem Labortestapparat ge
prüft. Der Testapparat bestand aus einem Flüssigkeitsreservoir, ausgerüstet mit einem Magnetrührer, und einem
Dialysier-Testbecher, versehen mit einem Magnetrührer, einer Abdeck-Verschlußplatte mit Druckfittings und
Anschlußteilen zur Aufnahme der Enden der Vergußhülsen, die einem jeden Ende eines Faserbündels aus 128 bis
178 Fasern angefügt war. Das Faserbündel wurde U-förmig gebogen, in den Becher eingesetzt und mit der
Verschlußplatte verbunden; eine Hülse wurde über eine Flüssigkeitsleitung mit einer Pumpe verbunden, die
über eine Leitung mit dem Reservoir verbunden war. Die andere Hülse wurde mit einer Rückflußleitung zum
Reservoir verbunden, um Flüssigkeit vom Reservoir unter regelbarem Druck durch die Lumen der Fasern in den
Dialysebecher pumpen zu können. Der Becher war auch mit Dialysateinlaß- und -auslaßverbindungen versehen
und während des Restes wurden die Fasern in einen ihn umgebenden bewegten Wasserpool für den KUFR-Test
getaucht.
Der Wassertransportkoeffizient KUFR wurde bestimmt, indem Wasser unter Druck durch die Fasern gepumpt
wurde und die Zunahme im Wasservolumen außerhalb der Fasern in dem Dialysierbecher gemessen wurde. Die
Rests wurden bei 37°C durchgeführt. KUFR wurde dann bei jedem Test in ml/m2/h/mm Hg Druckdifferential
errechnet, wie in Tabelle I gezeigt.
Der Harnstoffkoeffizient KUREA wurde durch Vorsehen einer Wasser-Harnstofflösung in dem Zuführreser
voir und Pumpen der Lösung durch die Faserlumen bestimmt; der die Fasern umgebende Pool in dem Dialysier
becher war anfangs reines Wasser. Es wurde die Harnstoffkonzentration in der Dialysatflüssigkeit in Zeitinter
vallen bestimmt. Die Rests wurden bei 37°C ausgeführt und während der Tests herrschte kein Druckdifferential
über die Faserwandoberfläche.
Der Harnstoffkoeffizient KUREA wurde errechnet aus der Differenz der Harnstoffkonzentration im Reservoir
und in dem Dialysierbecher an der Außenseite der Fasern als eine Funktion der Zeit und der Faserfläche nach
folgender Gleichung:
N = KUREA A(C1-C2),
worin N der Fluß durch die Membran in Molen/min. C1 die Anfangskonzentration, C2 die Endkonzentration
oder die gemessene Konzentration und A die Fläche der Faserwandung oder Membran zwischen den beiden
Lösungen bedeutet.
In einem Zwei-Kammer-System ohne Druckdifferential oder resultierende Ultrafiltration kann der Harnstoff
übergang (Transport) durch die Membranwand über einen Zeitintervall t integriert werden, um folgende
Gleichung zu erhalten:
in der V1 das Volumen der Lösung im Reservoir und V2 das Volumen der Lösung im Dialysierbecher bedeutet.
In den Tests sind die Volumen V1 und V2 und die Fläche A getrennt gemessen, so daß ein Auftragen der Werte
jeder Seite der integrierten Gleichung eine gerade Linie gibt, deren Neigung gestattet KUREA in cm/min zu
berechnen.
Ein inniges Gemisch (Blend) von Cellulosediacetatpolymer und Weichmacher wurde wie vorstehend beschrie
ben hergestellt. Das Gemisch bestand aus 43% einer Mischung von Cellulosediacetat und 57% Polyethylengly
kol eines Molekulargewichts von 400 Daltons. Die nach Entacetylierung in einer wäßrigen 0,4%igen Natronlau
ge bei 50°C aus den Cellulosediacetat-Hohlfasern erhaltenen Cellulose-Hohlfasermembrane wurden auf intrin
sic Reißfestigkeiten. Wasser-Permeabilität (KUFR) und Harnstofftransport (KUREA) getestet. Die Ergebnisse sind
in Tabelle I, Spalte C angegeben.
