DE3817210A1 - Verwendung eines schrumpfartikels - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung eines Schrumpfartikels aus Kunststoff.

Schrumpfartikel haben sich als Umhüllung für elektrische Aggregate wie Steckverbinder, Kabelmuffen sowie zum Abdichten von Rohrverbindungen durchgesetzt. Die handelsüblichen Schrumpfartikel weisen auf ihrer dem zu umhüllenden Gegenstand zugekehrten Oberfläche eine Kleberbeschichtung bzw. Dichtmassenbeschichtung auf, die durch die für das Schrumpfen erforderliche Erwärmung flüssig wird und den Gegenstand mit dem Schrumpfartikel dauerhaft verbindet bzw. den Spalt zwischen dem Schrumpfartikel und dem Gegenstand abdichtet.

Die Herstellung solcher Schrumpfartikel geschieht üblicherweise dadurch, daß ein Kunststofformteil, z.B. ein Kunststoffschlauch vernetzt, nach der Vernetzung auf eine Temperatur oberhalb seines Kristallitschmelzpunktes erwärmt, bei dieser Temperatur gedehnt bzw. gereckt und anschließend im gedehnten bzw. gereckten Zustand abgekühlt wird. Bei einer nachfolgenden Erwärmung schrumpft der gedehnte bzw. gereckte Schrumpfartikel - würde man ihn ungehindert schrumpfen lassen - bis auf das Maß bei der Formgebung zurück.

Es sind auch Schrumpfartikel bekannt geworden, die aus Kunststoff bestehen und durch Lösungsmittel gequollen werden. Im gequollenen Zustand werden sie aufgeweitet. Der Rückschrumpf erfolgt allmählich durch Verdunstung des Lösungsmittels. Bekannt geworden sind u.a. folgende Werkstoffkombinationen:

Kunststoff
Lösungsmittel
Hydrocellulose
Wasser
Paragummi	Benzin, Trichlorethylen
Polyamid	Methanol

Für die obengenannten Anwendungsfälle sind kaltschrumpfende Schrumpfartikel aus Polyvinylchlorid, Neoprenkautschuk, Polyurethan, Silikonkautschuk etc. bekanntgeworden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Schrumpfartikel einem neuen Verwendungszweck zuzuführen.

Die Erfindung besteht demnach in der Verwendung solcher Schrumpfartikel als Stützkörper bzw. Schutzkörper für Körperteile von Lebewesen, insbesondere Menschen, wobei zwischen dem Körperteil und dem Schrumpfartikel eine elastische, hautverträgliche Zwischenschicht vorgesehen ist. Konkrete Anwendungsfälle können sein: Ersatz von Gips zum Stützen von Knochenbrüchen der Extremitäten, Immobilisieren von z. B. Gelenken, Ersatz für Zinkleimverbände, Stützen von Gelenken, Kompressionstherapie z. B. bei Varizen oder oedematischen Zuständen bzw. auch Überzüge für Verbände, korrigierende Verbände etc. Wesentlich ist, daß die Wanddicke bzw. die Materialauswahl für den Schrumpfartikel so ausgewählt ist, daß die gewünschte Schutz- bzw. Stützfunktion realisierbar ist. Die elastische Zwischenschicht hat die Aufgabe, einen Teil der nach dem Schrumpfen freiwerdenden Kräfte aufzufangen. Der wesentliche Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß sich der Schrumpfartikel optimal der Oberfläche des zu umhüllenden Körperteils anpaßt. Druckstellen und Gefäßeinengungen werden weitestgehend vermieden. Darüberhinaus ist es möglich, den Schrumpfartikel nachzuschrumpfen. Dies ist beispielsweise nach einer Atrophie der Muskulatur sinnvoll.

