DE69425649T2 - Polymerzusammensetzung für medizinische verpackungen und vorrichtungen - Google Patents

Polymerzusammensetzung für medizinische verpackungen und vorrichtungen

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Description

    Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein thermoplastische Polymerlegierungen für die Verarbeitung zu Folien, Behältern, Schläuchen und anderen Einrichtungen.
    • Stand der Technik
  • Auf dem Gebiet der Medizin, wo der Gesundheit dienliche Mittel gesammelt, verarbeitet und in Behältern gelagert, transportiert und letztlich mittels Infusion durch Schläuche an Patienten abgegeben werden, um therapeutische Wirkungen zu erzielen, müssen die Materialien, die zur Herstellung der Behälter und Schläuche verwendet werden, eine spezielle Kombination von Eigenschaften besitzen. Zur Sichtprüfung von Lösungen auf teilchenförmige Verunreinigungen muß der Behälter oder Schlauch beispielsweise optisch transparent sein. Zum Infundieren einer Lösung aus einem Behälter durch Zusammendrücken der Behälterwandungen, ohne daß Luft in den Behälter eingeleitet wird, muß das die Wände bildende Material ausreichend flexibel sein. Das Material muß über einen großen Temperaturbereich funktionsfähig sein. Das Material muß bei niedrigen Temperaturen durch Aufrechterhalten seiner Flexibilität und Zähigkeit funktionsfähig sein, weil einige Lösungen, beispielsweise bestimmte vorgemischte Arzneimittellösungen, in Behältern bei Temperaturen wie etwa -25 bis -30ºC gelagert und transportiert werden, um den Arzneimittelabbau zu minimieren. Das Material muß auch bei hohen Temperaturen funktionsfähig sein, indem es der Sterilisationswärme standhält; ein Vorgang, dem die meisten medizinischen Packungen und Nährmittelprodukte vor dem Versand unterzogen werden. Bei dem Sterilisationsvorgang wird der Behälter gewöhnlich Dampf bei Temperaturen von typischerweise 121ºC und erhöhten Drücken ausgesetzt. Somit muß das Material den Temperaturen und Drücken ohne signifikante Formänderung standhalten ("Wärmeformbeständigkeit").
  • Zum leichteren Verarbeiten zu Gebrauchsgegenständen ist es erwünscht, daß das Material unter Anwendung von Hochfrequenz (HF), und zwar im allgemeinen bei ca. 27,12 MHz, schweißfähig ist. Daher sollte das Material ausreichende Dielektrizitätsverlust-Eigenschaften aufweisen, um die HF-Energie in Wärmeenergie umzuwandeln.
  • Eine weitere Forderung besteht darin, die Auswirkungen auf die Umwelt beim Entsorgen des aus dem Material hergestellten Gegenstands nach seinem bestimmungsgemäßen Gebrauch zu minimieren. Im Fall von Gegenständen, die auf Mülldeponien entsorgt werden, ist es vorteilhaft, möglichst wenig Material zu verwenden und das Einbringen von auslaugbaren Bestandteilen mit niedrigem Molekulargewicht bei der Herstellung des Gegenstands zu vermeiden. Das Material sollte also leicht sein und gute mechanische Festigkeit haben. Weitere Vorteile werden dadurch realisiert, daß ein Material verwendet wird, das durch thermoplastische Wiederaufbereitung des verbrauchten Gegenstands zu anderen Nutzgegenständen wiederverwertbar ist.
  • Im Fall von Behältern, die durch Verbrennung entsorgt werden, muß ein Material verwendet werden, das dazu beiträgt, die Gefahren von biologischen Risiken zu beseitigen und bei der Verbrennung die Bildung anorganischer Säuren, die umweltschädlich, reizend und korrodierend sind, oder anderer Produkte, die schädlich, reizend oder anderweitig inakzeptabel sind, zu minimieren oder vollkommen zu eliminieren.
  • Es ist ferner erwünscht, daß das Material frei von Additiven mit niedrigem Molekulargewicht wie etwa Weichmachern, Stabilisatoren und dergleichen ist bzw. nur einen geringen Gehalt daran aufweist, da diese in die Arzneimittel oder biologischen Fluide oder Gewebe freigesetzt werden könnten und somit eine Gefahr für Patienten, die diese Einrichtungen verwenden, darstellen oder solche Substanzen, die in diesen Einrichtungen gelagert oder verarbeitet werden, kontaminieren. Im Fall von Behältern, die Lösungen zur Transfusion aufnehmen, könnte eine solche Kontaminierung in den Transfusionsweg und in den Patienten gelangen, was zu Verletzungen oder zum Tod des Patienten führen kann.
  • Traditionelle Materialien aus flexiblem Polyvinylchlorid erfüllen eine Reihe, in manchen Fällen die meisten, der oben angegebenen Forderungen. Polyvinylchlorid (PVC) bietet ferner den großen Vorteil, daß es eines der wirtschaftlichsten Materialien zur Herstellung von Einrichtungen ist, die die oben angegebenen Forderungen erfüllen. PVC kann aber störende Mengen an Chlorwasserstoff (oder Salzsäure, wenn es mit Wasser in Berührung gebracht wird) bei der Verbrennung erzeugen, was zur Korrosion der Verbrennungsofens führt. PVC enthält manchmal Weichmacher, die in Arzneistoffe oder biologische Fluide oder Gewebe, die mit PVC-Formulierungen in Berührung gelangen, ausbleichen können. Es sind daher viele Materialien entwickelt worden, die PVC ersetzen sollen. Die meisten alternativen Materialien sind jedoch für die Praxis zu teuer und erfüllen immer noch nicht sämtliche oben angegebenen Forderungen.
