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Verfahren zur Herstellung chirurgischer Fäden
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einen Teil der Trocknungsvorrichtung, wobei der Antriebsmechanismus erkenntlich ist. Fig. 5 ist eine
Draufsicht auf eine Trocknungswalze und man sieht aus dieser Darstellung, wie die Einstellung für die
Ausrichtung der Walzen erfolgt. Fig. 6 zeigt in einer Seitenansicht eine andere Ausführungsform der
Spindel, die hier konisch ausgebildet ist und auf die der Faden beim Auspressen aufgewickelt wird. Fig. 7 zeigt von der Seite eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Auspressen, Quetschen und Härten, wobei das
Härten nach dem Quetschen vorgenommen wird. Fig. 8 ist eine schematische Seitenansicht einer Vor- richtung, mit der der gezwirnte Faden abschliessend gestreckt und gebeizt wird.
In diesen Figuren ist dargestellt, wie ein Kollagengel l in einem Behälter 2 untergebracht ist, der einen Einlass 3 für Druckluft und ein Auslassrohr 4 enthält, das bis nahe zum Boden des Behälters 2 reicht.
Das Auslassrohr 4 führt zu einer unter der Oberfläche eines Bades 6 liegenden Düse 5. Das Kollagengel wird aus der Düse 5 ausgepresst und bildet einen verhältnismässig dicken endlosen Faden 7. Das Bad 6 ist auf einem Drehtisch 6A befestigt, der während des Auspressvorganges rotiert. In dem Bad 6 ist eine zy- lindrische Spindel 6B, um die der ausgepresste Faden 7 während der Rotation des Bades gewickelt wird.
Diese vorzugsweise hohle Spindel hat Durchbrechungen 6C, durch die der Umlauf der Badflüssigkeit ge- fördert wird, gewünschtenfalls vermittels einer in der Zeichnung nicht dargestellten, innerhalb der Spindel untergebrachten Rühreinrichtung. Der endlose Faden 7 kann in dem Bad gealtert und später gequetscht und getrocknet werden, wie dies in Fig. 1 und 2 dargestellt ist, oder er kann nach einer andern Ausfüh- rungsform der Erfindung, wie dies in Fig. 7 dargestellt ist, gequetscht werden, was später noch genauer beschrieben wird.
In Fig. 2 ist der Quetsch-und Trocknungsvorgang dargestellt. Der endlose Faden 7 wird vom Bad von einem Satz gepolsterter Walzen aufgenommen. Das Bad kann auf einem Drehtisch befestigt sein, so dass es beim Abziehen des Fadens rotiert, jedoch ist dies nicht unbedingt erforderlich. Die Walzen sind mit Tuch oder Filz gepolstert, damit sie eine Zugkraft haben und damit zwischen aufeinanderfolgenden Walzen ein zunehmender Druck eingestellt werden kann. Der Faden 7 wird zu einem flachen Band 9 gequetscht, das dann über eine Reihe erwärmter, einander nicht berührender Walzen 10 geführt wird.
Sowohl die gepolsterten Walzen 8 als auch die meisten der erwärmten Walzen 10 rotieren gegenläufig, so dass der endlose Faden und das daraus entstehende Band zunächst über eine Walze und dann unter die darauffolgende Walze und dann abwechselnd über und unter die folgenden Walzen geführt wird. Wenigstens zwei erwärmte Walzen 11 und 12 rotieren mit gleichem Umlaufsinn, wobei das Band durch die Spannrolle 13 straff gehalten wird. Das getrocknete Band wird dann in üblicher Weise auf einem Haspel 14 gesammelt, obwohl es auch ohne Sammlung auf diesem Haspel zur nächsten Verfahrensstufe geführt werden kann.
In Fig. 2A ist eine Einzelheit des zwischen der ersten und der zweiten Walze erfolgenden Quetschvorganges dargestellt. Der verhältnismässig dicke Faden 7 führt um die erste Walze 8 und wird zwischen den Filzkissen 8A einer Walze 8 zu einem dünnen Band 9 gequetscht. Die Kissen pressen einen grossen Teil des vom Härtungsbad zurückgebliebenen Lösungsmittels aus. Dieses Lösungsmittel wird aus dem abgeflachten Band 9A herausgepresst und tropft von den rotierenden Walzen 8 ab. Das Band 9A wird weiterhin in ähnlicher Weise zwischen den andern gepolsterten Walzen gequetscht, die in zunehmend kleineren Abständen aufeinanderfolgen, bis nur noch eine geringe Flüssigkeitsmenge zurückbleibt. Das entstehende flache Band 9 läuft dann zu den Trocknungswalzen 10.
In Fig. 3 ist die Streck- und Spinnvorrichtung dargestellt. Der Haspel 14 ist so angeordnet, dass er das Band 9 zwischen die Walzen 15 und 16 liefern kann. Das Band gelangt dann in ein Beiz- bzw. Gerbbad 17, wo es unter einer Walze 18 um eine andere Walze 19 und dann um die Streckwalze 20 geführt wird, an die sich die Abspinnwalze 21 anschliesst. Das Band wird während des Spinnens zu dem Spinnkopf 22 geführt, der um eine Welle 23 rotiert, auf der ein Haspel 24 befestigt ist.
In Fig. 4 ist der Antriebsmechanismus für die letzten vier Rollen der Fig. S mehr im einzelnen dargestellt. Diese Rollen werden durch Kette und Kettenräder von einer gemeinsamen Welle 25 vermittels eines in der Zeichnung nicht dargestellten Antriebes angetrieben. Durch eine eigene Kette 26 wird die letzte Rolle 12 angetrieben, damit diese Rolle in umgekehrter Richtung umläuft. Die restlichen Rollen werden durch eine Kette 27 angetrieben, die jeweils über eine und unter die darauffolgende Rolle führt, so dass gegenläufige Drehrichtungen erreicht werden, wie sie in dieser Vorrichtung erforderlich sind, wobei jede dieser Rollen bzw. Walzen durch ein eigenes Kettenrad 28 angetrieben wird.
Fig. 5 stellt eine Draufsicht auf eine der Rollen dar und man ersieht die Konstruktion, durch die diese Rolle genau ausgerichtet gehalten wird, so dass das Band 9 nicht herabgezogen wird. Die Rolle 10 läuft auf einer Welle 29 um, die zu beiden Seiten in Kugellagern 30 gehalten wird. Die Welle 29 führt durch ein Kugellager bis zu dem Kettenrad 28. Die Kugellager werden durch Schrauben 31 in dem Stahl-
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rahmen 32 gehalten, der die gesamte Quetsch- und Trockeneinrichtung trägt. Durch richtige Anziehen der Schrauben 31 kann das Ausrichten der Welle 29 und damit der Rolle 10 genau vorgenommen werden.
Fig. 6 zeigt eine andere Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens, wobei in dem Bad 6 eine durchbrochene konische Spindel 33 vorgesehen ist, um die sich der endlose Faden 7 aufwickelt, so- wie er sich bildet. Das Aufwickeln auf diese Unterlage wird durch eine Rotation des Bades 6 erleichtert, das auf dem Drehtisch 6A angeordnet ist. Die Durchbrechungen sind vorzugsweise in einer festen Stütze angeordnet, die zylindrisch oder konisch sein kann, da dadurch der Umlauf im Härtebad gefördert wird.
Das Fällbad kann auch ohne Spindel benützt werden, obgleich dann die Gefahr von Verwirrungen grösser ist. An Stelle des Drehtisches kann auch die Auspressdüse rings um die Spindel in Rotation versetzt wer- den.
