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Verfahren zur Herstellung von Fasern für medizinische
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Zwecke, nach den Verfahren hergestellte Fasern für medizinische Zwecke
und ihre Verwendung Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des
Anspruches 1 und nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Fasern und die
Verwendung dieser Fasern zur Herstellung von Faserverbänden.
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Es ist ein Verfahren zum Herstellen künstlicher Blutgefäßprothesen
bekannt, bei welchem die Fasern aus einer Polymerisat enthaltenden Lösung durch
deren Versprühen gebildet und zu der Blutgefäßprothese durch kohäsives Verkleben
miteinander verbunden werden (DE-OS 28 06 030).
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der im Oberbegriff
des Anspruches 1 genannten Art zu schaffen, bei welchem ebenfalls Fasern durch Versprühen
einer Lösung hergestellt werden, bei welchem jedoch den Fasern gezielt bestimmte
Wirkungen zu ihrem späteren Einsatz für medizinische Zwecke verliehen werden können.
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Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.
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Als Lösungsmittel für die Lösung können sowohl ein einziges Lösungsmittel
als auch Gemische von Lösungsmitteln verwendet werden , die weiter unten näher erläutert
werden.
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Wenn der oder ein Zusatzstoff in der Lösung in situ enthalten ist,
bedeutet dies im Sinne der Erfindung, daß die ihn bildenden Komponenten in die Lösung
eingebracht werden und daß sich der Zusatzstoff entweder in der Lösung bildet oder
sich erst während oder im Gefolge des Versprühens beispielsweise durch Einwirkung
des gasförmigen oder flüssigen Mediums gegebenenfalls in Gegenwart des Polymerisits
oder Präpolymers bildet. Zur Vereinfachung wird im folgenden der Ausdruck der oder
die Zusatzstoffe und/oder den oder die Zusatzstoffe.bildenden Komponenten" kurz
als Zusatzstoff bezeichnet.
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Indem in der Lösung sich in die Fasern bei deren Herstellung einlagernder,
pharmakologisch verträglicher Zusatzstoff /oder gelöst dispergiert enthalten ist,
ermöglicht dieser die Fasern in bisher nicht möglicher Weise für medizinische Zwecke
einzusetzen, insbesondere ihnen gezielt Wirkungen für ihren späteren Einsatz für
medizinische Zwecke, die die Fasern ohne den oder die Zusatzstoffe überhaupt nicht
hätten, oder allenfalls nur im schwächeren Maße hätten, zu verleihen.
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Der Zusatzstoff kann in die Lösung eingebracht und beispielsweise
durch Verrühren in ihr gelöst und/oder gut dispergiert werden Dabei kann der Zusatzstoff
in vielen Fällen zweckmäßig in der Lösung molekurlardispers enthalten sein oder
in
vielen Fällen auch zweckmäßig kolloiddispers und in manchen
Fällen auch grobdispers enthalten sein. Unter molekulardispers ist verstanden, daß
der Zusatzstoff in Moleküle aufgelöst in der Lösung enthalten ist. Unter kolloiddispers
ist verstanden, daß die Teilchengröße des Zusatzstoffes in der Lösung ca. 10 7 bis
10 4 cm Durchmesser hat. Wenn der Zusatzstoff grobdispers in der Lösung enthalten
ist, ist seine Teilchengröße größer als 10 4 cm.
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Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Fasern können
zu irgendwelchen geeigneten, medizinisch einsetzbaren Faserverbänden angeordnet
werden, sei es allein oder gegebenenfalls zusammen mit anderen Fasern, beispielsweise
mit Naturfasern oder sonstigen Fasern. Solche Faserverbände können insbesondere
sein: Faservliese, Gewebe, Gewirke, Fäden, Gestricke, Fadengelege. Beispielsweise
und bevorzugt kann ein solcher Faserverband eine Blutgefäßprothese, ein sonstiges
medizinisches in den menschlichen oder tierischen Körper implantierbares Hohlgefäß
, eine medizinische Binde, Null, Watte, Tampon, chirurgischer Nähfaden oder dergleichen
sein.
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Das Verfahren läßt sich ohne weiteres und glatt so durchführen, daß
zumindest 90 Gewichtsprozent, vorzugsweise mindestens 95 Gewichtsprozent des oder
der eingesetzten Zusatzstoffe in die durch das Versprühen der Lösung entstehenden
Fasern eingelagert bzw. an ihre Oberflächen angelagert werden, wozu es lediglich
erforderlich ist, daß der Zusatzstoff nicht oder nur in allenfalls geringem Ausmaße
von dem verdunstenden oder ausfällenden Lösungsmittel mit abtransportiert wird.
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In den meisten Fällen ist es vorteilhaft und ausreichend, die Lösung
in eine Gasatmosphäre einzusprühen, vorzugsweise in Luft.
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Das Einsprühen kann dabei vorzugsweise mittels einer Preßluft-Zerstäuberdüse
erfolgen. Die sich durch das Einsprühen der Lösung bildenden Fasern , fliegen bzw.
schweben zunächst in dem Dies und können dann an gewünschten Stellen abgelagert
werden, beispielsweise auf dem Boden des Sprührauzes zu einem Faservlies angelagert
werden oder auf einen langsam rotierenden Stab zu schlauchförmigen Gebilden, wie
Hohlgefäßen für chirurgische Zwecke, Kathetern oder dergl. angelagert werden usw.
Wenn die Ablagerung der Fasern so rasch erfolgt, daß ihre Oberfläche noch klebrig
feucht ist, dann verkleben die abgelagerten Fasern miteinander kohäsiv zu einem
Faservlies, was ohne oder in einer oder mehreren Vorzugsrichtungen der Fasern erfolgen
kann. Es ist jedoch auch möglich, die Fasern so lange in der Gasatmosphäre schwebend
zu halten, bis ihre Oberflächen nicht mehr klebrig sind, so daß dann die Fasern
nicht miteinander verkleben und in üblicher Weise zu Fäden und weiter zu textilen
Flächengebilden verarbeitet werden können, wie Geweben, Gewirken, Gestricken oder
dergleichen oder auch zu Faservliesen mit durch gesonderten Klebstoff adhäsiv miteinander
verklebten Fasern.