  • Es ist vielfach versucht worden, ein Folienmaterial zum Ersatz von PVC zu entwickeln, aber die meisten Versuche sind aus dem einen oder anderen Grund erfolglos geblieben. Beispielsweise zeigt die US-PS 4 966 795 Mehrlagen-Folienzusammensetzungen, die imstande sind, der Dampfsterilisation standzuhalten, aber sie können nicht durch dielektrische HF- Wärme geschweißt und somit nicht nach diesem schnellen, kostengünstigen, zuverlässigen und praktikablen Verfahren zusammengefügt werden. Die EP-Anmeldung EP 0310143 A1 zeigt Mehrlagenfolien, die den meisten der Forderungen entsprechen und HF-geschweißt werden können. Bestandteile der angegebenen Folie sind jedoch mittels Bestrahlung vernetzt und können somit nicht mit den üblichen thermoplastischen Verarbeitungsmethoden wiederaufbereitet werden. Außerdem werden infolge des Bestrahlungsschritts signifikante Mengen an Essigsäure freigesetzt und in dem Material eingeschlossen. Bei der Dampfsterilisation wandert die Essigsäure als Kontaminans in den Packungsinhalt und wirkt infolge der Änderung des pH-Werts des Inhalts als potentielles chemisches Reaktionsmittel für den Inhalt oder als Katalysator für die Zersetzung des Inhalts.
  • Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung von thermoplastischen Materialien, die insgesamt den Materialien überlegen sind, die uns bekannt sind, die bisher auf dem Gebiet bekannt sind oder die gewerblich verwendet oder vertrieben werden. Die Eigenschaften solcher Materialien umfassen Flexibilität, Dehnungsfähigkeit und Verformungs-Rückstellbarkeit, und zwar nicht nur bei Raumtemperaturen, sondern über einen weiten Bereich von Umgebungs- und Kühltemperaturen. Das Material sollte für die Sichtprüfung optisch ausreichend transparent und bei Temperaturen bis zu 121ºC dampfsterilisierbar sein. Das Material sollte imstande sein, erheblichen Beanspruchungen unterzogen zu werden, ohne eine beanspruchungsbedingte Eintrübung zu zeigen, die einen physischen und einen kosmetischen Defekt anzeigen kann. Eine weitere Aufgabe besteht darin, daß das Material imstande ist, durch die HF-Methoden zusammengesetzt zu werden. Eine weitere Aufgabe ist, daß das Material frei von auslaugbaren Additiven mit geringem Molekulargewicht und imstande ist, durch Verbrennung sicher entsorgt zu werden, ohne daß signifikante Mengen an korrodierenden anorganischen Säuren erzeugt werden. Ein weiteres Ziel ist, daß das Material nach dem Gebrauch mit üblichen thermoplastischen Verarbeitungsmethoden wiederverwertbar ist. Es ist ferner erwünscht, daß das Material erneut vermahlenes Abfallmaterial enthält, das während des Herstellungsvorgangs rückgewonnen wird, um Materialkosten zu sparen. Schließlich sollte das Material als eine wirtschaftliche Alternative für verschiedene PVC-Formulierungen dienen, die heute für medizinische Einrichtungen im Gebrauch sind.
  • Wenn mehr als ein Polymer gemischt wird, um eine Legierungszusammensetzung zu bilden, ist es schwierig, alle oben genannten Ziele gleichzeitig zu erreichen. Legierungszusammensetzungen streuen beispielsweise in den meisten Fällen Licht; sie erfüllen also nicht die Forderung nach optischer Klarheit. Die Lichtstreuintensität (als Trübung gemessen) ist abhängig von der Bereichsgröße von Bestandteilen im Mikrometer- bzw. um-Bereich und der Nähe der Brechzahlen der Bestandteile. Als allgemeine Regel gilt, daß die Auswahl der Bestandteile, die zufriedenstellend zu sehr kleinen Bereichsgrößen und dennoch mit einem Minimum an Brechzahl- Fehlanpassung verarbeitet werden können, eine schwierige Aufgabe ist.
