EP1893673A1 - Collagen-based shaped body - Google Patents
Collagen-based shaped bodyInfo
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- EP1893673A1 EP1893673A1 EP06754121A EP06754121A EP1893673A1 EP 1893673 A1 EP1893673 A1 EP 1893673A1 EP 06754121 A EP06754121 A EP 06754121A EP 06754121 A EP06754121 A EP 06754121A EP 1893673 A1 EP1893673 A1 EP 1893673A1
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- C08J2389/04—Products derived from waste materials, e.g. horn, hoof or hair
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Definitions
- the invention relates to moldings based on collagen, a process for their preparation and the use of the moldings, in particular as a food casing or for medical purposes.
- Shaped bodies of collagen fibrils are known. However, these are extremely roughly structured. They contain pores and are not sufficiently firm and supple. They can not be made to have a compact and dense structure. Alternatively, molded bodies of hydrolyzed collagen, i. made of gelatin, developed. However, the degree of hydrolysis varies greatly. The gelatin obtained in the hydrolysis is a mixture of
- Polypeptide chains of different lengths and therefore different molecular weight are polypeptide chains of different lengths and therefore different molecular weight.
- Fiber masses in sheet-like material are also known (US Pat. Nos. 2,934,446 and 2,934,447).
- films of synthetic polymers for example of polyamide, polyolefin (in particular of polyethylene or polypropylene), polyurethane, polylactide or mixtures thereof.
- these materials are unsuitable because they are not sufficiently compatible with the body's own tissue. They remain foreign bodies and usually have to be removed because of incompatibility. If the films are used as artificial food casings, then they are not for
- Co-consumption suitable is suitable.
- This also applies to the tubular films according to DE-A 199 61 843.
- the solution is then shaped by extrusion bubbles and the molding solidified in an aqueous precipitation bath.
- the casings made from a mixture of cellulose, a globular protein and an insoluble filler, likewise produced by the NMMO process are edible (DE-A 101 29 5391).
- the moldings should be compatible with body tissue, so that they can also be used in surgery. For use in the medical field, it is particularly important that they are free of cellulose.
- moldings in film form should be able to be used as artificial food casings which are suitable for co-consumption. Not only do they have to be chewable, they also have to be digestible.
- collagen fibrils can be homogeneously dissolved in N-methylmorpholine N-oxide monohydrate at 80 to 110 ° C. and give a transparent, viscous solution which does not change even after prolonged heating. Treating with a precipitating fluid, such as water or a dilute aqueous NMMO solution, may cause the collagen fibrils to precipitate out again.
- a precipitating fluid such as water or a dilute aqueous NMMO solution
- the present invention thus provides a process for the production of collagen-based shaped articles which is characterized in that collagen fibrils are homogeneously dissolved in an optionally hydrous amine oxide, the mass is extruded with the dissolved collagen fibrils or shaped into a prefilm in that the extrudate or the precursor film is treated with an aqueous precipitation bath liquid in which the collagen polypeptides are precipitated and the extrudate or prefilm is solidified into a shaped article.
- Fibril-producing collagens belong to the multidomain proteins with 3 collagen ⁇ -chains wound into a triple helix. Unlike any other In known processes, the polypeptide chains of the collagen fibrils undergo virtually no hydrolytic degradation in the process according to the invention. They are not split but go into solution at their original length. In the first dissolution step, the numerous tropocollagens that are assembled into a fibril are separated. In the second release step, the three
- Polypeptide chains each forming a triple helix, separated from each other.
- the secondary and tertiary structure of the collagen is thus eliminated in the solution.
- Each of the peptide chains has about 1,000 amino acids linked to it. They have a length of about 2,800 ⁇ (corresponding to 280 nm), and a thickness of about 14 ⁇ (corresponding to 1, 4 nm).
- the preferred solvent for the collagen fibrils is N-methylmorpholine N-oxide monohydrate (NMMO-MH).
- the solution generally contains about 6 to 30% by weight of collagen, preferably about 10 to 15% by weight. Even after prolonged heating of the solution virtually no polypeptide chains are cleaved, recognizable by a constant viscosity. The viscosity of the solution is determined by the concentration of the polypeptide chains and the temperature of the solution.
- the collagen By extruding the hot, viscous solution in water or a dilute aqueous amine oxide solution, the collagen can be precipitated again.
- the extrusion dies can be used as thread spinning nozzles, slot dies or
- Ring nozzles are formed so that threads, flat films or tubular films arise.
- precipitation liquid is expediently also conducted into the interior of the tubes.
- the structure of the precipitated collagen, and thus the mechanical properties and the permeability of the moldings, can be varied within wide limits and adapted to the particular application.
- the composition and the temperature also affect the structure of the precipitated collagen. The higher the amine oxide concentration in the precipitation bath, i. in particular, the higher the NMMO concentration, the slower and the more compact the polypeptide is precipitated. A very compact structure is obtained using an aqueous precipitation bath which
- Porous films useful, for example, as a wound-covering material, on the other hand, are obtained when extruded into an aqueous precipitation bath having a lower NMMO concentration (generally less than 10% by weight).
- the film thickness can also be selected within a wide range. It can be from 10 ⁇ m - or even less - to 100 ⁇ m and more. Preferably, the thickness is about 20 to 85 microns, more preferably 30 to 70 microns. To this
- the collagen can be replaced by up to 49%, preferably 5 to 25%, by cellulose. In exceptional cases, the collagen can even be replaced by cellulose up to 90%.
- the cellulose is dissolved purely physically in the aforementioned warm NMMO-MH, i. without being chemically altered. Their average degree of polymerization (DP) therefore does not decrease practically.
- the DP determined by the Cuoxam method, is preferably about 300 to 900, preferably 500 to 850.
- dilute aqueous amine oxide in particular in dilute aqueous NMMO, the cellulose is also reprecipitated, together with the collagen.
- Fillers are, for example, bran, in particular wheat bran, ground natural fibers, in particular ground flax, hemp or cotton fibers, cotton linters, guar gum, locust bean gum, powdered SiO 2 and / or ground calcium carbonate.
- the maximum diameter of the filler particles should preferably be not more than 100 .mu.m, preferably not more than 65 .mu.m.
- the proportion of filler is generally 3 to 50 wt .-%, preferably 4 to 40 wt .-%, each based on the dry weight of the film.
- hydrophilic additives the chewability can be further improved.
- the additives are generally soluble in NMMO-MH.
- Preferred additives are starch and starch derivatives, such as starch acetate, chitin,
- hydrophilic additives is generally about 0.5 to 15 wt .-%, preferably about 1 to 10 wt .-%, each based on the total weight of the film.
- the spinning solution is generally not extruded directly into the precipitation bath, but previously passes through an air gap.
- the air gap has expediently a length of a few millimeters up to 10 cm or even more.
- a tubular extrudate can be inflated and stretched by an internal gas pressure.
- the orientation of the polypeptide chains in the longitudinal direction which prevails immediately after the extrusion, can thereby be changed. If the polypeptide chains are arranged by stretching on average at an angle of 45 ° to the extrusion direction, then a film with uniform properties in the longitudinal and transverse directions is obtained.
- the shaped body After leaving the spinning bath, the shaped body is washed with water until it is free of amine oxides. This is expediently carried out in a countercurrent process.
- the molded article in particular the film, can still be impregnated with a plasticizer, such as glycerol or sorbitol.
- a plasticizer such as glycerol or sorbitol.
- the molding - with or without plasticizer - is then usually dried, for example by hot air.
- Thicker films in particular those for medical and surgical purposes, can be produced by cast film processes.
- the dope is poured into the desired thickness in a mold, the molded mass then treated with Klallbadproblemkeit and finally washed until the cast film is free of amine oxides.
- the dope is poured into the desired thickness in a mold, the molded mass then treated with Klallbadproblemkeit and finally washed until the cast film is free of amine oxides. In this way can be foils of several millimeters
- Thickness (up to about 10 mm), which can then be processed into cartilage replacement material.
- the moldings can be further modified, for example by treatment with lubricants.
- lubricants are in particular triglycerides of long-chain fatty acids, such as stearic acid or erucic acid.
- natural waxes for. B. carnauba wax.