In Fig. 7 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, wobei der ausgefällte Faden, nachdem er zu einem Band gequetscht wurde, gehärtet wird. Der Faden 7 wird von dem Bad 6 durch eine
Strömung durch ein Rohr 34 zu den Quetschwalzen 35 und 36 geführt. Er wird dort kontinuierlich, ebenso schnell wie er sich bildet, zu einem flachen Band zerquetscht. Die Badflüssigkeit 6, die den Faden zu den Quetschwalzen führt, tropft in einen Behälter 37, von dem aus sie durch eine Pumpe 38 kontinuierlich in das Fällbad zuruckgeleitet wird. Das Band 9 wird gebildet und über eine andere FUhrungswalze 39 in ein Härtungsbad 40 geführt. Es läuft unter der Rolle 41 vorbei, die in diesem Bad angeordnet ist. und gelangt dann zu den Trockungswalzen 10.
Von hier an läuft das Verfahren genauso weiter, wie es an Hand der Fig. 2 und der folgenden Figuren beschrieben wurde.
Bei dem erfindungsgemässen Verfahren kann das Kollagengel irgendein saures Kollagengel sein, das in bekannter Weise hergestellt wurde. Es sollte einen Feststoffgehalt zwischen 0, 5 und 1, 5% haben, damit es die richtige Viskosität hat, da die Viskosität unterhalb dieses Bereichs zu niedrig und oberhalb dieses Bereichs zu hoch ist, als dass es richtig zu einem Faden ausgepresst werden könnte. Das PH muss zwischen 2, 5 und 4, 5 liegen, damit man richtig arbeiten kann.
Das Kollagengel 1 wird durch das Rohr 4 und aus der Düse 5 in das Bad 6 gedrückt. Die Düse kann irgendeine brauchbare Grösse haben. Bei genügendem Druck und bei ausreichend feinverteiltem Gel kann dieses Gel auch durch eine beliebig grosse Öffnung gedrückt werden, sogar zur Bildung eines Fadens durch eine feine Spinndüse. In der Praxis sollte der Durchmesser der Düse zwischen 0, 1 und 10 mm fUr die Herstellung von chirurgischen Fäden liegen. Für andere Verwendungszwecke können grössere Düsen oder DUsenköpfe für nahtlose Rohre verwendet werden oder es können verschiedene Bänder fUr einen Faden, wie er für chirurgische Zwecke benötigt wird, zusammen verarbeitet werden, so dass eine grössere Schnur entsteht. Die Düse kann beliebig geformt sein, z.
B. einen kreisförmigen, einen rechteckigen, einen elliptischen oder sogar einen unregelmässig geformten Querschnitt haben. Die Grenzen des Durchmessers fur chirurgische Fäden werden an der kürzesten Achse gemessen, wenn die Querschnittsfläche von der Kreisform abweicht. Wenn stärkere Schnüre hergestellt werden sollen, dann kann dies mit sehr breiten und sehr flachen elliptischen Düsen gemacht werden, deren kurze Achse die richtige Grösse hat. Der Begrenzungsfaktor, der diese Beschränkung der Abmessungen notwendig macht, besteht normalerweise in der Härtungszeit, da ausgepresste Fäden mit kleineren Durchmessern in einer halben Stunde gehärtet werden können, während stärkere Fäden längere Zeiten erfordern. Ein Faden mit etwa 13 mm Durchmesser benötigt etwa 3 Tage für seine Härtung.
Litzen aus dünneren Fäden können durch einen Quetschvorgang zu einem Band verformt werden. Die Düse zeigt normalerweise vertikal in das Bad, so dass man einen möglichst grossen freien Fall hat, während das saure Gel gehärtet wird, was durch chemische Neutralisierung durch das in den Faden eindringende Bad erfolgt. Diese Düse kann jedoch auch in einem andern Winkel angeordnet sein, wenn man auf diese Weise andere Vorteile erhält.
Das Fällbad enthält ein vollständig mit Wasser mischbares niedrigeres Alkanol, z. B. Methanol, Äthanol, Propanol, Isopropanol oder tertiäres Butanol. Eine der Funktionen des Lösungsmittels besteht darin, das Gel so rasch wie möglich zu dehydratisieren. Infolgedessen sollte die Konzentration des Wassers im Lösungsmittel zu keiner Zeit des Auspressens über 50% liegen. Vorzugsweise sollte sie nicht mehr als 25% betragen. Normalerweise wird etwa 11 Gel in etwa 6-81 Badflüssigkeit ausgepresst. Das Bad enthält üblicherweise anfangs etwa 90-95% Alkanol und es kann gegen Ende des Auspressens 75 Vol.-% Alkanol erreichen. Das Lösungsmittel wird normalerweise wiedergewonnen und nach jedem Auspressvorgang wieder konzentriert.
Ein wesentlicher Bestandteil des Fällbades ist ein flüchtiges Alkali. Darunter ist eine alkalische Verbindung zu verstehen, die bei normaler Temperatur gasförmig ist. Diese letztere Eigenschaft ist von besonderer Bedeutung, da, wenn das Material bei üblicher Temperatur flussig oder fest ist, keinerlei Neigung dafür besteht, in dem Band zu verbleiben, während dieses gequetscht und getrocknet wird, was für
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die Eigenschaften des Fadens sehr nachteilig ist. Solche Alkalien, wie die anorganischen Hydroxyde, er- lauben keine Bildung brauchbarer Fäden, da das ausgepresste gefällte Kollagen nicht erhärtet und bei der
Lagerung zerbricht.
Als Alkali wird vorzugsweise Ammoniak verwendet, obgleich auch andere flüchtige
Alkalien, wie Methylamin, Trimethylamin, Dimethylamin u. dgl. verwendet werden können, wesent- lich ist, dass die Menge des vorhandenen Alkali so bemessen ist, dass das notwendige stöchiometrische
Verhältnis zur Neutralisierung des Gels gegeben ist. Die ausgepressten Fäden hatten normalerweise einen PH von etwa 6, 5, ein Zeichen dafür, dass eine geringfügige unvollständige Neutralisation stattfindet. In der Praxis sollte das Alkali in einer Konzentration von wenigstens 0, l Gew.-% vorhanden sein.
Wenn der ausgepresste Faden zu einem Band verformt und unmittelbar danach getrocknet wird, dann muss er wenigstens eine bestimmte Minimalzeit im Bad verbleiben, damit er gehärtet werden kann. Bei dieser Härtung handelt es sich offensichtlich um einen Härtungsprozess, bei dem genügend Zeit vorhanden sein muss, damit das alkalische Bad ganz durch den ausgepressten Faden dringen kann. Der ausgepresste Faden hat so lange nur wenig oder gar keine Zugfestigkeit und Zusammenhang, bis die Härtung stattgefunden hat, und er kann nicht einmal unmittelbar nach dem Auspressen aus dem Bad herausgehoben werden. Infolgedessen muss er wenigstens eine halbe Stunde lang gehärtet werden und bei einem normalen Verfahrensablauf vorzugsweise etwa 2 Stunden lang.
Bei längeren Härtungszeiten kann man gering- fügige Verbesserungen feststellen, jedoch lohnt es sich nicht, hiefür eine besondere Zeit als normales Verfahren anzusetzen. Diese Minimalzeit ist die einzige wirklich wichtige Begrenzung.
Wegen dieser notwendigen Härtung wird das Verfahren üblicherweise mit einer Unterbrechung in der kontinuierlichen Arbeitsweise durchgeführt, die zwischen dem Auspressen und dem Flachdrücken und Trocknen liegt, wie es aus den Fig. 1 und 2 erkenntlich ist. Der ausgepresste Faden kann in dem Bad härten und er wird dann zu der Quetsch-und Trocknungsvorrichtung gebracht, wo er aus dem Bad abgezogen und über die Walzen 8 geführt wird, zwischen denen er zu einem Band verpresst wird, worauf er zum Trocknen über die Walzen 10, 11 und 12 läuft. Nach einer andern Ausführungsform der Erfindung kann das Verfahren vom Auspressen bis zum Zusammendrücken und Trocknen kontinuierlich durchgeführt werden.
