DE69429244T2

DE69429244T2 - Rückenbeschichtung für orthopädisches stützmaterial

Info

Publication number: DE69429244T2
Application number: DE69429244T
Authority: DE
Inventors: L. Edgar; T. Scholz; Miroslav Tochacek
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1993-01-25
Filing date: 1994-01-19
Publication date: 2002-07-25
Anticipated expiration: 2014-01-20
Also published as: CN1071816C; CA2152675A1; US5540982A; ES2163435T3; EP0680527B1; KR960700368A; AU6231194A; CN1116861A; EP0680527A1; MX9400665A; KR100291356B1; US5512354A; AU687789B2; WO1994017229A1; CA2152675C; JPH08505909A; DE69429244D1

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf gewirkte Textilstoffe. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf gewirkte Textilstoffe, die als Träger für orthopädische Immobilisierungsvorrichtungen, wie Bänder für orthopädische Steifverbände, verwendet werden.

Hintergrund der Erfindung

Derzeitige orthopädische Immobilisierungs- oder Stützmaterialien, z. B. Bänder für Steifverbände, bestehen aus einem Textilstoffträger und einer härtbaren Verbindung, wie Gips oder einem synthetischen Harzmaterial. Der im Träger verwendete Textilstoff erfüllt mehrere wichtige Funktionen. Zum Beispiel bietet er ein zweckmäßiges Mittel zum Bereitstellen der härtbaren Verbindung. Er hilft auch dabei, den endgültigen Verbundstoff-Steifverband zu verstärken. Weiterhin gewährleistet die Verwendung eines Trägermaterials mit zahlreichen Hohlräumen, d. h. eines Trägers mit einer löchrigen Konfiguration, bei einem Material für orthopädische Steifverbände, das ein härtbares Harz umfasst, eine ausreichende Porosität. Dies ermöglicht es, dass eine ausreichende Menge Härtungsmittel, wie Wasser, mit dem Harz in Kontakt kommt und die Härtung einleitet. Es gewährleistet auch, dass der fertige Steifverband poröse, atemfähig und für den Patienten bequem ist.
Der Textilstoff, der in vielen Trägern für orthopädische Steifverbandmaterialien auf dem Markt verwendet wird, besteht aus Glasfaser. Solche Glasfaserträgermaterialien ergeben im allgemeinen Steifverbände mit einer höheren Festigkeit als Steifverbände, die Gewirke aus synthetischen organischen Fasern, Gaze, Vliesstoffe und andere Nichtglasfaser-Verbundstoffträger verwenden. Obwohl Glasfaserträgermaterialien eine höhere Festigkeit ergeben, bestehen bei Ärzten einige Bedenken wegen der Entfernung der Steifverbände. Da Steifverbände unter Verwendung von herkömmlichen Steifverband-Schwingsägen entfernt werden, wird typischerweise Glasfaserstaub erzeugt. Obwohl der Staub im allgemeinen als nichtatembarer lästiger Staub und daher nicht als typischerweise gefährlich klassifiziert wird, haben viele Ärzte Bedenken wegen der Wirkung, die die Inhalation von solchen Glasfaserstaubteilchen auf ihre Gesundheit haben mag. Weiterhin haben Steifverbände, die Glasfaser enthalten, zwar im allgemeinen eine verbesserte Röntgentransparenz im Vergleich zu der von Gipsverbänden, doch ist die Wirkstruktur sichtbar, was die Sichtbarkeit feiner Details eines Bruchs stören kann.
Bei der Entwicklung von Trägermaterialien für orthopädische Steifverbände ist die Anpassungsfähigkeit des Materials ein wichtiges Kriterium. Um "wie angegossen" zu passen, sollte sich das Trägermaterial der Form der Gliedmaße des Patienten, die den Steifverband erhält, anpassen. Dies kann in Bereichen hervorstehender Knochen, wie im Knöchel-, Ellenbogen-, Fersen- und Kniebereich, besonders schwierig sein. Die Anpassungsfähigkeit eines Materials wird großenteils durch die longitudinale Dehnbarkeit, d. h. Längsdehnbarkeit, des Textilstoffs bestimmt.
Anpassungsfähige Glasfaserträger wurden entwickelt, doch sind noch spezielle Wirktechniken und Verarbeitungsgeräte erforderlich. Um die Notwendigkeit spezieller Techniken und Geräte zu vermeiden, wurden Nichtglasfaser- Trägermaterialien entwickelt, um Glasfaser zu ersetzen. Viele der kommerziell erhältlichen Nichtglasfaserträger, wie solche, die Polyester oder Polypropylen enthalten, haben jedoch auch eine eingeschränkte Dehnbarkeit und damit eine eingeschränkte Anpassungsfähigkeit. Weiterhin sind die Steifverbände, die aus organischen Fasern mit geringem E-Modul hergestellt werden, wesentlich schwächer als Steifverbände, die aus einem Band für Steifverbände aus Glasfaser hergestellt werden. Das heißt, der Elastizitätsmodul (Verhältnis der Änderung der Spannung zur Änderung der Dehnung, die auftritt, wenn eine Faser mechanisch belastet wird) für viele Nichtglasfasermaterialien, d. h. 4,55-90,9 g/dtex (5- 100 g pro denier), z. B. Polyester, 45,5-72,7 g/dtex (50-80 g pro denier), ist weitaus geringer als der für Glasfaser, d. h. 181,8-272,7 g/dtex (200-300 g pro denier), und liefert daher einen gehärteten. Verbundstoff mit geringerem E-Modul und geringerer Steifheit. Aus diesem Grund muss die Harzkomponente des gehärteten Verbundstoffs eine weitaus größere Belastung tragen, als wenn ein Glasfasergewebe den Träger bildet. So sind bei Nichtglasfaserträgern im allgemeinen größere Harzmengen erforderlich. Dies ist nicht wünschenswert, da große Mengen an härtbarem Steifverbandcompound zu einem Zusammenlaufen des Harzes, einer hohen Exotherme und einer reduzierten Porosität des Steifverbands führen können.
Die Dehnfähigkeit und dadurch Anpassungsfähigkeit einiger gewirkter Glasfaser- oder Polyester-Trägermaterialien wurde verbessert, indem man elastische Garne in die Maschenreihen einer Kettmasche einbaut. Die Verwendung eines Trägers, in den hochelastische Garne eingebaut sind, ist jedoch nicht unbedingt wünschenswert, da er möglicherweise zu einer Einschnürung und weiteren Verletzung der Gliedmaße führen kann, wenn das Band für Steifverbände nicht sorgfältig angelegt wird. Die Einschnürung resultiert aus einer relativ hohen elastischen Rückstellkraft. Daher wird eine unelastische oder nur leicht elastische Dehnbarkeit bevorzugt. Ein zweites Merkmal, das ein Nachteil dieser Träger sein kann, ist die Neigung zur Faltenbildung in Längsrichtung, wenn der Träger gedehnt wird. Dies führt zu einer reduzierten Anpassungsfähigkeit und einer rauen Oberfläche.
WO-A-90/02539 beschreibt eine Kettwirkware, bei der jede einzelne Maschenreihe Maschen enthält, die sowohl aus elastischem als auch unelastischem Garn gebildet sind. Der Textilstoff ist in Richtung der Maschenreihen dehnbar und kann als Substrat in einem orthopädischen Schienverband verwendet werden. Es werden auch orthopädische Schienverbände beschrieben, die die Kettwirkware umfassen, welche mit einem härtbaren Harz, wie einem isocyanatterminierten Prepolymer, beschichtet ist. Aufgrund der Längsdehnbarkeit des Substrats ist der ungehärtete Verband während des Anlegens an den Körper anpassungsfähig.
Das US-Patent Nr. 4,668,563 (Buese) beschreibt Garne mit elastischer Dehnbarkeit und wird später noch ausführlicher diskutiert.
Das US-Patent Nr. 4,940,047 (Richter et al.) beschreibt Garne mit thermoplastischer Dehnbarkeit und wird später noch diskutiert.
Der Artikel "Mikrofasern - Modewelle oder Standard von morgen?", I. Heidenreich, H. Ninow, Melliand Textil Berichte 12/1991, Seite 971-977, beschreibt Mikrofasern im allgemeinen und ihre allgemeine Verwendung in Textilstoffen für die Bekleidungs- und Modeindustrie. Harzbeschichtete Bahnmaterialien sind jedoch nicht beschrieben.
Es besteht also ein Bedürfnis nach einem Trägermaterial, das sich in ausreichendem Maße an eine Gliedmaße eines Patienten anpassen kann, ein geringes Einschnürungspotential besitzt, gegenüber Faltenbildung beim Anlegen beständig ist und einen gehärteten Steifverband ergibt, der eine hohe Festigkeit, Steifheit und Porosität aufweist. Außerdem besteht ein Bedürfnis nach einem Trägermaterial, das die oben aufgeführten Merkmale aufweist und außerdem strahlungsdurchlässig, z. B. gegenüber Röntgenstrahlen, ist.

