Микроструктурированные комбинированные частицы

Изобретение относится к медицине, в частности к микроструктурированным комбинированным частицам для применения в имплантатах, а также к применению микроструктурированных частиц в качестве добавки, вспомогательного вещества или исходного материала для получения имплантатов и/или вспененных изделий. Микроструктурированные комбинированные частицы получают способом, в котором большие частицы соединяют с маленькими частицами, причем большие частицы имеют средний диаметр частиц в области от 0,1 мкм до 10 мм, средний диаметр маленьких частиц составляет самое большее 1/10 среднего диаметра больших частиц, - большие частицы состоят из по меньшей мере одного термопластичного полимера, маленькие частицы состоят из карбоната кальция, маленькие частицы располагаются на поверхности больших частиц и/или неоднородно распределены внутри больших частиц, отличающиеся тем, что маленькие частицы включают частицы осажденного карбоната кальция со средним размером частиц в области от 0,01 мкм до 1,0 мм, и массовая доля карбоната кальция, по отношению к общей массе комбинированных частиц, составляет по меньшей мере по меньшей мере 5,0 мас.%. Осуществление изобретения позволяет получить более эффективным способом микроструктурированные комбинированные частицы с меньшей степенью пылеобразования. 3 н. и 10 з.п.ф-лы, 4 прим., 4 ил.

 

Изобретение относится к микроструктурированным комбинированным частицам, способу их получения и их применению.

Комбинированные материалы (композиционные материалы) уже известны и обозначают материал из двух или более соединенных материалов, который обладает иными свойствами материала, чем его отдельные компоненты. Для свойств композиционных материалов имеют значение свойства материалов и геометрия компонентов. В частности часто большую роль играют размеры. Комбинация, как правило, происходит объединением материалов или их форм или обоих.

Также уже известны микроструктурированные комбинированные частицы.

Например, в европейской заявке на патент EP 0523372 A1 с ссылкой на заявку на патент JP 62083029 A раскрывают способ, в котором первый материал (так называемые материнские частицы) покрывают на поверхности вторым материалом, который состоит из более мелких частиц (так называемых дочерних частиц). Для этой цели предпочтительно применяют устройство для модифицирования поверхности («гибридизатор»), которое включает высокоскоростной ротор, статор и шарообразную емкость, предпочтительно включающую расположенный внутри нож.

Материнские частицы и дочерние частицы смешивают, предпочтительно тонкодисперсно и помещают в гибридизатор. Там смесь предпочтительно еще более тонко перемешивают и предпочтительно снова подвергают механическому воздействию, в частности ударной силе, силе сжатия, силе трения и срезывающему усилию, а также взаимному взаимодействию частиц для того, чтобы дочерние частицы однородно вводились в материнские частицы.

Предпочтительно скорость ротора должна находиться в области от 50 до 100 м/с, по отношению к окружной скорости.

Далее, в европейской заявке на патент EP 0523372 A1 описана фиксация комбинированных частиц с помощью теплового плазменного напыления, при этом предпочтительно применяют устройство для плазменного напыления с пониженным давлением («reduced pressure plasma spraying device»), которое предпочтительно имеет мощность по меньшей мере 30 кВт.

Таким образом получают медицинские материалы, которые включают подложку из материала с высокой прочностью и высокой биостабильностью, а также образованный на ней слой, который получают плазменным напылением вещества с высоким биологическим сродством. Предпочтительно вещество с высоким биологическим сродством включает гидроксилапатит, трикальцийфосфат, биостекло и другие вещества с похожими свойствами.

Заявка на патент DE 4244254 A1 относится к способу получения комбинированных частиц путем закрепления вещества на поверхности термопластичного материала, который имеет средний диаметр частиц от 100 мкм до 10 мм, причем вещество имеет меньший диаметр частиц и лучшую теплостойкость, чем термопластичный материал, при этом данный способ включает следующие стадии:

- сначала нагревают вещество, которое имеет меньший диаметр частиц и лучшую теплостойкость, чем термопластичный материал, до температуры, которая не меньше чем температура размягчения термопластичного материала, при перемешивании в устройстве, которое имеет мешалку и нагревательный элемент;

- добавляют термопластичный материал в устройство; и

- происходит закрепление вещества с лучшей теплостойкостью на поверхности термопластичного материала.

В качестве термопластичного материала (материнских частиц) комбинированных частиц упомянуты, например, гранулы или шарики различных коммерчески доступных термопластичных смол или полимеров, такие как, например, ABS, AS, MBS, поливинилхлорид, полиацеталь, полиамид, полиэтилен, полипропилен, полиэтилентерефталат, полистирол, поликарбонат, полиакрилаты. Средний диаметр материнских частицы должен предпочтительно находиться в области от 100 мкм до 10 мм.

В качестве вещества (дочерних частиц) упомянуты в частности частицы из неорганических материалов, такие как, например, содержащие силикат частицы (например, стеклянный бисер и подобные), частицы оксида алюминия и частицы оксида циркония, а также частицы из различных материалов, которые имеют отличную теплостойкость и стойкость к истиранию. Средний диаметр дочерних частиц должен быть меньше чем у материнских частиц и предпочтительно составлять 1/10 или меньше от среднего диаметра материнских частицы, то есть находиться в области от 1 мкм до 1 мм.

Европейская заявка на патент EP 0922488 A2 относится к твердым комбинированным частицам, которые получают модификацией поверхности твердых частиц, при этом закрепляют тонкие частицы на поверхности частиц, которые служат ядрами, при этом выращивают кристалл или кристаллы тонких частиц на комбинации ядер и тонких частиц для того, чтобы тонкие частицы закреплялись на частицах ядер неподвижно и без возможности отслаивания.

Пригодные ядра включают среди прочего производные целлюлозы, производные крахмала, а также синтетические полимеры, такие как нейлон, полиэтилен и полистирол.

Пригодные тонкие частицы включают среди прочих карбонаты, фосфаты и водородфосфаты, такие как моноводородфосфат кальция.

В американском патенте US 6403219 B1 раскрывают твердые комбинированные частицы, которые получают модификацией поверхности твердых частиц - ядер, при этом закрепляют частицы на поверхности частиц - ядер стойким к отслаиванию образом, при этом выращивают кристаллы частиц определенных компонентов столбчатой формы или игольчатой формы на частицах - ядрах, при этом определенные частицы приклеиваются на поверхность частиц - ядер.

Пригодные ядра включают среди прочего производные целлюлозы, производные крахмала, а также синтетические полимеры, такие как нейлон, полиэтилен и полистирол.

Пригодные тонкие частицы включают среди прочего карбонаты, фосфаты и водородфосфаты, такие как моноводородфосфат кальция.

Рабочий пример в данном издании описывает получение комбинированных частиц из нейлона 12 со средним диаметром частиц 50 мкм и пластинчатым моноводородфосфатом кальция со средней длиной стороны примерно 50 мкм, при этом количественное соотношение составляет 10:1. Комбинированные частицы получают с применением модифицирующего поверхность устройства (Nara Machinery Co. NHS-0). При этом порошок из нейлона 12 и моноводородфосфат кальция сначала обрабатывают с помощью модифицирующего поверхность устройства и полученный продукт затем суспендируют в суспензии моноводородфосфата кальция для того, чтобы вырастить кристаллы на поверхности. Поэтому способ, описанный в патенте US 6403219 B1, связан со значительными затратами.

В заявке на патент Японии JP 9239020 A описан материал для имплантатов для твердых тканей, который включает комбинированные частицы, при этом частица из материала с биологическим сродством, такого как, например гидроксилапатит или трикальцийфосфат, снабжена оболочкой из материала с более высокой твердостью, такого как, например, диоксид циркония или оксид алюминия.

Заявка на патент US 2003/0124242 A1 относится к капсулам с минеральным покрытием и ядром, которое включает полигидроксилированные соединения.

В качестве компонентов минерального покрытия упомянуты карбонаты щелочноземельных металлов или основные карбонаты, основные карбонаты переходных металлов, сульфаты щелочноземельных и переходных металлов, бораты щелочноземельных металлов, галогениды щелочноземельных металлов и осажденный диоксид кремния. Предпочтительно щелочноземельные металлы должны включать магний и кальций.

В качестве полигидроксилированных соединений упомянуты полисахариды, такие как треоза, эритроза, арабиноза, ксилоза, рибоза, дезоксиирибоза, рамноза, фукоза, глюкозамин, галактозамин, N-ацетилглыкозамин, N-ацетилгалактозамин, крахмалы, амилопектин, амилоза, арабан, альгинаты, каррагинан, целлюлоза, хитозан, хондроитинсульфат, декстран, декстрин, фруктозан, галактан, маннан, гуммиарабик, пектин, гхатти гумми, галактозид, гликан, гликоген, гемицеллюлоза, гиалуроновая кислота, инулин, ламаринарин, леван, мукоитинсульфат, нигеран, пентозан, полидекстроза и ксилан.

Примеры в данном издании описывают получение комбинированных частиц из гуара со средним размером частиц 32 мкм и гидроксилапатита со средним размером частиц 1,5 мкм или из крахмала со средним размером частиц 10 мкм и фосфата кальция со средним размером частиц 1 мкм. Комбинированные частицы получали с применением модифицирующего поверхность устройства (Nara Machinery Co. NHS-0).

Патент US 5011862 описывает термопластичные полые шарики, например из PVC, PAN, полиалкилметакрилата, PS, у которых на поверхности закреплены или встроены вещества, вызывающие помутнение, такие как TiO₂, ZnO, CaCO₃, тальк, тонирующие материалы и подобные.

В патенте US 4915884 раскрывают гранулят, который получают гомогенным смешиванием термопластичной смолы, такой как, например, PE, и вспомогательного вещества, такого как, например, карбонат кальция, последующим экструдированием данной смеси и измельчением полученного экструдата.

Европейская заявка на патент EP 2163569 A1 относится к способу получения частиц смолы из содержащей кислотные группы термопластичной смолы или эластомера и наполнителя, такого как, например карбоната кальция. В данном способе получают частицы смолы расплавлением и смешиванием содержащей кислотные группы термопластичной смолы или эластомера с частицами наполнителя и растворимого в воде материала для того, чтобы предоставить композицию смолы с тонкоизмельченными частицами смолы, которые образованы из термопластичной смолы и частиц наполнителя. Композицию смолы диспергируют в матрице, которая включает растворимый в воде материал. Затем компоненты матрицы снова удаляют из композиции смолы для того, чтобы получить частицы смолы. Полученные частицы смолы включают частицы - ядра, которые включают содержащую кислотные группы термопластичную смолу или эластомер, и частицы наполнителя, которые закреплены на внешней стороне частиц - ядер. При этом специальный, крайне дорогостоящий способ, описанный в данном издании, позволяет получить пористую структуру частиц смолы.

В изданиях Y. Shi, Y. Sun Fabrication and Characterization of a Novel Biporous Spherical Adsorbent for Protein Chromatography Chromatographia 2003, 57, S. 29-35 и L. Wu, S. Bai и Y. Sun Development of Rigid Bidisperse Porous Microspheres for High-Speed Protein Chromatography Biotechnol. Prog. 2003, 19, S. 1300-1306 описано получение полимерных шариков суспензионной полимеризацией сополимеров полиглицидилметакрилата в присутствии очень тонкоизмельченного карбоната кальция. После полимеризации карбонат кальция вымывают для того, чтобы полимерные шарики приобрели пористую структуру.

Однако ни одно из вышеупомянутых изданий не принимает во внимание применение частиц осажденного карбоната кальция (PCC) или рассасываемого сложного полиэфира в качестве компонентов описанных комбинированных частиц.

Далее, хотя применение осажденного карбоната кальция в связи с композиционными материалами уже известно из литературы, однако опять не в качестве компонента комбинированных частиц.

Так в публикации T.D. Lam, T.V. Hoang, D.T. Quang, J.S. Kim Effect of nanosized and surface-modified precipitated calcium carbonate on properties of CaCO₃/polypropylene nanocomposites Materials Science and Engineering A 501, (2009), 87-93 описано влияние наночастиц поверхностно модифицированного карбоната кальция на свойства нано-композиционного материала CaCO₃/полипропилен. При этом частицы карбоната кальция в виде наполнителя гомогенно диспергированы в полимере.