- Such lubricant-containing films can inter alia as cartilage replacement material, the friction in joints, for example in artificial
- Films to be used as wound cover can also be made porous with the addition of slightly water-soluble salts, such as sodium lactate or sodium hydrogen carbonate, which are then dissolved out.
- Novel, particularly well-tolerated suture materials, biocompatible wound-covering materials, medical films and tubes can be produced in a simple and cost-effective manner by the method according to the invention.
- edible, ie suitable for co-consumption, packaging materials for food can be produced by the process according to the invention.
- these are edible sausage casings. You can serve as a serving for sausages, sausage or sausage. They then generally have a dry tensile strength of 22 to 35 N / mm 2 in the longitudinal direction and
- the tear strength is therefore significantly lower in the wet state than in the dry state.
- the elongation at break when wet is about 10 to 20% in the longitudinal direction and about 25 to 30% in the transverse direction, in the dry state about 10 to 30% in the longitudinal direction and about 20 to 25% in the transverse direction.
- the present invention also relates to the shaped bodies themselves produced by the process according to the invention.
- NMMO solution was converted almost completely into NMMO monohydrate.
- the dope was then at a temperature of 90 ° C by a
- Annular gap nozzle extruded with a diameter of 40 mm The tube thus obtained passed through a 10 cm long air gap, in which it was held wrinkle-free by supporting air acting from inside, before it entered the precipitation bath.
- the precipitation bath consisted of a 25% aqueous NMMO solution which had been heated to 25 ° C.
- Precipitation bath liquid of the same composition also reached the interior of the film tube
- the level of this so-called inner bath was kept at approximately the same level as that of the outer bath
- the tubing was passed through a pulley placed near the bottom of the precipitating bath, thus passing through an effective felling distance of 3 m, the tube being stretched so far that its flat width after leaving the spinning vat 70 mm was. He went through after 8 wash vats, each with 8 deflection rollers, m a bath depth of 2.5, and m is an air gap of 0.5.
- the tubes By cutting the tubes could produce films with a width of 140 mm and virtually any length. They were very supple and resistant to abrasion. The thickness of the films was about 40 microns.
- the precipitation of the polypeptides was then carried out by treating the tube from the inside and the outside in a bath containing a 10% aqueous NMMO solution, which was heated to 10 ° C. Under these conditions, the polypeptide spontaneously precipitated and assumed a porous structure. The felling distance was again 3 m, the tube was deflected in the same way halfway. After leaving the spinning vat, the flat width of the hose was 64 mm. It was followed by an intensive washing process, in which the hose passed 8 skids with 8 pulleys. Water was in the Passed countercurrently through the wash baths. The temperature increased to 80 0 C in the last wash. The tube was then dried as described in Example 1 in a hot air dryer to a final moisture content of 10 to 12%. He was then wound up in flattened form.
- the tube had a wall thickness of about 55 microns. Slicing was used to produce films, which were used i.a. suitable as wound cover.
- Example 4 4.48 kg of wheat bran (particle size smaller than 63 ⁇ m) became a 60 in 68 kg
- % aqueous NMMO solution stirred. To the suspension was then added 3.2 kg of collagen fibrils. By adding NaOH, a pH of 11 was set. For stabilization, an additional 12 g of propyl gallate were added. In a stirred tank with internals to increase the shear, water was distilled off at reduced pressure (25 mbar) and increasing temperature until the aqueous NMMO was present as NMMO monohydrate.
- the spinning mass thus obtained had a refractive index of 1, 4885 and a zero shear viscosity of 7,100 Pa s, each determined at 85 ° C. At a temperature of 90 0 C, the spinning mass through a ring die with a diameter of 20 mm and a gap width of 0 Extruded 5 mm.
- the tubular extrudate passed through a 10 cm long air gap, in which it was kept wrinkle-free by compressed air acting from inside. He then entered a precipitation bath containing 15 ° C tempered 15% aqueous NMMO solution. The same cooled precipitation bath liquid was also introduced into the interior of the tube with the level of the inner precipitation bath being maintained at about the same level as that of the outer bath. The mecanicalbad was continuously renewed, as in all other examples. Overall, the hose passed through a felling path with a length of 3 m, where it was deflected at half distance by a roller located at the bottom of the bath. The hose was then stretched so far that he had a flat width of 35 mm when leaving the spinning vat.
- the hose was passed through a softener vat containing a 10% aqueous solution of glycerine, leaving the glycerine vial with a flat width of 35 mm
- the air needed for inflation was held between two sets of squeeze rollers as described above, the hot air dryer had several temperature zones, the temperature decreasing from one zone to the next, and the temperature in the entry zone was still 120 ° C C it fell to 80 ° C.
- the finished casing showed a dry tensile strength of 28.5 N / mm 2 in the longitudinal direction and 22, 5 N / mm 2 in the transverse direction and a wet tensile strength of 7.5 N / mm 2 in the longitudinal direction and 5.5 N / mm 2 in the transverse direction one to
- Clip device filled with sausage meat, steamed and smoked.
- the characteristics of the sausages were just as good as those of sausages in the usual skin fiber intestines.
- the precipitation was then carried out by treating the tube from the inside as well as from the outside in a bath containing a 10% aqueous NMMO solution on
- the hose was excellently suited as a sausage casing and, when cut open, could also be used for other packaging purposes, in particular in the food sector.
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Abstract
The invention relates to a method for producing collagen-based shaped bodies, collagen fibrils being homogeneously dissolved in an if appropriate aqueous amine oxide, the solution being extruded or shaped to form a prefilm and the extrudate or the prefilm being treated with an aqueous precipitation bath in which the collagen polypeptides are precipitated out and the extrudate or the prefilm is solidified to form a shaped body. The invention further relates to the shaped body itself which is produced by this method and also to use thereof as a surgical sewing material, as wound covering material or as replacement cartilage material and also as edible food casing, in particular as edible artificial sausage casing.
Description
Formkörper auf Basis von KollagenShaped body based on collagen
Die Erfindung betrifft Formkörper auf Basis von Kollagen, ein Verfahren zu deren Herstellung sowie die Verwendung der Formkörper, insbesondere als Nahrungsmittelhülle oder für medizinische Zwecke.The invention relates to moldings based on collagen, a process for their preparation and the use of the moldings, in particular as a food casing or for medical purposes.
Bekannt sind Formkörper aus Kollagen-Fibrillen. Diese sind jedoch außerordentlich grob strukturiert. Sie enthalten Poren und sind nicht ausreichend fest und geschmeidig. Sie lassen sich nicht so herstellen, daß sie eine kompakte und dichte Struktur aufweisen. Als Alternative dazu wurden Formkörper aus hydro- lysiertem Kollagen, d.h. aus Gelatine, entwickelt. Der Hydrolysegrad schwankt dabei jedoch stark. Die bei der Hydrolyse erhaltene Gelatine ist ein Gemisch vonShaped bodies of collagen fibrils are known. However, these are extremely roughly structured. They contain pores and are not sufficiently firm and supple. They can not be made to have a compact and dense structure. Alternatively, molded bodies of hydrolyzed collagen, i. made of gelatin, developed. However, the degree of hydrolysis varies greatly. The gelatin obtained in the hydrolysis is a mixture of
Polypeptid-Ketten unterschiedlicher Länge und damit unterschiedlichem Molekulargewicht.Polypeptide chains of different lengths and therefore different molecular weight.
Beschrieben sind Verfahren, in denen aus dem normalerweise unlöslichen Kollagen eine wäßrige Lösung wird. Dabei wird das Kollagen mit Hilfe vonDescribed are methods in which the normally insoluble collagen becomes an aqueous solution. In doing so, the collagen with the help of
Enzymen abgebaut, insbesondere mit Hilfe von eiweißlösenden (proteolytischen) Enzymen (US-A 3 034 852; 3 121 049; 3 314 861 oder 3 637 642 sowie GB-A 1 119 342). Durch den Abbau wird das Kollagen zu Gelatine mit einer breiten Molekulargewichtsverteilung umgewandelt. Mechanisch belastbare Folien lassen sich daraus nicht mehr herstellen. Verfahren zur Umwandlung von Kollagen-Degraded enzymes, in particular with the aid of protein-solubilizing (proteolytic) enzymes (US-A 3 034 852, 3 121 049, 3 314 861 or 3 637 642 and GB-A 1,119,342). The degradation converts the collagen into gelatin with a broad molecular weight distribution. Mechanically resilient films can no longer be produced from this. Process for the conversion of collagen
Fasermassen in blattartiges Material sind ebenfalls bekannt (US-A 2 934 446 und 2 934 447).Fiber masses in sheet-like material are also known (US Pat. Nos. 2,934,446 and 2,934,447).
