FI95220B - Itsekantava erittäin luja termoplastinen luunkorjausväline ja menetelmä sen valmistamiseksi - Google Patents

Description

1 95220

Itsekantava erittäin luja termoplastinen luunkorjausväline ja menetelmä sen valmistamiseksi Tämä keksintö koskee menetelmää itsekantavan, erit-5 täin lujan termoplastisen luunkorjausvälineen valmistamiseksi termoplastisesta polymeeristä, joka kykenee absorboitumaan eläimen kehossa, sulattamalla ja muovaamalla tai suulakepuristamalla termoplastista polymeeriä. Keksinnön mukaisesti suoritetaan termoplastisen materiaalin orien-10 toiminen sen jännityslujuuden lisäämiseksi. Keksintö koskee myös itsekantavaa erittäin lujaa termoplastista luun-korjausvälinettä, joka on valmistettavissa keksinnön mukaisella menetelmällä.

Polymeerejä, jotka voivat absorboitua eläimen ke-15 hossa, on käytetty liukenevien ompeleiden valmistukseen jo jonkin aikaa. Sisäisesti käytettäviä luunkorjausvälineitä, jotka on valmistettu absorboituvista polymeereistä, on myös kuvattu. Esimerkiksi US-patentit 4 539 981 ja 4 550 449 kuvaavat absorboituvia luunkorjausvälineitä, 20 jotka on valmistettu L(-)laktidin suuren molekyylipainon omaavista polymeeristä. Edellä mainituissa patenteissa kuvattuja polylaktidi-luunkorjausvälineitä voidaan käyttää sarjavalmisteisina levyinä ja ruuveina yhtä hyvin kuin luunsisäisinä tankoina ja neuloina, joita käytetään kat-25 kenneiden luiden päiden kiinnittämiseksi toisiinsa niin, että ne paranevat kunnollisesti.

Vaikkakin polylaktidipolymeerejä voidaan käyttää absorboituvissa luunkorjausvälineissä, olisi toivottavaa, että absorboituva polymeeri voitaisiin muovata levyiksi, 30 ruuveiksi, neuloiksi ja luunsisäisiksi tangoiksi, joiden lujuus olisi vielä suurempi kuin niillä absorboituvilla luunkorjausvälineillä, joita on kuvattu edellä mainituissa patenteissa.

Tunnetaan useita erilaisia menetelmiä termoplastis-35 ten materiaalien lujuuden parantamiseksi. Esimerkiksi vuo- , 95220 2 sien ajan on osattu lämmittää ja venyttää termoplastisisia kalvoja ja putkia molekylaarisen orientaation aiheuttamiseksi ja sitä kautta lujuuden lisäämiseksi. US-patentit 3 248 463, 3 541 189, 3 630 824, 3 775 523, 4 157 235, 5 4 209 484, 4 413 110 ja 4 577 998 kuvaavat tällaisia mene telmiä.

Tämä keksintö tarjoaa menetelmän termoplastisten materiaalien, kuten polyestereiden ja polylaktyylien jän-nityslujuuden lisäämiseksi. Keksinnön mukaiselle menetel-10 mälle on tunnusomaista, että termoplastinen polymeeri jäähdytetään muovaamisen tai suulakepuristamisen jälkeen lämpötilaan, joka on sen lasiutumislämpötilan alapuolella, kiteytymisen aikaansaamiseksi ja itsekantavan elimen muodostamiseksi, itsekantava elin kuumennetaan uudelleen läm-15 pötilaan, joka on termoplastisen polymeerin lasiutumislämpötilan yläpuolella mutta sen sulamislämpötilan alapuolella, venytetään itsekantavaa elintä uudelleenkuumennusvai-heen aikana itsekantavan elimen venyttämiseksi noin 2 -12 -kertaiseksi alkuperäiseen pituuteen nähden, jotta it-20 sekantavaan elimeen saadaan korkea orientoitumisaste, jäähdytetään uudelleenkuumennettu itsekantava elin pitäen yllä siihen kohdistettua venytysvoimaa ja hellitetään ve-nytysvoima sen jälkeen kun itsekantava elin on jäähtynyt ja annetaan itsekantavan elimen rentoutua. Menetelmä on 25 erityisen käyttökelpoinen käsiteltäessä polylaktidia ja samanlaisia polymeerejä, jotka voivat absorboitua eläimen kehossa. Tämän keksinnön mukainen menetelmä tuottaa huomattavasti kohonneen jännityslujuuden ja joustolujuuden absorboituville neuloille, tangoille ja ruuveille, joita 30 tästä polymeeristä voidaan valmistaa. Yleisesti, menetelmä käsittää vaiheet, joissa absorboituva polymeeri sulatetaan muovaamalla tai suulakepuristamalla pienellä tai olemattomalla vedolla, ja jäähdytetään välittömästi lämpötilaan, joka on sen lasiutumislämpötilan alapuolella kitey-35 tymisen aiheuttamiseksi ja itsekantavan elimen muodostamiseksi .