Публикация L. Jiang, Y.C. Lam, K.C. Tam, D.T. Li, J. Zhang The influence of fatty acid coating on the rheological and mechanical properties of thermoplastic polyurethane (TPU)/nano-sized precipitated calcium carbonate (NPCC) composites Polymer Bulletin 57, 575-586 (2006) относится к влиянию покрытия жирных кислот на технологические и механические свойства композиционного материала, включающего термопластичный полиуретан и наночастицы осажденного карбоната кальция. Также в данной работе частицы карбоната кальция в виде наполнителя гомогенно диспергированы в полимере.

Работа J. Cayer-Barrioz, L. Ferry, D. Frihi, K. Cavalier, R. Seguela, G. Vigier Microstructure and Mechanical Behavior of Polyamide 66-Precipitated calcium carbonate Composites: Influence of the Particle Surface Treatment Journal of Applied Polimer Science, Vol. 100, 989-999 (2006) относится к микроструктурам и механическим свойствам композиционных материалов, которые включают полиамид 66 и наночастицы осажденного карбоната кальция. Опять частицы карбоната кальция в виде наполнителя гомогенно диспергированы в полимере.

В заявке на патент JP 4139020 A описана полимеризация полиосновных карбоновых кислот или полифункциональных изоцианатов в композиции карбоната кальция, которая включает коллоидный или в форме частиц карбонат кальция. Здесь также частицы карбоната кальция в виде наполнителя гомогенно диспергированы в полимере.

В публикации M. Avella, S. Cosco, M.L. Di Lorenzo, E. Di Pace, M.E. Errico Influence of CaCO₃ Nanoparticles Shape on Thermal and Crystallization Behavior of Isotactic Polypropylene based Nanocomposites Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, Vol. 80 (2005), 131-136 описано влияние формы наночастиц CaCO₃ на термические свойства и режим кристаллизации основанного на изотактическом полипропилене нано-композиционного материала. При этом частицы карбоната кальция в виде наполнителя гомогенно диспергированы в полимере.

В публикации S. Weihe, M. Wehmöller, C. Schiller, C. Rasche, H. Eufinger, M. Epple Formgebung degradierbarer Werkstoffe mit Hilfe der Verfahrensskette zur Fertigung individueller CAD/CAM-Implantate Biomedizinische Technik/Biomedical Engineering, Band 46, Heft s1, Seiten 214-215 описано получение имплантата с помощью формования расплава полигликолид-ко-лактида (PGLA), поли-L-лактида (PLLA) и сортированных материалов из нескольких полимеров, и с помощью формования с применением форм из высококачественной стали.

Далее, описан способ насыщения газом с применением поли-DL-лактида (PDLLA) и тефлоновой формы. Данный способ основывается на насыщении газом CO₂ при высоком давлении при комнатной температуре. При этом CO₂ поглощается полимером и его температура стеклования снижается. При снижении давления происходит вспенивание аморфного PDLLA и точная заливка формы. Данный способ делает возможным введение неустойчивых к нагреванию веществ, например, антибиотиков и остеоиндуктивных белков, а также может применяться для других аморфных полимеров, например PGLA.

Недостатком традиционных материалов для имплантации из полилактида является то, что их не видно на рентгенограммах. Поэтому невозможен контроль над прогрессом в лечении с помощью рентгена.

На этом основании в основе данного изобретения лежит задача создать по возможности более эффективное и недорогое решение в частности для следующей постановки задачи:

С одной стороны необходимо найти возможность целенаправленно улучшить свойства полимеров, предпочтительно термопластичных перерабатываемых полимеров, особенно предпочтительно полиамида и абсорбируемых полимеров, предпочтительно абсорбируемых сложных полиэфиров, в частности поли-D-, поли-L- и/или поли-D,L-молочной кислоты, предпочтительно относительно их механических свойств и/или их пригодности для применения в медицинской области.

С другой стороны необходимо указать возможность как можно более гомогенного диспергирования солей кальция, в частности карбоната кальция, в полимере, предпочтительно в термопластичном перерабатываемом полимере, особенно предпочтительно в полиамиде и/или в абсорбируемом полимере, предпочтительно в абсорбирующимся сложном полиэфире, в частности в поли-D-, поли-L- и/или поли-D,L-молочной кислоте.

При этом решение согласно данному изобретению должно представлять собой как можно более простой способ, и должно быть реализуемо как можно более экономичным образом.

Далее, последующая переработка получаемого полимера должна быть как можно более простой.

В особенности на переднем плане стоят по возможности хорошие механические свойства, а также по возможности хорошая стабилизация значения pH, которая в частности предпочтительна для применения в медицинской области.

Кроме того, стремятся получить материалы, в частности для применения в медицинской области, которые имеют как можно более хорошую абсорбируемость.

Особенно желательно найти решение для проблемы, состоящей в том, что абсорбирующийся сложный полиэфир, в частности полимолочная кислота для применения в лазерном спекании пригодна только условно, так как ее очень сложно, если вообще возможно, размолоть на частицы размером меньше 150 мкм, а предпочтительнее меньше 125 мкм, в частности в области от 50 до 70 мкм. В этой связи желательно найти такое решение, посредством которого можно по возможности снизить пыление размалываемого продукта, а по возможности предотвратить его, и, в частности, сделать возможным применение данного продукта также для получения микрокомпонентов и его применение в чистых помещениях.

Далее, необходимо улучшить также свойства полимерных пен, в частности полимерных пен для применения в медицинской области, например, для имплантатов.

Наконец, также необходимо указать возможность того, как при применении материалов для имплантатов определять и контролировать прогресс в лечении как можно более простым способом.

Указанные, а также другие, не упомянутые конкретно задачи, которые непосредственно следуют в связи с вышеупомянутым, можно решить предоставлением микроструктурированных комбинированных частиц со всеми отличительными признаками пунктов 1 и 2 формулы изобретения. Относящиеся к пунктам 1 и/или 2 зависимые пункты формулы изобретения описывают особенно целесообразные варианты комбинированных частиц. Далее, особенно целесообразные варианты применения комбинированных частиц по изобретению ставятся под защиту.

Решить упомянутые выше задачи исключительно просто и экономично, но не сразу предсказуемым образом, удается предоставлением микроструктурированных комбинированных частиц, которые можно получить способом, в котором соединяют большие частицы с маленькими частицами, причем

- большие частицы имеют средний диаметр частиц в области от 0,1 мкм до 10 мм,

- средний диаметр частиц меньших частицы составляет не больше, чем 1/10 среднего диаметра больших частиц,

- большие частицы включают по меньшей мере один полимер,

- маленькие частицы включают по меньшей мере одну соль кальция,

- маленькие частицы располагаются на поверхности больших частиц и/или негомогенно распределены внутри больших частиц,

- маленькие частицы включают частицы осажденного карбоната кальция со средним размером частиц в области от 0,01 мкм до 1,0 мм и/или большие частицы включают по меньшей мере один абсорбируемый сложный полиэфир со среднечисловой молекулярной массой в области от 500 до 1000000 г/моль.

С одной стороны возможно благодаря добавлению комбинированных частиц по изобретению в качестве добавки к термопластичным перерабатываемым полимерам, прежде всего к термопластичным полимерам, предпочтительно к полиамиду, и к абсорбируемым полимерам, предпочтительно к абсорбируемым сложным полиэфирам, в частности к поли-D-, поли-L- и/или поли-D,L-молочной кислоте, целенаправленно улучшить их свойства, прежде всего их механические свойства, а также их пригодность для применения в медицинской технической области.

Далее, таким образом, можно соли кальция, в частности карбонат кальция, исключительно гомогенно диспергировать в полимере, предпочтительно в термопластичном перерабатываемом полимере, особенно предпочтительно в полиамиде и/или в рассасывающемся полимере, предпочтительно в рассасывающемся сложном полиэфире, в частности в поли-D-, поли-L- и/или поли-D,L-молочной кислоте.

При этом можно полученные полимеры относительно простым способом подвергать последующей переработке.

Если сравнивать отдельные частицы друг с другом, то комбинированные частицы по изобретению очень унифицированы и отличаются очень высокой однородностью, как относительно их состава, так и относительно их структуры.

Далее, комбинированные частицы по изобретению в качестве как отдельных компонентов, так и в качестве добавок в матрицу полимера, по сравнению с чистыми термопластичными полимерами или смесями полимеров, как правило, имеют улучшенные механические свойства, а также улучшенную стабильность значения pH. Данные свойства представляют интерес в частности для применения в медицинской технической области.

Кроме того, комбинированные частицы по изобретению имеют очень хорошую абсорбируемость, в частности в организме человека.

Комбинированные частицы по изобретению можно размалывать сравнительно простым способом. При этом налипание пыли крайне небольшое, так как при размалывании склеивание полимерных частиц благодаря соли кальция, в частности благодаря карбонату кальция, уменьшается и достигают лучшего результата при размалывании. Далее, избегают локального перегревания измельчаемого материала наилучшим образом, так что также можно легко перерабатывать термически разлагаемые полимеры. Кроме того, избегают раздельного добавления отдельных компонентов (соль кальция и полимер), что также существенно уменьшает образование пыли во время переработки. Поэтому в итоге данный образ действий делает возможным целенаправленное установление размера измельченных частиц, их реологических свойств, их сыпучести, а также их склонности к пылеобразованию и, таким образом, прежде всего также применение измельченного продукта на ультратонких поверхностях и в чувствительных к пыли областях применения, в частности также для получения микроконструкционных элементов и для применения в чистых помещениях. Кроме того, также у не измельченных комбинированных частиц не наблюдается склонности к пылеобразованию. Поэтому решение согласно данному изобретению пригодно прежде всего для получения частиц полимолочной кислоты для быстрого прототипирования (аддитивная технология), в частности для лазерного спекания, при этом частицы полимолочной кислоты в связи с этим предпочтительно имеют средний размер частиц меньше 150 мкм, предпочтительно меньше 125 мкм, в частности в области от 50 до 70 мкм.

Далее, также свойства полимерных пен, в частности полимерных пен для медицинских технических областей применения, таких как имплантаты, существенно улучшаются.

Кроме того, применение комбинированных частиц в материалах для имплантатов также делает возможным сравнительно простой контроль и подтверждение прогресса в лечении, так как комбинированные частицы являются видимыми при рентгене, и таким образом, можно непосредственно наблюдать имплантат в теле с помощью рентгена.

Объектом данного изобретения являются, соответственно, микроструктурированные комбинированные частицы (частицы композиционного материала), которые можно получить способом, в котором большие частицы соединяют с маленькими частицами.

Как микроструктуру в данном изобретении обозначают микроскопические свойства материала. К ним среди прочих принадлежит растворимая микроструктура и строение. Жидкости и газы не имеют микроструктуры. У них отдельные атомы или молекулы находятся в неупорядоченном состоянии. Аморфные твердые вещества имеют преимущественно структурный ближний порядок в области соседних атомов, но не имеют дальнего порядка. Кристаллические твердые вещества, напротив, имеют не только в ближней области, но и в дальней области упорядоченную решетчатую структуру.

В рамках данного изобретения большие частицы включают по меньшей мере один полимер.

В случае комбинированных частиц по п. 1 формулы изобретения данный полимер принципиально не подлежит дополнительным ограничениям. Однако предпочтительно речь идет о термопластичном полимере, целесообразно о биополимере, каучуке, в частности натуральном каучуке или синтетическом каучуке, и/или полиуретане.

Понятие «термопластичный полимер» в контексте данной работы обозначает полимер, который в определенной области температур, предпочтительно в области от 25 до 350°C (термопластичный) может изменять форму. Данный процесс обратим, что означает, что его можно повторять сколько угодно посредством охлаждения и повторного нагревания до расплавленного состояния, пока не наступает из-за перегрева так называемое термическое разложение материала. Этим термопластичные полимеры отличаются от термореактивных полимеров и эластомеров.

Понятие «биополимер» обозначает материал, который состоит из биогенных исходных материалов (выращиваемых исходных материалов) и/или является биологически разлагаемым (биогенный и/или биологически разлагаемый полимер). Под это понятие попадают основанные на биологических материалах биополимеры, которые биологически разлагаемы или также не биологически разлагаемы, а также основанные на нефти полимеры, которые биологически разлагаемы. Вместе с этим происходит разделение от традиционных, основывающихся на нефти материалов или, соответственно, полимеров, которые не являются биологически разлагаемыми, такими как, например, полиэтилен (PE), полипропилен (PP) и поливинилхлорид (PVC).

