NO883353L - Vannabsorberende struktur. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører vannabsorberende strukturer, samt fremgangsmåte ved fremstilling derav. Strukturer som er istand til å absorbere flere ganger sin egen vekt av vann eller vandige fluida, såsom kroppsvæsker, er nyttige ved fremstilling av artiker såsom sårbandasjer, engangsbleier, sanitetsbind, materiale til fyll i urostomi-poser og for lignende formål.

Det er utviklet hydrofile fornettede polymerer som er istand til å absorbere opptil fem ganger sin egen vekt med vann til å gi elastiske hydrogeler. Slike materialer har funnet en bred anvendelse ved fremstiling av kontaktlinser og i bio-logiske og kirurgiske implantater. Andre typer hydrofile polymerer er også kjente som i sin ikke-hydratiserte, fin-fordelte tilstand er istand til å absorbere meget større mengder vann, f.eks. opptil 100 ganger sin egen vekt eller mer. Deres anvendelse i vannabsorberende strukturer av den ovenfor indikerte type er imidlertid begrenset av vanskelig-heter med å bibeholde de vannabsorberende polymerer i forhold til et visst egnet substrat. Typisk er slike høy-vannabsorberende materialer uoppløselige i de fleste oppløsningsmidler og kan ikke støpes eller formes ved varme-formingsprosedyrer.

Europeisk patentsøknad nr. 0.041.934 (Ferrosan) beskriver en skummet plaststruktur for påføring på sår og hvor den skummede plast er impregnert med en partikkelformet, hydrofil vannsvellbar polymer og et vannoppløselig bindemiddel. Fordi bindemidlet er vannoppløselig, vil det utlutes fra den skummede plaststruktur på grunn av sårvæske fra såret. Oppfinnerne i den ovenfor nevte europeiske patentsøknad anerkjente dette problem og valgte vannsvellbare polymerer med en spesifik partikkelstørrelse som var tilstrekkelig liten til å gå inni porene i skummet, men var påtenkt under bruk å svelle til en slik størrelse at de svellede partikler ble innfanget i porene i skummet og således ikke kunne

unnslippe fra den oppskummede plaststruktur.

Sårbandasjer blir imidlertid utsatt for mekanisk strekking og bøying under bruk, og den effektive fastholdelse av de svellede partikler av polymeren i skummet er ikke antatt å være en sikker eller pålitelig metode for å bibeholde par-tiklene inne i bandasjen. Da slike svellede partikler vil inneholde absorbert sårvæske, vil unnslippelse av slike partikler fra bandasjen være meget uønsket, da det kan føre til kryssinfeksjon.

I henhold til ett trekk ved foreliggende oppfinnelse er det tilveiebragt en vannabsorberende struktur som er istand til å absorbere og bibeholde minst flere ganger dets tørrvekt av vandige væsker og som omfatter: (a) et fleksibelt, porøst substrat som i det vesentlige er upåvirkelig av vann og som er impregnert med (b) et fast vannuoppløselig, vannabsorberende materiale som er istand til å absorbere minst 30 ganger sin tørrvekt med vann, og (c) et hydrofilt bindemiddel som holder det vannabsorberende materiale i substratet, hvilket bindemiddel omfatter en i det vesentlige ikke-fornettet, vannuoppløselig hydrogeldannende polymer.

Det vannabsorberende faste materiale er partikkelformig (fortrinnsvis finpulverisert) fornettede hydrofile polymerer som er uoppløselige i vann og de fleste uorganiske oppløs-ningsmidler. Imidlertid inneholder polymeren en høy andel av hydrofile grupper som gir dem høye vannabsorberende og