Die intrinsic Naßreißfestigkeit der Produktfaser ist 2,4mal höher als die intrinsic Naßreißfestigkeit der Ver
gleichsfaser, KUFR ist 2,1mal höher und KUREA ist 32 × 10⁻3 im Vergleich zu 30 × 10⁻3 der Vergleichsfaser. Es ist
darauf hinzuweisen, daß während der Verseifung von Celluloseacetat zu Cellulose die intrinsic Naßreißfestigkeit
auf einen Wert von nahezu dem Doppelten der intrinsic Reißfestigkeit nach dem Spinnen gestiegen ist.
Es wurde ein weiteres Gemisch mit den gleichen Mengenanteilen Cellulosediacetat und Polyethylenglykol
hergestellt, ausgenommen, daß das durchschnittliche Glykol-Molekulargewicht von 400 Daltons durch Vermi
schen von Polyethylenglykol eines durchschnittlichen Molekulargewichts von 600 mit Glycerin eines durch
schnittlichen Molekulargewichts von 92 Daltons hergestellt wurde. Diese Änderung brachte eine Verbesserung
in allen Fasereigenschaften; die intrinsic Naßreißfestigkeit der Cellulosefaser war 3,7mal größer als die der
Vergleichsfaser. KUFR war 3,4mal größer als der gleiche Koeffizient der Vergleichsfaser und KUREA war
33 × 10⁻3 im Vergleich zu 30 × 10⁻3 cm/min der Vergleichsfaser.
Es wurde ein inniges Gemisch von Cellulosediacetatpolymer und Weichmacher, wie vorstehend beschrieben,
hergestellt. Das Gemisch enthielt 43% Cellulosediacetat-Gemisch und 57% Polyethylenglykol eines Molekular
gewichts von 108 Daltons. Die Cellulosediacetat-Hohlfasern wurden dann in 10,8%iger Natronlauge bei 50°C zu
Cellulose-Hohlfasern entacetyliert. Die intrinsic Reißfestigkeiten der Hohlfasermembran, Wasser-Permeabilität
und Harnstofftransportgeschwindigkeit sind in Tabelle I, Spalte D zusammengestellt.
Wie aus Tabelle I zu ersehen, hat die feuchte Cellulosefaser dieses Beispiels eine um das 1,9fache bessere
intrinsic Reißfestigkeit als die Vergleichsfaser. Die Wasser-Permeabilität KUFR ist 1,8mal höher als die der
Vergleichsfaser und KUREA ist 32 × 10⁻3 cm/min im Vergleich zu 30 × 10⁻3 cm/min der Vergleichs-Cellulose
membran.
Ein ähnliches Gemisch wurde in gleicher Weise hergestellt, ausgenommen, daß das Polyethylenglykol ein
Molekulargewicht von 150 hatte. Die Verseifung des Celluloseacetats zu Cellulose wurde in einer 0,40%igen
wäßrigen Natronlauge bei 50°C vorgenommen. Es wurden die gleichen Fasereigenschaften bestimmt wie
vorstehend beschrieben. Die intrinsic Naßreißfestigkeit war das 6,6fache der Vergleichsfaser, während KUFR und
KUREA im wesentlichen gleich den Werten der Vergleichsfaser waren. Ein Vergleich der intrinsic Naßreißfestig
keiten der Cellulosefasern des Beispiels 2 und des Beispiels 3 zeigt, daß die besten Naßreißfestigkeiten bei einer
gegebenen Celluloseesterkonzentration, 43% Cellulosediacetat, bei einem durchschnittlichen Molekulargewicht
des Polyglykols zwischen 106 und 400 erhalten wird, mit einem Spitzenwert bei einem Molekulargewicht von
etwa 150.