Bekannt sind darüber hinaus Folien aus synthetischen Polymeren, beispiels- weise aus Polyamid, Polyolefin (insbesondere aus Polyethylen oder Polypropylen), Polyurethan, Polylactid oder Gemischen davon. Für medizinische Anwendungen sind diese Materialien ungeeignet, weil sie nicht ausreichend kompatibel sind mit körpereigenem Gewebe. Sie bleiben Fremdkörper und müssen in der Regel wegen Unverträglichkeit wieder entfernt werden. Werden die Folien als künstliche Nahrungsmittelhüllen eingesetzt, so sind sie nicht zumAlso known are films of synthetic polymers, for example of polyamide, polyolefin (in particular of polyethylene or polypropylene), polyurethane, polylactide or mixtures thereof. For medical applications, these materials are unsuitable because they are not sufficiently compatible with the body's own tissue. They remain foreign bodies and usually have to be removed because of incompatibility. If the films are used as artificial food casings, then they are not for
Mitverzehr geeignet. Das trifft auch für die Schlauchfolien gemäß der DE-A 199 61 843 zu. Zu deren Herstellung wird eine Mischung von Cellulose mit
einem oder mehreren Protein/en, beispielsweise mit Gelatine oder Kollagen, in einem System aus NMMO/Wasser gelöst. Die Lösung wird dann durch Extru- sionsblasen geformt und der Formkörper in einem wäßrigen Fällbad verfestigt. Eßbar sind dagegen die ebenfalls nach dem NMMO-Verfahren hergestellten Hüllen aus einem Gemisch von Cellulose, einem globulären Eiweiß und einem unlöslichen Füllstoff (DE-A 101 29 5391 ).Co-consumption suitable. This also applies to the tubular films according to DE-A 199 61 843. For their preparation is a mixture of cellulose with one or more protein (s), for example with gelatin or collagen, dissolved in a system of NMMO / water. The solution is then shaped by extrusion bubbles and the molding solidified in an aqueous precipitation bath. In contrast, the casings made from a mixture of cellulose, a globular protein and an insoluble filler, likewise produced by the NMMO process, are edible (DE-A 101 29 5391).
Es bestand daher die Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung von mechanisch belastbaren Formkörpern aus Kollagen bereitzustellen, bei dem das Kollagen gelöst und wieder ausgefällt werden kann, ohne dabei einem hydrolytischenIt was therefore an object to provide a method for producing mechanically resilient moldings from collagen, in which the collagen can be dissolved and reprecipitated without being hydrolytic
Abbau ausgesetzt zu sein. Die Formkörper sollen kompatibel sein mit Körpergewebe, so daß sie auch in der Chirurgie eingesetzt werden können. Für die Verwendung im medizinischen Bereich ist es besonders wichtig, daß sie frei von Cellulose sind. Formkörper in Folienform sollen sich darüber hinaus als künstliche Nahrungsmittelhüllen einsetzen lassen, die für den Mitverzehr geeignet sind. Dazu müssen sie nicht nur kaubar, sondern auch verdaulich sein.To be exposed to degradation. The moldings should be compatible with body tissue, so that they can also be used in surgery. For use in the medical field, it is particularly important that they are free of cellulose. In addition, moldings in film form should be able to be used as artificial food casings which are suitable for co-consumption. Not only do they have to be chewable, they also have to be digestible.
Im Zusammenhang damit wurde gefunden, daß sich Kollagen-Fibrillen bei 80 bis 110 0C homogen in N-Methyl-morpholin-N-oxid-Monohydrat lösen lassen und eine transparente, viskose Lösung ergeben, die sich auch nach längerem Erhitzen nicht verändert. Durch Behandeln mit einer Fällflüssigkeit, wie Wasser oder einer verdünnten wäßrigen NMMO-Lösung, können die Kollagen-Fibrillen wieder ausgefällt werden.In connection with this, it has been found that collagen fibrils can be homogeneously dissolved in N-methylmorpholine N-oxide monohydrate at 80 to 110 ° C. and give a transparent, viscous solution which does not change even after prolonged heating. Treating with a precipitating fluid, such as water or a dilute aqueous NMMO solution, may cause the collagen fibrils to precipitate out again.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist damit ein Verfahren zur Herstellung von Formkörpern auf Basis von Kollagen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß Kollagen-Fibrillen homogen in einem gegebenenfalls wasserhaltigen Aminoxid gelöst werden, die Masse mit den gelösten Kollagen-Fibrillen extrudiert oder zu einer Vorfolie geformt wird, das Extrudat oder die Vorfolie mit einer wäßrigen Fällbadflüssigkeit behandelt wird, in dem die Kollagen-Polypeptide ausgefällt werden und das Extrudat oder die Vorfolie zu einem Formkörper verfestigt wird.The present invention thus provides a process for the production of collagen-based shaped articles which is characterized in that collagen fibrils are homogeneously dissolved in an optionally hydrous amine oxide, the mass is extruded with the dissolved collagen fibrils or shaped into a prefilm in that the extrudate or the precursor film is treated with an aqueous precipitation bath liquid in which the collagen polypeptides are precipitated and the extrudate or prefilm is solidified into a shaped article.
Fibrillen erzeugende Kollagene zählen zu den Multidomänenproteinen mit 3 Kollagen-α-Ketten, aufgewickelt zu einer Tripelhelix. Anders als in allen anderen
bekannten Prozessen erfahren die Polypeptidketten der Kollagen-Fibrillen in dem erfindungsgemäßen Verfahren praktisch keinen hydrolytischen Abbau. Sie werden nicht gespalten, sondern gehen in der ursprünglichen Länge in Lösung. Im ersten Löseschritt werden die zahlreichen Tropokollagene, die zu einer Fibrille zusammengelagert sind, getrennt. Im zweiten Löseschritt werden die dreiFibril-producing collagens belong to the multidomain proteins with 3 collagen α-chains wound into a triple helix. Unlike any other In known processes, the polypeptide chains of the collagen fibrils undergo virtually no hydrolytic degradation in the process according to the invention. They are not split but go into solution at their original length. In the first dissolution step, the numerous tropocollagens that are assembled into a fibril are separated. In the second release step, the three
Polypeptid-Ketten, die jeweils eine Tripelhelix bilden, voneinander getrennt. Die Sekundär- und Tertiärstruktur des Kollagens ist in der Lösung damit aufgehoben. In den Peptidketten sind jeweils etwa 1.000 Aminosäuren miteinander verknüpft. Sie haben eine Länge von etwa 2.800 Ä (entsprechend 280 nm), und eine Dicke von etwa 14 Ä (entsprechend 1 ,4 nm). Das bevorzugte Lösemittel für die Kollagen-Fibrillen ist N-Methyl-morpholin-N-oxid-Monohydrat (NMMO-MH). Die Lösung enthält allgemein etwa 6 bis 30 Gew.-% Kollagen, bevorzugt etwa 10 bis 15 Gew.-%. Auch nach längerem Erhitzen der Lösung werden praktisch keine Polypeptidketten gespalten, erkennbar an einer gleichbleibenden Viskosität. Die Viskosität der Lösung wird bestimmt durch die Konzentration der Polypeptidketten und die Temperatur der Lösung.Polypeptide chains, each forming a triple helix, separated from each other. The secondary and tertiary structure of the collagen is thus eliminated in the solution. Each of the peptide chains has about 1,000 amino acids linked to it. They have a length of about 2,800 Å (corresponding to 280 nm), and a thickness of about 14 Å (corresponding to 1, 4 nm). The preferred solvent for the collagen fibrils is N-methylmorpholine N-oxide monohydrate (NMMO-MH). The solution generally contains about 6 to 30% by weight of collagen, preferably about 10 to 15% by weight. Even after prolonged heating of the solution virtually no polypeptide chains are cleaved, recognizable by a constant viscosity. The viscosity of the solution is determined by the concentration of the polypeptide chains and the temperature of the solution.