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In manchen Fällen ist es auch zwec1anaßig, die Lösung nicht in eine
Gasatmosphäre einzusprühen, sondern in eine Flüssigkeit, vorzugsweise in Wasser.
Dabei bilden sich unter Ausfällen des Lösungsmittels ebenfalls polymere Fasern,
die an einer oder mehreren vorbestimmten Stellen des betreffenden Flüs sigke itsbehälters
oder -tanks abgelagert werden können.
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Die gezielte Ablagerung der Fasern an einer oder mehreren vorbestinrnten
Stellen des betreffenden Raumes kann auf unterschiedliche Weise erfolgen, beispielsweise
in Gasatnospiar'e durch Erzeugung einer Gasstrdmung zu der betreffenden Stelle oder
bei der Flüssigkeit durch Erzeugen einer Fldssigkeitsstrcmung zu einer Ablagerungsstelle
oder durch elektrostatische Felder, Schwerkraft usw.
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Je nach der gewünschten, insbesondere medizinischen Wirkung der erfindungsgemäß
hergestellten Fasern kann der gewichtsprozentuale Anteil des Zusatzstoffes am Fasergewicht
unterschiedlich sein. Im allgemeinen ist es zweckmäßig, vorzusehen, daß maximal
80 Gewichtsprozent, vorzugsweise maximal 50 Gewichtsprozent der Fasern aus dem Zusatzstoff
bestehen. Der Anteil des Zusatzstoffes am Fasergewicht kann auch sonstige physikalische
und in manchen Fällen auch chemische Eigenschaften der Fasern beeinflussen, so daß
man solche Fasereigenschaften durch den Gewichtsanteil des oder der Zusatzstoffe
und deren Auswahl gegebenenfalls mit beeinflussen kann.
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Die Zusatzstoffe können sehr unterschiedlicher Art sein, vorausgesetzt,
daß sie ihre auf medizinische Verwendung gerichtete Wirkungen nach ihrem Einbau
bzw. nach ihrer Anlagerung in bzw. an die Fasern und damit bei der späteren medizinischen
Verwendung der Fasern oder von aus ihnen hergestellten Gebilde oder bei der Herstellung
von medizinischen Zwecken dienenden Faserverbänden entfalten können. Dabei ist es
möglich, nur einen einzigen Zusatzstoff vorzusehen oder auch mehrere Zusatzstoffe
mit unterschiedlichen Wirkungen in die Lösung vor deren Versprühen einzubringen,
um so den Fasern mehrere unterschiedliche Wirkungen zu geben, vorausgesetzt, daß
die betreffenden Zusatzstoffe miteinander verträglich sind.
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Dabei kann bevorzugt so vorgegangen werden, daß mindestens ein in
der Lösung enthaltener Zusatzstoff unverändert in die Fasern eingelagert bzw. an
sie angelagert wird. Es ist jedoch in vielen Fällen auch vorteilhaft, vorzusehen,
daß sich der Zusatzstoff in situ bildet, d. h. daß in die Lösung eine Vorstufe des
Zusatzstoffes eingebracht wird, der sich entweder in der Lösung oder vorzugsweise
im gasförmigen oder flüssigen Medium in den Zusatzstoff umwandelt.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es auch möglich, gleichzeitig
zwei Fasern mit unterschiedlichen Gehalten von Zusatzstoffen dadurch herzustellen,
daß gleichzeitig aus zwei verschiedenen Düsen verschiedenartige Lösungen versprüht
werden. Dadurch entstehen zwei Fasern gleichzeitig, die sich in der Art und/oder
im Gehalt des Zusatzstoffes unterscheiden können. Auch ist es möglich, zwei verschiedene
Lösungen zu versprühen, die sich im Polymer unterscheiden bei gleicher Art des Zusatzstoffes.
Dadurch kann beispielsweise erwirkt werden, daß die zeitliche Abgabe des Zusatzstoffes
unterschiedlich ist; weil z.B.
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der Zusatzstoff aus dem einen Polymer schneller und aus dem anderen
Polymer mit zeitlicher Verzögerung seine Wirksamkeit entfaltet.
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Auch ist es erfindungsgemäß möglich, in zeitlicher Folge die verschiedenartigen
Lösungen durch getrennte Düsen zu versprühen. Dadurch entstehen in zeitlicher Folge
Fasern mit unterschiedlichen Eigenschaften. Auch können beispielsweise die Düsen
so gesteuert sein, daß zuerst aus der einen Düse die Lösung A versprüht, dann in
einer Übergangsphase aus beiden Düsen die Lösungen A und B versprüht und anschließend
nur noch aus der zweiten Düse die Lösung B versprüht wird.
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Dadurch ist es möglich, in einem Übergangs zeitraum gleichzeitig 2
verschiedenartige Fasern mit unterschiedlichem Aufbau herzustellen.
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Werden die Fasern zu einem Faservlies verarbeitet, so können Vlies
schichten mit unterschiedlichem Faseraufbau hergestellt werden. Dabei ist es auch
möglich1 Vliesschichten aus Mischungen der beiden Fasern herzustellen. Vorzugsweise
ist es auch möglich, Vliesschichten als Laminatwerkstoffe herzustellen, wobei in
den einzelnen Schichten nur
eine Sorte von Fasern vorhanden jst.
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Mit dem erfinduncrsgemäßen Verfahren ist es auch möglich gleichzeitig
und/oder/eitlicher Folge aus mehreren Düsen verschiedenartig zusammengesetzte Lösungen
getrennt von-~~~ einander zu versprühen. ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ Vorzugsweise können
der Zusatzstoff oder mindestens ein Zusatzstoff sein: Ein Stoff mit desinfizierender
Wirkung Ein Stoff mit bactericider oder bacteriostatischer Wirkung; Ein Stoff mit
blutgerinnungshemmender Wirkung, d.h. daß die Wirkung dieses Zusatzstoffes darin
besteht, das Gerinnen von Blut zu hemmen; Ein Stoff mit nonthrombogener Wirkung,
d.h., daß die Wirkung des Zusatzstoffes darin besteht, daß Blut in seinem Kontakt
nicht gerinnt; Ein Stoff mit gerinnungsfördernder Wirkung, d.h., daß die Wirkung
des Zusatzstoffes darin besteht, das Gerinnen von Blut zu fördern oder zu unterstützen;
Ein Röntgenkontrastmittel; Ein Stoff der bei der Heilung von Wunden die Bildung
von Granulationsgewebe anregt und/oder unterstützt; Ein die Heilung von Wunden des
menschlichen oder tierischen Körpers beschleunigendes Vitamin Ein Metallstaub, der
die Verklebung der Fasern mit der Wunde verhindert; Ein Adsorbens oder Absorbens,
vorzugsweise Aktivkohle oder Siliciumdloxid, Kollagen.