Die Zwischenschicht besteht mit besonderem Vorteil aus einem wärmedämmenden Material, wie z.B. Watte, Mull, offenporigem Schaumstoff oder auch Kombinationen der Materialien untereinander. Wesentlich ist, daß das Material eine genügend hohe Stützkraft übertragen kann, und daß dabei Ausdünstungen abgeführt werden können. Von Vorteil ist es von daher auch, wenn der Schrumpfartikel luftdurchlässig ist, z.B. eine Vielzahl gleichmäßig über seine Oberfläche verteilte Öffnungen aufweist, wie dies z.B. von Heftplastern an sich bekannt ist. Durch die Verwendung einer wärmedämmenden Zwischenschicht wird die bei einigen Schrumpfverfahren erforderliche Wärme vom Körperteil ferngehalten.

Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht der Schrumpfartikel aus vernetztem Kunststoff oder einer Kunststoffmischung mit mindestens einer vernetzten Komponente, wie z. B. vernetztes Polyethylen, Ethylen-Mischpolymerisat mit Vinylacetat oder einem thermoplastischen Kautschuk. Diese Werkstoffe können bezüglich ihrer mechanischen Eigenschaften so eingestellt werden, daß sie die geforderte Stützfunktion bei entsprechender Wanddicke mit Sicherheit aufbringen können. Darüberhinaus sind gegenüber den nicht vernetzten Werkstoffen wesentlich höhere Schrumpfraten z. B. bis zu 500% möglich.

Zweckmäßigerweise verwendet man ein Polyethylen bzw. ein Mischpolymerisat, das mit Silanen gepfropft ist. Durch die Pfropfung mit Silanen läßt sich das Polyethylen bzw. das Mischpolymerisat ohne umweltschädliche Strahlung vernetzen. Mit Silanen gepfropfte Polymerisate vernetzen bei Anwesenheit von Wasser. Eine Zugabe von bis zu 2% Peroxiden ist erforderlich, um die Pfropfung des Polymerisates mit Silan zu ermöglichen.

Es ist üblich bei den bisher bekannten Anwendungsfällen, der Mischung für den Schrumpfartikel Ruß beizugeben, um dessen Beständigkeit gegen UV-Strahlung zu erhöhen. Dies ist sicher von Vorteil, da die Schrumpfartikel bei den bisherigen Anwendungsfällen eine lange Lebensdauer haben müssen. Für den erfindungsgemäßen Anwendungsfall ist es dagegen von Vorteil, ein rußfreies Polyethylen bzw. Mischpolymerisat zu verwenden. Daraus entsteht der Vorteil, daß das Körperteil geröntgt werden kann, ohne daß der Schrumpfartikel entfernt werden muß. Wird ein Schrumpfartikel verwendet, der durchsichtig oder durchscheinend ist, kann bei einer durchsichtigen bzw. durchscheinenden Zwischenschicht die Haut beobachtet, d. h. Veränderungen der Haut bemerkt werden. Für die Aufbringung der beim Schrumpfen erforderlichen Wärme wird im Gegensatz zu der bisher vorgezogenen Erwärmung mittels weicher Flamme eine solche mit einem Heißluftstrom für vorteilhaft erachtet. Für manche Anwendungsfälle kann es von Vorteil sein, Heizelemente im Wandungsaufbau des Schrumpfartikels vorzusehen, so daß der Schrumpfartikel durch Zufuhr elektrischer Energie aufgeheizt und geschrumpft werden kann.

Auf eine Erwärmung kann verzichtet werden, wenn für den erfindungsgemäßen Anwendungsfall der Schrumpfartikel aus einem durch Lösungsmittel angequollenen und gereckten Kunststoff besteht. Der Schrumpfartikel kann eine beliebige auf den Anwendungsfall abgestimmte Form haben, z.B. ein Schlauch, eine Kappe, ein längsgerecktes Band, ein gerecktes Gewebe etc. sein. Es hat sich jedoch als vorteilhaft erwiesen, insbesondere wenn ein Schlauch nicht über das zu stützende Körperteil geschoben werden kann, ein rechteckförmiges Band mit an zwei einander gegenüberliegenden Kanten verlaufenden Verschlußelementen zu verwenden, das quer zur Längsrichtung der Verschlußelemente gereckt ist. Nach dem Herumlegen des Bandes um das Körperteil wird das Band an seinen Längskanten verbunden, z.B. durch Überschieben einer Schiene über Stege nach Art eines Klemmverschlusses oder eines Reiß- bzw. Klettverschlusses. Innerhalb der Wandung des Bandes können noch parallel zu den Längskanten verlaufende Stützstäbe angeordnet sein, welche die Stützfunktion verstärken.