Durch Extrudieren der heißen, viskosen Lösung in Wasser oder einer verdünnten wäßrigen Aminoxid-Lösung läßt sich das Kollagen wieder ausfällen. Die Extrusionswerkzeuge können als Fadenspinndüsen, Breitschlitzdüsen oderBy extruding the hot, viscous solution in water or a dilute aqueous amine oxide solution, the collagen can be precipitated again. The extrusion dies can be used as thread spinning nozzles, slot dies or
Ringdüsen geformt sein, so daß Fäden, Flachfolien oder Schlauchfolien entstehen. Bei schlauchförmigen Folien wird zweckmäßig Fällflüssigkeit auch in das Innere der Schläuche geführt. Die Struktur des ausgefällten Kollagens, und damit die mechanischen Eigenschaften und die Permeabilität der Formkörper, läßt sich in weiten Grenzen variieren und an den jeweiligen Verwendungszweck anpassen. Auch die Zusammensetzung und die Temperatur wirken sich auf die Struktur des ausgefällten Kollagens aus. Je höher die Aminoxid-Konzentration im Fällbad, d.h. insbesondere je höher die NMMO-Konzentration, um so langsamer und in um so kompakterer Form wird das Polypeptid ausgefällt. Eine sehr kompakte Struktur wird erhalten bei Verwendung eines wäßrigen Fällbads, dasRing nozzles are formed so that threads, flat films or tubular films arise. In the case of tubular films, precipitation liquid is expediently also conducted into the interior of the tubes. The structure of the precipitated collagen, and thus the mechanical properties and the permeability of the moldings, can be varied within wide limits and adapted to the particular application. The composition and the temperature also affect the structure of the precipitated collagen. The higher the amine oxide concentration in the precipitation bath, i. in particular, the higher the NMMO concentration, the slower and the more compact the polypeptide is precipitated. A very compact structure is obtained using an aqueous precipitation bath which
10 bis 30 Gew.-% NMMO enthält und eine Temperatur von 30 bis 50 °C aufweist. Poröse Folien, die sich beispielsweise als Wundabdeckmaterial eignen, werden dagegen erhalten, wenn in ein wäßriges Fällbad extrudiert wird, das eine niedrigere NMMO-Konzentration aufweist (allgemein weniger als 10 Gew.-%)
- A -Contains 10 to 30 wt .-% NMMO and has a temperature of 30 to 50 ° C. Porous films useful, for example, as a wound-covering material, on the other hand, are obtained when extruded into an aqueous precipitation bath having a lower NMMO concentration (generally less than 10% by weight). - A -
und eine Temperatur im Bereich von 2 bis 25 °C, vorzugsweise 5 bis 15 °C. Dann fällt das Polypeptid sehr schnell und in lockerer, poröser Form aus. Auch die Foliendicke kann in einem weiten Bereich gewählt werden. Sie kann von 10 μm - oder sogar weniger - bis 100 μm und mehr betragen. Bevorzugt beträgt die Dicke etwa 20 bis 85 μm, besonders bevorzugt 30 bis 70 μm. Auf dieseand a temperature in the range of 2 to 25 ° C, preferably 5 to 15 ° C. Then the polypeptide precipitates very rapidly and in a loose, porous form. The film thickness can also be selected within a wide range. It can be from 10 μm - or even less - to 100 μm and more. Preferably, the thickness is about 20 to 85 microns, more preferably 30 to 70 microns. To this
Weise lassen sich Formkörper für die verschiedensten Anwendungen schaffen.In this way, moldings can be created for a wide variety of applications.
Das Kollagen kann dabei bis zu bis 49 %, bevorzugt 5 bis 25 %, durch Cellulose ersetzt werden. In Ausnahmefällen kann das Kollagen sogar bis zu 90 % durch Cellulose ersetzt werden. Die Cellulose wird in dem oben genannten warmen NMMO-MH rein physikalisch gelöst, d.h. ohne dabei chemisch verändert zu werden. Ihr mittlerer Polymerisationsgrad (DP) nimmt dementsprechend praktisch nicht ab. Der DP, bestimmt nach der Cuoxam-Methode, beträgt bevorzugt etwa 300 bis 900, bevorzugt 500 bis 850. In verdünnten wäßrigen Aminoxid, insbesondere in verdünntem wäßrigem NMMO, wird auch die Cellulose, zusammen mit dem Kollagen, wieder ausgefällt.The collagen can be replaced by up to 49%, preferably 5 to 25%, by cellulose. In exceptional cases, the collagen can even be replaced by cellulose up to 90%. The cellulose is dissolved purely physically in the aforementioned warm NMMO-MH, i. without being chemically altered. Their average degree of polymerization (DP) therefore does not decrease practically. The DP, determined by the Cuoxam method, is preferably about 300 to 900, preferably 500 to 850. In dilute aqueous amine oxide, in particular in dilute aqueous NMMO, the cellulose is also reprecipitated, together with the collagen.
Durch Zumischen von feinteiligen, in NMMO-MH unlöslichen oder wenig löslichen Füllstoffen vor dem Extrudieren kann die Reißdehnung der Formkörper reduziert werden, so daß sich kaubare Folien erhalten lassen. Gut geeignet alsBy mixing finely divided, in NMMO-MH insoluble or sparingly soluble fillers prior to extrusion, the elongation at break of the moldings can be reduced, so that chewable films can be obtained. Well suited as
Füllstoff sind bespielsweise Kleie, insbesondere Weizenkleie, gemahlene Naturfasern, insbesondere gemahlene Flachs-, Hanf- oder Baumwoll-Fasem, Baumwoll-Linters.Guarkemmehl, Johannisbrotkernmehl, pulverförmiges SiO2 und/oder gemahlenes Calciumcarbonat. Der maximale Durchmesser der Füllstoff-Partikel sollte dabei möglichst nicht mehr als 100 μm, bevorzugt nicht mehr als 65 μm, betragen. Der Anteil an Füllstoff beträgt allgemein 3 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 4 bis 40 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Trockengewicht der Folie. Durch den Zusatz von hydrophilen Additiven läßt sich die Kaubarkeit noch weiter verbessern. Die Additive sind in NMMO-MH allgemein löslich. Bevorzugte Additive sind Stärke und Stärkederivate, wie Stärkeacetat, Chitin,Fillers are, for example, bran, in particular wheat bran, ground natural fibers, in particular ground flax, hemp or cotton fibers, cotton linters, guar gum, locust bean gum, powdered SiO 2 and / or ground calcium carbonate. The maximum diameter of the filler particles should preferably be not more than 100 .mu.m, preferably not more than 65 .mu.m. The proportion of filler is generally 3 to 50 wt .-%, preferably 4 to 40 wt .-%, each based on the dry weight of the film. By the addition of hydrophilic additives, the chewability can be further improved. The additives are generally soluble in NMMO-MH. Preferred additives are starch and starch derivatives, such as starch acetate, chitin,
Chitosan oder Pektin; Heteropolysaccharide und Derivate davon, wie Carrageenan, Xanthan, Alginsäure oder Alginat; schließlich auch toxikologisch unbedenkliche synthetische Polymere, wie Polyvinylpyrrolidon oder Polyvinylalkohol. Der Anteil der hydrophilen Additive beträgt allgemein etwa 0,5
bis 15 Gew.-%, bevorzugt etwa 1 bis 10 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Folie.Chitosan or pectin; Heteropolysaccharides and derivatives thereof, such as carrageenan, xanthan, alginic acid or alginate; Finally, also toxicologically harmless synthetic polymers, such as polyvinylpyrrolidone or polyvinyl alcohol. The proportion of hydrophilic additives is generally about 0.5 to 15 wt .-%, preferably about 1 to 10 wt .-%, each based on the total weight of the film.