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Ein Bindemittel, das dem Verbinden der Fasern zu einem flexiblen
oder starren Faserverband dient, beispielsweise zu einem Faservlies oder zum Aufkleben
eines solche Fasern enthaltenden Faserbandes auf die menschliche Haut oder dergleichen
dienen kann.Als Bindemittel kommen beispielsweise in Betracht Calciumsulfat, Polyacrylate,
Schmelzkleber (beispielsweise
Bindemittel auf Polyesterbasis oder
Polyamidbasis),hydriertes oder dehydriertes Colophonium, Harzester ein- und mehrwertiger
Alkohole, Polyvinylalkyläther und Polyisobutylene.-Flüssigkeiten, vorzugsweise Hautpflegemittel,
beispielsweise Mandelöl.
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Desinfektionsmittel, beispielsweise mit bactericider oder bacteriostatischer
Wirkung, wie Jod enthaltendes Polyvinylpyrrolidon, Benzalkoniumchloride,Phenylmercuriborat.
Auch können Antibiotica in Form von beispielsweise Penicillinenfitreptomycin oder
Chloramphenicol oder Tetracycline verwendet werden. Auch kommen Cephalosporine und
Sulfonamide zum Einsatz.
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Als Zusatzstoffe mit blutgerinnungshemmender Wirkung kann beispielsweise
ein unter dem Namen "Heparin" bekanntes saures Mukopolysaccharid oder Heparinoide
eingesetzt werden.
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Als Zusatzstoffe mit nonthrombogener Wirkung kann beispielsweise Kohlenstoffstaub
verwendet werden.
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Als Zusatzstoff mit blutgerinnungsfördernder Wirkung kommen beispielsweise
infrage; Eisenw -chlorid, Thrombin, Thrombokinase oder Protamin.
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Als Zusatzstoff, der bei der Heilung von Wunden die Bildung von Granulationsgewebe
anregt und/oder unterstützt, kommt beispielsweise Panthenol oder Harnstoff infrage.
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Ein die Heilung von Wunden des menschlichen oder tierischen Körpers
beschleunigendes Vitamin kann beispielsweise Vitamin A oder Vitamin E sein. Als
Protein kann Kollagen verwendet werden.
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Als Arzneimittel, die als Zusatzstoffe vorgesehen werden können, kommen
praktisch alle diesbezüglichen Arzneimittel infrage, die mit der Lösung und den
hergestellten Fasern verträglich sind, beispielsweise Prostacyclin-Pulver, Sulfonamide,
Penicilline, usw.
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Die Erfindung ermöglicht es auch, einen i1autersatz zu schaffen, in
dem in der Lösung als Zusatzstoff Kollagen molekulardispers enthalten ist, das bei
der Bildung von Fasern in diese als Zusa-tzstoff mit eingeht. Dabei ist es auch
möglich, daß ein Teil des Kollagens sich zu Kollagenfasern anlagert, die dann mit
den anderen Fasern ein Fasergemisch bilden. Diese Fasern bzw. dieses Fasergemisch
kann zweckmäßig zu einem Faservlies kohäsiv und/oder adhäsiv verklebt werden, das
man infolge des Kollagengehaltes als Haut- oder Gewebeersatz auf Wunden, Gewebedefektstellen,
Organdefektstellen oder dergleichen verwenden kann.
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Wenn der Zusatzstoff ein Ab- oder Adsorbens ist, können die betreffenden
Fasern als hochwirksames Ab- oder Adsorbens für Schadstoffe oder dergleichen eingesetzt
werden, beispielsweise im Rahmen eines Blutfilters, eines Wundtampons oder dergleichen.
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Als Zusatzstoffe mit ad- oder absorbierender Wirkung kommen beispielsweise
Aktivkohle oder Siliciumdioxid infrage.
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Als Zusatzstoff kann in manchen Fällen auch zweckmäßig Metallstaub
vorgesehen sein, der beispielsweise als Katalysator bei Heilungsprozessen oder dergleichen
wirken kann oder die Haftung der Fasern an menschlichem oder tierischem Gewebe,
Wunden oder dergleichen herabsetzt oder ganz verhindert. Auch andere medizinische
Wirkungen von Metallstaub in den Fasern sind möglich. Als Metallstaub kann beispielsweise
Aluminium, Silber, Gold, Platin usw. vorgesehen sein.
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Als Zusatzstoff mit großer .Pöntgenkontras t-Wirkung kann beispielsweise
Bariumsulfat oder Wolfram verwendet werden.
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Auch können vorzugsweise zwei oder mehrere Zusatzstoffe in die zu
versprühende Lösung eingebracht werden. Infolge des Versprühens entsteht eine Faser
mit kombinierten Wirkungen. Werden mehrere Lösungen mit unterschiedlichen Gehalten
an Zusatzstoffen mittels mehrerer Düsen gleichzeitig versprüht, so entsteht eine
Fasermischung mit kombinierter, pharmakologischer Wirkung. Beispielsweise ist es
möglich, einer Lösung gleichzeitig Panthenol und Phenylmercuriborat als Zusatzstoffe
beizumischen. Der aus solchen Fasern hergestellte Faserverband besitzt dann eine
antiba cterielle und granulationsgewebefördernde Wirkung.
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Werden verschiedene Lösungen mit unterschiedlichen Gehalten in zeitlicher
Folge mittels unterschiedlichen Düsen versprüht, so können beispielsweise daraus
Fadengelege mit schichtweisen Aufbau hergestellt werden. Dabei ist es ebenfalls
möglich, unterschiedliche Zusatzstoffe mit kombinierten Wirkungen zu verwenden.
