專利名稱：與肢體貼合的聚胺酯注漿成型繃帶的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種改進(jìn)了貼合性能的矯形外科用注漿成形繃帶。本發(fā)明的注漿成形繃帶在其縱向和橫向上具有相當(dāng)大的拉伸性和彈性，因此使其貼合性得以改善，這樣就能將注漿成型繃帶更好地應(yīng)用于患者并且所得到的注漿成型繃帶更適合于或更好地貼合于患者的肢體。
利用熟石膏來(lái)固定身體部位或肢體已有一段歷史了。一些襯底上含有聚合材料的合成注漿成型繃帶已被用來(lái)補(bǔ)充并且在某種程度上取代熟石膏繃帶。優(yōu)選的聚合材料是水固化或與水反應(yīng)的聚氨酯組合物。聚氨酯材料已經(jīng)大量地取代了其它的聚合的合成注漿成型材料。如美國(guó)專利4,376,438和4,411,262公開了這些聚氨酯注漿成型材料的種類。
用于合成的注漿成型材料的纖維襯底通常是聚酯或玻璃纖維。雖然針織襯底最常用，但是也有人采用機(jī)織襯底。玻璃纖維材料在已制成的成型模的強(qiáng)度方面具有優(yōu)越性，并且各種結(jié)構(gòu)的玻璃纖維織物已被用作合成的注漿成型繃帶的襯底。上述的專利公開了利用不同玻璃纖維材料作為注漿成型繃帶的襯底。此外，美國(guó)專利3,686,725、3,787,272和3,882,857公開了用于制備特別適用于矯形外科注漿模的玻璃纖維襯底的具體的玻璃纖維材料，或玻璃纖維絲的處理方法。
美國(guó)專利4,323,061公開了一種由玻璃纖維和第二種纖維(例如棉花、亞麻、人造纖維、羊毛、丙烯酸樹脂、尼龍、聚四氟乙烯或聚酯)的組合制成的注漿襯底。這種襯底中的第二纖維的用途是容納襯底上的可固化樹脂。
美國(guó)專利3,332,416公開了一種具有由彈性纖維和非彈性纖維的組合制成的機(jī)織襯底的熟石膏注漿成型繃帶。
雖然玻璃纖維與不同的反應(yīng)性聚合物一起已廣泛用作矯形外科的成型模中的襯底材料，但是所有這些注漿成型材料都具有某些缺陷。主要的缺陷之一是注漿成型繃帶對(duì)患者身體的貼合性差。貼合性是注漿成型繃帶的特征，已被確定用于描述繃帶或注漿成型帶適合于或緊密貼合在身體的復(fù)合曲線和凸起處的能力。一般說(shuō)來(lái)，玻璃纖維注漿成型繃帶比其它纖維制成的注漿成型繃帶更硬，并且成型模制做專家和外科醫(yī)生很難將玻璃纖維繃帶貼合到患者的肢體上。
貼合性得以改善的注漿成型繃帶是將繃帶的襯底中的彈性絲和非彈性絲組合起來(lái)。美國(guó)專利4,668,563公開了由一種高彈性模量纖維(例如玻璃纖維、聚芳酰胺或聚乙烯，與一種可高度拉伸的彈性纖維[由天然或合成橡膠或spandex(聚氨酯)制成]相結(jié)合而制成的一種聚氨脂注漿成型繃帶。
美國(guó)專利5,256,134公開了一種含有一種彈性絲(例如天然或合成橡膠或聚氨酯)和一種非彈性絲(由聚丙烯、聚脂、聚酰胺、聚乙烯或棉粘肢制成)的聚氨酯注漿成型繃帶。
上述的可與肢體貼合的注漿成型繃帶的缺陷是所用的彈性纖維具有很大的局限性。正如美國(guó)專利4,668,563中所述的，可與水反應(yīng)的聚氨酯預(yù)聚物可以完全溶脹spandex(聚氨酯)纖維，使得此纖維失去被拉伸能力。這就限制了用Spandex彈性纖維制成的與肢體貼合的注漿成型繃帶的使用壽命。通常用天然和合成橡膠纖維與可使聚氨酯預(yù)聚物過早凝肢的化學(xué)物質(zhì)化合。通過用一種提煉過程或用一種酸來(lái)處理橡膠纖維可以避免這一缺陷。這兩種方法都對(duì)環(huán)境不利并且使襯底和注漿成型繃帶的成本增加。
