BE894327A

BE894327A - Composition polyolefinique ayant une resistance amelioree aux radiations et son utilisation pour les instruments medicaux

Info

Publication number: BE894327A
Application number: BE0/208963A
Authority: BE
Inventors: T Matsumura; K Hirano; M Nakajima; Y Yoshitake
Original assignee: Toa Nenryo Kogyo Kk; Terumo K K Faisant Les Affaire
Priority date: 1981-09-07
Filing date: 1982-09-07
Publication date: 1983-01-03
Also published as: JPS5842638A; JPS6235413B2

Description


  Composition polyoléfinique ayant une résistance améliorée aux

  
radiations et son utilisation pour les instruments médicaux. 

  
1

  
Composition polyoléfinique ayant une résistance améliorée

  
aux radiations et son utilisation pour les instruments médicaux.

  
L'invention concerne une composition de polyoléfine améliorée en ce qui concerne la résistance aux radiations,  plus particulièrement en ce qui concerne sa coloration,

  
la dégradation de ses propriétés physiques et sa tonicité

  
due à l'augmentation des constituants pouvant être extraits par lixiviation et causée parla stérilisation par radiation des instruments médicaux, matièresd'emballage pour aliments et utilisations similaires.

  
L'invention a également pour objet un instrument  médical fait à partir de ladite composition polyoléfinique.

  
 <EMI ID=1.1> 

  
particulièrement des compositions utilisées pour les

  
instruments médicaux tels que seringuesou agrafe&#65533;et matières

  
 <EMI ID=2.1> 

  
pellicules faits à partir de compositionsde polyoléfine et plus particulièrement de compositionsde polypropylène a généralement été effectuée par un procédé de stérilisation par la vapeur d'eau ou par gaz.

  
Plus particulièrement des instruments médicaux jetables ont été stérilisés au moyen de l'oxyde d'éthylène. Cependant étant donné que l'oxyde d'éthylène généralement considéré jusqu'à récemment comme un produit sans risque est à présent suspecté d'être une substance mutagène ou carcinogène, les limites acceptables d'oxyde d'éthylène et de ses sous-produits résiduels ont été diminués ce qui nécessite le remplacement

  
de

  
et l'élimination du gaz résiduel, suivi par un test/stérilité pour la confirmation de la stérilisation, augmentele coût lié

  
 <EMI ID=3.1> 

  
déré plus efficace que le traitement à l'oxyde d'éthylène pour la stérilisation d'instruments médicaux stables et la stérilisation par radiation a tendance à être utilisée à la place de la stérilisation par l'oxyde d'éthylène: 

  
 <EMI ID=4.1>  Cependant l'utilisation de compositions de polyoléfine pour des instruments médicaux et les matières d'emballage alimentaires pose différents problèmes lorsque ces compositions sont exposées à des radiations d'environ 2,5 Mrad qui est

  
une dose usuelle pour la stérilisation. Lesdites compositions se décomposent et se dégradent de façon significative en abaissant leur résistance mécanique ou en augmentant les composants de faible poids moléculaire'pouvant être extraits par lixiviation ou bien où elles se colorent nettement par suite de la dénaturation d'additifs tels que différents stabilisants et agents modificateurs généralement ajoutés en vue d'empêcher l'oxydation.

  
Par conséquent-les propositions suivantes ont été faites pour le traitement par radiation d'instruments médicaux et particulièrement de seringues à base de polypropylène. Il est connu, par exemple, d'incorporer à un polymère de polypropylène un anti-oxydant phénolique contenant un groupe isocyanurate et un thio-agent qui coopère avec ce dernier (demande de brevet japonais publiée sous le n[deg.] 137135/80) et des produits compre-

  
 <EMI ID=5.1> 

  
amines comportant un empêchement stérique (demande de brevet japonais publiée sous le n[deg.] 19199/80).

  
Cependant la première de ces demandes japonaises n'est pas toujours satisfaisante en ce qui concerne l'équilibre à maintenir entre les propriétés physiques, coloration et toxicité et la deuxième demande japonaise n'est pas toujours.satisfaisante en ce qui concerne la fabrication, les propriétés

  
 <EMI ID=6.1> 

  
elles comportent quelques améliorations en ce qui concerne la coloration. Il résulte qu'on n'a pas réussi jusqu'à présent

  
à obtenir des qualités tout à fait satisfaisantes.