Kurzbeschreibung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung stellt Trägermaterialien für die Imprägnierung mit einem Harz, d. h. harzimprägnierte Bahnen, bereit. Diese harzimprägnierten Bahnen sind besonders gut geeignet als orthopädische Stützmaterialien, d. h. medizinische Verbände mit der Fähigkeit zu härten und einen Körperteil zu immobilisieren und/oder zu stützen. Obwohl sie hier als harzimprägnierte "Bahnen" bezeichnet werden, können solche härtbaren Verbände auch in Form von Bändern, Platten, Folien, Blöcken oder Rohren verwendet werden, um orthopädische Steifverbände, Schienen, Armschienen, Stützen, Schutzschilde, orthostatische Mittel und dergleichen herzustellen. Außerdem können auch andere Konstruktionen in vorgefertigten Formen verwendet werden. Die Ausdrücke "orthopädisches Stützmaterial", "orthopädisches Immobilisierungsmaterial" und "Material für orthopädische Steifverbände" werden hier in der gleichen Bedeutung verwendet und sollen alle diese Formen von Verbänden umfassen, und die Ausdrücke "Steifverband" oder "Stütze" werden so verwendet, dass sie alle diese orthopädischen Stützstrukturen umfassen.
Typischerweise werden die Trägermaterialien der vorliegenden Erfindung in Bändern für orthopädische Steifverbände verwendet, d. h. als Textilstoffrollen, die mit einem härtbaren Steifverbandcompound imprägniert sind. Die Trägermaterialien der vorliegenden Erfindung ergeben dünne Bänder für Steifverbände, die vorteilhafterweise während des Anlegens keine Falten bilden. Weiterhin ergeben sie eine überlegene Anpassungsfähigkeit und Formbarkeit ohne übermäßige Elastizität.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich also auf ein harzbeschichtetes Bahnmaterial. das folgendes umfasst:
(a) einen dehnbaren gewirkten Textilstoff, der verschiedene, nicht aus Glasfaser bestehende Garnkomponenten umfasst; und
(b) ein auf den Textilstoff aufgetragenes härtbares Harz;
dadurch gekennzeichnet, dass eine der Garnkomponenten ein nicht aus Glasfaser bestehendes Mikrodeniergarn von nicht mehr als 1,65 dtex (1,5 denier) ist, wobei der gewirkte Textilstoff eine Dehnbarkeit von 15-100% hat, wenn man sie 1 Minute nach dem Anbringen einer Belastung von 0,26 N pro mm misst;
auf ein Verfahren zur Herstellung des harzbeschichteten Bahnmaterials und auf die Verwendung des harzbeschichteten Bahnmaterials zur Herstellung eines orthopädischen Stützmaterials.
Vorzugsweise bestehen die Trägermaterialien der vorliegenden Erfindung aus einem nichtglasfaserhaltigen Textilstoff. Die bevorzugten Nichtglasfaser-Trägermaterialien ergeben im Vergleich zu anderen Nichtglasfaser- und Glasfaser- Trägermaterialien eine überlegene Harzhaltekapazität. Auf diese Weise haben die bevorzugten Nichtglasfaser-Trägermaterialien der vorliegenden Erfindung, wenn sie mit Harzzubereitungen beschichtet und anschließend gehärtet werden, die Festigkeit und Haltbarkeit von herkömmlichen Glasfasersteifverbänden und bleiben doch strahlungsdurchlässig, z. B. gegenüber Röntgenstrahlen.
Diese und weitere vorteilhafte Merkmale ergeben sich durch die Verwendung einer einzigartigen Wirkkonstruktion mit einem Nichtglasfaser-Mikrodeniergarn im Textilstoff des Trägers. Vorzugsweise wird das Nichtglasfaser-Mikrodeniergarn in Kombination mit einem dehnfähigen Garn, vorzugsweise einem heißschrumpfbaren Garn, verwendet. In alternativen bevorzugten Ausführungsformen kann das Nichtglasfaser-Mikrodeniergarn in Kombination mit einem Nichtglasfasergarn zur Regulierung der Steifheit, d. h. einem steifheitsregulierenden Garn, verwendet werden. Besonders bevorzugt wird das Nichtglasfaser-Mikrodeniergarn in Kombination mit einem dehnfähigen Garn und einem steifheitsregulierenden Nichtglasfasergarn verwendet. Am meisten bevorzugt wird das Nichtglasfaser- Mikrodeniergarn in Kombination mit einem heißschrumpfbaren, elastisch dehnbaren Garn und einem steifheitsregulierenden Nichtglasfasergarn verwendet. Das steifheitsregulierende Garn ist vorzugsweise ein Monofilamentgarn. Das Monofilamentgarn ist im allgemeinen unelastisch mit einem E-Modul von 4,55- 90,9 g/dtex (5-100 g pro denier) und vorzugsweise 13,6-45,5 g/dtex (15-50 g pro denier).
Diese Kombination von Garnen wird in einer einzigartigen Wirkstruktur verwendet, bei der sich das heißschrumpfbare Garn oder das dehnfähige Garn in den Maschenreihen der Kettmasche befindet, das Mikrodeniergarn im Schussfaden als Einlage und das steifheitsregulierende Garn, vorzugsweise Monofilamentgarn, ebenfalls im Schussfaden als Schusseinschlag. Obwohl diese Kombination von Garnen vorteilhafterweise im Trägertextilstoff eines orthopädischen Stützmaterials verwendet wird, kann sie auch bei jeder Anwendung verwendet werden, bei der ein hochanpassungsfähiger und formbarer Textilstoff gewünscht wird.
Der Textilstoff wird durch ein Kettwirk- und Heißschrumpfverfahren mit anschließendem Verfahren, durch das der Textilstoff flach kalandriert wird, um seine Dicke zu reduzieren, hergestellt. Das heißt, sobald die Garne zu der gewünschten Konfiguration gewirkt sind, wird die Dicke des Textilstoffs reduziert, indem man ihn durch eine Gruppe heißer, unter Druck stehender Kalanderwalzen leitet, um den Textilstoff zu bügeln. In bestimmten Ausführungsformen wird die gewirkte Struktur weiterhin in einem Heizcyclus getempert, um das steifheitsregulierende Garn in einer neuen dreidimensionalen Konfiguration zu fixieren.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1a ist eine schematische Darstellung einer Kettmasche in einer Dreischienen-Kettwirkkonstruktion.
Fig. 1b ist eine schematische Darstellung einer Schusseinlage in einer Dreischienen-Kettwirkkonstruktion.
Fig. 1c ist eine schematische Darstellung eines Schusseinschlags in einer Dreischienen-Kettwirkkonstruktion.
Fig. 1d ist eine schematische Darstellung einer Dreischienen-Kettwirkkonstruktion eines bevorzugten Textilstoffs der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform eines Textilstoffs mit einem langen Schusseinschlag unter Verwendung von 3 einzeln eingeschlagenen Garnen entlang der Breite des Textilstoffs.
Fig. 3 ist eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform eines Textilstoffs mit einem langen Schusseinschlag unter Verwendung von 6 einzeln eingeschlagenen Garnen entlang der Breite des Textilstoffs.
Fig. 4a ist eine detaillierte Ansicht eines Schemas eines langen Schusseinschlags, die den Einschlag von zwei Garnen zeigt, die durch benachbarte röhrenförmig legende Leitelemente unter derselben Wirknadel, die eine vertikale Maschenreihe der Kettmasche bildet, gelegt werden.
Fig. 4b ist eine detaillierte Ansicht eines Schemas eines langen Schusseinschlags, die den alternativen Einschlag von zwei Garnen zeigt, die in zwei benachbarte Maschenreihen der Kettmasche gelegt werden.
Fig. 5 ist eine schematische Darstellung einer Griffigkeitstesthalterung mit einem Stück Textilstoff in der Testposition.
Fig. 6 ist eine Graphik der Griffigkeitstestergebnisse (in Gramm pro 8,2 cm Breite des Probenmaterials) für glasfaserhaltigen Textilstoff (SC+), Textilstoff aus Polyester-Mikrodeniergarn (PE) und Textilstoff aus Polyester-Mikrodeniergarn und Nylon-Monofilamentgarn (PE + Mono).
Fig. 7 ist eine schematische Darstellung eines bevorzugten Verfahrens der vorliegenden Erfindung zur Herstellung eines Textilstoffs aus einem heißschrumpfbaren Garn, einem Mikrodeniergarn und einem Monofilamentgarn.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung stellt ein harzimprägniertes Bahnmaterial bereit, vorzugsweise zur Verwendung als Trägerkomponente eines orthopädischen Immobilisierungsmaterials, wie eines Bandes für Steifverbände. Die Trägerkomponente wirkt als Reservoir für eine härtbare Steifverbandkomponente, z. B. ein harzartiges Material, während der Lagerung und Endverwendungsapplikation des Bandes für Steifverbände. Das heißt, der zur Bildung des Trägers eines orthopädischen Stützmaterials, wie eines Bandes für Steifverbände, verwendete Textilstoff ist mit einem härtbaren Harz imprägniert, so dass das Harz gründlich mit den Textilstofffasern und innerhalb der Zwischenräume, die durch das Netzwerk von Fasern entstehen, vermischt ist. Bei der Härtung polymerisiert das Harz und härtet zu einem duroplastischen Zustand, d. h. einem vernetzten Zustand, aus, so dass eine steife Struktur entsteht.
Als Ergebnis des Textilstoffs, der in den Trägern der vorliegenden Erfindung in Kombination mit den bevorzugten Harzsystemen verwendet wird, ergeben die Träger in hohem Maße dehnbare orthopädische Stützmaterialien, z. B. Bänder für Steifverbände, mit einer Dehnbarkeit, Festigkeit und Dauerhaftigkeit, die denen von herkömmlichen Glasfaserprodukten äquivalent oder überlegen ist. Weiterhin ergeben die Trägertextilstoffe, d. h. Trägermaterialien, der vorliegenden Erfindung vorteilhafterweise eine überlegene Anpassungsfähigkeit und Formbarkeit ohne übermäßige Elastizität. Bestimmte bevorzugte Textilstoffe der vorliegenden Erfindung ergeben auch eine erhöhte Harzhaltekapazität im Vergleich zu herkömmlichen Glasfaser- und Nichtglasfaserprodukten.
Im allgemeinen sind die Trägermaterialien der vorliegenden Erfindung aus Textilstoffen aufgebaut, die relativ flexibel und dehnbar sind, um die Anpassung des orthopädischen Stützmaterials um konturierte Teile des Körpers herum, wie Ferse, Knie oder Ellbogen, zu erleichtern. Die Textilstoffe der vorliegenden Erfindung haben nach dem Heißschrumpfen und Kalandrieren (später diskutierte Verarbeitungsschritte) eine Dehnbarkeit in Längsrichtung von 15-100% und vorzugsweise 40-60%, wenn man sie 1 Minute nach dem Anbringen einer Belastung von 1,50 1b/in (2,6 Newton/cm) Breite misst. Diese Dehnbarkeitswerte sollen alle nach dem Kalandern gelten, wenn ein Kalanderschritt eingesetzt wird. Besonders bevorzugt beträgt die Dehnbarkeit nach dem Kalandern unter dieser Belastung 45-55%. Obwohl bei einer Dehnbarkeit von mehr als 55% gewisse Vorteile auftreten, erhält man den größten Vorteil im Bereich von 45% bis 55%, da oberhalb von 55% die Anpassungsfähigkeit im Vergleich zur Erhöhung der Banddicke, der Erhöhung der Trägerdichte und der Kosten nicht wesentlich erhöht ist.
Die in den orthopädischen Trägermaterialien der vorliegenden Erfindung verwendeten Textilstoffe müssen bestimmte ideale texturelle Eigenschaften aufweisen, wie spezifische Oberfläche, Porosität und Dicke. Solche texturellen Eigenschaften beeinflussen die Menge des Harzes, die der Träger halten kann, sowie die Geschwindigkeit und das Ausmaß, mit der bzw. dem das Härtungsmittel, z. B. Wasser, mit der Hauptmenge des härtbaren Harzes, mit dem der Textilstoff imprägniert ist, in Kontakt kommt. Wenn das Härtungsmittel zum Beispiel nur in der Lage ist, mit der Oberfläche des Harzes in Kontakt zu treten, würde der Hauptteil des Harzes längere Zeit flüssig bleiben, was zu einer sehr langen Härtungszeit und einem schwachen Steifverband führen würde. Diese Situation kann vermieden werden, wenn die Harzschicht dünn gehalten wird. Eine dünne Harzschicht wird jedoch typischerweise abgewägt gegen die Harzmenge, die auf den Textilstoff aufgetragen wird, um eine ausreichende Steifheit und die Bildung einer ausreichend starken Bindung zwischen den Schichten des Bandes zu erreichen. Eine dünne Harzschicht kann bei geeigneten Harzbeladungen erreicht werden, wenn der Textilstoff ausreichend dünn ist und ein relativ hohes Verhältnis von Oberflächen zu Volumen in einer porösen Struktur hat.
Die Dicke des Textilstoffs wird nicht nur im Hinblick auf die Harzbeladung und die Dicke der Harzschicht optimiert, sondern auch im Hinblick auf die Anzahl der Schichten in einem Steifverband. Das heißt, die Dicke des Textilstoffs wird gegen die Harzbeladung, die Dicke der Harzschicht und die Anzahl der Bandschichten in einem Steifverband abgewägt. Typischerweise besteht ein Steifverband aus 4-12 Schichten aus überlappenden Bandwickeln, vorzugsweise 4-5 Schichten in nichtgewichtstragenden Verwendungen und 8-12 Schichten in gewichtstragenden Bereichen, wie der Ferse. So wird in diesen wenigen Schichten eine ausreichende Menge härtbares Harz aufgetragen, um die gewünschte endgültige Festigkeit und Steifheit des Steifverbands zu erreichen. Die geeignete Menge an härtbarem Harz kann durch Imprägnieren in den Träger der vorliegenden Erfindung eingebracht werden, wobei man Textilstoffe mit einer Dicke von 0,05 bis 0,15 cm verwendet. Vorzugsweise sind die Textilstoffe dünn, d. h. sie haben eine Dicke von weniger als 0,13 cm. Besonders bevorzugt haben die Textilstoffe der vorliegenden Erfindung eine Dicke von 0,076-0,10 cm, gemessen mit Hilfe einer 202er Dickenmesslehre der Ames Gauge Co. (Waltham, MA) mit einem Kontaktdurchmesser von 2,54 cm.
Die Textilstoffe der vorliegenden Erfindung sind Textilstoffe mit Öffnungen, d. h. Netzgewebe. Das heißt, die Textilstoffe haben Öffnungen, die die Imprägnierung mit dem härtbaren Harz und das Eindringen des Härtungsmittels, z. B. Wasser, in den Textilstoff erleichtern. Diese Öffnungen sind auch insofern vorteilhaft, als sie eine Luftzirkulation und Abdampfung von Feuchtigkeit durch den fertigen Steifverband hindurch ermöglichen. Vorzugsweise haben die Textilstoffe der vorliegenden Erfindung 6-70 Öffnungen pro Quadratzentimeter. Besonders bevorzugt gibt es 19-39 Öffnungen pro Quadratzentimeter. Eine Öffnung ist definiert als das Maschenäquivalent der Wirkware. Die Anzahl der Öffnungen wird erhalten, indem man die Anzahl der Maschenreihen pro cm (Kettmaschen entlang der Längsrichtung des Textilstoffs) mit der Anzahl der Maschenquerreihen (d. h. der Reihen, die in Querrichtung des Textilstoffs verlaufen) multipliziert.
In einer Ausführungsform werden diese und andere vorteilhafte Merkmale dem Textilstoff zum Teil durch die Verwendung einer einzigartigen Wirkkonstruktion verliehen, die ein Nichtglasfaser-Mikrodeniergarn im Textilstoff des Trägers aufweist. Vorzugsweise wird das Nichtglasfaser-Mikrodeniergarn in Kombination mit einem dehnbaren Garn, vorzugsweise einem heißschrumpfbaren Garn, verwendet. In alternativen bevorzugten Ausführungsformen kann das Nichtglasfaser- Mikrodeniergarn in Kombination mit einem steifheitsregulierenden Nichtglasfasergarn verwendet werden. Besonders bevorzugt wird das Nichtglasfaser-Mikrodeniergarn in Kombination mit einem dehnfähigen Garn und einem steifheitsregulierenden Nichtglasfasergarn verwendet. Am meisten bevorzugt wird das Nichtglasfaser-Mikrodeniergarn in Kombination mit einem heißschrumpfbaren, in hohem Maße dehnbaren Garn und einem steifheitsregulierenden Nichtglasfasergarn verwendet. Die am meisten bevorzugten Textilstoffe der vorliegenden Erfindung enthalten also keine Glasfasergarne. In einer anderen alternativen Ausführungsform wird ein steifheitsregulierendes Nichtglasfasergarn in einer herkömmlichen harzbeschichteten Wirkware verwendet, um die Faltenbildung des Textilstoffs während des Auftragens zu reduzieren.
Diese bevorzugte Kombination von Garnen wird in einer einzigartigen Wirkstruktur verwendet. Der bevorzugte Textilstoff wird durch ein Dreischienen-Kettwirkverfahren hergestellt. Eine vordere Schiene macht eine Kettmasche mit einem dehnbaren Garn, vorzugsweise einem heißschrumpfbaren Garn. Eine hintere Schiene legt ein Mikrodeniergarn ein, und die mittlere Schiene legt ein steifheitsregulierendes Garn, vorzugsweise ein Monofilamentgarn, ein. Die hintere und die mittlere Schiene können Garne über eine beliebige Anzahl von Nadeln hinweg einlegen. Dies wird im allgemeinen nur durch die Grenzen der Wirkmaschine reguliert. Im allgemeinen wird das steifheitsregulierende Garn unter mehr Nadeln als das Mikrodeniergarn eingelegt, und daher wird dies als Schusseinschlag bezeichnet. Weiterhin können die eingelegten Garne überlappend oder nichtüberlappend sein. Das heißt, jedes Einlegegarn kann mit oder ohne Überlappung anderer Einlege- und/oder Einschlaggarne, d. h. anderer steifheitsregulierender Garne oder Mikrodeniergarne, eingelegt werden. Der hier verwendete Ausdruck "überlappende" Konfiguration bedeutet eine Konfiguration, bei der mehrere Garne durch eine einzige Masche des Langreihenstiches verlaufen.
In den Fig. 1a-d ist die Wirkstruktur vorzugsweise eine Dreischienen-Kettwirkkonstruktion. Die erste Legeschiene legt das dehnbare Garn, vorzugsweise das heißschrumpfbare Garn, in die Maschenreihen einer Kettmasche (Fig. 1a). Die Legereihenfolge für jedes Garn ist /1-0/0-1/. Die zweite Legeschiene legt das Mikrodeniergarn als Schusseinlage ein (Fig. 1b). Die Legereihenfolge für jedes Garn ist vorzugsweise /0-0/3-3/. Die dritte Legeschiene legt das steifheitsregulierende Garn, vorzugsweise Monofilamentgarn, ebenfalls in den Schuss ein, d. h. als Schusseinschlag (Fig. 1c). Die Legereihenfolge für jedes Garn ist vorzugsweise /7-7/0-0/. Eine bevorzugte zusammengesetzte Dreischienen-Kettwirkkonstruktion wird durch das Schema von Fig. 1d dargestellt. In dieser Zusammenstellung werden die Schusseinlegegarne (1), d. h. das Mikrodeniergarn in dieser bevorzugten Ausführungsform, und die Schusseinschlaggarne (2), d. h. das steifheitsregulierende Garn in dieser bevorzugten Ausführungsform, aus entgegengesetzten Richtungen eingelegt.
Wie bereits gesagt, besteht die Grundfunktion des Trägers eines orthopädischen Immobilisierungsmaterials, wie eines Bandes für Steifverbände, in der Abgabe des härtbaren Steifverbandcompounds, z. B. des Harzes. Die Menge des abgegebenen härtbaren Steifverbandcompounds muss ausreichend sein, so dass eine ausreichende Schicht-auf-Schicht-Laminierung erreicht wird, sollte aber nicht zu groß sein, so dass sie zu einem "Zusammenlaufen" des Harzes zum Boden der Rolle unter dem Einfluss der Schwerkraft führt. Da der Elastizitätsmodul, d. h. E- Modul, für Nichtglasfaser-Textilstoffe, wie Polyester, weitaus geringer ist als für Glasfaser, verleihen Polyesterträger dem gehärteten Verbundstoff nur eine geringe Tragekraft. Der Nichtglasfaserträger muss also eine größere Menge Harz pro Flächeneinheit halten, um eine glasfaserähnliche Festigkeit zu erreichen.
Die Textilstoffe der vorliegenden Erfindung sind in der Lage, eine ausreichend große Menge Harz zu halten, während die Porosität und Anpassungsfähigkeit des Steifverbandmaterials nicht beeinträchtigt werden. Außerdem wird von bevorzugten Textilstoffen, die Mikrodeniergarne enthalten, erwartet, dass sie klarere und lebhafter bedruckte Textilstoffe ergeben, als man sie mit herkömmlichen Bändern für Steifverbände erhalten kann. Dies ist vermutlich auf die höhere spezifische Oberfläche des Mikrodeniergarns zurückzuführen.
Ein alternatives Verfahren zur Erhöhung der Harzhaltefähigkeit der Wirkwaren der Erfindung ist die Texturierung. Die texturierten Textilstoffe können erhalten werden, indem man die Textur nach dem Wirken in den Textilstoff bringt oder indem man das Garn vor dem Wirken texturiert. Vorzugsweise wird das Garn texturiert, bevor der Textilstoff gewirkt wird. Verschiedene Texturierungsverfahren sind dem Fachmann bekannt und z. B. in Introductory Textile Science, 5. Auflage (1956), von M.L. Joseph (Holt, Rinehart und Winston, New York) beschrieben. Diese Verfahren beinhalten Dampf- oder Luftstrahlbehandlung, verschiedene Verzwirnungstechniken, wie das Falschdrallverfahren, Zahnradkräuseln, Stauchkammerverfahren, Kantenkräuselverfahren, Strecktexturieren und dergleichen. Vorzugsweise wird die Luftstrahlbehandlung verwendet.
In der vorliegenden Erfindung werden Nichtglasfasergarne verwendet, die aus Fasern oder Filamenten mit sehr kleinem Durchmesser, d. h. nicht mehr als 1,65 dtex (1,5 denier) gebildet sind. Diese Garne werden hier als Nichtglasfaser- "Mikrodenier"-Garne bezeichnet. Mikrodeniergarne sind hier solche mit einem Durchmesser von nicht mehr als 1,65 dtex (1,5 denier), was ein etwas größerer Durchmesser ist, als er in der allgemein akzeptierten Definition von Mikrodeniergarnen verwendet wird. Vorzugsweise sind die in der vorliegenden Erfindung verwendeten Nichtglasfaser-Mikrodeniergarne aus Fasern oder Filamenten mit einem Durchmesser von nicht mehr als 1,1 dtex (1,0 denier) gebildet. Diese Garne liefern ihren Beitrag zu einem Textilstoff, der sehr bequem und mit einer äußerst weichen "Griffigkeit", d. h. Flexibilität, formbar ist. Textilstoffe, die zur Gänze aus diesen Garnen hergestellt sind, ergeben ein fast seidenartiges Gefühl mit einer ausgezeichneten Drapierfähigkeit. Ein solcher Textilstoff ist als Träger in einem orthopädischen Stützmaterial verwendbar.
Die Mikrodeniergarne können aus jeder organischen Stapelfaser oder jedem Endlosfilament synthetischer oder natürlicher Herkunft bestehen. Geeignete Stapelfasern und Filamente zur Verwendung im Mikrodeniergarn sind unter anderem Polyester, Polyamid, Polyaramid, Polyolefin, Rayon, halogeniertes Polyolefin, Copolymere, wie Polyetherester, Polyamidester sowie Polymerblends. Vorzugsweise bestehen die Mikrodeniergarne aus Rayon und Polyester, die von mehreren Herstellern einschließlich BASF Fibers (Williamsburg, VA), DuPont (New York, NY) und Dixie Yarns (Charlotte, NC) erhältlich sind. Rayon- und Polyester- Mikrodeniergarne sind in Form sowohl von Stapelfasern als auch von Endlosfilamenten sowie als partiell orientierte Garnfilamente und vollorientierte Stapelgarne erhältlich.
Besonders bevorzugt bestehen die Mikrodeniergarne aus Polyesterfasern oder -filamenten. Der Grund dafür ist im allgemeinen, dass Polyestergarne relativ kostengünstig und leicht verfügbar sind und als relativ unbedenklich und umweltfreundlich gelten. Weiterhin müssen Polyestergarne wegen ihrer geringen Affinität zu Luftfeuchtigkeit vor dem Beschichten mit einem wasserhärtbaren Harz nicht getrocknet werden, und sie haben eine hohe Affinität zu den meisten Harzen. Ein besonders bevorzugtes Garn ist ein 18/2-Polyesterspinngarn mit einem Filamentdurchmesser von 1,32 dtex (1,2 denier), das von Dixie Yarns (Charlotte, NC) erhältlich ist.
Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten Mikrodeniergarne können auch aus einer Kombination von zwei oder mehreren Typen der oben aufgeführten Fasern oder Filamente bestehen. Falls gewünscht, können die Filamente oder Stapelfasern partiell orientiert und/oder für die Dehnfähigkeit texturiert sein.
Weiterhin können, falls gewünscht, auch gefärbte Mikrodeniergarne verwendet werden.
Mikrodeniergarne können mit Garnen aus Fasern oder Filamenten mit größerem Durchmesser kombiniert werden. Diese Garne mit größerem Durchmesser können entweder synthetischer, natürlicher oder anorganischer Herkunft sein. Das heißt, die Mikrodeniergarne können mit größeren Polyester-, Polyamid-, Polyacrylnitril-, Polyurethan-, Polyolefin-, Rayon-, Baumwolle-, Kohle-, keramischen und/oder Borfasern kombiniert werden.
Das Mikrodeniergarn wird vorzugsweise in eine Kettwirkkonfiguration gebracht. In einem Trägertextilstoff, der nur Mikrodeniergarne aufweist, bestehen sowohl der Schussfaden als auch der Kettfaden aus Mikrodeniergarnen. Beispiel 1 veranschaulicht eine solche Ausführungsform. Eine solche Wirkware kann etwa 3,9-9,8 Maschenreihen/cm und 2,0-9,8 Maschen/cm aufweisen. Im allgemeinen kann die Anzahl der Maschen/cm in Textilstoffen der vorliegenden Erfindung je nach den verwendeten Garnen und der Dichte des Nadelbetts variieren. Vorzugsweise haben die Textilstoffe etwa 1,2-9,8 Maschen/cm, besonders bevorzugt 1,6-5,9 Maschen/cm und am meisten bevorzugt 2,0-3,9 Maschen/cm.
Da die meisten zur Zeit auf dem Markt befindlichen Mikrodeniergarne nicht für die Dehnfähigkeit texturiert sind, sind sie unelastische Garne mit sehr geringer Dehnfähigkeit. Wenn sie in der Maschenreihe, d. h. in der Kettmasche, die längs des Textilstoffs verläuft, verwendet werden, schränken sie die Anpassungsfähigkeit ein, indem sie die Dehnbarkeit des Textilstoffs einschränken. Wenn texturierte Mikrodeniergarne, d. h. dehnfähige Mikrodeniergarne, in Kombination mit nichttexturierten Mikrodeniergarnen verwendet werden, werden die texturierten Mikrodeniergarne in der Maschenreihe, d. h. in der Kettmasche, verwendet, und die nichttexturierten Mikrodeniergarnen werden im Schussfaden verwendet.
Textilstoffe, die Mikrodeniergarne enthalten, können jedoch nach mehreren Verfahren dehnbar gemacht werden. Zum Beispiel kann Dehnbarkeit durch Mikrokreppen erreicht werden, wie es in einer US-Patentanmeldung der Anmelderin beschrieben ist, die an demselben Datum wie die vorliegende Anmeldung eingereicht wurde, US-Anmeldung Serial No. 08/008,751. Das Mikrokreppen der genannten Erfindung erfordert eine mechanische Kompaktierung oder Kräuselung eines geeigneten Gewebes, im allgemeinen aus einer natürlich vorkommenden organischen Faser oder vorzugsweise einer synthetischen organischen Faser. Die Fasern können gewirkt, gewebt oder gelegt sein, z. B. als Spinnvliese oder hydroverschlungene Vliese. Das Verfahren erfordert eine mechanische Kompaktierung oder Kräuselung mit anschließendem Tempern.
Alternativ dazu können längs des Textilstoffs, vorzugsweise in Kettrichtung, dehnbare Garne, wie elastisch dehnbare Garne oder thermoplastisch dehnbare Garne, verwendet werden, um Dehnbarkeit zu erreichen. Elastisch dehnbare Garne, wie Lycra, Spandex, Polyurethane und Naturkautschuk, könnten verwendet werden, wie es im US-Patent Nr. 4,668,563 (Buese) beschrieben ist, und als Einlage, vorzugsweise über eine einzige Nadel, in die Wirkware eingebracht werden. Thermoplastisch dehnbare Garne, wie Polyester und Polyamide, könnten ebenfalls verwendet werden, wie es im US-Patent Nr. 4,940,047 (Richter et al.) beschrieben ist.
In einer Ausführungsform wird ein elastisch dehnbares Garn unter Spannung in den Textilstoff eingewirkt, um einen gewissen Grad der Kompaktierung zu erhalten, wenn die Wirkware die Wirkmaschine verlässt und sich dabei entspannt. Wünschenswerte elastisch dehnbare Garne sind solche mit geringer Denierzahl, d. h. nicht größer als 550 dtex (500 denier), vorzugsweise weniger als 330 dtex (300 denier). Solche elastisch dehnbaren Garne mit geringer Denierzahl haben keine so hohe Rückstellkraft wie dehnbare Garne mit hoher Denierzahl. Weiterhin sind diese Garne dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Elastizitätsmodul von 0,018-0,227 g/dtex (0,02 bis 0,25 Gramm pro denier) und eine Dehnung von 200-700% haben. Zu den geeigneten dehnbaren Garnen gehören Fäden aus Naturkautschuk und synthetischem Polyurethan, wie SpandexTM und LycraTM. Orthopädische Steifverbandmaterialien, die solche elastisch dehnbaren Garne enthalten, haben also eine geringere Einschnürungskapazität. Wenn elastisch dehnbare Garne in Kombination mit Mikrodeniergarnen verwendet werden, erhält man in hohem Maße anpassungsfähige, in hohem Maße formbare, hochelastische Verbundtextilstoffe mit einer hohen Harzhaltekapazität.
Ein weiteres Verfahren, mit dem die Anpassungsfähigkeit des Textilstoffs, der das Mikrodeniergarn enthält, verbessert werden kann, beinhaltet die Verwendung von hochtexturierten, heißschrumpfbaren, dehnbaren, thermoplastischen Garnen. Diese elastischen Eigenschaften dieser Garne beruhen auf der permanenten Kräuselung und Torsion der im Texturierverfahren erhaltenen Fäden und werden als Ergebnis der thermoplastischen Eigenschaften der Materialien erreicht. Alle Typen texturierter Filamente können verwendet werden, wie zum Beispiel hochelastische gekräuselte Garne, fixierte Garne und hochgebauschte Garne. Die Verwendung dieses Garntyps ist gegenüber der Verwendung elastischer Garne bevorzugt, da der Grad der elastischen Rückstellkraft in dem Textilstoff mit heißschrumpfbaren Garnen sehr gering gehalten wird. Dadurch wird die Wahrscheinlichkeit einer Einschnürung und weiteren Verletzung der Gliedmaße aufgrund zu stramm angelegter Bänder für Steifverbände minimiert.
Die Verwendung eines heißschrumpfbaren Garns in Längsrichtung, vorzugsweise in Kettrichtung, des Textilstoffs, der Mikrodeniergarn enthält, verleiht dem Textilstoff eine ausreichende Dehnbarkeit, ohne eine zu hohe elastische Rückstellkraft zu erzeugen. Das heißschrumpfbare Garn kann ein Mikrodeniergarn sein, dass unter Verwendung eines Verfahrens, wie es im US-Patent Nr. 4,940,047 (Richter et al.) beschrieben ist, zu einem heißschrumpfbaren Garn texturiert wurde. Alternativ dazu und vorzugsweise hat das heißschrumpfbare Garn eine höhere Denierzahl als das Mikrodeniergarn. Wenn ein heißschrumpfbares Mikrodeniergarn verwendet wird, wird es vorzugsweise in der Kettrichtung verwendet, und das nichtschrumpfbare Mikrodeniergarn wird als Schussfaden eingelegt.
Nach der Wärmebehandlung schrumpft das heißschrumpfbare Garn und kompaktiert den Textilstoff. Der resultierende Textilstoff kann dann im allgemeinen auf seine Länge vor dem Schrumpfen und in vielen Fällen über seine Länge vor dem Schrumpfen hinaus gedehnt werden. Die Kombination aus dem Mikrodeniergarn und dem heißschrumpfbaren Garn, sei es nun ein heißschrumpfbares Mikrodeniergarn oder ein Garn mit größerer Denierzahl, ergibt also einen Textilstoff mit ausreichender Dehnbarkeit in Längsrichtung, so dass der Textilstoff eine geeignete Anpassungsfähigkeit hat.
Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten heißschrumpfbaren Garne sind in hohem Maße texturiert und elastisch dehnbar. Das heißt, sie weisen eine Dehnbarkeit von wenigstens 30% und vorzugsweise wenigstens 40% auf. Sie bestehen vorzugsweise aus hochgradig gekräuselten, partiell orientierten Filamenten, die sich zusammenziehen, wenn sie Wärme ausgesetzt werden. Daher wird der Textilstoff zu einem kürzeren und dickeren Träger mit höherer Dichte kompaktiert. Das texturierte heißschrumpfbare Garn besteht aus Fasern oder Filamenten mit relativ großer Denierzahl, um Schrumpfkräfte zu erreichen, die ausreichen, um den Textilstoff effizient zu kompaktieren und additive Rückstellkräfte zu erhalten. Vorzugsweise wird Garn aus Fasern oder Filamenten mit mehr als 1,65 dtex (1,5 denier), besonders bevorzugt mehr als 2,42 dtex (2,2 denier), hergestellt, welches den Textilstoff in dem gewünschten Ausmaß kompaktiert. Das heißschrumpfbare Garn kann aus Fasern oder Filamenten von bis zu 6,6 dtex (6,0 denier) bestehen.