Es wurde ein inniges Gemisch von Cellulosediacetatpolymer und Weichmacher hergestellt, wie vorstehend
beschrieben. Das Gemisch bestand aus 43% einer Mischung von Cellulosediacetat und 57% einer Mischung von
Polyethylenglykolen der Molekulargewichte 400 und 1450 Daltons. Das durchschnittliche Molekulargewicht des
Polyethylenglykol-Weichmachers war 713 Daltons. Die Cellulosediacetat-Hohlfasern wurden dann zu Cellulose-
Hohlfasermembrane, wie vorstehend beschrieben, entacetyliert. Die Fasereigenschaften sind in Tabelle I, Spalte
E aufgeführt.
Aus Tabelle I ist zu ersehen, daß die intrinsic Naßreißfestigkeit auf einen Wert von über dem Doppelten der
intrinsic Reißfestigkeit nach dem Spinnen und auf eine intrinsic Cellulose-Naßreißfestigkeit von dem 3,2fachen
der Vergleichsfaser gestiegen ist, bei einem KUREA von 34 × 10⁻3 gegenüber einem Wert von 30 × 10⁻3 cm/min
der Vergleichsfaser und einem KUFR, der 2,4mal größer war als der der Vergleichsfaser.
Ein inniges Gemisch von Cellulosediacetatpolymer und Weichmacher, wurde, wie vorstehend beschrieben,
hergestellt. Das Gemisch enthielt 43% einer Mischung von Cellulosediacetat und 57% einer Mischung von
Polyethylenglykol eines Molekulargewichts von 400 Daltons und Glycerin eines Molekulargewichts von 92
Daltons, so daß das Polyolgemisch ein durchschnittliches Molekulargewicht von 362 Daltons hatte. Die Cellulose
diacetat-Hohlfasern wurden in einer 0,4%igen wäßrigen Natronlauge bei 50°C zu Cellulose-Hohlfasermembra
ne entacetyliert. Die intrinsic Naßreißfestigkeiten, KUFR- und KUREA-Werte der Cellulose- Hohlfasermembran
sind in Tabelle I, Spalte F aufgeführt.
Aus Tabelle I ist zu ersehen, daß die intrinsic Naßreißfestigkeit während der Verseifung um 242% gestiegen
ist, so daß eine Cellulosefaser erhalten wurde, deren intrinsic Naßreißfestigkeit das 5,8fache der Vergleichsfaser
betrug. Der Harnstoff-Reinigungsgrad (urea clearance rate) war wesentlich erhöht auf 42 × 10⁻3 cm/min oder
das 1,3fache der Vergleichsfaser, während KUFR 2,1mal höher war als der Wert der Vergleichsfaser.
Eine weitere Schmelzspinnzusammensetzung, wie das vorstehend beschriebene Gemisch aus Polyethylengly
kol-Glycerin-Mischung und Cellulosediacetat wurde hergestellt, ausgenommen, daß das Glycerin durch eine
gleiche Menge, 7 Vol.-%, Ethylenglykol ersetzt wurde, um ein Polyolgemisch eines durchschnittlichen Moleku
largewichts von 358 zu erhalten. Es wurden die gleichen Eigenschaften an der resultierenden Cellulosefaser auf
gleiche Weise bestimmt. Die Cellulosefasern hatten eine Naßreißfestigkeit, die das 5,8fache der Vergleichsfaser
war, einen KUREA-Wert von 21 × 10⁻3 cm/min und einen KUFR-Wert, der das 1,7fache des Wertes der Ver
gleichsfaser betrug.
