SE445610B - Halfiberseparationselement, halfiberseparator och sett att framstella elementet - Google Patents

Description

sbossss-s 10 15 20 25 30 35 2 epoxi- och polyuretantyp, såsom dessa beskrivs i US-PS 3 619 459; 3 703 962 och 3 962 094. Före tillkomsten av denna uppfinning torde emellertid ingen med framgång ha nyttjat termoplastiska hartser i ett förfarande för centrifugalgjutning av rörplattor för framställning av konstgjorda njurar. Den enda kända användningen av ter- moplastiska hartser för konstgjorda njurars rörplattor är beskriven i US-PS 4 138 460.

Det har länge insetts, att termoplastiska hartser bjuder på sådana fördelar vid framställning av rörplat- tor för hålfibrer, som icke föreligger vid användning av härdbara hartser. Termoplastiska hartser medför snab- bare gjutcykeltider än härdhartser och minskar därige- nom den totala produktionstiden för framställning av för testning klara konstgjorda njurar. Termoplastiska hart- ser skapar inga giftiga ångor eller gaser under gjut- ningen, något som kan inträffa med vissa epoxi- och po- lyuretanhartser; termoplastiska hartser är vidare billi- gare än härdhartser, och anordningar med rörplatta-skal av termoplast kan etylenoxid-steriliseras lättare och snabbare än motsvarande anordningar av härdharts. Å andra sidan har termoplastiska hartser helt annor- lunda hanteringsegenskaper än för rörplattstillverkning avsedda härdhartser, och dessa egenskaper har före före- liggande uppfinning förhindrat framgångsrik användning av termoplaster för centrifugalgjutning av rörplattor för hâlfibrer. De nämnda hanteringsegenskaperna härrör från den grundläggande reaktionen hos termoplaster mot temperaturförändringar, och denna reaktion skapar mycket stora problem i samband med kravet på termoplasten att penetrera mellan och väta ytterväggarna av tusentals hål- fibrer av kapillärstorlek och att därefter stelna till en riktig, från inre hålrum fri rörplatta. Epoxi- och polyuretanhartser eller -polymerer, blir polymerer genom kemisk reaktion mellan initiellt fluidumformiga multi- komponenter, eller sammonomerer, och alstrar värme under reaktionen. Den alstrade värmen förorsakar stelning eller 10 15 20 25 30 35 8003553-8 3 härdning av reaktionsprodukten, vid eller över någon hög gränstemperatur. Som kontrast härtill är termoplastiska hartser polymerer som är fasta vid rumstemperatur men mjuknar och blir vätskeformiga, när temperaturen stiger förbi ett gränsvärde; smälta termoplastiska hartser stel- nar sedan, när temperaturen minskar och passerar genom gränstemperaturen på vägen tillbaka till rumstemperatu- ren. Termoplaster har också en väsentligt större krymp- ning under stelningen än härdbara hartser. Med översät- tande av dessa egenskaper hos termoplastiska hartser till de nödvändiga hanteringsförhâllandena under centrifugal- gjutning är det sålunda nödvändigt att först öka tempe- raturen av det valda termoplastiska hartset för att över- föra det till en vätska, företrädesvis en lågviskös väts- ka, och att under gjutningen övervaka temperaturen av hela den smälta massan av harts, så att inträngning till och runt om varje fiber i knippet säkerställes. Lokali- serat temperaturfall till under stelningsgränstemperatu- ren måste undvikas, liksom en resulterande blockering av strömmen på något ställe i inströmmningsbanan av hartset, innan det flytande hartset anländer till sitt avsedda, längst bort belägna ställe, räknat från inmatningspunk- ten. För det andra måste krympningen av den gjutna och flytande hartsmassan, som är innesluten i en form under stelningen, övervakas, så att hartsets tendens att hop- dra sig från den vätskeformiga pölen mot varje stelnings- ställe i massan motverkas. Det är också nödvändigt att inse, att volymen av det termoplastiska hartsets krymp- ning är så stor, att det icke har visat sig möjligt att bringa en skivformad rörplatta till stelning i ett rör- formigt skal och att vidmakthålla en korrekt, icke bru- ten vidhäftningstätning mellan rörplattans kant och in- nerväggen av skalet, något som rutinmässigt uppnås med kommersiellt använda härdhartskompositioner för rörplat- rörplattan av termoplast att vid- tOr. Denna brist hOS häfta den rörformiga skalväggen är allvarlig, eftersom den nödvändiggör anordning av en separat tätning mellan 8003553-8 10 15 20 25 30 35 4 skalet och rörplattan på något annat sätt, så att skalet separeras i de önskade tre separata fluidumtäta zonerna, dvs vid en konstgjord njure i en central dialysatzon mel- lan två åtskilda och ändbelägna blodkamrar.

I konstgjorda njurar med rörplattor av härdhartser är det vanligt att bilda blodkamrarna genom att täta ett väsentligen bägarformat element mot den plana ytteränd- ytan av rörplattan medelst en konventionell cirkulär O-ring, såsom detta framgår i fig 4 i US-PS 3 882 024.

Med termoplastiska rörplattor är sådana blodkammarkon- struktioner icke lämpade beroende på oförmågan att bilda en effektiv tätning mellan rörplattan av termoplast och skalets innervägg.

Före uppfinningens tillkomst har alla ovan beskrivna problem varit olösta.

Ett väsentligt ändamål med uppfinningen är att åstad- komma1ettförbättrat separationselement med semipermeabla hålfibrer och med en integrerad rörplatta på varje ände, vilken rörplatta består av ett stelnat gjutbart harts.