Alle Typen texturierter Garne, die bei Einwirkung von Wärme schrumpfen, können im Träger der vorliegenden Erfindung als heißschrumpfbares Garn verwendet werden. Dazu können hochelastische gekräuselte Garne, fixierte Garne und hochgebauschte Garne gehören. Nach dem Schrumpfen sind die in der vorliegenden Erfindung verwendeten heißschrumpfbaren Garne hochgradig dehnbar, d. h. um mehr als 40%. Dies ergibt einen Textilstoff, der hochgradig, d. h. um mehr als 45-60%, dehnbar ist, ohne dass hochelastische Materialien verwendet werden.
Geeignete thermoplastische heißschrumpfbare Garne bestehen aus Polyester-, Polyamid- und Polyacrylnitrilfasern oder -filamenten. Bevorzugte heißschrumpfbare Garne bestehen aus Polyester- und Polyamidfasern oder -filamenten. Aus den Gründen, die oben für die Mikrodeniergarne angegeben sind, bestehen die heißschrumpfbaren Garne besonders bevorzugt aus Polyesterfasern oder -filamenten.
Der Textilstoff kann unter Verwendung von Wärmequellen wie heißer Luft, Dampf, Infrarotstrahlung (IR), flüssigen Medien oder mit anderen Mitteln erhitzt werden, solange der Textilstoff auf eine ausreichend hohe Temperatur erhitzt wird, um die Schrumpfung zu ermöglichen, aber nicht so hoch, dass die Filamente oder Fasern schmelzen. Dampf mit 10,3 N/cm² funktioniert gut, erfordert aber ein anschließendes Trocknen des Textilstoffs. Bei dem bevorzugten Verfahren zum Schrumpfen eines heißschrumpfbaren Polyestergarns verwendet man heiße Luft mit einer Temperatur von 120-180ºC, vorzugsweise mit einer Temperatur von 140-160ºC. Die erforderliche Temperatur hängt im allgemeinen ab von der Wärmequelle, der Art des heißschrumpfbaren Garns und der Zeit, während der der Textilstoff der Wärmequelle ausgesetzt ist, z. B. der Geschwindigkeit der Bahn in einer Heizzone fester Länge. Eine solche Temperatur kann vom Fachmann leicht bestimmt werden.
Ein Beispiel für ein bevorzugtes heißschrumpfbares texturiertes Garn ist Power- Stretch-Garn, das von Unifi (Greensboro, NC) hergestellt wird. Diese Garne bestehen aus hochgradig gekräuselten, partiell orientierten Polyesterfasern, die sich zusammenziehen, wenn sie Wärme ausgesetzt werden. Sie sind in einer Vielzahl von Fadenanzahlen und -feinheiten erhältlich. Obwohl gefachtes Power- Stretch-Garn von 330 dtex (300 denier) verwendet werden kann, ist das bevorzugte Garn ein einfaches Garn von 165 dtex (150 denier), das 68 Filamente enthält, eine Dehnbarkeit von 46% hat und von Dalton Textiles Inc. (Chicago, IL) erhältlich ist. Das Garn von 165 dtex (150 denier) wird bevorzugt, weil die Rückstellkraft des Textilstoffs bei diesem Garn minimiert ist. Weiterhin führt ein Garn von 165 dtex (150 denier) zu einer geringeren Textilstoffdichte, was einen dünneren und bequemeren Träger ermöglicht und den Gesamtharzverbrauch senkt, wodurch die beim Härten erzeugte Wärmemenge reduziert wird.
Sobald der Textilstoff erhitzt wird, damit er schrumpfen kann, können die Textilstoffdichte und damit die Dicke wesentlich zunehmen. In manchen Fällen kann die Textilstoffdicke auf über 0,140 cm zunehmen. Vorzugsweise wird der Textilstoff dünn gehalten, z. B. weniger als 0,13 cm und besonders bevorzugt 0,076- 0,10 cm.
Wenn der Textilstoff zu dick ist, kann die Dicke reduziert werden, indem man den Textilstoff durch eine Gruppe heißer, unter Druck stehender Kalanderwalzen leitet, d. h. durch zwei oder mehr Walzen, wobei eine oder mehrere davon beheizte Walzen sein können, die in gegenläufigen Richtungen rotieren und zwischen denen der Textilstoff unter geringer Spannung hindurchgeführt wird, so dass der Textilstoff komprimiert oder "kalandriert" wird. Bei diesem Verfahren entstehen dünnere Textilstoffe, die zu glatteren, weniger voluminösen Steifverbänden führen. Es sollte darauf geachtet werden, eine "Überkalandrierung" des Textilstoffs zu verhindern, die zu einem drastischen Verlust der Dehnbarkeit, d. h. einer unerwünschten Reduktion der Dehnfähigkeit, führen könnte.
Es ist nicht wünschenswert, die Textilstoffdicke zu drastisch zu reduzieren, da dies zu einer erheblich geringeren Harzhaltekapazität führen kann. Vorzugsweise wird die Dicke nicht um mehr als 70%, besonders bevorzugt mehr als 50% und am meisten bevorzugt mehr als 30% der ursprünglichen Dicke des Textilstoffs reduziert. Außerdem sorgt der Kalandervorgang vorteilhafterweise für etwas zusätzliche Steifheit in der Richtung quer zur Bahn, was die Neigung des Textilstoffs zur Faltenbildung während des Anbringens reduziert.
Obwohl es vorstellbar ist, den Textilstoff in einem einzigen Schritt unter Verwendung heißer Kalanderwalzen thermisch zu schrumpfen und zu "bügeln", ist es vorzuziehen, den Textilstoff zuerst thermisch zu schrumpfen und ihn dann dem Schritt des "Bügelns" zu unterziehen. Das Bügeln, d. h. Kalandern, kann unter Verwendung eines nassen oder trockenen Textilstoffs oder durch Verwendung von hinzugefügtem Dampf erfolgen. Vorzugsweise erfolgt das Bügeln mit dem trockenen Textilstoff, um anschließende Trockungsoperationen zu vermeiden, die vor dem Auftragen eines wasserhärtbaren Harzes notwendig wären. Um eine maximale Dehnbarkeit des fertigen Produkts zu erreichen, ist es wünschenswert, den Textilstoff vor der Heißkalanderoperation vollständig thermisch zu schrumpfen. Wenn der Textilstoff nur partiell thermisch geschrumpft und dann "gebügelt" wird, weist der Textilstoff möglicherweise keine ausreichende Dehnbarkeit auf. Weiterhin kann der Textilstoff anschließend möglicherweise nicht mehr in wesentlichem Maße thermisch geschrumpft werden.
Obwohl der Bügelvorgang dabei hilft, die Faltenbildung des Textilstoffs während des Anlegens zu reduzieren, eliminiert er sie nicht. Da man bei bevorzugten Textilstoffen der vorliegenden Erfindung organische Garne mit relativ geringem E-Modul (im Gegensatz zu Glasfaser) verwendet, können sich beim Anlegen Falten bilden. Falten bilden sich insbesondere dann, wenn das Band um Bereiche gewickelt wird, wo die Anatomie schnell ihre Form ändert oder wo das Band seine Richtung ändern muss, z. B. an der Ferse, dem Ellbogen, dem Handgelenk usw. Um die Faltenbildung in Bändern mit geringerem E-Modul zu eliminieren oder wenigstens ihr Ausmaß zu reduzieren, verwendet die vorliegende Erfindung vorzugsweise einen zusätzlichen Schusseinschlag mit einem Garn zur Steifheitsregulierung.
Das steifheitsregulierende Garn liefert ein Mittel, um während des Anlegens eine flache Bahn in Querrichtung beizubehalten, ohne die Harzhaltekapazität zu senken. Es kann auch zu einer erhöhten Dehnbarkeit des Textilstoffs beitragen. Das steifheitsregulierende Garn besteht vorzugsweise aus einer Art von Faser oder Filament, die eine geringe Schrumpfung aufweisen, d. h. weniger als 15% Schrumpfung, d. h. vorzugsweise weniger als 5%. Es kommt also nur zu einer geringen Kontraktion des Bandes in Richtung der Breite während des Heißschrumpfvorgangs, wenn heißschrumpfbare texturierte gekräuselte Garne in Kettrichtung verwendet werden. Wenn sie in Kombination mit nichtheißschrumpfbaren Garnen, wie elastischen dehnbaren Garnen, verwendet werden, ist dies nicht notwendigerweise eine Bedingung.
Das steifheitsregulierende Garn kann aus einer beliebigen Faser oder einem beliebigen Filament mit ausreichender Steifheit bestehen, um eine Faltenbildung zu verhindern und zur Maßhaltigkeit beizutragen. Es kann sich um ein Multifilament- oder Monofilamentgarn handeln. Vorzugsweise ist es ein Monofilamentgarn, d. h. ein Garn, das aus einem einzigen Filament besteht. Der hier verwendete Ausdruck "ausreichende Steifheit" bezieht sich auf Garne mit einem E-Modul von mehr als 4,55 g/dtex (5 g pro denier), vorzugsweise mehr als 13,6 g/dtex (15 g pro denier) und einer Feinheit von wenigstens 44 dtex (40 denier), vorzugsweise wenigstens 110 dtex (100 denier). Weiterhin weisen diese Garne im allgemeinen eine elastische Erholung von 100% erst bei prozentualen Spannungen von bis zu 5 bis 10% auf.
Geeignete Multifilamentgarne werden aus Filamenten mit großer Denierzahl, d. h. mehr als 5,5 dtex (5 denier) pro Filament, und/oder aus hochgradig verdrillten Garnen hergestellt. Das steifheitsregulierende Garn, sei es nun ein Monofilament- oder Multifilamentgarn, hat vorzugsweise 44-385 dtex (40-350 denier), besonders bevorzugt 88-220 dtex (80-200 denier) und am meisten bevorzugt 176-220 dtex (160-200 denier).
Zu den geeigneten Filamenten zur Verwendung in dem Monofilamentgarn gehören unter anderem Polyester, Polyamid, wie Nylon, Polyolefin, halogeniertes Polyolefin, Polyacrylat, Polyharnstoff, Polyacrylnitril sowie Copolymere, Polymerblends und extrudierte Garne. Baumwolle, Rayon, Jute, Hanf und dergleichen können verwendet werden, wenn man sie zu einem hochgradig verdrillten Multifilamentgarn verarbeitet. Garne mit runden, mehrlappigen oder anderen Querschnittskonfigurationen sind geeignet. Vorzugsweise besteht das Monofilamentgarn aus Nylon oder Polyester. Besonders bevorzugt besteht das Monofilamentgarn aus Nylon. Am meisten bevorzugt hat das Nylon-Monofilamentgarn 88-220 dtex (80-200 denier) und eine Schrumpfung von weniger als 5%.
Das steifheitsregulierende Garn kann mit Vorteil als hinzugefügter Schusseinschlag in Trägern verwendet werden, die keine Mikrodeniergarne umfassen. Dies ist insbesondere wünschenswert bei Wirkwaren, die zum Drapieren neigen und leichter Falten bilden als herkömmliche Glasfaserträger. Genauso kann ein Monofilamentgarn auch mit Vorteil als hinzugefügter Schusseinschlag in Glasfaserträgern verwendet werden. Dies ist insbesondere wünschenswert bei nicht thermisch fixierten Glasfaserträgern, die zum Drapieren neigen und leichter Falten bilden als herkömmliche Glasfaserträger. Die Verwendung eines Monofilamentgarns in Kombination mit Feinfilament-Glasfasergarnen, wie ECDE- und ECC-Garnen oder noch feineren Garnen, ist ebenfalls besonders wünschenswert.
Das steifheitsregulierende Garn kann in Abhängigkeit vom Typ der verwendeten Wirkmaschine über 1-9 cm kontinuierlich oder diskontinuierlich über die Breite des Bandes und in beliebiger Zahl von Konfigurationen eingelegt werden. Bei einem Schusseinschlag wird das steifere Garn durch das getrennte System von röhrenförmigen Garnführungen durch Hin- und Herbewegung in Querrichtung des Textilstoffs eingelegt. Dies erfolgt im allgemeinen unter mehr Nadeln bei jedem Stich als bei dem herkömmlichen System, das gesponnenes Garn oder Multifilament-Mikrodenierfasergarne enthält, die in Kombination mit der Kettmasche die Grundwirkstruktur erzeugen. Der lange Schusseinschlag ist senkrecht zur Kettrichtung der Kettmasche und wird innerhalb der Grundwirkstruktur zusammen mit dem Garn des kurzen Grundschusseinlegesystems fest eingebunden. Er ist vorzugsweise so positioniert, dass ein nichtfaltenbildender Textilstoff gewährleistet ist, während eine Dehnbarkeit quer zur Bahn und in Schrägrichtung möglich bleibt. Zum Beispiel kann jeder Stich ein einziges Ende, d. h. ein aus einem einzigen Strang bestehendes Garn, eines Monofilaments oder mehrere Enden umfassen, je nach der Anzahl von Enden des eingesetzten Monofilamentgarns und der Anzahl der Nadeln, über die sie verlaufen.
Das steifheitsregulierende Garn kann in einem oder mehreren Segmenten verschiedener Länge mit oder ohne Überlappung anderer Schussgarne, d. h. anderer steifheitsregulierender Garne oder Mikrodeniergarne, eingelegt werden. Die bevorzugte Konfiguration ist eine, bei der es keine Überlappung der Schusseinschlaggarne gibt. Vorzugsweise wird das steifheitsregulierende Garn über 3-25 Nadeln eingelegt. Besonders bevorzugt wird das steifheitsregulierende Garn über 7 Nadeln in einer 6er Nadelteilung (6 Nadeln/cm) ohne Überlappung eingelegt. Am meisten bevorzugt wird das steifheitsregulierende Garn nicht über die äußersten Nadeln eingelegt, sondern wird wenigstens eine Nadel vom Rand entfernt, besonders bevorzugt wenigstens zwei Nadeln vom Rand entfernt, eingelegt. Dies dient dazu, die Wahrscheinlichkeit zu reduzieren, dass Maschen des steifheitsregulierenden Garns aus dem Rand des Textilstoffs "herausragen" (z. B. als Ergebnis einer wahlfreien Kompaktierung des Textilstoffs). Es wurde beobachtet, dass sich gehärtete Textilstoffe mit vorstehenden Maschen aus steifheitsregulierenden Garnen scharf oder rau anfühlen können. Durch das Versetzen dieser Garne nach innen wird dieses Problem vermieden.
Wir beziehen uns nun auf Fig. 2; drei einzeln eingelegte steifheitsregulierende Garne (1, 2 und 3) können eingelegt werden, wobei man ein legendes Führungssystem für lange Schusseinschläge verwendet. Wie gezeigt, wird jedes Garn unter 21 Wirknadeln gelegt. Auf diese Weise decken die drei Garne (1, 2 und 3) eine typische Bandagenbreite (61 Nadeln) ab. In dieser Ausführungsform werden zwei benachbarte Garne jeweils abwechselnd um eine Nadel herum eingelegt. Das heißt, das Schussgarn (1) wird um die erste Nadel (10) und die einundzwanzigste Nadel (11) herum gelegt; Schussgarn (2) wird um die einundzwanzigste Nadel (11) und die einundvierzigste Nadel (12) herum gelegt; und Schussgarn (3) wird um die einundvierzigste Nadel (12) und die einundsechzigste Nadel (13) herum gelegt. Als Ergebnis werden diese langen Schusseinschlaggarne über die Breite des Textilstoffs ineinander verschränkt. Besonders bevorzugt wird das Schussgarn (1) um die zweite Nadel (nicht gezeigt) und die einundzwanzigste Nadel (11) herum gelegt; Schussgarn (2) wird um die einundzwanzigste Nadel (11) und die einundvierzigste Nadel (12) herum gelegt; und Schussgarn (3) wird um die einundvierzigste Nadel (12) und die sechzigste Nadel (nicht gezeigt) herum gelegt. Wenn die Bandagenbreite größer ist, könnten zusätzliche Schussgarne verwendet werden.
Alternativ dazu können für dieselbe Bandagenbreite auch mehr Garne verwendet werden, was zu kürzeren Segmenten führt. Dies ist im Schema von Fig. 3 dargestellt, wobei 6 Garne jeweils um 11 Nadeln herum eingelegt werden, was eine Gesamtbreite des Textilstoffs ergibt, die dem in Fig. 2 dargestellten Textilstoff äquivalent ist. Unter Verwendung der Prinzipien des langen Schusseinschlags zur Herstellung der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Textilstoffe kann die Länge der Segmente quer zur Bahnrichtung geändert werden. Zum Beispiel können 10 Schusseinschlaggarne über die Breite des Textilstoffs verwendet werden. In dieser Ausführungsform würde man das erste Schussgarn unter der ersten und der siebten Nadel einlegen, das zweite Schussgarn würde man unter der siebten und der dreizehnten Nadel einlegen, das dritte Schussgarn würde man unter der dreizehnten und der neunzehnten Nadel einlegen, usw. Besonders bevorzugt würde man das erste Schussgarn unter der zweiten und der achten Nadel einlegen (d. h. gegenüber der ersten Nadel nach innen versetzt), das zweite Schussgarn würde man unter der achten und der vierzehnten Nadel einlegen, usw.
Die Fig. 4a und 4b liefern weitere detaillierte Ansichten des Textilstoffs an der Stelle, wo benachbarte Schusseinschlaggarne einander überlappen. Fig. 4a ist eine detaillierte Ansicht eines Schemas eines langen Schusseinschlags, das den Einschlag zweier Garne zeigt, die durch benachbarte röhrenförmige Legeführungselemente unter derselben Wirknadel, die eine vertikale Maschenreihe der Kettmaschen hinzufügt, gelegt werden. Dies ist die Art und Weise, wie die benachbarten Schusseinschlaggarne in dem durch Fig. 2 und 3 dargestellten Textilstoff orientiert werden. Fig. 4b ist eine detaillierte Ansicht eines Schemas eines langen Schusseinschlags, die einen alternativen Einschlag zweier Garne zeigt, die in zwei benachbarte Maschenreihen einer Kettmasche eingelegt werden. Der abwechselnde Einschlag von zwei benachbarten Schussgarnen, wie er in Fig. 4a gezeigt ist, d. h. einer von links und dann einer von rechts in einem anschließenden Stich in umgekehrter Reihenfolge in dieselbe Maschenreihe, erlaubt eine ausgewogene Spannung dieser Garne in Querrichtung. Weiterhin verhindert dies das Auseinanderziehen von zwei benachbarten Maschenreihen der Kettmaschen, was bei dem im Schema von Fig. 4b gezeigten Textilstoff passieren könnte, bei dem zwei Schussgarne in zwei benachbarte Maschenreihen der Kettmaschen eingeschlagen werden.
Durch Anpassen der Denierzahl des steifheitsregulierenden Garns können die Anzahl der steifheitsregulierenden Garne pro Stich und die Anzahl der Nadeln, die jedes steifheitsregulierende Garn überquert, die Bahnstabilität und -dehnbarkeit in Querrichtung maßgeschneidert werden. Zum Beispiel führen Monofilamente mit höherer Denierzahl oder mehrfache Monofilamente mit niederer Denierzahl, die überlappen, zu einem Träger mit einer höheren Steifheit in Querrichtung der Bahn. In ähnlicher Weise gilt: Je größer die Anzahl der überquerten Nadeln, desto steifer ist der Träger in Querrichtung der Bahn. Dies wird gegen die gewünschte Dehnbarkeit in Querrichtung der Bahn abgewägt. Für nichtüberlappende steifheitsregulierende Einschläge gilt: Je geringer die Anzahl der überquerten Nadeln, desto geringer ist die Stabilität in Querrichtung der Bahn, aber desto größer ist die Dehnbarkeit in Querrichtung der Bahn.
Das kurze Schusseinlagesystem enthält im allgemeinen dieselbe Anzahl von Garnen pro Längeneinheit der Breite wie Nadeln, z. B. 6 Enden pro Zentimeter Breite bei einer 6er Nadelteilung, und kann über die gewünschte Anzahl von Nadeln eingelegt werden. Vorzugsweise wird die kurze Schusseinlage unter 3 oder 4 Nadeln eingelegt, so dass jedes Ende unter 3 oder 4 Maschenreihen der Kettmaschen eingebunden ist, und ergibt die Integrität des Trägers in Querrichtung der Bahn.
Unter Verwendung der bekannten Kettwirkstruktur aus Grundkettmasche, Schusseinlage und einem unabhängigen Schusseinschlag beinhaltet der bevorzugte Textilstoff der Erfindung das Mikrodenierfasergarn im kürzeren Schusseinlagesystem und das steifheitsregulierende Garn im langen Schusseinschlagsystem, wobei sich das heißschrumpfbare Garn im kernkettmaschenbildenden System befindet. Diese bevorzugte Konfiguration ergibt einen erheblichen Vorteil, insbesondere wenn sie in orthopädischen Stützmaterialien verwendet wird. Das heißt zum Beispiel, der Textilstoff der vorliegenden Erfindung hat eine vorteilhafte Dehnbarkeit, Anpassungsfähigkeit, Flexibilität, Stabilität in Querrichtung der Bahn, Harzbeladungskapazität usw.
Die Stabilität in Querrichtung der Bahn kann bestimmt werden, indem man die "Griffigkeit", d. h. Flexibilität, eines Textilstoffs auf einem Handlometer misst. Der hier verwendete Ausdruck "Griffigkeit" bezieht sich auf die Kombination von Widerstand aufgrund der Oberflächenreibung und Flexibilität eines Textilstoffs. Fig. 5 stellt eine typische "Griffigkeits"-Testapparatur dar, wie zum Beispiel ein Twing-Albert Handle-O-Meter Modell #211-300. Diese Apparatur misst die Flexibilität und Widerstand aufgrund der Oberflächenreibung einer Textilstoffprobe durch Nachweis des Widerstands, den eine Klinge, d. h. eine Belastungszellenhalterung (1), erfährt, wenn man ein Stück des Textilstoffs (2) in einen Schlitz (3) mit parallelen Kanten mit einer Schlitzbreite von 0,64 cm drückt.
Fig. 6 veranschaulicht die Griffigkeit des Standard-Glasfasertextilstoffs Scotchcast® Plus (3M Company, St. Paul, MN) im Vergleich zu einem Polyester-(PE)- Textilstoff ohne das Monofilamentgarn (Beispiel 3) und einem Textilstoff, der ein einziges Nylon-Monofilament von 198 dtex (180 denier) mit geringer Schrumpfung pro Stich enthält, wobei jedes Monofilament über 21 Nadeln in einer 6er Nadelteilung eingelegt wird (Beispiel 4). Fig. 3 zeigt an, dass die "Griffigkeit" der Bahn in Querrichtung unter Verwendung des Monofilamentgarns soweit erhöht werden kann, dass der Textilstoff keine Falten mehr bildet; die "Griffigkeit" wird jedoch nicht bis auf das Niveau des Glasfasertextilstoffs erhöht. Ein Textilstoff, der das Monofilamentgarn enthält, hat also eine verbesserte Anpassungsfähigkeit im Vergleich zu einem herkömmlichen Glasfasertextilstoff. Als Ergebnis ermöglicht eine Kombination aus Mikrodenier-Schussfaden und einem hinzugefügten Monofilament-Schussfaden einen Textilstoff mit hoher Harzhaltekapazität und einer weichen "Griffigkeit", der während des Anlegens keine Falten bildet.
Unmittelbar nach der Herstellung ist das Monofilament relativ steif und bleibt lieber in einer geraden Orientierung. Dennoch wird es, sobald es in die Wirkware eingebaut worden ist, auf eine Zickzackbahn durch die Wirkware gezwungen, während es über die Nadeln eingelegt wird. Durch die Neigung des Monofilamentgarns, in einen geraden Zustand zurückzukehren, werden tatsächlich Kräfte auf die Wirkware ausgeübt, die die Dehnbarkeit und insbesondere die Rückstellkraft, d. h. den Betrag der Dehnung, den man bei aufeinanderfolgendem Dehnen und Entspannen gewinnt, reduzieren. Um diese Neigung umzukehren, wird das Monofilament in der "gewirkten" Orientierung getempert. In diesem Zustand wirkt das Monofilament als "Feder" und neigt dazu, das Gewirk zurückzuziehen, nachdem es gedehnt wurde. Nach dem Tempern ist die bevorzugte Orientierung der gewirkte Zustand. Da das Tempern erfolgt, nachdem der Textilstoff vollständig thermisch geschrumpft wurde, ist die bevorzugte Orientierung der vollständig geschrumpfte Zustand. Daher bietet das Monofilament nach dem Tempern eine Rückstellkraft, die das Rückstellvermögen tatsächlich erhöht.
Die Textilstoffe der vorliegenden Erfindung können mit jedem härtbaren Harzsystem beschichtet werden, mit dem die Garne des Textilstoffs im wesentlichen nicht reagieren. Vorzugsweise ist das Harz wasserhärtbar. Zu den wasserhärtbaren Harzen gehören Polyurethane, Cyanacrylsäureester, isocyanatfunktionelle Prepolymere der Art, wie sie im US-Patent Nr. 4,667,661 beschrieben sind. Weitere Harzsysteme, die verwendet werden können, sind in den US-Patenten Nr. 4,574,793, 4,502,479, 4,433,680, 4,427,002, 4,411,262, 3,932,526, 3,908,644 und 3,630,194 beschrieben. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Harz um dasjenige, das in der Europäischen Patentschrift 0 407 056 beschrieben ist.
Im allgemeinen wird ein bevorzugtes Harz als Polyisocyanat-Prepolymer, das durch die Reaktion eines Isocyanats und eines Polyols gebildet wird, auf den Textilstoff aufgetragen. Vorzugsweise wird lieber ein Isocyanat mit geringer Flüchtigkeit, wie Diphenylmethandiisocyanat (MDI), verwendet als ein flüchtigeres Material, wie Toluoldiisocyanat (TDI). Zu den geeigneten Isocyanaten gehören 2,4-Toluoldiisocyanat, 2,6-Toluoldiisocyanat, Gemische dieser Isomere, 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat, 2,4'-Diphenylmethandiisocyanat, Gemische dieser Isomere mit möglichen kleinen Mengen an 2,2'-Diphenylmethandiisocyanat (typisch für kommerziell erhältliches Diphenylmethandiisocyanat) sowie aromatische Polyisocyanate und ihre Gemische, wie sie aus der Phosgenierung des Kondensationsprodukts von Anilin und Formaldehyd abgeleitet sind. Typische Polyole zur Verwendung im Prepolymersystem sind Polypropylenetherglycole (erhältlich von Arco unter dem Handelsnamen Arcol® PPG und von BASF Wyandotte unter dem Handelsnamen Pluracol®), Polytetramethylenetherglycole (Terethane® von DuPont), Polycaprolactondiole (Polyolserie Niax® PCP von Union Carbide) sowie Polyesterpolyole (hydroxyterminierte Polyester, die man durch Veresterung von Dicarbonsäuren und Diolen erhält, wie den Rucoflex®-Polyolen, die von der Ruco-Abteilung, Hooker Chemical Co., erhältlich sind). Durch Verwendung hochmolekularer Polyole kann die Steifheit des gehärteten Harzes reduziert werden.
Ein Beispiel für ein Harz, das für das Material für Steifverbände der Erfindung geeignet ist, verwendet ein Isocyanat, das als Isonate® 2143L bekannt ist und von der Dow Chemical Company erhältlich ist (ein Gemisch, das etwa 73% MDI enthält), und ein Polypropylenoxidpolyol von Arco, das als Arcol® PPG725 bekannt ist. Um die Lagerbeständigkeit des Materials zu erhöhen, enthält es vorzugsweise 0,01 bis 1,0 Gew.-% Benzoylchlorid oder eines anderen geeigneten Stabilisators.
Die Reaktivität des Harzes, sobald es dem Wasserhärtungsmittel ausgesetzt ist, kann durch die Verwendung eines geeigneten Katalysators gesteuert werden. Die Reaktivität darf nicht so groß sein, dass (1) sich schnell ein harter Film auf der Harzoberfläche bildet, der ein weiteres Eindringen des Wassers in die Hauptmasse des Harzes verhindert, oder (2) der Verband steif wird, bevor das Anlegen und Formen beendet ist. Gute Ergebnisse wurden erzielt unter Verwendung von 4-[2-[1-Methyl-2-(4-morpholinyl)ethoxy]ethyl]morpholin (MEMPE), das so hergestellt wird, wie es im US-Patent Nr. 4,705,840 beschrieben ist, und 2,2'- Dimorpholinodiethylether ("DMDEE"), das so hergestellt wird, wie es im US- Patent Nr. 4,871,845 beschrieben ist, in einer Konzentration von 0,05 bis 5 Gew.-%.
Das Schäumen des Harzes sollte minimiert werden, da es die Porosität des Steifverbandes und seine Gesamtfestigkeit reduziert. Zum Schäumen kommt es, da Kohlendioxid freigesetzt wird, wenn Wasser mit Isocyanatgruppen reagiert. Eine Möglichkeit, die Schaumbildung zu minimieren, besteht darin, die Konzentration von Isocyanatgruppen im Prepolymer zu reduzieren. Um Reaktivität, Verarbeitbarkeit und Bruchfestigkeit zu erhalten, ist jedoch eine ausreichende Konzentration an Isocyanatgruppen notwendig. Obwohl die Schaumbildung bei niedrigen Harzgehalten geringer ist, ist für die erwünschten Eigenschaften des Steifverbands, wie Festigkeit und Schälfestigkeit, ein ausreichender Harzgehalt erforderlich. Das befriedigendste Verfahren zum Minimieren der Schaumbildung besteht darin, einen Schaumunterdrücker, wie das Silikon Antifoam A (Dow Corning) oder die Silikonflüssigkeit Anti-Foam 1400 (Dow Corning) zu dem Harz zu geben. Es wird besonders bevorzugt, eine Silikonflüssigkeit, wie Anti-Foam 1400 von Dow Corning, in einer Konzentration von 0,05 bis 1,0 Gew.-% zu verwenden.
Am meisten bevorzugt sind die für die Textilstoffe der vorliegenden Erfindung verwendeten Harzsysteme solche, die Füllstoffe mit einem hohen Aspektverhältnis enthalten. Solche Füllstoffe können organisch oder anorganisch sein. Vorzugsweise sind es im allgemeinen anorganische Mikrofasern, wie Whiskers (hochkristalline kleine Einkristallfasern), oder etwas weniger perfekte kristalline Fasern, wie Borfasern, Kaliumtitanat, Calciumsulfat, Asbest und Calciummetasilicat. Sie werden in Harzmengen von 3-25 Gew.-% dispergiert, so dass man eine Harzviskosität von 0,005-0,1 Pa·s erhält, was einen gehärteten Steifverband mit verbesserter Festigkeit und/oder Dauerhaftigkeit ergibt. Solche Füllstoffe sind in der US-Patentanmeldung der Anmelderin beschrieben, die am 25. Januar 1993 eingereicht wurde, US-Patentanmeldung Serial No. 08/008,755.
Das Harz wird auf den Textilstoff aufgetragen, oder dieser wird mit dem Harz imprägniert. Die Menge des verwendeten Harzes wird am besten auf einer füllstofffreien Basis beschrieben, d. h. als Menge an flüssigem organischem Harz ohne zugesetzte Füllstoffe. Der Grund dafür ist, dass die Zugabe des Füllstoffs über einen weiten Konzentrationsbereich variieren kann, was die Harzhaltekapazität des Verbundstoffs als Ganzes beeinflusst, da der Füllstoff selbst Harz hält und die Harzhaltekapazität erhöhen kann. Das Harz wird in einer Menge von 2-8 g füllstofffreies Harz pro Gramm Textilstoff aufgetragen. Das bevorzugte Beschichtungsgewicht für eine Polyester-Wirkware der vorliegenden Erfindung ist 3,5-4,5 Gramm füllstofffreies Harz pro Gramm Textilstoff und besonders bevorzugt 3,5 Gramm.
Die Herstellung der orthopädischen Steifverbandmaterialien der vorliegenden Erfindung beinhaltet im allgemeinen das Auftragen des härtbaren Harzes auf den Textilstoff durch Standardtechniken. Eine manuelle oder mechanische Manipulation des Harzes (wie durch eine Quetschwalze oder eine Rakel) zum Einbringen in den Textilstoff ist gewöhnlich nicht notwendig. Eine gewisse Manipulation des Harzes zum Einbringen in den Textilstoff kann jedoch zuweilen wünschenswert sein, um eine richtige Imprägnierung zu erreichen. Es sollte jedoch darauf geachtet werden, den Textilstoff während der Beschichtung mit dem Harz nicht zu dehnen, um die Dehnbarkeit des Materials für das spätere Anlegen um den gewünschten Körperteil zu bewahren. Das Material wird in Stücke mit einer Länge von 10-12 foot verarbeitet und unter geringer Spannung, um die Dehnbarkeit zu erhalten, auf einen Polyethylenkern gewickelt. Die Rolle wird zur Lagerung in einen Beutel aus Aluminiumfolie eingeschweißt.
Orthopädische Steifverbandmaterialien, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, werden in derselben Weise an Menschen oder Tiere angelegt wie andere bekannte orthopädische Steifverbandmaterialien. Zuerst wird das zu immobilisierende Körperglied oder -teil vorzugsweise mit einem herkömmlichen Steifverbandpolster und/oder einer Manschette bedeckt, um den Körperteil zu schützen. Im allgemeinen ist dies eine Schutzmanschette aus einem luftdurchlässigen Textilstoff, so dass Luft durch die Manschette und den Steifverband zur Oberfläche der Haut treten kann. Vorzugsweise absorbiert diese Manschette Wasser nicht nennenswert und erlaubt das Entweichen von Schweißwasser. Ein Beispiel für ein solches Substrat ist ein gewirktes oder gewebtes kristallines Polypropylenmaterial.
Dann wird das härtbare Harz typischerweise aktiviert, indem man das orthopädische Steifverbandmaterial in Wasser oder eine andere wässrige Lösung eintaucht. Überschüssiges Wasser kann dann aus dem orthopädischen Steifverbandmaterial ausgedrückt werden. Das Material wird um den Körperteil gewickelt oder in sonstiger Weise positioniert, so dass es sich gut an dessen Form anschmiegt. Vorzugsweise wird das Material dann geformt und geglättet, um die bestmögliche Anpassung zu bilden und den Körperteil richtig in der gewünschten Position zu fixieren. Obwohl es häufig nicht notwendig ist, können die orthopädischen Steifverbandmaterialien gewünschtenfalls während des Härtens an Ort und Stelle gehalten werden, indem man eine elastische Bandage oder ein anderes Befestigungsmittel um das härtende orthopädische Steifverbandmaterial wickelt. Wenn die Härtung beendet ist, ist der Körperteil richtig innerhalb des gebildeten orthopädischen Steifverbands oder der gebildeten Schiene immobilisiert.