;i au i mm l i t m 3 95220

Keksintö koskee myös itsekantavaa erittäin lujaa elintä, joka on valmistettavissa keksinnön mukaisella menetelmällä termoplastisesta polymeerimateriaalista, joka pystyy absorboitumaan eläimen kehossa ja joka sopii käy-5 tettäväksi luunkorjausvälineenä. Keksinnön mukaiselle elimelle on tunnusomaista, että itsekantavan elimen lopullinen pituus on vähintään kaksinkertainen esimuovatun elimen alkuperäiseen pituuteen nähden ja itsekantavan elimen lopullinen poikkileikkausmitta on alle 50 % esimuovatun eli-10 men alkuperäisestä poikkileikkausmitasta, jolloin itsekan-tava elin on molekylaarisesti erittäin orientoitunut ja sen äärimmäinen vetolujuus on huomattavasti suurempi kuin esimuovatun elimen äärimmäinen vetolujuus.

Tässä käytettynä termi "itsekantava" tarkoittaa 15 elintä, jonka rakenteellinen jäykkyys on riittävä, jotta mikäli elin kiinnitetään tai kannetaan toisesta päästään, niin vastakkainen pää pysyy täsmälleen samassa tasossa kuin kiinnitetty tai kannateltu pää. Termi "itsekantava" on tarkoitettu erotukseksi joustavista tai taipuisista 20 elimistä (kuten ompeleista, yksisäikeisistä kuiduista tai vastaavista), jotka kiinnitettäessä yhdestä päästä, taipuvat tai roikkuvat niin, että elimen kiinnitettyä tai kannatettua päätä vastakkainen pää on huomattavasti kiinnitetyn tai kannatetun pään tason alapuolella.

25 Sen jälkeen kun itsekantava elin on ensin jäähdy tetty, se lämmitetään lämpötilaan, joka on yli sen lasiu-tumislämpötilan, mutta alle sen sulamislämpötilan, ja vedetään 2-12 kertaa alkuperäisen mittaiseksi. Elin pidetään sitten jännityksessä, kunnes se jäähtyy huoneenlämpö-30 tilaan. Käsittelemällä polymeeriä tällä tavoin, sen jän-: nityslujuus voi kasvaa jopa 800 %.

Kuviot 1 ja IA ovat sivulta ylhäältä- ja poikki-leikkauskuvat esimuotoillusta tankoelimestä,

Kuviot 2 ja 2A ovat sivulta ylhäältä- ja poikki-35 leikkauskuvat tangosta, joka on muotoiltu tämän keksinnön mukaisella menetelmällä, 4 95220

Kuvio 3 on lohkokaavio, joka kuvaa tämän keksinnön mukaisen menetelmän erästä muotoa, ja kuvio 4 on lohkokaavio, joka kuvaa tämän keksinnön mukaisen menetelmän toista muotoa.

5 Tämä keksintö tarjoaa menetelmän, jolla parannetaan huomattavasti suuriprofiilisten, jäykkien polymeerien jännitys- ja joustolujuuksia. Termi "suuriprofiilinen" tarkoittaa poikkileikkaukseltaan pyöreitä tankoja, joiden halkaisija on yli 0,8 mm, sekä poikkileikkaukseltaan muun-10 laisia kuin pyöreitä tankoja, joiden ulottuvuuksista vähintään yksi on yli 0,8 mm. Nämä materiaalit ovat myös jäykkiä verrattuna saman halkaisijan yksisäiekuituihin.

Kuviossa 2 on esitetty yksi muoto luunkorjausväli-neestä, joka on valmistettu tämän keksinnön mukaisesti.