Dadurch erhalten die einzelnen Schichten unterschiedliche Wirkungen. Beispielsweise
und vorzugsweise können z.B. in der ersten Schicht Metallpulverteilchen und in der
zweiten Schicht Zusätze mit antibacterieller Wirkung, beispielsweise jodiertes Polyvinylpyrrolidonverwendet
werden. Solche Fadengelege können beispielsweise als Wundpflastereinlagen Verwendung
finden. Die auf der Wunde zu liegen kommende Schicht soll Metall enthalten, um ein
Verkleben des Pflasters mit der offenen Wunde zu verhindern. Die darauf aufgebrachte
Schicht mit antibacterieller Wirkung wirkt bactericid oder bacteriostatisch.
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In vielen Fällen ist es auch zweckmäßig, vorzusehen, daß der Zusatzstoff
nicht in fester Phase, sondern in flüssiger Phase zugesetzt wird. Dies kann zweckmäßig
dadurch erfolgen, indem der Zusatzstoff eine in der Lösung emulgierte Fltssigkeit
ist, die Tröpfchen bildet, die beim Entstehen der Fasern in diese eingekapselt werden.
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Aufgrund der Herstellung der Fasern ist im allgemeinen der Zusatzstoff
zumindest im wesentlichen in die Fasern eingebettet. Selbst wenn einzelne Partikel,
Tröpfchen oder Moleküle des Zusatzstoffes vollständig von der Faser umhüllt sind,
läßt sich die medizinische Wirkung solcher vollständig umhüllten Teilchen entfalten,
indem man z. B.
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vorsieht, daß sie - gegebenenfalls molekular aufgelöst -durch Diffusion,
Zerstörung oder Auflösung der hauchdünnen Kunststoffschicht oder dergl. nach außen
gelangen können. Dies sei an einem Versuchsergebnis dargelegt: In eine Polyurethanlösung
(4 Gramm Polyurethan gelöst in 96 Gramm Tetrahydrofuran) werden 4 Gramm .jodhaltiges
Polyvinylpyrrolidon (Desinfektionsmittel) kolloiddispers zugesetzt.
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Die so erhaltene Polymerlösung wurde mittels Preßluft in Luft eingesprüht
und hierdurch bildeten sich Polyurethanfasern mit eingebettetem jodhaltigen PolyvinylpyrroLidon;
Aus diesen Fasern wurde ein Faservlies hergestellt, dessen Fasern
kohäsiv
miteinander verklebt waren, indem diese Fasern mit noch feucht klebriger Oberfläche
zu dem Vlies angelagert wurden. Dieser Faservlies wurde in Wasser gelegt (Temperatur
200 C) und nach 5 Stunden war nahezu das gesamte Desinfektionsmittel aus den Fasern
in das Wasser diffundiert.
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Dieses Desinfektionsmittel war in der Polymerlösung kolloiddispers
enthalten und wurde so mit dieser Teilchengröße in die Fasern mit eingebettet.
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Bei einer weiteren Ausführunqsform ist der Zusatzstoff Graphit oder
ein amorpher Szw. pyrolytischer Kohlenstoff in Pulverform.Aus den Graphit enthaltenden
Fasern kann zweckmäßig die Innenoberfläche von Gefäßprothesen gebildet werden, da
der Graphit der Bildung von Thrombosen entgegenwirkt und hier auch andere vorteilhafte
Eigenschaften in an sich bekannter Weise entfalten kann. Der amorphe Kohlenstoff
verleiht den Fasern beispielsweise erhöhte Lichtabsorption.
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Das in der Lösung gelöste Polymericat kann vorzugsweise Polyurethan
sein. Doch kommen auch andere Kunststoffe infrage, vorzugsweise Polysulfone 1 Polyamide,
regenerierte Cellulose und Polyvinylchlorid. Als Präpolymer kann vorzugsweise ein
freie Isocyanatgruppen aufweisends Urethan-Präpolymer eingesetzt werden.
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In manchen Fällen kann auch vorgesehen sein, daß die Lösung unterschiedliche
Polymericate und/oder Präpolymere enthält.
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Falls erforderlich, kann die Lösung auch so beschaffen sein, daß der
Kunststoff poröse Fasern ergibt, sei es unter Mitwirkung oder ohne Mitwirkung des
oder der Zusatzstoffe. Beispielsweise
kann den Fasern Porösität
verliehen werden, indem man der Lösung Zucker, Salze oder Polymerisate oder eine
sonstige Substanz beimischt, die bei der Herstellung der Fasern in sie eingebettet
wird und nach erfolgter Faserherstellung aus den Fasern selektiv herausgelöst, beispielsweise
ausgewaschen wird, derart, daß hierdurch die Faser porös wird, jedoch der oder die
Zusatzstoffe noch in den Fasern verbleiben, sei es vollständig oder zum Teil in
noch ausreichendem Maße. Beim spätern medizinischen Einsatz der Fasern wird hierdurch
die Zusatzstoffabgabe beschleunigt und/oder erhöht Die Erfindung umfaßt auch mindestens
einen Zusatzstoff enthaltende Fasern, die nach den erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt
sind.
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Zur Herstellung der Lösung können die verschiedensten Lösungsmittel
für die Polymeris*te bzw. Präpolymere verwendet werden, insbesondere organische
Lösungsmittel, in erster Linie solche Lösungsmittel, die indifferent gegenüber den
Polymeristen, Präpolymeren und den Zusatzstoffen sind, wie aromatische, aliphatische
oder cycloaliphatische Sohlenwasserstoffee aliphatische oder cyclische Äther, aliphatische
Ketone, aliphatische, cycloaliphatische, aromatische Alkohole, Chlorkohlenwasserstoffe,
Ester, aliphatische und aromatische Amide, Pyridine und andere heterocyclische Verbindungen
mit Stickstoff und/oder Sauerstoff- und/oder Schwefelatomen. Es ist in einigen Fällen
möglich, beispielsweise bei Cellulose, daß auch anorganische Lösungsmittel verwendet
oder mitverwendet werden können, beispielsweise Wasser.
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Die Auswahl des Lösungsmittels oder~des Gemisches von Lösungsmitteln
richtet sich nach den zu verwendenden Zusatzstoffen
und/oder auch
danach, ob sie gelöst oder dispergiert vorliegen sollen.
