close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY5782

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 5782
(13) C1
(19)
7
(51) B 32B 27/32
(12)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
НЕПОЛИВИНИЛХЛОРИДНАЯ МНОГОСЛОЙНАЯ ПЛЕНКА
BY 5782 C1
(21) Номер заявки: 960612
(22) 1996.04.25
(31) 195 15 254.9 (32) 1995.04.26 (33) DE
(46) 2003.12.30
(71) Заявитель: Фрезениус АГ (DE)
(72) Авторы: ХАЙЛЬМАНН, Клаус; НИКОЛА, Томас; КРАЙШЕР, Томас (DE)
(73) Патентообладатель: Фрезениус АГ (DE)
(57)
1. Неполивинилхлоридная многослойная пленка (1), включающая внешний слой (2),
подложку (4) и, по меньшей мере, один внутренний центральный слой (3), отличающаяся
тем, что внешний слой (2) и подложка (4) выполнены из полимеров с температурой
размягчения выше приблизительно 121 °С, а, по меньшей мере, один центральный слой
выполнен из полимеров с температурой размягчения ниже приблизительно 70 °С.
2. Неполивинилхлоридная многослойная пленка по п. 1, отличающаяся тем, что центральный слой (3) содержит, по меньшей мере, два слоя (6), выполненных из полимеров с
температурой размягчения ниже приблизительной 70 °С, и, по меньшей мере, один слой
(7), выполненный из полимеров с температурой размягчения выше приблизительно
121 °С, причем упомянутые слои (6) и (7) чередуются попеременно.
3. Неполивинилхлоридная многослойная пленка по п. 1 или 2, отличающаяся тем,
что толщина центрального слоя (3) составляет, по меньшей мере, 90 мкм, а толщина
внешнего слоя (2) и толщина подложки (4) - 10-20 мкм.
4. Неполивинилхлоридная многослойная пленка по любому из пп. 1-3, отличающаяся
тем, что она дополнительно содержит слой теплового сшивания (5).
5. Неполивинилхлоридная многослойная пленка по п. 4, отличающаяся тем, что слой
теплового сшивания (5) выполнен из полимеров с температурой размягчения ниже температуры размягчения внешнего слоя (2), подложки (4) и, по меньшей мере, одного слоя (7).
6. Неполивинилхлоридная многослойная пленка по п. 4 или 5, отличающаяся тем,
что толщина слоя теплового сшивания (5) составляет 15-30 мкм.
7. Неполивинилхлоридная многослойная пленка по любому из пп. 1-6, отличающаяся
тем, что все слои выполнены из материалов, содержащих гомополимеры полиолефина
и/или сополимеры полиолефина в качестве основных компонентов.
Фиг. 1
BY 5782 C1
8. Неполивинилхлоридная многослойная пленка по любому из пп. 1-7, отличающаяся
тем, что она по существу не содержит пластификаторов, антиадгезивов, антистатиков и
других наполнителей.
9. Неполивинилхлоридная многослойная пленка по любому из пп. 1-8, отличающаяся
тем, что внешний слой (2) выполнен из гомополимера полипропилена, блоксополимера
полипропилена, статистического сополимера полипропилена с низким содержанием этилена и/или полиэтилена высокой плотности, предпочтительно из статистического сополимера полипропилена.
10. Неполивинилхлоридная многослойная пленка по любому из пп. 2-8, отличающаяся тем, что центральный слой (3) или, по меньшей мере, один слой (6) с такой же низкой
температурой размягчения, как у центрального слоя (3), выполнены из сополимера полиэтилена, сополимера полипропилена, гомополимера полипропилена или его сополимера
плотностью ρ<0,9 г/см3, полиэтилена низкой плотности, блоксополимера стирол-этилен/
бутилен-стирола, блоксополимера стирол-этилен/пропилен-стирола, блоксополимера стиролизопрен-стирола, полиизобутилена и/или смеси указанных полимеров с полипропиленом
плотностью ρ≥0,9 г/см3 и/или полиэтиленом.
11. Неполивинилхлоридная многослойная пленка по любому из пп. 2-8, отличающаяся тем, что подложка (4) и, по меньшей мере, один слой (7) с повышенной температурой размягчения выполнены из гомополимера полипропилена, сополимера полипропилена, полиэтилена высокой плотности или линейного полиэтилена низкой плотности
и/или смеси указанных полимеров.
12. Неполивинилхлоридная многослойная пленка по любому из пп. 4-8, отличающаяся тем, что слой теплового сшивания (5) выполнен из сополимера полипропилена,
полиэтилена высокой плотности, линейного полиэтилена низкой плотности и/или смеси
указанных полимеров с блоксополимером стирол-этилен/бутилен-стирола, блоксополимером
стирол-этилен/пропилен-стирола, стирол-изопрен-стирола и/или сополимера α-олефина,
предпочтительно из смеси статистического сополимера полипропилена и блоксополимера
стирол-изопрен-стирола.