Bevorzugte Ausführungsform:

Ein bevorzugter Textilstoff zur Verwendung im Träger des Bandes für Steifverbände der vorliegenden Erfindung ist ein Dreischienengewirk der folgenden Konstruktion:
Besonders bevorzugt hat das Gewirk eine 6er Nadelteilung und besteht aus der folgenden Konstruktion:
Der aus dieser besonders bevorzugten Zusammensetzung hergestellte Textilstoff wird thermisch geschrumpft, indem man den Textilstoff bei einer geeigneten Temperatur (150ºC) unter einer Wärmequelle, wie einem Heißluftgebläse, durchführt. Die Hitze bewirkt, dass der Textilstoff im wesentlichen ohne Spannung schrumpft. Der Textilstoff wurde bei 175ºC getempert. Dann wird der Textilstoff vorzugsweise mit 6,9 N/cm² und 3,4 m/min durch einen beheizten Kalander (bei einer Temperatur von 80ºC) geführt, um die Dicke des Textilstoffs auf 0,081 cm zu reduzieren. In dieser Weise verarbeitet, d. h. mit Schrumpfung unter voller Hitze und anschließendem Kalandern, hat eine 9 cm breite Probe dieses besonders bevorzugten Gewirks unter einer Belastung von 2,3 kg eine Dehnbarkeit von ungefähr 50-60%.
Ein Flussdiagramm des bevorzugten Verfahrens ist in Fig. 7 gezeigt. Kurz gesagt, beinhaltet es das Wirken des Materials auf einer Kettwirkmaschine des Typs Raschelina RB Crochet (siehe Beispiel 1), wobei die vordere Schiene eine Kettmasche des heißschrumpfbaren Garns erzeugt, die mittlere Schiene das steifheitsregulierende Garn im Schusseinschlag einlegt und die hintere Schiene das Mikrodeniergarn als Schusseinlage einlegt. Dann wird die Wirkware thermisch auf die gewünschte prozentuale Dehnung oder Dehnbarkeit geschrumpft und dann auf die gewünschte Dicke kalandriert.
Das harzimprägnierte Bahnmaterial von Beispiel 10 ist repräsentativ für diesen bevorzugten Textilstoff. Beispiel 10 beschreibt auch eine besonders bevorzugte Harzzusammensetzung.

