專利名稱：用于包裝無菌產(chǎn)品的無卷曲的聚烯烴基膜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于包裝無菌產(chǎn)品的無卷曲的聚烯烴基包裝膜。現(xiàn)有技術(shù)的說明醫(yī)療器件，例如手術(shù)手套，傷口護(hù)理敷料和類似物通常遠(yuǎn)離使用地點(diǎn)制備。為了確保它們在使用點(diǎn)處的無菌性，它們通常在具有合適的無菌、阻擋性能的密閉包裝內(nèi)終端滅菌?！敖K端滅菌”描述了確保手術(shù)物品和其他醫(yī)療器件或消費(fèi)品在使用點(diǎn)處無菌的方法。終端滅菌的物品在滅菌之前包裝，然后儲(chǔ)存，運(yùn)輸并與包裝完整地一起遞送(沒有穿孔或潤濕)。待滅菌的物品和包裝二者必須與滅菌技術(shù)兼容。包裝本身必須對所使用的方法具有滲透性和對環(huán)境污染物不可滲透。沒有包裝地加工的物品必須立即使用，因?yàn)樗鼈儾皇菬o菌的，且由于存在局部環(huán)境污染的危險(xiǎn)。消毒減少了在物品上存活的微生物數(shù)量，但不必然使病毒和細(xì)菌孢子失活。同樣重要的是注意包裝的外表面在適用期內(nèi)沒有保持無菌。塑料對塑料的密封和終端滅菌包裝目前基于多層層壓體的頂部和底部纖維網(wǎng)。通過粘合劑層壓、熱層壓或擠出涂布工藝，生產(chǎn)多層層壓體。在這些層壓的頂部和底部纖維網(wǎng)中，外側(cè)層耐熱，而形成包裝連接件的至少一層內(nèi)層包括可剝離層。外側(cè)和內(nèi)層顯示出熔點(diǎn)差，以便在直接接觸密封操作過程中，避免外側(cè)層粘附到密封棒上。在手術(shù)手套和傷口護(hù)理敷料市場中的典型實(shí)例是，在頂部和底部纖維網(wǎng)內(nèi)具有含耐溫取向膜(ΟΡΕΤ，ΟΡΑ)的外層和PE可剝離層作為頂部的內(nèi)層和PE基層作為底部的內(nèi)層的包裝。可結(jié)合相同類型的可剝離頂層與可熱成型的塑料底部纖維網(wǎng)，例如PA/PE，PETG， PVC，......然而，包裝醫(yī)療器件所使用的多層層壓體結(jié)構(gòu)的主要缺點(diǎn)是，一旦包裝打開，則傾向于卷曲。層壓體嚴(yán)重卷曲可導(dǎo)致非-無菌的外側(cè)層和無菌產(chǎn)品之間接觸?？紤]到污染的位點(diǎn)，因此應(yīng)當(dāng)避免卷曲。卷曲是因兩層之間熱膨脹系數(shù)之差導(dǎo)致的外側(cè)層和內(nèi)層的雙金屬效應(yīng)的結(jié)果。永久的卷曲也可來自于在特定的熱歷史之后的差別收縮率或者在粘合劑層壓未取向的密封劑層與取向的外側(cè)層的過程中產(chǎn)生的應(yīng)力。由于溫度歷史(儲(chǔ)存/運(yùn)輸條件)影響多層層壓體的卷曲性能，因此，非常難以控制在平坦的包裝打開過程中出現(xiàn)的卷曲現(xiàn)象。解決這一問題的額外挑戰(zhàn)是，環(huán)境和回收問題。當(dāng)今使用者越來越意識(shí)到與多組分產(chǎn)品有關(guān)的包裝廢物和循環(huán)問題，單一類型材料被視為比較容易循環(huán)。現(xiàn)有技術(shù)中報(bào)道了采用環(huán)烯烴共聚物(COC)增加耐溫性的包裝。ΕΡ1426181公開了玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)高于可密封層熔融溫度(Tm)的具有至少50wt%，和優(yōu)選至少 75wt% COC的外層。這種組合物依賴于下述假設(shè)在這一高的COC含量下，后者將形成連續(xù)相。此外，由于高Tg的COC的加工溫度高，因此對于標(biāo)準(zhǔn)的PE吹塑膜生產(chǎn)線來說，必須建造凈化(purging-out)操作。