Die Erfindung ist anhand der in den Fig. 1 und 2 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

In der Fig. 1 ist eine seitliche Ansicht eines Armes 1 dargestellt, welcher geschient bzw. gestützt ist. Hierzu ist um den Arm 1 eine Umwicklung 2 aus einem elastischen, wärmedämmenden Material, z.B. eine Matte aus Watte oder Mull herumgelegt. Über der Umwicklung 2 befindet sich eine Manschette 3, welche aus wärmerückstellbarem Kunststoff besteht und auf die Umwicklung 2 geschrumpft ist. An ihren Längskanten ist die Manschette 3 zusammengehalten. Hierzu sind an zwei einander gegenüberliegenden Längskanten der Manschette 3 Stege bzw. Leisten 4 und 5 angeformt, welche von einer Schiene 6 umgriffen sind. Die Schiene 6 wird vor dem Schrumpfen über die Stege 4 und 5 der um die Umwicklung 2 herumgeformten Manschette 3 herübergeschoben. Die Schiene besteht zweckmäßigerweise aus Kunststoff oder Metall und besitzt eine Vielzahl von Einschnitten 7, welche ihr eine Biegbarkeit verleihen, so daß sie sich etwaigen Krümmungen im Verlauf der Stege 4 und 5 anpassen kann. Anstelle der Stege 4 und 5 und der herübergeschobenen Schiene 6 können die Längskanten der Manschette 3 auch durch einen an die Längskanten angeformten oder angeschweißten Reiß-, Klemm- oder Klettverschluß verschlossen werden. Nach dem Herumlegen der Manschette 3 und dem Überschieben der Schiene 6 über die Stege 4 und 5 wird mittels einer nicht gezeigten Warmluftdüse die Manschette 3 zunächst im Bereich der Stege 4 und 5 und danach die seitliche Umfangsfläche der Manschette 3 auf eine Temperatur von ca. 70°C erwärmt. Je nach Werkstoffzusammensetzung sind u.U. auch Temperaturen von 130°C erforderlich, z.B. wenn die Manschette aus im wesentlichen Hochdruckpolyethylen hergestellt ist. Da jedoch die Umwicklung 2 wärmedämmend ausgebildet ist, kann diese relativ hohe Temperatur sich nicht bis zum Arm 1 ausbreiten. Eine aus Hochdruckpolyethylen hergestellte Manschette 3 kann bei entsprechend ausreichender Wanddicke eine genügend hohe Stützwirkung auf den Arm 1 ausüben.

Schrumpfartikel mit einer Schrumpftemperatur von ca. 70°C sind aus einem Basismaterial aus Copolymerisaten des Ethylens mit einem Comonomer-Anteil von 20-40%, bzw. aus Polyolefinen oder Polyolefingemischen, die durch Verschnitt mit elastifizierenden Komponenten gummielastische Eigenschaften erhalten, hergestellt.

Ein Schrumpfartikel mit einer Schrumpftemperatur von ca. 75°C kann z.B. aus einer Mischung aus

100 Teilen Polyethylen-Copolymer mit 25-35 Mol-% Vinylacetat
2 Teilen Vinyltrimethoxisilan
0,1 Teilen Peroxid
0,05 Teilen Dibutylzinndilaurat

hergestellt sein. Diese Mischung verleiht dem Schrumpfartikel elastische Eigenschaften.

