DE3940873A1 - Verwendung von plattenfoermigem, durch licht aushaertbarem material zur herstellung von chirurgischen oder orthopaedischen schienen oder stuetzeinrichtungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung von plattenförmigem, von Hand verformbarem, durch Licht aushärtbarem Material zur Herstellung von chirurgischen oder orthopädischen Schie­ nen oder Stützeinrichtungen für die Human- oder Veterinär­ medizin.

Bislang werden chirurgische oder orthopädische Schienen oder Stützeinrichtungen für die Human- oder Veterinärmedizin entweder aus metallischen Stützgerüsten, die entsprechend dem Verwendungszweck aufgepolstert werden und mittels Binden an den zu schienenden oder stützenden Gliedmaßen befestigt werden, oder mit Hilfe von Gipsschienen hergestellt. Ge­ polsterte Metallschienen haben den Nachteil, daß sie auf­ wendig herzustellen sind und nicht für jeden Verwendungs­ zweck eingesetzt werden können, bei Gipsschienen oder Gips­ stützeinrichtungen ist die Belastung für den Patienten groß, weil die Herstellungszeit relativ lang ist, da die Schiene oder Stützeinrichtung aus Gips ausreichend aushär­ ten muß. Bei Schienen oder Stützeinrichtungen aus Gips ist der weitere Nachteil gegeben, daß diese relativ schwer werden können, weiterhin, daß der Gips nur bedingt röntgen­ transparent ist, d. h. bei Röntgenaufnahmen kontrastbildend ist. Ein weiterer Nachteil bei Schienen oder Stützeinrichtungen aus Gips ist, daß in bestimmten Fällen eine Falten­ bildung auftreten kann, dies ist insbesondere bei der Her­ stellung von Korsetts nachteilig, weiterhin, daß immer eine relativ große Menge an Abfall anfällt, der als Folge des feuchten Gipsbreis unvermeidlich zu Verschmutzungen führt.

Aus Plastverarbeiter, 34, Jahrgang 1983, S. 31-36, sind lichthärtende Einkomponentensysteme bekannt, u. a. Laminate aus Glasfasern/ungesättigten Polyesterharzen, sogenannte GF-UP- Laminate, welche Schichtdicken bis 5 mm aufweisen können. Solche Laminate können Lichtinitiatoren enthalten, d. h. sie können nach einer Verformung, z. B. auf einer Tief­ ziehanlage, mittels Licht ausgehärtet werden. Als unge­ sättigte Polyesterharze werden handelsübliche Polyester­ harzlösungen in Styrol verwendet, z. B. die unter der Waren­ bezeichnung "Palatal" (Wz) bekannten UP-Harze.

Ein Nachteil dieser vorbekannten plattenförmigen, durch Licht aushärtbaren Materialien ist die Toxizität der ver­ wendeten Kunststoffe, wodurch gewisse Anwendungen nicht möglich sind. Weiterhin ist bei der Verformung dieser vorbekannten plattenförmigen Materialien eine Vorerhitzung bei der Verformung wie einem Tiefziehen auf 70-90°C er­ forderlich.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die leichte und einfache Herstellung von chirurgischen oder orthopädischen Schienen oder Stützeinrichtungen, insbesondere auch von Korsetts, für die Human- oder Veterinärmedizin, wobei der Vorteil gegeben ist, daß für den Patienten nur eine geringe Belastung wegen der kurzen Anpassungzeit, insbesondere bei Korsetts, auftritt, daß die Schiene oder Stützeinrichtung relativ leicht ist, daß die hergestellten Schienen oder Stützeinrichtungen nicht kontrastbildend bei Röntgen­ aufnahmen sind, daß eine Faltenbildung bei den Schienen oder Stützeinrichtungen sicher vermieden wird und daß bei der Herstellung der Schiene oder Stützeinrichtung keine Verschmutzung auftritt, weiterhin, daß die Herstellungszei­ ten von Schienungen oder Abstützungen wesentlich verkürzt werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe dient die Verwendung von plattenförmigen, von Hand verformbaren, durch Licht aushärtbaren Materialien zur Herstellung solcher chirurgischen oder orthopädischen Schienen oder Stützeinrichtungen für die Human- oder Veterinärmedizin, wobei das plattenförmige Material selbstverständlich keine toxischen Bestandteile enthalten darf, insbesondere kein Styrol.

Zur Herstellung der chirurgischen oder orthopädischen Schie­ nen oder Stützeinrichtungen kann jedes beliebige plattenförmige, von Hand verformbare, durch Licht aushärtbare Material verwendet werden, sofern es die zuvor genannte Bedingung, keine toxischen Bestandteile zu enthalten, er­ füllt und in ausreichend kurzer Zeit durch Licht aushärt­ bar ist.