13. Неполивинилхлоридная многослойная пленка по любому из пп. 1-12, отличающаяся тем, что является листовой или рукавной пленкой.
14. Неполивинилхлоридная многослойная пленка по любому из пп. 1-13, отличающаяся тем, что она изготовлена методом коэкструзии.
15. Неполивинилхлоридная многослойная пленка по п. 14, отличающаяся тем, что
после коэкструзии она подвергнута закалке.
16. Неполивинилхлоридная многослойная пленка по любому из пп. 1-13 для производства медицинских пакетов.
17. Неполивинилхлоридная многослойная пленка по п. 16, отличающаяся тем, что
медицинским пакетом является многосекционный пакет.
(56)
US 4778697 A, 1988.
EP 0564206 A2, 1993.
DE 3923464 A1, 1990.
US 4643926 A, 1987.
EP 0474376 A2, 1992.
US 4405667 A, 1983.
Предметом настоящего изобретения является неполивинилхлоридная многослойная
пленка, включающая внешний слой, по крайней мере один центральный слой, подложку
2
BY 5782 C1
и, в варианте, теплосшиваемый слой, где все слои, в основном, не содержат поливинилхлорида и предпочтительно содержат в качестве основных компонентов гомополимеры
и/или сополимеры полиолефина. Настоящее изобретение относится также к способу изготовления многослойной пленки и к ее использованию.
Многослойные пленки широко применяются в течение многих лет. Они используются,
например, в пищевой промышленности для упаковки пищевых продуктов, также в медицине, например, для изготовления медицинских пакетов.
Раньше многослойные пленки для этих пакетов изготавливались, в основном, из поливинилхлорида. Однако использование поливинилхлорида имеет ряд недостатков. Основной из них - это то, что пластификаторы, содержащиеся в поливинилхлоридной пленке,
могут высвобождаться и, при использовании ее для медицинских пакетов, диффундировать в содержащийся в них раствор. Кроме того, при тепловом сшивании образуется хлористоводородная кислота. Поливинилхлорид также имеет тенденцию к абсорбированию
фармацевтических препаратов в растворах для вливаний.
Из-за этих недостатков для многослойных пленок стали использовать другие материалы.
Источники информации, принятые во внимание при описании аналогов заявляемой
пленки, следующие:
ЕР-А-O 179639 [1].
ЕР-А-О 474 376 [2].
US-A-4,643 926 [3].
В ЕР-А-О 179 639 [1] описана многослойная пленка, содержащая, например, два внешних
слоя и один внутренний, где каждый внешний слой представляет собой смесь не менее
одного полимера на основе пропилена и не менее одного линейного полиэтилена низкой
плотности (ЛПЭНП), а внутренний слой содержит не менее одного полимера с улучшенными
свойствами газового барьера. В качестве полимера с улучшенными характеристиками газонепроницаемости используется, например, сополимер этилена/винилового спирта (ЭВС).
Недостатком многослойных пленок, известных из [1], является то, что в результате
содержания ЛПЭНП в смеси внешнего слоя теплостойкость при использовании пленки в
условиях стерилизации может оказаться недостаточной. Более того, можно допустить, что
пленка, известная из [1], с центральным газонепроницаемым слоем (т.е. Е > 2000) может
иметь неадекватную ударную прочность.
Многослойная пленка, включающая в общей сложности 5 или 7 слоев, описана в [2].
Эта пленка имеет внутренний слой и два внешних слоя. Дополнительно от одного до двух
слоев могут находиться между одним из внешних слоев и внутренним слоем. Внутренний
слой содержит смесь, содержащую: а) гомополимер или сополимер пропилена и б) сополимер этилена или полибутен. Оба внешних слоя являются теплосшиваемыми и содержат
пластификатор. Сополимеры стирола/бутадиена, среди прочего, используются в качестве
материала для внешних слоев. Многослойная пленка в соответствии с [2], во-первых, имеет симметричную структуру с двумя теплосшиваемыми слоями. Кроме того, для обоих
сополимеров стирола/бутадиена требуется пластификатор, а внешние слои пленки в соответствии с [2] не имеют определенной точки размягчения. Пленка в соответствии с [2] не
имеет также слоя, выполняющего функцию подложки. Вследствие всего вышесказанного
пленка в соответствии с [2] имеет неблагоприятную структуру, в результате чего на практике может явиться: 1) недостаточная прозрачность, 2) адгезия внешних слоев, например,
в медицинских пакетах в условиях стерилизации, 3) сложный процесс сшивания нагревом
из-за симметричной структуры, 4) неадекватная прочность пленки при температуре 121 °С
и, наконец, 5) проблемы утилизации, связанные с используемыми материалами.
В US-A-4,643,926 [3] также дано описание многослойной пленки. Слоистые пленки в
соответствии с [3] имеют теплосшиваемый слой сополимера этилен/пропилена, модифицированного сополимера этилена/пропилена или гибкого сополиэфира, один или более
внутренних слоев, включающих эластичные полимерные материалы, и внешний слой из
сополимера этилен/пропилена или гибкого сополиэфира.
