DE19640038C2 - Mehrlagenfolie auf Polypropylen-Basis, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung - Google Patents

Mehrlagenfolie auf Polypropylen-Basis, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung

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Description

Die Erfindung betrifft eine Mehrlagenfolie, Verfahren zur Herstellung derselben und deren Verwendung.
Derartige Mehrlagenfolien, die bevorzugt heißsiegelbar sind, werden bereits seit länge­ rem zur Herstellung von flüssigkeitsdichten, insbesondere wasserdampfdichten Beu­ teln eingesetzt. Sie werden insbesondere für Beutel als Primärverpackungen von me­ dizinischen Flüssigkeiten und Lösungen verwendet. Sie können auch als Drainage­ beutel eingesetzt werden. Dabei ist es meist ausreichend, daß sie flüssigkeitsdicht sind.
Bisher werden für medizinische Flüssigkeiten und Lösungen neben der Glasflasche, die schwer und unhandlich ist, häufig Beutel aus Weich-PVC eingesetzt. Diese sind hinsichtlich ihrer Flexibilität und Siegelbarkeit zufriedenstellend, haben aber den Nachteil, daß die darin enthaltenen Weichmacher durch Migration im PVC leicht in das Beutelinnere diffundierten und so zu einer höchst unerwünschten Verunreinigung des Inhalts führen konnten. Besonders bei Infusionslösungen ist es äußerst unerwünscht, daß diese Weichmacher mit der Lösung in den Patienten gelangen.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Weich-PVC-Beutel besteht darin, daß diese auf­ grund der bei der Verbrennung auftretenden Chlorverbindungen und Dioxine Schwie­ rigkeiten bei der Abfallbeseitigung hervorrufen. Es wurde bereits vorgeschlagen, an­ stelle von PVC Polyethylenbeutel einzusetzen. Dieses Material hat jedoch bei den mei­ sten Typen den Nachteil, daß es maximal bei einer Temperatur von 121°C autokla­ vierbar ist (Wasserdampfsterilisation). Ferner fehlte es den Polyethylen-Alternativen häufig an der erwünschten Transparenz und Flexibilität.
Die grundlegenden Anforderungen an Mehrschichtfolien zum Einsatz als Verpackung von wäßrigen Lösungen, insbesondere Infusionslösungen od. dgl. sind also, daß diese
  • - hohe Flexibilität
  • - sehr gute Transparenz
  • - niedrige Wasserdampfdurchlässigkeit
  • - physiologische Unbedenklichkeit und mechanische Stabilität
aufweisen,
  • - siegelbar mit dauerbeheizten Werkzeugen oder impulsschweißbar
  • - autoklavierbar auch oberhalb von 121°C sind, und
  • - für besondere Nahrungsmittel oder medizinische Flüssigkeiten und Lösungen kann eine zusätzliche Barrierewirkung gegen Sauerstoff und/oder Kohlendioxid vorliegen
In der DE 44 10 876 A1 ist ein Non-PVC-Mehrschichtbeutel beschrieben, dessen Innen­ schicht aus einer Polypropylen-Mischung besteht. In den Beispielen sind Mehrschicht­ folien mit einem Polypropylenhomopolymer als Außenschicht, einer VLDPE Polypro­ pylen-Mischung als Verbindungsschicht und einer Polypropylen/SEBS-Mischung als Innenschicht bekannt. Dies bedeutet, daß die Zwischenschicht sich von der erfin­ dungsgemäßen, die bekanntlich eine Polypropylen/IPE-Mischung aufweist - unter­ scheidet. Der Verbund dieser Entgegenhaltung ist hinsichtlich der Transparenz und der Autoklavierbarkeit verbesserungsfähig.
