CN101913277A

CN101913277A - 可加热杀菌的多层膜

Info

Publication number: CN101913277A
Application number: CN2010101647472A
Authority: CN
Inventors: 托马斯·尼古拉; 马丁·施米特莱恩
Original assignee: POLYCINE(DE) CO Ltd
Current assignee: POLYCINE(DE) CO Ltd
Priority date: 2004-03-11
Filing date: 2004-03-11
Publication date: 2010-12-15
Anticipated expiration: 2024-03-11
Also published as: CN101913277B

Abstract

可加热杀菌的多层膜，其由一外层，中间层和内层组成。该膜不含有工业添加剂和/或化学改性剂，对盛装于囊袋中的药液仅产生极小的影响，并能进行安全熔接而不会有微孔或者甚至当在袋中装有气道构件时也不会脱落。从药物安全角度，其具有较高的水蒸气阻挡能力的优点，并对袋中内容物的pH值的只具有极小的影响，另外它不含有聚氯乙烯(PVC)和增塑剂。

Description

可加热杀菌的多层膜

此案是申请日为2004年3月11日、中国申请号为200410028395.2、发明名称为“可加热杀菌的多层膜”的发明申请的分案申请。

技术领域

多层薄膜可以加工成柔软的囊袋，并适于以这种囊袋的形状来封装和盛放药液。目前常用的是将药液，如用于肠外吸收的输入液装入由聚氯乙烯-(PVC)或非聚氯乙烯材料制成的一次性袋子中。

这种囊袋除了要具有能保证袋子完全流空的压缩能力，还必须要满足另一些性能标准，如透明度，121℃温度下的加热杀菌能力，在焊缝处在动力负载下首先有足够的机械强度，很好的水蒸气阻挡能力，用于普通的压力密封圈中，如压力注射时的承载能力，以及从制药学的观点看，通过封装后囊袋内所含物的影响要尽可能小。为适应于上述性质，选用一种基于聚烯烃的多层薄膜的层结构是有利的。但是这种聚烯烃膜的缺陷是，在熔接时要与热的熔接工件相接触的外层，与和相对放置袋侧面上的同种内层或气门构件(Portelement)相熔接的内层之间只存在着很细微的温度差异。这种很细微的温度差异就会导致薄膜结构或多或少甚至完全软化，并因此在施加熔压时会在熔区内产生不可控制的各层的流失道(WegflieBen)现象。通常情况下这使熔接结果具有缺陷。另外，通常情况下作为基体材料用的聚丙烯的共聚物是缺乏冲击韧性的，从而使在发生诸如囊袋从输液架上意外下落的情况时，动态载荷能力就显得不够并且囊袋会在熔接线附近撕裂。

发明概要

本发明涉及一种共挤出的，且不含有工业助剂和/或化学改性剂的，并可以利用持续加热的熔接法来熔接，并在一般的热消毒过程中用作熔接的药液袋的、可杀菌的、基于聚烯烃的多层膜。该多层膜具有如下性质，即特别是，能进行安全熔接而不会有微泄漏或者甚至当在袋中有气门构件时也不会脱落，并且从制药学角度看，其结果是对存放在袋中的药液的影响尽可能小。此外，本发明的特征还在于具有很高的水蒸气阻挡能力，因此能使得在保藏期间所出现的液体损失和由此导致的活性物质浓缩的情况减小到最低。另一优点是通过多层膜和/或气门构件使囊袋中内容物的pH值只受到很少的影响这在加热杀菌处理时可呈现。多层膜是不含有PVC也不含有通常用于PVC中的增塑剂，而是含有作为主要组分的聚丙烯的三元共聚物。

现有技术

多层膜已经使用多年，例如，在食品工业中，并在医学、药学领域，多层膜作为第二封装材料(全面封装)和第一封装材料用于溶液袋或用于干燥浓缩物或片剂形式的药品的用途也是由来已久。近些年来，除了传统使用的软PVC薄膜外，近来也将非PVC多层膜用于生产上述医学、药学用途的溶液袋。