3
BY 5782 C1
Внутренние слои (центральные или внутренние слои) не имеют подложки, из-за чего
внутренний или центральный слой (слои) многослойной пленки текут при сшивании нагревом. Кроме того, исходя из современных знаний, требуется, по крайней мере, один соединительный слой между слоями, включающими описываемые соединения. Веществами,
которые могут быть использованы для этих целей, являются, например, сополимер этилена-метакрилата (ЭМА) или сополимер этилен-винилацетата (ЭВА). Это, к сожалению, означает, что без радиационного сшивания пленки она не может быть стерилизована
нагреванием. И, наконец, выбор материалов, описанных в [3], также не исключает возможность проблемы утилизации использованных пленок.
В свете вышеперечисленного целью настоящего изобретения является получение ударопрочной стерилизуемой нагреванием гибкой пленки с высочайшей степенью прозрачности, которая не содержит ни поливинилхлорида, ни пластификаторов и которая состоит
из, по возможности, легко утилизируемых материалов и, кроме того, может быть использована для изготовления медицинских пакетов или многокамерных пакетов и тому подобных, которые, в частности, сохраняют повышенную ударопрочность даже после
стерилизации.
Следующей целью изобретения является способ изготовления такой многослойной
пленки и ее использование.
Вышеуказанные цели изобретения, а также их варианты, не описанные более детально, достигаются посредством неполивинилхлоридной многослойной пленки, свойства которой даны в отличительной части пункта 1 формулы изобретения. Преимущественные
варианты представлены в зависимых пунктах формулы изобретения со ссылкой на пункт
1, а пункт 14 характеризует способ изготовления упомянутой пленки. Пункты 16 и 17 защищают использование неполивинилхлоридной многослойной пленки в соответствии с
изобретением.
При помощи неполивинилхлоридной пленки, включающей внешний слой, слой подложки и, по крайней мере, один центральный слой, где внешний слой и подложка содержат полимеры с температурами размягчения по Вика, равными приблизительно 121 °С, и,
по крайней мере, один центральный слой, который содержит полимеры с температурой
размягчения ниже приблизительно 70 °С, можно получить многослойные пленки, пригодные для использования в медицине, в том числе чрезвычайно подходящие для хранения
медицинских растворов или физиологических жидкостей. Кроме того, эти пленки могут
автоклавироваться, они являются гибкими и оптически чистыми. Пленки в соответствии с
изобретением также непроницаемы или проницаемы в малой степени для водяного пара и,
наконец, неполивинилхлоридные пленки имеют отличные свойства, делающие их приспособленными для теплового сшивания, что дает возможность использовать их для производства медицинских пакетов. Кроме того, пленки обладают великолепной ударостойкостью,
поглощая энергию удара без разрушения.
В соответствии с изобретением неполивинилхлоридная пленка имеет, по крайней мере, три слоя, каждый из которых осуществляет специфические функции. Ядром многослойной структуры в соответствии с изобретением является внутренний слой, который
выше упоминался так же, как центральный слой, и который обеспечивает повышенную
гибкость обработанной пленки. В соответствии со своей функцией центральный слой может также обозначаться как слой, придающий гибкость. По крайней мере, один центральный слой в соответствии с изобретением обязательно ограничен двумя смежными слоями,
не менее одного с каждой стороны, и, таким образом, располагается между двумя внешними слоями.
Температура размягчения полимеров и пластмасс в соответствии с изобретением определяется по Вика VST/A/50, т.е. как температура, при которой стальной штырек с сечением в 1 мм2 проникает на глубину 1 мм в постепенно нагреваемый пластмассовый
образец при нагрузке в 10Н в соответствии с методикой А (ранее D1N 53460, теперь DIN4
BY 5782 C1
ISO стандарт 306, ASTM D1525). Температура размягчения обычно значительно ниже
температуры, при которой полимерный материал полностью достигает полужидкого состояния. Таким образом, когда полимеры в соответствии с изобретением, находящиеся
частично в кристаллическом состоянии, нагреваются, аморфные участки начинают течь, а
кристаллические участки сохраняют свою структуру.
Исходя из этого, можно допустить, что полимеры с температурой размягчения ниже
приблизительно 70 °С применимы, в основном, к центральному слою, благодаря чему его
температура плавления становится ниже 121 °С. Понятие "плавление" здесь означает не
то, что центральный слой полностью переходит в жидкое состояние, а то, что при температуре около 121 °С происходит частичное гелеобразование центрального слоя, в то время
как значительные его участки остаются в твердом состоянии и обеспечивают стабильность размера в сочетании с исключительной гибкостью всей пленки.
Слои, граничащие с центральным, а именно внешний слой и подложка, могут быть
различными или одинаковыми. Однако для изобретения важно, чтобы эти слои содержали
полимеры с температурой размягчения выше приблизительно 121 °С; таким образом, каждый слой характеризуется высокой температурой плавления, т.е., согласно изобретению,
>121 °С. Исходя из своих функций, оба слоя в соответствии с изобретением поддерживают и стабилизируют внутренний центральный слой.
