JP2016513980A - 単回使用ポーチの壁用の、コア層および外層を含む多層フィルム - Google Patents

単回使用ポーチの壁用の、コア層および外層を含む多層フィルム Download PDF

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Abstract

本発明が関するのは、ポーチを製造するための多層フィルムであって、前記多層フィルムは、コア層および外層を含み、前記外層および前記コア層は、連結層を用いて一体化され、前記コア層は、(C)25〜48モル%の範囲のエチレン含有量を有するエチレンビニルアルコール共重合体を、単独または(D)アイオノマ−酸エチレン共重合体と混ぜて含み、前記外層は、(E)0.910g/cm3〜0.940g/cm3の範囲の密度のポリオレフィンもしくは(F)0.870g/cm3〜0.910g/cm3の範囲の密度を有するα−オレフィンとエチレンとの共重合体またはその混合物を含み、前記連結層は、(G)カルボン酸もしくはカルボン酸無水物をグラフトしたポリオレフィンの共重合体を、単独または(H)ポリオレフィンの共重合体と混ぜて含む。本発明は、また、そのようなフィルムの製造方法およびそのフィルムから製造される単回使用ポーチにも関する。【選択図】なし

Description

本発明は、流体(例、細胞培地または細胞培養物)を調製、保存、または運搬するために使用可能な単回使用ポーチの壁用の多層フィルムおよびそのような多層フィルムの製造方法に関する。
本発明は特に、コア層および外層を含み、両層が連結層を用いて互いに結合される多層フィルムに向けられる。
本発明はまた、その多層フィルムから製造される単回使用ポーチおよびその製造方法にも関する。
単回使用ポーチは、細胞培養分野、例えば、単回使用バイオリアクターに広く使用され、あるいは細胞液(例、細胞培地または細胞培養物)を保存または運搬するために広く使用される。
そのようなポーチは互いにシールされた2つの大きな壁を含む場合がある。一旦広げられても、それらポーチの容量は限られ比較的薄いままである。そのことは、それらポーチがしばしば2Dポーチ(Dは次元を意味する)と呼ばれる事実を正当化する。2つの末端壁および平面に折り畳み可能か又は広げられて展開可能な側壁を含み、互いにシールされて、3,000リットル以上にも達することができる容量を有する3Dポーチも知られている。そのような3Dポーチは、特許文献1に記載され、Sartorius社から商品名FLEXEL(登録商標)3Dとして販売されている。
単回使用ポーチの壁は、一般的に、ポーチを満たす培地に接触する接触層、バリア層、およびバッグの外部環境と接触する外層を含み、その3つの層が連結層を用いて互いに結合される多層フィルムから構成される。
バリア層は気体(例、酸素、二酸化炭素)通過のバリアとなり、典型的にはエチレンビニルアルコール(EVOH)からできている。
外層はポーチ壁の力学的強度に寄与する。その目的のため、外層は十分にフレキシブルで高い力学的負荷に耐えるものでなくてはならないが、ポーチが生成物で満たされた場合にポーチの変形を阻止するために伸展可能過ぎてもいけない。
バイオリアクター分野では、各種システムは、主として撹拌モード(それは、揺動運動、軌道運動、または軸運動に関与する場合がある)が異なる。力学的負荷は、従って、システムごとに有意に異なる場合がある。液体輸送分野では、力学的負荷はまた、非常に高い場合がある。両分野においては、このような力学的負荷に耐えることができないフィルムは、ポーチの外側に生成物が漏れてしまう可能性がある。
従って、幅広い応用例、例えば、撹拌モードに関わらず、液/液撹拌または固/液撹拌のいずれかによる溶液の調製用、2Dまたは3Dポーチ中の流体の保存または運搬用、大小両方の容量用のバイオリアクター中で使用可能とするために、様々な力学的負荷に耐えることができるフィルムの必要性がある。そのようなフィルムは、バイオ医薬品を分解することなしに、前記バイオ医薬品と接触するのに適する接触層と容易に結合可能であることも期待される。
国際公開第00/04131号
本発明は、きわめて優れた力学的特性を示す単回使用ポーチ用の多層フィルムを提供することによりこれらすべての必要性を満たし、それにより幅広い応用例を実現する。さらにまた、本発明の多層フィルムは、要求構造に応じて容易に組み合わせ可能な構成要素からできていて、バイオ医薬品用に適する接触層と容易に結合可能である。
本発明の目的の一つは、ポーチを製造するための多層フィルムであって、前記多層フィルムは、
コア層および外層を含み、
前記外層および前記コア層は、連結層を用いて一体化され、
前記コア層は、(C)25〜48モル%の範囲のエチレン含有量を有するエチレンビニルアルコール共重合体を、単独または(D)アイオノマ−酸エチレン共重合体と混ぜて含み、
前記外層は、(E)0.910g/cm〜0.940g/cmの範囲の密度のポリオレフィンもしくは(F)0.870g/cm〜0.910g/cmの範囲の密度を有するα−オレフィンとエチレンとの共重合体またはその混合物を含み、
前記連結層は、(G)カルボン酸もしくはカルボン酸無水物をグラフトしたポリオレフィンの共重合体を、単独または(H)ポリオレフィンの共重合体と混ぜて含む。
一つの実施形態では、エチレンビニルアルコール共重合体(C)は、耐屈曲−亀裂性である。
一つの実施形態では、共重合体(D)は、カルボキシレート基が亜鉛カチオンと結合しているエチレンアイオノマ−のアクリル酸共重合体である。
一つの実施形態では、ポリオレフィン(E)は、一又は複数のC4−8オレフィンとエチレンの共重合体であり、特に、エチレンとヘキセンとの直鎖低密度共重合体である。
一つの実施形態では、共重合体(F)は、C4−8プラストマポリオレフィンであり、特に、メタロセン触媒を利用するプロセスから製造されるオクト−1−エンとエチレンとの直鎖低密度共重合体である。
