close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY6396

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 6396
(13) C1
(19)
7
(51) A 61F 5/00,
(12)
B 29C 41/08
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРОТЕЗНО-ОРТОПЕДИЧЕСКОГО
ИЗДЕЛИЯ ИЗ ВОЛОКНИСТО-ПОРИСТОГО МАТЕРИАЛА
BY 6396 C1
(21) Номер заявки: a 20000802
(22) 2000.08.25
(46) 2004.09.30
(71) Заявитель: Отдел проблем ресурсосбережения Национальной академии
наук Беларуси (BY)
(72) Авторы: Свириденок Анатолий Иванович; Тетерятников Владимир Владимирович; Назаров Александр Сергеевич; Болтрукевич Станислав Иванович; Кочергин Виктор Владимирович
(BY)
(73) Патентообладатель: Отдел проблем ресурсосбережения Национальной академии наук Беларуси (BY)
(57)
1. Способ изготовления протезно-ортопедического изделия из волокнисто-пористого
материала, отличающийся тем, что диспергируют расплав полимера потоком нагретого
газа и послойно осаждают образованные волокна полимера на перемещающуюся оправку
в виде слепка сегмента туловища или конечности с образованием слоев волокнистопористого материала, при этом между слоями вводят армирующие элементы и дополнительно упрочняют заданные участки изделия.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительное упрочнение осуществляют
проплавкой слоев волокнисто-пористого материала горячим воздухом или нагретым элементом.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительное упрочнение осуществляют
пропиткой слоев волокнисто-пористого материала расплавом или раствором полимера.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве армирующих элементов используют листовые полимерные материалы заданной конструкции.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве армирующих элементов используют тканевые прослойки.
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве армирующих элементов используют нити диаметром 0,2-2,0 мм.
7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что получение армирующих нитей и армирование проводят одновременно, без остановки и на том же оборудовании, которое используют для образования слоев волокнисто-пористого материала.
8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что изделие изготавливают способом по одному или нескольким пп. 2-7.
(56)
US 4498467, 1985.
WO 98/49985 A1.
WO 98/56317 A1.
BY 6396 C1
Изобретение относится к технике получения упрочненных волокнисто-пористых материалов методом пневмоэкструзиии и может быть использовано в травмотологии и ортопедии при изготовлении изделий для иммобилизации опорно-двигательных систем и далее в медицине.
Известны способы изготовления ортопедических изделий по гипсовому позитиву из
листовых термопластичных материалов [2, 3]. При этом заготовка из термопластичного
материала разогревается до пластичного состояния, накладывается на гипсовый позитив и
формуется, обычно вручную, в горячем состоянии в необходимую конструкцию. После
остывания изделие сохраняет форму, приданную при формовке.
Недостатком этого способа является:
1) многостадийность процесса - сначала из исходного полимера получают листовой
материал, а затем из него изготавливают изделие;
2) изделия из цельного листового материала не пропускают воздух и влагу, для придания воздухо- и влагопроницаемости необходимо дополнительно проводить перфорацию
материала;
3) при формовке изделия предусматривается применение ручного труда.
Известны способы изготовления ортопедических изделий по гипсовому позитиву из
слоистых пластиков [3]. Процесс заключается в обтягивании позитива несколькими двойными слоями марли, каждый из которых пропитывается полиамидным лаком и сушится
сначала на воздухе, а потом в сушильном шкафу.
В этом случае материал изделия и конструкция изготавливаются одновременно, однако изготовление изделия занимает много времени (от 4-х до 5 суток), а полученный материал обладает плохой воздухо- и влагопроницаемостью, изделие имеет большой вес (массу). Это создает значительные проблемы, особенно для детей.
Наиболее близким к предлагаемому является способ получения волокнисто-пористых
материалов из термопластичных полимеров методом пневмоэкструзии [1], заключающийся в распылении расплава полимера потоком нагретого газа и послойном осаждении образованных волокон полимера на приемную поверхность формообразователя, выполненную
в виде вращающегося барабана или ленты транспортера.
Недостатком этого способа является то, что он не позволяет получить ортопедические
изделия с необходимыми прочностными характеристиками, т.к. поверхность формообразователя, в этом случае, представляет собой гипсовый слепок части тела и имеет сложную
геометрическую форму; при вращательном и поступательном движении относительно оси
факела распыла расстояние между выходным отверстием форсунки и поверхностью позитива не постоянно, а изменяется в соответствии с геометрической конфигурацией формообразователя. Это обстоятельство приводит к уменьшению плотности и степени сшивки
образующегося волокнисто-пористого материала и конструкции в зонах, максимально
удаленных при формовании от сопла форсунки.