在吹塑膜生產(chǎn)線上凈化COC可能耗時(shí)?；蛘撸墒褂昧餮庸矓D出管線，制造薄的COC基膜，以便避免在吹塑擠出過程中出現(xiàn)粘附和皺褶問題。然而，在具有單一歧管(single-manifold)模頭的常規(guī)原料塊 (feed-block)基流延線上，含有COC的外層和比較柔軟的內(nèi)層之間的粘稠的流動(dòng)行為差別可導(dǎo)致粘度流動(dòng)失配。這一流變學(xué)問題的結(jié)果是，單獨(dú)的層具有不均勻的厚度分布，出現(xiàn)界面不穩(wěn)定性和各層沒有充分地粘附到彼此上。在共擠出具有不同熔融溫度的材料的文獻(xiàn)中充分地公開了這些問題。因此，COC基流延共擠出厚度低于100微米的膜固有地對層的扭曲敏感，這是因?yàn)樵谠蠅K和模頭的頭部內(nèi)各層同時(shí)長的路徑長度，和因?yàn)樵诘陀?00微米的膜內(nèi)與薄的表層有關(guān)的高剪切應(yīng)力所致。COC聚合物是相對昂貴的聚合物；因此，將其含量降至最低在商業(yè)上是有益的。而且，富含COC的共混物含量的膜難以在常規(guī)的PE共擠出吹塑膜設(shè)備上加工。特別地，與密封劑層的標(biāo)準(zhǔn)加工溫度(190-210°C )相比，Tg高于130°C的聚合物(所謂的硬COC類型) 要求高的擠出溫度(最多260°C)。在吹塑膜共擠出中，要求高溫的結(jié)果是，膜中的柔軟密封劑一側(cè)在坍塌過程中和在進(jìn)一步的下游加工過程中傾向于粘附或結(jié)塊。另外，富含COC 的膜導(dǎo)致在吹塑工藝中在層的平坦化(lay-flat)過程中容易出現(xiàn)皺褶的剛性膜。由于COC 的彈性差，因此產(chǎn)生皺褶，從而導(dǎo)致差的彎曲質(zhì)量和不平坦的卷軸(reel)。這種卷軸難以在進(jìn)一步的轉(zhuǎn)印操作，例如印刷中加工。在片材擠出和可熱成形纖維網(wǎng)的擠出中，對于泡罩包裝來說，200-400微米的COC 擠出更加常見得多，正如EP1539867中所公開的。EP1388415公開了使用可密封的膜制造具有平衡的起始撕裂和撕裂_擴(kuò)散性能的扯下(tear-off)包裝，其中所述膜具有含20-80wt%環(huán)烯烴共聚物(COC)和聚烯烴的混合物的至少一層。然而，這一膜具有低的撕裂性能且不可剝離。而且，對于直接接觸的密封來說，這一膜不具有低的卷曲結(jié)合耐高溫性。因此，它不適合于手術(shù)手套包裝。發(fā)明目的本發(fā)明旨在提供克服了現(xiàn)有技術(shù)缺點(diǎn)的可滅菌的膜。本發(fā)明還旨在提供無卷曲的共擠出的聚烯烴膜，它可在標(biāo)準(zhǔn)的熱密封包裝生產(chǎn)線上加工，且在密封工藝過程中，該膜沒有粘附到密封棒上。發(fā)明概述本發(fā)明公開了共擠出的多層聚烯烴膜，所述聚烯烴膜在使用中基本上不卷曲，所述聚烯烴膜包括-含10%-50wt%的Tg高于130°C的環(huán)烯烴共聚物的聚烯烴基層；-厚度為全部膜厚的5-15%的聚烯烴密封層。本發(fā)明的具體實(shí)施方案公開了至少一個(gè)下述特征或合適的組合-所述基層中的聚烯烴選自聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯，它們與具有2-10個(gè)碳原子的直鏈α -烯烴的共聚物；及其混合物；-所述基層中的聚烯烴是聚丙烯或丙烯與乙烯的共聚物；-所述基層中的聚烯烴是高密度聚乙烯；-密封層是聚乙烯或聚乙烯基可剝離密封層；-可剝離密封層包括聚乙烯和聚丁烯-1的混合物；-基層包括具有第一COC濃度的第一子層和具有第二 COC濃度的第二子層，和其中第一 COC濃度與第二 COC濃度差沒有大于10% ；