-holdende egenskaper. Eksempler på slike polymere materialer er akrylpolymerer inneholdende amid-, syre-(f.eks. karboksylsyre) eller alkalimetallsaltgrupper. F.eks. kan de hydrofile polymerer være polymerer eller kopolymerer av akrylamid eller polymerer av en eller flere akrylsyremonomerer med akrylsyre eller metakrylsyre. Når umettede syremonomerer anvendes, kan syregruppene nøytrali-seres ved behandling med et alkalimetallhydroksyd, såsom

natriumhydroksyd. De umettede syre- eller amidmonomerer kopolymeriseres med en mindre andel av et fornetningsmiddel, (eksempelvis 0,1-5 vekt% av monomerene) under anvendelse av di- eller polyfunksjonelle umettede fornetningsmidler, f.eks. glykoldiakrylat, divinylbenzen, en triallylforbin-delse eller N,N-metylen-bis-akrylamid. Fortrinnsvis har det partikkelformige, vannabsorberende materiale en partikel-størrelse mindre enn 50 pm. Et kommersielt tilgjengelig materiale selges av Allied Colloids Ltd. under handelsnavnet "Alcosorb AB3F". Dette er en finfordelt akrylamidpolymer som er fornettet med metylen-bis-akrylamid. "Alcosorb" kan holde opptil 400 ganger sin egen vekt av vann. Imidlertid blir dets vannholdende kapasitet nedsatt i nærvær av metall-kationer, spesielt di- og polyvalente kationer. Et annet kommersielt tilgjengelig materiale som kan anvendes som det vannabsorberende materiale, selges under handelsnavnet "Salsorb 84", også fra Allied Colloids Ltd. "Salsorb 84" er en fornettet polymer av akrylsyre og salter derav, eksempelvis natriumsalter.

Det kan også være mulig å anvende vannabsorberende materialer av en lett fornettet polymer av N-vinyl-pyrrolidon.

Uansett det vannabsorberende materialets kjemiske natur bør det ha en hydratiseringskapasitet på minst 30 og generelt minst 50. Hydratiserngkapasitet er i foreliggende beskri-velse definert som forholdet mellom massen av det vannsvel-lede materiale i forhold til det tørre materiale, og bestemmes på følgende måte: En 0,5 g prøve av materialet veies inn i et 100 ml sentri-fugerør og 50 ml destillert vann med pH 6,4 tilsettes, hvoretter røret ristes kraftig inntil en suspensjon er dannet. Røret ristes igjen etter 5 og 10 minutters intervaller. Røres sentrifugeres i 15 min med en rotasjons-hastighet på 2000 omdr/min, hvoretter den overliggende væske dekanteres fra og røret med dets innhold veies på nytt.

For den påtenkte anvendelse av strukturen i henhold til oppfinnelsen vil væsken som skal absorberes generelt være en vandig væske (f.eks. en kroppsvæske), inneholdende oppløste salter. Således, i den resulterende vannabsorberende struktur vil det vannabsorberende faste materiale generelt ha en aktuell hydratiseringskapasitet som er mindre enn den som er indikert av den ovenfor nevnte prøve. I den hensikt å velge egnede materialer er det imidlertid passende å bestemme egenskapene for materialene ved den ovenfor nevnte prøve.

Det porøse substrat kan være et hvilket som helst materiale som er tilstrekkelig fleksibelt for formålet med den spesielle anvendelse, er upåvirket av vann og har et stort overflateareal. Ideelt sett bør det fuktes av oppløsningen som anvendes for å impregnere substratet med det vannabsorberende materiale og den hydrogeldannende polymer, men bør ikke være oppløselig i oppløsningen. Ved konstruksjon av bleier og sanitetsbind bør substratet normalt være et cellulosemateriale, såsom cellulosemassefibre, men det kan bestå av andre porøse materialer, såsom elastomere skum eller glass eller syntetisk fibermateriale.