本發(fā)明提供了一種用含有非彈性絲和彈性絲的襯底制成的高貼合聚氨酯注漿成型繃帶，這種注漿成型繃帶沒有以前的高貼合聚氨酯注漿成型繃帶的不穩(wěn)定性差問題和生產(chǎn)上的問題。本發(fā)明的注漿成型繃帶利用了一種由硅氧烷彈性體制成的彈性絲。這種硅氧烷彈性絲在化學(xué)上對(duì)聚氨酯樹脂是惰性的并且不象天然橡膠絲那樣需要酸處理。含有硅氧烷彈性絲的貼合纖維織物襯底可以是針織或機(jī)織織物。并且針織織物更為可取。
用于本發(fā)明的纖維絲的硅氧烷彈性體是高分子量線性二乙烯聚二甲基硅氧烷聚合物。在鉑催化劑催化時(shí)或在紫外線的照射下，用交聯(lián)劑可使這些聚合物有效地固化。業(yè)已發(fā)現(xiàn)可用于本發(fā)明實(shí)踐的硅氧烷材料可從Wacker Silicones Corporation購(gòu)得，牌號(hào)為Elastosil R401/40、R401/50、R401/60、R401/70、R401/80、R420/30、R420/40、R420/50、R420/60及R420/70。也可以使用這些材料的混合物。在鉑催化劑的作用下用硅氧烷氫化物或在紫外線下用硫氫化物或在有機(jī)過氧化物(例如2，4-二氯苯甲酰過氧化物或二苯甲酰過氧化物)的作用下不用交聯(lián)劑都可交聯(lián)這些硅氧烷材料這種硅氧烷彈性體也可以含有一種增強(qiáng)填充劑(例如非晶體霧化氧化硅)。用ElastosilTM牌硅氧烷材料制成的纖維可從Patter Products購(gòu)得。


圖1和圖2示出了可用于本發(fā)明襯底針織的三針板Raschel針織花紋圖案形式，其中針板1進(jìn)行的是一種簡(jiǎn)單的鏈?zhǔn)结樂?，而針?和針板3則采用墊紗運(yùn)動(dòng)在絲中進(jìn)行編織。
圖3是本發(fā)明的貼合襯底的延伸性恢復(fù)曲線和商業(yè)上可購(gòu)得的以往技術(shù)領(lǐng)域的貼合注漿成型繃帶襯底的曲線。
圖4是將本發(fā)明的注漿成型繃帶的延伸性特征與以前技術(shù)領(lǐng)域中的注漿成型繃帶進(jìn)行比較的圖。
在本發(fā)明的注漿成型繃帶的襯底的制作過程中，即在機(jī)織或針織過程中，采用了連續(xù)纖維高彈絲(例如玻璃纖維絲)和低彈性絲(例如聚酯絲)的組合或采用了玻璃纖維和聚酯絲及硅氧烷彈性絲的組合。一般說(shuō)來(lái)玻璃纖維注漿成型襯底的特征在于由纖維制成先確定這些纖維的尺寸、將其制成絲，再機(jī)織或針織成所需的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的注漿成型襯底織物是將非彈性纖維(例如玻璃纖維、聚芳酰胺、聚丙烯及聚酯)與高彈性硅纖維結(jié)合的針織或機(jī)織物。彈性纖維是前面所述的硅氧烷纖維。在本發(fā)明中針織襯底最好是在每英寸具有6-28針的拉舍爾(Raschel)經(jīng)編針織機(jī)上織成。此處所用的延伸和延伸性兩詞指的是材料(例如纖維或纖維織物)，不引起破裂的拉伸能力。彈性一詞指的是材料(例如纖維或纖維織物)在變形或拉伸后恢復(fù)其大小和形狀的能力。
彈性纖維存在于經(jīng)紗或條紋絲(例如沿加工方向)中的機(jī)織或針織織物中，但是通常不存在于填充絲中。大約占纖維織物中的纖維總體積0.25％-35％的纖維是可延伸的。在1.5磅/英寸的恒定載荷下纖維織物在其長(zhǎng)度方向上至少可拉伸40％甚至可拉伸200％。用彈性絲針織或機(jī)織成的纖維織物在其長(zhǎng)度方向上具有相當(dāng)大的延伸性，并且正是這個(gè)長(zhǎng)度方向上的延伸性使所得到的注漿成型繃帶具有更大的與肢體的貼合性。在每英寸寬680克的恒定載荷下進(jìn)行測(cè)定時(shí)，本發(fā)明的纖維織物的延伸度至少為40％，并且最高可達(dá)200％。這是涂有預(yù)聚物的纖維織物的延伸度。延伸度的優(yōu)選范圍是40-120％。在機(jī)織織物中，彈性纖維也同樣存在于經(jīng)紗絲中，并且纖維織物在其長(zhǎng)度方向上應(yīng)該具有高達(dá)200％的拉伸度。