  
Les inventeurs ont étudié les perfectionnements permettant de trouver un équilibre entre la coloration, les propriétés

  
physiques, la sécurité et l'hygiène et ils ont réalisé la présente invention consistant à ajouter à la polyoléfine un composé amine comportant un empêchement stérique et un composé de phosphore organique particulier.

  
L'invention a pour objet une composition de polyoléfine

  
l ayant une résistance améliorée aux radiations.

  
L'invention a également pour objet un instrument médical tel qu'une seringue pouvant être stérilisée par des radiations

  
L'invention a pour objet une composition de polyoléfine ayant une résistance améliorée aux radiations et comprenant

  
(i) 0,5 - 0,3 partie en poids d'une amine hétérocyclique comportant un empêchement stérique, et (ii) 0,01-0,04 parties en poids de 1,3,5-tris(3-hydroxy-2,6-diméthyl-4-alkylbenzyl)isocya-

  
 <EMI ID=7.1> 

  
12 atomes de carbone)ou (iii) 0,01 - 0,3 partie en poids d'un phosphite phénol et/ou /tétralcis (2 ,4-di-t-butylphënyl)-4 ,4 'biphénylène diphosphonite , pour 100 parties en poids de Polyoléfine.

  
Les polyoléfines-utilisées selon l'invention comprennent

  
 <EMI ID=8.1> 

  
et les composés similaires, les copolymères des monomères susindiqués et d'autres monomères ou leur mélange. Les copoly-

  
 <EMI ID=9.1> 

  
principalement de propylène.

  
Les composés amines hétêrocyliques comportant un empêchement stérique ajoutés selon l'invention (appelés composés

  
(1) ) englobent les amines comprenant un noyau hétérocyclique à 6 chaînons contenant des atomes d'azote d'amine comportant

  
 <EMI ID=10.1> 

  
sébaçate',' 4-benzoyloxy-2,2,6,6,-tétraméthyl pipêridine; condensat d'acide succinique et de N-(2-hydroxyéthyl)-2,2,6,6-tétra-

  
 <EMI ID=11.1>   <EMI ID=12.1> 

  
pipéridine et les composés similaires. Parmi ces derniers 

  
on préfère plus particulièrement le di(2,2,6,6-têtramêthyl-4pipéridyl) sébaçate ou le condensat d'acide succinique de la 

  
 <EMI ID=13.1> 

  
benzyl) isocyanurates (appelés ci-après composés (II)) à ajouter selon l'invention est un anti-oxydant du type phénolique com-  portant un empêchement stérique dans lequel alkyle signifie  un groupe alkyle ramifie comportant de 3 à 12 atomes de car-  bone. On peut citer par exemple les composes suivants :

  
 <EMI ID=14.1> 

  
benzyl) isocyanurate et les composés similaires. Parmi ces composés on préfère plus particulièrement le 1,3,5-tris-(3-

  
 <EMI ID=15.1> 

  
Les composés phénol phosphite (appelés ci-après composés
(III))sont les composés dans lesquels le groupe hydroxyle du phénol comportant un empêchement stérique est transformé en un ester phosphite et ces composés comprennent, par exemple, les suivants:le 1,1,3-tris-(2-méthyl-4-di-tridêcyl phosphite-

  
 <EMI ID=16.1> 

  
butylphényl-di-tridécyl) phosphite; le tris-(2,4-di-t-butylphényl) phosphite et les compositions similaires.

  
 <EMI ID=17.1> 

  
comme indiqué par la demande de brevet japonaise publiée sous le n[deg.] 3509 6/75.

  
La quantité de stabilisateur de radiation ajoutée à la polyoléfine est comprise entre 0,05 et 0,3 et de préférence entre 0,1 et 0,2 partie du poids du constituait (I), entre 0,01 et 0,04 et de préférence 0,02 et 0,03 partie du poids du

  
 <EMI ID=18.1> 

  
0,03 et 0,15 partie du poids du composé (III) et/ou du poids du composé (IV), le tout calculés en partie en poids pour 100 parties en poids de la polyoléfine.

  
L'addition du composé (I) en une quantité inférieure à 0,05 partie en poids entraîne la dégradation des propriétés physiques après l'irradiation. Une quantité dépassant 0,3 partie en poids n'est pas désirable à cause de la toxicité ou de l'exsudation malgré une diminution de la dégradation des propriétés physiques.