Dies wird dadurch möglich, dass die oben erwähnte Härtungszeit deshalb erforderlich ist, damit eine Diffusion durch den verhältnismässig dicken Faden stattfinden kann. Wenn der Faden jedoch unmittelbar bei seiner Bildung zu einem Band abgeflacht wird, dann kann er fast unmittelbar gehärtet werden, indem er später der Einwirkung des Alkali ausgesetzt wird. Diese Ausführungsform des erfindungsgemä- ssen Verfahrens ist in Fig. 7 dargestellt, wo der ausgepresste Faden 7 von dem Bad 6 nach unten durch das Rohr 34 zu den Druckwalzen 35 und 36 geführt wird. Die Strömung des alkalischen Bades tropft in den Behälter 37, von wo aus die Badflüssigkeit vermittels der Pumpe 38 in den Hauptfällbehälter zurückgeführt wird. Bei dieser AusfUhrungsform der Erfindung wird der Faden, so wie er sich bildet, zu einem Band gepresst.
Dieses dünne Band kann sehr leicht gehärtet werden, und die Härtung erfolgt fast augenblicklich.
Aus der Zeichnung ersieht man, dass das Band 9 hiezu durch ein Bad 40 geführt wird, das aus alkoholischem Ammoniak bestehen kann, der gleichen Badflüssigkeit also, die im Bad 6 verwendet wird. Die Härtung kann auch so vorgenommen werden, dass das Band über verschiedene zusätzliche Rollen geführt wird und dabei lediglich einer Atmosphäre ausgesetzt wird, die Ammoniak oder ein anderes flüchtiges Alkali enthält. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung kann sowohl bei einem flüssigen als auch bei einem gasförmigen Härtungsbad das Auspressen, Flachdrücken, Härten und Trocknen kontinuierlich in einem Arbeitsgang durchgeführt werden.
Das Zusammendrücken und Trocknen kann grundsätzlich nach irgendeinem bekannten Verfahren durchgeführt werden. Es wurde festgestellt, dass beliebige übliche Mittel zum Verpressen des Fadens zu einem Band und zum Ausquetschen der restlichen Flüssigkeit verwendet werden können, wobei man durch eine Trocknung im richtigen Temperaturbereich ein Band erhält, das zu einem Faden versponnen werden kann. Vorzugsweise wird die in den Fig. 2,4 und 5 dargestellte Vorrichtung verwendet. Die Walzen bzw. Rollen bestehen Ublicherweise aus Messingzylindern mit etwa 20 cm Druchmesser und 7 cm Breite, wobei diese Abmessungen noch geändert werden können. Die vier Druckwalzen 8 sind mit Filz überzogen, damit ein Zug auf den Faden ausgeübt werden kann und der Faden aus dem Fällbad herausgezogen und das Lösungsmittel herausgedrückt werden kann.
Es kann auch ein Tuch verwendet werden, jedoch erhält man damit keinen so federnden Überzug für die Druckwalzen. Die Rollen 8 stehen alle miteinander in Berührung, wobei der Druck zwischen aufeinanderfolgenden Rollen zunimmt, und zwischen diesen Rollen wird der Faden zu einem sehr dünnen, flachen Band gequetscht. Die restlichen Rollen 10, 11 und 12 haben keinen Überzug und beruhren einander nicht. Diese Rollen werden Ublicherweise elektrisch beheizt.
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Die höchste Trocknungstemperatur, die für dieses feuchte Kollagenband zulässig ist, beträgt etwa 67OC, obgleich trockenere Binder etwas höhere Temperaturen aushalten. Vorzugsweise wird die Trock- nung bei einer Temperatur von 43 bis 490C auf der Oberfläche der Rollen durchgeführt, obgleich irgend- eine geeignete Temperatur von der Zimmertemperatur ab verwendet werden kann. Die Trocknung kann offensichtlich auch in anderer geläufiger Weise vorgenommen werden. Die Rollen müssen nicht erhitzt werden, sondern sie könnten auch in eine erhitzte Atmosphäre gebracht werden.
Es wird hauptsächlich deshalb eine so grosse Anzahl von Rollen verwendet, damit man einen grösstmöglichen Kontakt mit einer erwärmten Oberfläche erhält, und wenn die Atmosphäre erwärmt wird, dann könnte diese Anzahl verrin- gert werden, da mehr Platz zwischen den Rollen vorhanden ist, und die Rollen könnten auch in verschie- dener Höhe angeordnet werden, so dass das freie Band auf längeren Wegen dieser erhitzten Atmosphäre ausgesetzt ist.
Das getrocknete Kollagenband muss dann gestreckt, gegerbt und zu einer Schnur oder einem Garn versponnen werden. Diese Verfahrensstufen können in den Trocknungsvorgang eingeschaltet werden oder sie können bei kontinuierlicher Arbeitsweise nach dem Trocknen vorgenommen werden. Es ist jedoch
Ublicher, das Verfahren an dieser Stelle zu unterbrechen, weil man dann eine bessere Kontrolle der Ma- ter1a1geschwindigkeit in dem Verfahren hat.
Die Reihenfolge, in der das Zwirnen, das Verstrecken und das Beizen vorgenommen wird, ist bis zu einem gewissen Grade nicht von Bedeutung. Die Zwirnung muss vorgenommen werden, damit das flache
Band zu einem Zwirn umgeformt wird, der die für chirurgische Fäden erforderliche Festigkeit hat. Eine gewisse Verstreckung kann vor der Zwirnung des Bandes erfolgen, jedoch kann die gesamte notwendige
Verstreckung nicht an dieser Stelle vorgenommen werden. Etwa die Hälfte der gesamten möglichen Verstreckung kann vor der Zwirnung vorgenommen werden. Jedoch kann auch die gesamte Verstreckung an dem gezwirnten Material vorgenommen werden. Vorzugsweise wird das Band etwas verstreckt, und die weitere Verstreckung wird an dem gezwirnten Material vorgenommen. Ebenso kann auch das Beizen vor oder nach dem Zwirnen erfolgen.
Wenn mit Chromoxyd gebeizt wird, dann wird dieses vor dem Zwirnen aufgebracht, obgleich es ebenso gut während, vor oder nach der endgültigen Verstreckung auf das gezwirnte Material gegeben werden kann. Die Reduzierung des Chroms muss nach der letzten Verstreckung vorgenommen werden. Ebenso sollte die Beizung mit reduziertem Chrom anschliessend an die letzte Verstreckung des Fadens vorgenommen werden.
Das getrocknete Band, das auf dem Haspel 14 gesammelt worden ist, wird nach der bevorzugten, in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform so an der Spinnvorrichtung angebracht, dass dieses getrocknete Band 9 durch die Walzen 15 und 16 geführt werden kann. Bei der Rolle 15 handelt es sich um eine gewogene Rolle, so dass durch die Drehgeschwindigkeit der Rolle 16 die Geschwindigkeit der Einführung in die Vorrichtung reguliert werden kann. Die beiden Rollen 15 und 16 sind normalerweise mit Gummi überzogen. Die Rolle 16 wird durch ein nicht dargestelltes Getriebe angetrieben, das durch einen üblichen Riemenmechanismus, der nicht dargestellt ist, für einen später zu erläuternden Zweck mit der Rolle 20 synchronisiert ist. Das Kollagenband 9 gelangt von den Rollen 15 und 16 in das Bad 17 unter einer losen Rolle 18 vorbei und wird dann um eine grössere Rolle 19 herumgeführt.
Diese grössere Rolle 19 hat den Zweck, die BerUhrungszeit zu erhöhen und Verwirrungen während dieses ersten Streckvorganges zu verhindern. Von der Rolle 19 wird das Band unter, um und über die Rolle 20 und dann um die Rolle 21 geführt, von der es zu der Spinneinrichtung gebracht wird. Der Unterschied in der Geschwindigkeit der Rollen 16 und 20 dient zur Einstellung der an dieser Stelle zu erzielenden Streckung. Wenn z. B. eine 200/oige Streckung erreicht werden soll, dann macht die Rolle 20 fünf Umdrehungen, während die Rolle 16 in der gleichen Zeit nur vier Umdrehungen macht, was durch eine geeignete Übersetzung bei dem gemeinsamen Riemenantrieb erreicht werden kann.