以前用作注漿成型繃帶的襯底的針織玻璃纖維織物具有一定的拉伸性或延伸性，但是在拉伸以后不能立刻返回或恢復(fù)到它們的原始長(zhǎng)度。本發(fā)明的襯底由于含有彈性纖維，基本上可以返回其原始長(zhǎng)度。使襯底返回其原始長(zhǎng)度的力使得襯底貼合患者的身體。
襯底的彈性纖維成分可以是包裹絲或未包裹絲。彈性纖維可用棉花、尼龍或聚酯纖維包裹，彈性纖維可以是壓紡纖維，也可以是斷損線或絲，例如由彈性材料片剪成的線或絲。特殊的包裹纖維，即使有的話，對(duì)于本發(fā)明也是不重要的。襯底含有65-99.75％(按體積計(jì))的玻璃纖維或其它纖維絲和0.25-35(按體積計(jì))的彈性絲，襯底最好含有1-6％(按體積計(jì))的彈性絲，可通過選擇絲的種類，彈性纖維的數(shù)目和纖維的尺寸或規(guī)格以及在針織期間彈性絲的強(qiáng)度和纖維織物的針織圖案來(lái)控制纖維織物的拉伸特性。
彈性絲使得織物在長(zhǎng)度方向上具有較大的拉伸性和彈性。一個(gè)典型的已有技術(shù)領(lǐng)域的玻璃纖維注漿成型襯底在長(zhǎng)度方向上具有大約5-35％的拉伸度。正如以上所述，本發(fā)明的注漿成型襯底具有超過40％并高達(dá)200％的拉伸度，并且拉伸度的優(yōu)選值在60-100％之間。襯底在橫向上也具有一定的拉伸性，這是由針織圖案的結(jié)構(gòu)造成的，不是由彈性絲的存在造成的。橫向拉伸度在大約30-80％之間。
本發(fā)明的纖維織物的強(qiáng)度相對(duì)低些。此強(qiáng)度是將纖維織物拉伸到一個(gè)給定的百分?jǐn)?shù)所必需的力。對(duì)于一個(gè)特定的長(zhǎng)度方向，它表示為每單位寬度所施加的力，即克/英寸寬。此強(qiáng)度應(yīng)該低些以便在將該繃帶貼到患者身上之后及預(yù)聚物固化之前防止患者的肢體收縮。預(yù)聚物固化之后，纖維織物的強(qiáng)度就不必考慮了，因?yàn)楣袒木酆衔飳⒎乐谷魏芜M(jìn)一步的收縮。本發(fā)明的纖維織物的強(qiáng)度最好在40-175克/英寸寬之間以便將纖維織物拉伸30％。通過改變彈性絲的厚度和規(guī)格可以調(diào)節(jié)任何特殊的針織織物的強(qiáng)度。通過改變纖維織物中的彈性絲的數(shù)目或針織結(jié)構(gòu)以及通過改變針織期間彈性絲的拉伸力也可調(diào)節(jié)此強(qiáng)度。業(yè)已發(fā)現(xiàn)所用的硅氧烷彈性絲可與注漿成型繃帶中所采用的水固化的聚氨酯預(yù)聚合物相匹配。
用于已有技術(shù)領(lǐng)域的注漿成型襯底的彈性絲是天然橡膠或聚氨酯(Spandex)。Spandex彈性絲在與聚氨酯注漿成型預(yù)聚物持續(xù)接觸一段時(shí)間之后(即在產(chǎn)品貯存期間)有可能喪失其所必需的特性。橡膠絲在使用之前用酸處理以防止預(yù)聚物過早硬化。本發(fā)明使用的硅氧烷彈性體可避免這些問題。