  
L'addition du composé (II) , (1-11) ou (IV) en une

  
 <EMI ID=19.1> 

  
dation des propriétés physiques après l'irradiation et n'appor-' te pas d'amélioration, tandis qu'une quantité en excès de

  
0,04 partie en poids du composé (II) ou de 0,3 partie en poids du composé (III) et/ou (IV) n'est pas désirable car il provoque une coloration (jaunissement) et en outre exerce un

  
effet défavorable sur la. tonicité.

  
L'addition des composés (I), (II), (III) et (IV), en tant que stabilisant /La résistance aux radiations, aux polyoléfines est--réalisée par les procédés d'addition conventionnels.

  
Par exemple ces composés et les polyoléfines sont

  
prémélangés et ensuite pétris dans une boudineuse.

  
On peut ajouter à la composition de polyolëfine selon l'invention en plus des composés ci-dessus indiqués, des stabilisants au rayonnement UV, des agents neutralisants, des lubrifiants, des agents de démoulage, des agents de réticulation, des agents de nucléation et des composés similaires.

  
Comme indiqué ci-dessus les compositions de polyoléfines selon l'invention conviennent pour être utilisés pour en faire des instruments médicaux, des matières d'emballage pour aliments et des récipients) étant donné que par suite de l'irradiation

  
changement

  
 <EMI ID=20.1> 

  
très minime, une dégradation moindre des propriétés physiques et sont améliorées en ce qui concerne les toxicités notamment la nature hémolytique et la toxicité à des cellules cultivées. 

  
Les changements de couleur provoqués par les radiations

  
et les variations des propriétés physiques des compositions de polyoléfine sont illustrés à l'aide des exemples suivants dans lesquels les parties sont des parties en poids.

Exemple 1

  
On mélange 0,1 partie en poids d'un agent de neutralisation (stéarate de calcium), 0,2 partie en poids d'un agent de

  
 <EMI ID=21.1> 

  
dans une proportion indiquée dans le tableau 1 avec 100 parties en poids d'un copolymère statistique éthylène-propylène ayant une teneur en éthylène de 2,0% en poids et un indice de fluidité à l'état fondu (ASTM D-1238, 230[deg.]C, 2160 g, désigné ci-après plus simplement par MFI) de 8,8 g/10 minutes, et on effectue un prémélange dans un mélangeur Henschel. Puis on fait fondre

  
 <EMI ID=22.1> 

  
obtenir des granulés. A l'aide des granulés, des échantillons d'essai mesurant chacun 40 mm.x 40 mm x 1 mm sont obtenus,par moulage dans une machine de moulage par injection. Les échantillons d'essai sont irradiés avec des rayons 2( de manière à appliquer une dose de radiation de 3,5 Mrad en utilisant une source de radiation au cobalt-60. Les nuances avant et après l'irradiation

  
par les rayons &#65533; sont mesurées dans les conditions géométriques

  
 <EMI ID=23.1> 
- JIS Z-8722 en utilisant.un colorimètre différentiel digital AUD - CH-.2 (45-0) fabriqué par Suga Shikenki K.K.. Les nuances des valeurs.mesurées (valeur b) sont exprimées sous les\formes <EMI ID=24.1> 

  
à -4,0. 

  
La valeur normale admise pour la nuance après l'ir-

  
 <EMI ID=25.1> 

  
valeur mesurée inférieure à -4,8. Les variations dans les propriétés physiques sont évaluées par les variations de

  
MFI et de durée de résistance à la chaleur dans un four à 135[deg.]C

  
 <EMI ID=26.1>  tableau 1.

  
A titre de comparaison, des échantillons d'essai sont moules de la même manière à partir du même copolymère contenant une combinaison de stabilisants autre que celle de l'invertion ou une quantité de stabilisants dépassant celle comprise dans le cadre de l'invention. Les nuances et les variations des propriétés physiques sont mesurées et évaluées après l'irradiation &#65533; et les résultats sont également indiqués dans le tableau 1. 

  

 <EMI ID=27.1> 


  

 <EMI ID=28.1> 
 

  
Stabilisant

  
 <EMI ID=29.1> 

  
cinnamate)&#65533; méthane

  
E : octadécyl-3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxyhydrocinnamate

  
 <EMI ID=30.1> 

  
butane

  
G : tris-(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxybenzyl)isocyanurate

  
 <EMI ID=31.1> 

Exemple 2 

  
On mélange les stabilisants dans les proportions indiquées dans le tableau 2 et 0,05 partie en poids de stéarate de calcium avec 100 parties en poids d'une poudre d'homopolymère de polypropylène ayant un MFI de 8,4 g/10 minutes. Des échantillons d'essai sont moulés de la même manière que dans l'exemple 1

  
et irradiés par un rayonnement ^ à 3,5 Mrad de la même manière et les variations de nuance et de propriétés physiques sont évaluées; les résultats sont indiqués dans le tableau 2.