Die Streckung ist notwendig, damit man den festesten Faden bei einem bestimmten Gesamtgewicht erhält. Wie bereits ausgeführt, kann die Streckung teils vor der Zwirnung und teils danach vorgenommen werden oder sie kann ganz nach der Zwirnung erfolgen. Es kann jedoch nicht die ganze Streckung vor dem Zwirnen vorgenommen werden, da das Band sonst abreissen wurde. Es ist wünschenswert, dass man die grösstmögliche Streckung erhält, ohne dass das Band reisst. Normalerweise kann man eine Streckung von etwa 20% erreichen. Die Streckung kann jedoch auch bis zu 40% der ursprünglichen Länge betragen.
Eine Gesamtstreckung von 20 bis 80% des fertigen Fadens, bezogen auf das ungestreckte Band, ist whin- schenswert, wovon man etwa die Hälfte vor dem Verzwirnen zu einem Faden vornehmen kann. Der Rest muss später erreicht werden. Nach einer andern Ausführungsform kann die ganze Streckung an dem gezwirnen Faden vorgenommen werden. Der Betrag der erreichbaren Streckung hängt davon ab, von welcher Quelle das Kollagen erhalten wurde, sowie von der Vorgeschichte der Bereitung des Gels.
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Das Beizen des Bandes wird dadurch eingeleitet, dass man das Band durch das Bad 17 und um die Rollen 18 und 19 führt. Dieses Beizen erfolgt normalerweise mit Bichromat, üblicherweise mit Ammoniumbichromat in Wasser. Alkoholisches Bichromat ist jedoch ebenfalls brauchbar. Der hier angewandte Beizvorgang ist der in der Fachwelt bei der Herstellung von Fäden übliche. Bei dem hier beschriebenen Verfahren wird ein wasserlösliches Bichromat verwendet, das nach dem Verstrecken und Zwirnen durch Reduktion in den endgültigen Zustand gebracht wird. Es kann auch eine reduzierte Chrombeize verwendet werden, die an Stelle der Reduktionsbehandlung auf das gezwirnte Material nach dem Strecken aufgebracht wird, ohne dass vorher ein Beizbad verwendet wird.
Es kann auch irgendein anderes übliches Verfahren zum Beizen der Fäden verwendet werden, wie es zurzeit bei Fäden aus geschlitzten Därmen angewandt wird. Die letzte Verfahrensstufe eines solchen Beizvorganges (z. B. die Reduzierung des oxydierten Chroms) muss als letzte Stufe durchgeführt werden, nach dem Verstrecken und nach dem Zwirnen.
Wenn vor dem Zwirnen nicht gebeizt wird, dann ist eine bestimmte Art eines Bades zum Erweichen des Bandes für die Zwirnung erforderlich. Ein einfaches Wasserbad kann genügen. Häufig ist es jedoch bequemer, an dieser Stelle oxydiertes Chrom aufzubringen, da ein solches Bad an anderer Stelle erforderlich ist.
Bei Anwendung des üblichen Verfahrens mit oxydiertem Chrom kann irgendein wasserlösliches Bichromat. z. B. Natrium-, Kalium-, Ammoniumbichromat od. dgl., ver1flendet werden. Eine reduzierende Behandlung mit Chrom wird häufig so ausgeführt, dass eine Natriumhydroxydlösung verwendet wird, die CrO and Pyrogallol enthält. Dieses Verfahren ist das übliche Beiz-bzw. Gerbverfahren, wie es seit langem in der Farbenindustrie angewandt wird. Wie bei Catgutfäden kann die Beizung bzw. Gerbung auch unterlassen werden, wenn ein sehr rasch absorbierender Faden gewünscht ist. Normalerweise werden jedoch Fäden aus Kollagen ebenso wie Catgutfäden gebeizt, um eine Zerstörung im Wirt zu vermeiden.
Der Spinnkopf 22 läuft mit fester Geschwindigkeit um. Durch das Verhältnis der Geschwindigkeit an der Rolle 20 zu de : festen Drehgeschwindigkeit des Kopfes 22 wird die Anzahl der Drehungen pro Längeneinheit eingestellt, die dem Band erteilt werden, wenn es zu einem Faden verzwirnt wird. Ein Band muss so viele Drehungen pro Längeneinheit bekommen, dass daraus ein Faden bzw. ein Zwirn gebildet wird, was jeweils von der Grösse des Bandes abhängt. Der Zwirn wird über die kleine Rolle 42 am Spinnkopf 22 geführt und gelangt dann zu dem Haspel 24, der an einer konzentrisch zu dem Spinnkopf angeordneten Welle 23 befestigt ist. Der Haspel 24 wird durch eine nicht dargestellte Nocke auf der Welle 23 hinund herbewegt, so dass der Zwirn gleichmässig auf diesem Haspel aufgewickelt wird.
Der versponnen Zwirn wird dann weiter gestreckt und die Beizung wird entweder vollständig durchgeführt oder je nach dem, ob oxydiertes Chrom während der Zwirnung aufgebracht wurde oder ob eine einstufige Beizung mit reduziertem Chrom durchgeführt wurde, in einem Arbeitsgang durchgeführt. Der Zwirn muss feucht verstreckt werden. Wenn er während der Zwirnung trocknen kann, muss er wieder befeuchtet werden, indem er durch ein Wasserbad geführt wird. Wenn vorher kein Chrom verwendet wurde, dann kann dieses Bad oxydiertes Chrom enthalten. Wenn reduziertes Chrom verwendet wird, dann ist das Beizbad nach der Streckeinrichtung angeordnet. Wenn oxydiertes Chrom verwendet wird, dann besteht das nach der Streckeinrichtung angeordnete Bad aus'einem Reduzierungsbad.
Die Verstreckung des gezwirnten Materials muss in einer Atmosphäre mit einem gewissen Feuchtigkeitsgehalt durchgeführt werden, damit eine zu schnelle Trocknung des Zwirns vermieden wird, wodurch ein kaltes Fliessen während des Streckvorganges verhindert wird, was Unregelmässigkeiten des Produktes zur Folge hätte. Es ist mindestens eine relative Feuchtigkeit von 25% erforderlich, vorzugsweise wird die grösstmögliche Feuchtigkeit angestrebt.
Die Vorrichtung zur Durchführung dieser Verfahrensstufe kann weitgehend nach Wunsch ausgebil- det sein. Eine derartige Vorrichtung ist in Fig. 8 dargestellt, wobei der Haspel 24 mit dem Zwirn 42 so angeordnet ist, dass dieser Zwirn durch die Rollen 43 und 44 geführt werden kann, die ähnlich ausgebildet sind wie die Rollen 15 und 16 der Fig. 3 und in ähnlicher Weise arbeiten.
Der Zwirn wird dann in das Befeuchtungsbad 45 geführt, wo er um die Rollen 46,47, 48 und 49 läuft, die wie die Rollen 18-21 der Fig. 3 ausgebildet sind und betrieben werden. Eine weitere Strek- kung erhält man dadurch, dass man die Rollen 44 und 48 mit verschiedenen Geschwindigkeiten umlaufen lässt, so wie das bei den Rollen 16 und 20 der Fall ist. Wenn kein oxydiertes Chrom vor dem Zwirnen verwendet wurde, dann kann das Bad 45 das oxydierte Chrom enthalten. Nach dem Verstrecken läuft der Faden zu dem Bad 50, um die Rolle 51 und dann zu der Rolle 52. Das Bad 50 ist entweder das Reduzie-
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zwischen den Rollen 49 und dem Bad 50 muss so gross sein, dass der Zwirn trocknen kann, dass das oxy- dierte Chrom nicht durch das Beizbad 50 ausgewaschen wird.