Dehnbarkeitstest

Um diesen Test durchzuführen kann entweder ein Gerät des Instron-Typs oder ein einfacher Strecktisch verwendet werden. Ein Strecktisch hat typischerweise ein Paar 15,25 cm breite Klammern in einem gegenseitigen Abstand von genau 25,4 cm. Eine Klammer ist stationär, und die zweite Klammer ist auf im wesentlichen reibungsfreien linearen Rollenlagern beweglich. An der beweglichen Klammer ist ein Seil befestigt, das über eine Umlenkrolle läuft und an einem geeigneten Gewicht befestigt ist. Ein ortsfestes Brett befindet sich auf der Grundplatte des Tisches mit einem Maßband, um die lineare Dehnung des Textilstoffs anzuzeigen, wenn er unter der Kraft des angehängten Gewichts gedehnt wird.
Wenn man eine ausgefeiltere Testmaschine, wie ein Instron 1122, verwendet, wird die Maschine mit Textilstoffklammern aufgebaut, die sich in einem gegenseitigen Abstand von genau 25,4 cm befinden. Der Textilstoff wird in die Halterungen eingesetzt und bei einer Temperatur von 23-25ºC getestet. Die Feuchtigkeit wird auf 50 ± 5% relative Feuchtigkeit geregelt. Dieser Test lässt sich sowohl auf harzbeschichtete als auch auf unbeschichtete Textilstoffe anwenden.
Typischerweise wird ein Stück ungedehnter Textilstoff auf ungefähr 30,5 cm Länge geschnitten. Markierungen werden in einem Abstand von genau 2,54 cm auf dem Textilstoff angebracht. Wenn der Textilstoff mit einem härtbaren Harz beschichtet ist, sollte diese Operation in einer inerten Atmosphäre durchgeführt und die Proben bis zum Test verschlossen werden. Bei allen Proben ist es wichtig, dass sie nicht vor dem Testen gedehnt werden. Der Textilstoff wird unter einer sehr geringfügigen Spannung (z. B. 0,01 cN pro cm Bandbreite) in der Testhalterung befestigt, um zu gewährleisten, dass der Textilstoff im wesentlichen knitterfrei ist. Die Länge des ungedehnten Bandes beträgt 2,54 cm, da die Klammern diesen Abstand voneinander aufweisen. Wenn die angebrachten 2,54-cm-Markierungen nicht genau an der Klammer zu liegen kommen, kann der Textilstoff gedehnt worden sein und sollte verworfen werden. Im Falle eines senkrechten Testaufbaus, wo das Gewicht des Bandes (insbesondere wenn es harzbeschichtet ist) ausreicht, um eine Dehnung des Textilstoffs zu bewirken, sollte das Band genau an diesen Markierungen in den Klammern befestigt werden.
Dann wird ein Gewicht an der Klammer befestigt. Wenn nichts anderes angegeben ist, sollte das Gewicht 268 g pro cm Breite des Bandes betragen. Dann wird die Probe gedehnt, indem man den Textilstoff langsam und sachte dehnt, bis das volle Gewicht angreift. Wenn ein Instron-Gerät verwendet wird, wird die Probe mit einer Geschwindigkeit von 12,7 cm/min gedehnt, bis die richtige Last erreicht ist. Wenn sich der getestete Textilstoff unter der angelegten Last weiterhin dehnt, wird die prozentuale Dehnung 1 min nach dem Anlegen der Last abgelesen. Die prozentuale Dehnung wird aufgezeichnet als Ausmaß der linearen Dehnung, geteilt durch die ursprüngliche Länge der Probe, und dieser Wert wird mit 100 multipliziert. Man beachte, dass das Testen von mit feuchthärtbarem Harz beschichteten Textilstoffen rasch erfolgen muss, um zu vermeiden, dass ein Härten des Harzes die Ergebnisse beeinflusst.
Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf verschiedene spezielle und bevorzugte Ausführungsformen beschrieben und wird weiterhin unter Bezugnahme auf die folgenden detaillierten Beispiele beschrieben. Man sollte sich jedoch darüber im Klaren sein, dass es viele Erweiterungen, Variationen und Modifikationen des Grundschemas der vorliegenden Erfindung über das hinaus gibt, was in den Beispielen und in der detaillierten Beschreibung gezeigt wurde.

