DE3212377C2

DE3212377C2 -

Info

Publication number: DE3212377C2
Application number: DE3212377A
Authority: DE
Inventors: Roger Winston Santa Rosa Calif. Us Phillips; Craig Martin Santa Rosa Us Shevlin; John Stephen Healdsburg Us Matteucci
Original assignee: Optical Coating Laboratory Inc
Current assignee: Optical Coating Laboratory Inc
Priority date: 1981-04-03
Filing date: 1982-04-02
Publication date: 1993-07-15
Also published as: GB2096020B; ATE32085T1; FR2503101A1; JPH0518709B2; FR2503101B1; CA1209414A; IT1195919B; GB2096020A; AU8197882A; DE3278017D1; EP0062334A2; EP0062334A3; AU550491B2; EP0062334B1; IT8220566A0; DE3212377A1; JPS57189848A

Description

Vorliegende Erfindung betrifft flexible Polymerverpackungsfolien, insbesondere flexible Polymerverpackungsfolien, die zur Verringerung der Dampfdurchlässigkeit der Folie beschichtet sind.

Polymerfolien werden in zunehmendem Maße zur Verpackung von Lebens- und Arzneimitteln verwendet. Werden solche Verpackungen zur Lagerung von Produkten bei Zimmertemperatur verwendet und wird die Qualität des Produktes durch Sauerstoff- oder Wasseraufnahme oder durch den Verdunstungsverlust beeinträchtigt, muß das Laminat eine dampfundurchlässige Isolierschicht enthalten. Eine solche kann durch den Einschluß einer Metallfolie, z. B. einer Aluminiumfolie, in die Laminatfolie erzielt werden. Für einige Produkte ist jedoch die Verwendung einer undurchsichtigen Aluminiumfolie nicht erwünscht. In der Nahrungsmittelverpackungsindustrie verhindert die Verwendung von Aluminiumfolien das Erhitzen des Verpackungsinhaltes durch Mikrowellen sowohl beim Sterilisieren, als auch beim raschen Aufwärmen in der Verpackung. In der Arzneimittelindustrie ist die Verwendung einer undurchsichtigen Aluminiumfolie oftmals unerwünscht, da diese eine Sichtkontrolle zur Qualitätsprüfung des gelagerten Produktes verhindert.

Aus verschiedenen Gründen geht der Trend auf dem Gebiet der Arzneimittel beim Verpacken von intravenösen (IV) Lösungen stärker zu luftdicht verschlossenen Beuteln aus flexiblen Polymerfolien als zu Glasflaschen. Flexible Polymerbeutel haben ein geringeres Gewicht und sind bequemer zu handhaben und zu lagern als zerbrechliche Glasflaschen.

Flexible Polymerbeutel für intravenöse (IV) Lösungen werden derzeit aus einem Polyvinylchloridmaterial hergestellt, das unter Bedingungen der Retortendestillation (überhitzte Wasser- oder Dampfsterilisation) sterilisiert werden kann und im sichtbaren Spektralbereich weitgehend lichtdurchlässig ist. Die Lichtdurchlässigkeit der Beutel ist besonders wichtig bei der Prüfung der IV-Lösungen auf mögliche Qualitätsminderung. Das derzeit für IV-Beutel verwendete Material weist eine relativ hohe Wasserdampfdurchlässigkeit auf, was ein Verpacken der IV-Beutel in einem zweiten Beutel mit einem wesentlich geringeren Dampfdurchlässigkeitsgrad erforderlich macht. Dieser zweite Beutel besteht im allgemeinen entweder aus einem durch Kautschuk modifizierten, hochdichten Polyäthylenmaterial oder aus einem Polymeraluminiumfolienlaminat. Aus verschiedenen Gründen ist jedoch die Forderung nach Verwendung eines inneren und eines äußeren Beutels nicht erwünscht. Wenn der äußere Beutel nicht mehr unversehrt ist, muß der innere, die IV-Lösung enthaltende Beutel, verwendet werden, um einen Verlust des Lösungsinhaltes und/oder dessen Wirksamkeitsverlust zu vermeiden. Vom Standpunkt der Etikettierung des Produktes aus ist zu bemerken, daß die Beschriftung beider Beutel mit der Bezeichnung der enthaltenen IV-Lösung zusätzliche Kosten verursacht und eine Bestandsaufnahme bei der Herstellung und beim Vertrieb des Produktes erschwert. Weiter melden Lebens- und Arzneimittelkontrollstellen immer größere Bedenken an gegen ein Verpackungsmaterial, das nicht umgesetztes Vinylchloridmonomer enthalten kann.

Flexible Polymerfolien wie Polytrifluoräthylenfolien, die von Allied Chemical Company hergestellt und unter der Handelsbezeichnung ACLAR vertrieben werden, weisen eine den Verwendungsbestimmungen für Lebens- und Arzneimittelverpackungen genügende geringe Dampfdurchlässigkeit auf, sind jedoch verhältnismäßig teuer und werden für eine serienmäßige Verpackung von Lebens- und Arzneimitteln nicht verwendet.

Der Artikel von J. L. Hecht et al. "New High-Barrier Films Which Permit Microwave Heating", Journal of Microwave Power, Bd. 11, Nr. 2 (1976), Seiten 211-212, beschreibt eine Verpackungsfolie mit einer dünnen Beschichtung aus einem Metallphosphat zwischen einer Polyesterfolie und einer heißabdichtbaren Polymerschicht zur Herstellung eines Produktes, das bezüglich der Gas- und Dampfdurchlässigkeit mit einem eine Polymerfolien-Laminatstruktur aufweisenden Produkt verglichen werden kann. Die in dem Artikel von Hecht et al. beschriebene Verpackungsfolie erwies sich unter begrenzten Sterilisationsbedingungen unter Erhitzen mit Mikrowellen als durchaus funktionstüchtig. Wie jedoch von Hecht et al. bemerkt wird, "liegt die prinzipielle Begrenzung der derzeit hergestellten Folien darin, daß sie unter Destillationsbedingungen die Isolierschicht verlieren." Sogar bei einer Mikrowellensterilisation darf, wie von Hecht et al. bemerkt wird, die Folie nicht über längere Zeit hinweg hochtemperiertem Wasser oder Wasserdampf ausgesetzt werden. Dies zeigt, daß eiin Bedarf an flexiblen Verpackungsfolien besteht, die alle Eigenschaften wie hohe Durchsichtigkeit im sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Strahlungsspektrums, Beständigkeit gegenüber Sterilisationsvorgängen mit überhitztem Wasser oder Wasserdampf (Destillationsbedingungen) und eine wesentlich geringere Gas- und Dampfdurchlässigkeit als unbeschichtetes Polymersubstrat besitzen.

Aufgabe der Erfindung war es, einen durchsichtigen Verbundkörper zu entwickeln, bei dem der Verbund zwischen anorganischen Filmen und flexiblen polymeren Substraten verbessert ist.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine mit einem dünnen Film beschichtete, flexible Polymerfolie zu schaffen, die eine hohe Durchsichtigkeit, Destillierbarkeit sowie eine wesentlich geringere Gas- und Dampfdurchlässigkeit aufweist.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Verpackungsfolie zur Verfügung zu stellen, die ein flexibles Polymersubstrat mit einer darauf angebrachten dünnen anorganischen Filmbeschichtung enthält, die durch hohe Durchsichtigkeit, Sterilisationsbeständigkeit und geringe Gas- und Dampfdurchlässigkeit gekennzeichnet ist und als Adhäsionsschicht auf ein zweites Polymermaterial aufgebracht und durch Heißabdichtbarkeit in die endgültige Form als Verpackungsmaterial gebracht werden kann.

Gemäß einem Gegenstand, der vorliegende Erfindung zugrunde liegt, werden die vorgenannten Eigenschaften mit einem Produkt erreicht, das ein flexibles Polymersubstrat und eine mindestens auf einer Oberfläche des Substrates aufgebrachte Dünnfilmbeschichtung enthält und durch hohe Durchsichtigkeit im sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Strahlungsspektrums, Beständigkeit gegenüber Sterilisationsvorgängen mit überhitztem Wasser oder Dampf (d. h. Sterilisationsbeständigkeit) und bedeutend geringere Gas- und Dampfdurchlässigkeit als unbeschichtetes Polymersubstrat gekennzeichnet ist. Die Dünnfilmbeschichtung stellt einen Verbundstoff aus mindestens zwei verschiedenen Materialien dar, die aus einer Gruppe von Materialien ausgewählt wurden, die geeignet siind, dem Produkt die gewünschten Eigenschaften zu verleihen.