Die EP 0641647 A2 beschreibt eine nicht heißsiegelbare Mehrlagenfolie mit propylenhal­ tigen Außenschichten (B) und einer Propylen-Verbindungsschicht (A). Dabei beinhal­ ten beide Außenschichten TPE/Propylen mit einem Styrol als TPE und die Verbin­ dungsschicht eine Mischung aus amorphem Polyolefin und Polypropylen. Der eben aufgeführte Verbund ist nicht heißsiegelbar. Falls die Folie dieser Entgegenhaltung heißsiegelbar werden soll, muß sie vierlagig sein, d. h. es muß eine weitere Außen­ schicht, bspw. aus Polyamid, vorgesehen werden. Aufgrund des amorphen Polymeren in der Zwischen- und Trägerschicht ist das optische Verhalten nicht zufriedenstellend.
Gattungsgemäße Mehrschichtfolien sind aus der EP 506 348 A1 bekannt. Diese of­ fenbart eine Mehrschichtfolie als Ersatz für PVC-Folien für Beutel mit einem heißsie­ gelbaren Ethylen-Propylen-Copolymer (EPC) mit einem TPE hier als "Elastomer' be­ zeichnet, als Innenschicht, einem Polyamid als Außenschicht und einer Kleberschicht zwischen beiden, die ein unter anderem chemisch modifiziertes Polypropylen, Polye­ thylen, Acrylatkleber und bestimmte ethylenisch ungesättigte Ester-Polymere aufwei­ sen kann. Diese bekannte Mehrschichtfolie ist insofern nachteilig, als sie offensichtlich nur durch aufwendige Strahlungskreuzvernetzung ausreichend temperaturfest werden kann.
Es ist demzufolge Aufgabe der Erfindung, eine Mehrschichtfolie bereitzustellen, die thermisch belastbarer ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Mehrlagenfolie mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Erfindungsgemäß wird auch ein Verfahren zu ihrer Her­ stellung gemäß Patentanspruch 7 sowie deren Verwendung gemäß Anspruch 12 ge­ schaffen.
D. h. es wird eine schweißbare, d. h. impulsschweißbare oder heißsiegelbare Mehr­ schichtfolie geschaffen, die leicht zu entsorgen ist und eine Materialalternative zum bisher verwendeten Weich-PVC ist und durch ihre besonderen Eigenschaften auch für andere Anwendungsgebiete außerhalb den für Weich-PVC üblichen vorgesehen wer­ den kann.
Die Innenschicht weist eine niedrigere Siegeltemperatur als die Außenschicht auf, wo­ durch dann das Heißsiegeln mit dauerbeheizten Werkzeugen möglich ist.
Vorteilhafterweise ist mindestens ein TPE ausgewählt aus der Gruppe der Styrol­ blockcopolymere (TPE-S, z. B. SEPS, SIS, SEBS, SBS), Polyetherester (TPE-E), Po­ lyurethane (TPE-U), Polyetheramide (TPE-A) oder aus der Gruppe der EPDM/PP- Blends oder aus der Gruppe der Butylkautschuk/PP-Blends.
TPE ist hier die allgemein übliche Abkürzung für thermoplastisches Elastomer.
Unter SEBS wird hier Styrol-Ethylen/Butylen-Styrol Triblock-Polymer; unter SBS ein Styprol-Butylen-Styrol Diblock-Polymer, unter SEPS ein Styrol-Ethylen/Propylen-Styrol Triblock-Polymer und unter SIS ein Styrol-Isopren-Styrol Triblock-Polymer verstanden.
Unter EPDM wird ein Terpolymer aus Ethylen, Propylen und einem nichtkonjugierten Dien (EPDM) und/oder Ethylen-Alpha-Olefin-Copolymer verstanden.
Unter Butylkautschuk wird ein Copolymeres von Isobutylen und Isopren verstanden.
Es ist besonders bevorzugt, daß die mindestens eine Verbindungsschicht einen höhe­ ren Anteil an TPE aufweist, da dadurch eine höhere Flexibilität erzielt wird.
Für die Außenschicht wird ein Polypropylen-Homopolymerisat oder aber auch ein Po­ lypropylen-Copolymerisat eingesetzt. Diese Schicht eignet sich insbesondere im Ver­ bund mit einer Verbindungsschicht, bestehend aus einer Polypropylen-Mischung aus einem Polypropylen - Homopolymerisat, einem TPE-S und einem Plasticiser und einer heißsiegelbaren Innenschicht aus einer Polypropylen-Mischung bestehend aus einem Polypropylen-Homopolymerisat und einem TPE-S.