Når det gjelder sårbandasjer, er det porøse substrat fortrinnsvis et skummet plastmateriale med kommuniserende celler. Skummet behøver ikke å være hydrofilt og polyuretan/polyeterskum er foretrukket. Skum med fin porestør-relse er fordelaktig, idet man da oppnår det største overflateareal og raskeste vannopptak. Polyuretanpoly-eterskum med åpne celler med en densitet på 15-100 kg/m<3>kan anvendes som det porøse substrat. Foretrukne skum har en densitet på 20-50 kg/m<3>. Når den vann-absorberende struktur skal anvendes som sårbandasje, påføres en porøs dekkmembran, fortrinnsvis på én overflate av skummet, i den hensikt å hindre at såret tørker ut for raskt eller for å forhindre lekkasje av sårvæske fra såret med derav følgende risiko for kryssinnfeksjon. En dekkmembran vil også forhindre inntrenging av smuss, infeksjoner eller andre uønskede fluida. Egnede mikroporøse dekkmembraner innbefatter polyuretaner, polyvinylklorid eller polypropylen. Et slikt materiale kan fremstilles ved kalandrering av en bane av polymeren innehodende et dispergert vannoppløselig salt og deretter utvasking av saltet. Typiske fremstillingspro-sesser er beskrevet i GB patent nr. 1.099.676. Kommersielt tilgjengelige mikroporøse membraner innbefatter "Porvair". slike materialer kan foreligge i form av tynne filmer med en tykkelse på 50-150 pm. Alternativt kan tykkere lag anvendes på grunn av deres styrke og ettergivende egenskaper og kan typisk ha en tykkelse i området 700-800 pm. I alle tilfiler kan membranen klebemiddelforankres til en overflate av plastskummet til å gi et laminat. Forankringstrinnet utfø-res med fordel før impregnering av skummet med et vannabsorberende materiale. Varmeaktiverbare klebemidler er generelt de mest tilfredsstillende og egnede teknikker innbefatter trykking av klebemidlet på membranen, etterfulgt av forankring til skummet eller samtidig forankring av klebemidlet i form av et varmeaktiverbart klebende mellomlag til skummet og dekkmembranen.

Valg av faste vannabsorberende materialer med fin partikkel-størrelse muliggjør at det oppnås en jevn fordeling av det vnnabsorberende materiale i skummet eller annet porøst materiale, selv om innholdet av hydrofilt bindemiddel og vann-absorberende materiale kan være lite.

Den tredje bestanddel av den vannabsorberende struktur er det hydrogeldannende bindemiddel, og dette bær være en i et vesentlige ikke fornettet hydrofil polymer, slik at den er oppløselig i visse organiske oppløsningsmidler, men uopp-løselig i vann. Fortrinnsvis er bindemidlet av den art som er beskrevet i GB søknad nr. 87.11357 (Publ.nr. 2.190.387), samt i den tilsvarende US søknad USSN 050019, (15. mai 1987). Slike polymerer er i det vesentlge ufornettede kopolymerer av hydrofobe monomerbestanddeler og hydrofile polymerbestanddeler, hvor den hydrofobe monomerkomponent er valgt fra minst en ester av en umettet syre med den generelle formel CH2= CRCOOR<1>, hvor R er hydrogen eller VCH3og R<1>er en uforgrenet eller forgrenet alkylgruppe hvori den hydrofile monomerbestanddel er valgt fra en eller flere N-vinylpyrrolidon, akryl- eller metakrylsyre og estere av akryl- og metakrylsyre med den generelle formel CH2= CRCOOR<2>, hvor R er hydrogen eller metyl og R2er en hydroksytermert alkyl- eller akoksygruppe. Fortrinnsvis består den hydrofile monomer av eller omfatter N-vinyl-pyrrolidon og den hydrofobe monomeren er en lavere alkyl-ester av akryl- eller metakrylsyre, f.eks. metylmetakrylat.

Den hydrofile natur av bindemidlet er bl.a. avhengig av de spesielle hydrofobe og hydrofile komonomerer og andelene hvormed de kopolymeriseres. En økning i de molare andeler av den hydrofile komponent vil resultere i en kopolymer med en høyere kapasitet for vannabsorbsjon og følgelig en resulterende hydrogel med et høyere vanninnhold. Generelt ønsker man å fremstille en kopolymer som er istand til å absorbere minst 180%, fortrinnsvis minst 200% av dets vekt av vann.

En ytterligere ønskelig, men ikke vesentlig, bestanddel av den vannabsorberende struktur er en hydrofil mykgjører. Passende mykgjører kan velges fra polyalkylenglykoler, f.eks. polypropylenglykol og polyetylenglykol med molekylvekt i området 500-1500. Tilstedeværelse av den hydrofile-mykgjører forindrer sprøhet i den vannabsorberende struktur i tørr tilstand.