一つの実施形態では、共重合体(G)は、無水マレイン酸をグラフトしたエチレンの共重合体である。
一つの実施形態では、共重合体(H)は、C4−8プラストマポリオレフィンであり、特に、メタロセン触媒を利用するプロセスから製造されるオクト−1−エンとエチレンとの直鎖低密度共重合体である。
一つの実施形態では、前記コア層は、(C)25〜48モル%の範囲のエチレン含有量を有するエチレンビニルアルコール共重合体と(D)アイオノマ−酸エチレン共重合体の混合物を、質量比(C)/(D)が95/5〜55/45の範囲、好ましくは10〜19の範囲、より好ましくは15〜19の範囲になるように含む。
一つの実施形態では、前記外層は、(E)と(F)との混合物を、質量比(E)/(F)が5/95以上、好ましくは5/95〜100/0の範囲、より好ましくは1〜5の範囲、さらにより好ましくは1〜2.5の範囲になるように含む。
一つの実施形態では、前記連結層は、(G)と(H)との混合物を、質量比(H)/(G)が95/5以下、好ましくは5/95〜95/5の範囲、より好ましくは0.2〜5の範囲、さらにより好ましくは0.2〜2.5の範囲になるように含む。
一つの実施形態では、前記多層フィルムは、バイオ医薬品に適する接触層をさらに含み、前記接触層は第二連結層によりバリア層と一体化され、前記接触層はエチレンとα−オレフィンとの共重合体を含む。
一つの実施形態では、本発明の前記多層フィルムは、一又は数枚の中間層を前記フィルムの任意の二つの層間にさらに含む。
本発明の他の目的は、本発明の多層フィルムを製造する方法であって、前記コア層、連結層、および外層を鋳造・同時押出成形する工程を含む方法である。
本発明の他の目的は、壁が本発明の多層フィルムを含む単回使用ポーチである。
本発明の他の目的は、本発明の単回使用ポーチを含むバイオリアクターである。
他に言及しない限り、本願で示される重合体の密度は、標準試験方法ASTM D792−08に準じて測定される。
本発明によれば、表現「一体化する」は、直接的または間接的によるかのいずれかによって、つまり、一又は数枚の中間層によって、二つの層が共に結合されることを意味する。
従って、本発明の前記多層フィルムは、上で定義したように、一又は数枚の中間層をフィルムの任意の二つの層間にさらに含んでもよい。そのような中間層は、以下のポリマーの一つまたはその混合物から選択されるポリマーを含んでもよい:
半結晶性熱可塑性ポリオレフィン類(例、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリメチルペンテン(PMP)、またはポリブテン−1(PB−1));エラストマーポリオレフィン類(例、ポリイソブチレン(PIB)、エチレン−プロピレン(EPRもしくはEPM)、またはエチレン−プロピレン−ジエンモノマー(EPDM));ポリイソブチレン(PIB);エチレンをコモノマーとして含むポリマー類(例、エチレン−ビニルアセテート(EVA);エチレンコポリマー−アクリル酸エステル(例、エチレン−メチルアクリレート(EMA)、エチレン−エチルアクリレート(EEA));エチレン−アクリル酸エステル−無水マレイン酸(EEAMA);あるいはエチレン−ポリビニル系アルコール(EVOH))。
本発明によると、表現「層がXを含む」とは、前記層が、任意の量のXを含むこと、または、実質的にXからなることを意味する。
コア層
本発明によると、コア層は、(C)25〜48モル%の範囲のエチレン含有量を有するエチレンビニルアルコール共重合体を、単独または(D)アイオノマ−酸エチレン共重合体と混ぜて含む。
耐屈曲−亀裂性を、フレキシブルバリア材料の屈曲耐久性に関する標準試験方法ASTM F392(2004)に準じて測定する。本発明によると、前記方法ASTM F392(フィルムサンプル:30μm単層、試験条件:23℃、Gelbo屈曲試験機:440度ねじり運動)に従って100サイクル後に測定するピンホール数が30以下である場合、材質は耐屈曲−亀裂性である。そのようなポリマーをコア層に導入することにより、多層フィルムが力学的負荷に、より耐性になることが分かった。
25〜48モル%の範囲のエチレン含有量を有するエチレンビニルアルコール共重合体(C)を使用して、気体(例、酸素、二酸化炭素)の通過に対するバリアを提供する。エチレンビニルアルコール共重合体類を一般的な略語でEVOHとする。好ましくは、共重合体(C)のエチレン含有量の範囲は、29〜44モル%、最も好ましくは約29〜38モル%である。エチレン含有量が25〜48モル%である適切なEVOHは、例えば、日本合成から商品名SOARNOL(登録商標)として販売されている。エチレン含有量が27〜48モル%である適切なEVOHは、例えば、クラレから商品名EVAL(登録商標)として販売されている。
有利なことには、共重合体(C)は耐屈曲−亀裂性である。
好ましくは耐屈曲−亀裂性重合体(C)は、そのバリア特性がねじり又はひねりを適用する動きの間またはその後でさえも維持されるようになっている。
共重合体(C)のエチレン含有量が低ければ低いほど、層のガスバリア効果もより高くなるが、同時にコア層はより堅くなる。コア層が堅すぎた場合、コア層に亀裂が入る場合があるか、または、多層フィルム中で積層剥離を引き起こしてしまう場合がある。
亀裂または積層剥離のこのリスクを制限するために、共重合体(C)を、バリア層の力学的負荷を吸収補助するアイオノマ−酸エチレン共重合体(D)と混合する。共重合体(D)が特に適しているのは、それが、共重合体(C)と容易に混ざり、連結層との良好な親和性を呈するからだ。