In einer Ausführungsform dieser Erfindung enthält die zusammengesetzte Dünnfilmbeschichtung eine Dünnfilmadhäsionsschicht, die unmittelbar auf dem Substrat gebildet wird und aus einem ersten Material besteht, das aus einer ersten Gruppe von Materialien ausgewählt ist, die geeignet sind, das Produkt durch ausreichende Adhäsionseigenschaften sterilisierbeständig zu machen, sowie eine Dünnfilmisolierschicht, die auf der Adhäsionsschicht gebildet wird und aus mindestens einem Material besteht, das aus einer zweiten Gruppe von Materialien ausgewählt ist, die dazu geeignet sind, dem Produkt eine bedeutend geringere Gas- und Dampfdurchlässigkeit zu verleihen. In einer weiteren Ausführungsform enthält die zusammengesetzte Dünnfilmbeschichtung mindestens eine metallkeramische Schicht, die eine gleichzeitig ausgefällte Mischung aus Chrom und Siliciummonoxid mit einem Chromgehalt von mindestens etwa 20 Gew.-% enthält. Die erste Gruppe von Materialien, die in der ersten Ausführungsform für die Adhäsionsschicht verwendet werden, enthält mindestens Chrom, Tantal, Nickel, Molybdän, Chromoxide, Chrom-Tantal- und Chrom-Nickel-Legierungen, eine gleichzeitige ausgefällte Mischung aus Chrom und Siliciummonoxid mit einem Chromgehalt von mindestens etwa 20 Gew.-%, sowie eine Blei-Aluminium-Quarzglasmischung, die von Innotech Corporation, 2285 Reservoir Avenue, Trumbull, Connecticut, hergestellt und unter der Handelsbezeichnung IP-820 vertrieben wird. Die zweite Gruppe von Materialien dieser Ausführungsform enthält mindestens Siliciummonoxid, Siliciumdioxid sowie Mischungen von Siliciumdioxid und Glasmodifikatoren wie Magnesium-, Barium- und Calciumoxiden oder Mischungen mit Fluoriden von Erdalkalimetallen, z. B. Magnesiumfluorid.

Ein weiterer Aspekt dieser Erfindung betrifft ein Produkt, das ein flexibless Polymersubstrat und eine mindestens auf eine Oberfläche des Substrates aufgebrachte Dünnfilmbeschichtung enthält und durch eine hohe Durchsichtigkeit, bedeutend geringere Gas- und Dampfdurchlässigkeit als unbeschichtetes Polymersubstrat gekennzeichnet ist und mit einer zweiten flexiblen Polymerfolie verbunden werden kann, die auf der mit dem Dünnfilm beschichteten Seite des Substrates aufgebracht wird, indem man nach dem erfolgten Binden ein Adhäsionsmittel verwendet, und die Sterilisierbeständigkeit zunutze macht. Dieses Produkt ist gekennzeichnet durch eine Dünnfilmschicht, die aus einem Verbundstoff aus mindestens zwei verschiedenen Materialien besteht, die auf dem Substrat gebildet werden und die aus einer Gruppe von Materialien ausgewählt werden, die geeignet sind, diese genannten Eigenschaften hervorzubringen.

Eine Ausführungsform dieses Produktes besteht aus einer Dünnschichtmischung, die eine unmittelbar auf dem Substrat gebildete Dünnfilmadhäsionsschicht enthält und aus einem ersten Material besteht, das aus einer Gruppe von Materialien besteht, die durch ausreichende Adhäsionseigenschaften geeignet sind, dem Produkt die Sterilisierbeständigkeit zu verleihen, sowie eine auf der Adhäsionsschicht gebildete Dünnfilmisolationsschicht aus mindestens einem zweiten Material, das aus einer zweiten Gruppe von Materialien besteht, die dazu geeignet sind, dem Produkt eine bedeutend geringere Gas- und Dampfdurchlässigkeit zu verleihen, und beinhaltet weiter eine auf der Isolierschicht gebildete Dünnfilmadhäsionsschicht, die aus einem aus der ersten Gruppe von Materialien ausgewählten Material besteht und die es erlaubt, die Dünnfilmschicht mit einer zweiten flexiblen Polymerfolie durch Verwendung eines geeigneten Adhäsionsmittels zu verbinden.

Eine weitere Ausführungsform dieser Art von Produkt betrifft die Verwendung eines Verbundstoffes bestehend aus einer Dünnfilmschicht, die mindestens eine metallkeramische Schicht aus einer gleichzeitig ausgefällten Mischung aus Chrom und Siliciummonoxid mit einem Chromgehalt von mindestens etwa 20 Gew.-% enthält, wobei diese metallkeramische Schicht dem Produkt alle genannten Eigenschaften verleiht.

Statt der Verwendung einer einzigen metallkeramischen Schicht in der zusammengesetzten Dünnfilmschicht kann als Adhäsionsschicht ein Paar metallkeramischer Schichten verwendet werden, das eine erste sehr dünne metallkeramische Schicht mit einem höheren Gewichtsprozentanteil an Chrom und eine zweite metallkeramische Schicht mit einem niedrigeren Chromgehalt enthält, zur Erzielung einer Isolierschicht und einer hohen Lichtdurchlässigkeit der Folie.

Ein weiterer Aspekt dieser Erfindung kennzeichnet einen Artikel, der ein flexibles Polymersubstrat und eine mindestens auf einer Seite des Substrates aufgebrachte Dünnfilmbeschichtung enthält und sich durch hohe Durchlässigkeit für sichtbares Licht, Sterilisierbeständigkeit und bedeutend geringere Gas- und Dampfdurchlässigkeit als unbeschichtetes Polymersubstrat auszeichnet, wobei die Dünnfilmschicht durch Abscheidung auf das Substrat von mindestens zwei vorgewählten Materialien entweder durch eine vorher festgelegte Aufeinanderfolge von Abscheidungsstufen aufgebracht wird, um eine Dünnfilmadhäsionsschicht und eine Dünnfilmisolierschicht zu bilden, oder durch eine gleichzeitige Abscheidung beider Materialien in einer vorherbestimmten Menge, um eine einzige zusammengesetzte Filmschicht zu bilden, die sowohl die Eigenschaften der Adhäsionsschicht, als auch die der Isolationsschicht aufweist. Die Materialien dieser gemäß diesem Verfahren gebildeten Filme sind im allgemeinen dieselben Materialien, wie sie bereits vorher beschrieben wurden.

Ein weiterer Aspekt dieser Erfindung kennzeichnet einen ähnlichen Artikel, der ebenfalls mit der mit dem Dünnfilm beschichteten Seite einer zweiten flexiblen Polymerfolie verbunden werden kann, indem man eine druckempfindliche Adhäsionsschicht verwendet. Bei diesem Produkt wird die Dünnfilmbeschichtung durch ein Verfahren gebildet, bei dem mindestens zwei vorgewählte Materialien entweder in einer vorher festgelegten Aufeinanderfolge von Abscheidungsstufen auf das Substrat aufgebracht werden, um so eine Dünnfilmadhäsionsschicht, eine Dünnfilmisolationsschicht auf der Adhäsionsschicht und einer zweiten Adhäsionsschicht auf der Isolationsschicht auf dem Substrat zu erhalten, oder durch ein gleichzeitiges Abscheiden beider Materialien iin einer vorher festgelegten Menge, um eine einzige zusammengesetzte Dünnfilmschicht zu erhalten, die sowohl die Eigenschaften der Adhäsionsschicht, als auch die der Isolierschicht aufweist.

Eine bevorzugte Ausführung dieser Erfindung kennzeichnet einen Artikel, der ein flexibles Polymersubstrat und eine mindestens auf einer Seite des Substrates aufgebrachten Dünnfilmbeschichtung, sowie eine dünne Chromschicht auf der Substratoberfläche und eine auf dieser Chromschicht aufgebrachten dünnen Schicht aus einem vorgewählten Glasmaterial enthält. Die dünne Chromschicht wird vorzugsweise in einer Dicke gebildet, die eine hohe Durchlässigkeit für sichtbares Licht zuläßt, d. h. eine Dicke der Chromschicht zwischen etwa 5 und 50 Ångström. Die aus dem Glasmaterial bestehende Schicht ist vorzugsweise aus einer Gruppe von Materialien ausgewählt, die aus Siliciummonoxid, Siliciumdioxid und Mischungen aus Siliciumdioxid und Glasmodifikatoren wie Magnesium-, Barium- und Calciumoxid besteht. Vorzugsweise wird die Schicht aus Glasmaterial in einer Dicke ausgebildet, die eine bedeutend geringere Gas- und Dampfdurchlässigkeit als unbeschichtetes Substratmaterial aufweist. Die Glasmaterialschicht kann in einer Dicke ausgebildet werden, die beispielsweise im Bereich zwischen etwa 500 Ångström und etwa 4000 Ångström liegt.