Eine Schmelzspinnzusammensetzung würde durch gleichmäßiges Vermischen von 36% Cellulosediacetat und
64% einer Polyolmischung, bestehend aus einem Gemisch von Polyethylenglykol eines durchschnittlichen
Molekulargewichts von 600 Daltons und Glycerin in solchen Mengen, daß ein durchschnittliches Molekularge
wicht von 421 für die Mischung resultierte, hergestellt. Es wurden Fasern schmelzgesponnen und in einer
0,4%igen wäßrigen Natronlauge bei 50°C entacetyliert. Es wurden die gleichen Eigenschaften, wie beschrieben,
bestimmt und in Tabelle I, Spalte G zusammengestellt. Diese Cellulosefasern haben eine Kombination von hoher
Naßreißfestigkeit, hohem KUFR- und hohem KUREA-Wert und stellen eine bevorzugte Ausführungsform der
Erfindung dar, indem solche Fasern für die Verwendung in Hämodialyse oder Hämofiltern, insbesondere für die
Verwendung in Hämofiltern sehr geeignet sind. Die intrinsic Naßreißfestigkeit ist das 3,4fache der Vergleichsfa
ser, KUFR ist 32mal höher als der Wert der Vergleichsfaser und KUREA beträgt 49 × 10⁻3 cm/min.
Ein inniges Gemisch (Blend) von Cellulosediester (Propionat/Acetat) und Weichmacher wurde hergestellt, wie
vorstehend beschrieben. Der Celluloseester dieses Beispiels kann allgemein als Cellulosepropionat angesehen
werden, da 96% der Estergruppen Propionat und nur 4% Acetat sind.
Das Gemisch bestand aus 43% einer Mischung von Cellulosepropionat und 57% einer Mischung von Polyet
hylenglykol eines durchschnittlichen Molekulargewichts von 400 Daltons und Glycerin eines Molekulargewichts
von 92 Daltons, so daß die Polyolmischung ein durchschnittliches Molekulargewicht von 362 Daltons hatte. Die
Cellulosepropionat-Hohlfasern wurden anschließend in einer 0,4%igen wäßrigen Natronlauge bei 50°C entace
tyliert. Die intrinsic Naßreißfestigkeit der Hohlfaser, die Wasser Permeabilität und die Harnstofftransportge
schwindigkeiten sind in Tabelle I, Spalte H zusammengestellt.
Wie aus Tabelle I zu ersehen, hat die feuchte Cellulosefaser dieses Beispiels eine um das 3,5fache höhere
intrinsic Reißfestigkeit wie die Vergleichsfaser. Die Wasser Permeabilität, KUFR, ist das 2,4fache der Vergleichs
faser und die Geschwindigkeit des Harnstofftransports, KUREA, ist 33 × 10⁻3 cm/min.
Es wurde eine Schmelzspinnzusammensetzung durch inniges Vermischen von 43% Cellulosediacetat und 57%
eines Polyolgemisches, bestehend aus einer Mischung von Polypropylenglykol eines durchschnittlichen Moleku
largewichts von 400 Daltons und Glycerin, so daß das durchschnittliche Molekulargewicht der Polypropylengly
kol/Glycerin-Mischung 297 betrug, hergestellt. Es wurden daraus Cellulosefasern wie beschrieben gemacht,
wobei die Entacetylierung mit einer 0,4%igen Natronlaugelösung bei 50°C vorgenommen wurde. Die ermittel
ten Eigenschaften sind in Tabelle I, Spalte 1 aufgeführt.
Künstliche Nieren von der Art der von Cordis Dow Corp. unter der Bezeichnung C-DAK in den Handel
gebrachten künstlichen Nieren wurden hergestellt unter Verwendung von Cellulosefasern, die in technischem
Maßstab nach dem Verfahren des Beispiels 5 erhalten worden sind, nämlich unter Verwendung einer Schmelz
spinnzusammensetzung, bestehend aus 43% Cellulosediacetat und 57% eines Gemisches von Polyethylenglykol
eines Molekulargewichts von 400 Daltons und Glycerin, so daß das Polyolgemisch ein durchschnittliches Mole
kulargewicht von 362 Daltons hatte. Die Naßreißfestigkeit wurde mit 11 × 104 g/g Cellulosefaser bestimmt.