Несмотря на то, что комбинация трех слоев (подложка, центральный слой и внешний
слой) явилась началом для получения неполивинилхлоридной многослойной пленки с хорошими эксплуатационными свойствами, в дальнейшей разработке в соответствии с изобретением центральный слой может включать, по крайней мере, два слоя с низкой
температурой размягчения, причем эти слои содержат полимеры, температура размягчения которых менее приблизительно 70 °С. Эти слои разделены слоем с повышенной температурой размягчения, который содержит полимеры, температура размягчения которых
выше приблизительно 121 °С, причем слои с более высокой и более низкой температурой
размягчения чередуются. Это означает, что внутренний центральный слой может быть
разделен на два или более слоев подложки и центральных слоев так, что неполивинилхлоридная многослойная пленка в соответствии с изобретением будет включать, по крайней
мере, три слоя, но может иметь 5, 7 и т.д. слоев. Такая многослойность центрального слоя
не является отклонением от основной концепции изобретения. Наоборот, общая структурная гибкость всей пленки значительно улучшается благодаря разделению центрального слоя. В 5- или 7-слойной структуре три или пять внутренних слоев могут включать,
например, два или три слоя с полимерами, которые обеспечивают включающим их слоям
общую температуру размягчения <121 °С, в то время как в первом случае слой с одним
или более полимерами с температурой размягчения >121 °С расположен между двумя
центральными слоями, а во втором случае два таких слоя расположены между тремя центральными слоями для обеспечения несущей способности.
Таким образом, обеспечивается то, что в любом случае центральный слой имеет
смежные слои с температурой размягчения >121 °С или содержащие полимеры с температурой размягчения по Вика >121 °С (VST/A/50(10N) ).
Толщина отдельных слоев неполивинилхлоридной многослойной пленки в соответствии с изобретением не является сама по себе критической. Однако в соответствии с изобретением предпочтительно, чтобы толщина центрального слоя составила, по крайней
мере, 90 мкм, а толщина внешнего слоя и подложки - 10-20 мкм каждого. Несмотря на их
относительно небольшую толщину, внешний слой и подложка предотвращают, благодаря
своим несущим свойствам, деформацию относительно гибкого и толстого центрального
слоя, обусловленную увеличением его текучести при воздействии тепла.
Если вместо базовой 3-слойной структуры используется 5 или 7-слойная структура
многослойной пленки, величины, указанные для трехслойной структуры, могут быть в
принципе сохранены для каждого слоя. Однако, в равной степени возможно и обычно
5
BY 5782 C1
предпочтительно уменьшить толщину каждого слоя в структуре центрального слоя для
сохранения общей толщины трех или пяти "центральных слоев", приблизительно равной
100 мкм.
В другой разработке неполивинилхлоридная многослойная пленка имеет дополнительный слой, обеспечивающий тепловое сшивание. Этот слой преимущественно находится на внешней подложке и является самым крайним внешним слоем. Таким образом,
можно осуществлять сварку многослойной пленки с внешней стороны. Полимеры, которые обеспечивают тепловое сшивание, обычно совместимы с растворами, т.к. когда из неполивинилхлоридной пленки изготавливается мешок, то теплосшиваемый слой находится
внутри. Полимеры также должны обладать свойством быстрого запаивания при температурном воздействии для получения хорошего и прочного шва. Таким образом, изготавливается 4, 6, 8 слойная и т.д. структура, обеспечивая получение асимметричной пленки.
В предпочтительном варианте теплосшиваемый слой включает полимеры с температурой размягчения ниже температуры размягчения внешнего слоя, подложки и, по крайней мере, одного слоя с увеличенной температурой размягчения, расположенного между
"двумя центральными слоями". Обычно толщина слоя для теплового сшивания составляет
соответственно 15-30 мкм. Одновременно, согласно изобретению, для теплосшиваемого
слоя преимущественно использовать пластмассы с температурой размягчения >121 °С.
Следует, в частности, отметить, что теплосшиваемый слой для достижения необходимых
свойств может содержать каучук. Для обеспечения ударопрочных свойств предпочтительное содержание синтетического каучука в теплосшиваемом слое должно составлять не
менее 15 %. В любом случае предпочтительно материал пластмассы для теплосшиваемого
слоя выбирать такой, который сохраняет стабильность размеров в условиях стерилизации
паром, т.е. при температуре приблизительно 121 °С.
Как уже упоминалось, при выборе материалов для всех слоев неполивинилхлоридной
многослойной пленки в соответствии с изобретением следует, в основном, руководствоваться температурой размягчения полимеров, содержащихся в индивидуальных слоях, состоящих из пластических материалов.
В этой связи необходимо отметить, что в данном изобретении понятие "пластический
материал" означает такой материал, составляющие которого содержат макромолекулярные органические компоненты, тогда как пластические материалы могут также описываться как полимеры, включающие, в частности, как гомополимеры, так и сополимеры
(статистические блокполимеры и/или привитые полимеры), а также их смеси.