Ein erfindungsgemäß hergestelltes Verpackungsmaterial kann in einer Laminatstruktur bestehend aus zwei Polymerfolien verwendet werden, wobei eine der Polymerfolien eine heißversiegelbare Folie darstellt, so daß das Laminat zu Beuteln oder Verpackungen verarbeitet werden kann, wobei man sich der Heißabdichtung bedient. Die Verwendung von erfindungsgemäßen Verpackungsfolien ergibt ein hochlichtdurchlässiges, sterilisierbeständiges Verpackungsmaterial mit einer sehr geringen Dampfdurchlässigkeit, wie es in der Lebensmittel- und Arzneimittelindustrie verwendet werden kann. Produkte wie IV-Lösungen können in einer Laminatstruktur verpackt werden, die eine hohe Durchlässigkeit für sichtbares Licht aufweist, wodurch eine Sichtkontrolle der Qualität der IV-Lösung ermöglicht wird, und die eine ausreichend geringe Wasserdampfdurchlässigkeit aufweist, so daß der Folieninhalt in den einzelnen Beuteln über längere Zeit gelagert werden kann. Die erhaltene sterilisierbeständige Verpackungsfolie mit anorganischen Beschichtungen eines flexiblen Polymersubstrats stellt eine wesentliche Verbesserung von Verpackungsfolien dar, die auf zahlreichen Gebieten angewendet werden kann. In der Arzneimittelindustrie bietet es den Vorteil, daß es ein IV-Verpackungsmaterial zur Verfügung stellt, bei dem nur ein einziger Beutel erforderlich ist, wodurch alle Schwierigkeiten und Nachteile, die im Zusammenhang mit der vorher beschriebenen Verwendung von zwei Beuteln stehen, ausgeschaltet werden, jedoch die Vorteile der Verpackung in flexiblen Beuteln erhalten bleiben.

Weitere Produkte, Merkmale und Vorteile, die sich erfindungsgemäß ergeben, werden beim Studium der nachfolgenden eingehenden Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen offenbar.

Fig. 1 stellt eine Teilansicht eines erfindungsgemäßen Produktes bestehend aus einer flexiblen Polymerfolie und einer Dünnfilmbeschichtung dar.

Fig. 2 stellt eine Teilansicht einer weiteren Ausführung eines erfindungsgemäßen Produktes dar, die eine flexible Polymerfolie mit einer darauf aufgebrachten Dünnfilmbeschichtung beschreibt.

Fig. 3 stellt eine Teilansicht einer weiteren Ausführung eines erfindungsgemäßen Produktes dar, das in einer Voll-Laminatpolymerfolie eingeschlossen ist.

Fig. 4 stellt eine Teilansicht einer weiteren, alternativen Ausführung des erfindungsgemäßen Produktes dar, wobei das Produkt in einer Voll-Laminatverpackungsfolie eingeschlossen ist.

Fig. 5 stellt eine Teilansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Laminatpolymerfolie dar.

Fig. 6 stellt ein Teilansicht einer weiteren, alternativen Ausführung des erfindungsgemäßen Produktes dar, wobei das Produkt durch eine flexible Polymerfolie und einer darauf aufgebrachten Dünnfilmbeschichtung gekennzeichnet ist.

Vorliegende Erfindung gründet sich auf der überraschenden Entdeckung, daß sehr dünne Schichten bestimmter Metalle, Metalloxide und Metallegierungen entweder als einzelne Gesamtschicht oder als innige Mischung durch gleichzeitige Ablagerung zusammen mit anderen Beschichtungsmaterialien eine ausgezeichnete Adhäsionsschicht bilden, um anorganische Folien mit flexiblen Polymersubstraten zu verkleben. Diese Entdeckung erlaubt die Herstellung hochadhäsiver Dünnfilmbeschichtungen auf flexiblen Polymersubstraten, die Sterilisationsvorgängen mit überhitztem Wasser oder Dampf standhalten. Diese Eigenschaft wird im folgenden manchmal mit "Sterilisationsbeständigkeit" bezeichnet. Diese Adhäsionsschichten, die im allgemeinen aus Materialien mit einer verhältnismäßig hohen Lichtabsorption bestehen, können in einer ausreichend dünnen Schicht gebildet werden, um eine hohe Lichtdurchlässigkeit der gesamten Beschichtung und damit auch der gesamten beschichteten Polymerfolie im sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums zu erhalten. Aus diesem Grunde kann erfindungsgemäß eine beschichtete Polymerfolie gebildet werden, die sämtliche Eigenschaften, wie hohe Durchlässigkeit von sichtbarem Licht, Beständigkeit bei Sterilisationsvorgängen mit überhitztem Wasser oder Dampf und eine wesentlich geringere Gas- und Dampfdurchlässigkeit als unbeschichtete Polymersubstrate, aufweist. Die geringe Gas- und Dampfdurchlässigkeit ist hauptsächlich bedingt durch die anorganische Glasbeschichtung auf der dünnen Adhäsionsschicht.

Ein weiterer Aspekt der erfindungsgemäßen Entdeckung ist, daß bestimmte gleichzeitig abgeschiedene Mischungen aus Metallen und Metalloxiden die Doppelfunktion haben, einerseits als Adhäsionsschicht zu dienen, die dem Produkt Sterilisierbeständigkeit verleiht und andererseits als Isolierschicht, um eine wesentlich geringere Gas- und Dampfdurchlässigkeit zu erreichen. In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, daß die dünne Ausgangsschicht der gleichzeitig abgeschiedenen Folienmischung als Adhäsionsschicht dient, während eine zusätzliche dickere Schicht der abgeschiedenen Dünnfilmbeschichtung als Isolierschicht dient.

Eine ergänzende Entdeckung, die eine Grundlage für einzelne erfindungsgemäße Ausführungen darstellt, ist es, daß dieselben Materialien die eine hohe Adhäsion der Glasisolierschicht mit dem flexiblen Polymersubstrat erlauben, ebenfalls auf der Glasisolierschicht als Adhäsionsschicht für ein dünnes, auf Polymerbasis erzeugtes Adhäsionsmitttel verwendet werden kann, um das beschichtete Polymersubstrat mit einer zweiten flexiblen Polymerfolie zu verkleben und so eine vollständige Laminatstruktur der Verpackung zu erzielen. In den Ausführungsbeispielen, in denen die Dünnfilmbeschichtung aus einer gleichzeitig abgeschiedenen Mischung aus Metall und Metalloxid besteht, dient die obere Schicht des abgeschiedenen Materials in einer Dicke von wenigen Ångström als Adhäsionsschicht für das erste flexible Polymersubstrat, auf dem die Beschichtung abgelagert ist, während die untere Schicht der abgelagerten Schicht ebenfalls in einer Dicke von nur wenigen Ångström als zweite Adhäsionsschicht dient, um ein Verkleben des beschichteten Substrates mit einer zweiten Polymerfolie unter Verwendung eines Adhäsionsmittels zu erreichen.

Zu den Zeichnungen sei folgendes bemerkt:

Fig. 1 stellt eine Teilansicht eines Schnittes durch eine Ausführung eines erfindungsgemäßen Produktes (10) dar, das ein flexibles Polymersubstrat (11) sowie eine auf einer Oberfläche des Substrates (11) aufgetragene Dünnfilmbeschichtung (12) enthält. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, besteht die dünne Folie (12) aus einer Kombination von zwei verschiedenen Materialien, die nacheinander auf dem Substrat (11) abgelagert werden. Eine erste Schicht (12A) dieser Dünnfilmbeschichtung (12) ist eine Adhäsionsschicht, das aus einem aus einer ersten Gruppe von Materialien ausgewählten Material gebildet werden kann, während die zweite Schicht (12B) eine Isolierschicht aus einem einer zweiten Gruppe von Materialien ausgewählten Material darstellt.