アイオノマ−酸エチレン共重合体が意味するのは、金属塩(例、亜鉛イオンまたはナトリウムイオン)を使って一部中和される酸エチレン共重合体である。適切な共重合体(D)は、カルボキシレート基が亜鉛カチオンと結合しているエチレンアイオノマ−のアクリル酸共重合体である。そのような共重合体は、例えば、DuPont Packaging&Industrial Polymersから商品名SURLYN(登録商標)として、または、ダウケミカル社から商品名AMPLIFY(登録商標)IOとして販売されている。
前記フィルムの屈曲性とガスバリア効果は、(C)と(D)との割合を調整することにより制御することができる。
一つの実施形態では、前記コア層は、(C)25〜48モル%の範囲のエチレン含有量を有するエチレンビニルアルコール共重合体と(D)アイオノマ−酸エチレン共重合体の混合物を、質量比(C)/(D)が95/5〜55/45の範囲になるように含む。
屈曲性とガスバリア効果との間の良い妥協点であって、広い範囲の応用例をカバーするために、質量比(C)/(D)は、10〜19の範囲、好ましくは15〜19の範囲にある場合がある。
コア層の厚さは、5〜50μm、好ましくは15〜40μm、より好ましくは20〜30μmである。
コア層を押出成形により製造してもよい。好ましくは、接触層を細胞培地に対して不活性化するためにシリコーンを使用することなしに、多層フィルムの他の層とともに鋳造・押出成形により、コア層を製造する。
外層
本発明によると、外層は、(E)0.910g/cm〜0.940g/cmの範囲の密度を有するポリオレフィンまたは(F)0.870g/cm〜0.910g/cmの範囲の密度を有するα−オレフィンとエチレンの共重合体あるいはその混合物を含む。
好ましくは、ポリオレフィン(E)の密度の範囲は0.925g/cm〜0.940g/cmであり、より好ましくは密度の範囲は0.930g/cm〜0.940g/cmである。
好ましくは、共重合体(F)の密度の範囲は0.890g/cm〜0.905g/cmであり、より好ましくは密度の範囲は0.895g/cm〜0.905g/cmである。
0.910g/cm〜0.940g/cmの範囲の密度を有するポリオレフィン(E)を、オレフィンのホモポリマーまたはコポリマー、好ましくはエチレンのコポリマーの中から選択してもよい。エチレンの直鎖低密度共重合体が特に適しているのは、それが、引張応力に対してより力学的耐性を示すからである。好ましいポリオレフィン(E)は、少なくとも3個の炭素原子、好ましくは4〜8個の炭素原子を有する一又は複数のオレフィン(例、ブテン、ヘキセン、またはオクテン)とエチレンの共重合体を含む。ポリオレフィン(E)は、より好ましくは、一般にLLDPE−C6と呼ばれる、エチレンとヘキセンの直鎖低密度共重合体である。適するポリオレフィン(E)は、例えば、INEOSから名称INEOS LLDPE(より正確にはINEOS LLDPE LL6930AA)として、または、ダウケミカル社から商品名DOWLEX(商標)(より正確にはDOWLEX SC 2108G)として販売されている。
0.870g/cm〜0.910g/cmの範囲の密度を有するα−オレフィンとエチレンの共重合体(F)を、ポリオレフィンプラストマの中から選択してもよい。これらの樹脂は、単一サイト触媒作用プロセスまたはチーグラー・ナッタ触媒作用プロセスのいずれかを通して製造される。それらを、特に、少なくとも3個の炭素原子、好ましくは4〜8個の炭素原子を有する一又は複数のα−ポリオレフィン(例、ブト−1−エン、ヘキサ−1−エン、またはオクト−1−エン)とエチレンの共重合体、より好ましくはエチレンとオクテンの共重合体、エチレンとヘキセンの共重合体、エチレンとブテンの共重合体、またはエチレンとプロピレンの共重合体の中から選択してもよい。エチレンとα−オレフィンの共重合体(F)は、より好ましくは、一般にmLLDPE−C8と呼ばれる、メタロセン触媒を利用するプロセスから製造されるオクト−1−エンとエチレンの直鎖低密度共重合体である。適するポリオレフィン(F)は、例えば、ダウケミカル社から商品名AFFINITY(登録商標)またはENGAGE(登録商標)として、あるいは、ExxonMobil Chemicalから商品名EXACT(登録商標)として販売されている。
外層はポーチ壁の力学的強度に寄与する。その目的のため、外層は十分にフレキシブルで高い力学的負荷に耐えるものでなくてはならないが、ポーチが生成物で満たされた場合にポーチの変形を阻止するために伸展可能過ぎてもいけない、つまり十分に堅いものでなければならない。
ポリオレフィン(E)は、フィルムに所望の剛性を与える一方で、共重合体(F)は、フィルムに力学的強度に対する耐性、特にねじり応力に対する耐性を付与する。前記フィルムの屈曲性と剛性は、(E)と(F)との適正割合を調整することにより制御することができる。
いくつかの応用例では、フィルムはポーチ中に含まれる液体(例、高容量の液体)の圧力に抵抗することができることが望ましいが、好ましくは、共重合体(F)よりもポリオレフィン(E)の方が量が多い。
他の応用例では、フィルムは屈曲および力学的負荷に耐えることが望ましいが、好ましくは、ポリオレフィン(E)よりも共重合体(F)の方が量が多くてもよい。
一つの実施形態では、外層は、(E)と(F)との混合物を、質量比(E)/(F)が5/95以上、好ましくは5/95〜100/0の範囲になるように含む。
屈曲性と剛性との間の良い妥協点であって、広い範囲の応用例をカバーするために、質量比(E)/(F)は、1〜5の範囲、好ましくは1〜2.5の範囲にある場合がある。