Nachdem die Cellulosefasern mit Wasser gespült, mit einer etwa 10%igen Glycerin/Wasser-Lösung replasti
ziert und getrocknet worden waren, enthielten sie etwa 20% Glycerin. Die intrinsic Reißfestigkeit dieser Fasern
wurde durch einen einzigen Faser-Brechungs-Test am Instron-Apparat, wie weiter vorn in Verbindung mit der
trockenen Celluloseacetatfaser beschrieben, mit folgenden Abwandlungen ermittelt: Ein Faserkabel von 360
Fasern und einem Meter Länge wurde gewogen, das Glycerin extrahiert und die reine Cellulosefaser gewogen.
Das durchschnittliche Molekulargewicht einer 5,08 cm langen Abschnitts wurde dann auf eine 10% Polymerfa
ser-Basis berechnet. Die Reißfestigkeitswerte repräsentieren den Durchschnitt von sechs separaten Testen an
sechs 5,08 cm langen Fasern aus dem glycerinfreien Faserkabel, die intrinsic Trockenreißfestigkeit betrug
20 × 104 g/g Cellulosefaser.
Eine der künstlichen Nieren, die 1,5 m2 Cellulosefaserfläche enthielt, wurde trocken durch Anwendung von
2,5 MRAD Gammastrahlen sterilisiert. Nach dem Sterilisieren wurde die Niere geöffnet, Faserproben entnom
men und dem intrinsic Naßreißfestigkeitstest unterworfen. Es wurde gefunden, daß die Fasern eine durchschnitt
liche intrinsic Naßreißfestigkeit von 8,6 × 104 g/g Cellulosefasern hatten. Eine weitere 1,5 mä2 künstliche Niere
wurde hergestellt, wobei die Cellulosefasern, während die Niere mit physiologischer Kochsalzlösung gefüllt
wurde, mit 2,5 MRAD Gammastrahlen sterilisiert wurde. Fasern von dieser feucht durch Gammastrahlen
sterilisierten Niere hatten eine intrinsic Naßreißfestigkeit von 5,2 × 104 g/g Cellulosefasern.
Im Vergleich dazu wurden bei künstlichen Nieren aus der Produktion bei Cordis Dow Corp., die 1,5 m2
Cellulosefasern entheilten, welche nach dem Verfahren der US-PS 35 46 209 hergestellt worden waren, in
gleicher Weise getestet, folgende Werte gefunden:
Intrinsic Trockenreißfestigkeit der Cellulosefaser - 7,5 × 104 g/g
Intrinsic Naßreißfestigkeit der Cellulosefaser - 1,6 × 104 g/g
Intrinsic Naßreißfestigkeit der Cellulosefaser nach Sterilisieren mit Gammastrahlen in trockenem Zustand - 1,53 × 104 g/g
Intrinsic Naßreißfestigkeit der Cellulosefaser nach Sterilisieren mit Gammastrahlen in feuchtem Zustand (phy siologische Kochsalzlösung) - 1,28 × 104 g/g.
Intrinsic Naßreißfestigkeit der Cellulosefaser - 1,6 × 104 g/g
Intrinsic Naßreißfestigkeit der Cellulosefaser nach Sterilisieren mit Gammastrahlen in trockenem Zustand - 1,53 × 104 g/g
Intrinsic Naßreißfestigkeit der Cellulosefaser nach Sterilisieren mit Gammastrahlen in feuchtem Zustand (phy siologische Kochsalzlösung) - 1,28 × 104 g/g.
Die klinischen Bewertungen von zwei 1,5 m2 künstlichen Nieren, welche die verbesserten Cellulosefasern nach
diesem Beispiel enthielten, wurden an zwei Hämodialyse-Patienten bei einer durchschnittlichen Blutströmungs
geschwindigkeit von 200 ml/min und einer Dialysatströmungsgeschwindigkeit von 500 ml/min für Zeiten von 3,5
und 4,1 Stunden durchgeführt. Der KUFR-Wert war 2,1 ml/h . m2 . mm Hg bei 37°C. Der KUREA-Wert war 31,6 cm/min
bei 37°C.