Bevorzugt für das Heißsiegelverfahren ist eine Außenschicht aus einem Polypropylen- Homopolymerisat.
Die mindestens eine Verbindungsschicht im Folienverbund sorgt nicht nur für die Haf­ tung der Außen- und Innenschicht aneinander, sondern auch für die Flexibilität der Mehrlagenfolie. Somit wird das Verbindungsschichtmaterial danach ausgewählt, daß es hoch-flexibel ist und auch eine gute Haftung zu den benachbarten Schichten ein­ geht. Dazu kommt noch die bevorzugt sehr gute Kontakttransparenz dieser Verbin­ dungsschicht in der Mehrlagenfolie, um die Gesamttransparenz der Folie nicht negativ zu beeinflussen.
Ein derartiger Verbund kann bspw. durch Coextrusion hergestellt werden, wobei die Schichten aufgrund der Coextrusion problemlos aneinander haften und gewährleistet dennoch eine gute Siegelbarkeit der Innenfolie durch ein Schmelzpunktgefälle der Schichten von außen nach innen.
Eine typische Gesamt-Foliendicke liegt bspw. im Bereich von 100 bis 350 µm.
Es ist besonders bevorzugt, daß die Schichten coextrudiert sind, wodurch das Vorse­ hen von Adhäsionsverbesserern oder aber auch Klebstoffen vermieden werden kann und die Herstellung der Mehrschichtfolie in einem einzigen Herstellungsschritt erfolgen kann. Ggf. können aber auch Außenschichten in an sich bekannter Weise aufkaschiert werden.
Besonders bevorzugt wird die coextrudierte Folie in Schichten von oben nach unten coextrudiert und sodann abgeschreckt. Bevorzugt erfolgt das Abschrecken durch Ex­ trusion in ein Wasserbad. Durch dieses Abschrecken wird der amorphe Zustand des Polymeren aus der Schmelze erhalten und die Flexibilität sowie Transparenz dersel­ ben gegenüber nicht abgeschreckten Folien erheblich verbessert.
Es ist insbesondere für die Verwendung der Mehrschichtfolie zur Herstellung von Beuteln günstig, wenn das Material als Schlauch extrudiert wird. Dadurch wird eine Kontamination der Innenseiten des Beutels durch Keime vermieden, insbesondere wenn zum Aufblasen des Folienschlauches ein inertes Gas (z. B. Stickstoff) anstelle der Umgebungsluft benutzt wird.
Es ist besonders bevorzugt, die erfindungsgemäße Mehrlagenfolie zur Herstellung von Beuteln für Nahrungszwecke und medizinischen Flüssigkeiten und Lösungen einzuset­ zen.
Als konkrete Anwendungsbeispiele seien nur einige genannt: a) für Nahrungszwecke: Wein, gefrorenes Kaffeextrakt und Marmelade b) für medizinische Flüssigkeiten und Lösungen: Kochsalzlösungen, Blut, Blutersatzlösungen, Dialyselösungen, Aminosäu­ relösungen - es können aber auch andere pastöse oder flüssige oder trockene Mate­ rialien verpackt werden, insbesondere solche, die ggf. sterilisiert werden sollen oder heiß abgefüllt werden.
Für bestimmte Anforderungen kann es auch nicht erforderlich sein, die Folie als coex­ trudierten Schlauch in Beutelbreite durch ein Wasserbad abzuschrecken. Dann wird die Folie auf einer Blasfolien- oder Gießfolienanlage coextrudiert und als Schlauch bzw. Flachbahn ohne Wasserkühlung weiterverarbeitet.
Dies kann z. B. in der Form geschehen, daß in einer nächsten Verarbeitungsstufe eine oder mehrere Folienlagen auf die coextrudierte Folie aufkaschiert werden. Solche Fo­ lien können ausgewählt sein nach bestimmten Sperreigenschaften (z. B. gegen Sauer­ stoff) oder auch um das Schmelzpunktgefälle deutlich zu erhöhen.