Задачей предлагаемого изобретения является упрощение технологии изготовления
воздухо- и влагопроницаемых ортопедических изделий и увеличение общей и местной
прочности изделия при сохранении минимального веса.
Для решения поставленной задачи предлагается способ изготовления протезноортопедического изделия из волокнисто-пористого материала. Согласно изобретению,
расплав полимера диспергируют потоком нагретого газа и послойно осаждают образованные волокна полимера на перемещающуюся оправку в виде слепка сегмента туловища
или конечности с образованием слоев волокнисто-пористого материала, при этом между
слоями вводят армирующие элементы и дополнительно упрочняют заданные участки изделия.
2
BY 6396 C1
Осуществляют дополнительное упрочнение протезно-ортопедического изделия проплавкой слоев волокнисто-пористого материала горячим воздухом или нагретым элементом.
Осуществляют дополнительное упрочнение протезно-ортопедического изделия пропиткой слоев волокнисто-пористого материала расплавом или раствором полимера.
В качестве армирующих элементов используют листовые полимерные материалы заданной конструкции.
В качестве армирующих элементов используют тканевые прослойки.
В качестве армирующих элементов используют нити диаметром 0,2-2,0 мм.
Получение армирующих нитей и армирование проводятся одновременно, без остановки и на том же оборудовании, которое используют для образования слоев волокнистопористого материала.
Протезно-ортопедическое изделие изготавливают по одному или нескольким вышеописанным способам.
Существенностью отличий предлагаемого способа получения упрочненных волокнисто-пористых материалов в виде конструкций изделий протезно-ортопедического назначения по сравнению с прототипом является введение между слоями волокон армирующих
элементов, позволяющее получить прочную с оптимальным весом конструкцию, воздухои влагопроницаемую.
Предлагаемые армирующие материалы - нити диаметром 0,2-2,0 мм; тканевые прослойки, элементы листовых полимерных материалов - способствуют упрочнению изделия
в целом и его отдельных частей, а также подборку веса изделия, его толщины (протезы
для детей или взрослых, для каких частей тела, какое заболевание и т.д.).
Благодаря дополнительной термической обработке между волокнисто-пористыми
слоями в местах основных нагрузок путем проплавки горячим газом или нагретым элементом, расплавом или раствором полимера дополнительно укрепляется конструкция одновременно с ее изготовлением.
Перечень существенных признаков (технологических операций), приведенных в формуле изобретения позволяют изготавливать изделия и исходный материал для него одновременно.
Наличие таких существенных отличий, по сравнению с прототипом, как введение
армирующих элементов и дополнительная термическая и другая упрочняющая обработка
в местах основных нагрузок одновременно с изготовлением изделия и исходного
материала для него подтверждает новизну решения поставленной технической задачи.
Реализацию способа проводили на установке, схема которой приведена на фиг. 1. Установка включает экструдер 1, манипулятор 2 с приемным устройством манипулятора 3,
снабженное приводами регулируемого вращения и возвратно-поступательного перемещения вдоль своей оси, а также пульта управления 4.
Установка работает следующим образом.
Ортопедическое изделие изготавливается на поверхности гипсового позитива, закрепленного в приемном устройстве манипулятора 3. Манипулятор 2 обеспечивает перемещение приемного устройства 3 в продольном и поперечном направлении относительно оси
факела распыла, а также вращение установленной заготовки. Скорость поперечного перемещения и скорость вращения регулируются.
Формирование волокнисто-пористого материала на поверхности позитива осуществляется послойно при помощи экструдера 1.
Необходимые показатели качества материала (средний диаметр волокон, средний размер пор, плотность, число спаек, прочность сплавления волокон и др.) достигаются путем
подбора технологических режимов образования волокнистых слоев, индивидуальных для
3
BY 6396 C1
каждого термопласта и типа изделия. В режиме изготовления изделий задаются:
температура в каждой зоне экструдера, температура и давление воздуха, диаметр
отверстия сопла экструдера, среднее расстояние до заготовки, расход полимера, скорость
вращения и скорость поперечного перемещения заготовки.
Примеры реализации способа.
Пример 1.
