DE3104037C2 - Verfahren zur Herstellung eines porösen Rohres aus gestrecktem porösem PTFE - Google Patents

Abstract

Ein poröser Polytetrafluoräthylen (PTFE)-Gegenstand, welcher aus einer Anzahl von kleineren Gegenständen mit einer Mikrostruktur aus Knoten, die durch Fibrillen verbunden sind, hergestellt wird, wobei diese Gegenstände miteinander derart verbunden worden sind, daß ihre Mikrostruktur quer durch die Verbindungsstelle praktisch unverändert bleibt. Verfahren zur Herstellung eines solchen PTFE-Gegenstandes durch nahes Aneinanderfügen von kleinen geformten PTFE-Abschnitten und Aufbringen einer Kraft senkrecht zur Nahtstelle während des Erhitzens auf eine Temperatur oberhalb des kristallinen Schmelzpunktes der Abschnitte.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines porösen Rohres aus gestrecktem porösem PTFE gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Ein derartiges Verfahren ist aus der US-PS 39 53 566 bekannt. Polytetrafluoräthylen (hiernach »PTFE« genannt) weist eine ausgezeichnete Wärmebeständigkeit, chemische Widerstandsfähigkeit, Isolationswiderstandsfähigkeit, Nicht-Haftfähigkeit und Selbstschmierung auf. Dieses Polymer hat eine breite Verwendung in medizinischen, industriellen und Freueitbereichen gefunden.

Mit dem Verfahren nach der US-PS 39 53 566 können hochporöse und doch sehr zugfeste, geformte PTFE-Gegenstände hergestellt werden. Dieses Verfahren beinhaltet ein Vermischen von hochkristallinem feinpulverigem PTFE mit einem flüssigen Gleitmittel, ein Extrudieren dieser Mischung durch ein Werkzeug mit einer gewünschten Querschnittsform und ein nachfolgendes Verstrecken des geformten Gegenstandes in einer oder mehreren Richtungen mit einer Verstreckungsgeschwindigkeit von mehr als 10% pro Sekunde.

Die mit diesem Verfahren hergestellten Produkte haben eine weit gestreute Aufnahme in industriellen, medizinischen, elektrischen und Kleidungsbereichen gefunden. Das Verfahren ist jedoch insoweit beschränkt, als es nicht leicht an die Herstellung von großen Gegenständen mit komplexen Querschnitten anpaßbar ist. Ein Bedürfnis für solche Artikel findet man z. B. im industriellen Filtrationsbereich und in der Großgefäßchirurgie. Obwohl große zusammengesetzte Gegenstände dadurch hergestellt werden können, daß kleinere Gegenstände durch konventionelle Methoden wie Nähen, Schweißen oder Kleben miteinander verbunden werden, weisen solche Gegenstände eine Diskontinuität an der Verbindungsstelle auf. Während dies bei vielen Anwendungen keine besonderen Probleme verursacht, ist es in anderen Bereichen wie z. B. der Filtration und des Körperteilaustausches äußerst wichtig, daß der Aufbau über den gesamten Gegenstand so einheitlich wie möglich ist. Wenn große Gegenstände durch Schweißen oder Kleben hergestellt werden, entsteht ein dichter nicht-poröser Bereich. Auf der anderen Seite kann das Zusammennähen Bereiche mit einer größeren Porösität ais der Rest des Gegenstandes erzeugen. Man hat festgestellt, daß die MikroStruktur aus Knoten und Fibrillen, welche in Produkten vorhanden ist, die gemäß der US-PS 39 53 566 hergestellt sind, besonders wünschenswert als Filtermedium und als Oberfläche zur Berührung mit Blut oder anderen Körperflüssigkeiten ist
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines porösen zusammengesetzten Rohres aus einer Vielzahl von Abschnitten aus gestrecktem porösem PTFE mit einer MikroStruktur aus Knoten, welche durch Fibrillen verbunden sind, zu schaffen, mit welchem die MikroStruktur ununterbrochen quer durch die Verbindungsbereiche der Abschnitte aufrechterhalten werden kann, so daß sich ein im wesentlichen nahtfreies Rohr ergibt

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch angeführten Verfahrensschritte a) bis e) gelöst. Mit Hilfe dieses erfindungsgemäßen Verfahrens können nun auch große poröse zusammengesetzte Rohre hergestellt werden, welche eine praktisch ununterbrochene MikroStruktur aus Knoten, weiche durch Fibrillen verbunden sind, aufweisen.