Кроме температуры размягчения полимеров и, следовательно, пластических материалов индивидуальных слоев, значительное место в изобретении играет безвредность для
окружающей среды материалов, используемых для отдельных слоев.
Материалы, которые использовались ранее, в частности поливинилхлорид, имеют
множество недостатков, связанных с проблемами окружающей среды (HCl, диоксин, фуран), высвобождением добавленных пластификаторов и трудностями повторной переработки.
Наиболее предпочтительный вариант неполивинилхлоридной многослойной пленки в
соответствии с изобретением характеризуется тем, что все слои, включенные в структуру
пленки, содержат, как их существенные составляющие, гомополимеры и/или сополимеры
полиолефина, которые соединены α-олефиновой связью. Использование таких материалов способствует в соответствии с изобретением получению многослойной пленки, пригодной для иcпользования в медицине и полностью совместимой с окружающей средой
вследствие возможности их повторной переработки.
В то время как известные полиолефиновые пленки не отвечают требованиям по гибкости и прозрачности, пленки, согласно настоящему изобретению, полностью удовлетворяет этим критериям.
Материалами, которые можно использовать для внутреннего слоя, являются полимеры или полимерные смеси, известные специалистам в области технологии и имеющие
6
BY 5782 C1
температуры размягчения выше, чем у полимеров или полимерных смесей, используемых
для других слоев, или равные температурам размягчения полимеров или полимерных смесей слоя (слоев) подложки.
Это, по преимуществу, гомополимеры полипропилена, блоксополимеры полипропилена, статистические сополимеры полипропилена с содержанием этилена от низкого до
умеренного и/или полиэтилен высокой плотности (ПЭВП). Статистические сополимеры
полипропилена являются особенно предпочтительными. Указанные полимеры могут использоваться самостоятельно либо в смесях.
Материалами для центрального слоя или, по крайней мере, для одного слоя центральных
слоев с низкой температурой размягчения являются, в частности, сополимеры полиэтилена, гомополимеры полипропилена или его сополимеры с ρ < 0,9 г/м3, полиэтилен низкой
плотности (ПЭНП), блоксополимеры стирол-этилена/бутилен-стирола, блоксополимеры
стирол-этилена/пропилен-стирола, стирол-изопрен-стирол (СИС), полиизобутилены (ПИБы)
и/или смеси указанных полимеров с полипропиленом с ρ > 0,9 г/см3 и/или полиэтиленом.
Слой подложки и/или, по крайней мере, один слой с повышенной температурой " размягчения преимущественно состоит из гомополимера полипропилена, сополимера полипропилена, полиэтилена высокой плотности (ПЭВП) или линейного полиэтилена низкой
плотности (ЛПЭНП) и/или смеси указанных полимеров.
Материалами, которые можно использовать для слоя, обеспечивающего тепловое
сшивание, являются сополимеры полипропилена, полиэтилены высокой плотности
(ПЭВП), линейные полиэтилены низкой плотности (ЛПЭНП) и/или смеси указанных полимеров с блоксополимером стирол-этилена/бутилен-стирола, блоксополимером стиролэтилена/пропилен-стирола, блоксополимерами стирол-изопрен-стирола и/или сополимером α-олефина, предпочтительно полученными из смеси статистического сополимера полипропилена с синтетическим каучуком.
Как уже указывалось, полимерными материалами для отдельных слоев предпочтительно являются полиолефины. Многослойная пленка в соответствии с изобретением, в
частности, отличается тем, что не содержит замасливателей, пластификаторов, антиадгезивов, антистатиков и других наполнителей. В этой связи необходимо подчеркнуть возможность наличия адекватной адгезии между отдельными слоями различных материалов.
Адгезия между слоями может быть увеличена, если каждый отдельный слой дополнительно содержит до 70 весовых %, относительно к 100 весовым % их композиции, тех
пластических материалов, которые используются для одного или обоих смежных слоев
неполивинилхлоридной пленки.
Такая "медиация" или замещение материалов значительно увеличивает совместимость
слоев, которые формируют пленку, без ухудшения остальных свойств. Такое "плавное
вхождение", в частности, обеспечивает хорошую взаимную адгезию слоев без использования связующего вещества.
Неполивинилхлоридная многослойная пленка может изготавливаться методами формования, известными специалистам. В соответствии с изобретением предпочтительно
производится листовая или рукавная (выдуваемая) пленка.
Настоящее изобретение также относится к способу изготовления неполивинилхлоридной
многослойной пленки, отличающемуся тем, что для получения неполивинилхлоридной
многослойной пленки отдельные слои коэкструзируются вместе. Важной особенностью
изобретения является то, что путем коэкструзирования двух или более слоев вместе можно получить комбинацию двух или более желаемых свойств в одной пленке, улучшая таким образом качество конечного продукта.