Die Spinnlösung wird allgemein nicht direkt in das Fällbad extrudiert, sondern durchläuft vorher eine Luftstrecke. Die Luftstrecke hat zweckmäßig eine Länge von wenigen Millimetern bis zu 10 cm oder sogar mehr. In der Luftstrecke kann ein schlauchförmiges Extrudat durch einen von innen wirkenden Gasdruck aufgeblasen und damit verstreckt werden. Die unmittelbar nach der Extrusion vorherrschende Orientierung der Polypeptid-Ketten in Längsrichtung kann dadurch verändert werden. Sind die Polypeptidketten durch das Verstrecken im Durchschnitt in einem Winkel von 45° zur Extrusionsrichtung angeordnet, dann wird eine Folie mit gleichmäßigen Eigenschaften in Längs- und Querrichtung erhalten.The spinning solution is generally not extruded directly into the precipitation bath, but previously passes through an air gap. The air gap has expediently a length of a few millimeters up to 10 cm or even more. In the air gap, a tubular extrudate can be inflated and stretched by an internal gas pressure. The orientation of the polypeptide chains in the longitudinal direction, which prevails immediately after the extrusion, can thereby be changed. If the polypeptide chains are arranged by stretching on average at an angle of 45 ° to the extrusion direction, then a film with uniform properties in the longitudinal and transverse directions is obtained.
Nach Verlassen des Spinnbades wird der Formkörper mit Wasser gewaschen bis er frei von Aminoxiden ist. Das geschieht zweckmäßig in einem Gegen- stromverfahren.After leaving the spinning bath, the shaped body is washed with water until it is free of amine oxides. This is expediently carried out in a countercurrent process.
Je nach der vorgesehenen Verwendung kann der Formkörper, insbesondere die Folie, noch mit einem Weichmacher, wie Glycerin oder Sorbit, imprägniert werden.Depending on the intended use, the molded article, in particular the film, can still be impregnated with a plasticizer, such as glycerol or sorbitol.
Der Formkörper - mit oder ohne Weichmacher - wird dann in der Regel getrocknet, beispielsweise durch Heißluft.The molding - with or without plasticizer - is then usually dried, for example by hot air.
Dickere Folien, insbesondere solche für medizinische und chirurgische Zwecke, lassen sich nach Gießfolienverfahren herstellen. Dabei wird die Spinnmasse in der gewünschten Dicke in eine Form gegossen, die geformte Masse dann mit Fällbadflüssigkeit behandelt und schließlich gewaschen bis die Gießfolie frei von Aminoxiden ist. Auf diese Weise lassen sich Folien von mehreren MillimeternThicker films, in particular those for medical and surgical purposes, can be produced by cast film processes. The dope is poured into the desired thickness in a mold, the molded mass then treated with Fällbadflüssigkeit and finally washed until the cast film is free of amine oxides. In this way can be foils of several millimeters
Dicke (bis zu etwa 10 mm) herstellen, die dann zu Knorpelersatzmaterial verarbeitet werden können.
Die Formkörper können noch weiter modifiziert werden, beispielsweise durch Behandeln mit Gleitmitteln. Das sind insbesondere Triglyceride von langkettigen Fettsäuren, wie Stearinsäure oder Erucasäure. Geeignet sind auch natürliche Wachse, z. B. Camaubawachs. Solche gleitmittelhaltigen Folien können u.a. als Knorpelersatzmaterial die Reibung in Gelenken, beispielsweise bei künstlichenThickness (up to about 10 mm), which can then be processed into cartilage replacement material. The moldings can be further modified, for example by treatment with lubricants. These are in particular triglycerides of long-chain fatty acids, such as stearic acid or erucic acid. Also suitable are natural waxes, for. B. carnauba wax. Such lubricant-containing films can inter alia as cartilage replacement material, the friction in joints, for example in artificial
Hüftgelenken, vermindern. Folien, die als Wundabdeckung verwendet werden sollen, können auch unter Zusatz von leicht wasserlöslichen Salzen, wie Natrium-Iactat oder Nathumhydrogencarbonat, die dann herausgelöst werden, porös gemacht werden.Hip joints, diminish. Films to be used as wound cover can also be made porous with the addition of slightly water-soluble salts, such as sodium lactate or sodium hydrogen carbonate, which are then dissolved out.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich auf einfache und kostengünstige Weise neuartige, besonders gut verträgliche chirurgische Nahtmaterialien, biokompatible Wundabdeckmaterialien, medizinische Folien und Schläuche herstellen.Novel, particularly well-tolerated suture materials, biocompatible wound-covering materials, medical films and tubes can be produced in a simple and cost-effective manner by the method according to the invention.
Daneben lassen sich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auch eßbare, d.h. für den Mitverzehr geeignete, Verpackungsmaterialien für Lebensmittel herstellen. Insbesondere sind dies eßbare Wursthüllen. Sie können dabei als Umhüllung für Würstchen, Bratwurst oder Dauerwurst dienen. Sie haben dann allgemein eine Trockenreißfestigkeit von 22 bis 35 N/mm2 in Längsrichtung undIn addition, edible, ie suitable for co-consumption, packaging materials for food can be produced by the process according to the invention. In particular, these are edible sausage casings. You can serve as a serving for sausages, sausage or sausage. They then generally have a dry tensile strength of 22 to 35 N / mm 2 in the longitudinal direction and
18 bis 30 N/mm2 in Querrichtung sowie eine Naßreißfestigkeit von 5 bis 10 N/mm2 in Längsrichtung und 3 bis 8 N/mm2 in Querrichtung. Die Reißfestigkeit ist im nassen Zustand also deutlich geringer als im trockenen. Die Reißdehnung beträgt im nassen Zustand etwa 10 bis 20 % in Längsrichtung und etwa 25 bis 30 % in Querrichtung, im trockenen Zustand etwa 10 bis 30 % in Längsrichtung und etwa 20 bis 25 % in Querrichtung.18 to 30 N / mm 2 in the transverse direction, and a wet tensile strength of 5 to 10 N / mm 2 in the longitudinal direction and 3 to 8 N / mm 2 in the transverse direction. The tear strength is therefore significantly lower in the wet state than in the dry state. The elongation at break when wet is about 10 to 20% in the longitudinal direction and about 25 to 30% in the transverse direction, in the dry state about 10 to 30% in the longitudinal direction and about 20 to 25% in the transverse direction.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind schließlich auch die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Formkörper selbst.Finally, the present invention also relates to the shaped bodies themselves produced by the process according to the invention.
Die nachfolgenden Beispiele dienen zur Illustration der Erfindung. Prozente sind darin Gewichtsprozente, soweit nicht anders angegeben oder aus dem Zusammenhang unmittelbar ersichtlich.
Beispiel 1The following examples serve to illustrate the invention. Percentages are by weight unless otherwise stated or directly apparent from the context. example 1
1 ,2 kg aufgeschlossene Kollagenfibrillen wurden in 12,7 I einer 60 %igen wäßrigen NMMO-Lösung eingerührt. Die Mischung wurde mit NaOH auf einen pH-Wert von 11 eingestellt und mit 2,2 g Propylgallat stabilisiert. In einem Behälter mit Rührwerk wurde dann bei einem vermindertem Druck von etwa1, 2 kg digested collagen fibrils were stirred into 12.7 l of a 60% aqueous NMMO solution. The mixture was adjusted to pH 11 with NaOH and stabilized with 2.2 g of propyl gallate. In a container with stirrer was then at a reduced pressure of about
25 mbar und steigender Temperatur Wasser abdestilliert, bis die wäßrige25 mbar and increasing temperature distilled off water until the aqueous
NMMO-Lösung praktisch vollständig in NMMO-Monohydrat umgewandelt war.NMMO solution was converted almost completely into NMMO monohydrate.
Das entspricht einer NMMO-Konzentration von 87 %. Erhalten wurde auf dieseThis corresponds to an NMMO concentration of 87%. Was received on this
Weise eine transparente, gelbliche Spinnmasse mit einem Brechungsindex von 1 ,4820 und einer Nullscherviskosität von 7.100 Pa s bei 85 °C.Make a transparent, yellowish dope with a refractive index of 1, 4820 and a zero shear viscosity of 7,100 Pa s at 85 ° C.
Die Spinnmasse wurde anschließend bei einer Temperatur von 90 °C durch eineThe dope was then at a temperature of 90 ° C by a
Ringspaltdüse mit einem Durchmesser von 40 mm extrudiert. Der dabei erhaltene Schlauch durchlief eine 10 cm lange Luftstrecke, in der er durch von innen wirkende Stützluft faltenfrei gehalten wurde, bevor er in das Fällbad eintrat.Annular gap nozzle extruded with a diameter of 40 mm. The tube thus obtained passed through a 10 cm long air gap, in which it was held wrinkle-free by supporting air acting from inside, before it entered the precipitation bath.