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Als gasförmige Medien, in die die Lösung eingesprüht wird, kommen
in erster Linie infrage: Luft, Stickstoff, Ammoniak, Edelgase, Kohlendioxid, Wasserdampf
und Mischungen solcher Gase. Insbesondere kommen gasförmige Medien zum Einsatz,
in denen das Lösungsmittel oder das Gemisch von Lösungsmitteln rasch verdunsten
kann, wobei dies gegebenenfalls noch durch erhöhte Temperatur des Mediums begünstigt
werden kann.
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Bei einem Präpolymer wird dieses durch das gasförmige Medium in ein
Polymerigat überführt, beispielsweise kann das Präpolymer ein Isocyanatgruppen aufweisendens
Urethan-Präpolymer und das Medium Wasserdampf oder Ammoniak sein, die dieses Präpolymer
in ein Polyurethan überführen.
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Als flüssige Medien, in die die Lösung eingesprüht wird, kommen solche
infrage, in denen die Dispersion bricht oder die gelöste faserbildende Substanz
oder Substanzen aus der Lösung ausgefällt werden. Insbesondere kommen solche Medien
infrage, in denen das Lösungsmittel der Lösung entweder unlöslich oder schwer löslich
ist oder unter den herrschenden Temperaturbedingungen verdampft oder stark verdünnt
wird, wobei das Polymericat zu Fasern ausgefällt wird bzw. das Präpolymer in das
Polymeri~at unter Bildung der Fasern übergeht.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Vorrichtung schematisch dargestellt.
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Preßluft-Die Figur zeigt eine pneumatische/Zerstäuberdüse 10, die
einen Anschlußstutzen 11 für von einer Preßluftquelle 12 gelieferte Preßluft hat,
die über einen Kanal 13 und Stichkanäle 14 in einen Ringraum 15 und von dort durch
einen eine Kanüle 18 umfassenden Ringspalt 16 ausströmt und dabei aus der Kanüle
18 ausströmende, aus einem Vorratsbehälter 17 zugelieferte Lösung zwecks Bildung
von Einzelfasern versprüht. Diese Lösung kann durch den von dieser Preßluft erzeugten
Unterdruck angesaugt werden und/oder durch einen im Inneren des die Lösung enthaltenden,
mit der Kanüle 18 verbundenen Vorratsbehälters 17 erzeugten Überdruck aus der Kanüle
18 ausströmen. Der Vorratsbehälter 17 kann also unter Innenüberdruck stehen oder
nicht, je nach gewünschter Förderung.
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Die geförderte Menge an Lösung ist ferner mittels einer Verstellnadel
18' verstellbar. Die Preßluft versprüht die Lösung, so daß sie fortlaufend in Teilchen
zerlegt wird, die zusammen große Oberfläche haben und so das Lösungsmittel von den
faserbildenden Substanzen rasch abdampfen kann und aus diesen Substanzen Fasern
entstehen.
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Bei der Lösung handelt es sich um eine Lösung, die mindestens ein
Polymeri-cat und/oder PrApolymer>sat, vorzugsweise Polyurethan, gelöst und ferner
mindestens einen Zusatzstoff in feiner Verteilung oder Lösung enthält. Diese Lösung
wird durch die Preßluft versprüht, so daß sich hierdurch stromabwärts der Zerstäuberdüse
10 in der Luft polymere Fasern bilden, in welche der oder die Zusatzstoffe eingelagert
und/oder an ihre Oberflächen angelagert sind.
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Im Abstand von der Düse 10 ist ein endloses, angetriebenes Transportband
oder -sieb 20 angeordnet, aufwelchem sich die erzeugten Fasern ablagern und mittels
dem sie zu einer ein angetriebenes Abzugswalzenpaar 21 aufweisenden Abnahmestelle
transportiert
werden. Falls die Fasern mit noch klebrig feuchter Oberfläche auf dem Transportband
20 angelagert werden, kleben sie zu einem Faservlies zusammen. Falls dagegen der
Abstand des Transportbandes 20 von der Zerstäuberdüse 10 so groß ist, daß sich die
Fasern mit bereits ausreichend abgetrockneter Oberfläche auf dem Transportband 20
ablagern, verkleben sie nicht miteinander und der in diesem Fall dann erhaltene
Faserverband kann dann auch zu anderen Produkten als Faservliesen weiter verarbeitet
werden.
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Diese im Sprühverfahren hergestellten Fasern haben unterschiedliche
Längen und Titer. Ihre Feinheit und ihr Stapeldiagramm läßt sich durch den von der
Preßluft erzeugten Unterdruck und/oder durch einen im Vorratsbehälter 17 erzeugten
Überdruck und ferner durch die Art und Viskosität der Lösung und die zeitliche Menge
der aus der Kanüle 18 ausströmenden Lösung variieren.
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Nachfolgend sind einige Rezepturen zur Herstellung von Lösungen mit
Zusatzstoffen gebracht, aus denen beispielsweise mittels der in der Zeichnung dargestellten
Vorrichtung Fasern mit in ihnen eingebetteten bzw. an sie angelagerten Zusatzstoffen
hergestellt werden können. Die dabei angegebenen Beispiele wurden im Versuch praktisch
unter Anwendung einer in der Zeichnung dargestellten Preßluft-Zerstäuberdüse erprobt,
wobei die angegebenen Preßluftdrücke angewendet wurden. Die Lösung wurde dabei der
Zerstäuberdüse drucklos oder mit relativ geringen Drücken von bis zu 1 bar zugeleitet.
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Anwendungsbeispiele AlleAngaben in Teilen oder Prozent beziehen sich
auf das Gewicht.
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Grundrezepturen (GR) lo Vier Teile eines hydrolysebeständigen Polyätherurethans,
hergestellt aus einem aliphatischen Polyäther mit endständigen OH-Gruppen und einem
aromatischen Diisocyanat, das von der Firma Upjohn, Niederlande, unter dem Handelsnamen
Pellethan 2363-30 AE vertrieben wird und den Erfordernissen der Klasse 6 a der FDA
entspricht, werden bei 50 bis 550C in 96 Teilen Tetrahydrofuran gelöst. Die mittels
Rotationsviskosimeter bestimmte Viskosität der Lösung beträgt 78 mPaes.