Aus der US-PS 39 53 566 ist es an sich bekannt, eine Folie aus gestrecktem porösem PTFE bei einer Erhitzung auf eine Temperatur oberhalb des kristallinen Schmelzpunktes von PTFE so zu halten, daß die Folie nicht schrumpfen kann.

Aus der US-PS 40 61 517 ist es an sich bekannt, beim Verbinden von Streifen aus unporösem PTFE den Verbindungsbereich während des Erhitzens und Abkühlens mit Hilfe von Druckblöcken festzuhalten.

Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand einer Ausführungsform in Verbindung mit der Zeichnung erläutert. Darin zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung die mehrere um einen Dorn gelegte Materialabschnitte zeigt;

F i g. 2 bis 4b elektronenmikroskopische Aufnahmen verschiedener Oberflächen eines gemäß der Erfindung hergestellten Rohres.

Die zu verbindenden Abschnitte werden auf die gewünschte Größe geschnitten. Es ist sorgfältig darauf zu achten, daß die zu verbindenden Ränder glatt sind, d. h.

weder ausgefranst noch schmutzig sind. Die beiden Ränder werden dann nahe zueinander angeordnet, d. h.

miteinander in Berührung gebracht.

Wenn verstrecktes PTFE über seinen kristallinen Schmelzpunkt erhitzt wird, wobei es unbehindert ist, neigt das Material zum Schrumpfen und zum Verschmelzen zu einer festen Masse. Um daher zu gewährleisten, daß die zu verbindenden Abschnitte beim Erhitzen in Berührung miteinander bleiben, müssen mechanisehe Einrichtungen verwendet werden, um sie so zu halten.

Wie in F i g. 1 illustriert ist, kann z. B. ein großes Rohr aus Streifen oder Teilen einer Anzahl von kleineren Rohren hergestellt werden. Die Streifen 4 werden an ihren Rändern 6a und 6b beschnitten, um sicherzustellen, daß diese Ränder glatt sind, d. h. nicht ausgefranzt oder schmutzig sind. Die Streifen 4 werden dann um einen Dorn 2 gelegt. Die Ränder 6a und 6b eines jeden Streifens 4 werden eng mit den Rändern 6a und 6b des benachbarten Streifens aneinander gefügt. Die Enden A und B der Streifen werden an diesen Punkten an dem Dorn befestigt. Dies kann auf viele Arten geschehen, z. B. durch Spannbänder oder Festbinden der Streifen

am Dorn mittels eines Drahtes. Der Grund für diese Befestigung des Rohres besteht darin, ein longitudinal Zurückziehen des PTFE beim Erhitzen zu verhindern.

Ein Streifen aus gestreckter PTFE-Foiie mit einer Breite von ungefähr 1,9 cm und einer longitudinalen Matrix-Zugfestigkeit von ungefähr 492 N/mm² wird spiralförmig um die auf dem Dorn angeordneten Streifen gewickelt und am Ende des Doms befestigt so daß er sich nicht aufwickeln kann. Beim Erhitzen schrumpft diese festhaltende Folie, wodurch auf die Streifen Druck ausgeübt wird und die Kanten 6a und 6b in enger Berührung gehalten werden. Der wesentliche Faktor besteht darin, daß eine Kraft senkrecht zur Nahtstelle während des Sintervorgangs vorhanden sein muß. Wenn sich die um das Rohr gewickelte Folie einzieht, liefert sie die is erforderliche Kraft.

Das Erhitzen des umhüllten Rohres kann in einem Salzbad, einem Luftofen, einem Strahlungsofen oder einer anderen Heizeinrichtung durchgeführt werden. Ein geeignetes Salzbad kann eine gescnmolzene Mischung aus Natriumnitriten und Natriumnitraten aufweisen und bei einer Temperatur oberhalb des kristallinen Schmelzpunkts der Abschnitte gehalten werden. Das Rohr wird dann entfernt und abgekühlt, während es noch festgehalten wird. Die Zeit oberhalb des kristall:- nen Schmelzpunktes variiert in Abhängigkeit von der Materialmasse und den Kunststoffeigenschaften. Die genaue Zeit zur Herstellung einer optimalen Verbindung wird von einer Anzahl von Faktoren wie z. B. der Materialmasse und der herzustellenden Formgestaltung abhängen. Diese Zeit kann jedoch leicht mit einem Minimum an Experimenten bestimmt werden. Das nachfolgende spezielle Beispiel soll die Erfindung weiter erläutern.

nach Y. Es handelt sich um eine 122fache Vergrößerung. In Fig. 3b ist eine elektromikroskopische Aufnahme des in Fig.3a eingekreisten Bereiches dargestellt. Die Nahtstelle verläuft von X nach Kund die Vergrößerung ist eine 610fache.