Beispiele

Beispiel 1: Träger eines Bandes für Steifverbände aus Mikrodenier-Textilstoff

Textilstoff

Garn: Micromattique-Polyester (hergestellt von Dupont, texturiert von Unify Inc., Greensboro, NC), Einfachgarn, 165 dtex (150 denier), 200 Filament (1/150/200)
Geräte: Kettwirkmaschine des Typs Raschelina RB Crochet von der J. Muller Co. (360 mm Wirkkapazität, schmale Breite)
Wirkmuster: 7,5 Maschenreihen/cm 7,9 Maschen/cm 59 Öffnungen/cm² 8,9 cm
Textilgewicht: 0,08 g/cm
Textildichte: 0.0124 g/cm²
Dicke: 0,071 cm
Dieser kettgewirkte Mikrodenier-Textilstoff war äußerst weich und flexibel.

Harzzusammensetzung

Der Textilstoff wurde mit 74 g pro 3,66 m Textilstoff mit einem gefüllten Polyurethan-Prepolymerharz mit der folgenden Zusammensetzung beschichtet:
Das Harz hatte ein NCO/OH-Verhältnis von 3,84 und ein NCO-Äquivalentgewicht von 357 g/Äquivalent. Das Harz wurde durch Zugabe der oben genannten Komponenten in Abständen von 5 Minuten in der angegebenen Reihenfolge hergestellt. Dies erfolgte unter Verwendung eines 1-gallon-Einmachglases, das mit einem mechanischen Rührer, einem Teflon-Rührwerkzeug und einem Thermoelement ausgestattet war. Das Harz wurde unter Verwendung eines Heizmantels erhitzt, bis die Reaktionstemperatur 65-71ºC erreichte, und 1-1,5 Stunden lang auf dieser Temperatur gehalten. Nach dieser Zeit wurde Füllstoff des Typs Nyad G Wollastokup 10012 (erhältlich von NYCO, Willsboro, NY) hinzugefügt, so dass die Zusammensetzung einen Füllstoffanteil von 20 Gew.-% hatte. Das Harz wurde verschlossen und über Nacht auf einer rotierenden Walze mit etwa 7 Umdrehungen pro Minute (U/min) abkühlen gelassen. Diese Harzzusammensetzung wurde verwendet, um den Textilstoff zu beschichten. Zwei Beschichtungsgewichte wurden verwendet. Auf einer füllstofffreien Basis betrugen die Beschichtungsgewichte 2,1 Gramm bzw. 2,33 Gramm Harz pro Gramm Textilstoff (2,6 bzw. 2,9 g/g einschließlich des Füllstoffs). Das Harz wurde manuell aufgetragen, indem man es über die Oberfläche des Textilstoffs ausbreitete und knetete, bis eine gleichmäßige Beschichtung erreicht wurde. Die Rollen wurden bis zur Bewertung in einer Aluminiumfolien-Laminatpackung eingeschlossen.

Trockenringfestigkeitstest

Rollen dieser Textilstoffe wurden mit den folgenden Ergebnissen auf 24- Stunden-Trockenringfestigkeit getestet:
Bei diesem Test wurde die "Trockenfestigkeit" gehärteter zylindrischer Ringproben aus den harzbeschichteten Materialien bestimmt. Jeder zylindrische Ring bestand aus 6 Schichten des harzbeschichteten Materials. Jeder zylindrische Ring hatte einen Innendurchmesser von 5,1 cm. Die Breite jedes gebildeten Rings war die gleiche wie die Breite des eingesetzten harzbeschichteten Materials.
Jeder zylindrische Ring wurde gebildet, indem man eine Rolle des harzbeschichteten Materials aus ihrem Vorratsbeutel entnahm und die Rolle etwa 30 Sekunden lang vollständig in entionisiertes Wasser mit einer Temperatur von etwa 27ºC eintauchte. Dann wurde die Rolle des harzbeschichteten Materials aus dem Wasser genommen, und das Material wurde um einen 5,1 cm dicken Dorn, der mit einer dünnen Schicht Trikotschlauch, wie 3M Synthetic Stockinet MSO2, bedeckt war, gewickelt, so dass 6 vollständige gleichmäßige Schichten entstanden, wobei eine kontrollierte Wickelspannung von etwa 45 g pro cm der Breite des Materials verwendet wurde. Jeder Zylinder wurde innerhalb von 30 Sekunden nach der Entnahme aus dem Wasser vollständig gewickelt.
30 Minuten nach dem ersten Eintauchen in das Wasser wurde der gehärtete Zylinder von dem Dorn abgenommen und 48 Stunden lang in einer kontrollierten Atmosphäre von 34ºC ± 2ºC und 55% ± 5% relativer Feuchtigkeit aushärten gelassen. Nach dieser Zeit wurde jeder Zylinder zum Testen in eine Halterung eines Instron-Instruments eingesetzt.
Sobald sich die Probe in der Halterung des Instruments befand, wurden Kompressionslasten an die zylindrische Ringprobe entlang ihrer Außenseite und parallel zu ihrer Achse angebracht. Jeder Zylinder wurde mit einer Geschwindigkeit von etwa 5 cm/min zerdrückt. Die maximale Kraft, die beim Zerdrücken des Zylinders ausgeübt wurde, wurde dann als Ringfestigkeit aufgezeichnet, die in diesem besonderen Fall die "Trockenfestigkeit" ist (ausgedrückt in Kraft pro Längeneinheit des Zylinders). Für jedes Material wurden wenigstens drei Proben getestet, und dann wurde die mittlere ausgeübte maximale Kraft berechnet.
Die oben aufgeführten Trockenfestigkeits-Testergebnisse zeigen an, dass die Materialien, die nur aus Mikrodeniergarnen bestehen, sehr fest sind. Die Trockenfestigkeit nähert sich der Festigkeit kommerziell erhältlicher Glasfaserbänder für Steifverbände an, welche typischerweise 88-105 Newton/cm Breite beträgt.

Porositätstest

Dann wurden die so hergestellten sechsschichtigen Ringe auf Porosität getestet, indem man etwa 25 ml entionisiertes Wasser in einem Becherglas in der Mitte eines zylindrischen Rings mit einer Petri-Schale, die auf die Oberseite des Rings geklebt wurde, und einer, die auf die Unterseite des Rings geklebt wurde, abdichtete. Der Gewichtsverlust dieses Aufbaus im Laufe der Zeit unter Umgebungsbedingungen wurde aufgezeichnet. Die Porosität der Textilstoffe war mit der des Textilstoffs vergleichbar, der in den Scotchcast-Plus®-Bändern für orthopädische Steifverbände von 3M verwendet wird. Die Ergebnisse sind im folgenden als Mittelwerte von zwei Proben gezeigt:
Die Gleichungen der linearen Regression für die drei Produkte wurden bestimmt, und die Steigungen der Geraden wurden als Geschwindigkeit des Wasserverlusts genommen. Diese betrugen: 0,0169 g/cm²/Tag für die Probe, die 2,1 g Harz pro g Textilstoff enthielt; 0,0155 g/cm²/Tag für die Probe, die 2,3 g Harz pro g Textilstoff enthielt; und 0,0156 g/cm²/Tag für die Probe, die das Scotchcast- Plus®-Band für orthopädische Steifverbände von 3M enthielt. Dies zeigt, dass die Wasserdampfporosität dieser Mikrodenier-Textilstoffträger gleich oder besser als diejenige des Textilstoffs im Glasfaserträger von Scotchcast Plus® ist.

Beispiel 2: Harzhaltekapazität des Mikrodenier-Textilstoffs

Um die höhere Harzhaltekapazität von Polyestergarnen bei reduziertem Filamentdurchmesser zu veranschaulichen, wurden sowohl ein gesponnenes 18/2- Garn mit einem Filamentdurchmesser von 1, 2 denier als auch ein 1/150/200- Garn mit einem Filamentdurchmesser von 0,75 denier getestet. Die Garne wurden nach der folgenden Technik auf die Aufnahmefähigkeit/Haltekapazität für Isonate® 2143L, ein carbodiimidmodifiziertes 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat (erhältlich von Dow Chemical, Midland, MI), getestet.
Eine Probe von 21,6 cm Garn wurde gewogen. Das Garn wurde 30 Sekunden lang in Isonate® 2143L eingetaucht. Dann wurde es herausgenommen und sachte für 30 Sekunden auf ein Premiere®-Papiertuch (erhältlich von Scott Paper Co., Philadelphia, PA) gelegt, um überschüssiges Harz, das auf der Außenseite des Garns geblieben ist, zu absorbieren. Dann wurde die Probe gewogen. Die erhaltenen Ergebnisse waren wie folgt:
Diese Daten zeigen an, dass das feine 18/2-Garn nicht so viel Harz halten kann wie das 1/150/200-Garn, obwohl das 18/2-Garn eine größere Masse hat. Weiterhin kann das 1/150/200-Garn (0,75 um Filamentdurchmesser) prozentual mehr als doppelt so viel Harz halten.

Beispiel 3: Variation der Anzahl der Maschen pro Längeneinheit bei Textilstoff, der Mikrodeniergarn und heißschrumpfbares Garn enthält

Eine Reihe von 4 Gewirken wurde hergestellt, wobei man denselben Typ von eingesetzten Garnen verwendete, aber die Abgabegeschwindigkeit der Aufnahmerolle variierte, um die Anzahl der Maschen/cm zu variieren. Das Gewirk war ein Zwei-Schienen-Grundgewirk, wobei das Schussgarn mit 6 Nadeln/cm (6er Nadelteilung) unter 4 Nadeln gelegt wurde. Die verwendete Wirkmaschine war dieselbe, die auch in Beispiel 1 verwendet wurde. Die Kettmasche war ein 2/150/34-Power-Stretch-Garn, das von Unifi (Greensboro, NC) hergestellt wurde. Dieses Garn ist ein zweifädiges Garn, wobei jeder Faden aus 34 Filamenten besteht und 150 denier hat, so dass man für das gesamte Garn 300 denier erhält. Das Schusseinlagegarn war das in Beispiel 1 verwendete Mikrodeniergarn (1/150/200).
Das Band wurde im wesentlichen ohne Spannung von der Wirkmaschine abgenommen und aufgerollt. Dann wurden die Gewirke thermisch geschrumpft, indem man den Textilstoff mit einer Geschwindigkeit von 20 ft/Minute (6,1 m/min) um ein Paar geheizte (350ºF, 176ºC) Kalanderrollen mit 6 inch (15 cm) Durchmesser führte, wobei die Rollen auseinander gehalten wurden. Dann wurden die Bänder durch einen geheizten Kalander in Quetschposition geführt, um den Textilstoff flach zu "bügeln" und die Dicke zu reduzieren. Die folgenden 4 Gewirke wurden auf diese Weise hergestellt:
Die Dicke wurde unter Verwendung einer Dickenmesslehre des Typs Ames Model 2 (Ames Gauge Company, Waltham, MA), die mit einem Kontaktkomparator mit 2,5 cm Durchmesser ausgestattet war, gemessen, indem man den Fuß sachte auf den Textilstoff herunterließ. Für jede Probe reduzierte der geheizte Kalander die Banddicke erheblich. Durch die Variation der Anzahl der Maschen pro inch wurden Textilstoffe mit erheblich unterschiedlicher Textilstoffdichte, prozentualer Dehnung und Anpassungsfähigkeit erzeugt.

Beispiel 4: Wirkware, die Mikrodeniergarn, heißschrumpfbares Garn und Monofilamentgarn enthält

Ein gewirkter Träger, der zur Verwendung in orthopädischen Steifverbänden geeignet ist, wurde gemäß Beispiel 3, Probe Gewirk Nr. 3, hergestellt, außer dass ein 180-denier-Nylonmonofilament SN-40-1 (erhältlich von Shakespear Monofilament, Columbia, SC) als Schusseinlage verwendet wurde. Jedes von drei Monofilamentgarnen wurde über 21 Nadeln in einer im wesentlichen nichtüberlappenden Konfiguration eingelegt, so dass die Breite des Textilstoffs vollständig ausgefüllt wurde (man beachte, dass zwei benachbarte Monofilamente einander nicht überlappen, sondern abwechselnd um eine gemeinsame Nadel herum gelegt werden, wie es in Fig. 5 gezeigt ist). Der Textilstoff wurde thermisch geschrumpft und in einem mitlaufenden Verfahren kalandriert. Das Schrumpfen erfolgte unter Verwendung von heißer Luft, die auf 150ºC temperiert war, und anschließend wurde kalandriert, wobei man ein Paar mit Silikonelastomer bedeckter Walzen mit Durchmessern von 7,6 cm unter einer Kraft von 390 Newton verwendete. Der Textilstoff hatte eine Dehnbarkeit von ungefähr 45%, eine Breite von 8,9 cm und eine Dicke von 0,12 cm.
Der Textilstoff wurde mit dem folgenden Harzsystem beschichtet:
Das NCO/OH-Verhältnis dieses Harzes betrug 4,26, und das NCO-Äquivalentgewicht betrug 328 g/Äquivalent. Das Harz wurde so hergestellt, wie es in Beispiel 1 beschrieben ist, außer dass 15 Gew.-% Nyad G Wollastokup 10012 als verstärkender Füllstoff verwendet wurden. Dieses Harz wurde in einer Menge von 3,5 Gramm pro Gramm Textilstoff (2,8 Gramm füllstofffreies Harz pro Gramm Textilstoff) auf den Textilstoff aufgetragen.
Das hergestellte Band ließ sich gut handhaben. Das heißt, es zeigte sich, dass man mit dem fertigen Gewirk leicht arbeiten konnte, wenn es nach Eintauchen in Wasser bei Umgebungstemperatur und dreimaligem Ausdrücken trocken um künstliche Beine gewickelt wurde. Während dieser Operation bildeten sich keine Falten. Die Trockenfestigkeit wurde nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren zu 19 kg/cm gemessen. Die Ringdelaminierung wurde nach dem unten skizzierten Delaminierungstest zu 15,2 Newton/cm gemessen. Typische Werte für kommerziell erhältliches Glasfaserband für orthopädische Steifverbände sind 88-105 Newton/cm Trockenfestigkeit bei einer Ringdelaminierung von 8, 8 Newton/cm.

Delaminierungstest

Dieser Test misst die Kraft, die zum Delaminieren eines gehärteten zylindrischen Rings aus einem harzbeschichteten Material notwendig ist. Jeder zylindrische Ring umfasst 6 Schichten des harzbeschichteten Materials mit einem inneren Durchmesser von 5,1 cm. Die Breite des gebildeten Rings war dieselbe wie die Breite des eingesetzten harzbeschichteten Materials. Die endgültige Berechnung der Delaminierungsfestigkeit wird in Newton pro Zentimeter Bandbreite angegeben.
Jeder zylindrische Ring wurde gebildet, indem man eine Rolle des harzbeschichteten Materials aus ihrem Aufbewahrungsbeutel herausnahm und die Rolle etwa 30 Sekunden lang vollständig in entionisiertes Wasser mit einer Temperatur von etwa 27ºC eintauchte. Die Rolle des harzbeschichteten Materials wurde dann aus dem Wasser genommen, und das Material wurde um einen Dorn mit einem Durchmesser von 5,1 cm, der mit einem dünnen Trikotschlauch (wie 3M Synthetic Stockinet MSO2) bedeckt war, gewickelt, so dass 6 vollständige gleichmäßige Schichten entstanden, wobei eine kontrollierte Wickelspannung von etwa 45 g pro cm der Breite des Materials verwendet wurde. Ein freies Ende von etwa 15,24 cm wurde zurückbehalten, und der Rest der Rolle wurde abgeschnitten. Jeder Zylinder wurde innerhalb von 30 Sekunden nach der Entnahme aus dem Wasser vollständig gewickelt.
15 bis 20 Minuten nach dem ersten Eintauchen in das Wasser wurde der gehärtete Zylinder von dem Dorn abgenommen, und 30 Minuten nach dem ersten Eintauchen in Wasser wurde seine Delaminierungsfestigkeit bestimmt.
Dies erfolgte dadurch, dass man das freie Ende der zylindrischen Probe in die Backen der Testmaschine, nämlich eine Maschine des Typs Instron Model 1122, einspannte und eine Spindel durch den hohlen Kern des Zylinders führte, so dass der Zylinder frei um die Achse der Spindel rotieren konnte. Dann wurde die Instron-Maschine aktiviert, so dass sie mit einer Geschwindigkeit von etwa 127 cm/min am freien Ende der Probe zog. Die mittlere Kraft, die erforderlich war, um die gewickelten Schichten über die ersten 33 cm des Zylinders zu delaminieren, wurde dann als Kraft pro Längeneinheit der Breite der Probe (Newton/cm) aufgezeichnet. Für jedes Material wurden wenigstens 5 Proben getestet, und dann wurde die mittlere Delaminierungskraft berechnet und als "Delaminierungsfestigkeit" angegeben.