'Varje rörplatta skall ha en fast, axiellt sig sträckande skivdel, som slutar i en plan ytterändyta, som exponerar fibrernas öppna ändar, och en radiellt utåt konisk yta, som sträcker sig från innerändytan mot ytterpartiet.

Rörplattan skall valfritt kunna innefatta en andra av- smalnande del, som sträcker sig utåt från ytterändytan av skivdelen och vars periferiyta avsmalnar radiellt inåt mot den plana ytterändytan, som exponeras fibrernas öpp- na ändar.

Ett andra väsentligt ändamål är att åstadkomma en separationsanordning, som innefattar det nya separatione- elementet enligt uppfinningen och bjuder på förbättrade medel för tätning av elementet i ett omgivande höljde eller huv. _ Ytterligare ett ändamål med uppfinningen är att åstad- koma ett sätt, som är lämpat för centrifugalgjutning av termoplastiska gjuthartser för bildning av rörplattor på varje ände av ett knippe av semipermeabla hålfibrer, 10 20 25 ål) 35 8003553-8 5 i syfte att åstadkomma det nya separationselementet enligt uppfinningen.

Det förbättrade semipermeabla hålfiberelementet för membranseparation innefattar generellt ett knippe av kontinuerligt ihåliga semipermeabla fibrer, som har en rörplatta av stelnat gjutharts på varje ände, vilken rörplatta förbinder fibrernas utsida med varandra i en fast rörplatta. Rörplattan har ett axiellt sig sträckande skivparti, som slutar i en plan ytterändyta, som exponerar de inneslutna fibrernas öppna ändar.

På sin motsatta eller inre ände vidgar sig skivpar- tiet från inneränden axiellt och radiellt utåt längs åtminstone en del av den axiella utsträckningen av innerpartiet av rörplattans skivparti. Rörplattan kan ha ett stympat koniskt, utåt sig sträckande parti, vilkets periferi avsmalnar radiellt inåt från skivpar- tiet, och det stympat koniska partiets ytterände blir den plana ytterytan av rörplattan, som exponerar de öppna fiberändarna. Hålfibrerna är begränsade till de axiella centrumpartierna och sträcker sig genom både skivpartiet och det stympat koniska partiet och är orien- terade generellt parallellt, eller spiralformigt runt axeln, så att skivpartiet innefattar en yttre ringformig kant, som är fri från fibrer, och fibrerna sträcker sig väsentligen till ytterkanten, eller periferin, av det stympat koniska partiet, åtminstone vid den plana ytter- ändytan av det stympat koniska partiet. Närmare bestämt har det nya hålfiberseparationselementet kännetecknen enligt patentkravet l.

Det förbättrade sättet för centrifugalgjutning av rörplattor av termoplastiska hartser på varje ände av ett knippe av hålfibrer tillför till det konventionella centrifugalgjutförfarandet åtgärderna med samtidig tem- peraturövervakning av fibrerna relativt temperaturen på det smälta termoplastiska hartset under centrifugalro- tationen för uppnående av inträngning mellan fibrerna, och temperaturövervakning av den gjutna hartsmassan, i l0 15 20 25 30 35 soossss-s 6 syfte att uppnå progressiv stelning i riktningen från yt- terkantytorna och ytterändpartiet av det gjutna hartset axiellt och radiellt inåt i det stympat koniska partiet och därefter till det närliggande skivpartiet, så att det sista parti som stelnar är skivans axiella centrumparti.

Uppfinningen beskrivs närmare i det följande under hänvisning till bifogade ritningar. Fig l är en sidovy av en utföringsform av ett förbättrat separationselement enligt uppfinningen. Fig 2 är en schematisk sprängvy, som visar delarna som nyttjas i centrifugalgjutningeng före hopsättning, vilka delar innefattar från höger till vänster, ett skal innehållande det avsmalnande hålrummet, det utåt sig sträckande fiberknippet och ändformen. Pig 3 är en tvärsektionsvy av delarna, hopsatta i ändformen före centrifugalgjutning. Pig 4 är en fragmentarisk tvär- sektion liknande den i fig 3 och illustrerande den stel- nade rörplattan efter kylning och krympning från intill- liggande formningsytor. Fig 5 är en tvärsektion, som illustrerar det nya elementet enligt uppfinningen i tä- tat tillstånd i höljet, i vilket centrifugalgjutningen av rörplattorna utfördes. Fig 6 är en fragmentarisk för- storad tvärsektion, som illustrerar tätningsmedlen i den nedre väggsektionen av anordningen i fig 5.

Det förbättrade separatorelementet enligt uppfin- ningen har i den beskrivna utföringsformen den generella hänvisningsbeteckningen 10 (fig l) och innefattar ett fiberknippe l2, vars ändpartier är fixerade i rörplattor l4 och 16. Rörplattorna 14 och 16, som har samma form och konstruktion, består av ett skivformigt parti 18 och 19 och ett stympat koniskt parti 20 och 21. w Fibrerna 13 i knippet 12 är kontinuerligt ihåliga, semipermeabla, kapillärfina fibrer, vars permeabilitet väljes alltefter den önskade separationsfunktionen, så- som bortföring av löst substans från vätskor vid exempel- vis ultrafiltrering eller dialys,-bortförande av vatten eller andra fluider och lösta substanser frän blod, så- som vid hemofiltrering, eller införande av syre i blod, 10 15 20 25 30 35 8003553-8 7 såsom vid blodsyrsättning. Dessa fibrer är helt allmänt av den typ som beskrivs i US-PS 3 228 876; 3 423 491 och 3 532 527, när separeringen rör sig om ultrafiltre- ring eller dialys, speciellt hemodialys, och består av cellulosa framställd genom deacetylering av cellulosa- acetat, t ex enligt US-PS 3 546 209, eller cellulosa framställd genom cuproammoniumprocessen, eller cellulosa- acetat, eller andra cellulosaestrar, eller polyestrar, eller polyamider. För hemofiltrering kan fibrerna bestå av vilket som helst protein-kvarhållande, semipermeabelt fibermaterial, såsom cellulosaacetat eller anisotropiskt fibermaterial av den typ som beskrivs i US-PS 3 615 024.