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2. Ausgangsprodukt der Rezeptur ist die 308-ige Lösung eines Polyesterurethans
in einer Mischung aus Toluol, Xylol und Athylenglycol im Verhältnis 29:20:21, das
von der FirmaBayeriGLeverkusen, unter der Bezeichnung Impranil ELH in den Handel
gebracht wird.
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Das verwendete Polyesterurethan wurde aus einem aliphatischen Polyester
mit endständigen OH-Gruppen und einem aliphatischen Diisocyanat hergestellt.
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200 Teile der oben genannten Lösung werden mit einer Mischung aus
150 Teilen Toluol und 90 Teilen Aceton verdünnt; anschließend werden unter lebhaftem
Rühren 70 Teile Propanol-2 hinzugegeben. Die mittels Rotationsviskosimeter bestimmte
Viskosität der Lösung beträgt 52 mPa's.
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3. 25 Teile eines Polyätherurethans, hergestellt aus einem aliphatischen
Polyäther mit endstAndigen OH-Gruppen und einem aromatischen Diisocyanat, das von
der Firma Goodrich, Eschborn, unter dem Handelsnamen Estane 5714 vertrieben wird,
werden in einer Mischung aus 80 Teilen Toluol, 40 Teilen Dimethylformamid und 80
Teilen Aceton bei 500C gelöst; anschließend werden unter lebhaftem Rühren 60 Teile
Propanol-2 zugegeben. Die mittels Rotationsviskosimeter bestimmte Viskosität der
Lösung beträgt 49 mPa's.
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4. 5 Teile Polyamid, hergestellt aus Hexamethylendiamin und Adipinsäure
(PA 6.6), werden in einer LösungXaus 80 Teilen Phenol in 20 Teilen Wasser bei 40
- 450C gelöst. Die mittels Rotationsviskosimeter bestimmte Viskosität der Lösung
beträgt 58 mPas.
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5 3 Teile regenerierte Cellulose werden bei Raumtemperatur in ammoniakalischer
Kupfersalzlösung (Schweizer's Reagenz) zu einem zähen, gallertartigen, tiefblauen
Brei gelöst.
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6 40 Teile eines Makrodiisocyanats, gebildet durch Verknüpfung von
durchschnittlich zwei linearen Polyestermolekülen mit endständigen OH-Gruppen mit
3 Molekülen Naphtholdiisoycanat, werden in einer Mischung aus 30 Teilen Xylol und
30 Teilen Äthylglycolacetat bei Raumtemperatur gelöst. Die mittels Rotationsviskosimeter
bestimmte Viskosität der Lösung beträgt 64 mPa#s.
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7 10 Teile Polyvinylchlorid, das von den Chemischen Werken teils unter
dem Handelsnamen Vestolit vertrieben wirdt werden in 70 Teilen Tetrahydrofuran bei
40 - 450C gelöst.
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Dieser Zusammensetzung werden unter lebhaftem Rühren 20 Teile Aceton
und 40 Te;iPropanol-2 zugegeben. Die mittels Rotationsviskosimeter bestimmte Viskosität
der Zusammensetzung beträgt 51 mPa.s.
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Beispiele Beispiel 1 In 100 Teilen GR 2 werden mit Magnetrührer als
bactericides bzw. bacteriostatisches Mittel 1,2 Teile jodhaltiges -Polyvinylpyrrolidon1
das ca. 108 aktives Jod enthält, eingerührt.
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Die Viskosität der Lösung steigt von 52 mPas auf 54 mPabs.
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Diese Lösung wird durch eine Zweistoff-Düse mit einem Preßluftdruck
von 4 bar in Luft von 22QC und 45% relativer Luftfeuchtigkeit versprüht. Hierbei
bilden sich Fasern, die auf einem Träger abgelagert werden.
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Beispiel 2 Die nach Beispiel 1 hergestellten Fasern werden, solange
ihre Oberfläche noch klebrig-feucht ist, ohne Vorzugsrichtung auf einer ebenen Trägerfläche
abgelagert, wobei sie miteinander kohäsiv verkleben. Es entsteht ein Wirrfaservlies
mit kohäsiven Bindungen.
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Beispiel 3 In 100 Teilen GR 2 werden mit Magnetrührer als antibacterielles
Mittel 0,007 Teile Phenylmercuriborat eingerührt.
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Die Viskosität der Lösung bleibt bei 52 mPa.s konstant.
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Diese Lösung wird durch eine Zweistoffduse mit einem Preßluftdruck
von 4 bar in Luft von 220C in 45% relativer Luftfeuchtigkeit versprüht. Hierbei
bilden sich Fasern, die auf einem Träger abgelagert werden.
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Beispiel 4 Beispiel 3 wird wiederholt, indem jedoch als Zusatzstoff
0,19 Teile Thrombin als blutgerinnungsförderndes Mittel verwendet werden.
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Beispiel 5 Beispiel 3 wird wiederholt, indem jedoch als Zusatzstoff
0,62 Teile Protamin als- blutgerinnungsförderndes Mittel verwendet werden.
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Beispiel 6 Beispiel 1 wird wiederholt, indem jedoch als Zusatzstoff
1,2 Teile Siliciumdioxid (Teilchengröße ca. 7 x 10 7cm)
als Ad-
bzw. Absorbens verwendet werden.
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Die Viskosität der Lösung steigt von 52 mPa- 8 auf 57 mPa.s.
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Beispiel 7 Beispiel 1 wird wiederholt, indem jedoch als Zusatzstoff
8 Teile Schmelzkleber auf Polyesterbasis (Teilchengröße 0-70 x 10 -4 cm), der von
der Firma Shaetti unter dem Namen Shaettlfix 1800 in den Handel gebracht wird, als
Bindemittel verwendet wird.
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Die Viskosität der Lösung steigt von 52 mPas auf 76 mPaws; der Sprühdruck
beträgt 5 bar.
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Beispiel 8 Die nach Beispiel 7 hergestellten Fasern werden mit trockener
Oberfläche ohne Vorzugsrichtung auf einer ebenen Trägerfläche abgelagert. Es entsteht
ein Wirrfaservlies mit ein- und angelagerten Bindemittelteilchen. Wird dieses S
Minuten im Trocken schrank auf 1150C erhitzt, so werden die Fasern durch das schmelzende
Bindemittel adhäsiv miteinander verklebt.