  • Die vorliegende Erfindung löst diese und weitere Probleme.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung sind bestimmte thermoplastische Polymerzusammensetzungen entwickelt worden, die gegenüber uns bekannten Zusammensetzungen und Gegenständen erhebliche Verbesserungen sind. Diese Zusammensetzungen können zu Gegenständen medizinischer Güte wie etwa Beutel zur Lagerung medizinischer Lösungen oder Schläuche zum Transport medizinischer Fluide gefertigt werden oder können benützt werden, um andere Produkte oder Teile von Fertigprodukten wie Verbinder, Adapter, Verteiler, Ventile, Leitungen, Katheter usw. herzustellen.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Zusammensetzung herzustellen, die die folgenden physischen Eigenschaften hat: (1) einen mechanischen Modul von weniger als 40.000 psi und stärker bevorzugt weniger als 25.000, gemessen nach ASTM D-882, (2) eine Längenrückstellung von größer als oder gleich wie 70% und stärker bevorzugt von größer als oder gleich wie 75%, nach einer Anfangsverformung von 20%, (3) eine optische Trübung von weniger als 30% und stärker bevorzugt weniger als 15%, gemessen für eine Zusammensetzung mit einer Dicke von 0,229 mm (9 mils) und nach ASTM D-1003, (4) der Verlustfaktor, gemessen bei 1 Hz bei Verarbeitungstemperaturen, ist größer als 1,0 und stärker bevorzugt größer als 2,0, (5) der Gehalt an elementarem Halogen ist kleiner als 0,1% und stärker bevorzugt kleiner als 0,0I %, (6) die wasserlösliche Fraktion mit niedrigem Molekulargewicht ist kleiner als 0,1% und stärker bevorzugt kleiner als 0,005%, (7) der maximale Dielektrizitätsverlust zwischen 1 und 60 MHz und in dem Temperaturbereich zwischen 25 und 250ºC ist größer als oder gleich wie 0,05 und stärker bevorzugt größer als oder gleich wie 0,1, (8) die Autoklavenbeständigkeit, gemessen mittels Kriechen von Proben bei 121ºC unter einer Belastung von 862 · 102 Pa (27 psi) ist geringer als oder gleich wie 40% und stärker bevorzugt geringer als oder gleich wie 20%, und (9) es tritt keine Dehnungstrübung nach Dehnen bei mäßigen Geschwindigkeiten von ca. 50 cm/min (20 inches/min) auf ca. 100% Dehnung auf, und die Anwesenheit oder das Nichtvorhandensein einer Dehnungstrübung wird aufgezeichnet.
  • Die Zusammensetzungen auf Polymerbasis gemäß der vorliegenden Erfindung, die diesen physischen Eigenschaften genügen, sind so, wie sie in Anspruch 1 angegeben sind.
  • Zusammensetzungen gemäß der Erfindung weisen auf: ein erstes Polyolefin auf Propylenbasis, das isotaktische und syndiotaktische Stereoisomeren aufweisen kann, ein zweites Polyolefin nicht auf Propylenbasis, eine dritte Komponente eines für Hochfrequenz empfindlichen Polymers, das die Zusammensetzungen HF-schweißfähig macht, und ein Kompatibilitätspolymer. Bevorzugt ist das erste Polyolefin Polypropylen, das ungefähr 30-60 Gew.-% und am meisten bevorzugt 45 Gew.-% der Zusammensetzung bildet. Das zweite Polyolefin ist bevorzugt ein Ultrahochdruck-Polyethylen oder -Polybuten-1, das ungefähr 25-50 Gew.-% und am meisten bevorzugt 45 Gew.-% der Zusammensetzung bildet. Die HF-Komponente sollte einen Dielektrizitätsverlust von mehr als 0,05 bei Frequenzen inner halb des Bereichs von 1-60 MHz innerhalb eines Temperaturbereichs zwischen Umgebungstemperatur und 250ºC haben. Die HF-Komponente ist bevorzugt ein dimeres Fettsäurepolyamid (was so interpretiert werden sollte, daß ihre hydrierten Derivate ebenfalls umfaßt sind) und bildet ungefähr 5-40 Gew.- % und am meisten bevorzugt 10 Gew.-% der Zusammensetzung. Die vierte Komponente ist ein Kompatibilitätspolymer, das unter verschiedenen Blockcopolymeren von Styrol mit Dienen oder alpha-Olefinen ausgewählt sein kann; die Kompatibilitätspolymere können mit kleinen Mengen an chemisch aktiven Funktionalitäten modifiziert sein. Beispielsweise kann das Kompatibilitätspolymer ein Styrol-Ethylen-Buten-Styrol- bzw. SEBS-Blockcopolymer sein. Die vierte Komponente sollte zwischen 5 und 40 Gew.-% und am meisten bevorzugt 10 Gew.-% der Zusammensetzung bilden.
  • Die Zusammensetzung kann vermischt und extrudiert werden zur Bildung einer dünnen Folie, die HF-aktiv ist, so daß sie mit sich selber HF-verschweißbar ist. Beispielsweise können Folien und Schläuche verwendet werden, um sterile Fluidpackungen, Behälter für Blut und Blutbestandteile, für intravenöse und medizinische Lösungen, für Produkte der Nährstoff- und Atmungstherapie sowie Dialyselösungen herzustellen. Die Zusammensetzung kann außerdem zur Bildung von Anschlußschläuchen und Zugangseinrichtungen für Behälter verwendet werden. Die Zusammensetzung kann auch zum Formen anderer Produkte durch Spritzgießen, Blasformen, Warmformen oder andere bekannte Thermoplast-Verarbeitungsverfahren verwendet werden.
  • Die Zusammensetzung ist mit medizinischen Anwendungen kompatibel, weil die die Folie bildenden Bestandteile für die Fluide und Inhalte, mit denen die Zusammensetzung in Berüh rung gelangt, eine minimale Extrahierbarkeit haben. Außerdem sind die Folien umweltfreundlich, weil sie bei Verbrennung keine schädlichen Abbaustoffe erzeugen. Schließlich bieten die Folien eine wirtschaftlich günstige Alternative zu PVC.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind in der nachstehenden genauen Beschreibung der derzeit bevorzugten Ausführungsbeispiele angegeben und daraus ersichtlich.