15 Erityisesti, kuvio 2 esittää tankoa 10, jonka ensimmäinen pääosuus on 12, toinen pääosuus 14, ja keskimmäinen osuus 16. Tanko 10 on umpinainen, itsekantava elin, ja osat 12, 14 ja 16 ovat poikkileikkaukseltaan pyöreitä (kuvio 2A). Kuten seuraavasta kuvauksesta ilmenee, tässä keksinnössä 20 ymmärretään että muodostetun, itsekantavan elimen ei tarvitse olla umpinainen, vaan se voi olla myös putkimainen. Lisäksi muodostetun, itsekantavan elimen ei tarvitse olla poikkileikkaukseltaan pyöreä, vaan se voi olla myös oikea, suorakaiteen muotoinen, kolmikulmainen, kuusikulmainen, 25 tai minkä tahansa muotoinen poikkileikkaukseltaan. Lisäksi, minkä tahansa itsekantavan elimen eri osat voivat olla eri kokoisia ja eri muotoisia.

Tämän keksinnön eräässä erityisessä muodossa, tangon 10 keskiosa 16 on 440 mm pitkä, ja sen halkaisija 30 on 5,92 mm, kun taas pääosien 12 ja 14 keskimääräinen halkaisija on noin 20 mm. Pääosat 12 ja 14 on varustettu tarttumiskohdilla, kuten urilla tai kohoumilla 18, tangon pitelemisen helpottamiseksi vedettäessä esimuotoiltua elintä, joka on kuvattu kuvioissa 1 ja IA muotoon, joka on 35 kuvattu kuvioissa 2 ja 2A, kuten edellä on kuvattu.

: i «Ml dltl I I t m 1 5 95220

Viitaten kuvioon 1, esimuotoillun tankoelimen 10A kokonaislähtöpituus oli 98 mm, keskiosan 16A ollessa 50 mm pitkä ja halkaisijaltaan 16 mm, ja pääosien 12A ja 14A kummankin ollessa pituudeltaan 24 mm. Pääosien 12A ja 14A 5 lähtöhalkaisija oli 20 mm. Kuten seuraavasta kuvauksesta ilmenee, tangon 10 valmistusprosessin aikana venytetään esimuotoiltua tankoa 10A sen vetämiseksi lopulliseen muotoonsa .

On ymmärrettävä, että edellä esitetyt mitat ovat 10 vain esimerkinomaisia eikä niiden ole tarkoitettu rajoittamaan keksintöä, paitsi siinä suhteessa, että sellaiset mitat voidaan sisällyttää patenttivaatimuksiin. Lisäksi tangon 10 kuvituksen ja kuvauksen ei ole tarkoitettu asettavan minkäänlaisia rajoituksia minkään luunkorjausväli-15 neen muodolle tai koolle seuraavissa työstövaiheissa, kuten leikkauksessa, muotoilussa, porauksessa, kairauksessa, kierteytyksessä jne.

Tässä keksinnössä on tarkoituksena, että edellä kuvatun tyyppisiä luunkorjausvälineitä voidaan muokata joko 20 jatkuvana prosessina, esim. suulakepuristamalla tai vaiheittaisena prosessina, esim. ruiskupuristuksella. Kuten voidaan ymmärtää, olisi sellaisella menetelmällä, joka sisältää suulakepuristusvaiheen, valmistetuilla luunkor-jausvälineillä huomattavan tasainen alkuperäinen poikki-• 25 leikkausmuoto, kun taas ruiskupuristusvaiheen kautta val mistetuilla luunkorjausvälineillä voisi olla epätasainen muoto, kuten on kuvattu kuvioissa 1 ja 2, missä välineen pääosuudet ovat suuremmat kuin sen keskiosa.

Tämän keksinnön mukaisesti keksinnön mukaiset luun-30 korjausvälineet on valmistettu polymeeristä, joka on ab-sorboituvaa eläinten kehossa, kuten niistä polylaktidipo-lymeereistä, joita on kuvattu US-patenteissa 4 539 981 ja 4 550 449, joiden kuvaukset sisällytetään tähän kokonaisuudessaan viitteinä. Tällaisten polylaktidipolymeerien 35 sulamispiste vaihtelee riippuen niiden lämpöhistoriasta.

6 95220

Esimerkiksi, mikäli edellä mainittujen patenttien mukaista polymeeriä jauhetaan pulveriksi ja syötetään suoraan suulakepuristimeen tai ruiskupuristuslaitteen onkaloon, sulaa se noin 210 °C:ssa. Mikäli samaa polymeeriä sulatetaan ja 5 muokataan pelleteiksi, sulaa se noin 180 eC:n lämpötilassa. Korkein lämpötila suulakepuristimessa tai ruiskupuristuslaitteen onkalossa voi olla vain hieman korkeampi, esim. noin 10 ®C korkeampi, kuin polymeerin sulamislämpö-tila polymeerin hajoamisen välttämiseksi.