Понятие «каучук» обозначает высокомолекулярный, несшитый полимерный материал со свойствами резины или эластичными свойствами при комнатной температуре (25°C). При более высоких температурах или под влиянием усилия деформации каучук показывает увеличивающееся вязкое течение и, таким образом, становится возможным его деформирование при подходящих условиях.

Резиноподобные эластичные свойства отличаются относительно небольшим модулем упругости при сдвиге при небольшой зависимости от температуры. Это обусловлено изменением энтропии. При вытягивании резиноподобный эластичный материал натянут в упорядоченной конфигурации, которая приводит к снижению энтропии. Поэтому после снятия нагрузки полимеры возвращаются в исходное положение и энтропия повышается снова.

Понятие «Полиуретан» (ΡU, сокращенное обозначение DIN: PUR) обозначает полимер или синтетическую смолу, которые получаются из реакции полиприсоединения диолов или полиолов с полиизоцианатами. Характерной для полиуретанов является уретановая группа.

В рамках данного изобретения особенно предпочтительно применять термопластичные полимеры. При этом особенно пригодные полимеры включают следующие полимеры: сополимер акрилонитрил-этилен-пропилен-(диен)-стирол, сополимер акрилонитрил-метакрилат, сополимер акрилонитрил-метилметакрилат, сополимер акрилонитрил-хлорированный полиэтилен-стирол, сополимер акрилонитрил-бутадиен-стирол, сополимер акрилонитрил-этилен-пропилен-стирол, ароматические сложные полиэфиры, сополимер акрилонитрил-стирол-сложный акриловый эфир, сополимер бутадиен-стирол, ацетат целлюлозы, ацетобутират целлюлозы, ацетопропионат целлюлозы, гидрированная целлюлоза, карбоксиметилцеллюлоза, нитрат целлюлозы, пропионат целлюлозы, триацетат целлюлозы, поливинилхлорид, сополимер этилен-акриловая кислота, сополимер этилен-бутилакрилат, сополимер этилен-хлортрифторэтилен, сополимер этилен-этилакрилат, сополимер этилен-метакрилат, сополимер этилен-метакриловая кислота, сополимер этилен-тетрафторэтилен, сополимер этилен-виниловый спирт, сополимер этилен-бутен, этилцеллюлоза, полистирол, полифторэтиленпропилен, сополимер метилметакрилат-акрилонитрил-бутадиен-стирол, сополимер метилметакрилат-бутадиен-стирол, метилцеллюлоза, полиамид 11, полиамид 12, полиамид 46, полиамид 6, полиамид 6-3-T, сополимер полиамид 6-терефталевая кислота, полиамид 66, полиамид 69, полиамид 610, полиамид 612, полиамид 61, полиамид MXD 6, полиамид PDA-T, полиамид, простой ариловый полиэфир, простой ариловый полиэфиркетон, полиамидимид, полиариламид, полиаминобисмалеинатимид, полиарилаты, полибутен-1, полибутилакрилат, полибензоимидазол, полибисмалеинатимид, полиоксадиазобензоимидазол, полибутилентерефталат, поликарбонат, полихлортрифторэтилен, полиэтилен, сложный полиэфиркарбонат, простой ариловый полиэфиркетон, простой полиэфирэфиркетон, простой полиэфиримид, простой полиэфиркетон, полиэтиленоксид, простой ариловый полиэфирсульфонат, полиэтилентерефталат, полиимид, полиизобутилен, полиизоцианурат, полиимидсульфонат, полиметакрилатимид, полиметакрилат, поли-4-метилпентен-1, полиацеталь, полипропилен, полифениленоксид, полипропиленоксид, полифениленсульфид, полифениленсульфонат, полистирол, полисульфонат, политетрафтороэтилен, полиуретан, поливинилацетат, поливиниловый спирт, поливинилбутираль, поливинилхлорид, поливинилиденхлорид, поливинилиденфторид, поливинилфторид, поливинилметиловый простой эфир, поливинилпирролидон, сополимер стирол-бутадиен, сополимер стирол-изопрен, сополимер стирол-ангидрид малеиновой кислоты, сополимер стирол-ангидрид малеиновой кислоты-бутадиен, сополимер стирол-метилметакрилат, сополимер стирол-метилстирол, сополимер стирол-акрилонитрил, сополимер винилхлорид-этилен, сополимер винилхлорид-метакрилат, сополимер винилхлорид-ангидрид малеиновой кислоты, сополимер винилхлорид-малеинатимид, сополимер винилхлорид-метилметакрилат, сополимер винилхлорид-октилакрилат, сополимер винилхлорид-винилацетат, сополимер винилхлорид-винилиденхлорид и сополимер винилхлорид-винилиденхлорид-акрилонитрил.

Далее также особенно предпочтительно применение следующих каучуков: природного происхождения полиизопрен, в частности цис-1,4-полиизопрен (натуральный каучук; NR) и транс-1,4-полиизопрен (гуттаперча), прежде всего натуральный каучук; нитрилкаучук (сополимер бутадиена и акрилонитрила); поли(акрилонитрил-со-1,3-бутадиен; NBR; так называемый буна-N-каучук); бутадиенкаучук (полибутадиен; BR); акрилкаучук (полиакрилкаучук; ACM, ABR); фторкаучук (FPM); стирол-бутадиен-каучук (сополимер стирола и бутадиена; SBR); стирол-изопрен-бутадиен-каучук (сополимер стирола, изопрена и бутадиена; SIBR); полибутадиен; синтетический изопреновый каучук (полиизопрен; IR); этилен-пропилен-каучук (сополимер этилена и пропилена; EPM); этилен-пропилен-диен-каучук (терполимер этилена, пропилена и диенового компонента; EPDM); бутилкаучук (сополимер изобутилена и изопрена; HR); этилен-винилацетат-каучук (сополимер этилена и винилацетата; EVM); этилен-метилакрилат-каучук (сополимер этилена и метилакрилата; AEM); эпоксидный каучук, такой как полихлорметилоксиран (полимер эпихлоргидрина; CO), этиленоксид (оксиран)-хлорметилоксиран (полимер эпихлоргидрина; ECO), терполимер эпихлоргидрин-этиленоксид-аллилглицидиловый простой эфир (GECO), сополимер эпихлоргидрин-аллилглицидиловый простой эфир (GCO) и сополимер пропиленоксид-аллилглицидиловый простой эфир (GPO); полинорборнен-каучук (полимер бицикло[2.2.1]гепт-2-ен (2-норборнен); PNR); полиалкенилен (полимер циклоолефинена); Силиконовый каучук (Q), такой как силиконовый каучук с метиловым заместителем в полимерной цепи (MQ; например, диметилполисилоксан), силиконовый каучук с метилвиниловыми и виниловыми заместителями в полимерной цепи (VMQ), силиконовый каучук с фениловым и метиловым заместителями в полимерной цепи (PMQ), силиконовый каучук с группами фтора и метила в полимерной цепи (FMQ), силиконовый каучук с заместителями фтором метилом и винилом в полимерной цепи (FVMQ); полиуретановый каучук; тиоловый каучук; галогенбутиловый каучук, такой как бромбутиловый каучук (BIIR) и хлорбутиловый каучук (CNR); хлорполиэтилен (CM); хлорсульфонилполиэтилен (CSM); гидрированный нитриловый каучук (HNBR); и полифосфазен.

Особенно предпочтительные нитриловые каучуки включают статистические терполимеры акрилонитрила, бутадиена и карбоновой кислоты, такой как метакриловая кислота. В контексте данной работы нитриловый каучук предпочтительно включает, по отношению к общему весу полимера, следующие основные компоненты: от 15,0 до 42,0 мас.% полимера акрилонитрила; от 1,0 до 10,0 мас.% карбоновой кислоты, и остальное предпочтительно бутадиен (например, от 38,0 до 75,0 мас.%). Типичным является состав: от 20,0 до 40,0 мас.% полимера акрилонитрила, от 3,0 до 8,0 мас.% карбоновой кислоты и от 40,0 до 65,0 мас.% или 67,0 мас.% бутадиена. Особенно предпочтительно нитриловый каучук включает терполимер акрилонитрила, бутадиен и карбоновую кислоту, при этом содержание акрилонитрила меньше 35,0 мас.%, а содержание карбоновой кислоты меньше 10,0 мас.%, при этом содержание бутадиена соответствует оставшемуся количеству. Еще более предпочтительно нитриловый каучук включает следующие количества: от 20,0 до 30,0 мас.% полимера акрилонитрила, от 4,0 до 6,0 мас.% карбоновой кислоты и оставшееся количество предпочтительно бутадиен.

Применение содержащих азот полимеров, в частности полиамида, в рамках данного изобретения особенно предпочтительно. Особенно предпочтительными являются полиамид 11, полиамид 12, полиамид 46, полиамид 6, полиамид 6-3-T, сополимер полиамид 6-терефталевая кислота, полиамид 66, полиамид 69, полиамид 610, полиамид 612, полиамид 61, полиамид MXD 6 и/или полиамид PDA-T, в частности полиамид 12.

Далее, также особенно целесообразно применение абсорбируемых полимеров, в частности абсорбируемых сложных полиэфиров. Под понятием «рассасывание» (латинское resorbere = «всасывание») понимают усвоение материала в биологической системе, в частности в организме человека. Представляют интерес в частности такие материалы, которые можно применять для получения абсорбируемых имплантатов.

Согласно данному изобретению особенно предпочтительно, абсорбируемые полимеры включают повторяющиеся элементы молочной кислоты, гидроксимаслянной кислоты и/или гликолевой кислоты, предпочтительно молочной кислоты и/или гликолевой кислоты, в частности молочной кислоты. При этом полимолочная кислота является особенно предпочтительной. Кроме того, также особенно предпочтительно применение поли(диоксанона).

Под «полимолочной кислотой» в данной работе понимают полимеры, которые образованы из элементов молочной кислоты. Такие полимолочные кислоты обычно получают конденсацией молочной кислоты, а также полимеризацией с раскрытием колец лактидов в пригодных условиях.

Согласно данному изобретению особенно пригодные абсорбируемые полимеры включают поли(гликолид-со-L-лактид), поли(L-лактид), поли(L-лактид-со-s-капролактон), поли(L-лактид-co-гликолид), поли(L-лактид-co-D,L-лактид), поли(D,L-лактид-co-гликолид), а также поли(диоксанон). Подобными полимерами являются, например, полимеры коммерчески доступные от фирмы Boehringer Ingelheim Pharma KG (Германия) под торговыми марками Resomer® GL 903, Resomer® L 206 S, Resomer® L 207 S, Resomer® L 209 S, Resomer® L 210, Resomer® L 210 S, Resomer® LC 703 S, Resomer® LG 824 S, Resomer® LG 855 S, Resomer® LG 857 S, Resomer® LR 704 S, Resomer® LR 706 S, Resomer® LR 708, Resomer® LR 927 S, Resomer® RG 509 S и Resomer® X 206 S.

Предпочтительные для целей данного изобретения, абсорбируемые полимеры, при этом предпочтительно речь идет о абсорбируемых сложных полиэфирах, предпочтительно о полимерах молочной кислоты, в частности о поли-D-, поли-L- или поли-D,L-молочной кислоте, имеют среднечисловую молекулярную массу (Mn), предпочтительно определенную способом гельпроникающей хроматографии по отношению к стандарту полистиролу узкого распределения или способом титрования концевых групп, более 500 г/моль, предпочтительно больше 1000 г/моль, особенно предпочтительно больше 5000 г/моль, предпочтительно более 10000 г/моль, в частности больше 25000 г/моль. С другой стороны среднечисловая молекулярная масса предпочтительного рассасывающегося полимера меньше 1000000 г/моль, предпочтительно меньше 500000 г/моль, предпочтительнее меньше 100000 г/моль, в частности самое большее 50000 г/моль. Среднечисловая молекулярная масса в области от 500 до 50000 г/моль в рамках данного изобретения особенно предпочтительна.

Средневесовая молекулярная масса (Mw) предпочтительного рассасывающегося полимера, при этом предпочтительно речь идет о рассасывающемся сложном полиэфире, предпочтительно о полимере молочной кислоты, в частности о поли-D-, поли-L- или поли-D,L-молочной кислоте, предпочтительно определенная способом гельпроникающей хроматографии относительно стандарта полистирола с узким распределением, находится предпочтительно в области от 750 до 5000000 г/моль, предпочтительно в области от 750 до 1000000 г/моль, особенно предпочтительно в области от 750 до 500000 г/моль, в частности в области от 750 до 250000 г/моль, и полидисперсность данного полимера предпочтительно находится в области от 1,5 до 5.