Wenn eine andere Beizung angewandt wird, dann ist diese Trocknung nicht wichtig. Von der Rolle 52 kann der Faden 42 durch weitere, nicht dargestellte Waschbäder geführt werden. Weitere anschliessende Durchgänge durch das Reduzierungsbad können zur Vervollständigung der Reduktion vor dem weiteren Waschen erforderlich sein. Schliesslich wird in üblicher Weise getrocknet, z. B. dadurch, dass das Produkt auf Gestelle gehängt oder über erwärmte Walzen geführt wird, worauf es auf die gewünschten Längen abgeschnitten, sterilisiert und verpackt wird.
Diese Arbeitsgänge können in der in diesem Industriezweig üblichen Weise durchgeführt werden.
Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass man einen gleichmässigeren Faden erhält, der weit weniger poliert werden muss, wenn er überhaupt poliert werden muss, und der viel glatter ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass er viel leichter behandelt werden kann als geschlitzte Därme. Einer der wichtigsten Vorteile besteht jedoch darin, dass der Faden in beliebiger Länge und mit beliebigem Durchmesser hergestellt werden kann und nicht von der Länge des zur VerfUgung stehenden zerteilten Darmes abhängt. Weiterhin bedeutet es einen Vorteil, dass der Faden weniger anfällig für eine Schädigung durch Bakterien ist, als die aus Därmen gefertigten Fäden. Schliesslich ist es noch vorteilhaft, dass weitere Änderungen der Eigenschaften der Fäden durch Zugabe anderer Ingredientien zu dem Kollagengel möglich sind.
Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung.
Beispiel l : Rindersehnen werden von den Hüllen und von Fleischruckständen abgetrennt und in kleine Stücke zerschnitten. Nachdem sie mit Trockeneis eingefroren wurden, werden die Sehnenstucke in einer Zerreissmuhle zerkleinert und durch ein Sieb Nr. 4 gesiebt. Das zerkleinerte Material wird bis zur Verwendung im gefrorenen Zustand gehalten. 600 g gefrorene zerkleinerte Sehnen, entsprechend 200 g Sehnenfeststoff, werden in etwa 9 l Wasser gegeben, das 50 ml einer 3n-Salzsäure enthält, was ausreicht, um einen PH von 2, 4 bis 3, 0 zu ergeben. Das endgültige Volumen der Mischung beträgt etwa 10 l. Die Mischung wird in einem Schaufelrührer einige Stunden lang geknetet und kann dann über Nacht im Kalten anquellen.
Das gebildete Gel ist eine gleichmässig gequollene Masse des Sehnenmaterials mit einem Feststoffgehalt von etwa 2%. Anschliessend werden 13,5 kg kaltes Wasser zugegeben und die entstehende Mischung wird so lange gerührt, bis sie eine gleichmässige Konsistenz erhält. Der Gehalt an trockenem Feststoff beträgt dann etwa 0, 85%. Das Gel wird anschliessend mehrmals in einer Kolloidmüh- le behandelt, wobei der Zwischenraum zwischen den Mahlsteinen jedesmal verringert wird. Das Gel wird dabei auf einer Temperatur unter 250C gehalten.
Vor der Verwendung wird das Gel durch Zentrifugieren oder Evakuieren entlüftet.
Beispiel 2 : 11 Gel wird bei einem Luftdruck von 3 kg ausgepresst, wie dies In Fig. 1 dargestellt ist, wobei das Auspressen durch eine Öffnung von 3, 2 mm erfolgt. Das Gel wird in eine Mischung gege-
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cherweise aus einer Mischung von 240 ml analysenreinem Ammoniumhydroxyd (28%), das mit Äthanol auf 8000 ml verdünnt ist.
Der ausgepresste Faden kann dann über 2 Stunden in dem Fällbad verbleiben, worauf er unter Bildung des Bandes 9 durch die Druckwalzen 8 und dann bei einer Temperatur zwischen 43 - 490C über die Trocknungswalzen 10,11 und 12 geführt wird, vgl. Fig. 2. Der Druck wird zwischen je zwei aufeinanerfolgenden Druckwalzen 8 erhöht, damit das Lösungsmittel entfernt und das flache Band 9 gebildet wird. Dieses Band wird dann getrocknet, indem es über die Trocknungsrollen 10,11 und 12 geführt wird. reder Liter Kollagengel ergibt bei diesem Verfahren ein ununterbrochenes Band, das etwa 125 m lang ist md mit einer Geschwindigkeit von etwa 1, 8 m pro Minute gebildet wird.
Das trockene Band wird auf einem Haspel gesammelt und wie üblich zu der Spinneinrichtung geführt, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Das Bandmaterial wird nacheinander in ein Bad mit 1, 5% Ammoniumbichromat, mit 1, 5% Kaliumcarbonat geführt, noch in nassem Zustand etwa 20% gestreckt und dann in einer dichten Spirale aufgerollt, so dass eine glatte zylindrische Litze entsteht, die auf dem Haspel 24 gesammelt wird. Das Band wird mit einer Geschwindigkeit von etwa 4, 5 m pro Minute durch Sie Maschine geführt und die nassen gezwirnten Litzen werden nach dem Spinnen auf der Haspel 24 aufgespult. Die gesponnenen Litzen werden in feuchter Atmosphäre bei Zimmertemperatur bis zu einer Ge- iamtverlängerung von 30 bis 40% verstreckt.
Die gestreckten Litzen können dann 2 Stunden lang trock- ien. Die trockenen, Ammoniumbichromat enthaltenden Litzen werden auf Trommeln aus rostfreiem itahl mit 20, 3 cm Durchmesser aufgewickelt und etwa 3 Stunden lang in 5% iges Natriumbisulfat bei 20 C eingetaucht. Nach der Reduzierung des Chroms, was von der Querschnittsfläche abhängig ist, werten die gebeizten Fäden in eine 2% ige Natriumbicarbonatlösung gebracht und schliesslich 1 Stunde in
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Wasser gewaschen. Sie werden dann unter Spannung auf Pflöche aufgespannt, damit man gerade Stücke erhält. Diese Stücke werden durch trockene Wärme sterilisiert, worauf sie als chirurgische Fäden verwendet werden können, die den Vorschriften der U. S.
P. entsprechen oder noch besser sind.
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ausgepressten Faden zu den Druckwalzen führt. Die Flüssigkeit wird wieder in das Bad zurückgeleitet. Der Faden wird zu einem flachen Band verpresst, der sofort durch ein anderes Bad geführt wird, das eine Mischung enthält, die aus 120 ml analysenreinem Ammoniumhydroxyd (28je) besteht, die mit 4 l Alko hol verdünnt sind. Das Band wird dann kontinuierlich zu den Trocknungswalzen geführt und gemäss Beispiel 2 weiterbehandelt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung chirurgischer Fäden, wobei ein saures Kollagengel mit einem Feststoffgehalt zwischen 0, 5 und 1, 50/a und einem PH von 2, 5 bis 4,5 unter Bildung eines endlosen Fadens in ein alkalisches Bad ausgepresst und anschliessend weiterverarbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Bad ein niedriges Alkanol-Lösungsmittel enthält, das vollständig mit Wasser mischbar ist, jedoch nicht mehr als 50% Wasser enthält, und wobei in dem Lösungsmittel wenigstens 0, l Gew.-% eines flüchtigen Alkali gelöst sind, und dass der Faden mindestens 30 Minuten zwecks Härtung in diesem Bad belassen
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Bichromatführt wird, um eine teilweise Streckung zu erzielen und die Beizung einzuleiten, worauf das gechromte,
gestreckte Band zu einem verzwirnten Faden versponnen und dieser unter Spannung in einer Atmosphäre mit wenigstens 25% relativer Feuchtigkeit so weit verstreckt wird, bis eine Streckung von mindestens 20% gegenüber dem erwähnten Band erreicht ist, worauf der gestreckte Zwirn getrocknet und durch ein Reduzierungsbad geführt wird, um die Beheizung zu beenden, wobei das Spinnen und Verstrecken in beliebiger Reihenfolge vorgenommen wird, jedoch so, dass wenigstens ein Teil des Streckvorganges nach dem Spinnen erfolgt.