Die erste Gruppe von Materialien, die bis jetzt entdeckt wurden und eine ausreichende Adhäsion mit dem Polymersubstrat (11) aufweisen, umfassen Chrom, Tantal, Nickel, Molybdän, Chromoxide, Chrom-Tantal- und Chrom-Nickellegierungen, gleichzeitig abgeschiedene Mischungen aus Chrom und Siliciumonoxid mit einem Chromgehalt von mindestens etwa 20 Gew.-%, sowie eine Blei-Aluminium-Quarzglasmischung, die von Innotech Corporation, 2285 Reservoir Avenue, Trumbull, Connecticut, hergestellt und unter der Handelsbezeichnung IP-820 vertrieben wird. Diese ausgewählte Gruppe von Materialien wurden in früheren Forschungen aus einer großen Gruppe von Materialien ausgewählt, mit denen Versuche durchgeführt wurden und die eine erste Ausgangsgruppe von Materialien darstellen, die der Dünnfilmbeschichtung die Eigenschaft einer ausreichenden Adhäsion und dem Endprodukt (10) die Sterilisierbeständigkeit verleihen. Im allgemeinen sind die Materialien dieser ersten Gruppe im sichtbaren Spektralbereich verhältnismäßig stark absorbierend, jedoch kann die Adhäsionsschicht (12A) so dünn ausgebildet werden, daß eine hohe Durchlässigkeit, d. h. etwa mindestens 5%, erhalten werden kann.

Es zeigt sich, daß die Materialien für diese Adhäsionsschicht den auf einer ganzen Reihe von Polymersubstratarten wie Polyestersubstrat, z. B. Polyäthylenterephthalat und anderer Polymerarten wie Polyolefinen, z. B. Polypropylen und Polyäthylen, gebildeten Beschichtungen Sterilisierbeständigkeit verleihen.

Obwohl alle der vorgenannten Materialien der ersten Gruppe dem vollständig beschichteten Produkt Sterilisierbeständigkeit verleihen, wird im Augenblick eine dünne Chromschicht als Material bevorzugt. Chrom wird deshalb bevorzugt, weil es sich zeigt, daß damit die besten Ergebnisse in bezug auf eine vollständige Adhäsion der Dünnfilmbeschichtung erzielt werden und weil damit der höchste Grad an Sterilisierbeständigkeit des Produktes erreicht wird. Die Verwendung einer dünnen Chromschicht als Adhäsionsschicht (12A) bildet einen wesentlichen Sicherheitsfaktor, um die Unversehrtheit der Beschichtung während der Sterilisation zu gewährleisten, und läßt die höchste Ausbeute an einem zufriedenstellenden Produkt zu.

Die Dicke der Adhäsionsschicht (12A) ist nicht entscheidend und kann sich in einem Bereich zwischen etwa 5 Ångström und etwa 50 Ångström bewegen. Der untere Wert von etwa 5 Ångström soll als Annäherungswert verstanden werden, denn es ist schwierig, die genaue Filmstärke in diesem Bereich zu messen. Im allgemeinen werden die unteren Bereiche der Filmdicke bevorzugt, da die Materialien, die als Adhäsionsschichten verwendet werden können, sichtbares Licht sehr stark absorbieren. Im allgemeinen haben sich momentan Schichtdicken von etwa 10 bis 20 Ångström als optimal in bezug auf Abscheidungsparameter (Geschwindigkeit, Temperatur usw.) herausgestellt. Diese Abscheidungssparameter werden mit einer Aufwalzvorrichtung. wie sie bei der Herstellung von Produkten dieser Art verwendet werden, erreicht. Die Isolierschicht (12B) kann im allgemeinen aus einer ziemlich großen Gruppe von glasähnlichen Materialien ausgewählt werden, die alle dem Endprodukt die verminderte Gas- und Dampfdurchlässigkeit verleihen. Siliciummonoxid und Siliciumdioxid stellen jedoch wegen ihrer hohen Duchsichtigkeit, leichten Abscheidungsfähigkeit und wegen ihrer ausgeprägten Isoliereigenschaften die bevorzugten Materialien dar. Bei der Verwendung von Siliciumdioxid als Glasisolierschicht (12B), kann dieses mit verschiedenen Glasmodifikatoren wie Magnesium-, Barium- und Calciumoxid oder Fluoriden der Erdalkalimetalle, z. B. Magnesiumfluorid, vermischt werden. Die Verwendung solcher Glasmodifikatoren können die Färbung der gesamten Beschichtung verändern. So ergibt sich beispielsweise bei einer Chrom-Siliciummonoxidkombination der Dünnfilmstruktur eine Beschichtung mit einer gelblichen Verfärbung. eine Beschichtung mit einer neutralen grauen Färbung kann durch Beimischung von Siliciumdioxid und Glasmodifikatoren, die als Isolierschicht (12B) dienen, erreicht werden.

Die Dicke der Isolierschicht (12B) bestimmt im allgemeinen den Grad der Gas- und Dampfdurchlässigkeitsverringerung des Endproduktes im Vergleich zu einem unbeschichteten Polymersubstrat. Demgemäß kann der Grad der Verringerung der Durchlässigkeit genau auf die jeweiligen Erfordernisse für die Verpackungsfolie zugeschnitten werden. Die Obergrenze der Dicke der Isolierschicht (12B) richtet sich im allgemeinen nach der Dicke, bei der Rißbildung durch Spannung auf der abgelagerten Folie eintritt. Bei der Anwendung der gegenwärtigen Abscheidungsverfahren kann die Isolierschicht im allgemeinen in einer Dicke bis zu etwa 4000 Ångström aufgetragen werden, ohne daß in der Beschichtung eine Spannungsrißbildung auftritt. Gegenwärtig wird eine Beschichtungsstärke der Isolierschicht im Bereich von etwa 500 Ångström bis etwa 4000 Ångström als zweckmäßig angesehen.

Fig. 2 stellt eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform eines Produktes (20) dar, das ein flexibles Polymersubstrat (21) und eine darauf aufgebrachte Dünnfilmbeschichtung (22) enthält. In diesem Fall enthält die Dünnfilmbeschichtung (22) ebenfalls eine Verbindung zweier Materialien, jedoch sind hier die beiden verschiedenen Materialien gleichzeitig abgeschiedenes Chrom und Siliciummonoxid, die eine dünne metallkeramische Folienschicht bilden. Die Abscheidung von metallkeramischen Schichten durch gleichzeitiges Abscheiden von Metall und Glasmaterialien ist bekannt; die erfindungsgemäße Neuheit besteht darin, daß bei einem Chromanteil in Gew.-% in der oberen 5 oder 10 Ångström dicken Schicht (22Aa) der metallkeramischen Beschichtung (22) von mindestens etwa 20 Gew.-% die gesamte Beschichtung (22) sterilisierbeständig wird. Mit anderen Worten ist die Adhäsion der metallkeramischen Schicht (22) mit dem Polymersubstrat (21) hoch genug, um eine Sterilisierbeständigkeit zu erreichen, wenn mindestens die obere Metallkeramikschicht einen ausreichenden Chromgehalt aufweist, der gute Adhäsionseigenschaften zuläßt. Die verbleibende Schicht (22B) der metallkeramischen Beschichtung ist dick genug, um als Isolierschicht für die Verringerung der Gas- und Dampfdurchlässigkeit des Endproduktes (20) im Vergleich zum Substrat (21) alleine zu dienen. Wie später noch gezeigt wird, bietet die Verwendung einer metallkeramischen Schicht (22), die sowohl als Adhäsionsschicht (22A) als auch als Isolierschicht (22B) dient, verschiedene Vorteile der aufeinanderfolgenden Schichtbildung der dünnen Folie (12) in Fig. 1, da zur Bildung der metallkeramischen Schicht (22) lediglich eine Aufwalzvorrichtung mit einem einzigen Durchlauf durch eine Abscheidungskammer erforderlich ist. Die aufeinanderfolgende Schichtstruktur der Dünnfilmbeschichtung (12) in Fig. 1 erfordert entweder eine Aufwalzvorrichtung mit zwei getrennten Abscheidungskammern oder aber einen zweimaligen Durchlauf durch eine Aufwalzvorrichtung mit nur einer Abscheidungskammer.

Fig. 3 zeigt eine Teilansicht des Schnittes durch ein erfindungsgemäß beschichtetes Produkt (30), das in einer gesamten doppelten Polymerfolienlaminatstruktur für eine Verpackung eingeschlossen ist, die als Verpackungsmaterial für verschiedene Lebensmittel- und Arzneimittel verwendet werden kann. In diesem Fall enthält das beschichtete Produkt (30) ein flexibles Polymersubstrat (31), das vorzugsweise aus einem Polyestermaterial, z. B. einem 92 gauge DuPont LB-Polyester (PET), gebildet wird. Die Dünnfilmbeschichtung (32) enthält eine Adhäsionsschicht (32A), die unmittelbar auf dem Polymersubstrat (31) gebildet wird, eine Glasisolierschicht (32B), die auf der Adhäsionsschicht (32A) gebildet wird, sowie eine zweite Adhäsionsschicht (32C), die über der Glasisolierschicht (32B) gebildet wird. Als Materialien für die Adhäsions- und Isolierschicht können alle vorgenannten Materialien dienen; die gegenwärtig bevorzugte Adhäsionsschicht besteht aus Chrom und die bevorzugte Isolierschicht (32B) besteht aus Siliciummonoxid oder Siliciumdioxid mit oder ohne darin enthaltenen Glasmodifikatoren. Die Dünnfilmschicht (32) kann in einer Aufwalzvorrichtung mit drei getrennten Vakuumkammern gebildet werden, oder aber in einer Aufwalzvorrichtung mit nur einer oder zwei Kammern, wobei der Durchlauf des Substrates durch die Abscheidungskammer oder -kammern entsprechend oft wiederholt werden muß.