Истинная вязкость особенно пригодных, абсорбируемых полимеров, при этом предпочтительно речь идет об абсорбируемых сложных полиэфирах, предпочтительно о полимере молочной кислоты, в частности о поли-D-, поли-L- или поли-D,L-молочной кислоте, измеренная в хлороформе при 25°C и концентрации полимера 0,1%, находится в области от 0,5 до 8,0 дл/г, предпочтительно в области от 0,8 до 7,0 дл/г, в частности в области от 1,5 до 3,2 дл/г.

Далее, истинная вязкость особенно пригодных абсорбируемых полимеров, при этом предпочтительно речь идет о абсорбируемых сложных полиэфирах, предпочтительно о полимере молочной кислоты, в частности о поли-D-, поли-L- или поли-D,L-молочной кислоте, измеренной в гексафтор-2-пропаноле при 30°C, концентрации полимера 0,1%, находится в области от 1,0 до 2,6 дл/г, в частности в области от 1,3 до 2,3 дл/г.

В рамках данного изобретения, кроме того, исключительно предпочтительны полимеры, в частности термопластичные полимеры, с температурой стеклования больше 20°C, предпочтительно больше 25°C, предпочтительно больше 30°C, особенно предпочтительно больше 35°C, в частности больше 40°C. В рамках особенно предпочтительного варианта осуществления данного изобретения температура стеклования данного полимера находится в области от 35 до 55°C, в частности в области от 40 до 50°C.

Далее, особенно пригоден полимер, который имеет температуру плавления больше 50°C, предпочтительно по меньшей мере 60°C, предпочтительно больше 150°C, особенно предпочтительно в области от 160 до 210°C, в частности в области от 175 до 195°C.

При этом температуру стеклования и температуру плавления полимера предпочтительно определяют способом динамической дифференциальной колориметрии (Differential Scanning Calorimetry; сокращенно DSC). Особенно предпочтителен в этой связи следующий образ действий:

DSC-измерение проводят в атмосфере азота на приборе Mettler-Toledo DSC 30S. Калибровку проводят предпочтительно с индием. Измерение предпочтительно проводят в атмосфере сухого, не содержащего кислород азота (скорость потока: предпочтительно 40 мл/мин). Вес образца предпочтительно выбирают от 15 до 20 мг. Образец сначала нагревают от 0°C до предпочтительно температуры выше температуры плавления исследуемого полимера, затем охлаждают до 0°C и второй раз нагревают от 0°C до упомянутой температуры со скоростью нагрева 10°C/мин.

Наиболее предпочтительными в качестве термопластичных полимеров являются полиамид, а также абсорбируемые полимеры, прежде всего абсорбируемый сложный полиэфир, в частности полимер молочной кислоты.

В случае комбинированных частиц по п. 2 формулы изобретения, большие частицы согласно данному изобретению включают по меньшей мере один абсорбируемый сложный полиэфир со среднечисловой молекулярной массой в области от 500 до 1000000 г/моль. При этом условии описанные выше предпочтительные варианты полимеров для больших частиц также относятся к данному варианту осуществления данного изобретения.

В рамках данного изобретения маленькие частицы комбинированных частиц включают по меньшей мере одну соль кальция.

В комбинированных частицах по п. 2 формулы изобретения данная соль кальция принципиально не подлежит ограничениям. Однако предпочтительно речь идет о по меньшей мере одном карбонате кальция, в частности о по меньшей мере одном осажденном карбонате кальция.

Форма частиц соли кальция, предпочтительно частиц карбоната кальция, в частности частиц осажденного карбоната кальция, при этом не подлежит дополнительным ограничениям и может согласовываться для конкретных областей применения. Однако предпочтительно применять частицы скаленоэдрической, ромбоэдрической, игольчатой, пластинчатой или шарообразной (сферической) формы. В рамках особенно предпочтительного варианта осуществления данного изобретения применяют шарообразные частицы соли кальция, предпочтительно частицы карбоната кальция, в частности шарообразные частицы осажденного карбоната кальция, так как они обычно имеют изотропный профиль свойств. В соответствие с этим получаемые комбинированные частицы также отличаются по возможности изотропным профилем свойств.

Aspekt Ratio (аспект ратио) (соотношение длин сторон) частиц соли кальция, предпочтительно частиц карбоната кальция, в частности частиц осажденного карбоната кальция, предпочтительно меньше 5, предпочтительно меньше 4, особенно предпочтительно меньше 3, предпочтительнее меньше 2, еще более предпочтительно меньше 1,5, наиболее предпочтительно в области от 1,0 до 1,25, предпочтительно меньше 1,1, в частности меньше 1,05.

Аспект ратио (соотношение длин сторон) частиц соли кальция в контексте данной работы обозначает частное максимального и минимального диаметра частиц. Его предпочтительно определяют с помощью электронной микроскопии как среднее значение (среднечисловое). В этой связи для шарообразной формы частиц соли кальция предпочтительно принимают во внимание только частицы с размером частиц в области от 0,1 до 30,0 мкм. Для ромбоэдрических частиц соли кальция предпочтительно принимают во внимание только частицы с размером частиц в области от 0,1 до 20,0 мкм. Для частиц соли кальция другой формы предпочтительно принимают во внимание только частицы с размером частиц в области от 0,1 до 2,0 мкм.

Далее, предпочтительно по меньшей мере 90%, предпочтительно по меньшей мере 95% всех частиц, имеют аспект ратио (соотношение длин сторон) меньше 5, предпочтительно меньше 4, особенно предпочтительно меньше 3, предпочтительно меньше 2, еще более предпочтительно меньше 1,5, наиболее предпочтительно в области от 1,0 до 1,25, предпочтительно меньше 1,1, в частности меньше 1,05.

Далее, наиболее предпочтительны шарообразные частицы соли кальция, которые предпочтительно преимущественно находятся отдельно друг от друга. При этом возможны небольшие отклонения от совершенной шарообразной формы, если при этом свойства частицы не изменяются коренным образом. Таким образом, поверхность частицы может иметь случайные дефекты или дополнительные наслоения.

В рамках особенно предпочтительного варианта данного изобретения частицы соли кальция, предпочтительно частицы карбоната кальция, в частности частицы осажденного карбоната кальция, предпочтительно являются шарообразными и в основном аморфными. Понятие «аморфный» в данном случае обозначает такую модификацию соли кальция, в которой атомы по меньшей мере частично не имеют упорядоченной структуры, а образуют материал с нерегулярной структурой, и поэтому данная модификация располагает только ближним порядком, а не дальним порядком. В этом заключается отличие от кристаллических модификаций солей кальция, таких как, например, кальцит, ватерит и арагонит, у которых атомы имеют как ближний, так и дальний порядок.

Однако в рамках данного предпочтительного варианта данного изобретения присутствие кристаллических компонентов не исключено категорически. При этом предпочтительно содержание кристаллической соли кальция, в частности кристаллического карбоната кальция составляет меньше 50 мас.%, особенно предпочтительно меньше 30 мас.%, наиболее предпочтительно меньше 15 мас.%, в частности меньше 10 мас.%. В рамках особенно предпочтительного варианта данного изобретения содержание кристаллической соли кальция, в частности кристаллического карбоната кальция составляет меньше 8,0 мас.%, предпочтительно меньше 6,0 мас.%, предпочтительно меньше 4,0 мас.%, особенно предпочтительно меньше 2,0 мас.%, наиболее предпочтительно меньше 1,0 мас.%, в частности меньше 0,5 мас.%, в каждом случае по отношению к общей массе соли кальция.

Для определения содержания аморфной и кристаллической соли особенно хорошо зарекомендовал себя способ рентгеновской дифракции с внутренним стандартом, предпочтительно кварцем, в сочетании усовершенствованием Ритвельда.

В рамках данного предпочтительного варианта осуществления данного изобретения частицы соли кальция, предпочтительно аморфные частицы карбоната кальция, предпочтительно стабилизированы по меньшей мере одним веществом, в частности по меньшей мере одним поверхностно-активным веществом, которое предпочтительно расположено на поверхности частицы соли кальция, в частности на поверхности предпочтительно шарообразных частиц карбоната кальция. «Поверхностно-активное вещество» обозначает в контексте данного изобретения предпочтительно органические соединения, которые из раствора сильно насыщают граничную поверхность (вода/частица соли кальция, предпочтительно частица карбоната кальция) и вследствие этого снижают поверхностное натяжение, предпочтительно измеренное при 25°C. Для дополнительных подробностей рекомендуется специальная литература, в частности Römpp-Lexikon Chemie/Hrsg. Jürgen Falbe; Manfred Regitz. Bearb. Von Eckard Amelingmeier; Stuttgart, New York; Thieme; Band 2: Cm-G; 10. Auflage (1997); заголовок: «пверхностно-активные вещества». Предпочтительно вещество, в частности поверхностно-активное вещество, имеет молярную массу более 100 г/моль, предпочтительно более 125 г/моль, в частности более 150 г/моль, и соответствует формуле R-X_n.

При этом радикал R представляет собой радикал, включающий по меньшей мере 1, предпочтительно по меньшей мере 2, предпочтительно по меньшей мере 4, особенно предпочтительно по меньшей мере 6, в частности по меньшей мере 8 атомов углерода, предпочтительно алифатический или циклоалифатический радикал, который необязательно может включать дополнительные радикалы X и который необязательно имеет одну или несколько простых эфирных связей.

Радикал X представляет собой группу, которая включает по меньшей мере один атом кислорода, а также по меньшей мере один атом углерода, атом серы, атом фосфора и/или атом азота, предпочтительно по меньшей мере один атом фосфора и/или по меньшей мере один атом углерода. Особенно предпочтительными являются следующие группы:

группы карбоновой кислоты -COOH,

карбоксилатные группы -COO^-,

группы сульфоновой кислоты -SO₃H,

сульфонатные группы -SO₃^-,

водородсульфатные группы -OSO₃H,

сульфатные группы -OSO₃^-,

группы фосфоновой кислоты -PO₃H₂,

фосфонатные группы -PO₃H^-, -PO₃^2-,

аминогруппы -NR¹R², а также

группы аммония ~N⁺R¹R²R³,

в частности группы карбоновой кислоты, карбоксилатные группы, группы фосфоновой кислоты и фосфонатные группы.

Радикалы R¹, R² и R³ в данном контексте представляют собой независимо друг от друга водород или алкильную группу с от 1 до 5 атомами углерода. Радикалы R¹, R² и R³ могут также быть радикалом R.

Предпочтительно противоионами для упомянутых анионов являются катионы металлов, в частности катионы щелочных металлов, предпочтительно Na⁺ и K⁺, а также ион аммония.

Предпочтительно противоионими для упомянутых выше катионов являются гидроксильный ион, гидрокарбонатный ион, карбонатный ион, гидросульфатный ион, сульфатный ион и ионы галогенидов, в частности хлоридный и бромидный ионы;

n представляет собой предпочтительно целое число в области от 1 до 20, предпочтительно в области от 1 до 10, в частности в области от 1 до 5.

Для целей данного изобретения особенно пригодные вещества включают алкилкарбоновые кислоты, алкилкарбоксилаты, алкилсульфоновые кислоты, алкилсульфонаты, алкилсульфаты, сульфаты алкиловых простых эфиров с предпочтительно от 1 до 4 элементами простого эфира этиленгликоля, этоксилаты жирных спиртов с предпочтительно от 2 до 20 элементами простого эфира этиленгликоля, этоксилаты алкилфенолов, необязательно замещенные алкилфосфоновые кислоты, необязательно замещенные алкилфосфонаты, сорбитановые сложные эфиры жирных кислот, алкилполигликозиды, N-метилглюкамид, гомо- и сополимеры акриловых кислот, а также их соответствующие солевые формы и блоксополимеры.

Первая группа особенно предпочтительных веществ содержит необязательно замещенные алкилфосфоновые кислоты, в частности аминотри(метиленфосфоновую кислоту), 1-гидроксиэтилен(1,1-дифосфоновую кислоту), этилендиаминтетра(метиленфосфоновую кислоту), гексаметилендиаминтетра(метиленфосфоновую кислоту), диэтилентриаминпента(метиленфосфоновую кислоту), а также необязательно замещенные алкилфосфонаты, в частности упомянутых выше кислот. Данные соединения известны как многофункциональные комплексообразующие вещества для ионов металлов и как средства против накипи.