De vannabsorberende strukturer i henhold til oppfinnelsen kan fremstilles ved å dispergere det vannabsorberende polymere materiale i en oppløsning av det hydrofile bindemiddel og mykgjøreren i et egnet oppløsningsmiddel, såsom etanol eller denaturert sprit. Etter impregnering av substratet med dispersjonen, tørkes substratet for å fjerne oppløsningsmidlet. Hensikten er å innføre en mengde av den vannabsorberende blanding (dvs. det faste vannabsorberende materiale pluss det hydrofile bindemiddel) i en mengde på minst 15 g/100 g av det porøse substrat og vanligvis 20-40

g/100 g regnet som tørrvekt.

Den vannabsorberende struktur kan innkorporeres ved fremstilling av bleier og lignende artikler som en absorberende kjerne i strukturen som innbefatter et vannugjennomtrengelig underlagsark og et porøst hydrofobt toppark, gjennom hvilket urinen kan strømme inn i kjernen og fastholdes. Fremgangsmåte ved fremstiling av engangsbleier er bl.a. beskrevet i US patentene nr. 1.592.194, 3.489.148 og 3.860.003.

Alternativt kan den vannabsorberende struktur konstrueres for anvendelse som en sårbandasje. I dette tilfelle vil det porøse substrat generelt være en skumbane, men kan være impregnert med den samme type dispersjon av det vannabsorberende materiale.

Oppfinnelsen skal beskrives under henvisning til de vedlagte tegninger, hvor

fig. 1 viser skjematisk en fremgangsmåte ved forankring av en bane av skum til en underlagsmembran,

fig. 2 viser skjematisk en fremgangsmåte ved impregnering av en skumbane med en dispersjon av det vannabsorberende faste materiale i en oppløsning av det hydrofile bindemiddel,

fig. 3 viser et perspektivbilde av en engangsbleie konstruert i henhold til foreliggende oppfinnelse, og

fig. 4 viser et snitt gjennom en sårbandasje i henhold til oppfinnelsen.

Fig. 1 viser skjematisk en fremgangsmåte ved forankring av skum til en membran. En mikroporøs bane trekkes av fra en rull 1, en skumbane fra rullen 2 og et smeltelim-mellomlag, f.eks. et etylenvinylacetat (i det etterfølgende betegnet som eva)-mellomlag fra rullen 3. De tre baner bringes sammen gjennom et nipp dannet av et par roterende valser 4 og 5, hvorav en er en metallvalse oppvarmet til en tempera-tur som vil aktivere eva-klebemidlet (f.eks. ca. 80°C) og den andre er av gummi. En valsediameter på ca. 150 mm for metallvalsen er en passende størrelse . Etylenvinylacetat-mellomlaget er en retikulert eller kontinuerlig film.

Skumlaget i den resulterende laminerte struktur kan impregneres med en dispersjon av det vannbsorberende materiale i et organisk oppløsningsmiddel av det hydrofile bindemiddel. Selv om en bane av ikke-laminert skum kan impregneres med en vannabsorberende blanding ved sammenpresning av skummet før det går ned i badet av blandingen, og deretter avlaste det komprimertye skum under væske, så er andre teknikker ønskelige når det gjelder laminerte skum, i den hensikt å forhindre at det hydrofile bindemiddel forsegler porene i den mikroporøse underlagsbane. Fig. 2 viser skjematisk et passende apparat. Laminatbanen 21 trekkes oppad fra en ikke vist rull mellom et par valser 22 og 23 og en dam av den vannabsorberende blanding 24 holdes mellom skumsiden 24 av laminatet og valsen 23. Oppstrøms for impregneringsstasjonen er et annet nipp tilveiebragt av valsene 2 6 og 27 for å fjerne overskudd av inmpregnerngsblandingen, hvoretter laminatet føres rundt valsene 29 og inn i et tørkekammer 28, hvorfra det tas opp på en rull 30. Rotasjonsretningen for valsen er indikert med piler. Banen 21 trekkes oppad gjennom apparatet ved rotasjon av valsen 30. Trykk påføres banen av valsene 22 og 23 som forårsaker impregnering av skummet.