    • Genaue Beschreibung
  • Speziell ist es gemäß der vorliegenden Erfindung vorteilhaft, Zusammensetzungen anzugeben, die thermoplastisch zu Gegenständen, Einrichtungen und Produkten gefertigt werden können, die den eingangs aufgeführten Anforderungen genügen.
    • Vierkomponenten-Zusammensetzungen
  • Die erste Komponente der Vierkomponentenfolie soll Warmfestigkeit verleihen. Diese Komponente kann ausgewählt werden aus Polyolefinen, am meisten bevorzugt Polypropylenen und spezieller den statistischen Propylen-alpha-Olefin-Copolymeren (PPE). Bevorzugt haben die PPE einen engen Molekulargewichtsbereich. Die PPE besitzen die erforderliche Steifigkeit und den erforderlichen Fließwiderstand bei den Autoklaventemperaturen von ca. 121ºC. Für sich allein sind die PPE jedoch zu steif, um den Anforderungen an Flexibilität zu genügen. Wenn sie durch Legieren mit bestimmten Polymeren mit kleinem Modul kombiniert werden, kann eine gute Flexibilität erreicht werden. Beispiele von akzeptablen PPE umfassen die jenigen, die unter den Produktbezeichnungen Soltex 4208 und Exxon Escorene PD9272 vertrieben werden.
  • Diese Polymere mit kleinem Modul können Copolymere auf Ethylenbasis wie etwa Ethylen-co-Vinylacetat (EVA), Ethylen-coalpha-Olefine oder die sogenannten Polyethylene ultraniedriger Dichte (ULDPE) (typischerweise weniger als 0,90 kg/l) sein. Diese ULDPE umfassen die handelsüblichen Produkte, die unter den Warenzeichen TAFMER® (Mitsui Petrochemical Co.) unter der Produktbezeichnung A485, Exact® (Exxon Chemical Company) unter den Produktbezeichnungen 4023-4024 sowie Insite® technische Polymere (Dow Chemical Co.) vertrieben werden. Außerdem wurde gefunden, daß Polybuten-1 (PB) wie etwa diejenigen, die von Shell Chemical Company unter den Produktbezeichnungen PB-8010, PB-8310 vertrieben werden; thermoplastische Elastomere auf der Basis von SEBS-Blockcopolymeren (Shell Chemical Company), Polyisobuten (PIB) unter den Produktbezeichnungen Vistanex L-80, L-100, L-120, L-140 (Exxon Chemical Company), Ethylenalkylacrylat, die Methylacrylat-Copolymere (EMA) wie etwa diejenigen unter der Produktbezeichnung EMAC 2707 und DS-1130 (Chevron) und n-Butylacrylate (ENBA) (Quantum Chemical) akzeptable Copolymere sind. Ethylencopolymere wie etwa die Acryl- und Methacrylsäure-Copolymere und ihre teilneutralisierten Salze und Ionomeren wie etwa PRIMACOR® (Dow Chemical Company) und SURYLN® (E. I. DuPont de Nemours & Company) waren ebenfalls geeignet. Typischerweise sind Copolymere auf Ethylenbasis mit Schmelzpunkten unter ca. 110ºC für Anwendungen im Autoklaven nicht geeignet. Wie noch in bestimmten der folgenden Gegenbeispiele (z. B. Beispiel 8G) gezeigt wird, sind außerdem nicht sämtliche Legierungspaare optisch so klar, daß sie der Forderung nach Sichtprüfung entsprechen. Ferner erlaubt nur ein begrenzter Bereich von Anteilen jeder Komponente die gleichzeitige Erfüllung der Forderungen nach Flexibilität und Autoklavierfähigkeit.
  • Bevorzugt ist die erste Komponente aus der Gruppe von Polypropylenhomocopolymeren und statistischen Polypropylencopolymeren mit alpha-Olefinen, die gewichtsmäßig ungefähr 30-60%, stärker bevorzugt 35-45% und am meisten bevorzugt 45% der Zusammensetzung bilden, ausgewählt. Beispielsweise werden statistische Copolymere von Propylen mit Ethylen, wobei der Ethylenanteil in einer Menge innerhalb des Bereichs von 0-6% und stärker bevorzugt 2-4% des Polymergewichts ist, als die erste Komponente bevorzugt.
  • Die zweite Komponente der Vierkomponenten-Zusammensetzung verleiht Flexibilität und Duktilität bei niedriger Temperatur und ist ein zweites Polyolefin, das von dem der ersten Komponente verschieden ist, wobei es keine Propylen-Grundeinheiten enthält (Polyolefin, das nicht auf Propylen basiert). Bevorzugt ist es Ethylencopolymere einschließlich ULDPE, Polybuten oder Buten-Ethylen-Copolymere. Stärker bevorzugt ist die zweite Komponente entweder ULDPE, das von Mitsui Petrochemical Company unter der Bezeichnung TAFMER A- 4085 vertrieben wird, oder Polybuten-1, PB8010 und PB8310 (Shell Chemical Co.), und sollte gewichtsmäßig ungefähr 25-50%, stärker bevorzugt 35-45% und am meisten bevorzugt 45% der Zusammensetzung bilden.
  • Um der Vierkomponenten-Zusammensetzung dielektrische HF-Verluste zu verleihen, sind in der Zusammensetzung bestimmte bekannte Bestandteile mit hohen dielektrischen Verlusten (Hochfrequenz-empfindliche Polymere) vorgesehen. Diese Poly mere sind aus Copolymeren ausgewählt, die Segmente von Polyurethan, Polyester, Polyharnstoff, Polyimid, Polysulfonen und Polyamiden enthalten.
  • Die Polyamide des HF-empfindlichen Polymers sind bevorzugt ausgewählt aus aliphatischen Polyamiden, die aus der Kondensationsreaktion von zweiwertigen Säuren resultieren und 2-13 Kohlenstoffatome haben, Polyamiden, die aus der Kondensationsreaktion von dimeren Fettsäuren resultieren, und Amiden, die Copolymere (statistische, Block- und Pfropf-Copolymere) enthalten. Polyamide wie Nylone werden in Dünnschichtmaterial umfangreich angewandt, weil sie der Folie Abriebfestigkeit verleihen. Die Nylone findet man jedoch kaum in der Schicht, die mit medizinischen Lösungen in Berührung gelangt, da sie die Lösung typischerweise kontaminieren, indem sie in die Lösung auslaugen. Die Anmelder der vorliegenden Erfindung haben aber gefunden, daß das am meisten bevorzugte HF-empfindliche Polymer eine Vielzahl von dimeren Fettsäurepolyamiden ist, die von Henkel Corporation unter den Produktbezeichnungen MACROMELT und VERSAMID vertrieben werden und die zu keiner solchen Kontaminierung führen. Das HF-empfindliche Polymer sollte daher bevorzugt ungefähr 5-30 Gew.- %, stärker bevorzugt 7-13 Gew.-% und am meisten bevorzugt 10 Gew.-% der Zusammensetzung bilden.
  • Die vierte Komponente der Zusammensetzung verleiht Kompatibilität zwischen den polaren und nichtpolaren Komponenten der Zusammensetzung (und wird manchmal als "Kompatibilitätspolymer" bezeichnet) und ist bevorzugt Styrol-Blockcopolymere mit weichen Kohlenwasserstoff-Segmenten. Stärker bevorzugt wurde die vierte Komponente aus SEBS-Blockcopolymeren ausgewählt, die durch Maleinsäureanhydrid-, Epoxid- oder Carboxylat-Funktionalitäten modifiziert sind, und ist bevorzugt ein SEBS-Blockcopolymer, das funktionelle Maleinsäureanhydridgruppen enthält ("funktionalisiert" ist). Ein solches Produkt wird von Shell Chemical Company unter der Bezeichnung KRATON RP-6509 vertrieben. Das Kompatibilitätspolymer sollte ungefähr S-40 Gew.-%, stärker bevorzugt 7-13 Gew.-% und am meisten bevorzugt 10 Gew.-% der Zusammensetzung bilden.
  • Es kann außerdem erwünscht sein, eine fünfte Komponente aus einem nichtfunktionalisierten SEBS-Blockcopolymer wie etwa denjenigen, die von Shell Chemical Company unter der Produktbezeichnung KRATON G-1652 und G-1657 vertrieben werden, hinzuzufügen. Die fünfte Komponente sollte ungefähr 5-40 Gew.-%, stärker bevorzugt 7-13 Gew.-% der Zusammensetzung bilden.
  • Bei jeder der oben angegebenen Zusammensetzungen kann es vorteilhaft sein, in Spurenmengen andere Additive wie etwa Gleitmittel, Schmiermittel, Wachse und Antihaftmittel nach Bedarf hinzuzufügen, wie das in der Technik wohlbekannt ist, vorausgesetzt, die Endzusammensetzung erfüllt die oben ausgeführten physischen Anforderungen.
  • Die vorstehenden Mehrkomponenten-Zusammensetzungen können verarbeitet werden, um die verschiedensten Produkte wie etwa eine Folie herzustellen. Eine solche Folie kann unter Anwendung mehrerer in der Technik wohlbekannter Verfahren hergestellt werden. Beispielsweise können die obigen Komponenten in Trockenform in einem Starkmischer wie etwa einem Welex- Mischer vermischt und einem Extruder zugeführt werden. Die Komponenten können auch mittels Schwerkraft einem zweiwelli gen Starkmischextruder wie etwa einem Werner-Pfleiderer- Extruder zugeführt werden, und das austretende Material kann als Vielfachstränge in einem Wasserbad abgeschreckt, pelletiert und zum Gebrauch getrocknet werden. Der Pelletierschritt kann bei einem dritten Verfahren dadurch vermieden werden, daß das Ausgangsmaterial von dem Mischextruder direkt in einen Folienextruder geleitet wird. Es ist ferner möglich, in einen Folienextruder einen Starkmischbereich einzubauen, so daß eine Legierungsfolie unter Anwendung eines einzigen Extruders erzeugt werden kann. Die Legierung kann zu anderen Gegenständen und Formen umgewandelt werden unter Verwendung anderer Thermoplast-Umwandlungsmaschinen wie etwa Spritzgieß- oder Spritzblasmaschinen. Selbstverständlich gibt es viele weitere bekannte Verfahren der Verarbeitung von Legierungen zu Folien, und die vorliegende Erfindung sollte nicht auf die Herstellung einer Folie mit diesen beispielhaften Methoden beschränkt werden.
  • Zusammensetzungen mit verschiedenen Komponenten und Gewichtsprozenten, die in den folgenden Beispielen angegeben sind, wurden zu Folien verarbeitet und unter Anwendung der nachstehenden Methoden geprüft.
    • (1) Behandlungsfähigkeit im Autoklaven:
  • Die Autoklavenbeständigkeit wird mittels Probenkriechen oder der Zunahme der Probenlänge bei 121ºC unter 1862 · 10² Pa (27 psi) Belastung für eine Stunde gemessen. Die Autoklavenbeständigkeit muß geringer als oder gleich wie 40% sein.
    • (2) Duktilität bei niedriger und Umgebungstemperatur: (A) Duktilität bei niedriger Temperatur
  • In einem Schlagfestigkeits-Prüfgerät, das mit einer mit Flüssigstickstoff gekühlten Niedertemperaturumgebungskammer ausgestattet ist, werden Folienproben von ca. 18 · 18 cm (7 · 7 inches) auf kreisrunden Probenhaltern mit einem Durchmesser von ca. 15 cm (6 inches) befestigt. Ein halbkugelförmiger Schlagkopf mit Spannungssensoren wird mit hohen Geschwindigkeiten (typischerweise ca. 3 m/s) in die vorbereitete Folie getrieben und belastet sie in der Mitte. Die Spannungs-Verlagerungskurven werden aufgezeichnet, und die Stoßenergie wird mittels Integration errechnet. Die Temperatur, bei der die Stoßenergie dramatisch ansteigt, und wenn sich die gebrochene Probe von spröde nach duktil verändert, die hohe Verformungsmorphologie werden als ein Maß für das Niedrigtemperaturverhalten der Folie ("N. Temp") angesehen.
    • (B) Mechanischer Modulus und Rückstellung:
  • Die im Autoklaven behandelte Folienprobe mit bekannter Geometrie wird an einem servohydraulisch angetriebenen mechanischen Prüfgerät angebracht, das Joche zum Dehnen der Probe hat. Bei einer Jochgeschwindigkeit von 25 cm/min (10 inches/min) wird die Probe auf ca. 20% Dehnung gedehnt. An diesem Punkt bewegen sich die Joche und kehren dann um und bewegen sich in einer Richtung, die entgegengesetzt zu derjenigen ist, die ursprünglich zum Dehnen der Probe benutzt wurde. Das Spannungs-Dehnungs-Verhalten wird auf einem digitalen Aufzeichnungsgerät aufgezeichnet. Der Elastizitätsmodul ("E (Kpsi) ") wird von der Anfangssteigung an der Spannungs-Dehnungskurve abgenommen, und die Rückstellung wird aus der Probenüberdimension als Prozentsatz der Probendehnung abgeleitet.
    • (3) HF-Verarbeitungsfähigkeit:
  • Mit einem Callahan 27,12 MHz, 2 kW HF-Generator ist ein rechteckiges Messingwerkzeug von ca. 6,3 mm · 10 cm (0.25 · 4 inches) verbunden, und zwar gegenüber einer flachen Messingelektrode, die ebenfalls mit dem Generator verbunden ist. Beim Schließen des Werkzeugs mit zwei Folien des Prüfmaterials dazwischen wird HF-Energie unterschiedlicher Amplitude und Dauer angelegt. Wenn der HF-Zyklus beendet ist, wird das Werkzeug geöffnet und die resultierende Schweißung geprüft, indem die beiden Folien von Hand auseinandergezogen werden. Die Festigkeit der Schweißung (gegenüber der Folienstärke) und die Art des Versagens (Schäl-, Reiß- oder Kohäsionsversagen) werden genutzt, um die HF-Ansprechfähigkeit des Materials einzustufen.
  • Alternativ wird die zu prüfende Folie zuerst durch Sputtern mit Gold oder Palladium bis zu einer Dicke von 100 Å beschichtet, um die Oberfläche leitfähig zu machen, zu einer Kreisgeometrie zugeschnitten und zwischen den parallelen Elektroden in einer dielektrischen Kapazitäts-Meßzelle angebracht. Unter Verwendung einer automatischen HF-Brücke, Hewlett Packard 4092, werden die Dielektrizitätskonstante und die Dielektrizitätsverluste bei verschiedenen Frequenzen bis zu 10 MHz und Temperaturen bis zu 150ºC gemessen. Die Dielektrizitätsverluste erlauben die Berechnung der Wärmeerzeugung unter einem HF-Feld. Aus Berechnungen oder Korrelationen mit HF-Schweißversuchen werden die kleinsten Dielektrizitätsverluste für das Betriebsverhalten gewonnen.
  • Wenn das HF-Schweißverhalten von dem Callahan-Schweißgerät erhalten wird, wird die folgende Bewertungsskala angewandt:
    • (4) Optische Klarheit:
  • Folienproben, die autoklaviert wurden, werden zuerst zu Quadraten von ca. 5 · 5 cm (2 · 2 inches) geschnitten, auf einem Hunter-Colorimeter befestigt, und ihre innere Trübung wird nach ASTM D-1003 gemessen. Charakteristisch wird ein innerer Trübungswert von weniger als 30% gefordert, bevorzugt weniger als 20% für diese Dicken ("Trüb.%").
    • (5) Dehnungsweißtrübung:
  • Die autoklavierte Folie wird bei mäßigen Geschwindigkeiten von ca. 50 cm/min (20 inches/min) auf eine Längung von ca. 100% (das Zweifache der ursprünglichen Länge) gedehnt, und die Anwesenheit (mit 1 bezeichnet) oder Abwesenheit (mit 0 bezeichnet) einer Dehnungsweißtrübung wird aufgezeichnet ("D. Weißtr.").
    • (6) Kompatibilität mit der Umwelt:
  • Die Kompatibilität mit der Umwelt umfasst drei wichtige Eigenschaften: (a) Das Material ist frei von Weichmachern mit niedrigem Molekulargewicht, die beim Entsorgen in Müllhalden auslaugen könnten, (b) das Material kann thermoplastisch zu brauchbaren Gegenständen wiederverarbeitet werden, nachdem es dem primären Zweck der Abgabe von Medizin gedient hat, und (3) beim Entsorgen zur Energierückgewinnung mittels Verbrennung werden keine signifikanten anorganischen Säuren freigesetzt, die die Umwelt schädigen würden ("Umgeb."). Die Zusammensetzung enthält ferner weniger als 0,1 Gew.-% Halogene. Zur Vereinfachung der Wiederverwertung durch Schmelzverarbeitung sollte die resultierende Zusammensetzung einen Verlustfaktor von größer als 1,0 bei 1 Hz, gemessen bei Verarbeitungstemperaturen, haben.
    • (7) Kompatibilität mit Lösungen:
  • Kompatibilität mit Lösungen bedeutet, daß eine in der Folie enthaltene Lösung nicht durch Komponenten, die die Zusammensetzung bilden, kontaminiert wird ("L. Komp."). Die wasserlösliche Fraktion der Zusammensetzung, die niedriges Molekulargewicht hat, ist geringer als 0,1%.
  • Die nachstehenden Kombinationen wurden unter Anwendung der obigen Prüfung mit Drei- und Vierkomponenten-Zusammensetzungen geprüft. Die Beispiele demonstrieren bestimmte unerwartete Vorteile, die mit diesen Zusammensetzungen erhalten wurden. Beispiel 1 (1) Vier- und Fünfkomponenten-Zusammensetzungen, PPE, PE-Copolymere, modifiziertes SESS und HF = aktives Polymer
  • A. 60% Soltex 4208; 20% Mitsui Tafmer A-4085, 15% Kraton RP6509, 5% PA-12.
  • B. 50% Soltex 4208, 30% Tafmer A-4085, 15% Kraton G1657, 5% PA-12.
  • C. 50% Soltex 4208, 30% Chevron EMAC DS1130, 10% Kraton RP6509, 10% Henkel MM-6301.
  • D. 50% Soltex 4208, 30% EMAC-DS1130, 10% Kraton RP6509, 10% Henkel MM-6239.
  • E. 45% Soltex 4208, 35% Tafnier A-4085, 10% Kraton RP6509, 10% Henkel MM-6239.
  • F. 45% Soltex 4208, 35% Exxon EXACT4028, 10% Kraton RP6509, 10% MM-6301.
  • G. 45% Soltex 4208, 35% Exact-4024, 10% Kraton RP6509, 10% MM-6301.
  • H. 45% Soltex 4208, 35% Exact-4023, 10% Kraton RP6509, 10% MM-6301.
  • I. 40% Soltex 4208, 40% Tafmer A-4085, 10% Kraton RP6509, 10% Polyvinylacetat (40% hydrolysiert MW = 72.000). Beispiel 2 (2) Vierkomponenten-Zusammensetzungen: PPE, Polybuten-1(Copolymere), modifiziertes SEBS und Polyamidtegierungen.
  • A. 55% Soltex 4208, 35% Shell PB8010, 10% 5% Kraton RP6509, 5% L-20.
  • B. 55% Soltex 4208, 25% PB-8310, 10% Kraton RP6509, 10% Henkel MM-6301.
  • C. 45% Soltex 4208, 35% PB-8010, 10% Kraton RP6509, 10% MM-6239.
  • D. 45% Exxon Escorene PD9272, 35% PB-8010, 10% Kraton RP6509, 10% MM-6301.
  • E. 45% Soltex 4208, 35% PB-8010, 10% Kraton RP6509, 10% MM-6301.
  • F. 45% Soltex 4208, 35% PB-8010, 10% Kraton RP6509, 10% Uni-Rez2633.
  • G. 45% Soltex 4208, 35% PB8310, 10% Kraton RP6509, 10% MM-6301. Beispiel 3 (3) Vierkomponenten-Zusammensetzungen: PPE, Polyisobuten, modifiziertes SEBS und Polyamidlegierungen
  • A. 50% Soltex 4208, 30% Exxon Vistanex L120, 5% Kraton RP6509, 10% Kraton G-1657, 5% PA-12.
  • B. 35% Soltex 4208, 45% Vistanex L120, 15% Kraton RP6509, 5% PA-12.
  • C. 45% Soltex 4208, 35% Vistanex L-80, 10% Kraton RP6509, 10% Henkel MM-6301.
  • D. 45% Soltex 4208, 35% Vistanex L-100, 10% Kraton RP6509, 10% Henkel MM-6301.
  • E. 45% Soltex 4208, 35% Vistanex L120, 10% Kraton RP6509, 10% Henkel MM-6301.
  • F. 45% Soltex 4208, 35% Vistanex L-140, 10% Kraton RP6509, 10% Henkel MM-6301. Beispiel 4 (4) Vier- und Fünfkomponenten-Zusammensetzungen: PPE. EMA, modifiziertes SEBS, Legierungen der 4. und 5. Komponente
  • B. 30% Soltex 4208, 40% EMAC DS-1130, 10% Kraton RP6509, 15% PEU103-200, 5% Eastman Ecdel 9966.
  • C. 35% Soltex 4208, 40% EMAC DS130, 5% Kraton RP6509, 10% PEU103-200, 10% Kraton G1652.
  • D. 35% Soltex 4208, 40% DS1130, 10% Kraton RP6509, 5% PEU 103-200, 10% Kraton G1652. Beispiel 5 (5) Vierkomponenten-Zusammensetzungen: PPE, EMA, modifiziertes SEBS, HF-Aktivitätsverstärker-Legierungen (mehr als 150 Formulierungen).
  • B. 40% Soltex 4208, 40% Chevron EMAC2260, 10% Shell Kraton RP6509, 10% PEU192-100.
  • C. 35% Soltex 4208, 45% EMAC2260, 10% Shell Kraton RP6509, 10% PEU192-100.
  • D. 35% Soltex 4208, 45% EMAC2260, 10% Kraton G-1657, 10% PEU103-200.
  • F. 35% Soltex 4208, 40% EMAC DS1130, 10% Kraton RP6509, 15% PEU103-200. Beispiel 6 (6) Vierkomponenten-Zusammensetzungen: PPE, ENBA, modifizierte SEBS-Legierungen.
  • A. 40% Soltex 4208, 40% Quantum ENBA80807 (35% BA), 10% Kraton RP6509, 10% PEU103-200.
  • B. 40% Soltex 4208, 40% ENBA8080a (35% BA), 10% Kraton RP6509, 10% PEU103-200.

Claims (3)

1. Polymerzusammensetzung, die im wesentlichen aus den folgenden Bestandteilen zusammengesetzt ist:
einem Polymer von einem Polypropylen in einem Mengenbereich von 30% bis 60% der Zusammensetzung, das bei einer Autoclaventemperatur von 121ºC beständig gegenüber Veränderungen ist;
ein weichmachendes Polymer in dem Mengenbereich von 25% bis 50% des Zusammensetzung, wobei das weichmachende Polymer ausgewählt ist aus: Ultrahochdruck-Polyethylen, Polybuten und Ethylencopolymeren;
ein hochfrequenz-empfindliches Polymer in einem Mengenbereich von 5% bis 40% der Zusammensetzung, das bei 1 MHz bis 60 MHz und einer Temperatur von Umgebungstemperatur bis 250ºC einen dielektrischen Verlust von größer als 0.05 hat, wobei das Hochfrequenzpolymer ein Polyamid oder ein Copolymer ist, dass Segmente von Polyurethan, oder einem Polyester, einem Polycarbamid, einem Polyimid oder einem Polysulfon aufweist; und
ein Kompatibilitätspolymer von einem Styrol-Ethlyen- Buten-Styrol (SEBS) Block-Copolymer in einem Mengenbereich von 5% bis 40% des Zusammensetzung;
wobei die Zusammensetzung folgende physikalische Eigenschaften hat:
a < 2758 · 10&sup5; Pascal (40.000 psi);
b > = 70%
c < 30%
d > 1,0;
e < 0,1%;
f < 0,1%
g > = 0,05;
h < = 60%;
wobei:
a das mechanische Modul der Zusammensetzung ist, das gemäß ASTM D-882 gemessen worden ist;
b die prozentuale Längenrückstellung der Zusammensetzung nach einer anfänglichen Verformung von 20% ist;
c die optische Trübung der Zusammensetzung ist, die zu einer Folie mit 0,229 mm (9 mils) Dicke verarbeitet worden ist, die gemäß ASTM D-1003 gemessen worden ist;
d die Verlustziffer der Zusammensetzung bei 1 Hz ist, die bei Schmelzverarbeitungstemperaturen gemessen worden ist;
e der Gewichtsanteil der Zusammensetzung an elementarem Halogen ist;
f die Gewichtsfraktion an Komponenten ist, die in der Lage sind, aus der Zusammensetzung in eine wässrige Phase überzugehen;
g der dielektrische Verlust der Zusammensetzung in einem Bereich zwischen 1 MHz und 60 MHz und über einen Temperaturbereich von 25ºC bis 250ºC ist;
h das Kriechen der Probe ist, das für einen 2,5 cm (1 zoll) Streifen der Zusammensetzung bei 121ºC unter einer Belastung von 1862 · 10² Pascal (27 psi) gemessen worden ist; und
wobei die Zusammensetzung keine Belastungsbleichung zeigt, nachdem sie bei mäßigen Geschwindigkeiten von in etwa 50 cm (20 Zoll) pro Minute auf etwa 100% Verlängerung (das zweifache der Originallänge) verformt worden ist und das Vorhandensein einer Belastungsbleichung (angezeigt durch 1) oder das Fehlen davon (angezeigt durch 0) notiert worden ist.
2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das hochfrequenzempflindliche Polymer ein dimers Fettsäurepolyamid ist.
3. Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das SEBS Block-Copolymer mit Maleinsäure-Anhydrid funktionalisiert ist.
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