本發(fā)明還公開了包裝，所述包裝包括根據(jù)前述特征中的任何一個(gè)或合適組合的膜。本發(fā)明還公開了含前述特征任何一個(gè)的共擠出的多層聚烯烴膜的用途，用于包裝擬滅菌的醫(yī)療器件?！敖K端滅菌”在本發(fā)明中是指在包裝工藝最后的一個(gè)工序，其中密閉在所述包裝內(nèi)的內(nèi)容物被終端滅菌，密閉的包裝是無菌的阻擋層，從而維持內(nèi)容物在整個(gè)產(chǎn)品適用期的無菌性。LDPE具有在0. 910-0. 940g/cm3的通常認(rèn)可的密度范圍內(nèi)的長和短鏈支鏈，而 HDPE具有密度高于0. 940g/cm3的有限數(shù)量的短鏈直鏈。附圖簡述

圖1代表膜的卷曲測量裝置。圖2代表本發(fā)明膜的截面。圖3代表本發(fā)明的膜，其中外層包括多層子層。圖4代表根據(jù)本發(fā)明終端滅菌的密閉包裝。發(fā)明詳述在本發(fā)明中，通過在共擠出膜的基礎(chǔ)外層1和可密封的內(nèi)層2內(nèi)使用不同類型的聚烯烴，提供最佳的熱穩(wěn)定性和可密封性。通過含環(huán)烯烴共聚物(COC)的聚合物組合物，獲得外層的耐溫性。所述COC在整個(gè)外層當(dāng)中的濃度低于約50wt%，優(yōu)選低于20wt%，甚至一直到約10wt%。組合物的其余部分基本上是聚烯烴，例如聚乙烯或聚丙烯。優(yōu)選地，聚烯烴是或者高密度聚乙烯(HDPE) 或聚丙烯(PP)均聚物，或共聚物。優(yōu)選地，內(nèi)層2以與提供可剝離性的其他聚烯烴任選地混合的低密度聚乙烯 (LDPE)為基礎(chǔ)。例如，可混合LDPE與聚丁烯-I(PB-I)，均聚物或共聚物，提供這種可剝離性。優(yōu)選地，LDPE的熔點(diǎn)為約90-約1200C。通過混合聚烯烴與C0C，其比值在50/50和80/20之間變化，從而改進(jìn)外層1的耐熱性。優(yōu)選地，本發(fā)明的COC是乙烯-降冰片烯共聚物。為了改進(jìn)外層的熱穩(wěn)定性，所使用的COC的Tg值典型地高于130°C，對應(yīng)于2-降冰片烯含量高于40mol %。這種組合物提供充足的耐熱性，以獲得范圍為20-50°C的密封窗。對于標(biāo)準(zhǔn)的包裝生產(chǎn)線，例如水平旋轉(zhuǎn)四面密封機(jī)來說，需要這種密封窗實(shí)現(xiàn)可接受的生產(chǎn)率。若基層1包括兩層或更多層子層(3，4)，則重要的是，子層具有類似的組成，以便避免共擠出的結(jié)構(gòu)卷曲。子層之間的COC含量差應(yīng)當(dāng)小于10%。含COC的基層1和內(nèi)層2的熱膨脹和伸長率性能的差別同樣可誘導(dǎo)膜卷曲。由于這一原因，外層和密封劑層之間的厚度比應(yīng)當(dāng)高于85/15。盡管對于現(xiàn)有技術(shù)的多層層壓體來說，卷曲隨溫度而變化，但本發(fā)明的共擠出的結(jié)構(gòu)沒有顯示出在不同溫度下卷曲性能的變化。取決于應(yīng)用類型，總的膜厚在30-200微米之間變化。就尺寸穩(wěn)定性來說，在外層內(nèi)COC提供的改進(jìn)的熱穩(wěn)定性使得該膜抗蒸汽滅菌。 若密封劑層的熔融溫度足夠高(即高于或接近于蒸汽滅菌溫度)，則用本發(fā)明膜生產(chǎn)的包裝可抗蒸汽滅菌循環(huán)且沒有顯著的降解。
COC還顯示出優(yōu)良的抗輻射性。這允許改進(jìn)PP的抗性，當(dāng)在膜中使用時(shí)。此外， PE還具有良好的抗輻射性，這使得PE基組合物尤其適合于輻照滅菌工藝。當(dāng)新的共擠出的膜基于烴類聚烯烴化學(xué)時(shí)，就可循環(huán)性來說，它是好得多的產(chǎn)品。 而且，可避免使用制造多層層壓體，例如oPA/PE或oPET/PE所使用的粘合劑。