Nach der Herstellung des beschichteten Produktes (30) muß es mittels eines Adhäsionsmittels (35) mit einer zweiten Polymerfolie (36) verklebt werden. Die obere Adhäsionsschicht (32C) bewirkt dabei ein gutes Verkleben des Produktes (30) auf der mit der Beschichtung (32) versehenen Seite mit der Oberfläche der Polymerfolie (36), indem eine Adhäsionsschicht (35) verwendet wird. Je nach Qualität des Adhäsionsmittels und des Beschichtungsverfahrens kann die Adhäsionsschicht (32C) in manchen Fällen ausgelassen werden. Soll die hohe Flexibilität des gesasmten Laminats erhalten werden und ein Heißabdichten einzelner Folien zu einem gesamten Verpackungsprodukt erreicht werden, so besteht die zweite Polymerfolienschicht (36) vorzugsweise aus einem Polyolefin-Polymer wie Polypropylen oder Polyäthylen. So kann z. B. als flexible Polymerfolie (36) eine etwa drei bis fünf mil dicke Polypropylenfolie, die von Exxon Corporation unter der Handelsbezeichnung Extrel 24 vertrieben wird, verwendet werden. Als Adhäsionsschicht (35) kann jede geeignete Art eines geschichteten Adhäsionsmittels dienen, das in sehr dünnen, durchsichtigen Schichten verwendet werden kann, wie z. B. das unter der Handelsbezeichnung 4910 bei 2M Company, St. Paul, Minnesota, erhältliche Adhäsionsmittel.

Die in Fig. 3 dargestellte schichtförmige Verpackungszusammenstellung kann zu Beuteln oder Behältern weiterverarbeitet werden, indem herkömmliche Heißabdichtungsverfahren angewendet werden; diese Beutel oder Behälter können als Verpackung für eine Flüssigkeit (37) oder für Produkte mit einem hohen Feuchtigkeitsgehalt verwendet werden. Zusammengesetztes Laminat hält Sterilisationsvorgängen mit überhitztem Wasser oder Dampf stand und kann deshalb zur Verpackung von Arzneimitteln oder Lebensmitteln verwendet werden, die entweder wegen Produktsicherheit oder langer Lagerfähigkeit sterilisiert werden müssen.

Fig. 4 stellt die Verwendung eines metallkeramisch beschichteten Substrates in einer ähnlichen Laminarstruktur wie in Fig. 3 dar. In diesem Fall enthält das beschichtete Produkt (40) ein flexibles Polymersubstrat (41) mit einer darauf aufgebrachten metallkeramischen Schicht (42B) aus Chrom-Siliciummonoxid. Eine zweite flexible Polymerschicht (44) ist mit der metallkeramischen Schicht (42) durch eine dünne Schicht eines druckempfindlichen Adhäsionsmittels (43) verklebt. Als Materialien für die beiden Polymerschichten (41) und (44) können dieselben Materialien wie die im Zusammenahng mit Fig. 3 erwähnten verwendet werden. Das druckempfindliche Adhäsionsmittel kann ebenfalls das gleiche sein. In der in Fig. 4 dargestellten Laminarstruktur dient die metallkeramische Schicht (42) sowohl als Isolierschicht in dem verdichteten Bereich (42B), als auch als Adhäsionsschicht in den 5 bis 10 Ångström dicken Zwischenschichten (42A) und (42C), die an die Oberflächen der Polymerfolien (41) bzw. an die Adhäsionsschicht (43) anschließen.

Da die dünne Metallkeramikfolie zwischen zwei Polymerschichten eingelagert ist und nicht unmittelbar heißem Wasser oder Dampf ausgesetzt ist, reicht bei einem Chromgehalt von mindestens etwa 10 Gew.-% in der aus Chrom-Siliciummonoxid bestehenden Metallkeramikschicht (42), die sich zwischen den Zwischenschichten (42A) und (42C) befindet, die Haftung der Metallkeramikschicht am Substrat (41) und an der Haftschicht (43) aus, um eine gute Sterilisierbeständigkeit des gesamten Laminatproduktes zu erzielen. Die in Fig. 4 dargestellte Laminatstruktur kann unter Anwendung von üblichen Heißabdichtungsverfahren zu Beuteln oder Behältern weiterverarbeitet werden. Diese Beutel oder Behälter können dann mit Flüssigkeiten wie z. B. IV-Lösungen oder Lebensmitteln gefüllt und anschließend abgedichtet werden. Anschließend kann der Behälter einem Sterilisationsvorgang unterzogen werden, um den Behälter und dessen Inhalt zu sterilisieren.

Während der Abscheidung der Metallkeramikschicht (42) können geringe Mengen Sauerstoff in die Abscheidungskammer eingelassen werden, um die Durchsichtigkeit der gesamten Metallkeramikfolie zu erhöhen. Einige der Bestandteile der Metallkeramikfolie können beim Einlaufen dieses Sauerstoffes zu Chromoxiden umgewandelt werden, jedoch behält die Metallkeramikschicht ihre Adhäsionseigenschaften, wenn der Sauerstoffdruck während des Abscheidens für die prozentuelle Chromkonzentration in der ursprünglichen Mischung nicht zu hoch ist.

In Fig. 5 ist eine weitere Art einer Laminatfolienstruktur abgebildet, bei der die beiden Polymerschichten (50) und (52) durch eine Adhäsionsschicht (51) miteinander verklebt werden, nachdem die Polymerfolie (52) mit einer erfindungsgemäßen dünnen kombinierten Folie beschichtet wurde. Diese kombinierte Beschichtung kann entweder zwei Schichten der Dünnfilmstruktur (12), wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, enthalten, oder die gleichzeitig abgeschiedene Metallkeramikfolie (22), wie sie in Fig. 2 abgebildet ist. Die in Fig. 5 abgebildete Laminatstruktur kann durch ein Heißabdichtungsverfahren zu einem Behälter weiterverarbeitet werden, wenn die Polymerfolie (52) heißabdichtbar ist. Übliche Heißabdichtungsverfahren können angewendet werden, da die dünne Beschichtung (60) wirksam in einer begrenzten Form eingedrückt und gebrochen wird, und zwar an der Stelle, an der die Einspannteile bei der Heißversiegelung auf die gesamte Laminatstruktur einwirken. Die abgeschiedene Dünnfilmbeschichtung (60) wird dem gesamten in Fig. 5 dargestellten Produkt die gleichen Eigenschaften verleihen, wie den Produkten, die in den Fig. 1 bis 4 dargestellt sind.

Doppelstrukturen eines Polymerfolienlaminates, die in den Fig. 3 und 4 dargestellt sind, sind gegenwärtig bevorzugte Arten einer Verpackungsfolie, die für kritische Arzneimittel wie intravenöse Lösungen verwendet werden. Die Unversehrtheit der Dünnfilmbeschichtung bleibt durch das Einschließen der Dünnfilmbeschichtungen zwischen zwei Polymerschichten auch bei der Handhabung und beim Transport des Produktes erhalten. Wenn die dünnen Schichten (32) und (42), die in den Fig. 3 und 4 dargestellt sind, auf der äußeren Oberfläche der gesamten Laminarstruktur aufgebracht sind, kann die Beschichtung durch mechanische Kratzer und durch Abrieb beschädigt werden, die begrenzte Schäden in der Folie verursachen können, was den Gesamteindruck und die Ausführung des Produktes negativ beeinflussen könnte. Weiter kann der Inhalt der Verpackung verderben, wenn die dünnen Schichten (32) und (42) auf die Innenseite der Folienstruktur aufgebracht werden und mit dem Packungsinhalt in Berührung kommen. Dies ist für einige Produkte wie IV-Lösungen und andere Arzneimittel, bei denen Sauberkeit und Sicherheit für den Patienten gewährleistet sein müssen, nicht erwünscht. Es sei jedoch bemerkt, daß, obwohl die Doppelstrukturen von Polymerfolienlaminaten gegenwärtig für bestimmte Zwecke bevorzugt werden, es weitere Verpackungsanwendungen geben kann, bei denen in einer einfachen Art eine einzige Polymerschicht mit darauf aufgebrachten Dünnfilmbeschichtungen, wie sie in Fig. 1 oder 2 dargestellt sind, verwendet werden können. Weiter sei bemerkt, daß eine einzige Polymerfolie, die auf beiden Seiten mit einem erfindungsgemäßen Dünnfilm beschichtet ist, ebenfalls erhalten werden kann.