目前市场上用于上述溶液袋的薄膜都具有水蒸气阻挡能力差的缺点，和/或上述气门构件的熔接不够，并且还经常由于该气门构件而使在热杀菌时pH值的移动程度过高，这样就不可能或是很难适用于，特别是小体积的囊袋。

在DE19515254C2中记载了一种不含PVC，在至少121℃下可加热杀菌处理且在加热杀菌处理后性能基本上不改变的多层膜。其具有一个外层，一个支承层以及至少一个位于两者之间的中间层，其中，外层和支承层在高于121℃时会熔融，并且表明聚合物的维卡软化温度高于约121℃。其中至少一个中间层是由聚丙烯的均聚物或共聚物，LDPE，SEBS-嵌段共聚物，SIS，PIB和/或上述聚合物的相互混合物，或者和具有≥0.9g/cm³的密度且其维卡软化温度低于约70℃的聚丙烯一起共同组成。外层和支承层对于中间层的厚度比是在1∶4.5到1∶9之间。

在DE19615254C2中也记载了一种多层薄膜，其构成为：由聚丙烯的均聚物或共聚物类组成的薄的聚合物外层，至少一个由a)聚丙烯的均聚物和/或共聚物和b)至少一种热塑性弹性体所组成的聚丙烯复合物和/或混合物构成的粘结层，以及一种可热封的且由c)一种聚丙烯的均聚物和/或共聚物和d)至少一种热塑性弹性体所组成的聚丙烯复合物构成的、和粘结层紧贴的内层。这其中，薄膜层的熔点存在一种从外向内层的温度下降的梯度，从而使得在经受温度作用时，内层的熔融要早于外层而发生。

DE19615254C2中的缺陷是，通过使用聚丙烯的均聚物或共聚物，在熔接过程中所述的温度差显得过小，并且特别是在利用硬质部件(Hartteil)时不可能实现安全熔接。另外，如果使用纯聚丙烯的外层而在中间层使用聚丙烯的均聚物或共聚物，则只有当热塑性弹性体的组分很高时，或是如实施例中所述，在甚至明显使用了增塑剂后，或能得到足够的冲击韧性。但是这也导致了水蒸气和空气阻挡能力的不足。

在EP0229475B1中记载了一种具有两个相互粘接的层的多层薄膜，其中第一层由一种聚丙烯，聚乙烯的共聚物和一种改性剂组成，而第二层由聚丙烯和一种不同于第一层中改性剂的改性剂组成。该多层薄膜还可选择性地具有和第二层粘接且由聚丙烯和一种改性剂组成的第三层。所述结构由于在外层和中间层中使用了聚乙烯成分，因此在相关的可熔接性，透明性和可杀菌性方面具有明显的缺陷。另外，第一、第二和可能的第三层之间的层间粘接质量也是一个缺点。

EP0199871B1中记载的多层薄膜，其含有作为外层的聚丙烯的共聚物或柔性聚酯，作为中间层的聚合材料以及作为内层的聚丙烯的共聚物，一种改性的聚丙烯的共聚物或柔性聚酯。如果使用柔性的聚酯，则该多层薄膜所涉及到的不是基于纯聚烯烃基的薄膜。此外，为了要在中间层中得到必要的和纯聚烯烃聚合物之间的层间粘接作用，就另外再需要有一粘结剂层。而如果使用聚丙烯的共聚物或改性聚丙烯的共聚物作为薄膜结构的内层和/或外层，则对熔接性不利。