Далее особенно хорошо зарекомендовали себя также гомо- и сополимеры, предпочтительно гомополимеры акриловой кислоты, а также их соответствующие солевые формы, в частности такие, которые имеют среднемассовую молекулярную массу в области 1000 - 10000 г/моль.

Далее, особенно благоприятно применение блоксополимеров, предпочтительно двойных гидрофильных блоксополимеров, в частности полиэтиленоксида или полипропиленоксида.

Содержание предпочтительного поверхностно-активного вещества принципиально можно выбирать свободно и целенаправленно подбирать к соответствующим областям применения. Однако предпочтительно оно находится в области от 0,1 до 5,0 мас.%, в частности в области от 0,3 до 1,0 мас.%, по отношению к количеству соли кальция, в частности к количеству CaCO₃ в частицах.

Получение предпочтительно шарообразных, предпочтительно аморфных частицы соли кальция, в частности частиц карбоната кальция, может происходить известным способом, например гидролизом диалкилкарбоната или алкиленкарбоната в содержащем катионы кальция растворе. Получение нестабилизированных шарообразных частицы карбоната кальция, например, подробно описано в заявке на патент WO 2008/122358, раскрытие которого, в частности относительно особенно предпочтительных вариантов получения подобных нестабилизированных шарообразных частиц карбоната кальция, включено в данную работу в виде ссылки.

Гидролиз диалкилкарбоната или алкиленкарбоната проводят предпочтительно в присутствии гидроксида.

Предпочтительными для целей данного изобретения вещества, которые включают Ca²⁺- ионы, являются галогениды кальция, предпочтительно CaCl₂, CaBr₂, в частности CaCl₂, а также гидроксид кальция. В рамках первого особенно предпочтительного варианта осуществления данного изобретения применяют CaCl₂. В следующем особенно предпочтительном варианте осуществления данного изобретения применяют Ca(OH)₂.

В рамках первого особенно предпочтительного варианта осуществления данного изобретения применяют диалкилкарбонат. Особенно пригодный диалкилкарбонат включает от 3 до 20, предпочтительно от 3 до 9, атомов углерода, это в частности диметилкарбонат, диэтилкарбонат, ди-н-пропилкарбонат, ди-изо-пропилкарбонат, ди-н-бутилкарбонат, ди-втор.-бутилкарбонат и ди-трет.-бутилкарбонат, причем в связи с этим наиболее предпочтителен диметилкарбонат.

В следующем особенно предпочтительном варианте осуществления данного изобретения в реакцию вводят алкиленкарбонат. Особенно предпочтительные алкиленкарбонаты включают от 3 до 20, предпочтительно от 3 до 9, особенно предпочтительно от 3 до 6 атомов углерода и предпочтительны также в частности такие соединения, которые включают кольца из от 3 до 8, предпочтительно от 4 до 6, в частности 5 атомов с предпочтительно 2 атомами кислорода и остальными атомами углерода. Пропиленкарбонат (4-метил-1,3-диоксолан) особенно хорошо зарекомендовал себя в этой связи.

В качестве гидроксида особенно пригодными оказались гидроксиды щелочных металлов, в частности NaOH, и гидроксид кальция. В рамках первого особенно предпочтительного варианта осуществления данного изобретения применяют NaOH. В рамках следующего особенно предпочтительного варианта осуществления данного изобретения применяют Ca(OH)₂. Далее, молярное отношение Ca, предпочтительно из хлорида кальция, к OH, предпочтительно из гидроксида щелочного металла, в реакционной смеси предпочтительно больше 0,5:1 и особенно предпочтительно находится в области находится от >0,5:1 до 1:1, в частности в области от 0,6:1 до 0,9:1.

Молярное отношение Ca²⁺, предпочтительно из хлорида кальция, к диалкилкарбонату и/или алкиленкарбонату в реакционной смеси находится предпочтительно в области от 0,9:1,5 до 1,1:1, особенно предпочтительно в области от 0,95:1 до 1:0,95. В рамках особенно предпочтительного варианта данного изобретения диалкилкарбонат и/или алкиленкарбонат и Ca²⁺, в частности хлорид кальция применяют в эквимолярном соотношении.

В рамках первого особенно предпочтительного варианта данного изобретения не применяют Ca(OH)₂ в качестве источника OH. Компоненты для преобразования применяют предпочтительно в следующих концентрациях:

a) Ca²⁺: от >10 до 50 ммоль/л, предпочтительно от 15 до 45 ммоль/л, в частности от 17 до 35 ммоль/л;

b) диалкилкарбонат и/или алкиленкарбонат: от >10 до 50 ммоль/л, предпочтительно от 15 до 45 ммоль/л, в частности от 17 до 35 ммоль/л;

c) OH^-: от 20 до 100 ммоль/л, предпочтительно от 20 до 50 ммоль/л, особенно предпочтительно от 25 до 45 ммоль/л, в частности от 28 до 35 ммоль/л.

При этом соответствующие данные концентраций относятся к концентрациям упомянутых компонентов в реакционной смеси.

В рамках следующего особенно предпочтительного варианта данного изобретения применяют Ca(OH)₂, предпочтительно известковое молоко, в частности насыщенное известковое молоко, в качестве источника OH^-. Компоненты для преобразования при этом применяют предпочтительно в следующих концентрациях:

a) Ca(OH)₂: от >5 до 25 ммоль/л, предпочтительно от 7,5 до 22,5 ммоль/л, в частности от 8,5 до 15,5 ммоль/л;

b) диалкилкарбонат и/или алкиленкарбонат: от >5 до 25 ммоль/л, предпочтительно от 7,5 до 22,5 ммоль/л, в частности от 8,5 до 15,5 ммоль/л.

При этом соответствующие данные концентраций относятся к концентрациям упомянутых компонентов в реакционной смеси.

Реакцию компонентов предпочтительно проводят при температуре в области от 15 до 30°C.

Конкретный размер частиц соли кальция, в частности частиц карбоната кальция, можно устанавливать известным способом посредством перенасыщения.

Частицы соли кальция, в частности частицы карбоната кальция, при упомянутых условиях выпадают в осадок из реакционной смеси.

Стабилизация предпочтительно аморфных частиц соли кальция, в частности предпочтительно аморфных частиц карбоната кальция, происходит предпочтительно посредством добавления поверхностно-активных веществ к реакционной смеси.

При этом данное добавление вещества должно происходить только после начала реакции образования частиц соли кальция, в частности частиц карбоната кальция, то есть после добавления исходных веществ, предпочтительно самое раннее через 1 мин, предпочтительно самое раннее через 2 мин, предпочтительно самое ранее через 3 мин, особенно предпочтительно самое ранее через 4 мин, в частности самое раннее через 5 мин после смешивания исходных веществ. Далее, необходимо момент добавления выбирать таким образом, чтобы предпочтительное поверхностно-активное вещество добавлялось незадолго до конца осаждения и по возможности незадолго до начала преобразования предпочтительной аморфной соли кальция, в частности аморфного карбоната кальция, в кристаллическую модификацию, так как таким образом можно в максимальной мере обеспечить выход и чистоту «стабилизированных шарообразных аморфных частиц соли кальция». Если добавление предпочтительного поверхностно-активного вещества происходит раньше, то, как правило, получается бимодальный продукт, который наряду с желаемыми стабилизированными шарообразными аморфными частицами соли кальция содержит ультратонкие аморфные частицы соли кальция в качестве побочного продукта. Если добавление предпочтительного поверхностно-активного вещество происходит позже, то происходит уже преобразование желаемых «стабилизированных частиц соли кальция» в кристаллическую модификацию. По этой причине предпочтительное поверхностно-активное вещество предпочтительно добавляют при значении pH меньше или равно 11,5, предпочтительно меньше или равно 11,3, в частности меньше или равно 11,0. Особенно благоприятно добавление при значении pH в области от 11,5 до 10,0, предпочтительно в области от 11,3 до 10,5, в частности в области от 11,0 до 10,8, измеренном при температуре реакции, предпочтительно при 25°C.

Полученные стабилизированные, предпочтительно шарообразные, аморфные частицы соли кальция известным способом, например, центрифугированием, обезвоживают и сушат. Промывка с ацетоном и/или сушка в вакуумном сушильном шкафу больше не является необходимой.

После сушки получаются из «стабилизированных частиц соли кальция» «частицы соли кальция с небольшим содержанием воды в структуре», в частности «частицы карбоната кальция с небольшим содержанием воды в структуре».

Для целей данного изобретения полученные частицы соли кальция предпочтительно сушат таким образом, чтобы они имели остаточное содержание воды. Для этого особенно хорошо зарекомендовал себя способ, при котором частицы соли кальция предпочтительно сначала подсушивают при температуре до 150°C, а затем частицы соли кальция предпочтительно сушат при температуре в области от более 150 до 250°C, предпочтительно в области от 170 до 230°C, особенно предпочтительно в области от 180 до 220°C, в частности в области от 190 до 210°C. Сушка предпочтительно происходит в воздушно-циркуляционныом сушильном шкафу. При этом частицы соли кальция предпочтительно сушат по меньшей мере 3 ч, особенно предпочтительно по меньшей мере 6 ч, в частности по меньшей мере 20 ч.

В рамках следующего особенно предпочтительного варианта данного изобретения предпочтительные осажденные частицы соли кальция, в частности предпочтительные осажденные частицы соли кальция, по существу кристаллические, в частности по существу кальцитные. Однако в рамках данного предпочтительного варианта данного изобретения присутствие других, в частности аморфных компонентов не исключено категорически. Однако предпочтительно доля других некристаллических модификаций соли кальция, в частности других некристаллических модификаций карбоната кальция, меньше 50 мас.%, особенно предпочтительно меньше 30 мас.%, наиболее предпочтительно меньше 15 мас.%, в частности меньше 10 мас.%.

Далее, доля не кальцитной модификации карбоната кальция предпочтительно составляет меньше 50 мас.%, особенно предпочтительно меньше 30 мас.%, наиболее предпочтительно меньше 15 мас.%, в частности меньше 10 мас.%.

Средний диаметр предпочтительных осажденных частиц соли кальция, в частности предпочтительных осажденных частиц карбоната кальция, принципиально можно выбирать свободно. Предпочтительно диаметр находится в области от 0,05 до 30,0 мкм, в частности в области от 0,1 до 15,0 мкм.

Для аморфных частиц соли кальция, в частности для аморфных частиц карбоната кальция, средний диаметр частиц соли кальция предпочтительно находится в области от 0,05 до 2,0 мкм, предпочтительно меньше 1,75 мкм, особенно предпочтительно меньше 1,5 мкм, в частности меньше 1,2 мкм. Далее, средний диаметр частиц в данном случае предпочтительно больше 0,1 мкм, предпочтительно больше 0,2 мкм, в частности больше 0,3 мкм.

Для скаленоэдрических частиц соли кальция, в частности для скаленоэдрических частиц карбоната кальция, средний диаметр частицы соли кальция предпочтительно находится в области от 0,05 до 2,0 мкм, предпочтительно меньше 1,75 мкм, особенно предпочтительно меньше 1,5 мкм, в частности меньше 1,2 мкм. Далее, средний диаметр частиц в данном случае предпочтительно больше 0,1 мкм, предпочтительно больше 0,2 мкм, в частности больше 0,3 мкм.

Далее, особенно хорошо зарекомендовали себя скаленоэдрические частицы соли кальция, в частности частицы карбоната кальция, которые имеют средний диаметр предпочтительно в области от 1,0 до 5,0 мкм, предпочтительно меньше 4,5 мкм, особенно предпочтительно меньше 4,0 мкм, в частности меньше 3,5 мкм. Далее, средний диаметр частиц в данном случае предпочтительно больше 1,5 мкм, предпочтительно больше 2,0 мкм, в частности больше 3,0 мкм.

Для ромбоэдрических частиц соли кальция, в частности для ромбоэдрических частиц карбоната кальция, средний диаметр частицы соли кальция предпочтительно находится в области от 0,05 до 2,0 мкм, предпочтительно меньше 1,75 мкм, особенно предпочтительно меньше 1,5 мкм, в частности меньше 1,2 мкм. Далее, средний диаметр частиц в данном случае предпочтительно больше 0,1 мкм, предпочтительно больше 0,2 мкм, в частности больше 0,3 мкм.