Fibrer för syrsättning av blod kan vara av polyorgano- silaxan-typ, beskriven i US-PS 3 798 185.

Fiberknippet 12 innefattar ett flertal individuella fibrer l3, som sträcker sig mellan rörplattorna 14 och 16, och varje fibers öppna ände slutar i en plan ytter- ändyta 22 och 23 på de stympat-koniska partierna 20 och 2l. Fibrernas 13 antal i knippet 12 varierar alltefter den avsedda slutanvändningen och är exempelvis ca 3000-30000, och för medicinska tillämpningar ca 5000- -20000. Fiberstorleken är också varierbar, men är före- trädesvis, vad avser innerdiametern ca 50-400 pm, och vad avser väggtjockleken, ca l0-80 um.

Rörplattorna 14, l6 i fiq l representerar_den före- dragna utföringsformen av det nya elementet enligt upp- finningen, och dess skivparti 18, 19 visas ha cirkulär tvärsektion och dess stympat koniska parti 20, 2l visas vara rät-cirkulärt. Det är emellertid underförstått, att dessa former endast är exemplifierande och att även andra former ger uppfinningsfördelarna. Lika användbara former för de skivformiga partierna 18, 19 innefattar linsformer, elliptiska former och kombinationer av andra kroklinjiga eller plana väggpartier, som kollektivt de-_ finierar tvärsektionsformerna som-illustreras i fig 3 och fig 6-9 i US-PS 4 l38 460, eller liknande former, till vilka speciellt hänvisas. Det skall vidare noteras, att 8003553-8 10 15 20 25 30 35 8 de stympat koniska partierna 20, 21 i varje fall fram- skjuter utåt från skivpartierna 18, 19 och avsmalnar i radiell riktning och bildar en plan ytteryta på den stym- pade kroppen och att dess tvärsektionsform är lik tvär- sektionsformen hos skivpartiet, med vilket ifrågavarande parti är i ett enda stycke. Till skillnad från de hit- tills kända centrifugalgjutna rörplattorna för hålfiber- anordningar är de utåt framskjutande stympat koniska partierna 20, 21 nya och tjänar två viktiga syften. För det första hopsamlar eller innesluter partierna 20, 21 alla hålfibrerna 13 i de radiellt inåt avsmalnande par- tierna, så att öppna fiberändar täcker väsentligen hela de ändbelägna plana ytorna 22, 23. För det andra bildar de avsmalnande periferiella väggytorna 20, 21 ett tät- ningsområde 24 för trycktätningsingrepp med ett skålfor- mat, i motsvarande grad koniskt organ 26, som bildar blodkammare, fig 5. Organets 26 vägg 28 tätar mot'par- tierna 20, 21 och bildar ett blodutrymme 30. Fibrerna 13 som är belägna i närheten av de plana ytorna 22, 23 kantområden, eliminerar risken för blodlevring i stilla- stående områden som ibland föreligger i-sådana blodkam- rar, som har formats genom användning av tidigare känd teknik för tätning av ett samlingsrum vid en plan yta av ett skivparti 18, 19 medelst en O-ring, jämför US-PS 3 882 024. Ett annat fördelaktigt resultat ligger däri, att den koniska ytterytan 20, 21 möjliggör en blod- el- ler fluidumtät tätning med det omgivande samlingsrummet' 26, som är deformerbart mot denna ytteryta längs ett långsträckt omrâde 24 under inverkan av en kombinerad radiell och axiell kraft, som säkerställer en fluidümtät tätning vid krympning och en tätning, som är oberoende av tätning mellan skalets inneryta och ytterytan av skiv- partiet 18, 19, såsom kommer att beskrivas närmare i sam- band med det i fig 5 och 6 visade arrangemanget.

Elementet 10 kan på tillfredsställande vis innefatta rörplattor 14, 16, som är centrifugalgjutna av någon av ett stort antal tillfredsställande härdhartskompositioner, 10 15 20 25 30 35 8003553-8 9 t ex sådana epoxihartser, som identifieras i US-PS 3 619 459 och 3 703 962, eller sådana polyuretanhartser, som identifieras i US-PS 3 962 094 och 3 708 071, och det resulterande elementet är en del av denna uppfinning.

Den samtidigt med denna svenska patentansökan inlämnade svenska patentansökan nr 8003554-6 beskriver ett för- bättrat förfarande och en förbättrad formningsanordning för centrifugalgjutning av rörplattor l4, l6 av ett härdharts på ett knippe av cellulosafibrer, varvid medel och åtgärder anvisas för att säkerställa centrering av fibrerna i den resulterande rörplattans stympat koniska parti.

Det förbättrade sättet enligt denna uppfinning är specifikt i så måtto, att med det kan rörplattor 14, l6 framställas av termoplastiska hartser, såsom nämnts ovan.