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Beispiel 9 In 100 Teile GR 2 werden mit Magnetrührer 1,2 Teile Natriumchlorid
eingerührt.
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Die Lösung wird durch eine Zweistoff-Düse mit einem Preßluftdruck
von 4,5 bar in vollentsalztes Wässer (nachfolgend VE-Wasser genannt) eingedüst.
Die sich bildenden Fasern lagern sich auf einem im Wasser befindlichen Träger ab.
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Beispiel 10 0,4 Teile des jodhaltigen Polyvinylpyrrolidon, das ca.
10% aktives Jod enthält, werden in 0,5 Teilen Äthanol gelöst. Diese Lösung wird
in 100 Teile GR 1 eingetragen, wobei die Viskosität der Polymerlösung bei 78 mPa-s
konstant bleibt.
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Anschließend wird die Gesamtlösung durch eine Zweistoffdüse mit einem
PreLluitdruck- von 4 bar in Luft von 220C und 45% relativer Luftfeuchtigkeit versprüht.
Hierbei bilden sich Fasern, die auf einem Träger abgelagert werden.
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Beispiel 11 Die nach Beispiel 10 hergestellten Fasern werden, solange
ihre Oberfläche noch klebrig-feucht ist, ohne Vorzugsrichtung auf einer ebenen Trägerfläche
abgelagert, wobei sie miteinander kohäsiv verkleben. Es entsteht ein Wirrfaservlies
mit kohäsiven Bindungen, in das 10% des 30dhaltigen Polyvinylpyrrolidon ein- und
angelagert sind.
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Dieses wird als Einlage für Wundpflaster verwendet.
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Beispiel 12 In 100 Teile GR 1 werden mit Magnetrührer als Desinfektionsmittel
1,6 Teile Jodoform-Pulver eingerührt.
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Die Viskosität der Lösung steigt von 78 mPa s auf 81 mPa-s.
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Diese Lösung wird durch eine Zweistoffdüse mit einem Preßluftdruck
von 4,5 bar in Luft von 220C und 45 % relativer Luftfeuchtigkeit versprüht. Hierbei
bilden sich Fasern, die auf einem Träger abgelagert werden.
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Beispiel 13 In 900 Teile GR 1 werden mit Magnetrührer als blutgerinnungsförderndes
Mittel 01 Teile Thrombokinase eingerührt.
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Die Viskosität der Lösung bleibt bei 78 mPaws konstant.
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Diese Lösung wird durch eine Zweistoffdüse mit einem Preßluftdruck
von 4 bar in Luft von 22 0C und 45% relativer Luftfeuchtigkeit versprüht. Hierbei
bilden sich Fasern, die auf einem Träger abgelagert werden Beispiel 14 Beispiel
13 wird wiederholt, indem jedoch als die Blutgerinnung fdrdernder Zusatzstoff 0,4
Teile Eisen-1II-chlorid verwendet werden Beispiel 15 Beispiel 12 wird wiederholt,
indem jedoch als Zusatzstoff 2 Teile Kollagen verwendet werden.
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Die Viskosität steigt von 78 mPa.s auf 84 mPars, der Sprühdruck beträgt
4,5 - 5 bar.
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Beispiel 16 Die nach Beispiel 15 hergestellten Fasern werden, solange
ihre Oberfläche noch klebrig-feucht ist, ohne Vorzugsrichtung auf einer ebenen Trägerfläche
abgelagert, wobei sie untereinander kohäsiv verkleben. Es entsteht ein Wirrfaservlies.
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mit kohäsiven Bindungen, das zu 33% aus Kollagen besteht, das in die
Polymerfasern als Zusatzstoff miteingeht.
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Dieses wird als temporärer Hautersatz verwendet.
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Beispiel 17 Beispiel 12 wird wiederholt, indem jedoch als Zusatzstoff
1 Teil Aluminiumstaub (Teilchengröße 4 - 6 x 10 3 cm) verwendet wird.
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Die Viskosität steigt von 78 mPa-s auf 82 mPas, der Sprühdruck beträgt
5 bar.
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Beispiel 18 Beispiel 12 wird wiederholt, indem jedoch als Röntgenkontrastmittel
3 Teile Bariumsulfat (Teilchengröße ca. 2 x 10 -3 cm) verwendet werden.
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Die Viskosität steigt von 78 mPaSs auf 84 mPa, , der Sprühdruck beträgt
4,5 bis 5 bar.
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Beispiel 19 Beispiel 13 wird wiederholt, indem jedoch als hautpflegender
Zusatzstoff 0,4 Teile Mandelöl verwendet werden.
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Beispiel 20 Beispiel 13 wird wiederholt, indem jedoch als Zusatzstoff
0,4 Teile Staubzucker verwendet werden.
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Zusätzlich werden die durch Versprühen der mit Staubzucker zersetzten
Lösung erzeugten Fasern nach ihrer Herstellung 24 Stunden in VE-Wasser von 24 bis
250C gelagert, wobei der Zucker selektiv herausgelöst wird.
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Beispiel 21 Es wird eine Polymerlösung mit Zusatzstoff nach Beispiel
10 und eine weitere Polymerlösung nach Beispiel 17 hergestellt.
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Diese werden nacheinander unter den beschriebenen Bedingungen versprüht.
Die entstandenen Fasern mit den verschiedenartigen Zusatzstoffen werden nacheinander
auf demselben Träger zu einem Faservlies abgelagert, wobei die Fasern mit noch feucht
klebriger Oberfläche kohäsiv miteinander verbunden werden.
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Es entsteht ein schichtweise aufgebautes Faservlies, in dessen einer
Schicht 25% Aluminiumstaub enthalten sind; die andere Schicht enthält 10% jgdhaltiges
Polyvinylpyrrolidon. Dieses Faservlies wird als nichtklebender Wundverband verwendet.
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Beispiel 22 Es wird eine Polymer lösung mit Zusatzstoff nach Beispiel
3 und eine weitere Polymerlösung nach Beispiel 29 hergestellt.