Wird ein eher "starrer" Schrumpfartikel benötigt, verwendet man eine Mischung folgender Zusammensetzung:

50 Teile LLDPE (lineares Polyethylen niederer Dichte z. B. 0,93 g/cm³
50 Teile Polyethylencopolymer (z. B. Ethylen Vinylacetat)
1,5 Teile Vinyltrimethoxisilan
0,02 Teile Peroxid z. B. Dicumylperoxid
0,05 Teile Dibutylzinndilaurat

Ein Schrumpfartikel aus dieser Mischung hat eine Schrumpftemperatur von ca 130°C.

Die Herstellung eines Schrumpfartikels gemäß der Lehre der Erfindung sieht wie folgt aus:

In einem ersten Arbeitsgang wird der Schrumpfartikel geformt, z.B. ein Band extrudiert. Das Band wird anschließend in Gegenwart von Feuchtigkeit vernetzt. Nach der Vernetzung wird das Band um ca. 50-100% ggfs. auch bis zu 500% gereckt, und zwar bei einer Temperatur von ca. 80°C bis 140°C je nach Mischungszusammensetzung und in gerecktem Zustand abgekühlt, wodurch der gereckte Zustand durch "Einfrieren" fixiert wird. Beim nachfolgenden Erwärmen auf 70-140°C "erinnert" sich der Werkstoff an seine ihm beim Formprozeß (Extrusion) erteilte Form und ist bestrebt, auf diese zurückzuschrumpfen.

Neben der Isolierwirkung hat die Umwicklung noch die Aufgabe, einen Teil der nach dem Schrumpfen entstehenden Rückstellkräfte aufzufangen. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, daß die Umwicklung 2 elastisch verformbar ist, d.h. ein Teil der Rückstellkraft in die elastische Verformung der Umwicklung 2 umgewandelt wird.

Neben der bevorzugten Feuchtigkeitsvernetzung sind jedoch alle möglichen Vernetzungsarten, wie z.B. peroxidische Vernetzung, Strahlenvernetzung etc. möglich. Unter Umständen kann es auch ausreichend sein, ein unvernetztes Polymer zu verwenden. Es ist bekannt, daß auch unvernetzte Polymere rückschrumpfen, wenn sie in der Wärme gereckt, im gereckten Zustand abgekühlt und anschließend wiedererwärmt werden. Diese Vorgehensweise ist jedoch nur empfehlenswert, wenn Schrumpfraten von 30 -40% ausreichend sind.

Zur Erhöhung der Stützwirkung der Manschette 3 kann es sinnvoll sein, innerhalb der Wandung Verstärkungsstäbe 8 vorzusehen, die z.B. aus Polyester, glasfaserverstärktem Kunststoff oder anderen "starren" Werkstoffen bestehen.

Beim Ersatz eines Gipsverbandes an einem gebrochenen Bein durch eine Manschette gemäß der Lehre der Erfindung kann der Liegeschrumpfverband als Gehschrumpfverband verwendet werden, wenn ein Gehstollen mit der geschrumpften Manschette fest verbunden ist.

An Stelle der beschriebenen Erwärmung der Manschette durch Warmluft kann es in manchen Anwendungsfällen auch von Vorteil sein, innerhalb der Manschette, z.B. innerhalb des Wandungsaufbaus - wie an sich bekannt - Heizleiter oder durch Stromdurchgang sich erwärmende Schichten vorzusehen. Durch Anlegen einer elektrischen Spannung an die nach außen geführten Enden der Heizleiter kann dann die Manschette 3 bzw. der Schrumpfartikel von innen auf die für den Schrumpfvorgang erforderliche Temperatur gebracht werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung eines Schrumpfartikels gemäß der Lehre der Erfindung kann darin bestehen, daß die Wandung des Schrumpfartikels eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen aufweist, wodurch ein verbesserter Luftausgleich zwischen der Umwicklung 2 und der äußeren Atmosphäre hergestellt wird. Beispielsweise beträgt bei einem Durchmesser der Durchgangsöffnungen von 1 mm die Anzahl der Durchgangsöffnungen 100/dm². Diese Öffnungen werden vor dem Aufweiten bzw. Recken in den Schrumpfartikel eingebracht.