Далее, также особенно хорошо зарекомендовали себя ромбоэдрические частицы соли кальция, в частности частицы карбоната кальция, которые имеют средний диаметр предпочтительно в области от 1,0 до 20,0 мкм, предпочтительно меньше 18,0 мкм, особенно предпочтительно меньше 16,0 мкм, в частности меньше 14,0 мкм. Далее, средний диаметр частиц в данном случае предпочтительно больше 2,5 мкм, предпочтительно больше 4,0 мкм, в частности больше 6,0 мкм.

Для иглообразных частиц соли кальция, в частности для иглообразных частиц карбоната кальция, средний диаметр частиц соли кальция предпочтительно находится в области от 0,05 до 2,0 мкм, предпочтительно меньше 1,5 мкм, особенно предпочтительно меньше 1,0 мкм, в частности меньше 0,75 мкм. Далее, средний диаметр частиц в данном случае предпочтительно больше 0,1 мкм, предпочтительно больше 0,2 мкм, в частности больше 0,3 мкм.

Для пластинчатых частиц соли кальция, в частности для пластинчатых частиц карбоната кальция, средний диаметр частиц соли кальция предпочтительно находится в области от 0,05 до 2,0 мкм, предпочтительно меньше 1,75 мкм, особенно предпочтительно меньше 1,5 мкм, в частности меньше 1,2 мкм. Далее, средний диаметр частиц в данном случае предпочтительно больше 0,1 мкм, предпочтительно больше 0,2 мкм, в частности больше 0,3 мкм.

Для сферических (шарообразных) частиц соли кальция, в частности для шарообразных частиц карбоната кальция, особенно предпочтителен средний диаметр в области от 1,0 до 30,0 мкм, предпочтительно меньше 20,0 мкм, предпочтительно меньше 18,0 мкм, особенно предпочтительно меньше 16,0 мкм, в частности меньше 14,0 мкм. Далее, средний диаметр частиц в данном случае предпочтительно больше 2,5 мкм, предпочтительно больше 4,0 мкм, в частности больше 6,0 мкм.

Упомянутый выше средний размер частиц соли кальция, в частности частиц карбоната кальция, в рамках данного изобретения предпочтительно определяют с использованием снимков, полученных с помощью растрового электронного микроскопа (REM-снимки), при этом предпочтительно принимают во внимание только частицы с размером по меньшей мере 0,01 мкм и определяют среднее среди предпочтительно по меньшей мере 20, особенно предпочтительно по меньшей мере 40 частиц. Далее особенно хорошо зарекомендовал себя способ седиментационного анализа, прежде всего для иглообразных частиц соли кальция, причем в данном контексте применение устройства Sedigraphs 5100 (Micromeritics GmbH) особенно предпочтительно.

У не шарообразных частиц соли кальция предпочтительно ориентируются на эквивалентный шару размер частиц. Распределение размеров частиц соли кальция сравнительно узкое и предпочтительно такое, что меньшей мере 90,0 мас.% всех частиц соли кальция, предпочтительно все частицы карбоната кальция, имеют диаметр частиц в области от средний диаметр частиц - 50%, предпочтительно в области от средний диаметр частиц -40%, в частности в области от средний диаметр частиц -30% до средний диаметр частиц +70 %, предпочтительно средний диаметр частиц +60%, в частности средний диаметр частиц +50%. При этом распределение размеров предпочтительно определяют с помощью растровой туннельной микроскопии.

Коэффициент формы частиц соли кальция, предпочтительно частиц карбоната кальция, который определяют как частное минимального диаметра частиц и максимального диаметра частиц, предпочтительно для по меньшей мере 90%, предпочтительно для по меньшей мере 95% всех частицы больше 0,90, особенно предпочтительно больше 0,95. В данном контексте для шарообразных частицы соли кальция предпочтительно принимают во внимание только частицы с размером частиц в области от 0,1 до 30,0 мкм. Для ромбоэдрических частиц соли кальция предпочтительно принимают во внимание только частицы с размером частиц в области от 0,1 до 20,0 мкм. Для других частиц соли кальция предпочтительно принимают во внимание только частицы с размером частиц в области от 0,1 до 2,0 мкм.

Частицы соли кальция, в частности частицы карбоната кальция, предпочтительно отличаются сравнительно низким содержанием воды. Они имеют по отношению к их общей массе содержание воды (остаточная влажность при 200°C) самое большее 5,0 мас.%, предпочтительно самое большее 2,5 мас.%, предпочтительно самое большее 1,0 мас.%, особенно предпочтительно самое большее 0,5 мас.%, еще более предпочтительно меньше 0,4 мас.%, предпочтительно меньше 0,3 мас.%, предпочтительно меньше 0,2 мас.%, в частности самое большее 0,1 мас.%.

В рамках данного изобретения содержание воды в частицах соли кальция, в частности в частицах карбоната кальция, предпочтительно определяют с помощью термогравиметрии, прием измерение предпочтительно проводят в атмосфере азота (расход азота предпочтительно 20 мл/мин) и предпочтительно для области температур от 40 или ниже до 250°C или выше. Далее, измерение предпочтительно происходит при скорости нагрева 10°C/мин.

Если в рамках данного изобретения применяют аморфные частицы карбоната кальция в качестве частиц соли кальция, то они предпочтительно имеют низкое содержание структурной воды. Оно предпочтительно составляет меньше 5 моль, предпочтительно меньше 3 моль, особенно предпочтительно меньше 1 моль, в частности меньше 0,5 моль структурной воды на моль карбоната кальция. В наиболее предпочтительном варианте осуществления данного изобретения аморфные частицы карбоната кальция не содержат структурной воды.

Удельная поверхность частиц соли кальция, в частности частиц карбоната кальция, находится предпочтительно в области от 0,1 до 100 м²/г, особенно предпочтительно в области от 0,1 до 20,0 м²/г, в частности в области от 4,0 до 12,0 м²/г. Для ромбоэдрических частицы соли кальция, в частности для ромбоэдрических частиц карбоната кальция удельная поверхность в рамках особенно предпочтительного варианта данного изобретения меньше 1,0 м²/г, предпочтительно меньше 0,75 м²/г, в частности меньше 0,5 м²/г, при этом средний диаметр ромбоэдрических частиц соли кальция, в частности ромбоэдрических частиц карбоната кальция, предпочтительно больше 2,5 мкм, предпочтительно больше 4,0 мкм, в частности больше 6,0 мкм.

Для шарообразных частиц соли кальция, в частности для шарообразных частицы карбоната кальция, которые предпочтительно имеют средний диаметр больше 2,5 мкм, предпочтительно больше 4,0 мкм, в частности больше 6,0 мкм, удельная поверхность в рамках особенно предпочтительного варианта данного изобретения меньше 3,0 м²/г, предпочтительно меньше 2,0 м²/г, в частности меньше 1,5 м²/г. Далее, удельная поверхность в данном случае предпочтительно больше 0,25 м²/г, предпочтительно больше 0,5 м²/г, в частности больше 0,75 м²/г.

Особенно предпочтительны в данном контексте частицы соли кальция, в частности частицы карбоната кальция, у которых удельная поверхность во время сушки остается относительно постоянной и предпочтительно изменяется максимально на 200%, предпочтительно максимально на 150%, в частности максимально на 100%, по отношению к исходному значению.

Щелочность частиц соли кальция, в частности частиц карбоната кальция, относительно небольшая. Значение pH, измеренное согласно EN ISO 787-9, предпочтительно меньше 11,5, предпочтительно меньше 11,0, в частности меньше 10,5. Для целей данного изобретения особенно предпочтительно соль кальция наряду с карбонатом кальция включает также фосфат кальция, в частности Ca₃(PO₄)₂, CaHPO₄, Ca(H₂PO₄)₂ и/или Ca₅(PO₄)₃(OH).

Кроме того, также особенно пригодны смеси солей кальция. Они включают предпочтительно по меньшей мере один карбонат кальция, в частности осажденный карбонат кальция, и по меньшей мере один фосфат кальция, в частности Ca₃(PO₄)₂, CaHPO₄, Ca(H₂PO₄)₂ и/или Ca₅(PO₄)₃(OH).

Массовое отношение соли кальция, в частности карбоната кальция, к фосфату кальция при этом предпочтительно находится в области от 99:1 до 1:99, в частности в области от 50:50 до 99:1.

В случае комбинированных частиц по п. 1 маленькие частицы по изобретению включают осажденные частицы карбоната кальция со средним размером частиц в области от 0,01 до 1,0 мм. При этом условии описанные выше предпочтительные варианты соли кальция для маленьких частиц также подходят для данного варианта осуществления данного изобретения.

В рамках данного изобретения можно получить микроструктурированные комбинированные частицы способом, в котором большие частицы соединяют с маленькими частицами, причем

- большие частицы имеют средний диаметр частиц в области от 0,1 мкм до 10 мм, предпочтительно в области от 0,5 мкм до 2,0 мм, в частности в области от 1,0 мкм до 500,0 мкм,

- средний диаметр маленьких частиц составляет самое большее 1/10 среднего диаметра больших частиц и предпочтительно находится в области от 0,01 до 1,0 мм, предпочтительно в области от 0,02 до 200 мкм, предпочтительно в области от 0,05 до 30,0 мкм, в частности в области от 0,1 до 15,0 мкм.

При этом маленькие частицы расположены на поверхности больших частиц и/или негомогенно распределены внутри больших частиц.

«Негомогенное» распределение маленьких частиц внутри больших частиц обозначает в данном случае не однородное (не равномерное) распределение маленьких частиц внутри больших частиц. Предпочтительно внутри комбинированных частиц имеется по меньшей мере одна первая область, которая включает по меньшей мере две, предпочтительно по меньшей мере три, предпочтительно по меньшей мере четыре, в частности по меньшей мере пять маленьких частиц, и по меньшей мере одна другая область внутри комбинированных частиц, которая хотя имеет такой же объем и такую же форму как первая область, но включает другое количество маленьких частиц.

Далее массовое отношение полимера к соли кальция, предпочтительно карбонату кальция, в частности осажденному карбонату кальция, внутри частицы больше, чем массовое отношение полимера к соли кальция, предпочтительно карбонату кальция, в частности осажденному карбонату кальция, во внешней области частицы. Предпочтительно массовое отношение полимера к соли кальция, предпочтительно карбонату кальция, в частности осажденному карбонату кальция, внутри частицы больше 50:50, предпочтительно больше 60:40, предпочтительно больше 70:30, особенно предпочтительно больше 80:20, еще более предпочтительно больше 90:10, наиболее предпочтительно больше 95:5, в частности больше 99:1. Далее массовое отношение соли кальция, предпочтительно карбоната кальция, в частности осажденного карбоната кальция, к полимеру в во внешней области частицы, предпочтительно в поверхностной области частицы, больше 50:50, предпочтительно больше 60:40, предпочтительно больше 70:30, особенно предпочтительно больше 80:20, еще более предпочтительно больше 90:10, наиболее предпочтительно больше 95:5, в частности больше 99:1.

«Внутри частицы» обозначает в данном контексте область, которая отстоит он центра частицы максимально на расстояние r/2, при этом предпочтительно центр частицы соответствует центру тяжести частицы и при этом r соответствует радиусу компактной шарообразной частицы, которая состоит из таких же компонентов в таком же количественном соотношении и с такой же плотностью.

Наружная область частиц обозначает область, которая от центра частицы удалена на расстояние больше r/2. Поверхностная область частицы обозначает область, которая от центра частицы удалена на расстояние больше 0,793 r. При этом центр частицы и r такие, как определено ранее.

Для целей данного изобретения особенно предпочтительно комбинированные частицы являются шарообразными. Средний диаметр комбинированных частицы предпочтительно находится в области от 0,1 до 12 мм, в частности в области от 0,5 до 2,4 мм.

В рамках особенно предпочтительного варианта осуществления данного изобретения комбинированные частицы по изобретению включают ядро и оболочку, причем ядро предпочтительно включает по меньшей мере один полимер, в частности по меньшей мере один термопластичный полимер, и предпочтительно имеет средний диаметр в области от 0,1 до 10 мм, в частности в области от 0,5 до 2 мм. Оболочка включает предпочтительно по меньшей мере одну соль кальция, предпочтительно по меньшей мере один карбонат кальция, в частности по меньшей мере один осажденный карбонат кальция, и имеет предпочтительно среднюю толщину самое большее 20%, по отношению к диаметру ядра.