Für die erfindungsgemäße Verwendung hat es sich als beson­ ders vorteilhaft herausgestellt, ein plattenförmiges Material zu verwenden, welches feinzerteilte anorganische und/oder organische Füllstoffe, Photoinitiatoren, gegebenenfalls andere übliche Bestandteile und als Kunststoffe ein Gemisch aus einem di-, tri- oder mehrfunktionellen Acrylat oder Methacrylat mit einem Molekulargewicht von 280 bis 1000 und einem mono- oder difunktionellen Urethanacrylat­ oligomeren mit einem Molekulargewicht von 500 bis 1500 enthält.

Als feinzerteilte anorganische Füllstoffe können Glaspul­ ver, Glasfasern, Glasflocken, Glaskugeln, Glasperlen, Quarzmehl, feinzerteilter Christobalit, feinzerteiltes Aluminiumoxid, pyrogene oder gefällte Kieselsäure verwen­ det werden.

Organische Füllstoffe sind z. B. Pulver von Kunststoffen, Polyamidfasern, Polyacrylfasern oder Polyacrylnitrilfasern.

Diese Füllstoffe, insbesondere die anorganischen Füll­ stoffe können mit Silanen hydrophobiert sein, wobei diese Silane vorzugsweise reaktive Acrylgruppen tragen.

Ein weiterer Bestandteil des plattenförmigen Materials sind an sich bekannte, übliche Photoinitiatoren, wobei diese einzeln oder im Gemisch eingesetzt werden können. Bevorzugte Photoinitiatoren sind: Benzil, Benzilacetale, Benzildimethylketal, Benzoylalkohole, 2,3-Bornadion, 2-Hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-on und 2,4,6-Trimethyl­ benzoyldiphenylphosphinoxid.

Weiterhin können die plattenförmigen Materialien noch Amine enthalten, welche die Lichtaushärtung der an sich vorliegenden Photoinitiatoren noch beschleunigen, insbe­ sondere: N,N-Dimethyl-p-toluidin, N,N-Dimethylamino-ethyl­ methacrylat, N,N-Diethylaminoethylmethacrylat, Triethanol­ amin, Methyldiethanolamin, N-(2-Cyanoethyl)-N-methylanilin und/oder Dimethylaminobenzaldehyd.

Als gegebenenfalls vorliegende übliche Bestandteile kön­ nen die plattenförmigen Materialien vorteilhafterweise noch weitere reaktive Monomere enthalten, vorteilhafter­ weise in einer Menge von 1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmischung.

Vorteilhafterweise umfassen die plattenförmigen Materialien als Kunststoffe ein Gemisch aus einem di-, tri- oder mehrfunktionellen Acrylat oder Methacrylat mit einem Mole­ kulargewicht von 280 bis 1000 als ersten Bestandteil, sowie einem mono- oder difunktionellen Urethanacrylat­ oligomeren mit einem Molekulargewicht von 500 bis 1500 als zweitem Bestandteil.

Sowohl der erste als auch der zweite Bestandteil kann auch aus einer Mischung der betreffenden Acrylate oder Methacrylate oder von Urethanacrylatoligomeren bestehen.

Als erster Bestandteil wird vorzugsweise ein Acrylat oder Methacrylat verwendet, das durch Umsetzung von isomeren 2,2,4- und 4,4,2-Trimethylhexamethylendiisocyanat mit 2-Hydroxyethylmethacrylat, 2-Hydroxyethylacrylat, 2-Hydroxy­ propylacrylat und/oder 2-Hydroxypropylmethacrylat herge­ stellt worden ist. Solche Acrylate oder Methacrylate sind ebenfalls Urethane, ihre Viskosität liegt jedoch wesent­ lich niedriger als diejenige der als zweiter Bestandteil eingesetzten Urethanacrylatoligomere. Es können jedoch auch einfache Acrylate oder Methacrylate eingesetzt werden, insbesondere:
Triethylenglykoldiacrylat, Triethylenglykoldimethacrylat, Tetraethylenglykoldiacrylat, Tetraethylenglykoldimeth­ acrylat, Glycerylpropoxytriacrylat, Polyethylenglykol­ dimethacrylate, Dodecandioldimethacrylate, Trimethylol­ propylethoxytriacrylat, alkoxyliertes Pentaerythrit­ tetraacrylat, Bisphenol-A-ethoxydiacrylat oder Bisphenol- A-ethoxydimethacrylat.