In Fig. 6 ist eine alternative Form einer Metallkeramik-Dünnfilmbeschichtung dargestellt, in dem das Produkt (70) ein Polymersubstrat (71) mit einer ersten Metallkeramikschicht (72), die auf einer Oberfläche aufgebracht ist, und einer zweiten Metallkeramikschicht (73) über den ersten Metallkeramikschicht (72), enthält. Die erste Metallkeramikschicht (72) kann einen höheren Chromgehalt als die Metallkeramikschicht (73) aufweisen, um grundsätzlich als Adhäsionsschicht zu dienen und die Haftung der Metallkeramikschicht (73) mit einem niedrigeren Chromgehalt am Substrat (71) zu gewährleisten. Die Metallkeramikschicht mit dem niedrigeren Chromgehalt (73) kann einen ausreichenden Chromgehalt aufweisen, um eine gute Haftung an einer Adhäsionsschicht zu erreichen, wenn das Produkt (70) mit einer weiteren Polymerfolie verklebt werden soll, um eine gesamte Laminatstruktur zu erzielen. Die gesamte Lichtdurchlässigkeit des Produktes kann verbessert werden, indem eine dünne Schicht (72) mit einem höheren Chromgehalt als Adhäsionsschicht und eine Metallkeramikschicht (73) mit einem niedrigeren Chromgehalt als Isolierschicht gebildet wird. Die metallkeramische Adhäsionsschicht (72) kann z. B. einen Chromgehalt von 30 bis 50 Gew.-% aufweisen, während die Metallkeramikschicht (73) nur einen Chromgehalt von 5 bis 10 Gew.-% aufweisen kann.

Die folgende Tabelle 1 zeigt typische Wasserdampf-Durchlässigkeitswerte (WVTR) für einige derzeit gebräuchliche übliche polymere Verpackungsfolien. Diese WVTR-Werte sind in der gesamten Beschreibung in gm/100 sq. in./Tag bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 90 bis 95% und einer Temperatur von 40°C angegeben. Alle angegebenen Werte gelten für polymere Folien mit einer Dicke von etwa einem mil, mit Ausnahme von "Saranex 15", bei dem die Folienstärke etwa vier mil beträgt.

Art der Polymerfolie
WVTR
Biaxial ausgerichtete Polyacrylnitrilfolie ("Clear-Foil" von MOBIL CHEMICAL CO. Macedon, New York)
0,5
SARAN - Polyäthylen-coextrudierte Mehrlagenfolie ("Saranex 15" von DOW CHEMICAL CO., Midland, Mi.)	0,15
Biaxial ausgerichtetes, mit Polyvinyliden beschichtetes Nylonchlorid ("Emblem" von MARUBENI AMERICA)	0,6-1,0
Biaxial ausgerichteter Polyester ("PET")	1,0-1,3
Polyvinylchlorid	2,1-5,0
Polypropylen	0,56
Polyvinylidenchlorid ("Saran" von DOW CHEMICAL CO.)	0,097-0,45
Polychlortrifluoräthylen-Copolymer ("Aclar-33" von ALLIED CHEMICAL)	0,025
Polyäthylen (Dichte=0,96 gm/ml)	0,26

Die WVTR-Erfordernisse für IV-Beutel ändern sich mit der Beutelgröße und bewegen sich im allgemeinen zwischen etwa 0,02 und 0,5 bei den geforderten WVTR-Werten, die sich in direktem Verhältnis mit der Beutelgröße ändern. Beim Vergleich dieser WVTR-Erfordernisse für IV-Beutel mit den typischen WVTR-Werten für die in Tabelle 1 angegebenen polymeren Verpackungsfolien ist klar erkennbar, daß nur die ACLAR-33-Folie den WVTR-Erfordernissen für die meisten Größen der IV-Beutel entspricht. Obwohl ACLAR-33 einen niedrigen WVTR-Wert aufweist, hat es eine relativ hohe Sauerstoffdurchlässigkeit von 7,10 ccm/100 in./Tag und ist deshalb für einige Anwendungsgebiete, die eine niederige Durchlässigkeit für Sauerstoff oder andere Gase erfordern, nicht geeignet. Gegenwärtig werden Beutel für IV-Lösungen aus Polyvinylchloridmaterial hergestellt, doch bestehen hier, wie bereits vorher bemerkt, starke Bestrebungen zu einem anderen Verpackungsmaterial überzugehen, die einen niedrigeren WVTR-Wert aufweisen und somit die Notwendigkeit eines äußeren Beutels überflüssig machen und auch den Gebrauch von Verpackungsmaterial, das möglicherweise nicht umgesetztes Vinylchloridmonomer enthält, stoppen.

Beispiel 1

Eine Dünnfilmbeschichtung gemäß der Beschichtung, die in Fig. 3 dargestellt ist, wird auf ein 92 gauge DuPont LB PET aufgebracht. Das Beschichtungsmuster enthält eine Chrom-Adhäsionsschicht von 10 Ångström, eine Siliciummonoxidschicht von 2000 Ångström, die auf der Chromadhäsionsschicht aufgebracht ist, und eine zweite Chromschicht mit einer Dicke von 10 Ångström, die über der Siliciummonoxid-Isolierschicht aufgebracht ist. Die beschichtete Seite des PET-Substrates wurde mit einer etwa fünf mil dicken Polypropylenfolie (Extrel 24 von Exxon) bei Rexham Corporation, 1201 Greenwood Cliff, Charlotte, N. C. mit einem geeigneten Rexham-Adhäsionsmittel verklebt. Die Laminatstruktur durchlief bei Rexham einen Sterilisationstest, wobei das Laminat etwa eine halbe Stunde lang überhitztem Wasser von etwa 121°C ausgesetzt wurde. Die aufgebrachte Beschichtung blieb fest mit dem PET-Substrat und der Polypropylenhaftfolie verbunden.

Mit der Laminatfolie wurden bei Rxham Corporation WVTR-Messungen angestellt, wobei sowohl ein gravimetrisches Verfahren angewendet wurde, bei dem das 92 gauge PET einer hohen Feuchtigkeit ausgesetzt wurde, als auch ein Mocon IRD-2C WVTR-Gerät verwendet wurde (bei Modern Controls, Inc., Elk River, Mn., erhältlich), bei dem das 92 gauge PET-Substrat der hohen Feuchtigkeit ausgesetzt wurde. Die gemessenen WVTR-Werte für einige Muster bewegten sich im Bereich zwischen 0,051 und 0,065. Versuche, die bei Optical Coating Laboratories, Santa Rosa, California, mit Mustern dieser Art unter Verwendung eines Mocon Permatran W WVTR-Gerätes durchgeführt wurden, wobei eine etwa fünf mil dicke Polypropylenfolie hoher Feuchtigkeit ausgesetzt wurde, ergaben Meßwerte zwischen 0,0501 und 0,0742 für das Laminat. Es wurde gezeigt, daß eine Verringerung der Dampfdurchlässigkeit in zwei Richtungen geht, so daß der WVTR-Wert unabhängig von der Seite der Folie ist, die der Feuchtigkeit zugewandt ist. Die gemessenen WVTR-Werte für das 92 gauge PET-Substrat alleine betrugen 1,57. Die gemessenen WVTR-Werte für das etwa fünf mil dicke Polypropylen alleine betrugen zwischen 0,146 und 0,176. Die gemessenen WVTR-Werte für eine Laminatstruktur mit einem unbeschichteten PET-Substrat, das mit einem Adhäsionsmittel unmittelbar mit dem etwa fünf mil dicken Polypropylen verklebt ist, betrugen zwischen 0,130 und 0,153. Daraus ist ersichtlich, daß durch das Hinzufügen einer Chrom-Siliciummonoxid-Chrom-Dünnfilmschicht zu dem PET-Substrat eine wesentlich verringerte Durchlässigkeit von Wasserdampf durch die Laminatstruktur erzielt wird.