Das Fällbad bestand aus einer 25 %igen wäßrigen NMMO-Lösung, die auf 25 "C temperiert war. Fällbadflüssigkeit gleicher Zusammensetzung gelangte auch in das Innere des Folienschlauchs. Der Spiegel dieses sogenannten Innenbads wurde auf etwa der gleichen Höhe gehalten wie der des Außenbads. Das Polypeptid wurde dadurch langsam und kompakt ausgefällt. Der Schlauch wurde über eine in der Nähe des Bodens des Fällbads angebrachten Umlenkrolle geführt. Auf diese Weise durchlief er eine effektive Fällstrecke von 3 m. Der Schlauch war so weit querverstreckt, daß seine Flachbreite nach Verlassen der Spinnkufe 70 mm betrug. Er durchlief danach 8 Waschkufen mit je 8 Umlenkwalzen, einer Badtiefe von jeweils 2,5 m und einer Luftstrecke von 0,5 m. Am Ende der letzten Waschkufe wurde warmes Wasser von 80 0C eingeleitet, das im Gegenstrom geführt wurde und dessen Temperatur dabei von Waschkufe zu Waschkufe abnahm. Zum Schluß wurde der Schlauch durch eine Weich- macherkufe geführt, in der sich eine 5 %ige wäßrige Glycerinlösung befand, die auf 60 °C gehalten wurde. Beim Verlassen der Glycerinkufe hatte der Schlauch noch eine Flachbreite von 50 mm. Anschließend wurde der Schlauch im aufgeblasenen Zustand mit Heißluft getrocknet. Die zum Aufblasen benötigte Luft wurde dabei mit zwei Quetschwalzenpaaren stationär gehalten. Während
des Trocknens erfolgte eine Querverstreckung, so daß die Flachbreite des Schlauchs nach Verlassen des Trockners 70 mm betrug. Der Trockner wies mehrere Zonen unterschiedlicher Temperatur auf. Am Eingang des Trockners betrug die Temperatur 120 "C. Bis zum Ausgang des Trockners fiel die Temperatur stufenweise auf 80 °C. Getrocknet wurde bis auf eine Endfeuchte von etwa 10 bis 12 %. Nach Verlassen des Trockners wurde der Schlauch wieder bis auf 16 bis 18 % befeuchtet und dann in flachgelegter Form aufgerollt.The precipitation bath consisted of a 25% aqueous NMMO solution which had been heated to 25 ° C. Precipitation bath liquid of the same composition also reached the interior of the film tube The level of this so-called inner bath was kept at approximately the same level as that of the outer bath The tubing was passed through a pulley placed near the bottom of the precipitating bath, thus passing through an effective felling distance of 3 m, the tube being stretched so far that its flat width after leaving the spinning vat 70 mm was. He went through after 8 wash vats, each with 8 deflection rollers, m a bath depth of 2.5, and m is an air gap of 0.5. at the end of the last Waschkufe warm water of 80 0 C was introduced, which was conducted in countercurrent At the end, the hose was passed through a softener blade, in which was a 5% aqueous glycerol solution, which was kept at 60 ° C. When leaving the Glycerinkufe the hose had a flat width of 50 mm. Subsequently, the tube was dried in the inflated state with hot air. The air required for inflation was kept stationary with two nip rolls. While The drying was followed by a transverse stretching, so that the flat width of the tube after leaving the dryer was 70 mm. The dryer had several zones of different temperature. At the entrance of the dryer, the temperature was 120 ° C. Until the outlet of the dryer, the temperature gradually fell to 80 ° C. The drying was carried out to a final moisture content of about 10 to 12% After leaving the dryer, the tube was again up to 16 18% moistened and then rolled up in flattened form.
Durch Aufschneiden der Schläuche ließen sich Folien mit einer Breite von 140 mm und praktisch beliebiger Länge erzeugen. Sie waren sehr geschmeidig und abriebfest. Die Dicke der Folien betrug etwa 40 μm.By cutting the tubes could produce films with a width of 140 mm and virtually any length. They were very supple and resistant to abrasion. The thickness of the films was about 40 microns.
Beispiel 2Example 2
1 ,0 kg Kollagen-Fibrillen wurde in 12 I einer 60 %igen wäßrigen NMMO-Lösung eingerührt, die Mischung mit NaOH auf pH 11 eingestellt und zur Stabilisierung mit 2,0 g Propylgallat versetzt. Die Mischung wurde dann in einem Kessel mit Rührwerk bei einem verminderten Druck von etwa 25 mbar langsam erhitzt, wobei Wasser abdestillierte bis die Stufe des NMMO-Monohydrat erreicht war. Das entspricht einem Anteil von 87 % NMMO und 13 % Wasser. Die auf diese Weise erzeugte transparente, gelbliche Spinnmasse hatte einen Brechungsindex von 1 ,4820 und eine Nullscherviskosität von 7.200 Pa s bei 85 °C. Sie wurde dann bei einer Temperatur von 95 °C durch eine Ringspaltdüse mit einem Durchmesser von 40 mm extrudiert. Wie im Beispiel 1 durchlief der Schlauch eine 10 cm lange Luftstrecke, in der er durch von innen wirkende Stützluft faltenfrei gehalten wurde.1.0 kg of collagen fibrils were stirred into 12 l of a 60% aqueous NMMO solution, the mixture was adjusted to pH 11 with NaOH, and 2.0 g of propyl gallate were added for stabilization. The mixture was then slowly heated in a stirred kettle at a reduced pressure of about 25 mbar, with water distilling off until the level of NMMO monohydrate was reached. This corresponds to a share of 87% NMMO and 13% water. The transparent, yellowish dope thus produced had a refractive index of 1.4820 and a zero shear viscosity of 7,200 Pa.s at 85 ° C. It was then extruded at a temperature of 95 ° C. through an annular die having a diameter of 40 mm. As in Example 1, the hose passed through a 10 cm long air gap, in which it was kept wrinkle-free by supporting air acting from inside.
Die Fällung der Polypeptide erfolgte dann durch Behandeln des Schlauches von innen wie von außen in einem Bad, das eine 10 %ige wäßrige NMMO-Lösung enthielt, die auf 10 °C temperiert war. Unter diesen Bedingungen wurde das Polypeptid spontan ausgefällt und nahm eine poröse Struktur an. Die Fällstrecke betrug wiederum 3 m, wobei der Schlauch in gleicher Weise auf halber Strecke umgelenkt wurde. Nach Verlassen der Spinnkufe betrug die Flachbreite des Schlauchs 64 mm. Es schloß sich ein intensiver Waschprozeß an, bei dem der Schlauch 8 Waschkufen mit jeweils 8 Umlenkrollen passierte. Wasser wurde im
Gegenstrom durch die Waschbäder geführt. Die Temperatur nahm zu bis auf 80 0C im letzten Waschbad. Der Schlauch wurde dann wie im Beispiel 1 beschrieben im Heißlufttrockner bis auf eine Endfeuchte von 10 bis 12 % getrocknet. Er wurde dann in flachgelegter Form aufgewickelt.The precipitation of the polypeptides was then carried out by treating the tube from the inside and the outside in a bath containing a 10% aqueous NMMO solution, which was heated to 10 ° C. Under these conditions, the polypeptide spontaneously precipitated and assumed a porous structure. The felling distance was again 3 m, the tube was deflected in the same way halfway. After leaving the spinning vat, the flat width of the hose was 64 mm. It was followed by an intensive washing process, in which the hose passed 8 skids with 8 pulleys. Water was in the Passed countercurrently through the wash baths. The temperature increased to 80 0 C in the last wash. The tube was then dried as described in Example 1 in a hot air dryer to a final moisture content of 10 to 12%. He was then wound up in flattened form.
Der Schlauch hatte eine Wandstärke von etwa 55 μm. Durch Aufschneiden wurden daraus Folien hergestellt, die sich u.a. als Wundabdeckung eigneten.The tube had a wall thickness of about 55 microns. Slicing was used to produce films, which were used i.a. suitable as wound cover.