10 Kuviossa 3 on esitetty kaavamaisesti tämän keksin nön mukaisen menetelmän ensimmäinen suoritusmuoto, joka sisältää ruiskupuristusvaiheen. Menetelmän lähtövaiheessa 20 polymeeri sulatetaan nostamalla sen lämpötila yli sen sulamispisteen, eli 210 °C:seen, ja ruiskutetaan ruisku-15 puristuskoneen muottiin, jossa se saa halutun muodon.

Muovattu elin poistetaan muotista ja jäähdytetään välittömästi, kuten on kaavamaisesti esitetty 22:ssa, kontrolloidulla jäähdytysnopeudella lämpötilaan, joka on polymeerin lasiutumislämpötilan alapuolella. On havaittu, 20 että on tärkeää, ettei muovattuja elimiä jäähdytetä liian nopeasti, millä estetään tai ainakin huomattavasti minimoidaan tyhjien aukkokohtien muodostuminen muovattuun elimeen. Samalla tavoin on havaittu, että on tärkeää, ettei muovattua elintä jäähdytetä liian hitaasti, millä este-25 tään tai ainakin huomattavasti minimoidaan liika kiteytyminen muovatussa elimessä. Tämän keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaan muovattu elin asetetaan välittömästi kuin se on poistettu ruiskupuristuskoneen muotista ensimmäiseen vesihauteeseen, jonka lämpötila on noin 65 °C, 30 noin 90 sekunnin ajaksi, ja sen jälkeen se asetetaan toi-·/ seen vesihauteeseen, jonka lämpötila on noin 42 °C, noin 360 sekunnin ajaksi. Jäähdyttämällä muovattu elin näissä olsouhteissa, saavutetaan sopiva kiteisyysaste, eikä tyhjiä aukkoja muodostu. Jäähtyneellä elimellä on muoto, joka 35 kuvattu kuviossa 1.

7 95220

Valinnaisena, mutta edullisena seuraavana vaiheena muovatun ja jäähdytetyn elimen päät 12A ja 14a karkaistaan, kuten on kaavamaisesti esitetty kuvion 3 kohdassa 24. Karkaisuvaihe voidaan suorittaa esimerkiksi upottamal-5 la tangon 10A päät glyseriinihauteeseen, jonka lämpötila on 100 °C 10 minuutin ajaksi. On tärkeää, ettei tankoa 10A jätetä karkaisuhauteeseen liian pitkäksi ajaksi, jottei tangon keskiosa 16A kiteydy. On ymmärrettävä, että karkaisuvaihe voidaan suorittaa upottamalla ainoastaan päät 12A 10 ja 14A karkaisuhauteeseen.

Sen jälkeen kun muovattu elin on jäähdytetty ja päät valinnaisesti karkaistu, lämmitetään muovattu elin uudestaan lämpötilaan, joka on yli polymeerin lasiutumis-lämpötilan, mutta alle sen sulamislämpötilan, kuten kaa-15 vamaisesti on esitetty kuvion 3 kohdassa 26. Kuten tästä eteenpäin kuvataan, venytetään muovattua elintä ainakin osan lämmitysvaihetta aikana, muovatun elimen keskiosan orientoimiseksi molekylaarisesti. Tässä vaiheessa päät 12A ja 14A kiinnitetään tavallisen Instron-koestuslaitteen 20 leukoihin, ja lämmitettyä nestettä kierrätetään kammiossa, joka on asetettu Instron-laitteen leukojen väliin tangon 10A lämmittämiseksi tasaisesti haluttuun lämpötilaan.

Erään tämän keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaan lämmitysneste on vettä, vaikka tulee käsittää, että 25 muutkin inertit nesteet tai kaasut kuuluvat myös tämän keksinnön piiriin, edellyttäen, että tankoon 10A voidaan siirtää riittävästi lämpöä. Vesi lämmitetään erillisessä säiliössä noin 98 °C:n lämpötilaan, ja se tuodaan Instron-laitteeseen tässä lämpötilassa. Vesi poistuu Instron-lait-30 teestä noin 90 °C:n lämpötilassa, ja se pystyy lämmittä-mään tangon 10A tasaisesti noin 87 eC:n lämpötilaan noin 3 minuutissa.