Die Wanddicke einer Manschette liegt in der Größenordnung von 0,5-1,5 mm. Länge und Breite richten sich nach der Länge und dem Umfang des zu umhüllenden Objektes.

Zum Entfernen der Stütze wird die Schiene 6 von den Stegen 4 und 5 abgezogen bzw. die oben erwähnten Verschlußelemente geöffnet, und die Manschette 3 abgenommen. Eine Wiederverwendung der Manschette im Sinne der Erfindung ist nicht möglich, da der Schrumpfvorgang ein irreversibler Prozeß ist. Jedoch ist ein Nachschrumpfen der Manschette 3 in der Regel möglich, sofern nicht das Schrumpfvermögen der Manschette 3 erschöpft ist.

Die Erfindung zeichnet sich im wesentlichen dadurch aus, daß durch die Verwendung von Schrumpfartikeln als Stützkörper für menschliche Körperteile Gipsverbände vermieden werden können, die aufgrund ihres hohen Gewichtes für die Patienten hinderlich sind. Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist darin zu sehen, daß jederzeit z.B. bei der Schienung von Knochenbrüchen geröntgt werden kann, ohne daß die Stütze entfernt werden muß.

Weiterhin ist von Vorteil, daß nach einer Muskelatrophie nachgeschrumpft werden kann, so daß jederzeit eine optimale Stützung möglich ist.

Insbesondere, wenn der Schrumpfartikel wie oben angeführt, Durchgangsöffnungen aufweisen soll, wird man einen Schrumpfartikel verwenden, in dessen Wandung ein Gewebe z.B. ein Baumwollgewebe eingelagert ist. Auch die Verwendung schrumpfbarer Gewebe ist möglich.

Neben den in den Ausführungsbeispielen angeführten Anwendungen kann die Erfindung noch für folgende Therapien verwendet werden.

Totalimmobilisation
Osteosynthese
Streckverband
Ersatz von Minervagips
Becken-Bein-Verband bei Umstellungsosteotomien
Befestigung von Behelfsprothesen
Ersatz von Zinkleim oder Zinkgelverbänden
Kompressionstherapie

Claims (9)

1. Verwendung eines Schrumpfartikels aus Kunststoff als Stützkörpe oder Schutzkörper für Körperteile von Lebewesen, insbesondere Menschen, wobei zwischen dem Körperteil und dem Schrumpfartikel eine elastische, hautverträgliche Zwischenschicht vorgesehen ist.

2. Verwendung nach Anspruch 1, wobei die Zwischenschicht aus wärmedämmendem Material wie Watte, Mull, offenporigem Schaumstoff etc. besteht.

3. Schrumpfartikel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er aus vernetztem Kunststoff oder einer Kunststoffmischung mit mindestens einer vernetzten Komponente besteht.

4. Schrumpfartikel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß er aus vernetztem Polyethylen, einem Ethylen-Mischpolymerisat mit Vinylacetat oder einem thermoplastischen Kautschuk besteht.

5. Schrumpfartikel nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyethylen bzw. das Mischpolymerisat mit Silan gepfropft ist.

6. Schrumpfartikel nach Anspruch 3 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyethylen bzw. das Mischpolymerisat rußfrei ist.

7. Schrumpfartikel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem durch Lösungsmittel angequollenen und gereckten Kunststoff besteht.

8. Schrumpfartikel nach Anspruch 3 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem rechteckförmigen Band besteht, welches an zwei einander gegenüberliegenden Längskanten Verschlußelemente aufweist, daß das Band quer zur Längsrichtung der Verschlußelemente gereckt ist und nach dem Herumlegen um das Körperteil die Längskanten mittels der Verschlußelemente verbunden sind.

9. Schrumpfartikel nach Anspruch 3 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu den Längskanten verlaufend innerhalb der Wandung des Bandes Stützstäbe angeordnet sind.