實(shí)施例在下述實(shí)施例中，在3層吹塑共擠出機(jī)上生產(chǎn)膜。通過將類似含有COC的組合物喂入到兩個(gè)擠出機(jī)中，和將聚乙烯基組合物喂入到第三擠出機(jī)中，生產(chǎn)兩層膜。這三個(gè)擠出機(jī)是現(xiàn)有技術(shù)的30L/D比的單螺桿擠出機(jī)，對于含有COC的層(外層中的子層)來說，所有這些擠出機(jī)分別配有70和120mm的螺桿直徑，和對于內(nèi)層來說，所有這些擠出機(jī)配有70mm 的螺桿直徑。擠出機(jī)給與內(nèi)部膜泡冷卻和二元風(fēng)環(huán)體系結(jié)合的3層多錐形吹塑膜的模頭體系供料，然后再進(jìn)行吹脹擠塑領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的夾膜框，輥隙和卷繞技術(shù)。在所有下述實(shí)施例中，密封劑層是85/15的LDPE(密度為0.924g/cm3和在90°C與 2. 16kg 下熔體指數(shù) 0. 8dg/min 的 Dow LD310E)和 PB-1 (Lyondell Basell PB 8640M)的混合物，其具有固有地良好的密封和剝離性能。實(shí)施例1在第一和第二層中，采用純HDPE(獲自 Lyondell Basell 的 Hostalen GF 7740 F2，其密度為0.946g/cm3和熔點(diǎn)為132°C )，生產(chǎn)3層膜。形成外層的第一和第二層的總厚度為60微米(10+50)。密封劑層的厚度為10微米。實(shí)施例2在第一和第二層中采用柔軟的PP無規(guī)多相共聚物(BorealisBB213CF，根據(jù)ISO 306，在ION下，其維卡軟化溫度A50為149°C )，生產(chǎn)3層膜。形成外層的第一和第二層的總厚度為90微米(20+70)。密封劑層的厚度為10微米。實(shí)施例3在第一和第二層中采用HDPE(獲自 Lyondell Basell 的 HostalenGF 7740 F2，其密度為0. 944g/cm3和熔點(diǎn)為132"C )和以商品名TopaS 6015商購于Topas Advanced Polymers的COC(Tg= 160°C)，生產(chǎn)3層膜。COC濃度為40%。形成外層的第一和第二層的總厚度為57微米(10+47)。密封劑層的厚度為8微米。實(shí)施例4在內(nèi)層2 中采用 HDPE(獲自 Lyondell Basell 的 Hostalen GF 7740F2，其密度為0. 946g/cm3和熔點(diǎn)為1320C )，和在外層中采用HDPE/C0C,生產(chǎn)3層膜。COC以商品名 TopaS 6015 商購于 Topas AdvancedPolymers (Tg = 160°C )。COC 濃度為 30%。通過生產(chǎn)具有相同組成的兩層的兩個(gè)擠出機(jī)，生產(chǎn)外層。外層的總厚度為陽微米(15+40)。密封劑層的厚度為15微米。實(shí)施例5生產(chǎn)PP多相共聚物(熔融溫度為163°C的Borealis BB213CF)和PP無規(guī)多相共聚物(獲自Lyondell Basell的Adflex Q100F，其維卡軟化點(diǎn)為55°C )和COC的混合物。 COC 以商品名TopaS 6013 商購于 Topas Advanced Polymers (Tg = 140°C )。在生產(chǎn)形成外層的兩層子層的兩個(gè)擠出機(jī)內(nèi)干混并喂入所述混合物。COC的濃度為20%。外層的總厚度為90微米(20+70)。密封劑層的厚度為0微米。