Eftersom centrifugalgjutning av termoplastiska hartser är fullständigt distinkt och annorlunda än centrifugal- gjutning av härdhartser, beskrivs nu först kraven på de fysikaliska egenskaperna hos hartset, fibrerna, kompatib- la material för formning av skal och formar och väsent- liga driftsparametrar under gjutning och hartsstelning, så att valet av specifika material och specifika till- stånd för formning av specifika element för specifika slutanvändningar underlättas. Tillfredsställande termo- plastiska hartser måste ha låg viskositet vid tempera- turer inom området ca l00°C till ca l50°C, och i en föredragen utföringsform med cellulosaacetatfibrer och ett polypropenskal föredrages hartser med en viskositet på mindre än ca 1500 cP vid l35°C. Sådana hartser har kunnat intränga mellan fina kapillärfibrer utan att hop- trycka fiberväggarna under inverkan av gjutningstrycket.

Hartserna måste väta och häfta vid fibrernas ytterväggar och får icke häfta vid skalet, som innehåller fiberknip- pet 12 under gjutningen. Hartserna måste vidare stelna till fast form utan hålrum, sprickor eller brott i gjut- godset och måste vidare uppvisa motstånd mot förlust av slag, drag och tryckhållfasthet vid temperaturer som nor- 8003553-8 10 15 20 25 30 35 10 malt föreligger under transport, lagring och användning, t ex upptill temperaturer på ca 7l°C. Därutöver måste hartset vara otillräckligt skört vid rumstemperatur för att spricka eller brytas vid tvärgående kapning genom den stympade konen och de inneslutna fibrerna. Närvaron av fibrer tvärs över den stympade konen, och i synner- het närvaron av fibrerna som är belägna vid konens kant- ytor vid planet för den tvärgående kapningen bidrar till fluidfördelning och eliminerar stillastående områden av fluidum på denna ytteryta. I Vid val av fibrer bör valet träffa fibrer som har motstånd mot mjukning vid temperaturer i närheten av smältpunkten för det valda gjuthartset, så att fibrerna väsentligen bibehåller sin cirkulära tvärsektion under gjutning; detta är nödvändigt eftersom fibrerna måste förvärmas till ungefär gjuttemperaturen före gjutning, så att oönskad hartsstelning genom kylning vid kontakt med kalla fiberytor förhindras. För element enligt upp- finningen, som skall användas i konstgjorda njurar, vil- ka samtidigt bortför vatten och kroppsgifter, såsom urea, kreatinin etc under hemodialys, består en föredragen fi- ber av cellulosaacetat, framställd i enlighet med den amerikanska patentansökan 972 090 från 20 december 1978.

Skalet eller huset och ändformen måste vara framställda av ett sådant material, som icke vidhäftar det valda ter- moplastiska gjuthartset; alternativt måste alla dess ytor som kommer i kontakt med gjuthartset vara behandla* de med ett formsläppmedel, för förhindrande av vidhäft- ning. I motsats till härdhartser, som väljes för att de har goda vidhäftningsegenskaper gentemot det valda ska- let, bryts, spricker eller sönderfaller termoplastiska hartser under krympning eller kylning, om de icke är icke-vidhäftade till alla anslutande kvarhâllningsytor undersinstelning. Ett föredraget skalmaterial, som är icke-vidhäftande till många tillfredsställande termoplas- tiska gjuthartser, utan att erfordra separat ytbehandling, är polypropen. Med en behandling med formsläppmedel är 10 15 20 25 30 35 8003553-8 ll alla kommersiellt använda skalmaterial tillfredsställan- de. Lämpliga formsläppmedel innefattar vaxer, polytetra- fluoreten och liknande.

De ovan beskrivna kraven på hartset uppfyllas gene- rellt sett av etylen-vinylacetatsampolymerer, i synner- het sådana med låg molekylvikt och låg viskositet, t ex sådana som beskrivs i US-PS 3 428 591 och 3 440 194.

Lämpliga hartser identifieras i de längre fram givna exemplen.

Efter val av fibrer, harts och skalmaterial innefat- tar sättet enligt uppfinningen åtgärden att införa knip- pet 12 i skalet 32, fig 2, och införande av detta aggre- gat av knippe och skal i ändformen 34 för centrifugal- gjutning. De 8000-10000 fibrerna i knippet 12 kan formas på en konventionell bandlindare medelst kända procedu- rer av den typ, som beskrivs i US-PS 3 755 034, eller en ekvivalent procedur, och det erhållna knippet slutar vid sina ändar i ett flertal ringformiga skikt l7, som är förankrade medelst band 15, exempelvis nylon- eller polypropenremsor. Ändformen 34 är utformad för syftet-att medge nöd- vändig temperaturövervakning av det smälta termoplast- hartset under gjutning och kylning, så att hålrumsfria, riktiga rörplattor 14, 16 fås, som omger och uppstödjer fibrerna 13 över väsentligen hela sin axiella längd. Så- som framgår i fig 3 innefattar ändformen 34 en metallisk ändsektion 36 för mottagande av knippets 12 bandände 15; Knippet 12 införes i denna sektion så, att en inåt sig sträckande tapp 38 genomtränger öppningen 40 på knippets 12 längdaxel. Ändsektionen 36 och tappen 38 är framställ- da av ett material med hög värmeledningsförmåga, exempel- vis aluminium, koppar, mässing eller brons, så att värme- bortförandet från det smälta hatset, som centrifugalgju- tes i hâlrummet 40, underlättas. Ändformen 34 innefattar också en sektion 42, som bildar ett andra hålrum och som omsluter inneränden 37 av den metalliska sektionen 36.