外層は、一又は複数の従来的添加剤(ポリマーを保護するために、例えば、酸化防止剤(オクタデシル3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、ペンタエリスリトールテトラキス(3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート)、トリス(2,4−ジtert−ブチルフェニル)ホスファイト、ブチルヒドロキシトルエン、1,3,5トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−s−トリアジン−2,4,6−(1H,3H,5H)トリオン、エチレンビス[3,3−ビス[3−(1,1−ジメチルエチル)−4−ヒドロキシフェニル]ブタノエート])、または層の加工性を助長するために、例えば、粘着防止剤(例、二酸化ケイ素、マグネシウムシリケート、炭酸カルシウム、ステアリン酸カルシウム、エチレン−ビス−ステアロアミド、ステアリルエルカミド、ステアルアミド、エルカミド、グリセロールモノステアレート、ステアリン酸亜鉛、もしくはシリコーン))を含んでもよい。好ましくは、添加剤は、ヨーロッパ薬局方6.0、「3.1.3ポリオレフィン」または「3.1.5非経口製剤用および眼科用薬剤用の容器のための添加剤を用いるポリエチレン」の記載に従う。好ましくは、外層中の添加剤の量は0.50重量%未満であることが望ましく、好ましくは、0.10重量%未満、より好ましくは0.07重量%未満である。
好ましくは、添加剤を、γ線照射下で分解されやすい化合物を全く含まない組成物の中から選択する。
外層の厚さは、50〜150μm、特に、55〜150μm、好ましくは80〜120μm、より好ましくは90〜110μmである。
外層を押出成形により製造してもよい。好ましくは、接触層を細胞培地に対して不活性化するためにシリコーンを使用することなしに、多層フィルムの他の層とともに鋳造・押出成形により、外層を製造する。
連結層
本発明によると、連結層は、(G)カルボン酸もしくはカルボン酸無水物をグラフトしたポリオレフィンの共重合体を、単独またはポリオレフィンの共重合体と混ぜて含む。
連結層は、接触層、コア層、および外層の互いの間をシールすることができて、ポーチの使用中にこれらの層が分離するのを防ぐことができる。
一つの実施形態では、ポリオレフィン(G)の密度の範囲は0.875g/cm〜0.940g/cmである。
一つの実施形態では、ポリオレフィン(H)の密度の範囲は0.870g/cm〜0.910g/cmである。
結合特性は、カルボン酸もしくはカルボン酸無水物をグラフトしたポリオレフィンの共重合体である共重合体(G)により付与される。カルボン酸もしくはカルボン酸無水物をグラフトしたポリオレフィンの共重合体は、好ましくは、エチレンの共重合体、特に、無水マレイン酸をグラフトした、少なくとも3個の炭素原子、好ましくは4〜8個の炭素原子を有する一又は複数のオレフィン(例、ブテン、ヘキセン、もしくはオクテン)とエチレンの共重合体である。より好ましくは、重合体(G)は、無水マレイン酸をグラフトしたエチレンの共重合体である。適する重合体(G)は、例えば、Dupontから商品名BYNEL(登録商標)として、または、ダウケミカル社から商品名AMPLIFY(商標)TYもしくはAMPLIFY(商標)GRとして販売されている。
コア層と外層がより親和力を持つようにし及びフィルムの屈曲性をよくするために、重合体(G)を共重合体(H)と混合する。
共重合体(H)を、ポリオレフィンプラストマの中から選択してもよい。これらの樹脂は、単一サイト触媒作用プロセスまたはチーグラー・ナッタ触媒作用プロセスのいずれかを通して製造される。それらを、特に、少なくとも3個の炭素原子、好ましくは4〜8個の炭素原子を有する一又は複数のα−ポリオレフィン(例、ブト−1−エン、ヘキサ−1−エン、またはオクト−1−エン)とエチレンの共重合体、より好ましくはエチレンとオクテンの共重合体、エチレンとヘキセンの共重合体、エチレンとブテンの共重合体、またはエチレンとプロピレンの共重合体の中から選択してもよい。エチレンとα−オレフィンの共重合体(H)は、より好ましくは、一般にmLLDPE−C8と呼ばれる、メタロセン触媒を利用するプロセスから製造されるオクト−1−エンとエチレンの直鎖低密度共重合体である。適するポリオレフィン(H)は、例えば、ダウケミカル社から商品名AFFINITY(登録商標)またはENGAGE(登録商標)として、あるいは、ExxonMobil Chemicalから商品名EXACT(登録商標)として販売されている。
一つの実施形態では、連結層は、(G)と(H)との混合物を、質量比(H)/(G)が95/5未満、好ましくは5/95〜95/5の範囲になるように含む。
屈曲性と密閉性との間の良い妥協点であって、広い範囲の応用例をカバーするために、質量比(H)/(G)は、0.2〜5の範囲、好ましくは0.2〜2.5の範囲にある場合がある。
連結層の厚さは、5〜50μm、好ましくは10〜30μm、より好ましくは15〜25μmである。
連結層を押出成形により製造してもよい。好ましくは、連結層を、多層フィルムの他の層とともに鋳造・押出成形により製造する。
多層フィルム
本発明の多層フィルムは、コア層および外層を含み、これまでに定義したように、接触層と前記コア層を連結層を用いて一体化する。
特に一つの実施形態では、本発明の多層フィルムは、
コア層、
外層、および
連結層を含み、
前記外層および前記コア層は、前記連結層を用いて一体化され、
前記コア層は、(C)25〜48モル%の範囲のエチレン含有量を有するエチレンビニルアルコール共重合体と(D)アイオノマ−酸エチレン共重合体の混合物を、質量比(C)/(D)が15〜19の範囲になるように含み、
前記外層は、(E)0.930g/cm〜0.940g/cmの範囲の密度を有する、ヘキセンとエチレンの直鎖低密度共重合体を含み、ならびに
前記連結層は、(G)無水マレイン酸をグラフトしたエチレンの共重合体を含む。
好ましい実施形態では、上で定義した多層フィルムの共重合体(C)は、耐屈曲−亀裂性である。
特に一つの実施形態では、本発明の多層フィルムは、
コア層、
外層、および
連結層を含み、
前記外層および前記コア層は、前記連結層を用いて一体化され、
前記コア層は、(C)25〜48モル%の範囲のエチレン含有量を有する耐屈曲−亀裂性のエチレンビニルアルコール共重合体を含み、
前記外層は、(E)0.930g/cm〜0.940g/cmの範囲の密度を有する、ヘキセンとエチレンの直鎖低密度共重合体を含み、ならびに
前記連結層は、(G)無水マレイン酸をグラフトしたエチレンの共重合体を含む。
特に別の実施形態では、本発明の多層フィルムは、
コア層、
外層、および
連結層を含み、
前記外層および前記コア層は、前記連結層を用いて一体化され、
前記コア層は、(C)25〜48モル%の範囲のエチレン含有量を有するエチレンビニルアルコール共重合体と(D)アイオノマ−酸エチレン共重合体の混合物を、質量比(C)/(D)が15〜19の範囲になるように含み、
前記外層は、(E)0.930g/cm〜0.940g/cmの範囲の密度を有する、ヘキセンとエチレンの直鎖低密度共重合体を含み、ならびに
前記連結層は、(G)無水マレイン酸をグラフトしたエチレンの共重合体と(H)C4−8ポリオレフィンプラストマ、特にメタロセン触媒を利用したプロセスから製造されるオクト−1−エンおよびエチレンの直鎖低密度共重合体との混合物を質量比(H)/(G)が0.2〜2.5の範囲になるように含む。
好ましい実施形態では、上で定義した多層フィルムの共重合体(C)は、耐屈曲−亀裂性である。
特に別の実施形態では、本発明の多層フィルムは、
コア層、
外層、および
連結層を含み、
前記外層および前記コア層は、前記連結層を用いて一体化され、
前記コア層は、(C)25〜48モル%の範囲のエチレン含有量を有するエチレンビニルアルコール共重合体と(D)アイオノマ−酸エチレン共重合体の混合物を、質量比(C)/(D)が15〜19の範囲になるように含み、
前記外層は、(E)0.930g/cm〜0.940g/cmの範囲の密度を有する、ヘキセンおよびエチレンの直鎖低密度共重合体と(F)C4−8ポリオレフィンプラストマ、特に、0.895g/cm〜0.905g/cmの範囲の密度を有する、メタロセン触媒を利用するプロセスから製造されるオクト−1−エンおよびエチレンの直鎖低密度共重合体との混合物を、質量比(E)/(F)が1〜2.5の範囲なるように含み、
前記連結層は、(G)無水マレイン酸をグラフトしたエチレンの共重合体と(H)C4−8ポリオレフィンプラストマ、特にメタロセン触媒を利用するプロセスから製造されるオクト−1−エンおよびエチレンの直鎖低密度共重合体との混合物を質量比(H)/(G)が0.2〜2.5の範囲になるように含む。
好ましい実施形態では、上で定義した多層フィルムの共重合体(C)は、耐屈曲−亀裂性である。
特に別の実施形態では、本発明の多層フィルムは、
コア層、
外層、および
連結層を含み、
前記外層および前記コア層は、前記連結層を用いて一体化され、
前記コア層は、(C)25〜48モル%の範囲のエチレン含有量を有するエチレンビニルアルコール共重合体を含み、
前記外層は、(E)0.930g/cm〜0.940g/cmの範囲の密度を有する、ヘキセンおよびエチレンの直鎖低密度共重合体と(F)C4−8ポリオレフィンプラストマ、特に、0.895g/cm〜0.905g/cmの範囲の密度を有する、メタロセン触媒を利用するプロセスから製造されるオクト−1−エンおよびエチレンの直鎖低密度共重合体との混合物を、質量比(E)/(F)が1〜2.5の範囲なるように含み、
前記連結層は、(G)無水マレイン酸をグラフトしたエチレンの共重合体を含む。
好ましい実施形態では、上で定義した多層フィルムの共重合体(C)は、耐屈曲−亀裂性である。
特に別の実施形態では、本発明の多層フィルムは、
コア層、
外層、および
連結層を含み、
前記外層および前記コア層は、前記連結層を用いて一体化され、
前記コア層は、(C)25〜48モル%の範囲のエチレン含有量を有するエチレンビニルアルコール共重合体と(D)アイオノマ−酸エチレン共重合体の混合物を、質量比(C)/(D)が15〜19の範囲になるように含み、
前記外層は、(F)C4−8ポリオレフィンプラストマ、特に、0.895g/cm〜0.905g/cmの範囲の密度を有する、メタロセン触媒を利用したプロセスから製造されるオクト−1−エンおよびエチレンの直鎖低密度共重合体を含み、
前記連結層は、(G)無水マレイン酸をグラフトしたエチレンの共重合体を含む。
好ましい実施形態では、上で定義した多層フィルムの共重合体(C)は、耐屈曲−亀裂性である。
特に別の実施形態では、本発明の多層フィルムは、
コア層、
外層、および
連結層を含み、
前記外層および前記コア層は、前記連結層を用いて一体化され、
前記コア層は、(C)25〜48モル%の範囲のエチレン含有量を有する耐屈曲−亀裂性のエチレンビニルアルコール共重合体と(D)アイオノマ−酸エチレン共重合体を、質量比(C)/(D)が15〜19の範囲になるように含み、
前記外層は、(F)C4−8ポリオレフィンプラストマ、特に、0.895g/cm〜0.905g/cmの範囲の密度を有する、メタロセン触媒を利用するプロセスから製造されるオクト−1−エンおよびエチレンの直鎖低密度共重合体を含み、
前記連結層は、(G)無水マレイン酸をグラフトしたエチレンの共重合体を含む。
一つの実施形態では、本発明の多層フィルムは、第二連結層によってバリア層と一体化される接触層をさらに含む。
事実、もし、本発明の多層フィルムの目的が、バイオ医薬品が充填されるポーチである場合、前記多層フィルムは、好ましくは、そのバイオ医薬品やフィルムの分解を生じずに、このバイオ医薬品と接触可能な材質からなる接触層をさらに含む。
前記接触層は、エチレンとα−オレフィンの共重合体、特に、少なくとも3個の炭素原子、好ましくは4〜8個の炭素原子を有する一又は複数のα−ポリオレフィン(例、ブト−1−エン、ヘキサ−1−エン、またはオクト−1−エン)とエチレンの共重合体、より好ましくはエチレンとオクテンの共重合体、エチレンとヘキセンの共重合体、エチレンとブテンの共重合体、またはエチレンとプロピレンの共重合体の中から選択される共重合体を含んでもよい。
第二連結層は、これまで定義したように、(G)カルボン酸もしくはカルボン酸無水物をグラフトしたポリオレフィンの共重合体を、単独またはポリオレフィンの共重合体(H)と混ぜて含む場合がある。
第一および第二連結層は、その組成が同じでも又は異なってもよい。
ある特定の実施形態では、接触層は、(A)0.870g/cm〜0.910g/cmの範囲の密度を有する、α−オレフィンおよびエチレンの共重合体を、単独または(B)0.910g/cm〜0.940g/cmの範囲の密度を有するポリオレフィンと混ぜて含む。
好ましくは、共重合体(A)の密度の範囲は0.890g/cm〜0.905g/cmであり、好ましくは密度の範囲は0.895g/cm〜0.905g/cmである。
好ましくは、ポリオレフィン(B)の密度の範囲は0.915g/cm〜0.935g/cmであり、好ましくは密度の範囲は0.920g/cm〜0.930g/cmである。
好ましくは、接触層は、バイオ医薬品やフィルムの分解を生じずに、このバイオ医薬品と接触可能な材質から製造されることが望ましい。
さらにまた、接触層自身は密封可能なものでなければならない。この目的のために、0.870g/cm〜0.910g/cmの範囲の密度を有する、α−オレフィンとエチレンの共重合体を、ポリオレフィンプラストマの中から選択してもよい。これらの樹脂は、単一サイト触媒作用プロセスまたはチーグラー・ナッタ触媒作用プロセスのいずれかを通して製造される。それらを、特に、少なくとも3個の炭素原子、好ましくは4〜8個の炭素原子を有する一又は複数のα−ポリオレフィン(例、ブト−1−エン、ヘキサ−1−エン、またはオクト−1−エン)とエチレンの共重合体、より好ましくはエチレンとオクテンの共重合体、エチレンとヘキセンの共重合体、エチレンとブテンの共重合体、またはエチレンとプロピレンの共重合体の中から選択してもよい。エチレンとα−オレフィンの共重合体(A)は、より好ましくは、一般にmLLDPE−C8と呼ばれる、メタロセン触媒を利用するプロセスから製造されるオクト−1−エンとエチレンの直鎖低密度共重合体である。
適する共重合体(A)は、ダウケミカル社から商品名AFFINITY(登録商標)またはENGAGE(登録商標)として、あるいは、ExxonMobil Chemicalから商品名EXACT(登録商標)として販売されている。
接触層の加工を容易にし、その粘着作用を減少させるために、共重合体(A)を、0.910g/cm〜0.940g/cmの範囲の密度を有するポリオレフィン(B)と混合してもよい。重合体(B)を、オレフィンのホモポリマーまたはコポリマー、好ましくはエチレンのホモポリマーの中から選択してもよい。ポリオレフィン(B)は、より好ましくは、一般にLDPEと呼ばれる、エチレンの低密度重合体である。適するポリオレフィン(B)は、例えば、LyondellBasel Industriesから商品名LUPOLEN(登録商標)(より正確にはLUPOLEN(登録商標)2426HK)、または、ダウケミカル社から名称DOW LDPE(登録商標)として販売されている。
接触層の屈曲性、密閉性、および粘着作用は、(A)と(B)との割合を調整することにより制御することができる。
一つの実施形態では、接触層は、(A)と(B)との混合物を、質量比(B)/(A)が95/5以下、好ましくは5/95〜95/5の範囲になるように含む。
屈曲性、密閉性、および粘着作用の間の良い妥協点であって、広い範囲の応用例をカバーするために、質量比(B)/(A)は、0.2〜5の範囲、好ましくは0.2〜2の範囲にある場合がある。
接触層は、一又は複数の従来的添加剤(ポリマーを保護するために、例えば、酸化防止剤(オクタデシル3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、ペンタエリスリトールテトラキス(3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート)、トリス(2,4−ジtert−ブチルフェニル)ホスファイト、ブチルヒドロキシトルエン、1,3,5トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−s−トリアジン−2,4,6−(1H,3H,5H)トリオン、エチレンビス[3,3−ビス[3−(1,1−ジメチルエチル)−4−ヒドロキシフェニル]ブタノエート])、または層の加工性を助長するために、例えば、粘着防止剤(例、二酸化ケイ素、マグネシウムシリケート、炭酸カルシウム、ステアリン酸カルシウム、エチレン−ビス−ステアロアミド、ステアリルエルカミド、ステアルアミド、エルカミド、グリセロールモノステアレート、ステアリン酸亜鉛、もしくはシリコーン))を含んでもよい。好ましくは、添加剤は、ヨーロッパ薬局方6.0、「3.1.3ポリオレフィン」または「3.1.5非経口製剤用および眼科用薬剤用の容器のための添加剤を用いるポリエチレン」の記載に従う。好ましくは、接触層中の添加剤の量は0.50重量%未満であることが望ましく、好ましくは、0.10重量%未満、より好ましくは0.07重量%未満である。
もし、接触層が細胞培地と接触することを意図しているならば、接触層は、流動化剤としてスリップ剤またはフタレートを含むことは望ましくない。なぜなら、これらの添加剤は、層の表面に移動することができて、従って細胞培地に混入してしまう低分子量分子を含む場合があるからである。
さらにまた、接触層は、全く添加剤を含まないか、さらにγ線照射する際に細胞増殖を減速するか又は遅延する可能性のある分解物を放出する場合がある添加剤を限られた量(好ましくは0.10重量%未満、より好ましくは0.07重量%未満)で含むことが望ましい。
そのような分解物は、酸化防止剤から放出される場合がある。酸化防止剤を用いて、熱、光、不純物(例、触媒残渣)、または力学的負荷により開始される可能性のある重合物分解を阻止する。
接触層は、好ましくは、全く酸化防止剤を含まないか、酸化防止剤を限られた量、0.3重量%未満(好ましくは、0.10重量%未満、より好ましくは0.07重量%未満)で含む。表1に、そのような酸化剤の例を示す。
Figure 2016513980
Figure 2016513980
酸化防止剤は、分解プロセスを停止するのに用いられるメカニズムに依存して、二つの型、つまり、一次的および二次的なものに分類される。細胞増殖を減速または遅延することができる分解物は、一次および二次酸化防止剤(例、フェノール系酸化防止剤またはホスファイト酸化防止剤)から放出される場合がある。
特に、接触層は、二次酸化防止剤、より好ましくはホスファイト酸化防止剤を全く含まないか、限られた量(好ましくは0.01重量%未満)で含む。
接触層の厚さは、150〜300μm、好ましくは200〜250μm、より好ましくは225〜245μmである。
接触層を押出成形により製造してもよい。好ましくは、接触層を細胞培地に対して不活性化するためにシリコーンを使用することなしに、多層フィルムの他の層とともに鋳造・押出成形により、接触層を製造する。
本発明の範囲でないのは、多層フィルムが、
コア層および外層を含み、
前記コア層が、25〜45モル%の範囲のエチレン含有量を有するエチレンビニルアルコール共重合体から構成され、
前記外層が、一般に超低密度ポリエチレンと呼ばれる、エチレン・α−オレフィン共重合体、特に、エチレン−ブテン−1共重合体のようなポリオレフィンから構成されるものである。
上記層の多層フィルムへの加工は、当業者に周知の標準的押出成形技術(押出成形または同時押出成形(例、鋳造もしくはブロー押出成形、押出コーティング、押出コーティングおよび積層、またはその組み合わせ)を含むもの)により、例えば、少なくとも二つの層を同時押出成形し、その後、別の層上にコーティングすることにより、あるいは、少なくとも二つの層を同時押出成形し、別の層を押出成形し、その後、同時押出成形した層と押出成形した層を一緒にコーティングおよび積層することにより行う。
好ましくは、多層フィルムを、鋳造・同時押出成形プロセスにより製造する。
本発明の他の目的は、従って、上記多層フィルムを製造する方法であって、接触層、第一連結層、コア層、第二連結層、および外層を鋳造・同時押出成形する工程を含む方法である。
抽出され得る物質を許容できないレベルへと増加させる可能性のあるスリップ剤および他の低分子量添加剤を使用せずに、前記方法を実施することが望ましい。
本発明の多層フィルムは、2Dポーチまたは3Dポーチを含む、単回使用ポーチの製造に特に適している。
本発明の他の目的は、従って、壁が上記多層フィルムを含む単回使用ポーチである。
この目的のために、多層フィルムの厚さは、200〜500μm、好ましくは300〜450μm、より好ましくは350〜450μmである。
本発明の多層フィルムは、各種力学的負荷に耐えることができて、従って、幅広い用途、例えば、撹拌モードに関わらず、液/液撹拌または固/液撹拌のいずれかによる溶液の調製用、2Dまたは3Dポーチ中の流体の保存または運搬用、大小両方の容量用のバイオリアクター中で使用可能とされる。
そのようなポーチを、当業者に周知の標準的技術に従って製造してもよい。
本発明を、今から、以下の実施例でさらに説明する。これらの実施例は、本発明を説明するために提供されるものであり、本発明を限定するように見なされるべきでは決してない。
実施例1:多層フィルム
厚さ400μmの多層フィルムを、本発明の教義に従って調製および同時押出成形した。その多層フィルムは、
厚さ100μmの外層であって、0.936g/cmの密度を有する98重量%のLLDPE−C6および2重量%の粘着防止樹脂を含むもの、
厚さ25μmのコア層であって、38%モルのエチレン含有量を有する95重量%のEVOHおよび0.950g/cmの密度を有する5重量%のPEアイオノマ−亜鉛を含むもの、
厚さ235μmの接触層であって、0.902g/cmの密度を有する68重量%のmLLDPE−C8、0.923g/cmの密度を有する30重量%の添加剤不含有LDPE、および2重量%の粘着防止樹脂を含むもの、
前記接触層と前記コア層の間の第一連結層であって、0.902g/cmの密度の70重量%のmLLDPE−C8および30重量%のLLDPE−MAHを含むもの、
前記接触層と前記コア層の間の第二連結層であって、その連結層が、0.902g/cmの密度の70重量%のmLLDPE−C8および30重量%のLLDPE−MAHを含むもの、を有する。
LLDPE−C6=エチレンとヘキセンの直鎖低密度共重合体。
EVOH=エチレンビニルアルコール重合体。
PEアイオノマ−亜鉛=カルボキシレート基が亜鉛カチオンと結合しているエチレンアイオノマ−のアクリル酸共重合体。
mLLDPE−C8=メタロセン触媒を利用するプロセスから製造されるオクト−1−エンおよびエチレンの直鎖低密度共重合体。
LLDPE−MAH=無水マレイン酸をグラフトしたエチレンの直鎖低密度共重合体。
LDPE=エチレンの低密度重合体。
実施例2:力学的負荷試験
2.1.軌道運動する撹拌テーブル
実施例1の多層フィルム(フィルムNo.1)で製造された2Dポーチ(10リットルの容量を有するもの)に、10リットルの水を充填し、軌道運動する撹拌テーブル上に設置した。撹拌速度は140rpmとした。試験は、流体がポーチ外に漏れ出るまで行なった。漏れは1.1時間後に発生した(標準偏差=0.3)。
コア層が1.12g/cmの密度を有する耐屈曲−亀裂性EVOHを含む以外はフィルムNo.1のものと同じ多層フィルム(フィルムNo.2)で製造された同等の2Dポーチを、同一条件下で試験した。漏れは1.5時間後に発生した(標準偏差=0.3)。