Средний диаметр комбинированных частиц, больших частицы и маленьких частицы, а также упомянутые выше размеры предпочтительно согласно данному изобретению определяют на основании микроскопических снимков, при необходимости снимков электронного микроскопа. Для определения среднего диаметра больших частиц и маленьких частиц также особенно предпочтителен седиментационный анализ, причем в данном случае особенно предпочтительно применение Sedigraphs 5100 (Micromeritics GmbH). Для комбинированных частиц особенно хорошо зарекомендовал себя анализ размера частиц с помощью лазерной дифракции, причем в данном контексте особенно предпочтительно применение датчика лазерной дифракции HELOS/BR фирмы Sympatec GmbH. Он предпочтительно включает устройство для сухого диспергирования RODOS.

В случае не шарообразных частиц предпочтительно ориентируются на эквивалентный шару размер частиц.

Эти параметры, а также все другие параметры в данном описании даны, если не указано другого, для температуры 25°C.

Комбинированные частицы по изобретению являются сравнительно плотными. Предпочтительно доля областей внутри частицы, которая имеет плотность меньше 0,5 г/см³, в частности меньше 0,25 г/см³, меньше 10,0%, предпочтительно меньше 5,0%, в частности меньше 1,0%, по отношению к общему объему комбинированных частиц.

Массовая доля соли кальция, предпочтительно карбоната кальция, в частности осажденного карбоната кальция, по отношению к общей массе комбинированных частиц составляет предпочтительно по меньшей мере 0,1 мас.%, предпочтительно по меньшей мере 1,0 мас.%, особенно предпочтительно по меньшей мере 5,0 мас.%, и находится предпочтительно в области от 5,0 мас.% до 50,0 мас.%, предпочтительно в области от 10,0 мас.% до 30,0 мас.%, в частности в области от 15,0 мас.% до 25,0 мас.%.

Массовая доля полимера, предпочтительно термопластичного полимера, по отношению к общей массе комбинированных частиц, составляет предпочтительно по меньшей мере 0,1 мас.%, предпочтительно по меньшей мере 1,0 мас.%, особенно предпочтительно по меньшей мере 5,0 мас.%, и находится предпочтительно в области от 5,0 до 95,0 мас.%, предпочтительно в области от 70,0 до 90,0 мас.%, в частности в области от 75,0 до 85,0 мас.%.

Комбинированные частицы по изобретению отличаются среди прочего очень хорошей связью маленьких частицы с большими частицами. Эта прочная связь маленьких частицы с большими частицами предпочтительно подтверждается при механической нагрузке комбинированных частиц, в частности при встряхивании комбинированных частиц с водой при 25°C, предпочтительно способом, описанным в Organikum, 17. Auflage, VEB Deutscher Verlag der Wissenschaften, Berlin, 1988, Abschnitt 2.5.2.1 «Ausschütteln von Lösungen bzw. Suspensionen», с. 56-57. Продолжительность встряхивания составляет предпочтительно по меньшей мере одну минуту, предпочтительно по меньшей мере 5 мин, в частности 10 мин, и предпочтительно не приводит ни к значительному изменению формы, ни к изменению размера и/или состава комбинированных частицы. Особенно предпочтительно после встряхивания по меньшей мере 60 мас.%, предпочтительно по меньшей мере 70 мас.%, предпочтительно по меньшей мере 80 мас.%, особенно предпочтительно по меньшей мере 90 мас.%, предпочтительно по меньшей мере 95 мас.%, в частности по меньшей мере 99 мас.% комбинированных частиц по существу не изменяются по составу, размеру и предпочтительно по форме.

Получение комбинированных частиц может происходить известным способом, например одностадийным способом, в частности осаждением или покрытием, предпочтительно покрытием измельченным материалом.

Однако особенно хорошо зарекомендовал себя способ, при котором полимерные частицы и частицы соли кальция контактируют друг с другом и соединяются друг с другом под воздействием механических сил. Предпочтительно это происходит в пригодном смесителе или мельнице, в частности в мельнице ударного действия, штифтовой мельнице или в ультрароторной мельнице. Скорость ротора при этом предпочтительно больше 1 м/с, предпочтительно, больше 10 м/с, особенно предпочтительно больше 25 м/с, в частности находится в области от 50 до 100 м/с.

Согласно особенно предпочтительному варианту осуществления данного изобретения данный способ приводит к тому, что частицы соли кальция проникают во внутреннюю область полимерных частиц и становятся как можно более полностью покрыты полимером, так что частицы соли кальция нельзя различить снаружи. Такие частицы можно перерабатывать и применять в виде полимера без частиц соли кальция, однако комбинированные частицы по изобретению имеют улучшенные свойства.

Согласно следующему особенно предпочтительному варианту осуществления данного изобретения данный способ приводит к тому, что частицы соли кальция не проникают во внутреннюю область полимерных частиц, а частицы соли кальция скорее закрепляются на поверхности полимерных частиц и легко распознаются снаружи.

В рамках первого особенно предпочтительного варианта данного изобретения происходит получение комбинированных частиц способом, описанным в заявке на патент JP 62083029 A. При этом поверхность больших частиц (так называемых материнских частиц) покрывают маленькими частицами (так называемыми дочерними частицами). Для этой цели предпочтительно применяют устройство для модификации поверхности «гибридизатор», который включает высокоскоростной ротор, статор и шарообразную емкость, предпочтительно имеющую находящийся внутри нож. Особенно хорошо в данном контексте зарекомендовали себя системы гибридизации NARA, которые предпочтительно имеют внешний диаметр ротора 118 мм, в частности систему гибридизации с обозначением NHS-0 или NHS-1 фирмы NARA Machinery Co., Ltd.

Материнские частицы и дочерние частицы смешивают, предпочтительно очень хорошо перемешивают и помещают в гибридизатор. Там смесь предпочтительно еще более хорошо перемешивают и предпочтительно неоднократно подвергают механическим усилиям, в частности ударной силе, силе сжатия, силе трения и срезающей силе, а также взаимному взаимодействию частиц для того, чтобы дочерние частицы единообразно проникли в материнские частицы.

Предпочтительно скорость ротора находится в области от 50 до 100 м/с, по отношению к окружной скорости.

Дополнительные подробности данного способа, в частности относительно особенно предпочтительных вариантов осуществления, рекомендуется смотреть в JP 62083029 A, раскрытие которой включая особенно предпочтительные варианты способа включено в данную заявку в виде ссылки.

В рамках следующего особенно предпочтительного варианта данного изобретения происходит получение комбинированных частиц согласно способу, описанному в заявке на патент DE 4244254 A1. В соответствие с этим особенно благоприятным является способ получения комбинированных частиц закреплением вещества на поверхности термопластичного материала, если термопластичный материал имеет средний диаметр частиц от 100 до 10 мм, а вещество имеет меньший диаметр частиц и лучшую теплостойкость, чем термопластичный материал, в частности если данный способ включает стадии:

- сначала нагревают вещество, которое имеет меньший диаметр частиц и лучшую теплостойкость, чем термопластичный материал, до температуры, которая не меньше чем температура размягчения термопластичного материала, при перемешивании в устройстве, которое имеет мешалку и нагревательный элемент;

- добавляют термопластичный материал в устройство; и

- происходит закрепление вещества с лучшей теплостойкостью на поверхности термопластичного материала.

Дополнительные подробности данного способа, в частности относительно особенно предпочтительных вариантов осуществления, рекомендуется смотреть в DE 4244254 A1, раскрытие которой включая особенно предпочтительные варианты способа включено в данную заявку в виде ссылки.

В рамках следующего особенно предпочтительного варианта данного изобретения происходит получение комбинированных частиц согласно способу, описанному в заявке на патент EP 0922488 A1 и/или в патенте US 6403219 B1. В соответствие с этим особенно предпочтителен способ получения комбинированных частиц, в котором происходит закрепление или приклеивание тонких частиц на поверхность твердого вещества, которое служит ядром, с помощью соударений, и затем выращивание одного или нескольких кристаллов на поверхности ядра.

Дополнительные подробности данного способа, в частности относительно особенно предпочтительных вариантов осуществления, рекомендуется смотреть в заявке на патент EP 0922488 A1 и/или в патенте US 6403219 B1, раскрытия которых включая особенно предпочтительные варианты способа включены в данную заявку в виде ссылок.

В рамках следующего особенно предпочтительного варианта осуществления данного изобретения комбинированные частицы закрепляют согласно способу, описанному в заявке на патент EP 0523372 A1. Это частности целесообразно для комбинированных частиц, которые получают согласно способу, описанному в заявке на патент JP 62083029 A. При этом закрепление комбинированных частиц происходит предпочтительно способом термического плазменного напыления, при этом предпочтительно применяют устройство для плазменного напыления с пониженным давлением («reduced pressure plasma spraying device»), которое предпочтительно имеет мощность по меньшей мере 30 кВт, в частности описанное в EP 0523372 A1 устройство.

Дополнительные подробности данного способа, в частности относительно особенно предпочтительных вариантов осуществления, рекомендуется смотреть в заявке на патент EP 0523372 A1, раскрытие которой включая особенно предпочтительные варианты способа включено в данную заявку в виде ссылки.

Комбинированные частицы по изобретению отличаются исключительным профилем свойств. Наряду с исключительными механическими свойствами они имеют очень хорошую диспергируемость, превосходную измельчаемость, крайне низкую склонность к пылеобразованию, а также относительно высокую изотропность.

Далее, присутствие соли кальция, предпочтительно карбоната кальция в комбинированных частицах делает возможным стабилизацию значения pH (буферизацию) при последующем применении, в частности в таких полимерах, которые содержат кислотные группы или которые при определенных условиях могут высвобождать кислоты. К таким полимерам принадлежат, например, поливинилхлорид и полимолочная кислота.

Далее, можно комбинированными частицами по изобретению при необходимости заменять другие дорогие материалы для того, чтобы достичь удешевления конечного продукта.

Дальнейшая переработка комбинированных частиц по изобретению может происходить сравнительно простым способом, так как согласно решению задачи данного изобретения переработке подвергают только один компонент (комбинированные частицы), а не два или более компонентов (соль кальция и полимер). Проблем при диспергировании по причине прочной связи между полимером и солью кальция не наблюдается. Далее, посредством выбора количества и размера соответствующих отдельных компонентов можно целенаправленно регулировать микроструктуру, пористость и проницаемость комбинированных частиц. Регулируемую напрямую проницаемость, регулирую напрямую пористость и регулируемую напрямую изотропность комбинированных частиц в свою очередь можно применять для того, чтобы целенаправленно регулировать конечную структуру получаемого конструкционного элемента, в частности его микроструктуру, его пористость и его проницаемость.

Добавления дополнительных технологических добавок, в частности специальных растворителей, при переработке комбинированных частиц, как правило, не требуется. Это делает возможным применение комбинированных частиц, в частности, в фармацевтической области и в области пищевой промышленности.

Комбинированные частицы можно применять непосредственно как таковые. Однако по причине их исключительных свойств комбинированные частицы по изобретению в частности в качестве добавок, особенно предпочтительно в качестве полимерных добавок, в качестве вспомогательных веществ или исходных материалов для получения конструкционных элементов, для применения в медицинской области и/или в микротехнике и/или для получения вспененных изделий.

Особенно предпочтительно медицинская техническая область применения включает предпочтительно абсорбируемые имплантаты. Особенно целесообразная область применения включает получаемые литьем под давлением винты, прессованные пластины, в частности прессованные из расплава пластины, вспененные имплантаты, а также сыпучие порошки для селективных технологий производства, причем в последнем случае общий размер частиц предпочтительно меньше 3 мм и предпочтительно больше 0,5 мкм.

В качестве полимерных добавок комбинированные частицы предпочтительно добавляют по меньшей мере к одному полимеру, в частности к термопластичному полимеру, применяемому как матричный полимер. Особенно предпочтительны в данном случае полимеры, которые также могут применяться как компоненты для комбинированных частиц по изобретению. Для того чтобы избежать повторений, рекомендуются приведенные выше описания, в частности относительно предпочтительных форм полимеров. Наиболее предпочтительно полимерная матрица включает поливинилхлорид (PVC), полиуретан (PU), силикон, полипропилен (PP), полиэтилен (PE) и полимолочную кислоту (PLA).

В рамках данного изобретения полимер матрицы и полимер комбинированных частицы предпочтительно при температуре применения смешиваемы друг с другом, особенно предпочтительно химически идентичны.