處在聚氨酯樹脂中的硅氧烷彈性體在化學(xué)上是穩(wěn)定的并且無(wú)需采用任何包裹來(lái)防止硅氧烷彈性體與氨基甲酸乙酯樹脂直接接觸。例如，Spandex在一個(gè)聚合物骨架中具有重復(fù)的聚氨酯單元，在聚氨酯樹脂中這些聚氨酯單元往往都是相互融合的。通過用尼龍、聚酯或棉花包裹彈性絲可局部解決這個(gè)問題。然而，在以聚氨酯為基本成分的與肢體貼合的注漿成型繃帶中這并不是永久的解決方法，因?yàn)榫郯滨渲蓾B透Spandex的覆蓋層并最終破壞聚合物骨架，使其物理性質(zhì)受到影響。
能夠轉(zhuǎn)變成本發(fā)明公開文本中的硅氧烷彈性絲的以硅氧烷為基本成分的材料含有一個(gè)硅組分作為主要成份， 其中，X是30-10,000，最好是4,000-5,000之間的整數(shù)，Y是0-5,000、最好是50-200之間的整數(shù)。優(yōu)選的硅氧烷的分子量是在400,000-600,000之間。
含有上述主要化學(xué)成分的基本材料能以許多方式交聯(lián)。在鉑催化劑的存在下用氫化硅氧烷可使之交聯(lián)， 或在過氧化物催化劑的存在下用游離基機(jī)制使之交聯(lián)， 或通過紫外線使之交聯(lián)， 在壓紡之前以硅氧烷為基本成份的材料可以適當(dāng)?shù)嘏浜?。在本技術(shù)領(lǐng)域中，這個(gè)基本材料與氫化硅氧烷和少量作為催化劑的鉑鹽配合。然后復(fù)合材料在室溫下以連續(xù)的細(xì)硅氧烷絲形式被壓紡，緊接著在熱空氣硬化器上進(jìn)行熱加速交聯(lián)。在這個(gè)過程中，細(xì)硅氧烷線一根挨一根地連在一起，形成一個(gè)絲帶。該絲帶在熱傳送帶上進(jìn)一步固化。熱固化可在300°F-900°F、最好是在400°F-600°F之間完成。鉑引發(fā)的交聯(lián)不產(chǎn)生副產(chǎn)物，收縮性小，無(wú)需二次硬化，并且只需非常低量級(jí)的催化劑。應(yīng)用于注漿成型繃帶中的壓紡硅氧烷絲直徑在5mil-15mil之間，在8mil-3mil之間更為可取。為了本發(fā)明的目的，斷裂時(shí)的伸張率在300％-1500％之間，在600％-800％之間更為可取。以硅氧烷為基本成份的材料還能夠在過氧物孔發(fā)劑(例如2，4-二氯苯甲酰過氧化物和過氧化二枯基存在的條件下進(jìn)行交聯(lián)。這時(shí)，無(wú)需交聯(lián)劑。
雖然游離基引發(fā)的交聯(lián)反應(yīng)產(chǎn)生的彈性物質(zhì)稠度較高，但是反應(yīng)只能完成85％，并且需要額外的二次硬化。
在不存在任何困難的情況下對(duì)聚氨酯樹脂中的硅氧烷彈性體的相容生進(jìn)行測(cè)試。由于與肢體貼合的注漿成型繃帶中的彈性物質(zhì)是以一種被拉伸的形式存在，所以也是在被拉伸的狀態(tài)下對(duì)聚氨酯樹脂中的硅氧烷絲的相容型進(jìn)行評(píng)估，并以下列方式進(jìn)行測(cè)試，將硅氧烷絲分別預(yù)先拉伸50％和100％，并浸在丙烯管中的聚氨酯樹脂里，分別保持在室溫、50℃、70℃、及90℃下。50℃下的樣品保持3個(gè)月，70℃下的樣品保持24天，90℃下的樣品保持3天，所有這些都相當(dāng)于在20℃下保持大約2年。每個(gè)星期將樣品取出(90℃下的樣品每天取出一次)，冷卻到室溫，并測(cè)應(yīng)力松弛。在整個(gè)測(cè)定過程中，50％和100％預(yù)先拉伸的硅氧烷絲每英寸試驗(yàn)樣品平均具有2.77％的應(yīng)力松弛。70℃下聚氨酯樹脂中的100％預(yù)先拉伸的橡膠彈性體的應(yīng)力松馳為每英寸樣品7.17％。聚氨酯樹脂未破壞硅氧烷絲并且在硅氧烷彈性體存在的情況下聚氨酯樹脂不膠凝，這就說(shuō)明硅氧烷彈性體在化學(xué)上與聚氨酯樹脂是相容的。