Kun tankoa 10A lämmitetään, sille suoritetaan vakiot ilamuodonmuutos. Tässä suhteessa Instron-laitteen leu-35 koja liikutetaan toistensa suhteen tangon keskiosan venyt- β 95220 tämiseksi, kuten kaavamaisesti on esitetty kuvion 3 kohdassa 28. On tärkeää kontrolloida leukojen liikettä katkeamisen estämiseksi ja jotta silti saataisiin aikaan haluttu molekylaarisen orientaation aste ennenkuin tapahtuu 5 liikaa kiteytymistä. Erään tämän keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaan oteleukoja liikutetaan aluksi poispäin toisistaan nopeudella noin 50 cm/min, kunnes tankoon kohdistuu noin 110 - 118 kg:n paino. Sitten vetonopeutta alennetaan noin 25 cm/min:iin, ja se pidetään tällä tasol-10 la, kunnes tankoon kohdistuu noin 159 kg:n paino. Seuraa-vaksi vetonopeus alennetaan asteittain nollaan, kun haluttu pituus on saavutettu, samalla jatkaen noin 159 kg:n painon ylläpitämistä tangossa.

Erään erittäin tärkeän tämän keksinnön näkökulman 15 mukaan käytetty jännitys pidetään yllä kun tanko on saavuttanut lopullisen pituutensa. Sitten lämmitysneste lasketaan nopeasti pois, ja jäähdytysneste kierrätetään välittömästi Instron-laitteen läpi, kuten kaavamaisesti on esitetty kuvion 3 kohdassa 30. Vaikka muitakin jäähdytys-20 nesteitä voidaan käyttää, on havaittu, että kierrättämällä jäävettä lämpötilassa joka on noin 6 °C-15 °C noin 5 minuutin ajan, on saatu aikaan erinomaisen hyvä tangon tasainen jäähtyminen haluttuun lämpötilaan. Ajatellaan, että tangon kutistumisenergia jännityksen alaisen jäähdy-25 tysvaiheen aikana vaikuttaa huomattavasti lopullisen tuotteen äärimmäisen vetolujuuden nousuun.

Sen jälkeen kun tanko on jäähdytetty jännitys poistetaan ja tangon annetaan rentoutua, kuten kaavamaisesti on esitetty kuvion 3 kohdassa 32. Tämän jälkeen tankoa 30 voidaan koneistaa, kuten kaavamaisesti on esitetty kuvion 3 kohdassa 34, kuten leikkaamalla pois päät 12 ja 14, leikkaamalla keskiosa 16 pienemmiksi osiksi, kierteyttä-mällä jne.

9 95220

Esimerkit

Kuviossa 4 on kaavamaisesti esitetty toinen tämän keksinnön mukaisen menetelmän suoritusmuoto, joka sisältää suulakepuristusvaiheen.

5 Kuvion 4 menetelmässä absorboituva polymeeri, kuten polylaktidi, jota on kuvattu US-patenteissa 4 539 981 ja 4 550 449, voidaan jauhaa tai pelletoida ja syöttää suulakepuristimeen 36. Suulakepuristin on lämmitetty lämpötilaan, joka on hieman korkeampi kuin polymeerin sulamispis-10 te. Polymeeri syötetään välittömästi kylmävesihauteeseen 38, jonka alkulämpötila on 20 eC, joka voi myöhemmin nousta välille 45 °C - 50 °C. Tämä säätelee sferuliittien muodostumista, joiden uskotaan olevan ytiminä, joista muodostuu kiteitä termoplastisten polymeerien orientaation aika-15 na. Tässä menetelmässä on edullista jäähdyttää suulakepu-ristettu polymeeri nopeasti, jotta muodostuisi erittäin pieniä määriä sferuliitteja ja polymeeri pysyisi oleellisesti amorfisena. Sitten suulakepuristettu polymeeri syötetään tankista 38 keräyslaitteeseen 40, joka toimii sa-20 maila nopeudella jolla polymeeriä puristetaan suulakepuristimesta. On mahdollista suorittaa kuvion 4 mukainen menetelmä siten, että vetolaite toimii sellaisella nopeudella, että polymeeri vedetään suulakepuristimesta veto-laitteelle. Tämän vedon tulisi olla suhteellisen alhainen, ' 25 eli ei enempää kuin 3:1.

Vetolaite 40 toimii myös suulakepuristetun polymeerin pidätyslaitteena prosessin loppuosan aikana. Suulakepuristettu polymeeri syötetään keräyslaitteesta 40 lämmi-tyssäiliöön 42, joka sisältää vettä tai muuta nestettä, 30 joka ei reagoi polymeerin kanssa. Lämmityssäiliö nostaa polymeerin lämpötilan yli sen lasiutumislämpötilan, mutta alle sen sulamislämpötilan. Lämpötila ei ole kriittinen tämän alueen sisällä, koska säiliön mittoja voidaan säätää polymeerin viipymäajan säiliössä säätämiseksi.