Beispiel 5: Wirkware, die Mikrodeniergarn, Monofilamentgarn und dehnbare Filamentgarne mit kleinerem Durchmesser enthält

Eine ähnliche Wirkware wie die von Beispiel 4 wurde unter Verwendung eines dehnbaren 2/150/100-Polyestergarns in Kettrichtung anstelle des 2/150/34- Power-Stretch-Garns hergestellt, und mit der Ausnahme, dass der Textilstoff nicht kalandriert wurde. Dieses dehnbare Garn hat einen Filamentdurchmesser von 1,5 denier/Filament im Gegensatz zu 4,4 denier/Filament für das 2/150/34- Garn. Das Endprodukt hatte nur 15% Dehnbarkeit und eine Dicke von 0,069 cm, im Gegensatz zur Dicke von 0,12 cm des thermisch geschrumpften Textilstoffs von Beispiel 4. Dies deutet darauf hin, dass eine desto größere Kraft zum Schrumpfen des Gewirks erzeugt wird, je größer der Filamentdurchmesser des schrumpfbaren/dehnbaren Garns ist, was zu einem dünneren Textilstoff führt.

Beispiel 6: Dehnbares Garn mit einfachem Ende und 2,2 denier/Filament

Eine ähnliche Wirkware wie die von Beispiel 4 wurde unter Verwendung eines dehnbaren 1/150/68-Polyestergarns in Kettrichtung anstelle des 2/150/34- Power-Stretch-Garns hergestellt. Dieses dehnbare Garn hat einen Filamentdurchmesser von 2,2 denier/Filament im Gegensatz zu 4,4 denier/Filament für das 2/150/34-Garn. Außerdem wurde das 1/150/200-Mikrodenierschussgarn durch ein von Dixie Yarns hergestelltes gesponnenes 18/2-Polyestergarn ersetzt. Das Endprodukt hatte 45% Dehnbarkeit und eine Dicke von 0,091 cm. Zu den anderen Eigenschaften des Gewirks gehören die folgenden: Maschendichte im entspannten Zustand = 2,5 Maschen/cm; relative Gewichte der Textilstoffkornponenten (Kettkomponente: 38,1 Gew.-%; Schusskomponente: 56,5 Gew.-%; Monofilament: 5,3 Gew.-%); Maschendichte im geschrumpften Zustand = 3,4 Maschen/cm; und Breite = 92 mm. Dieses Experiment deutet darauf hin, dass mit einem hohen Anteil an dehnbarem Garn mit einer Filamentgröße von 2,2 denier ein Textilstoff mit einer geringeren flächenbezogenen Masse hergestellt werden kann.

Beispiel 7: Auswirkung des vollständigen Schrumpfens vor dem Kalandrieren

Eine ähnliche Wirkware wie die von Beispiel 6 wurde hergestellt, aber diesmal wurde das Gewirk vor dem Kalandrieren und "Bügeln" des Textilstoffs nicht vollständig thermisch geschrumpft. Nach der Operation hatte der Textilstoff unter einer Belastung von 2,3 kg eine Dehnbarkeit von nur 13-20% und eine Dicke von 0,081 cm. Dies ist merklich weniger als die 45%ige Dehnbarkeit, die in Beispiel 6 beobachtet wurde. Der Textilstoff wurde noch einmal heißer Luft ausgesetzt, aber der Textilstoff konnte nicht wesentlich geschrumpft werden. Daher ist es wichtig, den Textilstoff vor der Kalanderoperation vollständig auf die gewünschte Dehnbarkeit zu schrumpfen, wenn eine hochprozentige Schrumpfung gewünscht wird.

Beispiel 8: Variation der Monofilamenteinlage

Drei Gewirke wurden unter Verwendung der folgenden Garne hergestellt: Kettmasche - dehnbares 1/150/68-Polyestergarn (Dalton Textiles, Oak Brook, IL);
Schusseinlagegarn - gesponnenes 18/2-Polyestermikrodeniergarn (Dalton Textiles); und
Schusseinschlaggarn - 180-Denier-Nylonmonofilament (Shakespear Monofilament, SN-40-1)
Das Gewirk wurde unter Verwendung eines Nadelbetts mit einer 6er Nadelteilung (6 Nadeln/cm) hergestellt. Das gesponnene 18/2-Polyester-Mikrodeniergarn wurde über 3 Nadeln gelegt. Das gesamte Gewirk wurde unter Verwendung von 61 Nadeln hergestellt. Das Monofilament wurde in drei getrennten Gewirken über verschiedene Anzahlen von Nadeln eingelegt. Dies ist im folgenden gezeigt:
Die Gewirke wurden außerhalb der Wirkmaschine thermisch geschrumpft, wobei man ein auf 150ºC eingestelltes Leister-Heißluftgebläse verwendete. Die Gewirke wurden auf einem Instron 1122 auf Dehnbarkeit in Richtung der Breite oder quer zur Bahn getestet (Mittelwert aus 2 Proben). Die Dehnbarkeit wurde als prozentuale Dehnung unter einer Belastung von 0,175 N/mm bzw. 0,262 N/mm genommen, wenn mit einer Geschwindigkeit von 5 inch pro Minute gedehnt wurde. Die prozentuale Dehnung in der Richtung quer zur Bahn nimmt eindeutig erheblich zu, wenn die Zahl der Monofilamente zunimmt. Die Gewirke wurden mit dem Harz von Beispiel 4 beschichtet und unter minimaler Spannung zu 3,20-m-Rollen verarbeitet. In allen Fällen ließ sich das Gewirk immer noch ohne Faltenbildung drapieren und formen. Dies deutet darauf hin, dass die Dehnbarkeit in Richtung der Breite maßgeschneidert werden kann, während man eine flache und faltenfreie Bahn beibehält.

Beispiel 9: Tempern des Monofilaments zur Verbesserung der Rückstellkraft

Ein Textilstoff, der ein Monofilament enthielt, wurde getempert, um ihm eine Rückstellkraft zu verleihen, die die elastische Rückverformung erhöht; dazu wurde eine Probe der in Beispiel 8 offenbarten Gewirke 15 Minuten lang in einen Ofen von 175ºC gelegt. Ein Monofilament wurde herausgezogen, und es zeigte sich, dass es die unmittelbar nach dem Wirken vorliegende Form sehr gut beibehielt. Es sei angemerkt, dass ein aus der nicht getemperten Kontrolle entnommenes Monofilament aufgrund eines gewissen Temperns, das während der Heißschrumpfoperation auftrat, nicht vollständig gerade war. Dies deutet darauf hin, dass das thermische Schrumpfen und das Tempern in einem einzigen Schritt erfolgen könnten, wenn die Temperatur und die Dauer bei dieser Temperatur ausreichend wären. Weiterhin kann ein Monofilament mit einer Tempertemperatur, die etwas niedriger ist als die Heißschrumpftemperatur, bevorzugt sein. Man beachte, dass der Betrag der Rückstellkraft durch Variieren der Denierzahl des Monofilaments eingestellt werden kann.

Beispiel 10: Bevorzugter Träger eines Bandes für Steifverbände

Ein gewirkter Träger, der zur Verwendung in orthopädischen Steifverbänden geeignet ist, wurde unter Verwendung der folgenden Komponenten hergestellt:

Zusammensetzung Komponente

vordere Schiene = Polyester (Dalton Textiles, Oak Brook, IL) heißschrumpfbares 1/150/68-Garn Kette
hintere Schiene = gesponnener Polyester (Dalton Textiles, Oak Brook, IL) 18/2-Mikrodeniergarn Schusseinlage
mittlere Schiene = 180-denier-Nylon-Monofilament (Shakespear Monofilament, Columbia, SC) (Shakespear SN-40-1) Schusseinschlag
Das Gewirk wurde unter Verwendung von insgesamt 61 Nadeln in einem Nadelbett mit metrischer 6er Nadelteilung auf einer Kettwirkmaschine des Typs Raschelina RB Crochet von der J. Müller of America, Inc. aufgebaut. Der Grundaufbau des Gewirks erfolgte mit der Kette auf der vorderen Schiene und der Schusseinlage unter 3 Nadeln auf der hinteren Schiene. Die mittlere Schiene wurde verwendet, um insgesamt 10 Monofilament-Schusseinschlaggarne, die jeweils über 7 Nadeln verliefen, einzulegen. Die Schusseinschlaggarne wurden über die Breite der Bandage miteinander verschränkt, indem sie abwechselnd um eine gemeinsame Nadel herum gelegt wurden, z. B. wurde Schusseinschlaggarn Nr. 1 um die Nadeln Nr. 1 und 7 herum gelegt, das Schusseinschlaggarn Nr. 2 wurde um die Nadeln Nr. 7 und 13 herum gelegt, usw. Der Textilstoff, der aus dieser besonders bevorzugten Zusammensetzung hergestellt wurde, wurde thermisch geschrumpft, indem man den Textilstoff unter einem auf eine Temperatur von 150ºC eingestellten Heißluftgebläse durchführte. Die Hitze bewirkte, dass der Textilstoff schrumpfte, während die Bahn im wesentlichen ohne Spannung auf den Kern aufgewickelt wurde. Dann wurde der Textilstoff in Form einer losen Rolle 20 Minuten lang bei 175ºC erhitzt, um das Monofilamentgarn im geschrumpften Zustand zu tempern. Nach dem Abkühlen wurde der Textilstoff durch eine geheizte Kalanderwalze (79ºC) geführt, um die Dicke des Textilstoffs auf etwa 0,038-0,040 inch (0,97 mm bis 1,02 mm) zu reduzieren. In dieser Weise verarbeitet, d. h. mit Schrumpfung unter voller Hitze und anschließendem Kalandern, wurde ein Textilstoff mit den folgenden Eigenschaften hergestellt:

Eigenschaft gemessenes Ergebnis

Breite (cm) 9,5
flächenbezogene Masse (g/m²) 150
Dicke (mm) 0,97-1,02
Maschen/cm 3,54
Maschenreihen/cm 6,29
Öffnungen/cm² 22,3
Dehnbarkeit (%) Länge 46,3*
Dehnbarkeit (%) Breite 63,4*
* Man beachte, dass die Längsdehnung unter einer Belastung von 5 1b (22,2 N) gemessen wurde und die Querdehnung unter einer Belastung von 1,51b/in (2,63 N/cm) gemessen wurde.

Harzzusammensetzung

Der oben beschriebene Textilstoff wurde mit der folgenden Harzzusammensetzung beschichtet:
* früher von Union Carbide erhältlich, jetzt von der Arco Chemical Company als Poly 24-32 erhältlich.
Das Harz hatte ein NCO/OH-Verhältnis von 4,25 und ein NCO-Äquivalentgewicht von 332,3 g/Äquivalent. Das Harz wurde durch Zugabe der oben genannten Komponenten in Abständen von 5 Minuten in der angegebenen Reihenfolge hergestellt. Dies erfolgte unter Verwendung eines 1-gallon-Einmachglases, das mit einem mechanischen Rührer, einem Teflon-Rührwerkzeug und einem Thermoelement ausgestattet war. Das Harz wurde unter Verwendung eines Heizmantels erhitzt, bis die Reaktionstemperatur 65-71ºC erreichte, und etwa 1-1,5 Stunden lang auf dieser Temperatur gehalten. Nach dieser Zeit wurde Füllstoff des Typs Nyad G Wollastokup 10012 (erhältlich von Nyco, Willsboro, NY) hinzugefügt, so dass die Zusammensetzung einen Füllstoffanteil von 20 Gew.-% hatte. Das Reaktionsgefäß wurde verschlossen, und das Harz wurde über Nacht auf einer rotierenden Walze mit etwa 7 Umdrehungen pro Minute (U/min) abkühlen gelassen. Diese gefüllte Harzzusammensetzung wurde mit einem Beschichtungsgewicht von 3,5 g gefülltes Harz/g Textilstoff (2,8 g/g Textilstoff auf einer füllstofffreien Basis). Die Beschichtung erfolgte unter minimaler Spannung, um eine Dehnung des Textilstoffs zu vermeiden, indem man das Harz direkt auf einer Oberfläche ausbreitete. Der beschichtete Textilstoff wurde zu 3,35-m- Rollen verarbeitet, die um einen Polyethylenkern mit einem Durchmesser von 1,2 cm gewickelt waren. Diese Verarbeitungsoperation erfolgte ebenfalls unter minimaler Spannung, um eine Dehnung des Textilstoffs zu vermeiden. Dann wurden die Rollen bis zur späteren Bewertung in Aluminiumfolien-Laminatbeutel gesteckt.
Das Material wurde bewertet, indem man die Rolle aus dem Beutel nahm, unter Wasser von 23-25ºC tauchte und dreimal quetschte und anschließend ein letztes Mal ausdrückte, um überschüssiges Wasser zu entfernen, und um einen Unterarm wickelte. Das Material erwies sich als sehr anpassungsfähig und leicht zu verarbeiten ohne Faltenbildung. Der Steifverband wurde in einer kurzen Zeit (weniger als 20-30 Minuten) sehr fest und hatte ein gefälliges Erscheinungsbild. Man beachte, dass das Band schnell sehr schlüpfrig wurde, wenn man es in Wasser eintauchte. Die Rolle ließ sich leicht abwickeln und blieb nicht an den Handschuhen der anlegenden Person kleben. Aufgrund der nichtklebrigen Natur des Harzes ließ sich das Band leicht formen. Der Verband wurde über seine gesamte Länge abgerieben, ohne an den Handschuhen kleben zu bleiben, und die Schichten verbanden sich gut miteinander. Der endgültige gehärtete Steifverband hatte eine viel glattere Oberflächenbeschaffenheit als typische Glasfasermaterialien für Steifverbände. Außerdem konnte man viel leichter als bei Glasfasermaterialien für Steifverbände mit einem Filzstift darauf zeichnen und ihn dekorieren, und das Gezeichnete war auch viel besser erkennbar.