WO9513918中记载了一种可高频熔接的多层膜，其具有由聚丙烯的共聚物和SEBS-嵌段共聚物所组成的第一层，和由粘接第一层且由聚丙烯、非聚丙烯聚烯烃、一种在RF区易受到激发的聚合物和一种聚合物配伍剂组成的第二层。由于上述膜结构，并特别是由于在两层中之一中使用了聚丙烯共聚物和SEBS-嵌段共聚物，所以在需要有足够可热杀菌性和透明度的情况下，对所述薄膜不能可靠地利用持续加热的熔接法进行加工处理。两层中之一含有化学改性剂和一种在RF区易受到激发的聚合物，而它们会将杂质释放到盛装于囊袋中的溶液中。

在EP0738589B1中所记载的多层薄膜具有2至5个层。第一层包含一种由聚丙烯的均聚物或共聚物和弹性体所构成的混合物。粘附于第一层上的第二层则包含有一种均质的、且其密度小于或等于0.89g/cm³的乙烯/α-烯烃-共聚物。该第二层是明显作为粘结层并使在第二层上粘附第三层。而所有其他作为最佳实施方式描述的层包含聚乙烯、乙烯/醋酸乙烯酯共聚物、乙烯/甲基丙烯酸酯共聚物、乙烯/α-烯烃共聚物、酸酐改性的粘结剂、聚酰胺、共聚酰胺或聚酯。所述的两层膜结构是有缺陷的，因为当温度＜100℃时均质的乙烯/α-烯烃共聚物就已经达到了其熔点，并因此从质量上考虑是不可能将这种膜结构用作熔接的溶液袋的，特别是当在121℃下进行热蒸汽杀菌处理时。

EP0380145中记载了一种由第一层和粘附于第一层上的第二层所构成的多层片。其中第一层是由聚丙烯的均聚物或共聚物，一种由部分乙烯和丙烯以及丁烯共聚合配方的聚合物、它使层具有弹性性能，以及一种也能提供层以弹性性能的改性剂所组成。而第二层则是由一种聚合物，纸或金属箔所构成的。构成第二层的聚合物由聚酰胺，定向聚酰胺，定向聚丙烯或定向聚酯组成。第二层的聚合物可以仅用合适的粘结或粘结层而和该发明的多层片的第一层相粘接。从制药学考虑，这些粘结剂或粘结层会由于其组分转移入溶液袋内的药液中而成为问题。另外，与共挤出结构相比更小一些的层间粘结作用，会在不同的药液袋的使用场合下带来问题。此外，密封层的乙烯基组分也会造成耐温性过小，这就会导致在可能的杀菌过程中，在121℃下与包装相接触的内层产生阻碍封闭。

在EP0301773A2中记载了一种具有2-4层的多层膜。所有各层均由丙烯无规共聚物、乙烯-1-丁烯共聚物和可能可提供弹性性质的第三成分所组成。由于所有各层都有这相似的组成成分，因此这种薄膜在外层和密封层间只有很细微的温度差。这一点就特别不利于达到具有恒定且高质量熔接效果的可靠熔接过程。

EP0803352和EP0588223A2中记载了一种包装膜，其包含一种由聚丙烯三元共聚物和乙烯聚合产物所组成的混合物构成的一个密封层和一个由热塑性聚合物构成的载体层。所述密封层的组合物具有接近或低于相应杀菌温度(121℃)的熔点，并因此膜结构在杀菌处理时，特别是在袋子的边缘区会有产生不可控的内层不可溶的阻隔现象的趋势。另外，乙烯聚合产物在121℃的杀菌温度下是以熔融相状态存在的，同时密封层也就直接和囊袋中内容物相接触。从制药学上看这是很有问题的。

WO98/36905中所记载的多层膜，其结构由一外层和与袋中内容物相接触的内层，以及设置在内外层之间的很多中间层所构成。其中外层由聚丙烯组成，而内层由聚乙烯或聚乙烯共聚物组成。设置在内外层之间的很多中间层是各不相同的，其不同点在于乙烯含量和所用聚合物的软化点不同。由于有着很多的中间层，因此膜结构是非常复杂的，并且其性能也因各个层的粘结强度而相互影响。在各层的层界面上有可能会产生分层效应，而这又会对薄膜的物理性能产生消极影响。为适于普通加热杀菌过程的温度稳定性对内层中聚乙烯或聚乙烯的共聚物的选择作为严格的要求。

EP0380270A2中记载了一种多层软管，其由一个由能赋予软管柔性的聚乙烯共聚物或聚氯乙烯或聚偏二氯乙烯组成的中间层，一个耐热性的内层和一个由聚丙烯或改性聚丙烯共聚物组成的外层构成。这种具有耐热性的内层的结构是不适合囊袋的安全熔接的。在有所要求没有PVC的情况下，所使用的中间层材料不适用于普通的加热杀菌法。

EP0765654B1中记载了一种热杀菌的医用空心袋。其具有一个由基体-相-聚合物体系所构成的内膜表面，而这其中基体聚合物是一种聚乙烯均聚物或聚丙烯的均聚物或聚丙烯的共聚物，而相聚合物是一种苯乙烯嵌段共聚物和/或一种乙烯-α-烯烃共聚物。这种膜结构是最为不确定的。在进行热杀菌过程时，这种内层表面的非相互粘合的性质会在物理性质上导致很差的、并且只有当在很高温度下才能使密封的材料结合，这就会在溶液袋进行熔接时，特别是在使用硬质-气门构件时，形成没有牢固熔接并因而不安全焊缝，而膜结构不会由于很高的熔焊温度而遭到毁坏。

本发明的目的

鉴于上述所列举的现有技术和与这些现有技术相连的缺陷，因此本发明的任务在于提供一种利用持续加热熔接法和气门构件也可以安全熔接并可加热杀菌消毒的，基于无增塑剂的聚烯烃的多层膜。该膜从制药学角度看尽可能小的影响到药液，并具有很高的水蒸气阻挡能力。

详细内容

前面所述任务的解决方案是在于一种开始所述及的种类，并具有权利要求1特征部分所述特征的多层膜。优选的实施方式则是权利要求1所属的从属权利要求的内容。本发明的任务还在于权利要求7和8所述薄膜的用途。

根据本发明，多层膜至少有三个不用粘结剂相互粘接的层，即满足某种特定功能的外层，中间层和内层。在一特殊的实施方案中，中间层和内层的材料组分是相同的。

在对多层膜进一步加工成囊袋的过程中，外层会直接和熔接工件的表面相接触，并因此需要有很高的熔融温度。根据本发明，外层由聚丙烯的均聚物组成，并特别是在低温下利用0-30％的苯乙烯-乙烯/丁烯-嵌段共聚物或苯乙烯-乙烯/丙烯嵌段共聚物进行改性而改善冲击韧性。优选外层含有5-10％的苯乙烯-乙烯/丁烯-嵌段共聚物。外层在有关冲击韧性方面的物理性能，特别在低温下是明显要劣于内层的。出于这种原因，外层的层厚度就要优选至多为总的膜厚度的9％。

中间层在多层膜中占有最大质量份，并用于改善整体结构的冲击韧性。该层含有20-80％的聚丙烯的三元共聚物和/或聚丙烯无规多相共聚物，0-40％的聚乙烯的共聚物，0-60％的苯乙烯-乙烯/丁烯-嵌段共聚物或苯乙烯-乙烯/丙烯-嵌段共聚物。

多层膜的内层必须是本身以及可靠地嵌入气门构件的，并可以以尽可能小的温度和焊接时间来进行熔接，并要在大于121℃的温度下是可杀菌消毒的。为了使膜结构尽可能少地承受结构应力，能否具有较低的熔焊温度就是特别重要。根据本发明，内层由聚丙烯的三元共聚物和/或丙烯共聚物构成，并特别要在低温下利用5-50％的苯乙烯-乙烯/丁烯嵌段共聚物或苯乙烯-乙烯/丙烯嵌段共聚物来进行改性，以改善冲击韧性。内层优选由70-80％的聚丙烯的三元共聚物和20-30％的苯乙烯-乙烯/丁烯嵌段共聚物组成。

具有相同组成的中间层和内层并作为特殊实施方式的变型方案，由于其特别是在层界面内的均质结构，而在分层和冲击韧性方面是极具优点的。

多层膜通过共挤出法来生产，并优选用水来急速冷却。

特别是对所有各层的聚合物材料都适用的是，它们是不含工业添加剂和/或化学改性剂和增塑剂，如矿物油。这样，通过这种封装材料，多层膜在杀菌处理和储藏过程中就只会对药液产生最小可能的影响。

多层膜用作药液的第一封装材料的一个重要标准就是多层膜对于液体损失的阻断效果。由于这种液体损失，溶液活性物质就会产生浓缩现象，从而就超过了不允许的某个水平值。这种液体损失就决定了产品的使用寿命。多层膜形式的选择要使得在有着较好冲击韧性的同时又能得到非常好的水蒸气阻挡能力。

说明：

所谓“多层膜”指的是以多个共挤出的层的热塑性材料，并且这些层相互以连续的焊缝粘结的。

所谓“聚丙烯的三元共聚物”其特征是一种在聚合过程中利用另外两种单体进行改性的聚丙烯分子链。

所谓“聚丙烯的共聚物”其特征是一种在聚合过程中利用另一种共聚物进行改性的聚丙烯分子链。

所谓“聚丙烯的均聚物”其特征在于一般只含有丙烯作为基本组成部分的聚合物。

所谓“聚乙烯的共聚物”是指乙烯/α-烯烃共聚物，该聚合物通常是在乙烯聚合反应中通过一种或多种α-烯烃改性而得到。乙烯/α-烯烃共聚物一般具有0.86到0.94g/cm³的密度范围。

所谓“苯乙烯-乙烯/丁烯嵌段共聚物和苯乙烯-乙烯/丙烯嵌段共聚物”是指那些使用常见方法对聚丙烯进行冲击韧性改性的合成热塑性弹性体。

所谓“聚烯烃”是指以烯烃均聚物，烯烃的共聚物和烯烃的三元共聚物形式存在的烯烃聚合物以及上述改性聚合物。

所谓“冲击韧性”是指材料抵抗动力载荷的性质。

所谓“分层”是指各个粘结的膜层因受到外界影响因素而产生的松脱。

所谓“冲击改性剂”是指那些通过以熔融状态共混入，而改善聚丙烯冲击韧性的聚合材料，如苯乙烯-乙烯/丁烯嵌段共聚物。

所谓“聚丙烯无规多相共聚物”是指一种由聚丙烯基体和橡胶相的多相聚合物结构。

附图说明

图1为本发明多层膜的横截面图。

外层1有着整个膜结构中最高的耐温性，并且由以一种或多种冲击改性剂改性的聚丙烯的均聚物构成。在熔接过程中它是直接和热的熔接工件在其表面上相接触的。

中间层2含有PP三元共聚物和一种或多种冲击改性剂。该层决定了多层膜的冲击韧性。

内层3由PP三元共聚物和/或PP共聚物以及一种或多种冲击改性剂构成。该层用于在尽可能低的温度下，以相对放置的囊袋侧边或嵌入的气道构件进行快速密封。

以下将根据实施例来进一步详细阐述本发明。

实施例1：

外层：-97％PP 41E4 cs278，Huntsman公司，USA/聚丙烯的均聚物

-3％ Tuftec H1062，Asahi，日本/苯乙烯-乙烯/丁烯嵌段共聚物

所述组合物以分开的复合步骤以熔融状态进行混合，并为进一步的使用而造粒。

中间层：-75％ TD 120 BF，Borealis，奥地利/三元聚合物

-20％ Tuftec H 1062，Asahi，日本/苯乙烯-乙烯/丁烯嵌段共聚物

-5％ Engage 8003，DOW，USA/聚乙烯塑料

内层：-85％ TD 120 BF，Borealis，奥地利/三元共聚物

-15％ Tuftec H1062，Asahi，日本/苯乙烯-乙烯/丁烯嵌段共聚物

使用聚丙烯生产中通常使用的操作参数在带有水冷处理的吹塑成膜设备上共挤出制膜。

将膜制成200μm的总厚度，其中外层和内层的厚度为15μm，中间层厚度为170μm。

所制得的膜是可热蒸汽杀菌的，并可以利用已经加热到125℃的熔接工件来进行牢固的熔接。

实施例2：

外层：-97％ PP 41E4 cs278，Huntsman公司，USA/聚丙烯的均聚物

-3％ Tuftec H1062，Asahi，日本/苯乙烯-乙烯/丁烯嵌段共聚物

中间层：-75％ TD 120 BF，Borealis，奥地利/三元聚合物

-20％ Tuftec H 1062，Asahi，日本/苯乙烯-乙烯/丁烯嵌段共聚物

-5％Engage 8003，DOW，USA/聚乙烯塑料

内层：-75％ TD 120BF，Borealis，奥地利/三元共聚物

-20％ Tuftec H1062，Asahi，日本/苯乙烯-乙烯/丁烯嵌段共聚物

-5％ Engage 8003，DOW，USA/聚乙烯塑料

实施例3：

外层：-97％ PP41E4 cs 278，Huntsman公司，USA/原丙烯的均聚物

-3％ Tuflec H1062，Asahi，日本/苯乙烯-乙烯/丁烯嵌段共聚物

中间层 -8％ Excellen EPX EP.3721，Sumitomo，日本/无规多相共聚物

-20％ Engage 8003，DOW，USA/聚乙烯塑料

内层 -75％ TD 120 BF，Borealis，奥地利/三元共聚物

-20％ Tuftec H1062，Asahi，日本/苯乙烯-乙烯/丁烯嵌段共聚物

-5％ Engage 8003，DOW，USA/聚乙烯塑料

使用聚丙烯生产中用的通常操作参数在带有水冷处理的吹塑成膜设备上共挤出制膜。

将膜制成200μm的总厚度，其中外层的厚度为15μm，中间/内层厚度为185μm。

Claims

1.可加热杀菌的并由一个外层、中间层和内层组成的多层膜，其特征在于外层由用一种或多种冲击改性剂改性的聚丙烯的均聚物构成，中间层含有用一种或多种冲击改性剂改性的20-80％的聚丙烯的三元共聚物，而内层含有用一种或多种冲击改性剂改性的聚丙烯的三元共聚物和/或聚丙烯的共聚物。

2.如权利要求1的可加热杀菌的多层膜，其特征在于，内层和中间层具有相同的材料组成。

3.如权利要求1的可加热杀菌的多层膜，其特征在于，冲击改性剂选自苯乙烯-乙烯/丁烯嵌段共聚物或苯乙烯-乙烯/丙烯嵌段共聚物，聚乙烯共聚物，聚乙烯塑性体。

4.如权利要求1的可加热杀菌的多层膜，其特征在于，内层含有用一种或多种冲击改性剂改性的聚丙烯的三元共聚物和聚丙烯的共聚物。

5.如权利要求1的可加热杀菌的多层膜，其特征在于，多层膜的总厚度在50μm到350μm之间。

6.如权利要求1的可加热杀菌的多层膜，其特征在于，多层膜是扁平膜或软管膜。

7.如权利要求1的可加热杀菌的多层膜，其特征在于，多层膜是通过共挤出法生产。

8.如权利要求1-7之一的可加热杀菌的多层膜，其特征在于，该膜用于生产医用袋。

9.如权利要求1-7之一的可加热杀菌的多层膜，其特征在于，该膜用于生产医用多腔的囊袋。