35 Polymeerin vetää lämmityssäiliön läpi vetolaite 44, joka toimii sellaisella nopeudella, että polymeerin ydin- 10 95220 osa lämpenee polymeerin lasiutumislämpötilan yläpuolelle. Lisäksi vetolaite 44 vetää polymeeriä siten, että tangon poikkileikkauspinta-ala pienenee, kun tanko pitenee. Veto-suhde prosessin tässä osassa on välillä 2-10. Lämpötilaa 5 säiliössä 42 ja vetonopeutta on kontrolloitava polymeerin liian kiteytymisen välttämämiseksi vedettäessä. Suulakepu-ristettu polymeeri pidetään sitten jännityksessä, kunnes se saavuttaa huoneen lämpötilan. Mikäli jännitys hellitetään ennen kuin suulakepuristettu polymeeri saavuttaa huo-10 neenlämpötilan, polymeerillä on taipumus taipua ja käyristyä ja menettää suora muotonsa. Vetolaitetta 44 voidaan haluttaessa jäähdyttää kylmällä vedellä. Tämä lyhentää aikaa, jonka tuote täytyy pitää jännityksen alaisena.

Esimerkki 1 15 Tämä esimerkki kuvaa orientoimattoman vertailunäyt- teen valmistusta. Pelletoitua, korkean molekyylipainon polylaktidia suulakepuristetaan kaupallisesti saatavilla olevan suulakepuristimen läpi. Polylaktiditankoa ei venytetä, kun se tulee ulos suulakepuristimen suulakkeesta. 20 Polylaktiditanko jäähdytetään vesisumutuksella ja vedetään sitten vapaassa tilassa 2,4 m pitkän vesihauteen läpi, joka pidetään lämpötilassa 60 °C. Tämä vastaa vetosuhdetta 1. Näyte testattiin, ja sillä oli seuraavat ominaisuudet: Äärimmäinen vetolujuus, mpa 22,8 : 25 Leikkausmoduli, mpa 1564

Venymä, % 4

Esimerkki 2 Tämä esimerkki kuvaa venytyksen vaikutusta polylaktidi tankoon suulakepuristuksen jälkeen, mutta ennen jääh-30 dytystä.

* Korkean molekyylipainon polylaktidipellettejä, joi ta käytettiin myös esimerkissä 1, suulakepuristettiin samoissa olosuhteissa kuin esimerkissä 1. Polylaktiditankoa venytettiin kun se tuli ulos suulakepuristimen suulakkees-35 ta. Vetosuhde oli 4,4:1. Materiaali jäähdytettiin huoneen lämpötilaan käyttämättä 60 °C hauteessa, kuten tehtiin n 95220 esimerkissä 1. Tuote testattiin vetolujuuksiltaan, ja sillä on seuraavat ominaisuudet.

Äärimmäinen vetolujuus, mpa 25,5

Leikkausmoduli, mpa 1205 5 Venymä, % 22 Tämän näytteen vetolujuus ei merkittävästi eronnut esimerkin 1 näytteestä.

Esimerkki 3 Tämä esimerkki kuvaa kuumavesilämmityskäsittelyn 10 vaikutusta muodonmuutosvaiheen jälkeen ilman kiteytymistä tai jäähdytystä.

Polylaktidipellettejä, joita käytettiin esimerkissä 1, suulakepuristettiin vetosuhteella 4,4:1, kuten esimerkissä 2. Suulakepuristettu polylaktidi lämpökäsiteltiin 15 viemällä se vapaassa tilassa lämmityssäiliön läpi, joka sisälsi 60 °C vesihauteen. Näytteelle tehtiin vetolujuus-testit seuraavin tuloksin: Äärimmäinen vetolujuus, mpa 68,6

Leikkausmoduli, mpa 1539 20 Venymä, % 11

Esimerkki 4 Tämä esimerkki kuvaa tämän keksinnön mukaista menetelmää. Samantyyppisiä polylaktidipellettejä kuin käytettiin esimerkissä 1 suulakepuristettiin suulakeaukon : 25 läpi, jonka halkaisija oli 1,9 cm. Suulakepuristettu tanko jäähdytettiin välittömästi ruiskuttamalla vettä, jonka lämpötila oli noin 20 °C, samalla venyttäen tankoa niin, että sen halkaisijaksi tuli 1,2 cm. Tämä vastasi vetosuh-detta 2,4:1. Polylaktiditanko lämmitettiin uudelleen läm-30 pötilaan, joka on juuri sen lasiutumilämpötilan yläpuolel-, la. Lämmityksen aikana tankoa venytettiin edelleen veto- suhteella 4,0:1. Näyte jäähdytettiin pitäen se samalla vielä vedon alaisena. Kun tanko oli jäähtynyt huoneenlämpötilaan, jännitys poistettiin. Vetokokeiden tulokset täl-35 le näytteelle olivat seuraavat: « 95220 Äärimmäinen vetolujuus, mpa 187 leikkausmoduli, mpa 7409