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Method of making surgical threads
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part of the drying device, the drive mechanism being visible. Fig. 5 is a
Top view of a drying roller and you can see from this illustration how the setting for the
Alignment of the rollers takes place. Fig. 6 shows a side view of another embodiment of the
Spindle that is conical here and onto which the thread is wound when it is pressed out. Fig. 7 shows from the side a device for continuous pressing, squeezing and hardening, the
Hardening is made after squeezing. 8 is a schematic side view of a device with which the twisted thread is finally stretched and pickled.
In these figures it is shown how a collagen gel 1 is accommodated in a container 2 which contains an inlet 3 for compressed air and an outlet pipe 4 which extends close to the bottom of the container 2.
The outlet pipe 4 leads to a nozzle 5 below the surface of a bath 6. The collagen gel is pressed out of the nozzle 5 and forms a relatively thick endless thread 7. The bath 6 is attached to a turntable 6A which rotates during the pressing out process. In the bath 6 is a cylindrical spindle 6B around which the extruded thread 7 is wound during the rotation of the bath.
This preferably hollow spindle has openings 6C through which the circulation of the bath liquid is promoted, if desired by means of a stirring device, not shown in the drawing, housed within the spindle. The endless thread 7 can be aged in the bath and later squeezed and dried, as shown in FIGS. 1 and 2, or it can be squeezed according to another embodiment of the invention, as shown in FIG which will be described in more detail later.
The squeezing and drying process is shown in FIG. The endless thread 7 is taken up from the bath by a set of padded rollers. The bath can be mounted on a turntable so that it rotates as the thread is pulled off, but this is not essential. The rollers are padded with cloth or felt so that they have a tensile force and thus an increasing pressure can be set between successive rollers. The thread 7 is squeezed into a flat band 9, which is then passed over a series of heated rollers 10 that are not in contact with one another.
Both the padded rollers 8 and most of the heated rollers 10 rotate in opposite directions, so that the endless thread and the resulting band is first guided over one roller and then under the following roller and then alternately over and under the following rollers. At least two heated rollers 11 and 12 rotate with the same direction of rotation, the belt being held taut by the tensioning roller 13. The dried tape is then collected in the usual manner on a reel 14, although it can also be carried to the next process stage without being collected on this reel.
2A shows a detail of the squeezing process taking place between the first and second rollers. The relatively thick thread 7 leads around the first roller 8 and is squeezed between the felt pads 8A of a roller 8 to form a thin strip 9. The cushions squeeze out a large part of the solvent left by the hardening bath. This solvent is pressed out of the flattened belt 9A and drips off the rotating rollers 8. The belt 9A continues to be squeezed in a similar manner between the other padded rollers that follow one another at increasingly smaller intervals until only a small amount of liquid remains. The resulting flat belt 9 then runs to the drying rollers 10.
In Fig. 3, the stretching and spinning device is shown. The reel 14 is arranged so that it can deliver the strip 9 between the rollers 15 and 16. The strip then passes into a pickling or tanning bath 17, where it is guided under a roller 18 around another roller 19 and then around the drafting roller 20, which is followed by the spinning roller 21. During spinning, the tape is guided to the spinning head 22, which rotates around a shaft 23 on which a reel 24 is attached.
In Fig. 4, the drive mechanism for the last four rollers of Fig. S is shown in more detail. These rollers are driven by chain and chain wheels from a common shaft 25 by means of a drive not shown in the drawing. The last roller 12 is driven by its own chain 26 so that this roller rotates in the opposite direction. The remaining rollers are driven by a chain 27, which each leads over and under the following roller, so that opposite directions of rotation are achieved, as required in this device, each of these rollers or rollers being driven by its own chain wheel 28 .
Fig. 5 shows a plan view of one of the rollers and shows the construction by which this roller is kept precisely aligned so that the tape 9 is not pulled down. The roller 10 revolves on a shaft 29 which is held in ball bearings 30 on both sides. The shaft 29 leads through a ball bearing to the sprocket 28. The ball bearings are screwed 31 in the steel
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frame 32 held, which carries the entire squeezing and drying device. By properly tightening the screws 31, the alignment of the shaft 29 and thus the roller 10 can be carried out precisely.
6 shows another embodiment of the method according to the invention, a perforated conical spindle 33 being provided in the bath 6, around which the endless thread 7 winds as it is formed. Winding up on this base is facilitated by a rotation of the bath 6, which is arranged on the turntable 6A. The openings are preferably arranged in a fixed support, which can be cylindrical or conical, since this promotes circulation in the hardening bath.
The precipitation bath can also be used without a spindle, although then the risk of confusion is greater. Instead of the turntable, the extrusion nozzle can also be set in rotation around the spindle.
In Fig. 7 another embodiment of the invention is shown, wherein the precipitated thread is hardened after it has been squeezed into a tape. The thread 7 is from the bath 6 by a
Flow is guided through a pipe 34 to the nip rollers 35 and 36. There it is continuously, just as quickly as it forms, squashed into a flat band. The bath liquid 6, which guides the thread to the nip rollers, drips into a container 37, from which it is continuously returned to the precipitation bath by a pump 38. The band 9 is formed and guided into a hardening bath 40 via another guide roller 39. It passes under the roller 41 which is arranged in this bath. and then reaches the drying rollers 10.
From here on, the method continues exactly as it was described with reference to FIG. 2 and the following figures.
In the method according to the invention, the collagen gel can be any acidic collagen gel which has been produced in a known manner. It should have a solids content between 0.5 and 1.5% in order for it to have the correct viscosity, since below this range the viscosity is too low and above this range too high to be properly pressed into a thread. The PH has to be between 2.5 and 4.5 to be able to work properly.
The collagen gel 1 is pressed through the tube 4 and out of the nozzle 5 into the bath 6. The nozzle can be any usable size. If there is enough pressure and if the gel is sufficiently finely divided, this gel can also be pressed through an opening of any size, even to form a thread through a fine spinneret. In practice, the diameter of the nozzle should be between 0.1 and 10 mm for the production of surgical threads. For other purposes, larger nozzles or nozzle heads for seamless tubes can be used or different tapes for a thread, such as is required for surgical purposes, can be processed together, so that a larger cord is created. The nozzle can be of any shape, e.g.
B. have a circular, a rectangular, an elliptical or even an irregularly shaped cross section. The limits of the diameter for surgical threads are measured on the shortest axis when the cross-sectional area deviates from the circular shape. If stronger cords are to be made, this can be done with very wide and very flat elliptical nozzles, the short axis of which is the right size. The limiting factor that makes this dimensional restriction necessary is usually the curing time, since pressed filaments of smaller diameters can be cured in half an hour while thicker filaments require longer times. A thread with a diameter of about 13 mm takes about 3 days to harden.
Strands made of thinner threads can be formed into a ribbon by a squeezing process. The nozzle normally points vertically into the bath, so that there is as much free fall as possible while the acidic gel is hardened, which is done by chemical neutralization by the bath penetrating the thread. However, this nozzle can also be arranged at a different angle if other advantages are obtained in this way.
The precipitation bath contains a lower alkanol that is completely miscible with water, e.g. B. methanol, ethanol, propanol, isopropanol or tertiary butanol. One of the functions of the solvent is to dehydrate the gel as quickly as possible. As a result, the concentration of the water in the solvent should not exceed 50% at any time during the pressing process. Preferably it should not be more than 25%. Typically around 11 gels are squeezed into around 6-81 bath fluid. The bath usually initially contains about 90-95% alkanol and it can reach 75% by volume alkanol towards the end of the pressing out. The solvent is normally recovered and re-concentrated after each squeezing operation.