Beispiel 2

92 gauge PET-Substrate von verschiedenen Herstellern wurden mit einer Cr-SiO-Cr Dünnfilmschicht beschichtet, wobei die Dicken ähnlich den in Beispiel 1 angegebenen waren. Danach wurde es von Hand auf etwa fünf mil dickes Polypropylen aufgetragen, wobei ein 3M 4910 druckempfindliches Adhäsionsmittel verwendet wurde. Die für diese Laminatstruktur mit einem Mocon Permatron-W-Gerät gemessenen WVTR-Werte lagen zwischen 0,0272 und 0,0313. Es wird angenommen, daß diese WVTR-Werte einen optimalen Wertbereich für Laminatstrukturen darstellen und daß in Laminatherstellungsbetrieben mit hohen Kapazitäten letzten Endes Werte erzielt werden können, die nahe an die obigen herankommen. Aus Tabelle 2 wird ersichtlich, daß die nach diesem Muster beschichteten Strukturen mit diesen WVTR-Werten den WVTR-Anforderungen für die meisten IV-Beutelgrößen entsprechen.

Beispiel 3

Laminatfolien wie in Fig. 3 dargestellt, werden nach dem Beschichtungsmuster, das aus Chromadhäsionsschichten von etwa 10 Ångström Dicke und einer Siliciumdioxid-Isolierschicht von 2000 Ångström Dicke besteht, gebildet. Diese Cr-SiO₂-Cr-Schicht wurde auf ein 92 gauge PET-Substrat und unter Verwendung von druckempfindlichem 3M 4910 Adhäsionsmittel von Hand auf etwa fünf mil dickes Polypropylen aufgetragen. Die mit einem Mocon Permatron-W-Gerät ermittelten WVTR-Werte lagen zwischen 0,0421 und 0,0507. Alle Proben durchliefen einen simulierten Sterilisationstest, bei dem sie etwa eine halbe Stunde lang etwa 121°C heißem Wasser ausgesetzt werden.

Beispiel 4

Laminatfolien wie in Fig. 3 dargestellt werden durch Abscheidung mit einer Dünnfilmbeschichtung, die Chromadhäsionsschichten von etwa 10 Ångström Dicke und einer aus einer Mischung von Siliciumdioxid und einem Calciumoxidglasmodifikator, wobei der Gehalt eines jeden Bestandteils 50 Gew.-% beträgt, bestehenden Isolierschicht von etwa 1000 Ångström Dicke beschichtet. Das beschichtete PET-Substrat wurde unter Verwendung eines 3M 4910 druckempfindlichen Adhäsionsmsittels von Hand auf etwa fünf mil dickes Polypropylen aufgetragen. Die gemessenen WVTR-Werte lagen zwischen 0,0259 und 0,0342. Alle Proben durchliefen einen Sterilisationstest.

Beispiel 5

Eine Laminatfolie wie in Fig. 3 dargestellt wurde durch Beschichten eines 92 gauge PET-Substrates mit einer aus Chromadhäsionsschichten von 10 Ångström Dicke und einer kombinierten Siliciumdioxid-Magnesiumoxidisolierschicht mit einem MgO-Gehalt von 35 Gew.-% und einer Dicke von 1000 Ångström bestehenden Dünnfilmschicht hergestellt. Das beschichtete PET-Substrat wurde unter Verwendung von druckempfindlichem 3M 4910 Adhäsionsmittel von Hand auf etwa fünf mil dickes Polypropylen aufgetragen. Für diese Laminatfolie wurden WVTR-Werte von nicht mehr als 0,0140 gemessen. Alle Proben durchliefen einen Sterilisationstest.

Beispiel 6

Eine in Fig. 3 dargestellte Laminatfolie wurde durch Abscheiden einer Dünnfilmbeschichtung auf ein 92 gauge PET-Substrat hergestellt, wobei eine Chromadhäsionsschicht von 20 Ångström Dicke und eine aus einer Mischung von Siliciumdioxid und Magnesiumoxid mit einem MgO-Gehalt von 35 Gew.-% und einer Dicke von 1000 Ångström bestehenden Isolierschicht verwendet wurde. Das beschichtete PET-Substrat wurde unter Verwendung von druckempfindlichem 3M 4910 Adhäsionsmittel mit etwa fünf mil dickem Polypropylen verklebt. Die für diese Probe gemessenen WVTR-Werte betrugen nicht mehr als 0,0133. Die Proben durchliefen den bereits beschriebenen simulierten Sterilisationstest.

Beispiel 7

Laminatfolien, wie in Fig. 3 dargestellt, werden durch Abscheidung einer Dünnfilmbeschichtung auf ein 92 gauge PET-Substrat hergestellt, wobei eine Chromadhäsionsschicht von 10 Ångström Dicke und eine aus einer Mischung von Siliciumdioxid und Bariumoxid mit einem BaO-Gehalt von 46 Gew.-% und einer Dicke von 1000 Ångström bestehenden Isolierschiicht verwendet wurde. Das beschichtete PET-Substrat wurde unter Verwendung von druckempfindlichem 3M 4910 Adhäsionsmittel von Hand auf etwa fünf mil dickes Polypropylen aufgetragen. Die für diese Folie ermittelten WVTR-Werte betrugen nicht mehr als 0,0234. Die beschichteten Laminatfolien durchliefen den bereits beschriebenen simulierten Sterilisationstest.

Beispiel 8

Laminatfolien, wie in Fig. 4 dargestellt, wurden durch Abscheidung einer 1000 Ångström dicken Cr-SiO-Metallkeramikschicht mit einem Chromgehalt von 40 Gew.-% auf ein 92 gauge PET-Substrat hergestellt. Während des Abscheidens wurde der Sauerstoffdruck bei 10^-5 Torr gehalten. Das beschichtete PET-Substrat wurde unter Verwendung eines druckempfindlichen 3M 4910 Adhäsionsmittels von Hand auf etwa fünf mil dickes Polypropylen aufgetragen. Für diese Proben wurden WVTR-Werte von nicht mehr als 0,0660 ermittelt. Die Proben durchliefen den bereits beschriebenen simulierten Sterilisationstest.

Beispiel 9

Beschichtete Laminatfolien, wie in Fig. 4 dargestellt, wurden durch Abscheiden einer 2000 Ångström dicken CrSiO-Metallkeramikschicht mit einem Chromgehalt von 40 Gew.-% auf ein 92 gauge PET-Substrat hergestellt. Das beschichtete PET-Substrat wurde unter Verwendung von druckempfindlichem 3M 4910 Adhäsionsmittel von Hand auf etwa fünf mil diickes Polypropylen aufgetragen. Während des Abscheidens wurde der Sauerstoffdruck bei 10^-5 Torr gehalten. Für diese Proben wurden WVTR-Werte von nicht mehr als 0,0351 ermitttelt. Die Proben durchliefen den bereits beschriebenen simulierten Sterilisationstest.

Beispiel 10

Laminatfolien, wie in Fig. 4 dargestellt, wurde durch Abscheiden einer 2000 Ångström dicken CrSiO-Metallkeramikschicht mit einem Chromgehalt von 10 Gew.-% auf ein 92 gauge PET-Substrat hergestellt, wobei während des Abscheidens der Sauerstoffdruck bei 10^-5 Torr gehalten wurde. Das beschichtete PET-Substrat wurde unter Verwendung von druckempfindlichem 3M 4910 Adhäsionsmittel von Hand auf etwa 1,5 mil dickes Polypropylen aufgetragen. Für diese Proben wurden WVTR-Werte von nicht mehr als 0,0317 ermittelt. Die Proben durchliefen den bereits beschriebenen simulierten Sterilisationstest.

Beispiel 11

Eine Laminatfolie entsprechend der in Fig. 2 dargestellten Metallkeramikschicht (22), wobei jedoch eine 1000 Ångström dicke Dünnfilmbeschichtung aus Blei-Aluminium-Quarzglas, das unter der Bezeichnung IP-820 von Innotech Corporation vertrieben wird, verwendet wird, wird durch Abscheiden der Schicht auf ein 48 gauge PET-Substrat hergestellt. Das beschichtete PET-Substrat ergab WVTR-Werte von 0,0414. Die Proben durchliefen den simulierten Sterilisationstest. Die Proben wurden zusätzlich auf ihre Sauerstoffdurchlässigkeit hin untersucht, wobei sich Sauerstoffdurchlässigkeitswerte von 0,168 cm³/100 sq. in./Tag ergaben. In den gleichen Mustern beträgt der Sauerstoffdurchlässigkeitswert für unbeschichtetes PET-Substrat 3,95. Die IP-820-Schicht verminderte so den Sauerstoffdurchlässigkeitswert um etwa eine Größenordnung. Es wird angenommen, daß die Sauerstoffdurchlässigkeitsmessungen mit den Folien der Beispiele 1 bis 10 ebenfalls eine wesentliche Verringerung der Sauerstoffdurchlässigkeit gegenüber unbeschichteten Substraten ergeben. So wurde die Sauerstoffdurchlässigkeit durch eine 1000 Ångström dicke Chromoxidschicht, die auf ein 48 gauge PET-Substrat aufgebracht war, z. B. auf 0,426 verringert. Weiter sollte im allgemeinen die Verringerung der Wasserdampf- und Sauerstoffdurchlässigkeitswerte ähnlichen Verringerungen der Durchlässigkeit von anderen Dämpfen und Gasen entsprechen. Der Grund dafür sind im allgemeinen die bekannten Eigenschaften dieser Materialarten, die in den Dünnfilmschichten verwendet werden, sowie die bekannten physikalischen und chemischen Abscheidungsverfahren für diese Substrate und Folienmaterialien.