Formsektionen 42 är framställd av ett material med låg 8003553-8 10 lä 20 25 30 35 12 värmeledningsförmåga, exempelvis polykarbonat, eller glasfiberarmerad polypropen, epoxi eller slaghållfast polystyren. Innerdelen 44 av formsektionen 42 omges av ett tjockt isoleringsskikt 46, som ytterligare motver- kar värmeförluster från formens hâlrum. Formsektionen 42 är försedd med en konisk innervägg 48, som bestämmer avsmalningsvinkeln på ytterytan 20 av den resulterande stympat koniska delen 25 på den gjutna rörplattan, fig 5. Innerväggen 44 bildar ett hålrum 50, som mottar ska- lets 32 yttervägg 52. Skalet 32 är försett med en axiellt och radiellt utåt sig sträckande konisk yta 54, som stöter intill den radiellt utåt sig sträckande flänsde- len 56 under bildning av ett hålrum 58, som i sin tur bestämmer formen och storleken på skivpartiet 60 av den resulterande rörplattan, vilket skivparti 60 har peri- feriellt avsmalnande eller koniska tätningsytor 18, 19. Ändformarna 34 på varje ände av skalet 32 förvärmes till ungefär smältpunkten för det valda termoplastiska hartset, vanligen inom området ca 100-l40°C. Pâ samma vis värmes det termoplastiska hartset, hartsbehållaren och hartsmatningsorganen, som förbinder hartsbehållaren med inloppsportarna vid varje ände på skalet 32, till en något högre temperatur än smälttemperaturen, t ex ca 13s°c.

Det värmde formaggregatet och den värmda hartsbehâl- laren placeras sedan i rotorn för en centrifugalgjutappa- rat av konventionell typ, t ex enligt US-PS 3 442 002, så att hartsmatningsrören förbinder skalets 32 inlopps- portar med hartsbehållaren. Centrifugen startas och has- tigheten ökas till en vald hastighet inom området ca 900-1400 varv/min, och rotationen av fiberknippesaggre- _gatet får fortgå i ca 25-35 min. Aggregatet roterar i ett horisontellt plan och i apparaten, som användes för att framställa elementen i fig 1, var ändformens 34 yt~« terände 36 ungefär 12,5 cm från rotationsaxeln.

Efter utgången av den normalt ca 2-5 min perioden för hartsträngning in mellan och runt fibrerna 13 och in 10 15 20 25 30 35 8003553-8 13 i hålrummen 58 och 40 under fyllning av dessa, blåses kylluft över den roterande centrifugkroppen för att på- skynda stelningen, och efter ca 25-30 min stoppas centri- fugen och uttages gjutelementet, varpå skalet 32, inne- hållande stelnade rörplattor, frigöres från ändformen 34. Efter kylning tvärskäres rörplattornas ytterändar för skapande av de stympat koniska partierna 25, som frilägger de öppna fiberändarna vid de yttre plana ytor- na 22, 23.

Under kylning krymper hartset i hålrummen 58, 40 radiellt inåt från alla innerväggar på ändformen 34 och skalet 32, vilka bildar nämnda hålrum. Denna krympnings- separation framgår tydligast vid jämförelse av fig 3 och 4. Pig 3 visar knippet 12 och skalet 32 i ändformen 34 omedelbart före gjutningen av det flytande termoplastis- ka hartset i hålrummen 58, 40. Den fragmentariska spräng- vyn i fig 4 illustrerar en del av hålrummets 58 innervägg efter den gjutna rörplattans stelning, speciellt de ko- niska innerändpartierna 18 och det yttre stympat koniska partiet 20, vilka är separerade från de närliggande form- ningsytorna 54 resp 48 medelst krympningsavstândet 62.

Detta avstånd kan variera något i omkretsriktningen av rörplattans 14 periferiella kant, men är väsentligen likformigt. Den resulterande rörplattan har samma yttre form som de inre formningsytorna, men dess stelnade vo- lym är ca 8-15% mindre än formvolymen, alltefter det valda termoplastiska hartset. Det torde därför vara uppen- bart, att ehuru den koniska periferiella ytan l8 på den stelnade rörplattan 14 är parallell med den inre koniska väggen 54 av skalet 32, som rörplattan berörde i sitt smälta tillstånd, är diametern av den koniska delen 18 pâ den stelnade rörplattan mindre än skalväggens 54 dia- meter.