實(shí)施例6生產(chǎn)PP無規(guī)共聚物，PP無規(guī)多相共聚物(獲自Lyondell Basell的Adflex Q100F，其維卡軟化點(diǎn)為55°C )和COC的混合物。COC以商品名TopaS 6013商購于Topas Advanced Polymers (Tg= 140°C )。在生產(chǎn)形成外層的兩層子層的兩個(gè)擠出機(jī)內(nèi)干混并喂入所述混合物。COC的濃度為40%。形成外層的第一和第二層的總厚度為40微米(15+25)。 密封劑層的厚度為15微米。實(shí)施例7:對比還評價(jià)用于這一應(yīng)用的對比層壓體OPET 12微米/可剝離PE 40微米。測量結(jié)果卷曲測量根據(jù)下述步驟，評價(jià)所生產(chǎn)的膜的卷曲性能。在控制條件下(23°C，不具有靜電荷的膜，沒有渦流)，進(jìn)行評價(jià)。根據(jù)下述工序，進(jìn)行測量本身-從待測試的材料中切割出IOOcm2的圓形形狀(直徑士11，28cm)，并使用(消) 電離棒在兩側(cè)上放電(discharge)。推薦在層壓體/膜的整個(gè)寬度上取樣。-然后將圓形樣品轉(zhuǎn)移到控溫(23°C)室內(nèi)并未觸摸地靜置5分鐘以供調(diào)節(jié)。-然后，測量圓的(卷曲)邊緣之間的距離，并如下表1所定義，歸類相應(yīng)的卷曲指數(shù)。-還記錄材料在其上卷曲的一側(cè)和卷曲方向(MD或⑶)。表權(quán)利要求
1.共擠出的多層聚烯烴膜，所述聚烯烴膜在使用中基本上沒有卷曲，所述聚烯烴膜包括-含10% -50wt%的Tg高于130°C的環(huán)烯烴共聚物的聚烯烴基層； -厚度為膜總厚度5-15%的聚烯烴密封層。
2.權(quán)利要求1的膜，其中所述基層中的聚烯烴選自聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯，它們與具有2-10個(gè)碳原子的α-烯烴的共聚物，及其混合物。
3.權(quán)利要求2的膜，其中所述基層中的聚烯烴是聚丙烯，或丙烯與乙烯的共聚物。
4.前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的膜，其中所述基層中的聚烯烴是高密度聚乙烯。
5.前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的膜，其中所述密封層是聚乙烯或聚乙烯-基可剝離密封層。
6.權(quán)利要求5的膜，其中所述可剝離密封層包括聚乙烯和聚丁烯-1的混合物。
7.前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的膜，其中所述基層包括具有第一COC濃度的第一子層(3) 和具有第二 COC濃度的第二子層(4)，和其中第一 COC濃度與第二 COC濃度相差不大于 10%。
8.一種包裝，它包括前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的膜。
9.權(quán)利要求1-7任何一項(xiàng)的共擠出的多層聚烯烴共擠出膜的用途，用于包裝準(zhǔn)備滅菌的醫(yī)療器件。
全文摘要
本發(fā)明涉及共擠出的多層聚烯烴膜，所述聚烯烴膜在使用中基本上不卷曲，所述聚烯烴膜包括含10％-50wt％Tg高于130℃的環(huán)烯烴共聚物的聚烯烴基層；厚度為膜的總厚度5-15％的聚烯烴密封層。
文檔編號(hào)B32B27/32GK102216076SQ200980144983
公開日2011年10月12日 申請日期2009年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月13日
發(fā)明者K·比森斯, T·馬爾菲特 申請人:加鋁寶柏泛亞股份有限公司