Beispiel 3 4,48 kg Weizenkleie (Korngröße kleiner als 63 μm) wurden in 68 kg einer 60Example 4 4.48 kg of wheat bran (particle size smaller than 63 μm) became a 60 in 68 kg
%igen wäßrigen NMMO-Lösung eingerührt. Der Suspension wurden dann 3,2 kg Kollagenfibrillen zugesetzt. Durch Zugabe von NaOH wurde ein pH-Wert von 11 eingestellt. Zur Stabilisierung wurden zusätzlich 12 g Propylgallat zugegeben. In einem Rührwerksbehälter mit Einbauten zur Erhöhung der Scherwirkung wurde bei vermindertem Druck (25 mbar) und steigender Temperatur Wasser abdestilliert bis das wäßrige NMMO als NMMO-Monohydrat vorlag. Die so erhaltene Spinnmasse hatte einen Brechungsindex von 1 ,4885 und eine Nullscherviskosität von 7.100 Pa s, jeweils bestimmt bei 85 °C. Bei einer Temperatur von 90 0C wurde die Spinnmasse durch eine Ringdüse mit einem Durchmesser von 20 mm und einer Spaltweite von 0,5 mm extrudiert. Das schlauchförmige Extrudat durchlief eine 10 cm lange Luftstrecke, in der er durch von innen wirkende Druckluft faltenfrei gehalten wurde. Er trat dann in ein Fällbad ein, das eine auf 15 °C temperierte 15 %ige wäßrige NMMO-Lösung enthielt. Die gleiche gekühlte Fällbadflüssigkeit wurde auch in das Innere des Schlauches eingebracht, wobei der Spiegel des Innenfällbads in etwa auf gleicher Höhe mit der des Außenbads gehalten wurde. Das Innenfällbad wurde, wie auch in allen anderen Beispielen, kontinuierlich erneuert. Insgesamt durchlief der Schlauch eine Fällstrecke mit einer Länge von 3 m, wobei er auf halber Distanz durch eine am Boden des Bads befindliche Rolle umgelenkt wurde. Der Schlauch war dann so weit querverstreckt, daß er beim Verlassen der Spinnkufe eine Flachbreite von 35 mm aufwies. Anschließend durchlief er 4 Waschkufen mit insgesamt 8 oben und unten angeordneten Umlenkrollen. Die Waschbäder hatten jeweils eine Tiefe von 2,5 m und eine Luftstrecke von 0,5 m. Am Ende der letzten Kufe wurde Wasser eingeleitet, das dann im Gegenstrom durch die
Waschkufen geführt wurde. Auf diese Weise wurde der NMMO-Gehalt am Ausgang der 1. Waschkufe bei 12 bis 16 % gehalten. Die Temperatur stieg bis auf 60 bis 70 "C in der letzten Waschkufe. Schließlich wurde der Schlauch noch durch eine Weichmacherkufe geführt, in der sich eine 10 %ige wäßrige Glycerinlösung befand. Beim Verlassen der Glycehnkufe hatte der Schlauch eine Flachbreite von 35 mm. Er wurde dann im aufgeblasenem Zustand mit Heißluft getrocknet. Die zum Aufblasen benötigte Luft wurde, wie beschrieben, zwischen zwei Quetschrollenpaaren gehalten. Der Heißlufttrockner wies mehrere Temperaturzonen auf, wobei die Temperatur von einer Zone zur nächsten abnahm. Betrug die Temperatur in der Eingangszone noch 120 0C, so fiel sie bis zur Ausgangszone auf 80 0C. Er wurde dann wieder befeuchtet bis auf 8 bis 12 % Feuchtegehalt und in flachgelegter Form aufgewickelt. Die fertige Hülle zeigte eine Trockenreißfestigkeit von 28,5 N/mm2 in Längsrichtung und 22,5 N/mm2 in Querrichtung sowie eine Naßreißfestigkeit von 7,5 N/mm2 in Längsrichtung und 5,5 N/mm2 in Querrichtung. Um den Schlauch in eine zum% aqueous NMMO solution stirred. To the suspension was then added 3.2 kg of collagen fibrils. By adding NaOH, a pH of 11 was set. For stabilization, an additional 12 g of propyl gallate were added. In a stirred tank with internals to increase the shear, water was distilled off at reduced pressure (25 mbar) and increasing temperature until the aqueous NMMO was present as NMMO monohydrate. The spinning mass thus obtained had a refractive index of 1, 4885 and a zero shear viscosity of 7,100 Pa s, each determined at 85 ° C. At a temperature of 90 0 C, the spinning mass through a ring die with a diameter of 20 mm and a gap width of 0 Extruded 5 mm. The tubular extrudate passed through a 10 cm long air gap, in which it was kept wrinkle-free by compressed air acting from inside. He then entered a precipitation bath containing 15 ° C tempered 15% aqueous NMMO solution. The same cooled precipitation bath liquid was also introduced into the interior of the tube with the level of the inner precipitation bath being maintained at about the same level as that of the outer bath. The Innenfällbad was continuously renewed, as in all other examples. Overall, the hose passed through a felling path with a length of 3 m, where it was deflected at half distance by a roller located at the bottom of the bath. The hose was then stretched so far that he had a flat width of 35 mm when leaving the spinning vat. He then went through 4 wash skates with a total of 8 top and bottom pulleys. The wash baths each had a depth of 2.5 m and an air gap of 0.5 m. At the end of the last skid water was introduced, which then in countercurrent through the Was skimmers led. In this way, the NMMO content at the exit of the 1st Waschkufe was maintained at 12 to 16%. The temperature rose to 60-70 ° C. in the last wash, and finally the hose was passed through a softener vat containing a 10% aqueous solution of glycerine, leaving the glycerine vial with a flat width of 35 mm The air needed for inflation was held between two sets of squeeze rollers as described above, the hot air dryer had several temperature zones, the temperature decreasing from one zone to the next, and the temperature in the entry zone was still 120 ° C C it fell to 80 ° C. up to the initial zone and was then rewetted to a moisture content of 8 to 12% and wound up in flattened form The finished casing showed a dry tensile strength of 28.5 N / mm 2 in the longitudinal direction and 22, 5 N / mm 2 in the transverse direction and a wet tensile strength of 7.5 N / mm 2 in the longitudinal direction and 5.5 N / mm 2 in the transverse direction one to
Füllen mit Wurstbrät besser geeignete Konfektionierungsform zu bringen, wurde er abschnittsweise gerafft. Dazu wurde der Feuchtigkeitsgehalt vor dem Raffen auf 16 bis 18 % erhöht.Filling with sausage meat to bring more suitable form of packaging, he was shirred in sections. For this purpose, the moisture content was increased to 16 to 18% before shirring.
Die Raffraupen wurden dann auf einer automatischen Füll-, Portionier- undThe Raffraupen were then on an automatic filling, portioning and
Clipvorrichtung mit Würstchen-Brät gefüllt, gebrüht und geräuchert. Die Eigenschaften der Würstchen waren genausogut wie die von Würstchen in den bisher üblichen Hautfaserdärmen.Clip device filled with sausage meat, steamed and smoked. The characteristics of the sausages were just as good as those of sausages in the usual skin fiber intestines.
Beispiel 4Example 4
0,8 kg Kollagen-Fibrillen und 0,2 kg Cellulose wurden in 12 I einer 60 %igen wäßrigen NMMO-Lösung eingerührt, die Mischung mit NaOH auf pH 11 eingestellt und zur Stabilisierung mit 2,0 g Propylgallat versetzt. Die Mischung wurde dann in einem Kessel mit Rührwerk bei einem verminderten Druck von etwa 25 mbar langsam erhitzt, wobei Wasser abdestillierte bis das Lösemittel praktisch aus reinem NMMO-Monohydrat bestand. Das entspricht einem Anteil von 87 % NMMO und 13 % Wasser. Die auf diese Weise erzeugte transparente, gelbliche Spinnmasse hatte einen Brechungsindex von 1 ,4830 und eine
Nullscherviskosität von 6.050 Pa s bei 85 0C. Die weitere Verarbeitung erfolgte wie in Beispiel 2 beschrieben.0.8 kg of collagen fibrils and 0.2 kg of cellulose were stirred into 12 l of a 60% aqueous NMMO solution, the mixture was adjusted to pH 11 with NaOH, and 2.0 g of propyl gallate were added for stabilization. The mixture was then slowly heated in a stirred kettle at a reduced pressure of about 25 mbar with water distilling off until the solvent was virtually pure NMMO monohydrate. This corresponds to a share of 87% NMMO and 13% water. The transparent, yellowish dope produced in this way had a refractive index of 1.4830 and a Zero shear viscosity of 6,050 Pa s at 85 0 C. The further processing was carried out as described in Example 2.