Im Vergleich dazu wurden im Handel erhältliche künstliche Nieren von Cordis Dow, die 1,5 m2 Cellulosefa
sern, hergestellt nach US-PS 35 46 209, enthielten, bei drei Hämodialyse-Patienten verwendet, wobei durch
schnittliche Werte für KUFR von 0,89 ml/h . m2 . mm Hg bei 37°C und ein KUREA-Wert von 29,6 cm/min bei
37°C erhalten wurde.
Die in diesem Beispiel verwendeten künstlichen Nieren, die wie weiter vorn angegeben von Cordis Dow Corp.
in den Handel gebracht werden, sind Vorrichtungen mit einem Paar Blutkammern, die durch eine dazwischen
angeordnete Dialysatkammer, die mit den Blutkammern einstückig verbunden ist, auf Abstand gehalten werden.
Ein Bündel Hohlfasern, normalerweise aus vielen Tausenden von Einzelfasern bestehend, zum Beispiel 6000 bis
15 000 Fasern, endigen an ihren entgegengesetzten Enden in einem Rohrboden aus Kunststoff, zum Beispiel aus
Polyurethan. Die Rohrböden verbinden die Fasern untereinander und schaffen auch einen ringförmigen Teil, der
außerhalb des Umfangs der Fasern in dem Bündel liegt. Der Teil dient dazu, die Rohrböden mit den Endabschnit
ten der Dialysatkammer und den Blutkammern zu verbinden und dadurch die Blutkammern und die Dialysat
kammer in eine Einheit einzuschließen, mit den Fasern in der Dialysatkammer, so daß die Kammern isoliert
voneinander in flüssigkeitsdichter Verbindung stehen. Die offenen Enden der Hohlfasern endigen in der Ebene
des Außenendes jedes Rohrbodens und die Durchgänge in den Hohlfasern schaffen Verbindungen zwischen
dem Inneren der auf Abstand gehaltenen Blutkammern.
Tabelle I
Tabelle I
Claims (15)
1. Semipermeable Cellulose-Hohlfaser, dadurch gekennzeichnet, daß
sie einen Ultrafiltrationskoeffizienten KUFR von etwa 2 bis etwa
200 ml/h/m2/mm Hg, einen Harnstoffkoeffizienten KUREA von etwa
15 × 10⁻3 bis etwa 45 × 10⁻3 cm/min und eine intrinsic Naßreißfestig
keit von etwa 2 × 104 bis etwa 11 × 104 g/g Cellulose-Polymer aufweist
und erhalten wird durch:
- a) Schmelzspinnen einer Celluloseester-Hohlfaser aus einer sulfolanfreien Schmelzspinnzusammenset zung, die im wesentlichen aus etwa 35 bis etwa 50 Gew.-% Celluloseester und dem Rest auf 100 Gew.-% aus einem Polyethylenglykol mit einem Molekulargewicht zwischen 106 und 400 oder einem Gemisch von mindestens zwei Polyolen mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht zwischen 297 und 902 besteht;
- b) weitgehendes Hydrolysieren der Celluloseester-Hohlfaser zu einer Cellulose-Hohlfaser;
- c) Wiederplastifizieren der Cellulosefaser, während sie noch feucht ist, mit einem wasserlöslichen weitgehend nicht flüchtigen Weichmacher und
- d) Trocknen der plastifizierten Faser.
2. Semipermeable Cellulose-Hohlfaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Außen
durchmesser von etwa 200 bis etwa 400 µm und eine Wanddicke von etwa 12 bis etwa 80 µm hat.
3. Semipermeable Cellulose-Hohlfaser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer
Schmelzspinnzusammensetzung ersponnen ist, die ein Gemisch von Polypropylenglykol und Glycerin
enthält.
4. Semipermeable Cellulose-Hohlfaser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie
aus einer Schmelzspinnzusammensetzung hergestellt ist, deren Celluloseester Celluloseacetatpropionat
einschließt.