  
A titre de comparaison, la même évaluation est effectuée pour des échantillons d'essai, réalisés dans le même homopolymère contenant une combinaison de stabilisants autre que celle comprise dans le cadre de l'invention; les résultats sont également indiqués dans le tableau 2. 

  

 <EMI ID=32.1> 


  

 <EMI ID=33.1> 
 

Exemple 3

  
On mélange 0,1 partie en poids d'un agent de neutralisation
(stéarate de calcium), 0,2 partie en poids d'un agent de nucléation (1,3,2,4-dibenzylidêne sorbitol) et un stabilisant résistant aux radiations dans les proportions indiquées dans le tableau 3 avec 100 parties en poids d'un copolymère statistique

  
 <EMI ID=34.1> 

  
poids et un indice de.fluidité à l'état fondu .MFI de 15 g/10

  
minutes, et on effectue un prémélange dans un mélangeur

  
Henschel. On fait ensuite fondre le mélange et on le malaxe dans

  
une extrudeuse à 230[deg.]C pour obtenir des granulés. A l'aide des granulés, on moule par moulage par injection des échantillons

  
d'essai ayant chacun des dimensions de .40 mm x 40 mm x 1 mm.  On irradie les échantillons d'essai avec un rayonnement &#65533; et une

  
 <EMI ID=35.1> 

  
nuance sont évaluées pour les échantillons qui ont été chauffés  dans un four à 80[deg.]C pendant 7 jours après l'irradiation &#65533;' et

  
pour les échantillons d'essai qui ont été chauffés dans un four

  
de la même manière mais sans irradiation y . Les variations de  nuance sont évaluées par observation à l'oeil nu et exprimées

  
 <EMI ID=36.1> 

  
(x ) pour un jaunissement et (xx) pour un jaunissement important.

  
Pour tester les variations de propriétés physiques,

  
des cylindres extérieurs pour seringues ayant chacun pour dimensions 80 mm de longueur x 15 mm de diamètre intérieur x 1 mm

  
) d'épaisseur et ayant un volume de 10 ml sont moulés par injection.

  
Des tests de flexion sont exécutés dans les conditions des procédés d'essai de résistance à la flexion (ASTM D-790) pour

  
 <EMI ID=37.1> 

  
 <EMI ID=38.1> 

  
même manière que ci-dessus, et les charges appliquées (en kg) au point de déformation sont prises comme valeurs d'essai pour les propriétés physiques. Chacune des valeurs mesurées est  indiquée dans le tableau 3 (essaisNo 18 à 27). 

  
A titre de comparaison,..des échantillons témoins et des  seringues sont moulés de la même manière à partir du même copolymëre contenant une combinaison de stabilisants autre que celle de  l'invention ou une quantité supérieure de stabilisants  n'entrant pas dans le cadre de l'invention. Les variations de nuance et de propriétés physiques sont évaluées avant et après irradiation &#65533; et les résultats sont'également indiqués dans le

  
 <EMI ID=39.1>  
 <EMI ID=40.1> 
 <EMI ID=41.1> 
 Composé (I)

  
 <EMI ID=42.1> 

  
phényl) propionatej méthane

Exemple 4 

  
Des échantillons d'essai et des seringues sont moulés

  
et exposés au rayonnement )( de la même manière que dans l'exemple 3 sauf que les stabilisants dans les proportions indiquées dans le tableau 4, 0,1 partie de l'agent de neutralisation et 0,2

  
 <EMI ID=43.1> 

  
l'exemple 3 sont mélangés avec 100 parties d'une poudre d'homopolymêre de polypropylène ayant un MFI de 9,0 g/10 minutes, et les variations de nuance et de propriétés physiques avant et

  
 <EMI ID=44.1> 

  
dans le tableau 4 (essais No 33 à 37). 

  
A titre de comparaison, la même évaluation est faite pour les échantillons d'essai et les seringues réalisés dans le même homopolymère contenant une combinaison de stabilisants autre que celle entrant dans le cadre de l'invention; les résultats sont également indiqués dans le tableau 4 (essais No 38 à 40). 