A volatile alkali is an essential component of the precipitation bath. This means an alkaline compound that is gaseous at normal temperature. This latter property is of particular importance because, when the material is liquid or solid at ordinary temperature, there is no tendency to remain in the belt while it is being squeezed and dried, whatever
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the properties of the thread is very disadvantageous. Such alkalis, like the inorganic hydroxides, do not allow the formation of usable threads, since the pressed out, precipitated collagen does not harden and in the process
Storage breaks.
Ammonia is preferably used as the alkali, although other volatile ones are also used
Alkalis such as methylamine, trimethylamine, dimethylamine and the like. Like. Can be used, it is essential that the amount of alkali present is such that the necessary stoichiometric
Relation to the neutralization of the gel is given. The extruded filaments usually had a pH of around 6.5, a sign that some minor incomplete neutralization was occurring. In practice, the alkali should be present in a concentration of at least 0.1% by weight.
If the extruded thread is shaped into a band and then dried immediately afterwards, it must remain in the bath for at least a certain minimum time so that it can be hardened. This hardening is obviously a hardening process in which there must be enough time so that the alkaline bath can penetrate all the way through the pressed thread. The extruded thread has little or no tensile strength and cohesion until hardening has taken place, and it cannot even be lifted out of the bath immediately after being pressed out. As a result, it must be cured for at least half an hour, and preferably about 2 hours in a normal process flow.
Slight improvements can be seen with longer curing times, but it is not worth setting a special time for this as a normal process. This minimum time is the only really important limit.
Because of this necessary hardening, the process is usually carried out with an interruption in the continuous mode of operation, which lies between the pressing and the flattening and drying, as can be seen from FIGS. 1 and 2. The extruded thread can harden in the bath and it is then brought to the squeezing and drying device, where it is withdrawn from the bath and passed over the rollers 8, between which it is pressed into a belt, whereupon it is dried over the rollers 10, 11 and 12 runs. According to another embodiment of the invention, the process can be carried out continuously from squeezing to squeezing and drying.
This is made possible by the fact that the above-mentioned curing time is necessary so that diffusion can take place through the relatively thick thread. However, if the thread is flattened immediately as it is formed into a ribbon, then it can be hardened almost immediately by later exposure to the alkali. This embodiment of the method according to the invention is shown in FIG. 7, where the extruded thread 7 is guided from the bath 6 downward through the tube 34 to the pressure rollers 35 and 36. The flow of the alkaline bath drips into the container 37, from where the bath liquid is returned to the main precipitation container by means of the pump 38. In this embodiment of the invention, the thread is pressed as it is formed into a band.
This thin ribbon can be cured very easily, and curing occurs almost instantaneously.
It can be seen from the drawing that the belt 9 is passed through a bath 40 for this purpose, which can consist of alcoholic ammonia, the same bath liquid that is used in the bath 6. Curing can also be carried out in such a way that the tape is passed over various additional rollers and is only exposed to an atmosphere containing ammonia or another volatile alkali. In this embodiment of the invention, both a liquid and a gaseous hardening bath, pressing, flattening, hardening and drying can be carried out continuously in one operation.
The compression and drying can basically be carried out by any known method. It has been found that any conventional means of compressing the thread into a ribbon and squeezing out the remaining liquid can be used, a ribbon being obtained by drying in the correct temperature range which can be spun into a thread. The device shown in FIGS. 2, 4 and 5 is preferably used. The rollers or rollers usually consist of brass cylinders with a diameter of about 20 cm and a width of 7 cm, although these dimensions can still be changed. The four pressure rollers 8 are covered with felt so that a tension can be exerted on the thread and the thread can be pulled out of the precipitation bath and the solvent can be pressed out.
A cloth can also be used, but this does not provide such a resilient cover for the pressure rollers. The rollers 8 are all in contact with one another, the pressure increasing between successive rollers, and between these rollers the thread is squeezed into a very thin, flat band. The remaining rollers 10, 11 and 12 have no coating and do not touch one another. These roles are usually heated electrically.
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The highest drying temperature allowed for this moist collagen tape is about 67OC, although drier binders can withstand slightly higher temperatures. Preferably drying is carried out at a temperature of 43 to 490C on the surface of the rollers, although any suitable temperature from room temperature can be used. The drying can obviously also be carried out in other conventional ways. The rolls do not need to be heated, they could also be placed in a heated atmosphere.
The main reason that such a large number of rollers is used is that there is as much contact as possible with a heated surface, and if the atmosphere is heated then this number could be reduced as there is more space between the rollers and the Rollers could also be arranged at different heights so that the free belt is exposed to this heated atmosphere over longer distances.
The dried collagen ribbon must then be stretched, tanned and spun into string or yarn. These process steps can be included in the drying process or, in the case of continuous operation, they can be carried out after drying. However, it is
It is more common to interrupt the process at this point, because then one has better control of the speed of the material in the process.
The order in which the twisting, drawing and pickling are done is to some extent not important. The twist must be made so that the flat
Band is formed into a thread that has the strength required for surgical threads. Some stretching can be done before the tape is twisted, but all of the necessary
Stretching cannot be done at this point. About half of the total possible stretching can be done before twisting. However, the entire stretching can also be carried out on the twisted material. Preferably, the tape is stretched somewhat and the further stretching is carried out on the twisted material. Pickling can also be done before or after twisting.
When pickling with chromium oxide, it is applied prior to twisting, although it can just as easily be added to the twisted material during, before, or after the final stretching. The chrome reduction must be carried out after the last stretching. Likewise, the staining with reduced chrome should be carried out after the last stretching of the thread.
According to the preferred embodiment shown in the drawing, the dried band that has been collected on the reel 14 is attached to the spinning device in such a way that this dried band 9 can be guided through the rollers 15 and 16. The roller 15 is a weighed roller, so that the speed of introduction into the device can be regulated by the rotational speed of the roller 16. The two rollers 15 and 16 are usually covered with rubber. The roller 16 is driven by a transmission, not shown, which is synchronized with the roller 20 by a conventional belt mechanism, not shown, for a purpose to be explained later. The collagen band 9 passes from the rollers 15 and 16 into the bath 17 under a loose roller 18 and is then guided around a larger roller 19.
The purpose of this larger roller 19 is to increase the contact time and to prevent confusion during this first stretching process. From the roll 19 the tape is guided under, around and over the roll 20 and then around the roll 21, from which it is brought to the spinning device. The difference in the speed of the rollers 16 and 20 is used to set the stretch to be achieved at this point. If z. B. a 200 / o stretch is to be achieved, then the roller 20 makes five revolutions, while the roller 16 makes only four revolutions in the same time, which can be achieved by a suitable translation in the common belt drive.
The stretching is necessary in order to get the strongest thread with a certain total weight. As already stated, the stretching can be carried out partly before the twisting and partly afterwards or it can take place entirely after the twisting. However, not all of the stretching can be done before twisting, otherwise the tape would tear. It is desirable to have the greatest possible stretch without tearing the tape. Usually you can get about 20% elongation. However, the stretching can also be up to 40% of the original length.
A total stretching of 20 to 80% of the finished thread, based on the unstretched tape, is desirable, about half of which can be made before twisting into a thread. The rest must be achieved later. According to another embodiment, the entire stretching can be carried out on the twisted thread. The amount of elongation that can be achieved depends on the source from which the collagen was obtained and the history of the gel preparation.
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Pickling of the strip is initiated by guiding the strip through the bath 17 and around the rollers 18 and 19. This pickling is usually done with bichromate, usually ammonium bichromate in water. However, alcoholic bichromate is also useful. The pickling process used here is the one that is customary in the specialist field for the manufacture of threads. In the process described here, a water-soluble bichromate is used which, after drawing and twisting, is brought into the final state by reduction. It is also possible to use a reduced chromium pickle, which is applied to the twisted material after drawing instead of the reduction treatment without using a pickling bath beforehand.
Any other conventional method of pickling the sutures such as those currently used with sutures from slit intestines can also be used. The last stage of such a pickling process (e.g. the reduction of the oxidized chromium) must be carried out as the last stage, after drawing and twisting.