Beispiel 11: Bevorzugter Träger eines Bandes für Steifverbände

Zusammensetzung Komponente

vordere Schiene = Polyester (Dalton Textiles, Oak Brook, IL) heißschrumpfbares 1/150/68-Garn Kette
hintere Schiene = gesponnener Polyester (Dalton Textiles, Oak Brook, IL) 18/2-Mikrodeniergarn Schusseinlage
mittlere Schiene = 180-denier-Nylon-Monofilament (Shakespear Monofilament, Columbia, SC) (Shakespear SN-40-1) Schusseinschlag
Das Gewirk wurde unter Verwendung von insgesamt 45 Nadeln in einem Nadelbett mit metrischer 4er Nadelteilung auf einer Kettwirkmaschine des Typs Raschelina RB Crochet von der J. Müller of America, Inc. aufgebaut. Der Grundaufbau des Gewirks erfolgte mit der Kette auf der vorderen Schiene und der Schusseinlage unter 3 Nadeln auf der hinteren Schiene. Die mittlere Schiene wurde verwendet, um insgesamt 5 Monofilament-Schusseinschlaggarne, die jeweils über 9 Nadeln verliefen, einzulegen. Die Schusseinschlaggarne wurden über die Breite der Bandage miteinander verschränkt, indem sie abwechselnd um eine gemeinsame Nadel herum gelegt wurden, z. B. wurde Schusseinschlaggarn Nr. 1 um die Nadeln Nr. 3 und 11 herum gelegt, das Schusseinschlaggarn Nr. 2 wurde um die Nadeln Nr. 11 und 19 herum gelegt, usw. Bemerkenswerterweise lief um die Nadeln Nr. 1, 2, 44 und 45 kein Schusseinschlaggarn. Der Textilstoff, der aus dieser besonders bevorzugten Zusammensetzung hergestellt wurde, wurde thermisch geschrumpft, indem man den Textilstoff unter einem auf eine Temperatur von 150ºC eingestellten Heißluftgebläse durchführte. Die Hitze bewirkte, dass der Textilstoff schrumpfte, während die Bahn im wesentlichen ohne Spannung auf den Kern aufgewickelt wurde. Dann wurde der Textilstoff in Form einer losen Rolle 20 Minuten lang bei 175ºC erhitzt, um das Monofilamentgarn im geschrumpften Zustand zu tempern. Nach dem Abkühlen wurde der Textilstoff durch eine geheizte Kalanderwalze (79ºC) geführt, um die Dicke des Textilstoffs auf etwa 0,81 mm bis 1,02 mm zu reduzieren.
Nach dem Kalandrieren wurde der Textilstoff mikrogekreppt, wie es hier beschrieben ist. Das Mikrokreppverfahren ist ein mechanischer Weg, um Bahnstrukturen funktionelle Eigenschaften zu verleihen. In einer Ausführungsform des Verfahrens (dem "Micrex"-Verfahren) wird eine unbehandelte Bahn (z. B. ein Textilstoff), von einer Hauptrolle gestützt, in einen konvergierenden Durchtritt eingeführt, fest gepackt und in den Hauptbehandlungsraum transportiert, wo der Mikrokreppvorgang stattfindet. Durch die Einstellung von Parametern können verschiedene Grade der Restkompaktierung und des Kreppquerschnitts erreicht werden, je nach dem gewünschten Ergebnis und den Merkmalen des behandelten Materials. Die behandelte Bahn tritt durch einen sekundären Durchtritt zwischen starren und/oder flexiblen Verzögerern, die die Gleichmäßigkeit und das Ausmaß der Kompaktierung steuern. Die Kompaktierung wird in dem Textilstoff aufrechterhalten, indem man die Fasern im kompaktierten Zustand tempert. "Tempern" bedeutet das Halten der Faser auf einer bestimmten Temperatur während einer bestimmten Zeit mit anschließendem Abkühlen der Faser. Diese Behandlung entfernt innere Spannungen, die sich aus der vorhergehenden Mikrokreppoperation ergeben, und "fixiert" so die Stoffstruktur effektiv in einer neuen bevorzugten Orientierung. Dies kann unter Verwendung von trockener Hitze (z. B. Heißwalzen, Infrarotstrahlung, Konvektionsofen usw.) oder Dampf erfolgen. Die Wahl des Temperverfahrens hängt von Faktoren wie dem Gewicht des Textilstoffs, dem Fasertyp und der Geschwindigkeit des Verfahrens ab. Ein einfaches Verfahren, um dem Textilstoff Wärme zuzuführen, besteht darin, den Textilstoff über eine geheizte Rolle laufen zu lassen. Alternativ dazu wird für manche Textilstoffe Dampfhitze bevorzugt. Zwei kommerzielle Mikrokreppverfahren sind vermutlich zur Behandlung von Textilstoffen der vorliegenden Erfindung geeignet. Ein solches Verfahren, das oben diskutiert wird, wird von der Micrex Corporation in Walpole, Massachusetts, vermarktet (das "Micrex"-Verfahren). Ein zweites solches Verfahren wird von der Tubular Textile Machinery Corporation in Lexington, North Carolina, vermarktet (das "TTM"- Verfahren). Das TTM-Verfahren ist dem Micrex-Verfahren im Prinzip ähnlich, doch sind bestimmte Details unterschiedlich. Beim TTM-Verfahren wird der Textilstoff über eine Zuführrolle und unter einem Schuh hindurch in die Kompaktierzone geleitet. Dann wird der Textilstoff kompaktiert oder mikrogekreppt, indem man einen unteren Kompaktierschuh und eine Verzögerungsrolle in Kontakt bringt. Dennoch wird der Textilstoff bei beiden Verfahren einer Kompaktierkraft aufgrund von Reibungsverzögerern ausgesetzt.
Im vorliegenden Beispiel wurde der Textilstoff mit einem Micrex-Kompaktor mit einer 193 cm breiten offenen Breite, der ohne Klinge aufgebaut war, d. h. es wurde kein starrer Verzögerer verwendet, mikrogekreppt. Die Oberfläche des flexiblen Reibungsverzögerers war mit nassem oder trockenem 600er Sandpapier (erhältlich von 3M) ausgestattet. Die Hauptrolle wurde auf eine Temperatur von 135ºC erhitzt, und der trockene Textilstoff wurde mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 4,87 m/min hindurchgeführt. Die Aufnahmerolle wurde auf eine 60% langsamere Geschwindigkeit, d. h. 2,93 m/min. eingestellt, um eine 40%ige Kompaktierung zu gewährleisten. In dieser Weise verarbeitet, d. h. mit Schrumpfung unter voller Hitze und anschließendem Kalandern und Mikrokreppen, wurde ein Textilstoff mit den folgenden Eigenschaften hergestellt:

Eigenschaft gemessenes Ergebnis

Breite (cm) 9,9
flächenbezogene Masse (g/m²) 0,014
Dicke (mm) 0,91
Maschen/cm 4,7
Maschenreihen/cm 4,7
Öffnungen/cm² 22
Dehnbarkeit (%) Länge 70*
Dehnbarkeit (%) Breite 12*
* Man beachte, dass die Längsdehnung unter einer Belastung von 22,2 N gemessen wurde und die Querdehnung unter einer Belastung von 0,175 N/mm gemessen wurde.

Harzzusammensetzung

Der oben beschriebene Textilstoff wurde mit Harz beschichtet und getestet, wie es in Beispiel 10 beschrieben ist. Das Material erwies sich als sehr anpassungsfähig und leicht zu verarbeiten ohne Faltenbildung. Der Steifverband wurde in einer kurzen Zeit (weniger als 20-30 Minuten) sehr fest und hatte ein sehr gefälliges Erscheinungsbild. Man beachte, dass das Band schnell sehr schlüpfrig wurde, wenn man es in Wasser eintauchte. Die Rolle ließ sich leicht abwickeln und blieb nicht an den Handschuhen der anlegenden Person kleben. Aufgrund der nichtklebrigen Natur des Harzes ließ sich das Band leicht formen. Der Verband wurde über seine gesamte Länge abgerieben, ohne an den Handschuhen kleben zu bleiben, und die Schichten verbanden sich gut miteinander. Der endgültige gehärtete Steifverband hatte eine viel glattere Oberflächenbeschaffenheit als typische Glasfasermaterialien für Steifverbände. Außerdem konnte man viel leichter als bei Glasfasermaterialien für Steifverbände mit einem Filzstift darauf zeichnen und ihn dekorieren, und das Gezeichnete war auch viel besser erkennbar. Bemerkenswerterweise ragten die Schusseinschlaggarne dadurch, dass kein Schusseinschlaggarn um eine der Nadeln Nr. 1, 2, 44 oder 45 herum geführt wurde, nach dem Mikrokreppen nicht über den Rand des Textilstoffs hinaus. Dadurch wird eine unerwünschte Rauheit am Rand des Textilstoffs (die nach der Härtung des Harzes besonders unerwünscht ist) vermieden, und es wird auch eine Freilegung einer "Masche" des Schusseinschlaggarns am Rand vermieden.

Beispiel 12: Träger eines Bandes für Steifverbände

Zusammensetzung Komponente

vordere Schiene = Polyester (Dalton Textiles, Oak Brook, IL) heißschrumpfbares 2/150/34-Garn Kette
hintere Schiene = gesponnener Polyester (Dalton Textiles, Oak Brook, IL) heißschrumpfbares 1/150/100-Garn Schusseinlage
mittlere Schiene = 180-denier-Nylon-Monofilament (Shakespear Monofilament, Columbia, SC) (Shakespear SN-40-1) Schusseinschlag
Das Gewirk wurde unter Verwendung von insgesamt 61 Nadeln in einem Nadelbett mit metrischer 6er Nadelteilung auf einer Kettwirkmaschine des Typs Raschelina RB Crochet von der J. Müller of America, Inc. aufgebaut. Der Grundaufbau des Gewirks erfolgte mit der Kette auf der vorderen Schiene und der Schusseinlage unter 4 Nadeln auf der hinteren Schiene. Die mittlere Schiene wurde verwendet, um insgesamt 3 Monofilament-Schusseinschlaggarne, die jeweils über 21 Nadeln verliefen, einzulegen. Die Schusseinschlaggarne wurden über die Breite der Bandage miteinander verschränkt, indem sie abwechselnd um eine gemeinsame Nadel herum gelegt wurden, z. B. wurde Schusseinschlaggarn Nr. 1 um die Nadeln Nr. 1 und 21 herum gelegt, das Schusseinschlaggarn Nr. 2 wurde um die Nadeln Nr. 21 und 41 herum gelegt, usw. Der Textilstoff, der aus dieser Zusammensetzung hergestellt wurde, wurde thermisch geschrumpft, indem man den Textilstoff unter einem auf eine Temperatur von 150ºC eingestellten Heißluftgebläse durchführte. Die Hitze bewirkte, dass der Textilstoff schrumpfte, während die Bahn im wesentlichen ohne Spannung auf den Kern aufgewickelt wurde. Dann wurde der Textilstoff in Form einer losen Rolle 20 Minuten lang bei 175ºC erhitzt, um das Monofilamentgarn im geschrumpften Zustand zu tempern. Nach dem Abkühlen wurde der Textilstoff durch eine geheizte Kalanderwalze (79ºC) geführt, um die Dicke des Textilstoffs auf etwa 1,17 mm zu reduzieren. In dieser Weise verarbeitet, d. h. mit Schrumpfung unter voller Hitze und anschließendem Kalandern, wurde ein Textilstoff mit den folgenden Eigenschaften hergestellt:

Eigenschaft gemessenes Ergebnis

Breite (cm) 8,9
flächenbezogene Masse (g/m²) 0,017
Dicke (mm) 1,17
Maschen/cm 2,5
Maschenreihen/cm 6,7
Öffnungen/cm² 16,7
Dehnbarkeit (%) Länge 15*
Dehnbarkeit (%) Breite 20*
* Man beachte, dass die Längsdehnung unter einer Belastung von 22,2 N gemessen wurde und die Querdehnung unter einer Belastung von 0,175 N/mm gemessen wurde.

Harzzusammensetzung

Der oben beschriebene Textilstoff wurde mit Harz beschichtet und getestet, wie es in Beispiel 10 beschrieben ist. Das Material erwies sich als sehr anpassungsfähig und leicht zu verarbeiten ohne Faltenbildung. Der Steifverband wurde in einer kurzen Zeit (weniger als 20-30 Minuten) sehr fest und hatte ein sehr gefälliges Erscheinungsbild. Man beachte, dass das Band schnell sehr schlüpfrig wurde, wenn man es in Wasser eintauchte. Die Rolle ließ sich leicht abwickeln und blieb nicht an den Handschuhen der anlegenden Person kleben. Aufgrund der nichtklebrigen Natur des Harzes ließ sich das Band leicht formen. Der Verband wurde über seine gesamte Länge abgerieben, ohne an den Handschuhen kleben zu bleiben, und die Schichten verbanden sich gut miteinander. Der endgültige gehärtete Steifverband hatte eine viel glattere Oberflächenbeschaffenheit als typische Glasfasermaterialien für Steifverbände. Außerdem konnte man viel leichter als bei Glasfasermaterialien für Steifverbände mit einem Filzstift darauf zeichnen und ihn dekorieren, und das Gezeichnete war auch viel besser erkennbar.
Dieses Beispiel zeigt, dass eine harzbeschichtete Wirkware, die ein steifheitsregulierendes Nichtglasfasergarn mit einem E-Modul von mehr als etwa 5 g/denier umfasst, ohne Faltenbildung angelegt (d. h. um eine Gliedmaße gewickelt) werden kann.
Die obige detaillierte Beschreibung und die Beispiele wurden nur zum besseren Verständnis angegeben. Sie sind nicht als unnötige Einschränkungen anzusehen. Die Erfindung ist nicht auf die genauen gezeigten und beschriebenen Details beschränkt, denn Variationen, die für den Fachmann naheliegend sind, sind von der durch die Ansprüche definierten Erfindung mitumfasst.

Claims

1. Harzbeschichtetes Bahnmaterial, umfassend:

(a) einen dehnbaren gewirkten Textilstoff, der verschiedene, nicht aus Glasfaser bestehende Garnkomponenten umfasst; und

(b) ein auf den Textilstoff aufgetragenes härtbares Harz;

dadurch gekennzeichnet, dass eine der Garnkomponenten ein nicht aus Glasfaser bestehendes Mikrodeniergarn von nicht mehr als 1,65 dtex (1,5 denier) ist, wobei der gewirkte Textilstoff eine Dehnbarkeit von 15- 100% hat, wenn man sie 1 Minute nach dem Anbringen einer Belastung von 0,26 N pro mm misst.

2. Harzbeschichtetes Bahnmaterial gemäß Anspruch 1, wobei der gewirkte Textilstoff eine Dehnbarkeit von 40-60% hat, wenn man sie 1 Minute nach dem Anbringen einer Belastung von 0,26 N pro mm misst.

3. Harzbeschichtetes Bahnmaterial gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der gewirkte Textilstoff eine Kettwirkware mit einem Kettenstich, einer Schusseinlage und einem Schusseintrag ist.

4. Harzbeschichtetes Bahnmaterial gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei sich das Mikrodeniergarn als Schusseinlage in dem Textilstoff befindet.

5. Harzbeschichtetes Bahnmaterial gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Mikrodeniergarn ein Polyestergarn ist.

6. Harzbeschichtetes Bahnmaterial gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, das weiterhin ein Stretchgarn umfasst.

7. Harzbeschichtetes Bahnmaterial gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei sich das Stretchgarn im Kettenstich befindet.

8. Harzbeschichtetes Bahnmaterial gemäß Anspruch 7, wobei das Stretchgarn ein elastisches Stretchgarn von nicht mehr als 550 dtex (500 denier) ist.

9. Harzbeschichtetes Bahnmaterial gemäß Anspruch 7, wobei das Stretchgarn ein heißschrumpfbares thermoplastisches Mikrodeniergarn mit wenigstens 30% Streckung ist.

10. Harzbeschichtetes Bahnmaterial gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Textilstoff ein nicht aus Glasfaser bestehendes steifheitsregulierendes Garn mit einem Modul von mehr als 4,55 g/tex (5 g pro Denier) umfasst, welches ein unelastisches Monofilamentgarn umfasst.

11. Harzbeschichtetes Bahnmaterial gemäß Anspruch 10, wobei das Monofilamentgarn aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Polyester-Monofilamentgarn und einem Nylon-Monofilamentgarn besteht.

12. Harzbeschichtetes Bahnmaterial gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Harz wasserhärtbar ist.

13. Harzbeschichtetes Bahnmaterial gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das härtbare Harz ein Isocyanat-terminiertes Prepolymer umfasst.

14. Harzbeschichtetes Bahnmaterial gemäß Anspruch 10, wobei das steifheitsregulierende Garn zu weniger als 15% Schrumpfung befähigt ist.

15. Harzbeschichtetes Bahnmaterial gemäß Anspruch 10 oder 14, wobei das steifheitsregulierende Garn in seiner gewirkten Orientierung getempert werden kann.

16. Harzbeschichtetes Bahnmaterial gemäß den Ansprüchen 9, 10, 14 oder 15, wobei sich das Stretchgarn in den Maschenreihen eines Kettenstichs befindet.

17. Harzbeschichtetes Bahnmaterial gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Textilstoff kalandriert ist.

18. Harzbeschichtetes Bahnmaterial gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Textilstoff das im allgemeinen unelastische steifheitsregulierende Garn als Schusseintrag enthält.

19. Harzbeschichtetes Bahnmaterial gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Mikrodeniergarn nicht mehr als 1,10 dtex (1,0 denier) hat.

20. Verfahren zur Herstellung des harzbeschichteten Bahnmaterials gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

(a) Wirken des Stretchgarns, des Mikrodeniergarns und des steifheitsregulierenden Garns mit einer dreischienigen Kettwirkmaschine;

(b) Schrumpfen des Textilstoffs;

(c) Kalandrieren des Textilstoffs, so dass die Dicke des Textilstoffs reduziert wird; und

(d) Auftragen eines härtbaren Harzes auf den Textilstoff.

21. Verfahren gemäß Anspruch 20, wobei der Schritt des Schrumpfens des Textilstoffs mit heißer Luft bei einer Temperatur von 120-180ºC durchgeführt wird.

22. Verfahren gemäß Anspruch 20 oder 21, wobei der Schritt des Schrumpfens des Textilstoffs vollständig vor dem Schritt des Kalandrierens des Textilstoffs durchgeführt wird.

23. Verfahren gemäß Anspruch 20-22, das weiterhin einen Schritt des Temperns des Textilstoffs umfasst, so dass die Form des steifheitsregulierenden Garns in seiner gewirkten Orientierung fixiert wird.

24. Verwendung des harzbeschichteten Bahnmaterials gemäß einem der Ansprüche 1-19 zur Herstellung eines orthopädischen Stützmaterials.