Die Fällung erfolgte dann durch Behandeln des Schlauches von innen wie von außen in einem Bad, das eine 10 %ige wäßrige NMMO-Lösung enthielt, die aufThe precipitation was then carried out by treating the tube from the inside as well as from the outside in a bath containing a 10% aqueous NMMO solution on
10 °C temperiert war. Unter diesen Bedingungen wurden die Feststoffe spontan ausgefällt. Die Fällstrecke betrug wiederum 3 m, wobei der Schlauch in gleicher Weise auf halber Strecke umgelenkt wurde. Nach Verlassen der Spinnkufe betrug die Flachbreite des Schlauchs 64 mm. Es schloß sich ein intensiver Waschprozeß an, bei dem der Schlauch 8 Waschkufen mit jeweils 8 Umlenkrollen passierte. Wasser wurde im Gegenstrom durch die Waschbäder geführt. Die Temperatur nahm zu bis auf 80 °C im letzten Waschbad. Der Schlauch wurde dann wie im Beispiel 1 beschrieben im Heißlufttrockner bis auf eine Endfeuchte von 10 bis 12 % getrocknet. Er wurde dann in flachgelegter Form aufgewickelt.10 ° C was tempered. Under these conditions, the solids precipitated spontaneously. The felling distance was again 3 m, the tube was deflected in the same way halfway. After leaving the spinning vat, the flat width of the hose was 64 mm. It was followed by an intensive washing process, in which the hose passed 8 skids with 8 pulleys. Water was passed countercurrently through the wash baths. The temperature increased to 80 ° C in the last wash. The tube was then dried as described in Example 1 in a hot air dryer to a final moisture content of 10 to 12%. He was then wound up in flattened form.
Der Schlauch eignete sich ausgezeichnet als Wursthülle und war in aufgeschnittenem Zustand auch für andere Verpackungszwecke, insbesondere im Nahrungsmittelbereich, einsetzbar.
The hose was excellently suited as a sausage casing and, when cut open, could also be used for other packaging purposes, in particular in the food sector.
Claims
1. Verfahren zur Herstellung von Formkörpern auf Basis von Kollagen, dadurch gekennzeichnet, daß Kollagen-Fibrillen homogen in einem gegebenenfalls wasserhaltigen Aminoxid gelöst werden, die Masse mit den gelösten Kollagen-Fibrillen extrudiert oder zu einer Vorfolie geformt wird, das Extrudat oder die Vorfolie mit einer wäßrigen Fällbadflüssigkeit behandelt wird, in dem die Kollagen-Polypeptide ausgefällt werden und das Extrudat oder die Vorfolie zu einem Formkörper verfestigt wird.1. A process for the production of moldings based on collagen, characterized in that collagen fibrils are dissolved homogeneously in an optionally aqueous amine oxide, the mass is extruded with the dissolved collagen fibrils or formed into a prefilm, the extrudate or the prefilm with an aqueous precipitation bath liquid is treated, in which the collagen polypeptides are precipitated and the extrudate or the prefilm is solidified into a shaped body.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß als Aminoxid N-Methyl-morpholin-N-oxid, bevorzugt N-Methyl-morpholin-N-oxid- Monohydrat, eingesetzt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that is used as the amine oxide N-methyl-morpholine N-oxide, preferably N-methyl-morpholine N-oxide monohydrate.
3. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lösung mit 6 bis 30 Gew.-%, bevorzugt 10 bis 15 Gew.-%, Kollagen in N-Methyl- morpholin-N-oxid-Monohydrat verwendet wird.3. The method according to claim 2, characterized in that a solution with 6 to 30 wt .-%, preferably 10 to 15 wt .-%, of collagen in N-methyl morpholine N-oxide monohydrate is used.
4. Verfahren gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß bis zu bis 49 %, bevorzugt 5 bis 25 %, des Kollagens durch Cellulose ersetzt sind.4. The method according to claim 1, characterized in that up to 49%, preferably 5 to 25%, of the collagen are replaced by cellulose.
5. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung 3 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 4 bis 40 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Trockengewicht der daraus hergestellten Folie, an Füllstoff enthält.5. The method according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the solution contains 3 to 50 wt .-%, preferably 4 to 40 wt .-%, each based on the dry weight of the film produced therefrom, of filler.
6. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff aus Partikeln mit einem Durchmesser nicht mehr als 100 μm, bevorzugt nicht mehr als 65 μm, besteht.6. The method according to claim 5, characterized in that the filler of particles having a diameter not more than 100 microns, preferably not more than 65 microns, consists.
7. Verfahren gemäß Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff Weizenkleie, gemahlene Hanf-, Flachs- oder Baumwollfasern, Baumwoll-Linters, Guarkernmehl, Johannisbrotkernmehl, pulverförmiges Siliciumdioxid und/oder gemahlenes Calciumcarbonat umfaßt.7. The method according to claim 5 or 6, characterized in that the filler wheat bran, ground hemp, flax or cotton fibers, Cotton linters, guar gum, locust bean gum, powdered silica and / or ground calcium carbonate.
8. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper die Form eines Fadens, einer8. The method according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that the shaped body, the shape of a thread, a
Flachfolie oder einer Schlauchfolie ausgebildet wird.Flat film or a tubular film is formed.
9. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein wäßriges Fällbad mit bis zu 30 Gew.-% NMMO eingesetzt wird.9. The method according to one or more of claims 1 to 8, characterized in that an aqueous precipitation bath with up to 30 wt .-% NMMO is used.
10. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das wäßrige Fällbad auf einer Temperatur von 5 bis 50 °C gehalten wird.10. The method according to one or more of claims 1 to 9, characterized in that the aqueous precipitation bath is maintained at a temperature of 5 to 50 ° C.
11. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Extrudat eine Luftstrecke durchläuft bevor es in das Fällbad eintritt.11. The method according to one or more of claims 1 to 10, characterized in that the extrudate passes through an air gap before it enters the precipitation bath.
12. Verfahren gemäß Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, daß die Luftstrecke eine Länge von 2 bis 20 cm, bevorzugt von 3 bis 12 cm, hat.12. The method according to claim 11, characterized in that the air gap has a length of 2 to 20 cm, preferably from 3 to 12 cm.
13. Verfahren gemäß Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, daß das Extrudat schlauchförmig ist und in der Luftstrecke querverstreckt wird.13. The method according to claim 11, characterized in that the extrudate is tubular and is cross-stretched in the air gap.
14. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper nach dem Behandeln mit der Fällbadflüssigkeit gewaschen wird, bevorzugt mit Wasser, bis er praktisch frei von Aminoxiden ist.14. The method according to one or more of claims 1 to 13, characterized in that the shaped body is washed after treatment with the Fällbadflüssigkeit, preferably with water until it is virtually free of amine oxides.
15. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper mit einem Weichmacher, bevorzugt Glycerin oder Sorbit, imprägniert wird. 15. The method according to one or more of claims 1 to 14, characterized in that the molding is impregnated with a plasticizer, preferably glycerol or sorbitol.
16. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper mit Gleitmitteln, bevorzugt mit Triglyceriden von langkettigen Fettsäuren, und/oder mit natürlichen Wachsen modifiziert wird.16. The method according to one or more of claims 1 to 15, characterized in that the molding is modified with lubricants, preferably with triglycerides of long-chain fatty acids, and / or with natural waxes.
17. Formkörper, erhältlich nach einem Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16.17. Shaped body, obtainable by a process according to one or more of claims 1 to 16.
18. Verwendung eines Formkörpers gemäß Anspruch 17 als chirurgisches Nahtmaterial, als Wundabdeckmaterial oder als Knorpelersatzmaterial.18. Use of a shaped body according to claim 17 as a surgical suture, as Wundabdeckmaterial or as a cartilage replacement material.
19. Verwendung der Formkörper gemäß Anspruch 17 als eßbare Nahrungsmittelhülle, insbesondere als eßbare künstliche Wursthülle. 19. Use of the moldings according to claim 17 as an edible food casing, in particular as an edible artificial sausage casing.
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