Venymä, % 82

Vertailtaessa esimerkkiä 1 esimerkkiin 2, on il-5 meistä, että vaikka venytys ennen kiteytymistä tai jäähdytystä ei merkittävästi paranna vetolujuutta, niin se lisää selvästi venymän arvoa. Vertailtaessa esimerkkiä 3 esimerkkiin 2, on ilmeistä, että kun kiinteän tilan muodonmuutos ilman kiteytymistä ei lisää lujuutta merkittä-10 västi, niin sen jälkeinen lämpökäsittely parantaa sekä lujuutta että modulia. Vertailtaessa esimerkkiä 4 esimerkkeihin 1-3, selviää helposti tämän keksinnön mukaisesti valmistettujen tuotteiden selvästi parempi lujuus. Esimerkki 5 15 Tämä esimerkki kuvaa tätä keksintöä silloin kun esimuovattu elin valmistetaan ruiskupuristamalla.

Valmistettiin useita ruiskupuristettuja polylakti-dinäytteitä sen menetelmän mukaan, jota kuvattiin edellä kuvioiden 1, 2 ja 3 selitysten yhteydessä, ja niitä tut-20 kittiin erilaisten vetosuhteiden vaikutuksen äärimmäiseen vetolujuuteen määrittämiseksi. Näiden tutkimusten tulokset nähdään seuraavasta taulukosta: Näyte Vetosuhde Äärimmäinen vetolujuus . 25 (mpa)

Kontrolli 1 62 1 2,63 90 2 3,13 141 3 3,75 223 30 4 4,65 245 5 5,35 294 6 6,34 317 7 6,46 279 : 8 6,8 295 .35 9 6,82 296 10 7,22 309 11 7,82 326 12 7,96 335 13 8,4 351 40 14 8,82 338 15 10,61 492 13 95220

Edellä olevan perusteella on selvää, että tämän keksinnön mukaan vetosuhteen kasvaessa on äärimmäisen vetolujuuden kasvu suoraan verrannollinen siihen.

Vaikka keksintöä on kuvattu määrättyjen suoritus-5 muotojen yhteydessä, on silti ilmeistä, että alan ammattimies pystyy edellisen kuvauksen perusteella käsittämään useita vaihtoehtoja, muunnelmia ja variaatioita. Tämän mukaisesti on tarkoitettu, että patenttivaatimuksiin sisällytetään kaikki tällaiset vaihtoehdot, muunnelmat ja 10 variaatiot, jotka ovat laajasti ottaen vaatimusten hengen mukaisia.

Esimerkki 6 Tämä esimerkki kuvaa tämän keksinnön käyttöä valmistettaessa orientoituja, lujia tankoja absorboitumatto-15 masta termoplastisesta polymeeristä.

Tässä esimerkissä käytetty polymeeri oli kirkasta akryylihartsia RSA-3G, joka oli saatu Richardson Polymer Corporationilta Connecticutista. Tätä polymeeriä ruisku-puristettiin 240 eC:ssa esimuovatuiksi elimiksi, jotka 20 olivat kuvion 1 mukaisia. Sitten se oritentoitiin käyttäen samaa menetelmää, joka on esitetty esimerkissä 5, paitsi että näytteet tehtiin vetosuhteella 3,4:1. Koetulokset orientoimattomille ja orientoiduille näytteille ovat nähtävillä alapuolella: 25 Näyte Vetosuhde Äärimmäinen vetolujuus (mpa)

Vertailu 1 58 1 3,4 122

Tulokset osoittavat, että tämän polymeerin lujuus 30 kaksinkertaistuu käsiteltäessä sitä tämän keksinnön mukai-sesti.