Als zweiter Bestandteil wird wenigstens ein mono- oder difunktionelles Urethanacrylatoligomeres mit einem Molekulargewicht von 500 bis 1500 in den plattenförmigen Materialien verwendet, vorteil­ hafterweise acrylierte aliphatische oder acrylierte aro­ matische Urethanacrylatoligomere, die im Handel erhältlich sind, z. B. unter den Warenbezeichnungen Ebecryl, Sartomer oder Actilan.

Die plattenförmigen Materialien enthalten vorteilhafter­ weise 15 bis 75 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmischung, an aushärtbaren Kunststoffen. Der Gehalt an Kunststoffen hängt zunächst von der gewünschten Konsistenz der Plat­ ten ab. Je nach verwendetem anorganischen oder organischen Füllstoff, ist jedoch ein unterschiedlicher Anteil an aushärtbaren Kunststoffen, im Verhältnis zu diesen Füll­ stoffen, erforderlich, um ein plattenförmiges Material gewünschter Konsistenz zu erhalten. Die erforderliche Menge an aushärtbaren Kunststoffen in der Gesamtmischung kann jedoch aufgrund einfacher Vorversuche leicht festge­ stellt werden.

Beispielsweise ist bei Verwendung von pyrogener Kiesel­ säure in einem Anteil von 25 Gew.-%, bezogen auf die Ge­ samtmischung, bereits eine pastenförmige bzw. kittförmige Mischung herstellbar, während bei Füllstoffen mit nicht so großer spezifischer Oberfläche der Gehalt an aushärt­ baren Kunststoffen, bezogen auf die Gesamtmischung, bis zu Werten von 15 Gew.-% erniedrigt werden kann, d. h. in diesem Fall liegen wesentlich größere Anteile von Füllstoffen in dem fertigen, plattenförmigen Material vor.

Auf jeden Fall sollte der zweite Bestandteil in Form von wenigstens einem mono- oder difunktionellen Urethanacrylat­ oligomeren 5 bis 30 Gew.-%, bezogen auf die Gesamt­ mischung, betragen, wobei der restliche Anteil der aus­ härtbaren Kunststoffe aus dem ersten Bestandteil, nämlich dem Acrylat oder Methacrylat bzw. bei Verwendung von wei­ teren reaktiven Monomeren aus der Mischung aus diesem ersten Bestandteil Acrylat oder Methacrylat und diesem reaktiven Monomeren besteht.

Zur Herstellung der plattenförmigen Materialien werden die Ausgangsbestandteile in einem geeigneten Mischer, vorzugsweise einem Kneter, zusammengemischt und zu einer pastösen Masse bzw. bis zu einer kittähnlichen Konsistenz, möglichst unter Ausschluß von die Aushärtung bewirkendem Licht, gut miteinander vermischt. Anschließend können sie dann auf einer geeigneten Formeinrichtung, entweder einer Plattenpresse oder einer Walze zu Platten geeigneter Dicke, vorteilhafterweise zwischen 2 mm und 6 mm, verformt werden. Diese Platten können dann je nach Verwendungszweck sowohl mit transparenten oder lichtundurchlässigen Folien kaschiert werden, um ein Aneinanderkleben der Einzelplat­ ten bei einer Lagerung als Stapel, z. B. von mehreren Plat­ ten in einem Karton, zu vermeiden. Falls der Karton licht­ undurchlässig ist, können transparente Folien verwendet werden, andernfalls ist die Verwendung von lichtundurchlässigen Folien, z. B. schwar­ zem Papier, ratsam.

Die plattenförmigen Materialien können vorteilhafterweise ebenfalls Vliese, Gewebe oder Gewirke aus Kunststoff oder Zellulose, z. B. aus Baumwolle oder Rayon, enthalten, wodurch die mechanische Stabilität der hieraus hergestellten Schienen oder Stützeinrichtungen noch wesentlich verbessert werden kann.

Die gemäß der Erfindung verwendeten plattenförmigen Materialien besitzen bei Normaltemperatur einen sogenannten "bleitoten" Zustand, wodurch es leicht möglich ist, die chirurgischen oder orthopädischen Schienen oder Stützeinrichtungen beim Patienten anzupassen, insbesondere auch im Fall eines stehen­ den Patienten, dem ein Korsett angepaßt werden soll. Bei der Verwendung der plattenförmigen Materialien gemäß der Erfindung ist es einem Arzt oder Orthopäden ohne weiteres möglich, am Patienten eine Platte von Hand in der gewünsch­ ten Form anzupassen, anschließend vorsichtig abzunehmen und dann mittels einer geeigneten UV-Bestrahlung auszuhärten. Gegebenenfalls wäre auch eine Aushärtung ohne Abnehmen bei geeigneten Schutzmaßnahmen möglich.