Beispiel 12

Laminatfolien, wie in Fig. 3 dargestellt, wurden durch Abscheiden einer Dünnfilmschicht auf ein 92 gauge PET-Substrat hergestellt, wobei eine Chromadhäsionsschicht mit einer Dicke zwischen etwa 5 und 10 Ångström und eine Isolierschicht mit einer Dicke von entweder 1000 oder 2000 Ångström, die durch Eindampfen einer Mischung aus Siliciumdioxid und Magnesiumfluorid mit einem Magnesiumfluoridgehalt von 5 Gew.-% hergestellt wird, verwendet wird. Es wurden DuPont-LB-Polyester oder Polyester des Typs C (Capicitor Grade) als Substrate verwendet. Die beschichteten PET-Substrate wurden unter Verwendung eines geeigneten Adhäsionsmittels auf etwa fünf mil dickes Extrel-24-Propylen aufgetragen. Die gemessenen WVTR-Werte waren nicht niedriger als 0,0130 und reichten etwa bis 0,0294. Die beschichtete Folie durchlief den bereits beschriebenen simulierten Sterilisationstest. Die Gesamtlichtdurchlässigkeit von unbeschichteten Mustern wurde bei 550 nm gemessen und betrug etwa 85%.

In untenstehender Tabelle 2 sind typische WVTR-Werte für zusätzlich beschichtete Folien aufgeführt. Mit Ausnahme der beiden ersten Fälle wurde 92 gauge DuPont-LB-Polyester als Substrat verwendet, wobei das beschichtete Substrat unter Verwendung eines druckempfindlichen 3M 4910 Adhäsionsmittels mit etwa fünf mil dickem Extrel-24-Polypropylen verklebt wurde. In den ersten beiden Fällen wurde ein unter der Handelsbezeichnung Norprop erhältliches, etwa 1,5 mil dickes ausgerichtetes Polypropylen verwendet. "TC-36" bezeichnet eine Chrom-Tantal- Legierung mit einem Chromgehalt von 36 Gew.-%; "MS-65" bezeichnet eine aus einer Mischung von Siliciumdioxid und Magnesiumoxidglasumwandler bestehenden Schicht mit einem Siliciumdioxidgehalt von 65 Gew.-%

Durchlässigkeitswerte für Proben, die kein Chrom als Adhäsionsmittel verwenden
Beschichtung
WVTR
PET/10 Å TC-36/2000 Å SiO/10 Å TC-36
0,0393
PET/10 Å TC-36/2000 Å SiO	0,0570
PET/40 Å Ta/2000 Å MS-65	0,00981
PET/10 Å Mo/2000 Å SiO	0,0271
PET/20 Å Mo/2000 Å SiO	0,0245
PET/40 Å Mo/2000 Å SiO	0,0252

In Tabelle 3 sind typische WVTR-Werte für unbeschichtete Folien aufgeführt, die im allgemeinen den in Fig. 1 oder Fig. 3 dargestellten Folien entsprechen. Alle PET-Substrate sind 92 gauge Substrate mit Ausnahme der letzten beiden Substrate, bei denen es sich um 48 gauge Substrate handelt. Alle beschichteten PET-Substrate durchliefen den simulierten Sterilisationstest.

Folie
Wert
DUPONT LB PET/10 Å Cr/2000 Å SiO
0,201
DUPONT LB PET/10 Å Cr/2000 Å SiO/10 Å Cr	0,154
TEIJIN PET/10 Å Cr/2000 Å SiO	0,0884
TEIJIN PET/10 Å Cr/2000 Å SiO/10 Å Cr	0,145
DUPONT LB PET/10 Å Cr/1500 Å SiO	0,195
DUPONT LB PET/10 Å Cr/1500 Å SiO/10 Å Cr	0,214
PET/50 Å CrO_x/1500 Å SiO	0,274
PET/100 Å CrO_x/1500 Å SiO	0,188
PET/100 Å CrO_x/2000 Å SiO	0,106
PET/100 Å CrO_x/2500 Å SiO	0,070
PET/50 Å CrO₂O₃/2000 Å SiO	0,371
PET/100 Å Cr₂O₃/2000 Å SiO	0,166
PET/200 Å Cr₂O₃/2000 Å SiO	0,185
PET/300 Å Cr₂O₃/2000 Å SiO	0,172
PET/10 Å Ni/2000 Å SiO	0,169
PET/100 Å Ni/2000 Å SiO	0,080

In Tabelle 4 sind die relativen Durchlässigkeitswerte bei einer Wellenlänge von 550 nm für verschiedene Proben eines beschichteten PET-Substrates, wobei jeweils vor der Beschichtung verschiedene Beschichtungsparameter entsprechend des in Fig. 3 dargestellten beschichteten Substrates (30) bzw. des in Fig. 4 dargestellten beschichteten Substrates (40) angewendet wurden, aufgeführt. Die mit MS-65 bezeichnete Isolierschicht besteht aus 35 Gew.-% Magnesiumoxid und 65 Gew.-% Siliciumdioxid.

Tabelle 4

Aus der vorstehenden Beschreibung verschiedener Ausführungsbeispiele und Beispiele ist ersichtlich, daß erfindungsgemäß ein Produkt erhalten wird, das ein flexibles Polymersubstrat mit einer auf einer Oberfläche dieses Substrates aufgebrachten Dünnfilmbeschichtung enthält, wobei das Gesamtprodukt durch die Eigenschaften einer hohen Durchsichtigkeit im sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Strahlungsspektrums, einer Beständigkeit gegenüber Sterilisationsvorgängen mit überhitztem Wasser oder Dampf sowie einer wesentlich geringeren Gas- und Dampfdurchlässigkeit als unbeschichtetes Polymersubstrat gekennzeichnet ist. Wenn auch ein verhältnismäßig großer Bereich von anorganischen Materialien getestet wurden, woraus eine ganze Anzahl diese Eigenschaften aufweisen, so sei dennoch angemerkt, daß durch weitere von Fachleuten ausgeführte Untersuchungen zusätzliche Materialien für die vorstehend beschriebenen kombinierten Beschichtungen gefunden werden können, die dieselben Eigenschaften aufweisen. Demgemäß sei angemerkt, daß in den vonstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen und Beispielen zahlreiche Modifizierungen erhalten werden können, ohne von dem in den Ansprüchen gekennzeichneten Bereich der Erfindung abgewichen wird.

Claims

1. Durchsichtiger Verbundkörper auf der Basis eines flexiblen Polymersubstrates sowie einer mindestens auf einer Oberfläche des Substrates aufgebrachten Dünnfilmbeschichtung, wobei die Dünnfilmbeschichtung einen Verbundstoff aus mindestens zwei verschiedenen Materialien enthält, wodurch eine Dünnfilmadhäsionsschicht, die der zumindest einen Oberfläche anhaftet, und eine der Adhäsionsschicht anhaftende Isolierschicht gebildet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Adhäsionsschicht aus einem ersten Material ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Chrom, Tantal, Molybdän, Chromoxiden, Chrom-Tantal- und Chrom-Nickel-Legierungen, einem gleichzeitig abgeschiedenen Gemisch aus Chrom und Siliciummonoxid mit einem Chromgehalt von mindestens etwa 10 Gew.-%, sowie einer Bleialuminiumquarzglaszusammensetzung IP-820®, um dem Verbundkörper die Eigenschaft zu verleihen, den Destillationsbedingungen zu widerstehen, und daß die Isolierschicht aus einem zweiten Material ist, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Siliciumoxiden, wie Siliciummonoxid und Siliciumdioxid, sowie Gemischen aus Siliciumdioxid mit Glasmodifikatoren, wie Magnesium-, Barium- und Calciumoxiden, sowie Fluoriden von Erdalkalielementen, wie Magnesiumfluorid, einem gleichzeitig abgeschiedenen Gemisch aus Chrom und Siliciummonoxid mit einem Chromgehalt von mindestens etwa 10 Gew.-%, um dem Verbundkörper eine wesentlich geringere Gas- und Dampfdurchlässigkeit zu verleihen.