Bevorzugt geschieht die Weiterverarbeitung einer solchen coextrudierten Folie als doppelt flachgelegte Bahn auf handelsüblichen Konfektionsanlagen mit Dreirand-Sie­ gelung.
Die so hergestellten Beutel werden häufig für medizinische Abfall-Flüssigkeiten und - Lösungen (wie bspw. Drainageflüssigkeiten) eingesetzt.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen, auf die der Schutzumfang keineswegs beschränkt ist, näher erläutert.
Beispiel 1 Mehrlagenfolie auf Polypropylenbasis
Außenlage:
DAPLEN KF 201 (erhältlich von der PCD/Linz)
Polypropylen-Homopolymerisat mit einer Dicke von 15 µm
Verbindungsschicht:
CAWITON MED PR 3530 (erhältlich von der Fa WITTENBURG/Bussum - Niederlande)
Polypropylen-Mischung mit einer Dicke von 95 µm bestehend aus
  • a) Polypropylen-Homopolymerisat
  • b) SEBS als TPE-S
  • c) Plasticiser
Innenschicht:
CAWITON MED PR 3663 (erhältlich von der Fa WITTENBURG/Bussum - Niederlande)
Polypropylen-Mischung mit einer Dicke von 40 µm bestehend aus
  • a) Polypropylen-Homopolymerisat
  • b) SEBS als TPE-S
Die Gesamtdicke der in ein Wasserbad extrudierten Mehrlagenverbundfolie betrug etwa 150 µm.
Es wurde eine klare, gut siegelbare Folie erhalten.
Beispiel 2 Mehrlagenfolie auf Polypropylenbasis
Außenlage:
DAPLEN KF 201 (erhältlich von der PCD/Linz)
Polypropylen-Homopolymerisat mit einer Dicke von 20 µm
Verbindungsschicht:
CAWITON MED PR 3530 (erhältlich von der Fa WITTENBURG/Bussum - Niederlande)
Polypropylen-Mischung mit einer Dicke von 125 µm bestehend aus
  • a) Polypropylen-Homopolymerisat
  • b) SEBS als TPE-S
  • c) Plasticiser
Innenschicht:
CAWITON MED PR 3663 (erhältlich von der Fa WITTENBURG/Bussum - Niederlande)
Polypropylen-Mischung mit einer Dicke von 55 µm bestehend aus
  • a) Polypropylen-Homopolymerisat
  • b) SEBS als TPE-S
Die Gesamtdicke der in ein Wasserbad extrudierten Mehrlagenverbundfolie betrug etwa 200 µm.
Beispiel 3 Mehrlagenfolie auf Polypropylenbasis
Außenlage:
DAPLEN KF 201 (erhältlich von der PCD/Linz)
Polypropylen-Homopolymerisat mit einer Dicke von 25 µm
Verbindungsschicht:
CAWITON MED PR 3530 (erhältlich von der Fa WITTENBURG/Bussum - Niederlande)
Polypropylen-Mischung mit einer Dicke von 155 µm bestehend aus
  • a) Polypropylen-Homopolymerisat
  • b) SEBS als TPE-S
  • c) Plasticiser
Innenschicht:
CAWITON MED PR 3663 (erhältlich von der Fa WITTENBURG/Bussum - Niederlande)
Polypropylen-Mischung mit einer Dicke von 70 µm bestehend aus
  • a) Polypropylen-Homopolymerisat
  • b) SEBS als TPE-S
Die Gesamtdicke der in ein Wasserbad extrudierten Mehrlagenverbundfolie betrug etwa 250 µm.
Beispiel 4 Mehrlagenfolie
Außenlage:
Novolen 3200 HX (erhältlich von der BASF/Ludwigshafen)
Polypropylen-Copolymerisat mit einer Dicke von 20 µm
Verbindungsschicht:
CAWITON MED PR 3530 (erhältlich von der Fa WITTENBURG/Bussum - Niederlande)
Polypropylen-Mischung mit einer Dicke von 125 µm bestehend aus
  • a) Polypropylen-Homopolymerisat
  • b) SEBS als TPE-S
  • c) Plasticiser
Innenschicht:
CAWITON MED PR 3663 (erhältlich von der Fa WITTENBURG/Bussum - Niederlande)
Polypropylen-Mischung mit einer Dicke von 55 µm bestehend aus
  • a) Polypropylen-Homopolymerisat
  • b) SEBS als TPE-S
Die Gesamtdicke der in ein Wasserbad extrudierten Mehrlagenverbundfolie betrug etwa 200 µm.