Såsom framgår i fig 5 och 6 är den koniska periferi- ytan l8 mekaniskt tätad mot skalvägqen 54 så, att en fluidumtät tätning föreligger mellan blodutrymmet 30 och dialysatutrymmet 64, och är ifrågavarande yta 18 tätad l0 15 20 25 30 35 8003553-8 14 mot ytteratmosfären. Tätningsytorna 18 och 54 är i inbör- des ingrepp längs en axiell sträcka, som sträcker sig mellan innerändytan 66 till ytterändytan 68 av rörplat- tans 14 skivparti 60. Detta tätningsingrepp härrör från den axiellt inåtriktade kraften på rörplattan 14, vilken kraft förskjuter rörplattan 60 axiellt inåt från dess just gjutna läge, representerat av den streckade linjen 70, till dess tätade läge, där ytterytan 68 är på avstånd innanför ytterändväggen 72 av skalet 32, vilket avstånd representeras av hänvisningssiffran 74, utmed den koniska väggen 54J I den föredragna utföringsformen av rörplattorna 14, l6, vilka innefattar ett utåt sig sträckande, radiellt inåt avsmalnande parti 20, erhålles tätningskraften, som förorsakar rörelse av rörplattan 60 axiellt inåt i ska- let 32, genom tryckingrepp mellan den koniska väggen 20 på det stympat koniska partiet 25 och den koniska'inner- väggen 28 pâ de blodkammaren eller samlingsrummet 26 bildande organen. Samlingsrummet 26 är försett med en radiellt sig sträckande fläns 76 på inneränden av väg- gen 28, vilken fläns står i ingrepp med-en innervägg 78 på en tätande skruvring 80. När skruvringen 80 åtdrages, eller föres axiellt inåt utmed ovanväggen 86 på skalet 32 genom ingreppet mellan spår 82 i ringen 80 och gängor 84 på väggen 86, utövas ett kombinerat axiellt och ra- diellt tryck på den koniska väggen 20 medelst den omgi- vande koniska väggen 28 på samlingsrummet 26. Väggens 28 elasticitet eller eftergivlighet skapar ett trycktät- ningsingrepp över området 24, och detta långsträckta beröringsområde säkerställer vidmakthållande av en flui- dumtät tätning, även när sådana tryck råder, som föror- sakar krympning i rörplattspartiernas 25 och 60 termo- plastmaterial. Det torde vara uppenbart, att rörplattan 60 bildar en effektiv tätning mellan de på matchande vis koniska ytorna 18 och 54, oberoende av de speciella orga- nen som används för att applicera det erforderliga axiellt inåt riktade trycket, eller kraften, för att skapa tät- l0 15 20 25 30 35 8003553-8 15 ning, och att det stympat koniska partiet 25 kan på till- fredsställande vis ha en annan avsmalning på sin peri- ferivägg än konisk, upptill och innefattande ytterväggar som är parallella med skalets 32 längdaxel. För rörplat- tor med ett sådant framskjutande parti 25, vars perife- riyta är parallell med skalets 32 längdaxel, kan axiell kraft appliceras direkt mot den plana ytterytan, som exponerar de öppna fiberändarna, och vid en sådan rör- platta kan en blodkammare formas medelst en konventio- nellt hålformigt samlingsrum, som kan tätas vid den pla- na ytterytan medelst en O-ring.

Såsom framgår i fig l sträcker sig innerändavsmal- ningen på periferiytan 18 över sin hela axiella längd med en och samma vinkel i förhållande till knippets 12 axel, och den inre avsmalningen 54 i skalet 32 sträcker sig också till ytteränden 72 av skalväggen 86, fig 6; det skall emellertid framhållas, att tillfredsställande tätning uppnås även om ytorna 18 och 54 har samma avsmal- ning utmed endast en del av längden av de avsmalnande ytor, som ligger intill den axiellt inre änden 66 av skivpartiet 60. I en sådan konstruktion-kan de axiellt yttre partierna av periferiytan 18 inta vilken som helst önskad vinkel, så länge som den är närmare till paral- lellism i förhållande till längdaxeln, upptill och inne- fattande parallellism. Det skall också framhållas, att skivpartiet 60 stelnar till samma avsmalningsvinkel som vinkeln på formningsytan 54 i närheten av ytteränden 72' av den övre skalväggen 86, som nyttjas i centrifugal- gjutsteget, fig 3, I detta fall sträcker sig avsmal- ningen endast över en del av sin totala längd, såsom vi- sas i fig 6, och avsmalningen sträcker sig axiellt och radiellt inåt endast från en punkt på avstånd innanför ändytan 72 av skalet 32.

EXEMPEL I Ett separationselement enligt-fig l framställdes un- der nyttjande av ett knippe med ca 8000 cellulosaacetat- fibrer med ca 25,4 cm längd, vilket knippe slutade i 10 15 20 25 30 35 8003553-8 16 bandförsedda ändpartier, såsom det framgår i fig 2. Ett polykarbonathölje eller -skal med ca 18,4 cm längd och en inre avsmalnande yta enligt fig 3 behandlades på si- na väggytor med ett tunt skikt av polytetrafluoreten, och efter hopsättning av fiberknippet och skalet och en ändform enligt fig 3 uppvärmdes detta aggregat i ca 2 timmar i en ugn vid l00°C. Samtidigt värmdes det valda termoplastiska hartset av etylen-vinylacetat-sampolymer~ typ, modifierat i enlighet med beskrivningen ovan, och hartsreservoaren och hartsmatningsrören i ca l35°C i en ugn i ca 2 timmar. Hartskompositionen var en blandning av, räknar i vikt%, 29% etylen-vinylacetat-sampolymer, innehållande 17,5-l8,5% vinylacetat, kommersiellt till- gänglig från DuPont under varunamnet "Elvax 4l0"; 9% etylen-vinylacetat-syraterpolymer, innehållande 24-26% vinylacetat och kommersiellt tillgänglig från DuPont un- der varunamnet "Elvax 4320“; 42% mikrokristallint poly- vax, närmare bestämt en homopolymer av etylen med en mole- kylvikt av ca 700 och kommersiellt tillgänglig under va- runamnet "BARECO 655" från Petrolite Corporation; och 20% av ett polyterpenklibbmedel med en mjukningspunkt på ll5°C och kommersiellt tillgängligt från Hercules, Incorporated under varunamnet "Piccolyte A ll5". Denna komposition hade en viskositet av ca 1400 cP vid l30°C ca 1250 CP vid 13s°c.

Det värmda ändform-skal-aggregatet och hartsreservoa- och ren infördes i centrifugen för horisontell rotation av det ca 25,4 cm långa aggregatet med en rotationshastig- het på 1000-1200 varv/min. Efter ca 5 min tillförde en luftblâsfläkt rumstemperaturluft till den roterande centrifugen, och efter 30 min stoppades centrifugen och de gjutna rörplattorna i skalet bortfördes från ändfor- marna och kapades i tvärled något inåt från bandens inner- ändyta. ' Det resulterande elementet förseglades i skalet un- der användning av samlingsrummet och skruvringen, så att rörplattan tvingades i axiell riktning till tätningsin- 10 15 20 25 30 35 8003553-8 17 grepp med skalväggen 54, varvid blodkammaren 30 samti- digt bildades.