Die Aushärtung des plattenförmigen Materials nach der Form­ gebung erfolgt in an sich bekannter Weise mittels UV- Strahlern, z. B. einer 400-W-Lampe, wobei eine Platte von 5 mm Dicke in etwa 8 min bei einem Abstand zwischen Plat­ te und Lichtquelle von 40 mm ausgehärtet werden kann.

Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele näher erläutert:

Beispiele 1 bis 5

Die in der folgenden Tabelle zusammengestellten Bestand­ teile wurden zusammengemischt und in einem Kneter zu einem Material von kittförmiger Konsistenz verarbeitet. Dieses Material wurde in einer Plattenpresse zu Platten von 4 mm Dicke gepreßt, welche zwischen lichtdurchlässi­ gen Folien eingelegt wurden.

Die Platten wurden durch Bestrahlung mit einer 400-W-UV- Lampe innerhalb von 8 min ohne Abziehen der Abdeckfolien ausgehärtet.

Tabelle

Claims (11)

1. Verwendung von plattenförmigem, von Hand verformbarem, durch Licht aushärtbarem Material zur Herstellung von chirurgischen oder orthopädischen Schienen oder Stützeinrichtungen für die Human- oder Veterinärmedizin.

2. Ausführungsform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material Vliese, Gewebe oder Gewirke aus Kunst­ stoffen oder Cellulose eingepreßt enthält.

3. Ausführungsform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material feinzerteilte anorganische und/oder organische Füllstoffe, Photoinitiatoren, gegebenenfalls andere übliche Bestandteile und als Kunststoffe ein Ge­ misch aus einem di-, tri- oder mehrfunktionellen Acrylat oder Methacrylat mit einem Molekulargewicht von 280 bis 1000 und einem mono- oder difunktionellen Urethanacrylat­ oligomeren mit einem Molekulargewicht von 500 bis 1500 enthält.

4. Ausführungsform nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Material als Acrylat oder Methacrylat eine Ver­ bindung enthält, die durch Umsetzung von isomeren 2,2,4- und 4,4,2-Trimethylhexamethylendiisocyanat mit 2-Hydroxy­ ethylmethacrylat, 2-Hydroxyethylacrylat, 2-Hydroxypropyl­ acrylat und/oder 2-Hydroxypropylmethacrylat hergestellt worden ist.

5. Ausführungsform nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Material als Acrylat oder Methacrylat eine oder mehrere der folgenden Verbindungen enthält:
Triethylenglykoldiacrylat, Triethylenglykoldimethacrylat, Tetraethylenglykoldiacrylat, Tetraethylenglykoldimeth­ acrylat, Glycerylpropoxytriacrylat, Polyethylenglykol­ dimethacrylat, Dodecandioldimethacrylate, Trimethylol­ propylethoxytriacrylat, alkoxyliertes Pentaerythrit­ tetraacrylat, Bisphenol-A-ethoxydiacrylat oder Bisphenol- A-ethoxydimethacrylat.

6. Ausführungsform nach Anspruch 3 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Material 15 bis 75 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmischung, an aushärtbaren Kunststoffen enthält.

7. Ausführungsform nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Material als Urethanacrylatoligomeres eine oder beide der folgenden Verbindungen enthält:
acrylierte aliphatische oder acrylierte aromatische Urethanacrylatoligomere.

8. Ausführungsform nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Material 5 bis 30 Gew.-%, bezogen auf die Gesamt­ mischung, an mono- oder difunktionellen Urethanacrylat­ oligomeren enthält.

9. Ausführungsform nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Material als Photoinitia­ toren enthält:
Benzil, Benzilacetale, Benzildimethylketal, Benzoylal­ kohole, 2,3-Bornadion, 2-Hydroxy-2-methyl-1-phenylpro­ pan-1-on und/oder 2,4,6-Trimethylbenzoyldiphenylphos­ phinoxid.

10. Ausführungsform nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Material 25 bis 85 Gew.-% Füllstoffe, bezogen auf die Gesamtmischung, enthält.

11. Ausführungsform nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Material als Füllstoffe enthält:
Glaspulver, Glasfasern, Glasflocken, Glaskugeln, Glas­ perlen, Quarzmehl, feinzerteilten Cristobalit, Aluminium­ oxid, pyrogene oder gefällte Kieselsäure, Pulver von Kunststoffen, Polyamidfasern, Polyacrylfasern, Poly­ acrylnitrilfasern und/oder Strahlperlen.