  

 <EMI ID=45.1> 


  

 <EMI ID=46.1> 
 

REVENDICATIONS

  
1. Composition de polyoléfine ayant une résistance améliorée aux radiations, caractérisée par le fait qu'elle  comprend (i) 0,05 à 0,3 partie en poids d'une amine hétérocyclique comportant un empêchement stérique et (ii) 0,01 à

  
 <EMI ID=47.1> 

  
poids d'un phosphite de phénol et/ou de tétrakis (2,4-di-  tert.-butylphényl)-4,4'-biphénylènediphosphonite, pour 100 parties en poids de polyoléfine.

Claims

2. Composition de polyoléfine selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la polyoléfine est un polymère de propylène. <EMI ID=48.1>

caractérisée par le fait que le polymère de propylène est un copolymère statistique cristallin éthylène-propylène.

4. Composition de polyoléfine selon la revendication 1, caractérisée par le fait que l'amine hétérocyclique est une

aminé comprenant un noyau hétérocyclique à 6 chaînons contenant

des atomes d'azote d'amine comportant un empêchement stérique

et éventuellement d'autres hétéro-atomes.

5. Composition de.polyoléfine selon la revendication 4, caractérisée par le fait que l'amine est un composé choisi dans

<EMI ID=49.1>

sébaçate, la 4-benzoyloxy-2,2,6,6-tétraméthylpipéridine, le produit de condensation de l'acide succinique et de N-(2-

<EMI ID=50.1>

méthyl-4-pipéridyl)-nitrile acétate, la 4-hydroxy-2,2,6,6tétraméthyl pipéridine et la 4-hydroxy-l,2,2,6,6-pentamëthyl pipéridine. 6. Composition de polyoléfire selon la revendication 4, caractérisée par le fait que l'amine est un produit de condensation d'acide succinique et de N-(2-hydroxyéthyl)-2,2,6,6-

<EMI ID=51.1>

caractérisée par le fait que le groupe alkyle en C3-C12 ramifié dans le 1,3,5-tris(3-hydroxy-2,6-diméthyl-4-alkylbenzyl)

<EMI ID=52.1>

8. Composition de polyoléfine selon la revendication 7,

<EMI ID=53.1>

est un groupe tert.-butyle.

9. Composition de polyoléfine selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le phosphite de phénol est un composé choisi,dans le groupe comprenant le 1,1,3-tris-(2-

<EMI ID=54.1>

phosphite:

10. Composition de polyoléfine selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la quantité ajoutée d'aminé hétérocyclique comportant un empêchement stérique est comprise entre 0,1 et 0,2 partie en poids.

11. Composition de polyoléfine selon la revendication 1,

- caractérisée par le fait que la quantité ajoutée de phosphite <EMI ID=55.1>

partie en poids.

12. Instrument médical réalisé en une composition de polyoléfine ayant une résistance améliorée aux radiations,

<EMI ID=56.1>

en poids d'une amine hétérocyclique comportant un empêchement stérique et (ii) 0,01 à 0,04 partie en poids de 1,3,5-tris-

<EMI ID=57.1>

phonite pour 100 parties en poids de polyoléfine. 13. Instrument-médical réalisé en une composition de polyoléfine selon la revendication 12, caractérisé par le fait que l'instrument médical est une seringue.

14. Instrument médical selon la revendication 12, caractérisé par le fait que la polyoléfine est un polymère de propylène.

15. Instrument médical selon la revendication 14, caractérisé par le fait que le polymère de propylène est un copolymère statistique cristallin éthylène/propylène.

16. Instrument médical selon la revendication 12, caractérisé par le fait que l'amine hétérocyclique est une amine comprenant un noyau hétérocyclique à 6 chaînons contenant des atomes d'azote d'amine comportant un empêchement stérique et éventuellement d'autres hétéro-atomes.

17. Instrument médical selon la revendication 16, caractérisé par le fait que l'aminé est un composé choisi dans le groupe comprenant le di-(2,2,6,6-tétraméthyl-4-pipéridyl)

<EMI ID=58.1>

6,6-pentamêthyl-4-pipëridyl) sébaçate, le tris-(2,2,6,6-tétra-

<EMI ID=59.1>

tëtramëthyl pipéridine et la 4-hydroxy-l,2,2,6,6-pentamëthylpipéridine .

18. Instrument médical selon la revendication 12,

<EMI ID=60.1>

19. Instrument médical selon la revendication 12, caractérisé par le fait que le phosphite de phénol est un composé choisi dans le groupe comprenant le. l,l,3-tris-(2-

<EMI ID=61.1> <EMI ID=62.1>

phosphite.