Ett antal olika termoplastiska hartser har med fram- gång använts i sättet enligt uppfinningen, och alla har varit modifierade etylen-vinylacetat-sampolymerbaserade kompositioner. Som generell vägledning till val av spe- cifika kompositioner kan sägas, att det är önskvärt att använda en enda etylen-vinylacetatsampolymer, eller en blandning av densamma, med ett komposit-smältindex inom området 300-400, bestämts genom ASTM D 1238, och att det vidare är önskvärt att undvika användningen av såda- na etylen-vinylacetatsampolymerer, som har en Shore-hård- het på mindre än ca 72, bestämt genom ASTM D 2240; vida- re är mjukningspunkten för etylen-vinylacetatsampolyme- ren företrädesvis inom området 88-9900, bestämt genom ASTM E 28.

Sampolymerviskositeten minskas väsentligt för att medge fiberinträngning genom införlivande av ett mikro- kristallint polyvax av etylenhomopolymertyp, och den an- vända mängden kan varieras uppåt inom området ca 20-60% av den totala kompositionen, för centrifugalgjuttempera- turer under ca ll0°C för att beakta fibrer som ej kan motstå förvärmning över ca l00°C, och på liknande vis kan den erforderliga mängden justeras nedåt, där högre gjuttemperaturer kan användas. Lämpliga hartser kan ha en så låg viskositet som 100 cP och en så hög viskositet som 5000 cP vid en temperatur på l50°C eller mindre. An- vändningen av viskösare hartser erfordrar högre kvanti- teter mikrokristallinvax, för säkerställande av fiber- inträngning.

En ytterligare komponent för förbättring av vidhäft- ningen av hartset och fibrerna kan på tillfredsställande vis bestå av något polyterpenharts härlett från alfa-pi- nen med mjukningspunkt på över ca 100-ll0°C, och kom- positionen kan innehålla ca 15-30% av sådant harts.

EXEMPEL II Ett andra element enligt fig l framställdes under. 10 8003553-8 18 användning av samma åtgärder och apparat som beskrivits -i exempel l, med undantag av att det användes ett knippe av cellulosafibrer framställda genom deacetylering av cellulosaacetat enligt US-PS 3 546 209. Ändformen, ska- let och fibrerna förvärmdes till l40°C, och det valda hartset, hartsbehållaren och hartsmatningsrören förvärm- des till l70°C. Hartskompositionen var en blandning, uttryckt i vikt%, av 34% "Bareco 655", 29% "Piccolyte A 115", 29% "Elvax 4320" och 8% "Elvax 150". Denna harts- komposition hade en viskositet vid 170°C på ca 1000-1100 CP.

Claims (17)

l0 15 20 25 30 sonz5s3_8 19 PATENTKRAV

1. l. Separationselement, som innefattar ett knippe (12) av ett flertal kontinuerligt ihåliga semipermeabla fibrer (13) och med ett centralt parti samt två mot- stående ändpartier, på vilka ändpartier finns en i ett enda stycke utformad rörplatta (14, 16) av stelnat gjut- harts som förbinder fibrernas utsidor med varandra, vilka båda rörplattor har ett axiellt sig sträckande inre parti (18, 19), som är i ett stycke med ett yttre parti (25), som sträcker sig axiellt utåt från det inre partiets axiellt yttre yta (68) och slutar med en ytter~ ändyta (22, 23), varvid fibrerna sträcker sig genom rörplattornas nämnda inre och yttre partier och slutar med öppna ändar i ytterändytorna (22, 23) av de yttre c k n a t därav, att åtminsto- axiellt inre partierna, k ä n n e t e ne en del av båda inre partier intill dess ände består av en konisk periferiyta (18), axiellt utåt fràn nämnda innerände till en yttre partiet vid som växer radie som är större än radien av det axiellt dettas anslutning till det axiellt inre partiet, så att den nämnda axiellt yttre ytan (68) innefattar en radiellt inåtriktad förlängning från periferin av det axiellt yttre partiet intill nämnda anslutning.

2. Element enligt kravet 1, k ä n n e t e c k - n a t därav, att det yttre partiet (25) avsmalnar ko- niskt axiellt utåt och har sin största radie vid det inre partiets nämnda yttre yta (68).

3. Element enligt kravet l eller 2, k ä n n e - t e c k n a t därav, att tvärsektionen av fiberknip- pets nämnda partier har krökt periferi, varvid fiber- knippets ändpartier har större krökt periferi än fiber- knippets centrala parti.

4. Element enligt något av kraven n e t e c k n a t därav, att nämnda inre har ett ringformigt kantparti som omger fibrerna (13), l - 3, k ä n - parti (18) 8003553--8 10 15 20 25 so' 35 20 varvid det stelnade gjuthartset ligger radiellt utåt från fibrerna, vilka sträcker sig axiellt och väsent- ligen till periferin av nämnda axiellt yttre parti (25) vid dettas nämnda ytterändyta (22, 23), som är plan.