При соответствующем выборе экструдера процесс коэкструзии дает возможность получить пленку заданных размеров, которая позволяет обходиться без связующих веществ
и, несмотря на это, оказывает влияние на требуемые свойства пленки и на другие важные
особенности такие, как газо- и паронепроницаемость, прочность материала, способность к
сварке, прозрачность и теплостойкость.
7
BY 5782 C1
Хотя процесс коэкструзии материалов слоев, используемый в изобретении, был в
принципе известен, на основании предыдущего опыта невозможно было предсказать, что
можно добиться успеха в получении комплексной многослойной пленки такого типа, как
пленка в соответствии с данным изобретением. Успешная реализация этого на базе данного изобретения удивительна, так как практический опыт неоднократно показывал, что даже используя отдельные свойства полимеров, такие как составные адгезийные свойства,
применение таких материалов не обязательно приводит к успеху.
После того как пленка уже получена в соответствии с изобретением, ее можно обрабатывать обычным способом. Она, например, может быть растянута. Предпочтительно, однако, после формования закаливать пленку в воде. Благодаря этому получается
оптимальный композит с повышенной гибкостью и достаточной прочностью. В частности, закаливание пленки улучшает прозрачность, т.к. предотвращает кристаллизацию полимеров, входящих в структуру пленки, что имеет место при медленном охлаждении.
Результатом является низкая степень кристалличности и, следовательно, повышенная прозрачность и прочность пленки.
Неполивинилхлоридная многослойная пленка в соответствии с изобретением может
быть весьма успешно использована в медицинской области. Материалы различных слоев
многослойной пленки подобраны так, чтобы пленка была прозрачной и гибкой, а также
пригодна для тепловой стерилизации, сплавления и теплового сшивания. Исключается
применение поливинилхлорида, который всегда содержит пластификаторы, и связующих
веществ, которые могут диффундировать через слои пластиковых материалов, что весьма
нежелательно в медицинских применениях пленки.
Благодаря превосходным характеристикам используемого материала и его эксплуатационным свойствам, неполивинилхлоридная многослойная пленка, полученная в соответствии с изобретением, может, в частности, использоваться для изготовления медицинских
пакетов или медицинских многокамерных пакетов.
Ниже дано детальное описание изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи:
фиг. 1 - сечение первого варианта неполивинилхлоридной многослойной пленки в соответствии с изобретением, со слоем для теплового сшивания;
фиг. 2 - сечение второго варианта неполивинилхлоридной многослойной пленки в соответствии с изобретением, где для простоты показана только неизмененная структура
слоя 3 с фиг. 1;
фиг. 3 - сечение третьего варианта неполивинилхлоридной многослойной пленки в соответствии с изобретением, где для простоты также опущены внешний слой, подложка и
слой для теплового сшивания с фиг. 1; и
фиг. 4 - сечение четвертого варианта неполивинилхлоридной многослойной пленки в
соответствии с изобретением, где показан в увеличенном виде только центральный слой 3
с фиг. 1, а внешний слой, подложка и слой для теплового сшивания опущены для упрощения.
На фиг. 1 показано сечение первого варианта неполивинилхлоридной многослойной
пленки 1 в соответствии с изобретением. Пленка была получена методом коэкструзии и на
чертеже можно видеть четыре слоя 2, 3, 4 и 5. Слой 2 является внешним слоем, слой 3 центральным, слой 4 - подложкой и слой 5 - теплосшиваемым слоем.
В соответствии с изобретением центральный слой может быть разделен на два или более слоев 6 и 7. Это наиболее четко видно на фиг. 2-4, где дано увеличенное изображение
центрального слоя с фиг. 1 и опущены слои 2, 4, 5. Слои 4 и 7 могут иметь одну и ту же
полимерную структуру.
Внешний слой 2 условно состоит из полимера или смеси полимеров с точкой размягчения выше точки размягчения полимера или полимерной смеси других слоев, или равной
точке размягчения полимера или полимерной смеси подложки 4. Полимер или полимерная смесь внешнего слоя 2 обычно выбирается, исходя из температуры сваривания теплосшиваемого слоя 5 таким образом, чтобы при контакте внешнего слоя и сварочного
инструмента внешний слой 2 плавился или связывался.
8
BY 5782 C1
Центральным слоем 3 предпочтительно является мягкий или гибкий слой с точкой его
размягчения или одного из его составляющих ниже температуры стерилизации, равной
121 °С. Этот слой может быть разделен одним или более слоями 7 на идентичные или
равные слои 6. Слои 7 состоят из полимеров или содержит полимеры с точкой размягчения значительно выше 121 °С. Во время стерилизации слои 7 образуют матрицу с внешним слоем 2 и подложкой 4, которая предотвращает растекание слоев 6. Слои 6, 7 и 4
также обладают свойствами, способствующими их соединению со смежным слоем.
Подложка 4 выполняет функцию барьера против растекания при сварке. Она условно
состоит из полимеров или полимерных смесей с точкой размягчения выше температуры
сварки.