由于硅氧烷彈性體化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定并且在膠料中沒有可過早地膠凝聚氨酯預(yù)聚物的添加劑，所以硅氧烷彈性體在與非彈性絲針織之前無(wú)需化學(xué)物質(zhì)和/或溶劑的處理。同時(shí)，硅氧烷彈性體不必用水清洗，如果這種產(chǎn)品不是徹底干燥的，水分可使其過早膠凝。由優(yōu)質(zhì)硅氧烷制成的ElastosilTM絲使得纖維織物在長(zhǎng)度方向上具有相當(dāng)大的拉伸度和彈性，與以前技術(shù)領(lǐng)域中的與肢體貼合的注漿成型襯底等效，而本發(fā)明的與肢體貼合的襯底的拉伸度大于40％并高達(dá)200％。本發(fā)明的襯底在長(zhǎng)度方向上的拉伸度最好在40％-120％之間。針織襯底在橫向上也具有一定的拉伸度，但這取決于針織圖案的結(jié)構(gòu)，并且大小在30％-80％之間。
許多針織花紋都可用于制備與肢體貼合的襯底。通常用針織機(jī)中的3個(gè)針板織襯底，其中一個(gè)針板是用于彈性絲。用一個(gè)雙針板纖維織物也可能制出高貼合性的注漿成型襯底，但是這種纖維織物沒有最佳的注漿成型強(qiáng)度。當(dāng)彈性絲用3-針板針織中的針板2或針板3針織或用4-針板Raschel針織機(jī)中的針板2，3和/或4針織時(shí)，彈性絲中的拉伸就變得非常重要了。彈性絲中的拉伸應(yīng)該足夠高，以便在把纖維織物從針織機(jī)上取出時(shí)纖維織物能聚集或收縮到一定程度。當(dāng)纖維織物被拉伸時(shí)，所述的聚集被拉開，并且纖維織物的拉伸度進(jìn)一步受到鏈針中的非彈性纖維的限制。較佳的纖維織物是用彈性硅氧烷絲在針板3中針織出的3針板織物。
附圖中示出了用于本發(fā)明的針織纖維襯底的典型針板花紋圖案。
圖1是一種三針板花紋圖案，其針板3上穿裝彈性硅氧烷絲，而在針板1和針板2上穿裝其它非彈性絲。
圖2是類似于圖1的一種三針板花紋圖案。然而，當(dāng)填充絲橫穿于圖2的三個(gè)針之間時(shí)，和填充絲橫穿于圖1的二個(gè)針之間時(shí)相比較，圖2的纖維織物會(huì)重一些。這將增加所用的填充絲的長(zhǎng)度并導(dǎo)致纖維織物重量增加。
通過在針板3上采用鋸齒形花紋圖案的方法可以改進(jìn)圖1和2的花紋圖案。纖維織物只要具有足夠的強(qiáng)度、長(zhǎng)度方向的延伸度及足夠體積的玻璃纖維或其它非彈性纖維，以產(chǎn)生足夠的注漿成型強(qiáng)度即可，不一定要求某種特殊的針織花紋圖案。彈性絲最好織成直線圖案，以便具有均勻的長(zhǎng)度方向的延伸度。
注漿成型繃帶的貼合性不能客觀地測(cè)出。然而，在部分參數(shù)上，對(duì)幾種合成注漿成型繃帶的貼合性的主觀估計(jì)是有用的，并在不同的被訓(xùn)練的試驗(yàn)者之間具有良好的可重復(fù)性。在第十次生物材料科學(xué)年會(huì)(1984年4月27日-5月1日)會(huì)刊的第234頁(yè)解釋了這個(gè)方法。用這個(gè)方法，并進(jìn)行一些改進(jìn)，可以比較本發(fā)明中幾個(gè)注漿成型繃帶的貼合性。對(duì)這種估計(jì)方法的改進(jìn)是必須的，因?yàn)楸景l(fā)明的注漿成型繃帶的貼合性大大增強(qiáng)，并且有以前注漿成型繃帶所未曾達(dá)到如此程度的回復(fù)能力和強(qiáng)度特性。
圖4示出了本發(fā)明的注漿成型繃帶的貼合性與從商業(yè)上購(gòu)得的以聚氨酯為基本成份的玻璃纖維注漿成型繃帶的貼合性的比較?？v向和橫向的拉伸度的總和越大，繃帶的貼合性越大。在10英寸長(zhǎng)的帶上，沿其材料寬度每1英寸懸掛一個(gè)80g的重物材料，可測(cè)定長(zhǎng)度方向的拉伸度并測(cè)定拉伸度的百分?jǐn)?shù)。重復(fù)上述相同方法，在帶的側(cè)邊(而不是端頭)懸掛有重量的材料可測(cè)定寬度方向的拉伸度的百分?jǐn)?shù)。圖3示出了本發(fā)明的四英寸寬的玻璃纖維襯底(例2和例1)和從商業(yè)上可購(gòu)得的具有天然橡膠絲的其它注漿襯底的延伸度恢復(fù)特性。圖3中的曲線是在Instron Model1122機(jī)上做出的。用1.5磅(680克)/英寸寬的力拉伸襯底，然后再使其恢復(fù)。曲線的向下斜率部分是恢復(fù)率并且當(dāng)其返回到零點(diǎn)時(shí)能以圖解來(lái)說(shuō)明。圖3所示的曲線是試驗(yàn)機(jī)所畫的曲線，在試驗(yàn)機(jī)中記錄紙沿一個(gè)方向移動(dòng)。曲線表明了本發(fā)明的襯底纖維織物的較大拉伸度和纖維織物的返回特性。本發(fā)明的纖維織物返回得較快并且還能返回到原始長(zhǎng)度。
在圖4中，線A、B和C表示所有玻璃纖維注漿成型繃帶的延伸度。線D是美國(guó)專利4,668,563中所示類型的玻璃纖維天然橡膠絲注漿成型繃帶。線E和F表示用硅氧烷彈性體制成的本發(fā)明的與肢體貼合繃帶的延伸度。線E示長(zhǎng)度方向的延伸度為48％的貼合繃帶，線F表示例1的襯底在長(zhǎng)度方向的延伸度為74％。
通過固定纖維織物樣品的一端，而將一重物固定到樣品的另一端的方法可測(cè)定襯底纖維織物的拉伸度。所固定的重量為80克/英寸寬，拉伸百分?jǐn)?shù)是纖維織物樣品沿其長(zhǎng)度方向增加的百分?jǐn)?shù)。延伸度是纖維織物的最大拉伸度值或纖維織物的延伸測(cè)定值它可用與測(cè)拉伸度相同的方式來(lái)測(cè)定，只是所施加的重量為1.5磅(680克)/英寸寬。還應(yīng)該注意未覆蓋的襯底的延伸度比覆蓋了的襯底的延伸度大。注漿成型繃帶的延伸度各不相同，這取決于如何針織襯底。調(diào)節(jié)針織機(jī)的取線輪和供線擠壓輪之間的拉力，可控制硅氧烷彈性體的拉伸度。每英寸襯底的針數(shù)改變了襯底和注漿成型繃帶的延伸度。由于硅氧烷彈性體的極好彈性，所以很容易對(duì)拉伸度進(jìn)行任何調(diào)節(jié)，以便提供一個(gè)給定的延伸度。
圖4中的線G表示彈性絲中使用了硅氧烷彈性體的注漿成型繃帶的可能的延伸度范圍。
下面的例1-4表示本發(fā)明中所用的幾個(gè)特殊的襯底。
例1如圖1所示，用3-針板花紋在28規(guī)格拉舍爾針織機(jī)上針織的與肢體貼合的玻璃纖維襯底(Code-302-3)。針板1和2上穿裝有DE100 1/0玻璃纖維絲，而針板3上穿裝有79規(guī)格Elastosil絲。由ElastosilTM硅氧烷彈性體制成的硅氧烷絲可從Patter Products購(gòu)得，登記號(hào)為1093-1850。針板1，2和3分別有60、57和40個(gè)端頭。與肢體貼合襯底示出拉伸度(809/in)為77.5％以及延伸度(1.5磅/英寸)為116.3％。襯底(Code-302-3)的結(jié)構(gòu)為在第一針板中有60個(gè)端頭，在第2針板中有57個(gè)端頭，以及在第3針板中有40個(gè)端頭。鏈?zhǔn)结様?shù)為針板1-2，0，0，2；針板2-0，0，8，8；例2用74規(guī)格硅氧烷絲以與例1相同的方式針織另一與肢體貼合的玻璃纖維襯底(Code-292-3)。襯底的拉伸度(80g/in)平均為50％，延伸度(1.5 lb/in)大約為86.3％。由Patter Products生產(chǎn)的此硅氧烷絲的登記號(hào)為1093-E0098例3也可用玻璃纖維絲和硅氧烷絲制備拉伸度約為53％、延伸度為80％的與肢體貼合襯底(Code-310-3)。針織結(jié)構(gòu)與例1相似，并且鏈?zhǔn)结様?shù)為針板1-2，0，0，2；針板2-0，0，8，8；針板3-0，0，2，2；例4用圖1所示的3針板結(jié)構(gòu)在一18規(guī)格的拉舍爾針織機(jī)上針織出一種與肢體貼合聚酯襯底(Code-064-4)。針板1和針板2分別含有1/150/34膨松化聚酯和1/500/100高彈聚酯。針板3含有88規(guī)格的Palter Products的彈性絲。針板1，2和3分別有43、41和43個(gè)端頭、襯底的拉伸度平均為76％。延伸度為86％。針織結(jié)構(gòu)是針板1-2，0，0，2針板2-0，0，6，6針板3-2，2，0，0例5對(duì)硅橡膠樣品進(jìn)行穩(wěn)定性測(cè)試。分別將含有50股纖維的ElastosilTM硅氧烷彈性體繃帶預(yù)先拉伸50％和100％，以便模擬襯底中的拉伸度，并在90℃下老化3天。然后將這兩個(gè)樣品冷卻到室溫并再次測(cè)其長(zhǎng)度。在每一種情形中，可觀察到每英寸樣品的應(yīng)力松馳平均為3％。在天然橡膠中，百分應(yīng)力松馳大約為7％。
例6由Elastosil硅氧烷制成的、一批為40丟洛硬度一批為50丟洛硬度的Elastosil帶如例5中那樣被預(yù)先拉伸并在90℃下于氨基甲酸乙酯預(yù)聚物中浸潤(rùn)3天。3天以后，將樣品冷卻到室溫，在充氮?dú)獾那闆r下于一個(gè)干燥箱中將樹脂完整并小心地從樣品上剝下來(lái)，然后再次測(cè)其長(zhǎng)度。所觀察到的應(yīng)力松馳是固定的，每英寸約為3％。在顯微鏡下將樣品與一個(gè)對(duì)照樣品進(jìn)行比較，氨基甲酸乙酯樹脂沒有對(duì)纖維進(jìn)行化學(xué)破壞。
例7將例6中所描述的研究在70℃下重復(fù)24天和在50℃下重復(fù)3個(gè)月。如上所述，所有結(jié)果都是固定的，而且證實(shí)由Elastosil硅氧烷彈性體制成的絲與聚氨酯樹脂是高度相容的。
例8加入大約45％的聚氨酯預(yù)聚物來(lái)覆蓋例1中所描述的用硅Elastosil絲針織的貼合玻璃纖維襯底(Code-302-3)，并在70℃下老化25天。此繃帶保持其大約74％的原始延伸度。
例9還可用大約45％的聚氨酯樹脂覆蓋貼合襯底(Code-310-3)，如例8那樣對(duì)此繃帶進(jìn)行試驗(yàn)它保持大約48％的原始延伸度。
例10破裂強(qiáng)度測(cè)定注漿成型繃帶樣品的破裂強(qiáng)度的方法如下將待測(cè)試的注漿成型繃帶弄濕并將其在大約2.5英寸直徑的試驗(yàn)柱上包裹五層，從而制備成一個(gè)注漿模柱體試樣。將硬質(zhì)壓力加到這些層上并維持10秒鐘以使其一層接一層地疊置起來(lái)。將注漿模柱體試樣從試驗(yàn)柱上取下并放在Chatillion普通壓縮機(jī)(試驗(yàn)股型號(hào)USTM)的爪中，將壓縮機(jī)設(shè)置到接近12英寸/分鐘的變形速度。設(shè)置機(jī)爪使之接觸到注漿模柱體試樣，在繃帶浸濕后的15分鐘、1小時(shí)和24小時(shí)后，對(duì)各種不同的柱體試樣分別進(jìn)行擠壓，直至壓到其有1厘米的變形。此時(shí)造成試樣變形所需的壓力即被報(bào)告為注漿模的強(qiáng)度。