5. Element enligt något av kraven l - 4, k ä n - n e t e c k n a t därav, att det axiellt yttre partiet (25) är

6. Element enligt något av kraven n e t e c k n a t därav, att det inre har cirkulär tvärsektion.

7. Element enligt något av kraven n e t e c k n a t därav, att det inre har linsformad tvärsektion.

8. Element enligt något av kraven 1 - 7, k ä n - n e t e c k n a t därav, att det axiellt yttre partiets (25) periferiyta har en konicitet, som skiljer sig fràn koniciteten av det axiellt inre partiets periferivta (18, 19).

9. Element enligt något av kraven l - 8, k ä n - n e t e c k n a t därav, att det stelnade gjuthartset stympat rätkoniskt. l - 5, k ä n - partiet (18) l - 5, k ä n - partiet (18) är ett härdharts. 7

10. Element enligt något av kraven l - 8, k ä n - n e t e c k n a t därav, att det stelnade gjuthartset är termoplastiskt.

11. ll. Separationsanordning, innefattande ett element enligt något av kraven l - 10 i kombination med ett skal (32), som bildar en dialysatkammare (64) som har åtskilda inlopps- och utloppsportar och en blodkammare (30) vid varje ände av skalet, varvid fiberknippet (12) är arrangerat väsentligen axiellt i skalet, k ä n n e - t e c k n a d därav, att skalet har en invändig tät- ningsdel (54) vid båda sina ändar för avtätning av rör- plattornas (14, 16) nämnda axiellt inre parti (18, 19) mot skalet, i vilken tätningsdel ingår en del (54) av skalets inneryta, vilken innerytdel är koniskt avsmalnan- de axiellt inåt för tryckberöringsingrepp med Gen ko- niska periferiytan av rörplattans axiellt inre parti Uï 10 15 20 25 30 35 8003553-8 2l (18, 19), varvid organ (76, 80) är anordnade att pressa detta axiellt inre parti axiellt inåt till tätnings- ingreppet med skalets koniska inneryta (54).

12. l2. Separationsanordning enligt kravet ll, k ä n- n e t e c k n a d därav, att den koniska delen (54) av skalets inneryta avsmalnar inåt från en punkt (74) på avstånd innanför skalets ytterände (72).

13. l3. Separtionsanordning enligt kravet l2 som konstgjord njure, k ä n n e t e c k n a d därav, att skalet (32) har cirkulär tvärsektion och rörplattans (25) axiellt yttre parti har en i och för sig känd, utåt avsmalnande stympat konisk del.

14. Sätt för gjutning av en termoplastisk rörplatta på varje ände av ett knippe av ett flertal kontinuerligt ihåliga semipermeabla fibrer, k ä n n e t e c k n a t därav, 1) att ett làngsträckt fiberknippe (12) av ett flertal kontinuerligt ihåliga semipermeabla fibrer arrangeras i ett axiellt sig sträckande mönster och förankras vid sina motsatta ändpartier i bandorgan (15), som har en axiell öppning (40), 2) att knippet införes i ett skal (32), sina båda ändar har ett utvidgat parti, ett skivformigt hålrum (58), som vidgar sig radiellt och axiellt utåt mot sin ytterände, 3) att det framtages ändformorgan (34), att motta den ena änden av skalet (32) och bandorganen (15) i ett yttre ändparti (36), som innefattar en cent- som vid som definierar anordnade ralt anordnad och inàtskjutande tapp (38), som är an- ordnad att införas i öppningen (40) av nämnda bandorgan (15), när dessa inplaceras i ändformorganet (36), vilket , ytterändparti och tappen (38) är framställda av material med hög värmeledningsförmàga och vilket ändformorgan (36) har ett innerändparti (42), som består av ett ma- terial med relativt låg värmeledningsförmága och omger skalet (32) och det skivformade hålrummet (58), 4) att ändformorganen (36) placeras på varje ände 8003555-8 10 15 20 25 30 35 22 av knippet (12) och rnntom varje ände av skalet (32), så att det bildas ett formningsaggregat, som insättes i en rotationsanordning, 5) att medan formningsaggregatet roteras införes ett termoplastiskt harts i varje utvidgat parti av ska- let (32), vilket harts intränger i och fyller mellan- rummen mellan fibrerna och fyller nämnda hålrum (58) och det inre av ändformningsorganen (36), 6) att under nämnda rotationsfyllning av hàlrummen (58) övervakas temperaturen av det centrifugalgjutna hartset så, att inträngning mellan fibrerna garanteras, och därefter övervakas kylningen av den smälta massan så, att värme bortföres från ytterändpartiet, så att progressiv stelning av det gjutna hartset sker i rikt- ning från ytterändpartiet axiellt och radiellt inåt i nämnda hâlrum (58) i ändformorganen (36) och skalet (32).

15. l5. Sätt enligt kravet 14, k ä n n e t e c k n a t därav, att ändformorganens (36) nämnda innerändparti (42) har en mot ändformningsaggregatets ytterändyta avsmalnande inneryta (48), vilken avsmalning börjar vid en punkt i närheten av det skivformade hålrummets (58) ytterände, vilket hålrum befinner sig i skalet (32) och omslutes av ändformorganens (36) innerände (42), så att det bildas ett stympat komiskt hàlrum i ändformorganen.

16. Sätt enligt kravet l4 eller l5, k ä n n e - t e c k n a"t därav, att fibrerna (13) förvärmes till en cirkatemperatur, som svarar mot qjuttemperaturen som skall användas för det valda termoplastiska hartset.

17. Sätt enligt nagot av kraven 14 - l6, k ä n - n e t e c k n a t därav, att det valda termoplastiska hartset har en viskositet inom området 100-5000 cP vid en temperatur mindre än ca l500C, och företrädesvis mindre än 1500 cP vid en temperatur mindre än ca l35°C.