外層が0.902g/cmの密度を有する30重量%のmLLDPE−C8、0.936g/cmの密度を有する68重量%のLLDPE−C6、および2重量%の粘着防止樹脂を含む以外はフィルムNo.2のものと同じ多層フィルム(フィルムNo.3)で製造された同等の2Dポーチを、同一条件下で試験した。漏れは2.1時間後に発生した(標準偏差=0.7)。
この実施例は、コア層に耐屈曲−亀裂性EVOHを使用すると、フィルムが力学的負荷に、より耐性になることを示す(漏れまでの時間が、36%増加する)。
この実施例がさらに示すのは、外層に低密度(0.870g/cm〜0.910g/cmの範囲、特に0.902g/cm)のα−オレフィンから、それよりは密度の高いポリオレフィンとエチレンの共重合体を添加すると、フィルムが力学的負荷に、さらに耐性となることである(漏れまでの時間が、40%増加する)。
コア層に耐屈曲−亀裂性のEVOHを使用すること及び外層に低密度のα−オレフィンとエチレンの共重合体を添加することにより、漏れが発生するまでの時間が90%増加する。
2.2.揺動
上記したように、フィルムNo.1、フィルムNo.2、およびフィルムNo.3で製造した容量200リットルの3種類のポーチに、100リットルの水を充填し、速度20rpmおよび角度10度にて動かした。試験は21日間実施した。
フィルムNo.1で製造したポーチに関しては、漏れは5日後に発生した。
フィルムNo.2およびNo.3で製造したポーチに関しては、漏れは21日後にも発生しなかった。
この実施例は、実施例2.1で得られた結果を確証する。

Claims (15)

  1. ポーチを製造するための多層フィルムであって、前記多層フィルムは、
    コア層および外層を含み、
    前記外層および前記コア層は、連結層を用いて一体化され、
    前記コア層は、(C)25〜48モル%の範囲のエチレン含有量を有するエチレンビニルアルコール共重合体を、単独または(D)アイオノマ−酸エチレン共重合体と混ぜて含み、
    前記外層は、(E)0.910g/cm〜0.940g/cmの範囲の密度のポリオレフィンもしくは(F)0.870g/cm〜0.910g/cmの範囲の密度を有するα−オレフィンとエチレンとの共重合体またはその混合物を含み、
    前記連結層は、(G)カルボン酸もしくはカルボン酸無水物をグラフトしたポリオレフィンの共重合体を、単独または(H)ポリオレフィンの共重合体と混ぜて含む、多層フィルム。
  2. 前記エチレンビニルアルコール共重合体(C)が耐屈曲−亀裂性である、請求項1に記載の多層フィルム。
  3. 前記共重合体(D)が、カルボキシレート基が亜鉛カチオンと結合しているエチレンアイオノマ−のアクリル酸共重合体である、請求項1または2に記載の多層フィルム。
  4. 前記ポリオレフィン(E)が、一又は複数のC4−8オレフィンとエチレンの共重合体であり、特に、エチレンとヘキセンとの直鎖低密度共重合体である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の多層フィルム。
  5. 前記共重合体(F)が、C4−8プラストマポリオレフィンであり、特に、メタロセン触媒を利用するプロセスから製造されるオクト−1−エンとエチレンとの直鎖低密度共重合体である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の多層フィルム。
  6. 前記共重合体(G)が、無水マレイン酸をグラフトしたエチレンの共重合体である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の多層フィルム。
  7. 前記共重合体(H)が、C4−8プラストマポリオレフィンであり、特に、メタロセン触媒を利用するプロセスから製造されるオクト−1−エンとエチレンとの直鎖低密度共重合体である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の多層フィルム。
  8. 前記コア層が、(C)25〜48モル%の範囲のエチレン含有量を有するエチレンビニルアルコール共重合体と(D)アイオノマ−酸エチレン共重合体の混合物を、質量比(C)/(D)が95/5〜55/45の範囲、好ましくは10〜19の範囲、より好ましくは15〜19の範囲になるように含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載の多層フィルム。
  9. 前記外層が、(E)と(F)との混合物を、質量比(E)/(F)が5/95以上、好ましくは5/95〜100/0の範囲、より好ましくは1〜5の範囲、さらにより好ましくは1〜2.5の範囲になるように含む、請求項1〜8のいずれか一項に記載の多層フィルム。
  10. 前記連結層が、(G)と(H)との混合物を、質量比(H)/(G)が95/5以下、好ましくは5/95〜95/5の範囲、より好ましくは0.2〜5の範囲、さらにより好ましくは0.2〜2.5の範囲になるように含む、請求項1〜9のいずれか一項に記載の多層フィルム。
  11. 前記多層フィルムが、バイオ医薬品に適する接触層をさらに含み、前記接触層は第二連結層によりバリア層と一体化され、前記接触層はエチレンとα−オレフィンとの共重合体を含む、請求項1〜10のいずれか一項に記載の多層フィルム。
  12. 前記多層フィルムが、前記フィルムの任意の二層の間に一又は数枚の中間層をさらに含む、請求項1〜11のいずれか一項に記載の多層フィルム。
  13. 請求項1〜12のいずれか一項に記載の多層フィルムの製造方法であって、接触層、第一連結層、コア層、第二連結層、および外層を同時押出成形する工程を含む、方法。
  14. 壁が、請求項1〜13のいずれか一項に記載の多層フィルムを含む、単回使用ポーチ。
  15. 請求項14に記載の単回使用ポーチを含む、バイオリアクター。

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