Code-175-2B Code-302-3 Code-310-3繃帶寬度(英寸) 4.03 4.00 4.13設(shè)置的時(shí)間(分鐘) 4.03 3.67 3.80破裂強(qiáng)度15分鐘(in lb)41.06 43.0638.611小時(shí)(in lb) 71.50 74.0167.2224小時(shí) 114.30125.50 108.90管的重量 58.54 64.5360.97由此可見，含有硅氧烷彈性體的與肢體貼合的繃帶的破裂強(qiáng)度與含天然橡膠的繃帶的破裂強(qiáng)度具可比性。
例11用81個(gè)端頭的2/150/33熱處理聚酯絲和40個(gè)端頭的硅氧烷彈性經(jīng)紗絲及一平紋1/1織針花紋中的38根1/500/96熱處理聚酯填充絲織成一個(gè)機(jī)織襯底。襯底的延伸度為172.5％。加入60％(重量百分比)的典型聚氨酯鑄塑樹脂來(lái)覆蓋襯底。所制成的繃帶的延伸度為102％。按例10中的方法所測(cè)定的24小時(shí)破裂強(qiáng)度為98.7磅以及柱體試樣的重量為59.8克。
權(quán)利要求
1.一種矯形外科用的注漿成型繃帶，包括一個(gè)用一種與水反應(yīng)的聚氨酯預(yù)聚物浸潤(rùn)的纖維織物襯底，所述襯底包括一種非彈性纖維和一種基本上不與該預(yù)聚物反應(yīng)并且在用該預(yù)聚物浸潤(rùn)后仍將使其彈性特性保持至少12個(gè)月的硅氧烷彈性纖維的組合，該硅氧烷彈性纖維沿該襯底的長(zhǎng)度方向被織入該襯底，以便使該襯底在長(zhǎng)度方向上的延伸度在40％-200％之間，所述襯底應(yīng)該具有一個(gè)強(qiáng)度，以便使將該襯底延長(zhǎng)30％所必須的力為40-175克/英寸襯底寬度。
2.權(quán)利要求1所述的注漿成型繃帶，其中在所述襯底中，非彈性纖維占99.75％-65.00％(按纖維的體積計(jì))，而硅氧烷彈性纖維占0.25-35％(按纖維的體積計(jì))。
3.權(quán)利要求1所述的注漿成型繃帶，其中所述襯底在每英寸寬度680克的恒定載荷下其長(zhǎng)度方向上的延伸度高達(dá)170％。
4.權(quán)利要求1所述的注漿成型繃帶，其中所述襯底是一種拉舍爾針織織物，并且所述彈性纖維沿織物的長(zhǎng)度方向被織入。
5.權(quán)利要求1所述的注漿成型繃帶，其中非彈性纖維是玻璃纖維。
6.權(quán)利要求1所述的注漿成型繃帶，其中所述襯底是一種3針板拉舍爾針織織物并且彈性纖維是在襯底的第三板中。
7.權(quán)利要求1所述的注漿成型繃帶，其中非彈性纖維是高彈性聚酯。
8.權(quán)利要求1所述的注漿成型繃帶，其中硅氧烷彈性纖維是由具有以下組份的硅氧烷組成 其中X是4000-5000的整數(shù)，y是50-200的整數(shù)，硅氧烷組份的分子量在400,000-600,000之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用硅氧烷彈性纖維和一種非彈性纖維的組合制成的與肢體貼合的、用于矯形外科的注漿或成型繃帶。所述注漿成型繃帶沿其長(zhǎng)度方向能拉伸40％—200％，并且在30％的拉伸度上每英寸寬度具有40—175克的強(qiáng)度。
文檔編號(hào)A61F13/04GK1124659SQ9510911
公開日1996年6月19日 申請(qǐng)日期1995年6月27日 優(yōu)先權(quán)日1994年6月27日
發(fā)明者E·L·曹 申請(qǐng)人:莊臣及莊臣專業(yè)公司