Diese Mehrlagenfolien bzw. daraus hergestellte Beutel sind insbesondere für medizini­ sche Zwecke heißsterilisierbar und geben auch keine Inhaltsstoffe der Folien - wie Weichmacher/Plasticizer od. dgl. an wäßrige Materialien, die sich im Beutelinneren befinden, ab.
Obwohl die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert wurde, ist es dem Fachmann offensichtlich, daß vielfältige Abwandlungen, wie sie im Schutz­ umfang der Ansprüche enthalten sind, möglich sind.

Claims (15)

1. Mehrlagenfolie, bestehend aus
feiner Polymer-Außenschicht aus der Gruppe der Polypropylen-Homo- oder Copolymerisate,
mindestens einer Verbindungsschicht aus einem Polypropylen-Compound und/oder - Blend aus a) einem Polypropylen-Homo- und/oder Copolymerisat und b) mindestens einem thermoplastischen Elastomeren; und
einer heißsiegelbaren Innenschicht aus einem Polypropylen-Compound aus c) einem polypropylen- Homo- und/oder -Copolymerisat und d) mindestens einem thermoplastischen Elastomeren, die an der Verbindungsschicht anliegt. Wobei ein Temperaturgefälle im Schmelzpunkt der Folienlagen von außen zur Innenschicht besteht, so daß die Innenschicht unter Temperatureinwirkung eher schmilzt als die Außenschicht.
2. Mehrlagenfolie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine thermoplastische Elastomer ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Sty­ rolblockcopolymeren, Polyetherester, Polyurethane, Polyetheramide, EPDM/PP- Blends und Butylkautschuk/Polypropylen-Blends.
3. Mehrlagenfolie nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß die Verbindungsschicht und die siegelbare Innenschicht aus einem Compound aus einem Polypropylen-Copolymerisat und einem thermoplastischen Elastomeren in Form eines Styrolblockcopolymers bestehen.
4. Mehrlagenfolie nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung in der Verbindungsschicht Plasticiser und/oder Verarbeitungshilfsmittel aufweist.
5. Mehrlagenfolie nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß das Polypropylen-Homopolymere zusätzlich ein Nukleierungsmittel auf­ weist.
6. Mehrlagenfolie nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß die Mehrlagen-Foliendicke 100-350 µm beträgt.
7. Verfahren zur Herstellung einer Mehrlagenfolie nach irgendeinem der vorangehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Schichten der Mehrlagenfolie coextrudiert werden.
8. Verfahren zur Herstellung einer Mehrlagenfolie nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Coextrusion von oben nach unten mit anschließendem Ab­ schrecken erfolgt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschrecken durch Coextrusion in ein Wasserbad durchgeführt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8-9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten als Schlauch oder Flachbahn coextrudiert werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8-10, dadurch gekennzeichnet, daß eine äußere Schicht durch Kaschieren aufgebracht wird.
12. Verwendung der Mehrlagenfolie nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche zur Verpackung.
13. Verwendung nach Anspruch 12 als Bestandteil von Verpackungen für Nahrungs­ mittel, wie Wein, gefrorener Kaffeextrakt, Suppen, Marmelade, Tiefkühlkost.
14. Verwendung nach Anspruch 13 als Bestandteil von Verpackungen für medizinische Flüssigkeiten bzw. Lösungen wie Kochsalzlösungen, Aminosäurelösungen, Dialyselösungen, Blutersatzlösungen, Blut.
15. Verwendung nach einem der Ansprüche 12-14, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie Bestandteil von Beuteln für flüssige oder pastöse Produkte ist.
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