If there is no pickling prior to twisting, then some type of bath is required to soften the tape for twisting. A simple water bath can be sufficient. However, it is often more convenient to apply oxidized chromium at this point, since such a bath is required elsewhere.
Any water-soluble bichromate can be used using the usual oxidized chromium process. z. B. sodium, potassium, ammonium dichromate or the like., Are used. Chromium reducing treatment is often carried out using a sodium hydroxide solution containing CrO and pyrogallol. This process is the usual pickling or. The tanning process that has long been used in the paint industry. As with catgut threads, pickling or tanning can also be omitted if a thread that absorbs very quickly is desired. Normally, however, collagen threads, like catgut threads, are pickled to avoid destruction in the host.
The spinning head 22 rotates at a fixed speed. The ratio of the speed at the roller 20 to the fixed rotational speed of the head 22 sets the number of rotations per unit length which the tape is given when it is twisted into a thread. A tape has to have so many twists per unit of length that a thread or twist is formed from it, which depends on the size of the tape. The thread is guided over the small roller 42 on the spinning head 22 and then reaches the reel 24, which is attached to a shaft 23 arranged concentrically to the spinning head. The reel 24 is moved back and forth on the shaft 23 by a cam (not shown) so that the thread is wound evenly on this reel.
The spun thread is then stretched further and the pickling is either carried out completely or, depending on whether oxidized chromium was applied during the twisting or whether a single-stage pickling with reduced chrome was carried out, carried out in one operation. The thread must be stretched while moist. If it is allowed to dry during the twisting process, it must be re-moistened by passing it through a water bath. If no chromium was previously used, then this bath may contain oxidized chromium. If reduced chromium is used, the pickling bath is placed after the stretching device. If oxidized chromium is used, then the bath arranged after the stretching device consists of a reducing bath.
The twisted material must be drawn in an atmosphere with a certain moisture content in order to prevent the thread from drying too quickly, which prevents cold flow during the drawing process, which would result in irregularities in the product. A relative humidity of at least 25% is required, the greatest possible humidity is preferred.
The device for carrying out this process stage can largely be designed as desired. Such a device is shown in FIG. 8, the reel 24 with the twine 42 being arranged in such a way that this twine can be guided through the rollers 43 and 44, which are designed similarly to the rollers 15 and 16 of FIGS work in a similar way.
The twine is then fed into the moistening bath 45, where it runs around rollers 46, 47, 48 and 49, which are designed and operated like rollers 18-21 of FIG. A further stretch is obtained by letting the rollers 44 and 48 rotate at different speeds, as is the case with rollers 16 and 20. If oxidized chromium was not used prior to twisting, then bath 45 may contain the oxidized chromium. After drawing, the thread runs to the bath 50, around the roller 51 and then to the roller 52. The bath 50 is either the reduction
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between the rollers 49 and the bath 50 must be so large that the thread can dry that the oxidized chromium is not washed out by the pickling bath 50.
If a different stain is used then this drying is not important. The thread 42 can be guided from the roller 52 through further washing baths, not shown. Further subsequent passes through the reducing bath may be necessary to complete the reduction before further washing. Finally, it is dried in the usual way, e.g. B. by hanging the product on racks or guided over heated rollers, whereupon it is cut to the desired lengths, sterilized and packaged.
These operations can be carried out in the manner customary in this industry.
One advantage of the invention is that one obtains a more uniform thread which has to be polished far less, if at all, and which is much smoother. Another benefit is that it is much easier to handle than slit intestines. One of the most important advantages, however, is that the thread can be produced in any length and with any diameter and does not depend on the length of the divided intestine that is available. Furthermore, it means an advantage that the thread is less susceptible to damage by bacteria than the threads made from intestines. Finally, it is also advantageous that further changes in the properties of the threads are possible by adding other ingredients to the collagen gel.
The following examples serve to illustrate the invention.
Example 1: Beef tendons are separated from the casings and meat residues and cut into small pieces. After being frozen with dry ice, the tendon pieces are crushed in a shredding mill and sifted through a No. 4 sieve. The crushed material is kept frozen until used. 600 g frozen chopped tendons, corresponding to 200 g tendon solids, are added to about 9 liters of water containing 50 ml of 3N hydrochloric acid, which is sufficient to give a pH of 2.4 to 3.0. The final volume of the mixture is about 10 liters. The mixture is kneaded in a paddle mixer for a few hours and can then swell overnight in the cold.
The gel formed is a uniformly swollen mass of the tendon material with a solids content of about 2%. Then 13.5 kg of cold water are added and the resulting mixture is stirred until it has a uniform consistency. The dry solids content is then about 0.85%. The gel is then treated several times in a colloid mill, the space between the millstones being reduced each time. The gel is kept at a temperature below 250C.
The gel is deaerated by centrifugation or evacuation before use.
Example 2: 11 gel is pressed out at an air pressure of 3 kg, as shown in FIG. 1, the pressing out taking place through an opening of 3.2 mm. The gel is placed in a mixture
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A mixture of 240 ml of reagent-grade ammonium hydroxide (28%) diluted to 8000 ml with ethanol.
The extruded thread can then remain in the precipitation bath for 2 hours, after which it is passed through the pressure rollers 8 and then at a temperature between 43-490 ° C. over the drying rollers 10, 11 and 12 with the formation of the band 9, cf. Fig. 2. The pressure is increased between two consecutive pressure rollers 8 so that the solvent is removed and the flat band 9 is formed. This tape is then dried by being guided over the drying rollers 10, 11 and 12. With this method, every liter of collagen gel results in an uninterrupted band that is about 125 m long and is formed at a speed of about 1.8 m per minute.
The dry ribbon is collected on a reel and fed to the spinning device as usual, as shown in FIG. The strip material is fed one after the other into a bath with 1.5% ammonium dichromate and 1.5% potassium carbonate, stretched about 20% while still wet and then rolled up in a tight spiral so that a smooth, cylindrical strand is formed on the reel 24 is collected. The tape is fed through the machine at a speed of about 4.5 m per minute and the wet, twisted strands are wound onto the reel 24 after spinning. The spun strands are drawn in a moist atmosphere at room temperature to a total elongation of 30 to 40%.
The stretched strands can then dry for 2 hours. The dry strands containing ammonium dichromate are wound onto drums made of stainless steel with a diameter of 20.3 cm and immersed in 5% sodium bisulfate at 20 ° C. for about 3 hours. After the chromium has been reduced, which depends on the cross-sectional area, the stained threads are placed in a 2% sodium bicarbonate solution and then put in for 1 hour
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Water washed. They are then stretched on pegs under tension so that the pieces are straight. These pieces are sterilized by dry heat after which they can be used as surgical sutures conforming to U.S. regulations.
P. correspond or are even better.
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extruded thread leads to the pressure rollers. The liquid is returned to the bath. The thread is pressed into a flat band, which is immediately passed through another bath that contains a mixture consisting of 120 ml of analytically pure ammonium hydroxide (28je) diluted with 4 l of alcohol. The strip is then fed continuously to the drying rollers and treated further according to Example 2.
PATENT CLAIMS:
1. Process for the production of surgical threads, wherein an acidic collagen gel with a solids content between 0.5 and 1.50 / a and a pH of 2.5 to 4.5 is pressed into an alkaline bath to form an endless thread and then further processed , characterized in that this bath contains a lower alkanol solvent which is completely miscible with water, but does not contain more than 50% water, and wherein at least 0.1% by weight of a volatile alkali are dissolved in the solvent, and leave the thread in this bath for at least 30 minutes to harden
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Bichromate is fed to achieve a partial stretching and to initiate the pickling, whereupon the chromed,
stretched tape is spun into a twisted thread and this is stretched under tension in an atmosphere with at least 25% relative humidity until a stretching of at least 20% compared to the aforementioned tape is reached, whereupon the drawn thread is dried and passed through a reducing bath in order to end the heating, the spinning and stretching being carried out in any order, but in such a way that at least part of the stretching process takes place after the spinning.