Claims (21)

1. Menetelmä itsekantavan, erittäin lujan termoplastisen luunkorjausvälineen valmistamiseksi termoplas- 5 tisesta polymeeristä, joka kykenee absorboitumaan eläimen kehossa, sulattamalla ja muovaamalla tai suulakepurista-malla termoplastista polymeeriä, tunnettu siitä, että termoplastinen polymeeri jäähdytetään (22) muovaamisen tai suulakepuristamisen jälkeen lämpötilaan, joka on 10 sen lasiutumislämpötilan alapuolella, kiteytymisen aikaansaamiseksi ja itsekantavan elimen muodostamiseksi, itse-kantava elin kuumennetaan (26) uudelleen lämpötilaan, joka on termoplastisen polymeerin lasiutumislämpötilan yläpuolella mutta sen sulamislämpötilan alapuolella, venytetään 15 (28) itsekantavaa elintä uudelleenkuumennusvaiheen aikana itsekantavan elimen venyttämiseksi noin 2-12 -kertaiseksi alkuperäiseen pituuteen nähden, jotta itsekantavaan elimeen saadaan korkea orientoitumisaste, jäähdytetään (30) uudelleenkuumennettu itsekantava elin pitäen yllä 20 siihen kohdistettua venytysvoimaa ja hellitetään (32) ve-nytysvoima sen jälkeen kun itsekantava elin on jäähtynyt ja annetaan itsekantavan elimen rentoutua.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että elimeen kohdistetaan venytysvoima : 25 ensimmäisen jäähdytysvaiheen aikana.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ensimmäinen jäähdytysvaihe suoritetaan asettamalla elin jäähdytysfluidiin.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, t u n-30 n e t t u siitä, että jäähdytysfluidi on ilma.

\ 5. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että jäähdytysfluidi on vesi.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vettä käytetään sumuttamalla. 95220

7. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että elin jäähdytetään upottamalla se vesihauteeseen.

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, t u n-5 n e t t u siitä, että termoplastinen polymeeri sulatetaan työstämällä sitä ruiskupuristimessa.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että termoplastinen polymeeri muovataan tangon muotoon.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tangon päät karkaistaan ennen uudelleenkuumennusvaihetta.

11. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että elin esikuumennetaan uudel- 15 leenkuumennusvaiheen aikana ennen venytysvoiman käyttöä.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että venytysvaihe suoritetaan aiheuttamalla elimessä pitkittäinen suhteellinen liike kahden sen pisteen välillä tunnetulla nopeudella, kunnes saa- 20 vutetaan ennalta määrätty kuormitus, ja sitten asteittain pienentämällä suhteellisen liikkeen nopeutta.

13. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lopullinen jäähdytysvaihe suoritetaan asettamalla elin jäähdytysfluidiin.

14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jäähdytysfluidi on vesi.

14 95220

15. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että venytys, joka elimeen kohdistetaan ensimmäisen jäähdytysvaiheen aikana, on vetosuh- 30 teella 3 tai vähemmän.

*. 16. Patenttivaatimuksen 15 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että venytys, joka elimeen kohdistetaan uudelleenkuumennus- ja lopullisen jäähdytysvaiheen aikana, on suurempi kuin venytys ensimmäisen jääh- 35 dytysvaiheen aikana. 16 95220

17. Patenttivaatimuksen 15 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että venytys, joka elimeen kohdistetaan uudelleenkuumennus- ja lopullisen jäähdytysvai-heen aikana, on vetosuhteella, joka on välillä 3 - 10.

18. Itsekantava erittäin luja elin, joka on valmis tettavissa jonkin patenttivaatimuksista 1-17 mukaisella menetelmällä termoplastisesta polymeerimateriaalista, joka pystyy absorboitumaan eläimen kehossa ja joka sopii käytettäväksi luunkorjausvälineenä, jolloin itsekantavan eli-10 men muodon määrittelee lopullinen pituus ja poikkileik-kausmitat, tunnettu siitä, että itsekantavan elimen (10) lopullinen pituus on vähintään kaksinkertainen esimuovatun elimen (10A) alkuperäiseen pituuteen nähden ja itsekantavan elimen (10) lopullinen poikkileikkausmitta on 15 alle 50 % esimuovatun elimen (10A) alkuperäisestä poikki-leikkausmitasta, jolloin itsekantava elin on molekylaari-sesti erittäin orientoitunut ja sen äärimmäinen vetolujuus on huomattavasti suurempi kuin esimuovatun elimen äärimmäinen vetolujuus.

19. Patenttivaatimuksen 18 mukainen itsekantava elin, tunnettu siitä, että elin on valmistettu polylaktidipolymeeristä.

20. Patenttivaatimuksen 18 mukainen itsekantava elin, tunnettu siitä, että elin on valmistettu ' 25 suulakepuristetusta polylaktidista.

21. Patenttivaatimuksen 18 mukainen itsekantava elin, tunnettu siitä, että elin on valmistettu polylaktidista muotilla. 17 95220