Теплосшиваемый слой 5 условно состоит из полимера, пригодного для быстрой тепловой герметизации, или смеси таких полимеров, которые могут контактировать с продуктами, растворами для внутреннего приема или для инъекций.
Результаты испытаний.
А). Образец пленки в соответствии с изобретением, используемый в качестве примера,
наряду с другими способами может быть получен посредством выбора и коэкструзии следующих материалов, обладающих следующими свойствами:
а). Внешний слой 2.
Неволен 1302 L (атактический гомополимер полипропилена с Вика А = 138 °С), Новолен 1102 Н (изотактический гомополимер полипропилена с Вика А = 154 °С), РР 23 М 10
cs 259 (статистический сополимер полипропилена с Вика А = 135 °С);
б). Центральный слой 3.
Теамекс 1000 F (ЛПЭНП с Вика А = 66 °С), Экскзакт 4024 (сополимер полиэтилена с
Вика А = 70 °С), Адфлекс 7029 ХСР (сополимер полипропилена с Вика А = 55 °С);
в). Подложка 4 - как в а);
г). Теплосшивающий слой 5.
Новолен 3200 НХ (статистический сополимер полипропилена с Вика А = 30 °С).
Б). Во время другого испытания ударопрочность неполивинилхлоридной пленки в соответствии с изобретением проверялась методом ударной пробы. Пример иллюстрирует
состояние ударостойкой многослойной пленки в соответствии с предыдущим примером,
до и после стерилизации паром, в ударной пробе, проводимой с высоты 1 и 2 м.
Опытный образец представляет собой коэкструзированную многослойную пленку со
следующей структурой:
соединение из семи слоев в соответствии с фиг. 1 и 3, включающее:
РР-Н в качестве внешнего слоя 2;
РР-С/РР смесь в качестве слоя 6;
РЕ-С в качестве слоя 7;
РР-Н в качестве подложки 4;
PP-R/SEBS смесь в качестве слоя теплового сшивания 5.
Процентное соотношение составляющих всей пленки (весовые %):
28 % РР-Н;
60 % смеси РЕ/РР;
12 % ударопрочного модифицированного PP-R.
Сокращенные обозначения материалов имеют следующие значения:
PP-H,R: гомополимер полипропилена, статистический сополимер;
SEBS: блоксополимер стирол-этилен-бутилен-стирола;
РЕ-С: сополимер полиэтилена.
Пленка была подвергнута коэкструзии и сматывалась как рукавная плоская пленка
шириной 180 мм и толщиной 140-150 мкм.
В процессе изготовления пленка была слегка двухосно ориентирована с коэффициентом растяжения продольное/поперечное растяжение = 2,3/1,4.
9
BY 5782 C1
Таким образом, пленки и материалы для пленок в соответствии с изобретением явно
отличаются от известных аналогов и материалов. ЛПЭНП, например, описанный в [3], является приемлемым для получения пленки с усадкой при нагревании. ЛПЭНП является
линейным полимером. При наивысшей величине C8 остатки сополимеризуются в линейную цепь. Таким образом, ЛПЭНП способствует получению ориентированных пленок. В
основном, такие пленки растягиваются более, чем в 40 раз, и, таким образом, обладают
свойством усадки в направлении, противоположном направлению растяжения при тепловой обработке. Это свойство не проявляется в пленке, используемой в соответствии с изобретением. Несмотря на то, что пленка может быть слегка ориентирована (4:1), она не
растягивается (>40:1). Таким образом, она не имеет линейной ориентации и не обладает
усадкой.
Образец рукавной пленки разрезается на куски определенной длины, которые свариваются при помощи непрямой горячей контактной сварки или лазерной сварки (тип сварки не является определяющим) для получения пакета с двумя гибкими швами, а затем
заполняются на одинаковый уровень водой в качестве несжимаемого заполняющего материала. Оба трубочных соединения плотно закупориваются при помощи пробок.
Оптимальные параметры сварки, такие как температура, время, поверхностное давление, были определены в предшествующих испытаниях. Они представлены в следующей
таблице.
Температура
130
Время (с)
а
6
b
8
Поверхностное
давление (Н/м2)
а
b
8
9
Содержание упаковки - вода (л)
2
Пленка сваривается при помощи сварочного аппарата с двумя сварочными стержнями,
нагреваемыми при помощи нагревательных элементов:
а) сварочный стержень, расположенный непосредственно под швом;
б) сварочный стержень для сварки соединительных швов.
Половина обработанных пакетов стерилизуется, а вторая половина нет. Стерилизация
осуществляется в автоклаве влажным паром при 121 °С в течение 35 минут.
Установка для ударных испытаний рассчитана на проведение испытаний с высоты до
2 м. Установка имеет пневматический зажим, который захватывает мешок и раскрывается
после подачи давления. Пакеты лежат верхом наружу, удар приходится на наиболее уязвимую часть пакета (сверху).
