Prozesstechnische Analyse eines Herstellungsverfahrens zur Erzeugung medizinischer Polyurethan Vliese mittels pneumatischer Zerstäubung

• Process analysis of a manufacturing method for the production of medical Polyurethane nonwovens by using pneumatic atomization

Nadzeyka, Ingo; Steinseifer, Ulrich (Thesis advisor); Schnöring, Heike (Thesis advisor)

Aachen (2021)
Doktorarbeit

Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2021, Kumulative Dissertation

Kurzfassung

Die Verwendung poröser Polymermaterialien für vaskuläre Prothesen zeigt erfolgversprechende Ergebnisse. Vliese aus Mikrofasern können mittels pneumatischer Zerstäubung von gelösten Polycarbonaturethanen erzeugt werden. Hierzu wird eine Lösung aus geeignetem Lösungsmittel und dem Polycarbonaturethan (PCU) durch eine High Volume Low Pressure Düse zerstäubt. Die so erzeugten Tröpfchen ermöglichen das rapide Verdunsten des Lösungsmittels, so dass diese Tröpfchen während der Bewegung zur Zieloberfläche zu feinen PCU Fasern verstreckt werden. Durch die Verwendung verschiedener rotierender Formen und Positionierungssystemen lassen sich sowohl rohrförmige Strukturen oder auch Freiformoberflächen aus den erzeugten Mikrofasern herstellen. Der erarbeitete Herstellungsprozess dieser PCU Mikrofasern wird im Detail beschrieben, sowie ein Vergleich zum bereits etablierten Verfahren des Electrospinnings gezogen. Mit dem neuen Prozess unweigerlich verbundene Probleme werden dargestellt, sowie Lösungsansätze präsentiert. Die Eignung verschiedener Härtegrade von PCU für den Prozess wird untersucht. Zur besseren Verständnis des Prozesses wird mittels einer statistischen Versuchsplanung der Einfluss verschiedener grundlegender Prozessparameter auf das Prozessergebnis ermittelt. Grundlegende mechanische Eigenschaften der hergestellten Mikrofaservliese werden dargestellt. Aufgrund der geplanten Anwendung des Verfahrens für die Herstellung von kardiovaskulären Implantaten spielt auch die Dauer bis zur vollständigen Trocknung der Muster eine Rolle und wird im Rahmen dieser Arbeit ermittelt. Ebenso wird die Permeabilität der hergestellten Mikrofaserstrukturen für Wasser und Blut untersucht.