Fig. 3 viser en engangsbleie som omfatter et underlagsark 3 0 som er vannugjennomtrengelig. Plassert på underlagsarket 3 0 er en passende formet porøs kjerne 31 som kan være av åpen-celle-skummateriale, men fortrinnsvis er skummet av cellu-losefibre. Kjernen 31 er impregnert med den vannabsorberende blanding som ovenfor beskrevet. Et dekklag (vist delvis skåret bort) består av et vannpermeabelt ark 32 som er påført over kjernen 30 og overlapper langs kanten 33 av underlagsarket. Et klebemiddel kan legges på kanten 3 3 av underlagsarket for å holde kjernen og utgjøre en integrert del av strukturen. Festesnorer og andre tilknytningsanord-

ninger kan festes til underlagsarket.

Fig. 4 viser snitt gjennom en sårbandasje i henhold til foreliggende oppfinnelse som omfatter en underlagsmembran 41 fremstilt av et mikroporøst, luftpermeabelt, men vannugjennomtrengelig materiale. Forankret til underlagsmembranen er en bane av skummet polymermateriale 42 med en finporet åpen cellestruktur. Laminatet dannet av membranen 41 og skumbanen 42 kan impregneres med den vannabsorberende dispersjon under anvendelse av den samme teknikk som be-beskrevet i forbindelse med fig. 2. Skumbanen 42 er forankret til membranen 41 under anvendelse av et smeltelim, f.eks. ved fremgangsmåten beskrevet i forbindelse med fig. 1. Et trykkfølsomt klebemiddel 43 kan påføres kantene av underlagsmembranen 41 for å lette festing av sårbandasjen til pasientens hud.

Skummet 42 bør være flere ganger tykkere enn mebranen 41. Fordi en klinisk anvendelse av sårbandasjen er for behandling av liggesår (decubitus ulcers) er skummet fortrinsvis tilstrekkelig tykt til å tilveiebringe en viss puteeffekt og således nedsette høye kontakttrykk mellom pasientens hud og en seng. Passende tykkelse for skummet er i området 1-15 mm, fortrinnsvis 5-10 mm.

I de etterfølgende eksempler, hvor deler er vektdeler, viser fremstilling av den vannabsorberende struktur i henhold til foreliggende oppfinnelse.

Eksempel 1

Et ikke-fornettet hydrofilt bindemiddel ble fremstilt ved kopolymerisering av metylakrylat og vinylpyrrolidon i henhold til eksempel 9 i GB pat.søkn. nr. 87.11357 (Publ. nr. 2.190.398). 16 deler av den erholde faste kopolymer ble oppløst i denaturert sprit sammen med 2 0 deler polypropylenglykol med en molekylvekt på 1025. 64 deler finfordelt fast fornettet polkyakrylamid ("Alcosorb AB 3F" ) (Allied Colloids Ltd.) ble dispergert i den erholdte oppløsning.

En strimmel polyeterskum ble impregnert med den erholdte dispersjon og ovnstørket for å dampe av oppløsningsmidlet. Ved prøving ble det funnet at den tørkede polyeterskum (med et beregnet overflateareal på 60 cm<2>og inneholdende 0,4 g av impregnerigsmaterialet som omfattet det fornettede poly-akrylamid, det hydrogeldannende bindemiddel og mykgjøreren) absorberte 14,5 g av en prøveoppløsning av "kunstig urin". Den kunstige urin hadde den sammensetning som er gjengitt nedenfor. Dette var ekvivalent til en hydratiseringskapasitet regnet på det faste impregneringsmateriale på 36.

Den kunstige urin ble bibeholdt og gikk ikke tapt ved behandling av skummet. Ved oppskalering til en standard engangsbleie med en absorberende kjerne med et overflateareal på ca. 800 cm<2>og impregnering av kjernen med ca. 5 g av den vannnabsorberende polymer, mykgjører og hydrofilt bindemiddel, kan det fremstilles en bleie som vil ha en urinabsor-berende kapasitet på 1090 g.

Sammensetning av kunstig urin

Kunstig urin

Fra Biochemistry, Lehninger, utgitt av Worth Publishers, s. 840.