Изготовление полимерной гильзы для коррегирующего корсета на поясничный отдел
позвоночника производили в режиме нанесения волокон из полиэтилена высокого давления (ПВД) марки 10803-020 при следующих параметрах процесса: температура в 1 зоне
экструдера 90 °С; 2 зоне - 290 °С; 3 зоне - 340 °С; температура воздуха 300 °С; давление
воздуха 0-1,1 атм; среднее расстояние до заготовки 16 мм, скорость вращения шнека экструдера 40 об/мин, скорость вращения заготовки 34 об/мин, скорость поперечного перемещения заготовки 26 см/мин. В процессе изготовления приемное устройство манипулятора перемещалось в продольном направлении таким образом, чтобы расстояние от заготовки до распылительной головки в зоне формования волокнисто-пористого материала
было постоянным, т.е. в местах вогнутости поверхности позитива заготовка придвигалась,
а в местах выпуклости - отодвигалась от экструдера. После формования слоя волокон с
толщиной 5 мм напыление прекращали. Прекращали подачу воздуха в распылительную
головку и переводили экструдер в режим формования нитей; наматывали образующиеся
нити на заготовку при скорости вращения 60 об/мин и скорости поперечного перемещения 12 см/мин; останавливали вращение заготовки; подавали в распылительную головку
горячий воздух и пропитывали заготовку в местах основных нагрузок узкой струей расплава полимера при скорости поперечного перемещения манипулятора 52 см/мин; наносили сверху слой материала толщиной 4 мм в режиме напыления; проплавляли новый
слой материала в местах основных нагрузок в режиме армирования горячим воздухом;
напыляли еще слой волокон с толщиной 2 мм. Общая толщина изделия составила 11 мм,
время изготовления - не более 90 мин, масса - не более 900 г. Полученное изделие не уступает по прочности эталонному образцу, при этом легче эталона в 1,5 раза. Материал изделия обладает воздухо- влагопроницаемостью.
В качестве эталона использовали образец коррегирующего корсета на поясничный отдел позвоночника из слоистого пластика типа КРО-21, отвечающий требованиям СТБ 93293.
Пример 2.
Изделие изготавливали в следующем порядке: сначала в режиме напыления, аналогично примеру 1, формовали волокнисто-пористый слой толщиной 6 мм, затем в режиме
армирования, в местах основных нагрузок пропитывали волокнисто-пористый слой узкой
струей расплава ПВД и закрывали сверху новым слоем материала толщиной 3 мм в режиме напыления. Новый слой материала в местах основных нагрузок проплавляли в режиме
армирования горячим воздухом, затем сверху напыляли волокнисто-пористый слой с
толщиной 3 мм. Общая толщина изделия составила 12 мм. При этом достигается необходимая прочность в местах основных нагрузок. При толщине 16 мм изделие по прочностным характеристикам соответствует эталону.
Пример 3.
Полимерную гильзу изготавливали в режиме напыления из полиамида пищевого
марки ПА-6 при следующих параметрах процесса: температура в 1 зоне экструдера 150 °С; 2 зоне - 280 °С; 3 зоне - 305 °С; температура воздуха - 300 °С; давление воздуха
1,2-1,4 атм; среднее расстояние до заготовки - 9 мм, скорость вращения шнека экструдера
60 об/мин; скорость вращения заготовки 40 об/мин; скорость поперечного перемещения
заготовки - 34 см/мин, напыление прекращали при получении слоя волокнисто-пористого
4
BY 6396 C1
материала с толщиной 4 мм; пропитывали материал в местах основных нагрузок узкой
струей расплава полиамида в режиме армирования; формовали новый волокнисто-пористый слой толщиной 4 мм в режиме напыления и повторяли пропитку расплавом полиамида; сверху напыляли слой волокон толщиной 2 мм.
Общая толщина изделия составила 10 мм, время изготовления - не более 40 мин,
масса - не более 900 г. По своим прочностным характеристикам полученное изделие соответствует эталонному образцу, легче эталона в 1,5 раза и обладает воздухо- и влагопроницаемостью.
Изготовление ортопедических изделий для иммобилизации и фиксации сегментов туловища и конечностей по предлагаемому способу позволяет упростить технологию их изготовления, за счет одновременного производства изделия и исходного материала для него, увеличить производительность труда за счет сокращения времени изготовления, при
одновременном улучшении его качественных характеристик - прочности, веса, воздухо- и
влагопроницаемости.
Источники информации:
1. US 4498467, 1985.
2. WO 98/49985 Al.
3. WO 98/56317 Al.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
152 Кб
Теги
by6396, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа