KR100412958B1

KR100412958B1 - 비-pvc-다층필름,그제조방법,및비-pvc-다층필름으로제조되는의료용백

Info

Publication number: KR100412958B1
Application number: KR1019960012848A
Authority: KR
Inventors: 헤일만 클라우스; 니콜라 토마스; 크라이슐러 토마스
Original assignee: 프레세니우스 악티엔게젤샤프트
Priority date: 1995-04-26
Filing date: 1996-04-25
Publication date: 2004-05-14
Also published as: ATE244028T1; DE59610561D1; DE19515254A1; ES2197929T3; EP0739713B2; EP0739713A2; DE19515254C2; EP0739713A3; ES2197929T5; US5783269A; BR9602033A; CA2174891A1; CA2174891C; JP3155924B2; AU699415B2; JPH0924581A; EP0739713B1; AU5077096A; KR960037279A

Abstract

외층(2), 지지층(4) 및 그 사이에 1개 이상의 중간층(3)이 배열된 비(非)-PVC-다층 필름에 있어서, 상기 외층(2)과 지지층(4)은 비캇(Vicat) 연화 온도가 약 121℃를 넘는 중합체(polymer)를 가지며, 1개 이상의 중간층(3)은 연화 온도가 약 70℃ 아래에 있는 중합체를 가지는 것을 특징으로 한다. 이러한 비(非)-PVC-다층 필름(1)은 의료용 백(bag), 특히 멀티 챔버(multi-chamber) 백의 제조에 적합한데, 그 이유는 상기 개별 층(2 - 4)들의 재료가 필름이 투명하고 유연성이 있으며, 특히 열 살균처리될 수 있고 가용성이며 열 밀봉될 수 있도록 선택되기 때문이다. 또한, 필름은 완전히 재활용 가능하다.

Description

비-PVC-다층 필름, 그 제조방법, 및 비-PVC-다층 필름으로 제조되는 의료용 백{NON-PVC MULTILAYER FILM, MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND MEDICAL BAG PRODUCED BY NON-PVC MULTILAYER FILM}

본 발명은 비-PVC-다층 필름에 있어서, 외층, 1개 이상의 중간층, 지지층 및 필요에 따라 밀봉층(sealing layer)을 가지며, 모든 층들이 실질적으로 PVC를 갖지 않고 바람직하게는 실질적인 성분으로서 폴리올레핀-동종 중합체 및/또는 폴리올레핀-공중합체를 포함하는 것에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 다층 필름의 제조 방법 및 그 용도에 관한 것이다.

다층 필름은 수년전부터 널리 이용되었다. 다층 필름은, 예를 들어 식료품 산업에서 식료품을 포장하는데 이용되었다. 그러나, 의료 분야에서도 다층 필름이 오래전부터, 예를 들어 의료용 백의 제조를 위해 이용되고 있다.

지금까지 이러한 백용 다층 필름은 주로 폴리염화비닐(PVC)로 제조되고 있었다. 그러나, 폴리염화비닐의 이용은 몇가지 단점을 가지고 있다. 즉, PVC-필름에 포함되어 있는 가소제(plasticiser)가 방출되는 위험이 있고, 의료용 백에 상기 필름을 이용할 경우, 그 안에 들어 있는 의료용 용액(solution)으로 확산될 수 있다. 더 나아가서 열로 밀봉할때 염산이 형성되는 문제가 생긴다. 그 외에도 PVC에는 주입액 중의 약제를 흡수하는 경향이 있다.

이러한 단점 때문에 다층 필름용으로 다른 재료가 급속히 사용되고 있다.

이와 관련한 종래 기술로서

EP-A-0 179 639 = D1,

EP-A-0 474 376 = D2 및

US-A-4,643,926 = D3 이 언급되어 있다.

상기 EP-A-0 179 639에 다층 필름이 설명되어 있고, 이것은 예를 들어 2개의 외층과 1개의 내층을 가지며, 외층은 각각 1개 이상의 프로필렌을 기초로 하는 중합체와 1개 이상의 선형 저밀도(linear low density) 폴리에틸렌(LLDPE)의 혼합물(blend)이며, 내층은 가스 장벽(gas barrier) 특성이 높게 된 1개 이상의 중합체를 포함한다. 에틸렌-비닐알콜-공중합체(EVOH)는, 예를 들어 가스 장벽 특성이 높은 중합체로서 사용된다.

D1에 공지된 다층 필름에 있어서는, 외층 혼합물중의 LDPE의 함유량로 인해, 내열성이 살균 조건 하에서 불충분한 단점이 있다. 그외에도 D1에 공지된 중앙 가스 장벽층(즉, E〉2000)을 갖는 필름은, 충격 강도(impact strength)가 충분치 않은 것으로 생각된다.

전부 5층 또는 7층인 다층 필름이 D2에 기재되어 있다. 이 다층 필름은 1개의 내층 및 2개의 외층을 갖는다. 또한, 1개 내지 2개층이 각각의 외층과 내층 사이에 배열될 수 있다. 내층에는 a)프로필렌-동종 중합체 또는 공중합체와 b)에틸렌-공중합체 또는 폴리부텐의 혼합물이 포함된다. 상기 양 외층은 열로 밀봉될 수 있고, 가소제를 포함한다. 상기 외층용 재료로는, 특히 스티렌-부타디엔-공중합체가 이용될 수 있다. 최초로, D2에 의한 다층 필름에는 2개의 열 밀봉층을 갖는 대칭 구조가 제공된다. 또, 스티렌-부타디엔-공중합체들 모두에 가소제가 필요해지며, 그외에도 D2에 따른 필름의 외층은 특정의 연화점을 갖지 않는다. 또한, 지지층으로서 작용하는 층이 마찬가지로 D2에는 없다.

일반적으로, D2에 의한 필름은 다소 바람직하지 않은 구조를 가지며, 그것은 특히 1)양호하지 않은 투과성, 2)예를 들어, 살균 조건하에서 의료용 백 외층의 접착성, 3)대칭 구조로 인한 매우 복잡한 열 밀봉 프로세스, 4)121℃에서 충분치 않은 필름 강도, 및 5)재료의 조합으로 인한 폐기 문제를 가질 수 있다.

다층 필름이 US-A-4,643,926에도 마찬가지로 기재되어 있다. D3의 층을 이루는 필름은, 에틸렌-프로필렌-공중합체, 수정된 에틸렌-프로필렌-공중합체 또는 유연성 있는 코폴리에스테르로 이루어지는 열 밀봉층, 탄성 중합성 재료를 포함하는 1개 이상의 내층과 에틸렌-프로필렌-공중합체 또는 유연성 있는 코폴리에스테르로 이루어지는 외층을 갖는다.

여기에서, 내부 필름층(중앙 또는 내층)은 지지층을 결여하고 있으므로, 다층 필름의 내부 또는 중앙층은 열 밀봉시 흘러내린다. 또한, 현재의 지식에 기초하면, 기재된 재료를 조합시킨 층 사이에는 1개 이상의 결합층(coupling layer)이 필요하다. 이러한 목적을 위해서 고려될 수 있는 것은, 예를 들어 에틸렌-메타크릴레이트-공중합체(EMA) 또는 에틸렌-비닐 아세테이트-공중합체(EVA)를 들 수 있지만, 방사 교차(irradiation crosslink)되지 않으면 그 필름은 열로 살균될 수 없다는 것을 의미한다. 마지막으로, D3에 의한 재료 선택에서는, 마찬가지로 사용된 필름과 관련된 폐기 문제가 생기는 것을 예상할 수 있다.

여기에 설명된 종래 기술 및 이 종래 기술과 관련한 단점의 관점에서, 본 발명의 목적은 최대로 가능하게 투명도를 가지고, 충격에 견디며, 열 살균성, 유연성을 가지는 필름을 제공하는 것으로, 이 필름은 PVC나 가소제가 없어야 하며, 가능한한 널리 용이하게 폐기 가능한 재료로 이루어지고, 또한 살균 후에도 여전히 높아진 충격 내성을 가지는 의료용 백 및 멀티 챔버 백 등의 제조를 가능하게 한다.

본 발명의 목적은 그와 같은 다층 필름의 제조 방법 및 그 필름의 용도를 제공하는 것에 있다.

제 1도 : 열 밀봉층을 가지는 본 발명에 따른 비-PVC-다층 필름의 제 1 실시예의 횡단면도.

제 2도 : 도면의 단순화를 위해 다른 것은 변동없이, 제 1도의 층(3)의 구조만이 도시되어 있는, 본 발명에 따른 비-PVC-다층 필름의 제 2 실시예의 횡단면도.

제 3도: 도면의 단순화를 위해 제 1도의 외층, 지지층, 및 열 밀봉층이 생략된, 본 발명에 따른 비-PVC-다층 필름의 제 3 실시예의 횡단면도.

제 4도: 이 경우에도 제 1도에 따른 상기 중간층(3)만이 확대 도시되어 있고, 외층, 지지층, 및 열 밀봉층이 도면의 단순화를 위해 생략된, 본 발명에 따른 비-PVC-다층 필름의 제 4 실시예의 횡단면도.

※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※

1 : 비-PVC-다층 필름 2 : 외층

3 : 중간층 4 : 지지층

5 : 열 밀봉층

전술한 목적 및 상술되지 않은 또다른 목적들은 제 1항의 특징부에 기재한 특징을 가진 전술한 종류의 비-PVC-다층 필름에 의해 달성된다. 바람직한 실시예들은 제 1항에 관련된 종속항들에 기재되어 있지만, 제 14항은 본 발명에 의한 문제에 대한 방법적 해결에 관한 것이다.

외층과 지지층은 약 121℃를 넘는 연화 온도를 가지는 중합체를 포함하고, 중간층은 약 70℃보다 낮은 연화 온도를 가지는 중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는, 외층과 1개 이상의 사이에 낀 중간층을 구비하는 지지층을 가지는 비-PVC-다층 필름에 의해서, 특히 의료 분야에서의 이용, 무엇보다도 의료 용액 또는 체액과의 접촉에 적합한 다층 필름이 제공될 수 있고, 이것은 고압가열할 수 있고(autoclavable), 유연성을 가지며(flexible), 광학적으로 투명하다(clear).

더 나아가서 본 발명에 따른 필름은 수증기의 투과가 불가능하거나 약간만 투과할 수 있으며, 본 발명에 의한 비-PVC-다층 필름은 탁월한 용접(welding) 및 열 밀봉성(heat sealing)을 가지는 것으로, 이는 특히 의료용 백의 제조에 적합하다는 것을 나타낸다. 그외에도, 상기 필름은 충격에 견디는 성질이 우수하여 파손되지 않고 충격 에너지를 흡수할 수 있다.

본 발명에 의하면, 비-PVC-다층 필름은 본질적으로 3개 이상의 층을 가지며, 각각의 층은 특수한 기능을 가진다. 본 발명에 의한 다층 구조의 핵심은 내층으로, 이것은 중간층을 의미하는 것이고, 이것은 높은 유연성(柔軟性)을 완성된 필름에 부여한다. 이러한 기능으로 인해, 중간층은 유연성층으로서도 표시될 수 있다. 본 발명의 1개 이상의 중간층은 반드시 2개의 이웃하는 층들과 각 측면에 1개 이상씩 접하고, 따라서 2개의 외층 사이에 배열되어 있다.

본 발명의 중합체와 플라스틱 재료의 연화 온도는 비캇(Vicat) VST/A/50에 따라 정해지는 것으로, 즉 단면적 1㎟의 철핀이 방법 A로 10N으로 하중으로, 서서히 가열 플라스틱 시료(specimen) 안으로 1mm의 깊이까지 들어가는 온도로 정의된다(이전: DIN 53460, 지금: DIN-ISO 표준 306, ASTM D1525). 상기 연화 온도는 대개 중합 재료가 완전히 반(quasi) 액체 상태로 되는 온도보다도 실질적으로 낮다. 그래서, 본 발명에 사용되는 부분적인 결정성 폴리머가 가열되면, 결정성 영역은 그 구조를 유지하지만, 비결정 영역에서는 흘러내리기 시작한다.

이로 인해, 약 70℃보다 낮은 연화 온도를 가지는 폴리머는, 그것의 용융 습성과 관련하여 일반적으로 121℃보다 낮은 온도에서 용융되는 특성을 중간층에 부여한다고 생각된다. 여기에서, 용융은 중간층이 완전히 액체 상태로 넘어가는 것이 아니라, 121℃ 부근의 온도에서 상기 중간층이 부분적으로 겔화(gelation)되는 것을 의미하며, 여기에서 중간층의 충분한 영역은 집합(aggregation)의 고체 상태로 머무르고 전체 필름의 우수한 유연성과 함께 크기 안정성이 보장된다.

상기 중간층과 이웃하는 층들, 즉 외층과 지지층은 상이하거나 같을 수 있다. 그러나, 본 발명의 범위에서 다음 사항은 필수적인 것이다: 즉, 이들 층은 약 121℃를 넘는 연화 온도를 가지는 중합체를 가지며, 그 구체적인 층은 용융 특성와 관하여 고 용융, 즉 본 발명의 의미 내에서 121℃보다 높은 온도(〉121℃)에서 용융하는 것으로 기재되는 용융 특성이 일반적으로 부여된다. 이들 기능과 관련하여, 본 발명에 의한 상기 양 층들은 내부에 있는 중간층들을 지지 및 안정화하는 역할을 한다.

3개 층들(지지층, 중간층 및 외층)의 조합으로, 양호한 서비스 특성을 가지는 비-PVC-다층 필름이 얻어질지라도, 본 발명에 의한 또다른 양태에 있어서 상기 중간층은 낮은 연화 온도를 가지는 2개 이상의 층 들을 가질 수 있고, 여기에서 낮은 연화 온도를 나타내는 이 층들은 약 70℃ 보다 낮은 연화 온도를 가지는 층으로서, 약 121℃를 넘는 연화 온도를 가지는 중합체를 포함하는 것으로 분리되고, 여기에서 낮은 연화 온도 및 높은 연화 온도의 층이 서로 교대로 배열된다. 이것은 내부 중간층이 2개 이상의 지지 및 중간층으로 나누어질 수 있으므로, 본 발명의 비-PVC-다층 필름은 3개 이상의 층들이지만, 5 ~ 7층들을 가질 수 있다는 것을 의미한다. 중간층의 이러한 다층 특성은 본 발명의 기초적인 개념으로부터 벗어나지 않으며, 오히려 완전한 필름 전체의 구조상의 유연성은 중간층의 분할에 의해 명백히 개선된다. 5층 또는 7층 구조에서 3개 또는 5개의 내층들은, 예를 들어 중합체를 가지는 층에 전체적으로 121℃ 보다 낮은 연화 온도(〈121℃)를 부여하는 중합체를 구비하는 2개 또는 3개의 층을 가질 수 있지만, 여기에서, 첫번째 경우에는121℃보다 높은 연화 온도(〉121℃)를 가지는 중합체를 하나 이상 구비하는 층은 2개의 중간층 사이에 배열되고, 또 두번째 경우에는 그와 같은 2개의 층들이 지지층을 제공하기 위해, 3개의 중간층 사이에 배열된다.

따라서, 중간층은 언제나 121℃보다 높은 연화 온도(〉121℃)를 가지는 인접하는 층을 가지거나 비캇 연화가 121℃보다 높은(VST/A/50(10N)) 중합체를 반드시 포함하게 된다.

본 발명에 의한 비-PVC-다층 필름의 개별층들의 두께는 그 자체가 특별히 중요한(critical) 것은 아니다. 그러나, 본 발명에 의하면 중간층은 90㎛ 이상의 두께로, 외층과 지지층 양쪽이 각각 10 ~ 20℃의 두께를 가지는 것이 바람직하다. 외층과 지지층은 그것들의 지지 특성에 의해 상대적으로 작은 두께임에도 불구하고, 열 작용에 의한 중간층의 흐름 증가로 인한 상대적으로 유연하고 두꺼운 중간층의 변형이 매우 크게 억제된다.

기본적인 3층 구조 대신, 다층 필름으로서 5 또는 7층 구조가 사용되면, 원칙적으로 3층 구조에 대해서 기술된 값들이 개개의 층들에 대한 값들로 사용된다. 그러나, 중간층의 구조에 포함된 개별층들의 두께를 감소시키는 것이 3개 또는 5개의 "중간층" 전체의 두께를 약 100㎛의 범위로 유지하기 위해, 가능하고 또한 통상 바람직하다.

또다른 좋은 경우로서, 본 발명의 비-PVC-다층 필름은 또한 열 밀봉층을 갖는다. 이 층은 최외층으로서 외부 지지층 상에 배열되는 것이 바람직하다.

이러한 방식으로, 이 측면에서 본 발명의 다층 필름을 용접하는 것이 가능하다고 하는 잇점이 있다. 열 밀봉층용으로 사용된 중합체는, 일반적으로 용액과 양립할 수 있는데, 이는 본 발명에 따른 비-PVC-다층 필름으로부터 백이 제조되면, 열 밀봉층이 이 백의 내부에 있기 때문이다. 또한, 상기 중합체는 매우 용이하게 열 밀봉 가능하므로 양호하고 단단한 이음매가 얻어질 수 있다. 이러한 방식으로, 4, 6, 8 등의 구조가 얻어지고, 그 결과, 비대칭 필름이 주어진다.

바람직한 실시예에서, 열 밀봉층은 외층, 지지층, 및 "2개의 중간층" 사이에 배열되는 높은 연화 온도를 가지는 1개 이상의 층의 연화 온도보다도 낮은 연화 온도를 갖는 중합체를 가진다. 열 밀봉층은 15 ~ 30㎛의 두께가 편리하다.

동시에, 열 밀봉층의 플라스틱 재료가 121℃를 넘는 연화 온도를 가지는 경우에는 본 발명의 목적상 유리하다. 특히, 열 밀봉층은 원하는 특성을 얻기 위해, 고무를 함유할 수 있다는 것을 주의해야 한다. 열 밀봉층은 15% 이상의 합성 고무로 충격 변형(impact modified)되는 것이 바람직하다. 그러나, 각각의 경우 열 밀봉층용 플라스틱제 재료는, 층의 재료가 스팀 살균 조건 하에서, 즉 약 121℃에서 안정적이 되도록 선택되는 것이 유리하다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 비-PVC-다층 필름의 전체층용 재료의 선택은 본질적으로, 플라스틱 재료로 이루어지는 개별층에 포함된 중합체의 연화 온도에 따라 정해진다.

이 점에서, 본 발명의 목적을 위한 "플라스틱 재료" 는 이러한 재료의 실질적인 성분이 거대 분자 유기 화합물로 이루어지는 재료인 것을 의미하고, 여기에서, 플라스틱 재료는 중합체로서 기재되지만, 특히 동종 중합체와 공중합체(랜덤,블록 및/또는 그래프트(graft) 중합체 모두, 그것과 상기 재료의 혼합물(=블렌드)을 포함한다는 점에 주의해야 한다.

중합체와 개별층의 플라스틱 재료의 연화 온도와 더불어, 개별층에 사용되는 재료의 환경 친화성이 본 발명의 중요한 부분을 차지한다.

재료로서 종래 사용된 것, 특히 PVC는 환경 문제(HCl, dioxin, furan), 첨가된 가소제의 방출(release) 및 불충분한 재생가능성 때문에 여러가지 단점을 내포한다.

본 발명에 의한 비-PVC-다층 필름의 특히 바람직한 실시예는 필름 구조에 포함되는 모든 층들이 폴리올레핀-동종 중합체 및/또는 본질적인 성분으로서, α-올레핀적으로 결합하는 폴리올레핀-공중합체를 포함하는 것에 특징이 있다. 본 발명에 의한 이러한 재료를 사용하면, 다층 필름, 그것은 전체적으로 의약용으로 적합하고 절대적으로 환경 친화적인 필름을 제공할 수 있다.

공지된 폴리올레핀 필름은 유연성 또는 투명성과 관련한 요구 조건을 만족시킬 수 없는 반면에, 본 발명에 의하면 이러한 모든 조건들이 충족된다.

외층용 재료로 고려될 수 있는 것은 당업자에게 익숙한 중합체 또는 중합체 혼합물이며, 그 외의 층의 중합체 또는 중합체 혼합물 보다도 높은 연화 온도를 가지거나 또는 지지층의 중합체 또는 중합체 혼합물과 같은 연화 온도를 가진다.

바람직하게는, 이들에 폴리프로필렌-동종 중합체, 폴리프로필렌-블록 공중합체, 낮은 내지 중간의 에틸렌 함유량 및/또는 고밀도 폴리에틸렌(HDPD)을 가지는 폴리프로필렌-랜덤 공중합체가 포함된다. 특히, 폴리프로필렌-랜덤 공중합체가 바람직하다. 상기 언급한 중합체들은 단독으로 또는 혼합물이나 블렌드의 형태로 사용할 수 있다.

중간층 또는 중간층의 낮은 연화 온도를 가지는 1개 이상의 층에는, 특히 폴리프로필렌 공중합체, ρ〈 0.9g/㎤인 폴리프로필렌 동종중합체 또는 공중합체, 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 스티렌-에틸렌/부틸렌-스티렌-블록 공중합체, 스티렌-에틸렌/프로필렌-스티렌 블록 공중합체, SIS(스티렌-이소프렌-스티렌), 폴리이소부틸렌(PIBs) 및/또는 ρ≥ 0.9g/㎤인 폴리프로필렌 및/또는 폴리에틸렌과 상기 중합체들의 블렌드가 포함된다.

지지층 및/또는 높은 연화 온도를 갖는 1개 이상의 층은, 폴리프로필렌-동종 중합체, 폴리프로필렌-공중합체, 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 또는 선형-저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 및/또는 이들 중합체의 블렌드를 포함하는 것이 바람직하다.

열 밀봉층용으로 고려될 수 있는 재료에는 폴리프로필렌-공중합체, 고밀도 폴리에틸렌(HDPEs) 선형-저밀도 폴리에틸렌 (LLDPE) 및/또는 상기 중합체와 스티렌-에틸렌/부틸렌-스티렌-블록 공중합체와의 혼합물, 스티렌-에틸렌/프로필렌-스티렌 블록 공중합체, SIS(스티렌-이소프렌-스티렌 블록 공중합체) 및/또는 α-올레핀 공중합체를 들 수 있고, 폴리프로필렌-랜덤 공중합체와 합성 고무와의 블렌드로 제조되는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이, 개별층용 중합체 재료는 폴리올레핀이 바람직하다. 본 발명의 다층 필름은 실질적으로, 윤활제(lubricant), 가소제, 항 블록제(anti-blocking agent), 정전기 방지제(anti-static agent), 및 기타 충진제(filler)를포함하지 않는 것에 특징이 있는 것이 특히 바람직하다. 이와 관련해, 원칙적으로 상이한 재료들로 이루어지는 개별 층들 사이에 충분한 접착성이 존재하는 것이 특히 강조되어야 한다. 그러나, 층들 사이의 접착성은 비-PVC-다층 필름의 하나 또는 인접하는 2개를 구성하기 위해 사용되는 플라스틱 재료로 제조된 개별 층 각각은, 70중량%까지, 상대적으로 100중량%의 조성이 포함됨으로써, 증가하는 것이 바람직하다.

이 "재료의 중개(material mediation)" 또는 재료의 치환은 나머지 특성들을 훼손시키지 않고 필름에 함께 성형된 층들의 적합성을 명확히 증가시킨다. 특히, "페이딩 인(fading in)" 은 필요한 접착제(coupling agent) 없이, 층의 양호한 상호 접착을 보장할 수 있다.

본 발명의 비-PVC-다층 필름은, 원칙적으로 당업자에게 익숙한 성형 방법(shaping process)들에 의해 이루어질 수 있다. 본 발명에 의하면, 플랫(flat)형 또는 호스(blown)형 필름이 바람직하다.

또, 본 발명은 비-PVC-다층 필름의 제조 방법을 제공할 수 있고, 이 방법에서는 비-PVC-다층 필름을 얻기 위해 개별 층은 공압출(coextrusion)된다. 본 발명의 중요한 특징은 2개 이상의 층을 공압출하여, 2개 이상의 특성을 1개의 필름에 조합시킬 수 있고, 얻어진 생성물의 특성을 증가시키는 것에 있다.

적합한 압출 파트너(extrusion partner)를 선택하면, 공압출 방법으로는 주문자 맞춤(tailor made)의 다층 필름, 그것은 접착제를 첨가하지 않고 할 수 있고, 그것에 한정되지 않고, 소정의 특성과 그 외의 중요한 특성, 예를 들어 가스와 수증기의 투과성, 재료의 강도, 용접성(weldability), 투명성 및 내열성(heat resistance)에 영향을 줄 수 있는 필름을 제공할 수 있다.

본 발명의 층 재료의 공압출은 실제로 원칙적으로 공지되어 있지만, 과거의 경험에 기초하여 본 발명에 의한 타입의 복잡한 다층 필름이 직접 성공적으로 달성될 수 있다는 것을 예측할 수 없었다. 이런 점에서 본 발명에 의한 성공은 놀라운 것인데, 실제의 경험으로는 중합체의 특성 일람표, 예를 들어 합성물 접착 데이터의 도움을 받더라도 이러한 재료의 사용은 반드시 성공적이지는 않다는 것이 여러차례 증명되었다. 즉, 공지된 재료의 단순한 선택에 의한 다층 공압출 필름의 구체적인 문제의 해결은, 원칙적으로 직접적으로 가능하지 않다.

또한, 본 발명에 의한 방법에서, 필름이 일단 성형되면 공지의 방식으로 더 가공하는 것이 가능하다. 그것은, 예를 들어 늘여질(streched) 수 있는 것이다. 그러나, 이것은 성형 후에 물로 급냉각되는 것이 바람직하다. 이 방법에 의해, 높은 유연성과 충분한 강도(toughness)를 가지는 최적의 조성물이 얻어지며, 특히 필름을 급냉하면 필름의 투명성이 개선되는데, 이는 필름 구조물에 포함된 중합체의 결정화(이것은 천천히 냉각할 때 생긴다)가 방지되기 때문이다.

이로 인해, 결정화도가 낮아지므로 높은 투명성 및 강도를 갖게 된다.

본 발명에 의한 비-PVC-다층 필름은 의약분야에서의 이용에 특히 적합하다. 상기 다층 필름의 각 층들의 재료는 모두, 상기 필름이 투명하고 유연하며 또한 열 살균가능하고, 가용성이며, 열 밀봉 가능하도록 선택된다. 일정 성분의 가소제를 항상 포함하는 PVC는 그 사용이 회피할 수 있고 어떠한 접착제도 필요하지 않는데,여기서 접착제는 용이하게 플라스틱 재료층으로 확산될 수 있어, 특히 의료 분야에서는 바람직하지 않은 것이다.

이러한 우수한 재료 및 서비스 특성으로 인해, 본 발명의 비-PVC-다층 필름은, 의료용 백 또는 의료용 멀티 챔버 백의 제조에 특히 유리하게 이용된다.

하기에서, 본 발명을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명된다.

제 1도에는 본 발명의 비-PVC-다층 필름(1)의 제 1 실시예의 단면이 도시되어 있다. 이러한 필름은 공압출에 의해 제조되고, 전부 4개의 층(2, 3, 4 및 5)이 있다. 층(2)은 외층이고, 층(3)은 중간층이며, 층(4)은 지지층이며, 층(5)은 열 밀봉층이다.

본 발명에 의하면, 상기 중간층(3)은 2개 이상의 층(6, 7)들로 분할될 수 있다. 이들은 상기 층(2, 4 및 5)들의 생략하에 제 1도의 중간층을 확대한 제 2 도 내지 제 4도에 잘 나타나 있다. 이 층(4, 7)들은 같은 중합체 구조를 가질 수 있다.

외층(2)은 일반적으로 중합체 또는 중합체의 녹는점보다 높은 녹는점을 가지는 중합체의 혼합물 또는 기타 층들 또는 중합체와 같은 녹는점을 가지는 중합체 혼합물 또는 지지층(4)과 같은 중합체 혼합물로 이루어지는 것이 편리하다. 상기 외층(2)의 중합체 또는 중합체 혼합물은 일반적으로 열 밀봉층(5)의 용접 온도에 따라 결정되는 것으로, 외층과 용접 기구(tool)가 접촉할 때 외층(2)은 녹거나 접착된다(bond).

중간층(3)은 연질(soft) 또는 유연성 층으로, 이것은 살균 온도인 121℃보다낮은 연화점을 가지는 것이 바람직하고, 1개 이상의 층(7)에 의해 같거나 상이한 층(6)으로 분할될 수 있다. 상기 층(7)은 중합체로 이루어지거나 명백히 121℃를 넘는 녹는점을 가지는 중합체를 포함한다. 살균시 상기 층(7)은 외층(2) 및 지지층(4)과 함께 매트릭스를 형성하고, 이 매트릭스는 층(6)이 흘러내림을 억제하는 역할을 한다. 또한, 상기 층(6, 7 및 4)들은 인접하는 층과의 결합을 촉진하는 특성을 가진다.

지지층(4)은 용접 과정(welding process)에서 흐름 장벽(flow barrier)의 역할을 한다. 이것은 중합체 또는 특정 용접 온도를 넘는 연화점을 가지는 중합체 혼합물로 이루어지는 것이 편리하다.

열 밀봉층(5)은 용이하게 열 밀봉할 수 있는 중합체 또는 중합체 혼합물로 이루어지는 것이 편리하고, 이들은 식품, 경구 또는 비경구의 용액과 접촉하기에 적합하도록 되어 있다.

[실시예]

실험 결과

A) 본 발명에 의한 예를 든 필름은 다음 특성을 가지는 하기 재료의 선택 및 공압출에 의해 제조될 수 있다.

a) 외층(2)

노보렌(Novolen) 1302 L(Vicat A가 138℃인 혼성배열 폴리프로필렌 동종 중합체), 노보렌 1102 H(Vicat A가 154℃인 이소택틱 폴리프로필렌-동종 중합체), PP 23 M 10 cs 259(Vicat A가 135℃인 폴리프로필렌 랜덤 공중합체);

b) 중간층(3)

Teamax 1000 F(Vicat A가 66℃인 VLDPE), Exxact 4024(Vicat A가 70℃인 폴리에틸렌 공중합체), Adflex 7029 XCP(Vicat A가 55℃인 폴리프로필렌 공중합체).

c) a)와 같은 지지층(4)

d) 열 밀봉층(5)

노보렌 3200 HX(Vicat A가 130℃인 폴리프로필렌 랜덤 공중합체).

B) 또다른 실험에서, 본 발명의 비-PVC-다층 필름의 충격 강도가 낙하 실험에 의해 조사되었다. 실시예에서는, 스팀(steam) 살균 전후에 따라 다층 필름의 충격 내성에 대한 습성이 1m 또는 2m 높이로부터의 낙하 실험에서 어떻게 되는지가 도시되어 있다.

이 실험 시료(specimen)는 다음의 구조를 가지는 공압출된 다층 필름이다:

외층(2)으로서 PP-H;

층(6)으로서 PP-C/PP 블렌드;

층(7)으로서 PE-C;

지지층(4)으로서 PP-H;

열 밀봉층(5)으로서 PP-R/SEBS 블렌드를 가지는 제 1도와 제 3도의 7층 조성.

전체 필름의 성분 비율(중량%)은 다음과 같다:

28%의 PP-H

60%의 PE/PP

12%의 충격 변형된 PP-R

재료의 약칭은 다음과 같다:

PP-H,R : 폴리프로필렌 동종 중합체, 랜덤 공중합체

SEBS : 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 블록 공중합체

PE-C : 폴리에틸렌 공중합체

필름은 공압출되어 평탄한 폭이 180mm, 두께가 140 ~ 150㎛인 고리 모양 필름으로 말려 있었다.

필름은 종방향 신장(stretching)/횡방향 신장 = 2.3/1.4의 연신비(延伸比)로 제조 프로세스에서 약간 2축적으로(biaxially) 배향(背向)하고 있다.

따라서, 본 발명의 필름과 필름의 재료는 종래 기술에 공지된 재료와 분명히 다르다. D3에 설명된 LLDPE는, 예를 들어, 열 수축성 필름에 적합하다.

LLDPE는 선형 중합체이다. 기껏해야 C₈의 잔기(residue)가 선형 체인에 공중합체화된다. 이와 같이, LLDPE는 배향성(背向性) 필름을 생성한다. 일반적으로, 이러한 필름은 40회 이상으로 연신됨으로써, 열 처리시 연신 방향으로 수축하는 성질을 갖는다. 이 성질은 본 발명에서 사용하는 필름에서는 나타나지 않는다. 이 필름은 실제로 약간 배향할 수 있지만(4 : 1), 연신(〉40 : 1)되지는 않는다. 그러므로, 그것은 직선적으로 배향되지 않고 수축 성질을 나타내지 않는다.

이 호스 필름 샘플은 적당한 길이로 절단되어 간접적인 열접촉 용접법(hot contact welding) 또는 레이저 용접법(용접법의 유형은 임계적이지 않다)에 의해영구적으로 용접하여 2개의 유연성 호스 결합부를 가지는 백을 제조하고, 비압축 팩(pack) 내용물과 같은 레벨까지 물로 채워진다. 양 호스 결합부는 플러그형 커넥터로 기밀하게 밀봉된다(sealed).

용접의 최적의 파라미터, 예를 들어 온도, 시간, 표면 압력은 예비 시험에서 결정하였다. 이들은 하기의 표에 도시되어 있다.