Eksempel 2

Det samme hydrofile bindemiddel anvendt i eksempel 1 ble oppløst i denaturert sprit til å gi en oppløsning inneholdende 16 deler av den faste kopolymer sammen med 10 deler polypropylenglykol med molekylvekt på 1025 pr. 60 deler oppløsningsmiddel. 86 deler finfordelt vannabsorberende materiale ("Salsorb 84",Allied Colloids Ltd.)(en fornettet polymer av akrylsyre hvor syregruppene er nøytralisert med natriumioner) ble oppløst i 100 deler av bindemiddeloppløs-ningen. Den resulterende dispersjon ble impregnert med en skumbane av et laminat av skumbanen og en porøs polyuretan-membran under anvendelse av teknikken beskrevet i forbindelse med fig. 2. Et diskontinuerlig eva mellomlag ble anvendt for å forankre skumbanen til den mikroporøse membran. Skumbanen var ca. 7 mm tykk og var en åpencellet polyuretanpolyeter med en densitet på 29 kg/m<3>. Etter tørking hadde det resulterende laminat et innhold av den absorberend blanding (dvs. "Salsorb", polypropylenglykol og det hydrofile bindemiddel) tilsvarende 40 deler pr. 12 0 deler skum.

Claims (10)

1. En vannabsorberende struktur som er istand til å absorbere og bibeholde vandige væsker i en mengde på minst flere ganger sin tørrvekt, karakterisert vedat den består av a) et fleksibelt porøst substrat som i det vesentlige er upåvirkelig av vann og som er impregnert med b) et fast vannuoppløselig vannabsorberende materiale som er istand til å absorbere minst 3 0 ganger sin egen vekt av vann, og c) et hydrofilt bindemiddel som holder det vannabsorberende materiale i substratet, hvilket bindemiddel omfatter en i det vesentlige ikke-fornettet, vannuoppløselig hydrogeldannende polymer.

2. Struktur ifølge krav 1, karakterisert vedat den hydrogeldannende polymereren i det vesentlige er en ikke-fornettet kopolymer av en hydrofob monomerbestanddel og en hydrofil monomerbestanddel, hvori den hydrofobe monomerbestanddel valgt fra minst en ester av en umettet gruppe med den generelle formel CH2=CRC00R<1>, hvor R er hydrogen eller CH3, R<1>er en forgrenet eller uforgrenet alkylgruppe og hvor den hydrofile monomerbestanddel er valgt fra en eller flere av en vinyl-pyrrolidon, akryl- eller metakrylsyre og estere av akryl-og metakrylsyre med den generelle formel CH2= CRCOOR<2>, hvor R er hydrogen eller en metylgruppe og R<2>er en hydroksyterminert alkyl- eller alkoksygruppe.

3. Struktur ifølge krav 1, karakterisert vedat det fleksible porøse substrat er forankret på en side til ne mikroporøs membran.

4. Struktur ifølge krav 2, karakterisert vedat den mikroporøse membran er en polyuretan-, polyvinylklorid- eller poly- propylenpolymer og det fleksible porøse substrat er fastskum med kommuniserende celler.

5. Struktur ifølge krav 4, karakterisert vedat plastskummet er-forankret til den mikroporøse membran med et varmeaktiverbart klebemiddel.

6. Struktur ifølge hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat det faste, vann-absorberende materiale er en fornettet akryl- eller metakrylpolymer inneholdende vedhengende amid-, syre- eller saltgrupper.

7. Struktur ifølge krav 6, karakterisert vedat det vannabsorberende materiale er en fornettet polymerakrylamid.

8. Struktur ifølge hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat den ytterligere inneholder en med vann blandbar mykgjører.

9. Struktur ifølge krav 8, karakterisert vedat mykgjøreren er en polyalkylenglykol.

10. Fremgangsmåte ved fremstilling av den vannabsorberende struktur ifølge krav 1, karakterisert vedå impregnere et fleksibelt, porøst substrat med en dispersjon av et fast, vannabsorberende materiale i en oppløsniga av et hydrofilt bindemiddel i et organisk oppløsningsmiddel og deretter fjerne oppløsningsmidlet.