Особенно предпочтительны композиции, содержащие от 40,0 до 99,9 мас.% по меньшей мере одного полимера матрицы и от 0,1 до 50,0 мас.% по меньшей мере одного вида комбинированных частиц по изобретению.

Получение композиции может происходить известным способом смешиванием компонентов.

Композицию затем можно далее перерабатывать известным способом, в частности гранулировать, измельчать, экструдировать, подвергать литью под давлением или также вспенивать.

Далее, комбинированные частицы по изобретению можно перерабатывать и/или применять напрямую, то есть без добавления дополнительных полимеров.

При этом преимущества комбинированных частиц по изобретению в частности можно наблюдать при гранулировании, измельчении, экструдировании, литье под давлением, прессовании из расплава и/или вспенивании комбинированных частиц.

В рамках данного изобретения происходит получение полимерных пен предпочтительно образованием или введением газообразной фазы в композицию, включающую комбинированные частицы по изобретению и необязательно по меньшей мере один полимер матрицы. При этом целью является по возможности равномерно распределять газ в композиции для того, чтобы достигать равномерной и однородной структуры пены. Введение газа может происходить различным способом.

Предпочтительно образование газовой фазы происходит при добавлении порообразователя. Как порообразователь обозначают вещество, которое в результате химической реакции (химический порообразователь) или в результате фазового перехода (физический порообразователь) высвобождает газ.

При экструдировании вспенивающихся материалов или при литье под давлением вспенивающихся материалов химический порообразователь добавляют к композиции в форме суперконцентрата или физический порообразователь впрыскивают в расплав композиции под давлением. Впрыскивание обозначают как прямое насыщение газом, и оно применяется в частности при переработке термопластичных полимеров.

В частности для данной области применения предпочтительно, чтобы комбинированные частицы имели такую структуру, которая позволяла текучему веществу, предпочтительно порообразователю, проникать в полимер, и чтобы данное вещество предпочтительно по меньшей мере частично могло растворять данный полимер. В случае комбинированных частиц с ядром, включающим по меньшей мере один предпочтительно термопластичный полимер, и оболочкой, включающей по меньшей мере одну соль кальция, предпочтительно по меньшей мере один карбонат кальция, в частности по меньшей мере один осажденный карбонат кальция, оболочка должна быть по меньшей мере частично проницаема для текучего вещества, в частности для порообразователя. Этого достигают предпочтительно тем, что по меньшей мере 0,1%, предпочтительно по меньшей мере 0,5%, в частности от 1,0 до 5%, поверхности ядра не покрыто солью кальция, предпочтительно не покрыто карбонатом кальция, в частности не покрыто осажденным карбонатом кальция. Предпочтительно данный эффект усиливается благодаря промежуткам между отдельными частицами соли кальция, предпочтительно между отдельными частицами карбоната кальция, в частности между отдельными частицами осажденного карбоната кальция, которые предпочтительно имеются и способствуют образованию соответствующих микроканалов для текучего вещества, в частности для порообразователя.

В рамках особенно предпочтительного варианта осуществления данного изобретения комбинированные частицы вспенивают согласно способу, описанному в публикации M. Avella, S. Cosco, M.L. Di Lorenzo, E. Di Pace, M.E. Errico Influence of CaCÖ3 Nanoparticles Shape ort Thermal and Crystallization Behavior of Isotactic Polypropylene based Nanocomposites Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, Vol. 80 (2005), 131-136. При этом комбинированные частицы по изобретению, которые предпочтительно включают по меньшей мере один абсорбируемый полимер, предпочтительно по меньшей мере один абсорбируемый сложный полиэфир, в частности полимолочную кислоту, предпочтительно насыщают CO₂, предпочтительно под высоким давлением, предпочтительно при комнатной температуре. При этом CO₂ поглощается полимером и его температура стеклования предпочтительно снижается. При снижении давления происходит вспенивание комбинированных частиц и предпочтительно точное выливание в форму, предпочтительно в тефлоновую форму. Данный способ позволяет в частности вводить неустойчивые к теплу вещества, прежде всего антибиотики и остеоиндуктивные протеины.

Далее, данное изобретение наглядно объясняется с помощью нескольких примеров, которые не должны ограничивать идею данного изобретения.

Характеристика

Характеристику свойств микроструктурированных комбинированных частиц производят следующим образом.

Электронный микроскоп

С помощью электронного микроскопа получают растровые электронные снимки, при этом применяют электронный микроскоп высокого разрешения (Zeiss, DSM 962) при 15 кВ. Образцы напыляют с слоем золото-полладий.

Термогравиметрия (TGA)

Термогравиметрию проводят с помощью устройства PerkinElmer STA 6000 в атмосфере азота (расход азота: 20 мл/мин) в области от 40 до 1000°C при скорости нагревания 10°C/мин.

Пример 1

Микроструктурированные комбинированные частицы из аморфного карбоната кальция и аморфного полилактида (PLA) получают согласно описанному в JP 62083029 A способу с применением устройства NHS-0. Охлаждают холодной водой с температурой 12°C. В качестве материнских частиц применяют гранулят полилактида (средний размер частиц 3 мм), а в качестве дочерних частиц применяют порошок аморфного карбоната кальция (DSACC; средний размер частиц 1 мкм).

16 г гранулята полилактида смешивали с 4 г порошка CaCO₃ и загружали при 5000 об/мин. Скорость ротора устройства устанавливали 16000 об/мин (100 м/с) и загруженные материалы перерабатывали 1 мин. Данную процедуру повторяли с таким же количеством материала и установками устройства. Всего получили 38 г структурированных комбинированных частиц.

REM-анализ показал, что PLA-поверхность в значительной степени покрыта шарообразными DSACC-частицами (смотри фиг. 1a, 1b, 1c).

Пример 2

Микроструктурированные комбинированные частицы получали из шариков карбоната кальция (сферолит; SPH) и аморфного полилактида (PLA) с применением устройства NHS-0, как описано в примере 1. В качестве материнских частиц применяли такой же гранулят полилактида, как описано в примере 1, а в качестве дочерних частиц применяли шарики карбоната кальция (сферолита) со средним диаметром частиц 7 мкм.

16 г гранулята полилактида смешивали с 4 г порошка CaCO₃ и загружали при 5000 об/мин. Скорость ротора устройства устанавливали 16000 об/мин (100 м/с) и загруженные материалы перерабатывали 1 мин. Данную процедуру повторяли 5 раз с таким же количеством материала и установками устройства. Всего получили 85 г структурированных комбинированных частиц.

REM-анализ полученных структурированных комбинированных частиц представлен на следующих REM-снимках. PLA-поверхность только частично покрыта шариками карбоната кальция (сферолита) (см. фиг. 2a, 2b).

Пример 3

Микроструктурированные комбинированные частицы получали из карбоната кальция со смешанной формой частиц (скаленоэдр и иглы; Schaefer Precarb® 400) и тонкодисперсного порошка на основе полиамида-12 (PA12) с применением устройства NHS-1. Охлаждали холодной водой с температурой 12°C. В качестве материнских частиц применяли PA12 (средний размер частиц 50 мкм), а в качестве дочерних частиц применяли карбонат кальция Schaefer Precarb® 400 (средний размер частиц 0,7 мкм).

85 г порошка PA12 смешивали с 15 г порошка CaCO₃ Schaefer Precarb® 400 и загружали при скорости ротора устройства 4000 об/мин (50 м/с). Загруженные материалы перерабатывали 1 мин. В общем проводили 8 повторений с такими же количествами материала и установками устройства. В общем получили примерно 760 г структурированных комбинированных частиц.

REM-анализ полученных структурированных комбинированных частиц представлен на фиг. 3a, 3b. Определенное с помощью термогравиметрии содержание CaCO₃ составило 14,4% PCC. Распределение размеров частиц полученных структурированных комбинированных частиц определяли с помощью лазерной дифракции (Sympatec, Helos) (d50=48 мкм).

Пример 4

Микроструктурированные комбинированные частицы получали из карбоната кальция со смешанной формой частиц (скаленоэдр и иглы; Schaefer Precarb® 400) и тонкодисперсного порошка на основе полиамида-12 (PA12) с применением устройства NHS-1. Охлаждали холодной водой с температурой 12°C. В качестве материнских частиц применяли PA12 (средний размер частиц 50 мкм), а в качестве дочерних частиц применяли карбонат кальция Schaefer Precarb® 400 (средний размер частиц 0,7 мкм). 85 г порошка PA12 смешивали с 15 г CaCO₃ Schaefer Precartr 400 и загружали при скорости ротора устройства 8000 об/мин (100 м/с). Загруженные материалы перерабатывали 3 мин. В общем проводили два повторения с такими же количествами материала установками устройства. В общем получили примерно 196 г структурированных комбинированных частиц.

REM-анализ полученных структурированных комбинированных частиц представлен на фиг. 4a, 4b. Определенное с помощью термогравиметрии содержание CaCO₃ составило 14,1% PCC. Распределение размеров частиц полученных структурированных комбинированных частиц определяли с помощью лазерной дифракции (Sympatec, Helos) (d₅₀=51 мкм).

1. Микроструктурированные комбинированные частицы для применения в имплантатах, получаемые способом, в котором большие частицы соединяют с маленькими частицами, причем

- большие частицы имеют средний диаметр частиц в области от 0,1 мкм до 10 мм,

- средний диаметр маленьких частиц составляет самое большее 1/10 среднего диаметра больших частиц,

- большие частицы состоят из по меньшей мере одного термопластичного полимера,

- маленькие частицы состоят из карбоната кальция,

- маленькие частицы располагаются на поверхности больших частиц и/или неоднородно распределены внутри больших частиц, отличающиеся тем, что маленькие частицы включают частицы осажденного карбоната кальция со средним размером частиц в области от 0,01 мкм до 1,0 мм, и

- массовая доля карбоната кальция, по отношению к общей массе комбинированных частиц, составляет по меньшей мере по меньшей мере 5,0 мас.%.

2. Микроструктурированные комбинированные частицы для применения в имплантатах, получаемые способом, в котором большие частицы соединяют с маленькими частицами, причем

- большие частицы имеют средний диаметр частиц в области от 0,1 мкм до 10 мм,

- средний диаметр маленьких частиц составляет самое большее 1/10 среднего диаметра больших частиц,

- большие частицы состоят из по меньшей мере одного биорезорбируемого сложнополиэфирного полимера со среднечисловой молекулярной массой в области от 500 до 1000000 г/моль,

- маленькие частицы состоят из по меньшей мере одной соли кальция,

- маленькие частицы располагаются на поверхности больших частиц и/или неоднородно распределены внутри больших частиц, и

- массовая доля соли кальция, по отношению к общей массе комбинированных частиц, составляет по меньшей мере 5,0 мас.%.

3. Комбинированные частицы по п. 2, отличающиеся тем, что соль кальция включает карбонат кальция.

4. Комбинированные частицы по одному из предшествующих пп., отличающиеся тем, что соль кальция имеет аспект ратио меньше 5.

5. Комбинированные частицы по п. 3, отличающиеся тем, что соль кальция включает осажденный карбонат кальция.

6. Комбинированные частицы по одному из предшествующих пунктов, отличающиеся тем, что соль кальция включает шарообразный карбонат кальция.

7. Комбинированные частицы по п. 1, отличающиеся тем, что большие частицы включают по меньшей мере один резорбируемый полимер.

8. Комбинированные частицы по одному из предшествующих пунктов, отличающиеся тем, что большие частицы включают поли-D-, поли-L- и/или поли-D,L-молочную кислоту.

9. Комбинированные частицы по одному из предшествующих пунктов, отличающиеся тем, что большие частицы включают по меньшей мере один полиамид.

10. Комбинированные частицы по п. 2, отличающиеся тем, что маленькие частицы включают по меньшей мере один фосфат кальция.

11. Комбинированные частицы по п. 10, отличающиеся тем, что маленькие частицы включают Ca₃(PO₄)₂, CaHPО₄, Ca(H₂PO₄)₂ и/или Ca₅(PO)₃(OH).

12. Комбинированные частицы по одному из предшествующих пунктов, отличающиеся тем, что комбинированные частицы включают ядро и оболочку, причем ядро имеет средний диаметр в области от 0,5 мкм до 2,0 мм, а оболочка имеет среднюю толщину самое большее 20% от диаметра ядра.

13. Применение комбинированных частиц по одному из предшествующих пунктов в качестве добавки, в частности в качестве полимерной добавки, в качестве вспомогательного вещества или исходного материала для получения имплантатов и/или для получения вспененных изделий.