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Diese werden aus verschiedenen Zweistoff-Düsen gleichzeitig unter
den beschriebenen Bedingungen mittels Preßluft verspnEt; die entstandenen Fasern
mit den verschiedenartigen Zusatzstoffen werden gleichzeitig auf demselben Träger
abgelagert, so daß bei kohäsiver Verbindung der Fasern mit klebrig feuchter Oberfläche
ein Mischfaservlies entsteht, in dem eine statistische Verteilung der verschiedenen
Fasern vorliegt.
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Beispiel 23 In 100 Teilen GR 3 werden mit Magnetrührer als bactericides
bzw. bacteriostatisches Mittel 0,9 Teile eines Benzalkoniumchlorids eingerührt.
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Die Viskosität der Lösung steigt von 47 znPa's auf 49 mPa-s.
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Diese Lösung wird durch eine Zweistoffdüse mit einem Preßluftdruck
von 3,5 bar in Luft von 220C und 45% relativer Luftfeuchtigkeit versprüht. Hierbei
bilden sich Fasern, die auf einem Träger abgelagert werden.
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Beispiel 24 In 100 Teilen GR 3 werden mit Magnetrührer als Antibioticzm
mit Depotwirkung 0,45 Teile Sulfamethoxypyridazin eingerührt.
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Die Viskosität der Lösung bleibt bei 47 mPaXs konstant.
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Diese Lösung wird durch eine Zweistoffdüse mit einem Preßluftdruck
von 3 bar in Luft von 220C und 45% relativer Luftfeuchtigkeit versprüht. Hierbei
bilden sich Fasern, die auf einem Träger abgelagert werden.
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Beispiel 25 Beispiel 24 wird wiederholt, indem jedoch als Zusatzstoff
mit blutgerinnungshemmender Wirkung 0,0044 Teile Heparin verwendet werden.
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Beispiel 26 Die nach Beispiel 25 hergestellten Fasern werden, solange
ihre Oberfläche noch klebrig-feucht ist, mit einer Vorzugsrichtung von +450 auf
einem Trägerstab abgelagert, wobei sie miteinander kohäsiv verkleben. Es entsteht
ein schlauchförmiges Faservlies mit unter einem Winkel von 900 gekreuzten Fasern,
in das Heparin eingelagert ist.
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Dies wird als Innenschlauch für eine Gefäßprothese verwendet.
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Beispiel 27 Beispiel 24 wird wiederholt, indem jedoch als Zusatzstoffe
0,45 Teile des den Aufbau des Granulationsgewebes fördernden Mittels Panthenol und
0,005 Teile des antibacteriell wirkenden Mittels Phenylmercuriborat verwendet werden.
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Beispiel 28 In 100 Teilen GR 4 wird mit Magnetrührer ein Teil des
Antibioticums Chloramphenicol eingerührt.
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Die Viskosität der Lösung bleibt bei 58 mPas konstant.
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Die Lösung wird durch eine Zweistoffdüse mit einem Preßluftdruck von
2 bis 2,5 bar in VE-Wasser eingedüst. Die sich bildenden Fasern lagern sich auf
einem im Wasser befindlichen Träger ab.
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Anschließend werden die durch Versprühen der mit Chloramphenicol versetzten
Lösung erzeugten Fasern nach ihrer Herstellung 24 Stunden in 80%igem Äthanol von
20 - 220C gelagert, wobei auf der Faseroberfläche verbliebenes Phenol abgelöst wird.
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Beispiel 29 Beispiel 28 wird wiederholt, indem jedoch als ein den
Aufbau des Granulationsgewebes fördernder Zusatzstoff 0,25 Teile Panthenol verwendet
werden.
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Beispiel 30 In 100 Teilen GR 5 werden mit Magnetrührer 0,3 Teile des
Antibioticums Benzylpenicillin eingerührt.
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Die Lösung wird durch eine Zweistoffdüse mit einem Preßiuftdruck von
4,5 - 5 bar in'Salzsäure der Konzentration 0,1 mol pro Liter mit einer Strcmungsgeschwindigkeit
von 1,5 bis 2m/s eingedüst. Die sich bildenden Fasern lagern sich auf einem in der
Flüssigkeit befindlichen Träger ab.
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Beispiel 31 Beispiel 30 wird wiederholt, indem jedoch als Ad- bzw.
Absorbens ein Teil Aktivkohle (Teilchengröße 3 - 5 x,10 2 cm) verwendet wird.
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Beispiel 32 Beispiel 30 wird wiederholt, indem jedoch als Zusatzstoff
1,2 Teile eines P-benzylester oder PMA-tertiärbutylester (Tei lchengröße 2 - 4 x
10-3 cmZMolekulargewicht 705 bis 2 . 106) als Bindemittel in Form einer 30%igen
wässrigen Dispersion verwendet werden.
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Beispiel 33 In 100 Teile GR 6 werden mit Magnetrührer 10 Teile des
antithrombogenen Mittels Kohlenstoff (Teilchengröße 32 bis 50 x 10 4 cm) eingerührt.
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Die Viskosität der Lösung steigt von 64 mPa.s auf 79 mPabs.
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Die Lösung wird durch eine Zweistoffdüse mit einem Preßluftdruck von
2 bis 2,5 bar in einer Mischung aus ethanol und VE-Wasser im Verhältnis 802 mit
einer Strömungsgeschwindigkeit von 0,5 m/s eingedüst.
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Die sich bildenden Fasern lagern sich auf einem im flüssigen Medium
befindlichen Träger ab.
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Beispiel 34 Beispiel 33 wird wiederholt, indem jedoch als Zusatzstoff
8 Teile Calciumsulfat (Teilchengröße ca. 10-3 cm) als Bindemittel verwendet werden.
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Die Viskosität der Lösung steigt von 64 mPa s auf 73 mPaZs.
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Beispiel 35 In 100 T. GR 7 werden mit Magnetrührer als Desinfektionsmittel
3 T. Jodoform-Pulver eingerührt.
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Diese Zusammensetzung wird durch eine Zweistoffdüse mit einem Preßluftdruck
von 3,5 bar in Luft von 220C und 45% relativer Luftfeuchtigkeit versprüht.
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Hierbei bilden sich Fasern, die auf einem Träger abgelagert werden.
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