In F i g. 4a ist eine elektronenmikroskopische Aufnahme der Außenoberfläche des nach dem Beispiel hergestellten Rohres nach Entfernung der Folie dargestellt. Die Nahtstelle verläuft von Xnach Kund es handelt sich um eine 90fache Vergrößerung. In Fig.4b ist eine elektronenmikroskopische Aufnahme des in Fig.4a eingezeichneten Bereiches dargestellt. Die Nahtstelle verläuft von A"nach Kund es handelt sich um eine 450fache Vergrößerung.

Aas diesen elektronenmikroskopischen Aufnahmen geht überraschenderweise hervor, daß die Knoten-Fibrillen-Mikrostruktur quer durch die Nahtstelle praktisch nicht unterbrochen ist. Obwohl im Beispiel ein Rohr mit kleinen Abmessungen hergestellt worden ist, können mit dem Verfahren nach der Erfindung in gleicher Weise große Rohre bis zu einem Durchmesser von einigen Zoll bzw. Zentimetern erzeugt werden.

Beispiel

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Drei 6,5 cm lange, 120° Abschnitte wurden aus Rohren mit einem Innendurchmesser von 20 mm herausgeschnitten, welche entsprechend der Lehre der US-PS 39 53 566 hergestellt worden sind. Als Kunststoff wurde ein feinpulvriger PTFE-Kunststoff verwendet. Diese Abschnitte wurden sorgfältig beschnitten, um zu gewährleisten, daß die aneinanderzufügenden Ränder glatt waren. Die Abschnitte wurden dann sorgfältig um ein glattes rostfreies Stahlrohr mit einem Außendurchmesser von 20 mm gelegt. Die Abschnitte wurden so angeordnet, daß sie nahe aneinandergefügt waren. Sie wurden dann spiralförmig mit einer 1,9 cm breiten verstreckten PTFE-Folie mit einer Matrix-Zugfestigkeit von ungefähr 492 N/mm² umwickelt.

Der Dorn wurde dann in einem Luftofen bei einer Temperatur von 380°C für 12 Minuten plaziert. Nach Entfernung aus dem Luftofen wurde der Dorn auf Raumtemperatur abgekühlt und das geformte PTFE-Rohr sorgfältig vom Dorn abgeschoben. Zum Zwecke dieses Experimentes wurde die Umhüllungsfolie sorgfältig vom Rohr entfernt, um Mikroaufnahmen von der Struktur an der Verbindungsstelle zu machen.

F i g. 2 ist eine winklige Elektronenmikroskopaufnahme einer der Nahtstellen, welche entsprechend dem Beispiel hergestellt sind. Der obere Teil 10 ist eine topographische Ansicht der Innenoberfläche des Rohres. Der untere Teil 12 ist eine Querschnittsansicht des Rohres. Es handelt sich um eine 146fache Vergrößerung.

In F i g. 3a ist eine elektronenmikroskopische Aufnahme der Innenoberfläche des gemäß Beispiel hergestellten Rohres dargestellt. Die Nahtstelle verläuft von X Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Herstellung eines porösen Rohres aus gestrecktem porösem PTFE mit einer Mikrostruktur aus Knoten, welche durch Fibrillen verbunden sind, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

   a) Aneinanderfügen einer Vielzahl von Materialabschnitten um einen Dorn zur Formung eines Rohres,

   b) spiralförmiges Umwickeln der aneinandergefügten Abschnitte mit einer hochfesten Folie aus gestrecktem porösem PTFE mit einer Mikrostruktur aus Knoten, welche durch Fibrillen verbunden sind,

   c) longitadinales Festlegen der Abschnitte,

   d) Erhitzen des so hergestellten Rohres auf eine Temperatur oberhalb des kristallinen Schmelzpunktes von PTFE für eine vorbestimmte Zeit zum Aufschrumpfen der Folie auf die Abschnitte, wodurch Druck senkrecht zu den Rändern der Abschnitte aufgebracht wird, und

   e) Abkühlen des so hergestellten Rohres.