Было найдено, что стерилизация не ухудшает ударопрочность. Не происходит также
ее уменьшение от изменения частоты удара. Единственным различием было то, что повреждения возникали в разных точках. Если повреждение пленки, в основном, происходит
до стерилизации, то шов является слабым местом после стерилизации. Единственной причиной этого можно считать увеличение степени кристаллизации и образование сферических суперструктур, которые ведут к потере прочности.
В испытуемой пленке сшиваемый слой был ударомодифицирован при помощи смеси
PP-R/SEBS. Улучшение ударостойкости достигалось введением каучука в PP-R матрицу в
качестве дисперсной фазы. При условии, что два компонента смеси имеют хорошую совместимость, каучуковые фазы способны поглощать удары в хрупкой PP-R матрице, увеличивая тем самым эластичность.
Однако наиболее значительным, с точки зрения сопротивление удару, является центральный слой 3. При достаточной прочности шва энергия, поступающая в материал при
ударе, должна поглощаться. Испытуемая пленка имеет повышенное содержание смеси
РЕ/РР в качестве центрального слоя. Поглощенная энергия может быть определена из закона превращения энергии следующим образом:
10
BY 5782 C1
W = m ⋅ g ⋅ (h1 - h2),
h1 - высота падения;
h2 - высота отскока;
m - вес пакета;
g - ускорение свободного падения.
Следует также учесть скорость загрузки образцов, что дает следующую формулу для
скорости пакета до удара (без учета сопротивления воздуха):
v = 2 ⋅ g ⋅ h1 .
Испытуемые образцы во время ударных испытаний частично проявляли эластичность;
высота отскока h2 составляла 10-20 см, таким образом можно допустить, что соударение
является частично эластичным.
Нагрузка не приводит к повреждению образцов. В результате увеличенной скорости
нагрузки и небольшого расширения образцов достоверно можно утверждать, что загрузка
имеет место в области упругости (область Хука).
В). Была также измерена прочность на разрыв пленки, описанной в Б).
Измерение прочности на разрыв осуществлялось при помощи модели 6545/023 универсального маятникового пневмоударника фирмы Ceast (Турин, Италия).
Принцип измерения основан на преобразовании потенциальной энергии в кинетическую. Образец пленки (размеры см. ниже) зажимался таким образом, что когда маятниковый пневмоударник проходил через нулевое положение, на пленку воздействовала
ударная разрывная нагрузка. Энергия повреждения пленки рассчитывалась как энергетический баланс между потенциальными энергиями до и после разрушения образца методом
определения начального ухода h1 от нулевого положения маятникового копера и конечного ухода h2 после повреждения образца.
Исходя из уравнений
Епот 1 = m ⋅ g ⋅ h1,
Eпот 2 = m ⋅ g ⋅ h2,
энергия повреждения определяется как: Es = Епот 1 - Епот 2.
Измерение осуществлялось при отклонении на 90 °С от нулевого положения. Потенциальная энергия Епот 1 всегда равнялась 15 Дж. Тестер устроен таким образом, что величины прочности на разрыв при ударе вычисляются после проведения испытаний. В
частности, тестер имел следующие характеристики или давал следующие показания:
модель: 6545/023;
потенциальная энергия: 15 Дж;
вес, измеренный при температуре 90 °С: 2181,7 - 2203 - 6 г;
расстояние между осями вращения и удара: 373,8 ± 0,1 мм;
время для 50 колебаний с амплитудой менее 5° = 60,98 - 61,59 с.
Прочность на разрыв при ударе пленки в соответствии с изобретением (нестерилизованная пленка, четыре 0,15 мм образца в каждом случае, сложенные вместе, составляя
толщину стопки 4 × 0,15 мм, ширину опытного образца 4 мм и перпендикулярное сечение
0,6 мм2) составила 12935,8 мДж/мм2. При стерилизации пленки ударная прочность на разрыв составила 5560,3 мДж/мм2.
(Толщина: 4 × 0,14 мм, ширина не изменилась, сечение: 0,56 мм2).
Используемая выше поливинилхлоридная пленка обычно имеет прочность на разрыв
при ударе, равную 7150 мДж/мм2 (нестерилизованная) или 6973 мДж/мм2 (стерилизованная). Из этого можно заключить, что даже после стерилизации пленка в соответствии с
изобретением отвечает всем требованиям, благодаря высокой прочности ударного растяжения.
11
BY 5782 C1
Г). Определение остатка, образующегося при выпаривании, по стандарту DIN58363,
часть 15 (июль 1982 г).
Еще одним немаловажным преимуществом пленки по изобретению может считаться
низкая величина аддитивной миграции. В поливинилхлоридной пленке аддитивные потери при стерилизации составляют 0,55 мг/дм2, а в пленке в соответствии с изобретением
(при 121 °С) - только 0,1 мг/дм2. Измерение производилось, используя остаток, образующийся при выпаривании, в соответствии со стандартом DIN58363.
Фиг. 2
Фиг. 3
Фиг. 4
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
205 Кб
Теги
by5782, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа