CN102686394A - 结合具有增强的抗静电性质的膜的容器和相关方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于在材料处理中使用的设备，采用包括至少部分地由柔性膜形成的壁的容器的形式。所述膜包括具有抗静电剂且夹着中间层的至少两个层。还公开了相关的方法。

Description

结合具有增强的抗静电性质的膜的容器和相关方法
本申请要求美国临时专利申请No.61/243,092的权益，该申请的公开内容通过参考并入此处。
技术领域
本发明主要涉及材料处理领域，并且更具体而言，涉及结合了具有增强的抗静电性质的膜的容器和相关方法。
背景技术
许多处理应用典型地使用用于至少部分地接纳和容纳材料的容器。例如，在生物处理的过程中，由柔性塑料膜形成的可气密密封的袋常常被用于散装中间体贮藏、细胞培养再悬浮、病毒灭活、最终配制、灌装或作为生物反应器。典型地，这些袋由薄的柔性膜形成，该膜可包括适合为容器提供特定特性(例如，特定程度的透光性/透气性或对颗粒脱落的抵抗性)的一个或多个层。
通常，当在处理诸如粉末或类似的颗粒状物质的易于摩擦带电的材料的过程中使用时，抗静电性质是对于这样的膜的期望特性。抗静电性质应在相对长的贮藏期期间保持不变，因此在这样的贮藏之后使用时，将不影响结合了该膜的容器的性能。换言之，在不随时间推移而穿过膜的表面消散并最终消失的意义上，该性质应稳定。膜在抗静电性质方面的性能还应不高度依赖于诸如湿度的外部因素，如在表面涂层或剂的情形中可能的。
发明内容
本公开的一个方面涉及一种用于在材料处理中使用的设备。该设备包括诸如袋的容器，其包括至少部分地由柔性膜形成的壁。该膜包括包含抗静电剂的至少一个层，优选地至少两个层。在这种情况下，该至少两个层夹着中间层。
在一个实施例中，中间层比包含抗静电剂的该至少两个层中的一个或两个厚。该至少两个层可包括外层。该膜可以是透明的。优选地但可任选地，该膜具有在约100微米和250微米之间的厚度。
优选地，抗静电剂包括离子性聚合物(ionomeric polymer)，并且最优选地，抗静电剂包括ENTIRA。层可以每个包含聚乙烯，并且优选地但可任选地，包含低密度聚乙烯。最优选地但可任选地，中间层包含超低密度聚乙烯。
容器可包括具有至少一个口的柔性袋。容器也可包括用于将膜的第一部分与膜的第二部分连接的至少一个焊缝。优选地，焊缝将膜的第一和第二部分的中间层结合。
本公开的另一个方面是一种具有粉末加料容器(powder transfervessel)的形式的用于在材料处理中使用的设备。该容器包括至少部分地由柔性膜形成的壁和形成在壁中的口，该柔性膜包括具有永久性抗静电剂的至少一个层。
本公开的又一个方面涉及一种用于在材料处理中使用的设备。该设备包括具有至少部分地由柔性膜形成的壁的容器，该柔性膜包括具有在至少十二个月的时间内小于约1011欧姆/平方的稳定表面电阻的至少一个层。
本公开的又一个方面涉及一种用于在材料处理中使用的设备，其包括具有至少部分地由柔性膜形成的壁的容器。该膜包括包含抗静电剂的至少两个层。
本公开的又一个方面是一种组合物，该组合物包括具有结合抗静电剂并夹着中间层的至少两个层的膜。优选地但可任选地，该膜不含动物来源组分。
本公开的又一个方面涉及一种用于在材料处理中使用的设备。该设备包括具有至少部分地由柔性膜形成的壁的容器。该膜包含抗静电剂，并且不含动物来源组分。
本发明的另一个方面涉及一种形成用于在材料处理中使用的容器的方法。该方法包括形成具有柔性膜的容器的壁。该膜包括包含抗静电剂的至少两个层。该至少两个层夹着中间层。
该方法还可包括加热膜或将压力施加到膜的步骤。该方法也可包括焊接膜。优选地但可任选地，在焊接步骤之前撤走该至少两个层以暴露中间层，然后焊接中间层。
本公开的一个方面还涉及一种与处理易于摩擦带电的颗粒状材料有关的方法。该方法包括提供具有内部隔室的容器，该内部隔室由包括包含抗静电剂的至少两个层的膜定界。
提供步骤可包括焊接膜以形成容器。优选地，焊接步骤包括焊接夹在包含抗静电剂的至少两个层之间的膜的中间层。最优选地，在焊接步骤之前撤走该至少两个层以暴露中间层。提供步骤还可包括由聚合物材料和抗静电剂的混合物挤出膜以及将颗粒状材料引入到内部隔室。
本公开的又一个方面是一种制造组合物的方法，该方法包括形成具有至少两个层的膜，该至少两个层包含抗静电剂且夹着中间层。形成步骤可包括挤出膜，该方法还可包括焊接膜的步骤。优选地但可任选地，焊接步骤包括焊接膜的中间层。最优选地但可任选地，在焊接步骤之前撤走该至少两个层以暴露中间层。
本公开的又一个方面是一种制造组合物的方法，该方法包括：(1)提供包括第一层和包含抗静电剂的第二层的第一膜，所述第二层覆盖第一层的表面；(2)暴露第一层的表面；和(3)焊接第一层。优选地但可任选地，焊接步骤包括将第一层焊接到第二膜。最优选地但可任选地，提供步骤包括提供具有包含抗静电剂的第三层的第一膜。
附图说明
图1以局部剖视图示出了根据本公开的包括抗静电膜的容器；以及
图2是一种可能的膜的实施例的示意图。
具体实施方式
现在参考图1，其示出了根据本公开的一个方面的容器10。优选地，该容器10是一次性或单次使用型的袋，其典型地在无菌条件下在处理材料中使用，例如用于制备生物试剂、医药制剂等。在最优选的实施例中，容器10包括由薄的柔性膜12制成的至少一个壁。该构造导致容器10，容器10可折叠，并且在填充时可适应于由内部隔室中所包含的任何物质决定的形状。
在一个实施例中，也可提供口P以用于向内部隔室和从内部隔室供给、输送或转移可流动材料，例如颗粒状物质或粉末，该内部隔室可由通过在容器10的一个或多个侧壁中的粘合物或焊缝形成的对应密封限定。在包含粉末的情况中，容器10可视为粉末进给或加料袋，以用于将粉末递送到其中完成流体处理的容器。口P可与可拆除的封闭件或盖相关联，并且也可设有用于与第二容器相连的连接器，该第二容器用于接纳容器10的内容物，如图1所示。
形成诸如袋的容器10的膜12适合于沿着为内部隔室定界的表面提供抗静电性质。这通过形成包括包含永久性抗静电剂的至少一个层的膜12来实现。抗静电剂在至少十二个月的时间内沿着由膜12定界的容器10的内部隔室保持小于或等于约1011欧姆/平方的表面电阻。
优选地，该膜包括多个离散层，并且最优选地，至少三个邻接的层14、16、18。如图2中示意性地示出的，在该最优选的实施例中，膜12包括具有抗静电性质的第一层14和第二层18，第一层14和第二层18夹着不包含这样的性质因而在其材料组合物方面是“普通的”的中间层或中层16。最优选地，容器10基本上由该膜组成，这意味着其不包括改变由层14、16、18构成的膜的基本性质的任何附加层。
膜12可由惰性的生物相容性材料构成，例如聚合物。优选地但可任选地，膜12包含聚乙烯。最优选地但可任选地，层14、18为膜12的最外层，如图所示，并且包含低密度聚乙烯(LDPE)或LDPE和其它材料的共混物。中间层16可包括LDPE，但最优选地包含超低密度聚乙烯(ULDPE)或ULDPE和其它材料的共混物。
膜12的厚度可在从约100微米至250微米的范围内(注意图2的尺寸t)。外层14、18占厚度的一小部分。例如，层14、18中的每一个优选地占膜12的总厚度的小于约30％，并且最优选地15-20％。中间层16形成剩余部分，并且最优选地形成膜的大部分，因为抗静电剂更昂贵，因而应在实现期望有益效果的同时尽可能明智地提供。例如，对于约240微米的膜12的总厚度，中间层的厚度可为约150微米，并且每个外层具有约45微米的厚度。为了允许视觉上感知内容物，膜12还优选地至少为半透明的，并且最优选地为透明的。
可使用共挤出技术来形成具有三层相同或不同组分的膜12。特别地，所选聚乙烯材料可以粒料形式引入挤出机，以同时地挤出由至少三层14、16、18构成的膜12。在进行挤出时使用的一种示例性装置可以是由STEER销售的OMICRON共旋转双螺杆挤出机。优选地，挤出是在185℃至215℃之间并且最优选地约200℃的温度下进行。挤出机头的厚度设置对应于层14、16、18的期望厚度。
通过将抗静电剂共混到聚合物材料中，可将抗静电性质提供给膜12。优选地但可任选地，抗静电剂包括离子性聚合物材料，该材料包含诸如二氧化钛的无机颜料并且用硅氧烷基化合物处理或被“硅烷化”。这样的剂由DuPont以品牌ENTIRA销售(并且最优选地作为ENTIRASD 100销售)。该剂可在挤出之前通过混合掺入到材料中，并且也可以粒料形式提供以与所选聚合物粒料形成层14、18混合。优选地但可任选地，抗静电剂占用于形成包含该剂的每一层(例如层14或层18)的材料的小于20重量％，并且最优选地在1至15重量％之间。
为了形成容器10，膜12可以管的形式挤出，并且切割成预定长度。然后，管状膜12的一个或两个开口端可被结合以形成内部隔室。优选地但可任选地，该结合通过向膜12的两个层的相对区域施加热和压力来实现，这导致所述层中的至少两个彼此结合。在一个实施例中，该结合处于膜12的不同部分的外层14、18之间。替代地，通过焊接使得膜12的不同部分的中间层16之一的一部分材料熔融以形成期望结合，可在这些层16之间形成结合。在这种情况下，焊接最优选地通过将外层14、18撤走、推回去或以其它方式操纵以暴露中间层16来进行。当膜12的两个不同部分的中间层16以这种方式焊接时，产生牢固的永久结合，这种结合无论如何都不影响抗静电剂在膜12的其它层中的存在。在任何情况下，该结合因而限定了容器10的内部隔室并形成对应的气密性密封。
以上述方式形成容器10可产生若干优点。例如，膜12的间隔开的外层14、18以永久方式掺入抗静电剂，这意味着抗静电剂不会在合理的时间内消散。这导致在以下意义上稳定的容器10，即该容器在至少十二个月的时间内沿着由这些层14或18之一定界的内部隔室保持小于或等于约1011欧姆/平方的表面电阻。相比其中抗静电性质在短至六个月的时间内消失的耗散型膜，这种永久性和稳定性为结合有膜12的容器10提供了相对较长的储存寿命。以这种方式为内部隔室定界也避免了与膜12的表面上的粉末吸引和聚集相关的问题。与表面涂层相反，共混抗静电剂的使用也减少或消除了湿度对性能的影响。施加到膜12的剂或涂层的缺乏也有助于使膜结合在一起的方式(例如焊接)变得简单，并且也导致具有改善的强度和完整性的密封。
优选地但可任选地，膜12被制造成使得其不含动物来源组分(ADCF)。因此，可使用具有包含永久性抗静电剂的至少一个层的不含ADCF的膜12来形成容器10，例如袋。另外，膜12应满足或超出生命科学行业的某些清洁度要求。膜12的颗粒计数应保持较低，因为颗粒在化学上与树脂关联且不易于移动离开膜，并且因而是符合USP VI的。因此，膜12被视为医用级的。
本发明的各种实施例的上述说明提供用于举例说明，并非意图为穷举性或限制性的。按照上述教导也可以进行修改或变型。以上所述实施例选择用于提供最佳应用，从而使得本领域的普通技术人员能够在具有适合构想到的特定应用的各种修改的各种实施例中使用本文所公开的本发明。所有这些修改和变型都在本发明的范围内。

Claims (61)

1.一种用于在材料处理中使用的设备，包括：
容器，所述容器包括至少部分地由柔性膜形成的壁，所述膜包括包含抗静电剂的至少两个层，所述至少两个层夹着中间层。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述中间层比包含所述抗静电剂的所述至少两个层中的一个或两个层厚。
3.根据权利要求1所述的设备，其中所述至少两个层包括外层。
4.根据权利要求1所述的设备，其中所述容器包括具有至少一个口的柔性袋。
5.根据权利要求1所述的设备，其中所述容器包括至少一个焊缝，所述至少一个焊缝用于将所述膜的第一部分与所述膜的第二部分连接。
6.根据权利要求5所述的设备，其中所述焊缝将所述膜的所述第一部分和第二部分的所述中间层结合。
7.根据权利要求1-6中的任一项所述的设备，其中所述膜是透明的。
8.根据权利要求1-6中的任一项所述的设备，其中所述抗静电剂包括离子性聚合物。
9.根据权利要求1-6中的任一项所述的设备，其中所述抗静电剂包括ENTIRA。
10.根据权利要求1-6中的任一项所述的设备，其中所述层每个包含聚乙烯。
11.根据权利要求1-6中的任一项所述的设备，其中所述至少两个层包含低密度聚乙烯。
12.根据权利要求1-6中的任一项所述的设备，其中所述中间层包含超低密度聚乙烯。
13.根据权利要求1-6中的任一项所述的设备，其中所述膜具有在约100微米和250微米之间的厚度。
14.一种用于在材料处理中使用的设备，包括：
粉末加料容器，所述粉末加料容器包括至少部分地由柔性膜形成的壁和形成在所述壁中的口，所述柔性膜包括具有永久性抗静电剂的至少一个层。
15.一种用于在材料处理中使用的设备，包括：
容器，所述容器包括至少部分地由柔性膜形成的壁，所述柔性膜包括具有在至少十二个月的时间内小于约1011欧姆/平方的稳定表面电阻的至少一个层。
16.一种用于在材料处理中使用的设备，包括：
容器，所述容器包括至少部分地由柔性膜形成的壁，所述膜包括包含抗静电剂的至少两个层。
17.一种组合物，所述组合物包括膜，所述膜具有结合有抗静电剂并夹着中间层的至少两个层。
18.根据权利要求17所述的组合物，其中所述膜不含动物来源组分。
19.一种用于在材料处理中使用的设备，包括：
容器，所述容器包括至少部分地由柔性膜形成的壁，所述膜包含抗静电剂并且不含动物来源组分。
20.一种形成用于在材料处理中使用的容器的方法，所述方法包括：
形成包括柔性膜的所述容器的壁，所述膜包括包含抗静电剂的至少两个层，所述至少两个层夹着中间层。
21.根据权利要求20所述的方法，还包括加热所述膜的步骤。
22.根据权利要求21所述的方法，还包括将压力施加到所述膜的步骤。
23.根据权利要求20所述的方法，还包括焊接所述膜的步骤。
24.根据权利要求23所述的方法，其中在所述焊接步骤之前撤走所述至少两个层以暴露所述中间层，然后焊接所述中间层。
25.一种处理易于摩擦带电的颗粒状材料的方法，所述方法包括：
提供具有接纳所述颗粒状材料的内部隔室的容器，所述内部隔室由包括包含抗静电剂的至少两个层的膜定界。
26.根据权利要求25所述的方法，其中所述提供步骤包括焊接所述膜。
27.根据权利要求25所述的方法，其中所述焊接步骤包括焊接所述膜的夹在包含所述抗静电剂的所述至少两个层之间的中间层。
28.根据权利要求27所述的方法，其中在所述焊接步骤之前撤走所述至少两个层以暴露所述中间层。
29.根据权利要求25-28中的任一项所述的方法，其中所述提供步骤包括由聚合物材料和抗静电剂的混合物挤出所述膜。
30.根据权利要求25所述的方法，还包括将所述颗粒状材料引入到所述内部隔室的步骤。
31.一种制造组合物的方法，所述方法包括：
形成包括至少两个层的膜，所述至少两个层包含抗静电剂并且夹着中间层。
32.根据权利要求31所述的方法，其中所述形成步骤包括挤出所述膜。
33.根据权利要求31所述的方法，还包括焊接所述膜的步骤。
34.根据权利要求31所述的方法，其中所述焊接步骤包括焊接所述膜的所述中间层。
35.根据权利要求31所述的方法，其中在所述焊接步骤之前撤走所述至少两个层以暴露所述中间层。
36.一种制造组合物的方法，所述方法包括：
提供包括第一层和包含抗静电剂的第二层的第一膜，所述第二层覆盖所述第一层的表面；
使所述第一层的所述表面暴露；和
焊接所述第一层。
37.根据权利要求36所述的方法，其中所述焊接步骤包括将所述第一层焊接到第二膜。
38.根据权利要求36所述的方法，其中所述提供步骤包括提供具有包含抗静电剂的第三层的所述第一膜。
39.一种形成用于在材料处理中使用的容器的方法，所述方法包括：
形成包括通过根据权利要求31-38中的任一项所述的方法制造的柔性膜的所述容器的壁，所述膜包括包含抗静电剂的至少两个层，所述至少两个层夹着中间层。
40.根据权利要求39所述的方法，还包括加热所述膜的步骤。
41.根据权利要求39或40所述的方法，还包括将压力施加到所述膜的步骤。
42.在根据权利要求31-38中的任一项所述的方法中形成的容器在处理易于摩擦带电的颗粒状材料的方法中的用途。
43.根据权利要求42所述的用途，其中颗粒状材料被引入所述容器中。
44.一种用于材料处理的设备，包括：
袋，所述袋包括至少部分地由柔性膜形成的壁，所述柔性膜包括具有永久性抗静电剂的至少一个层。
45.根据权利要求44所述的设备，其中所述至少一个层在至少十二个月的时间内具有小于约1011欧姆/平方的稳定的表面电阻。
46.根据权利要求44或45所述的设备，其中所述膜包括包含抗静电剂的至少两个层。
47.根据权利要求46所述的设备，其中所述至少两个层夹着中间层。
48.根据权利要求47所述的设备，其中所述中间层比包含所述抗静电剂的所述至少两个层中的一个或两个层厚。
49.根据权利要求44-48中的任一项所述的设备，其中所述至少两个层包括外层。
50.根据权利要求44-49中的任一项所述的设备，其中所述容器包括具有至少一个口的柔性袋。
51.根据权利要求44-50中的任一项所述的设备，其中所述容器包括用于将所述膜的第一部分与所述膜的第二部分连接的至少一个焊缝。
52.根据权利要求51所述的设备，其中所述焊缝将所述膜的所述第一部分和第二部分的所述中间层结合。
53.根据权利要求44-52中的任一项所述的设备，其中所述膜是透明的。
54.根据权利要求44-53中的任一项所述的设备，其中所述抗静电剂包括离子性聚合物。
55.根据权利要求44-54中的任一项所述的设备，其中所述抗静电剂包括ENTIRA。
56.根据权利要求44-55中的任一项所述的设备，其中所述层每个包含聚乙烯。
57.根据权利要求44-56中的任一项所述的设备，其中所述至少两个层包含低密度聚乙烯。
58.根据权利要求44-57中的任一项所述的设备，其中所述中间层包含超低密度聚乙烯。
59.根据权利要求44-58中的任一项所述的设备，其中所述膜具有在约100微米和250微米之间的厚度。
60.根据权利要求44-59中的任一项所述的设备，其中在所述壁中形成有口。
61.根据权利要求44-60中的任一项所述的设备，其中所述膜不含动物来源组分。
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PB01 Publication
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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