5. Semipermeable Cellulose-Hohlfaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer
Schmelzspinnzusammensetzung hergestellt ist, deren Polyol ein Gemisch von Polyethylenglykolen eines
durchschnittlichen Molekulargewichts von unter 600 und Polyethylenglykolen eines durchschnittlichen
Molekulargewichts von über 900 ist, wobei das Polyolgemisch ein durchschnittliches Molekulargewicht
unter etwa 900 hat.
6. Verfahren zur Herstellung einer semipermeablen Cellulose-Hohl
faser einer intrinsic Naßreißfestigkeit im Bereich von etwa 2 × 104
bis etwa 11 × 104 g/g polymerer Cellulose, gekennzeichnet durch:
- a) Schmelzspinnen einer Celluloseester-Hohlfaser aus einer sulfolanfreien Schmelzspinnzusammenset zung, welche im wesentlichen aus etwa 35 bis etwa 50 Gew.-% Celluloseester und dem Rest auf 100 Gew.-% aus einem Polyethylenglykol mit einem Molekulargewicht zwischen 106 und 400 oder einem Gemisch von mindestens zwei Polyolen mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht zwischen 297 und 902 besteht;
- b) weitgehendes Hydrolysieren der Cellulosefaser zu einer Cellulose-Hohlfaser;
- c) Wiederplastifizieren der Cellulosefaser, während sie noch feucht ist, mit einem wasserlöslichen im wesentlichen nicht flüchtigen Weichmacher und
- d) Trocknen der plastifizierten Faser.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schmelzspinnzusammensetzung einge
setzt wird, die etwa 40 bis etwa 50% Celluloseester enthält.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Celluloseester eingesetzt wird, der
im wesentlichen aus Cellulosediacetat besteht.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Celluloseester eingesetzt
wird, der Celluloseacetatpropionat einschließt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Polyol mindestens eines
aus der Gruppe von Polyethylenglykolen, Polypropylenglykolen und Glycerin eingesetzt wird.
11. Eine Trennvorrichtung zum Hämodialysieren und Hämofiltrieren von Blut mit einem Paar Blutkam
mern, die durch eine dazwischen angeordnete, mit ihnen einstückige Dialysatkammer voneinander auf
Abstand gehalten sind, einem Bündel Hohlfasern, welches an seinen beiden Enden in je einem Rohrboden
endet, die zwischen der Dialysatkammer und jeder der beiden Blutkammern dichtend angeordnet und an
ihnen befestigt sind, um die Kammern in flüssigkeitsdichter Verbindung mit den Durchgängen in den Fasern
zu trennen, Verbindungen zwischen dem Inneren der Blutkammern schaffend, wobei die Hohlfasern eine
Vielzahl von Hohlfasern nach Anspruch 1 sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlfasern eine Vielzahl von Hohlfa
sern nach Anspruch 2 sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung und die darin befindlichen
Hohlfasern infolge Sterilisation der Vorrichtung mit Gammastrahlen steril sind, und die sterilisierten
Hohlfasern eine intrinsic Naßreißfestigkeit im Bereich von etwa 5 × 104 bis 9 × 104 g/g Cellulosefasern
aufweisen.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlfasern in der Vorrichtung mit
Gammastrahlen als trockene wiederplastifizierte Cellulosefasern, die etwa 20% Glycerin enthalten, sterili
siert wurden und die sterilisierten Fasern eine intrinsic Naßreißfestigkeit von etwa 9 × 104 g/g Cellulosefa
sern aufweisen.
15. Trennvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlfasern in der Vorrichtung
mit Gammastrahlen sterilisiert worden sind, während die Fasern mit einer physiologischen Kochsalzlösung
befeuchtet waren, und die sterilisierten Fasern eine intrinsic Naßreißfestigkeit von etwa 5 × 104 g/g Cellulo
sefasern aufweisen.
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