필름은 가열 부재(heating elements)로 가열되는 2개의 용접 바(welding bar)를 구비한 용접 장치로 용접한다.

a) 이음매(seam) 바로 밑의 용접 바

b) 접속 호스 용접용 용접 바

완성된 백의 절반을 살균하고 나머지 반은 살균하지 않는다. 이 살균은 오토클레이브(aotoclave) 내에서, 습한 증기하에 121℃에서 35분간 행해진다.

낙하 시험 장치는 2m의 높이까지 설정할 수 있게 되어 있다. 이 시험 장치는 백을 받는 공기 작동식 클램프(clamp)를 가지고, 압력이 작용하면 열린다.

이 백은 배 부분(belly side)이 위로 향하게 되어 있으므로, 충격은 바람직하지 않은 배 부분에서 발생한다.

충격 강도에 있어서의 어떠한 감소로부터도 살균 효과는 인지할 수 없다는것이 발견된다. 어떠한 경우에도 낙하 회수의 감소는 발생하지 않는다. 상기 샘플의 파손만이 상이한 위치에서 발생한다. 유일한 차이점은 샘플이 상이한 점에서 낙하는 것이다. 손상은 살균 전에는 필름에 우선적으로 발생하지만, 살균 후에는 용접 이음매가 약한 부분이 된다. 이러한 습성에 대한 1개의 가능한 근거는 결정화도의 증가에 있고, 구립상 초구조(spherulitic superstructures)가 형성되면 질긴 성질(toughness)을 상실하는 결과를 초래한다는 점에 있다.

시험된 필름에서, 열 밀봉층은 PP-R/SEBS-블렌드로 충격 변형되었다. 충격 강도의 개선은 PP-R 매트릭스 중의 불연속 층(phase)으로서의 고무 함량에 의해 달성된다. 2개의 블렌드 조성물이 양호한 친화성을 가지는 것을 전제로 하면, 고무 층은 깨지기 쉬운 PP-R 매트릭스 중의 스트레스를 흡수할 수 있으므로, 더 큰 탄성을 보장한다.

그러나, 중간층(3)은 낙하 내성과 관련하여 가장 중요하다. 이음매의 강도가 충분하다고 하는 것을 전제로 하면, 충격에 의해 재료 안으로 도입되는 에너지는 흡수되어야 한다. 상기 테스트된 필름은 중간층으로서 높은 함량의 PE/PP-블렌드를 가진다. 상기 흡수된 에너지는 하기의 에너지 보존식에 의해 정해질 수 있다:

W = m*g*(h₁-h₂)

h₁= 낙하 높이

h₂= 반동 높이

m = 백 중량

g = 중력 가속도

충격 전의 백의 속도를 부여하는 상기 샘플이 받는 비율이 또한 고려되어야 한다.

(공기 저항은 무시)

실험 시료는 반동 높이(h₂)가 10 ~ 20cm인 낙하 실험에서 부분적으로 탄성적으로 행동하므로, 충돌은 부분적으로 탄성적이라고 가정된다.

하중은 상기 샘플의 파손을 야기하지 않는다. 높은 하중 비율과 샘플의 작은 신장(expansion) 때문에 하중은 에너지-탄성의 범위 내에서 발생하는 것이 확실히 기술될 수 있다(후크(Hook) 범위)

C) 상기 B)에서 기술된 필름의 인장 충격 강도가 측정되었다.

인장 충격 강도 측정은 Ceast사(Turin, Italy)의 모델 6545/023 유니버셜 진자 해머(universal pendulum hammer)를 가지고 행해졌다. 측정 원리는 위치 에너지의 운동 에너지로의 전환에 기초한다. 필름 샘플(크기는 아래 참조)은 상기 진자 해머가 영(zero)의 위치를 통과하므로, 인장의 충격 부하를 필름에 인가(apply)한다. 필름의 파손으로부터 얻어진 에너지는 상기 진자의 영의 위치로부터 최초의 편위(h1)와 샘플 파손후의 최종 편위(h2)를 결정하는 것에 의해 샘플의 파손 전후의 위치 에너지 사이의 에너지 밸런스(balance)로서 계산된다.

Epot1 = m*g*h1

Epot2 = m*g*h2

및 그 결과 손실 에너지:

Es = Epot1 - Epot2

이 측정은 상기 영의 위치로부터 90˚의 편위로 실시되었다. 상기 위치 에너지 Epot1은 언제나 15J 이었다. 특히, 상기 실험 장치는 다음 세팅으로 조작되거나 하기의 특성을 나타내었다 :

DRWG Number(cod.). 6545/023

위치 에너지: 15J

90℃에서 측정된 중량: 2181.7-2203.6g

회전과 충격 축 사이의 거리: 373.8±0.1mm

5˚ 미만의, 50 진동 시간 = 60.98-61.59s

본 발명의 필름 인장 충격 강도(4×0.15mm의 두께, 실험 시료의 폭 4mm, 수직 단면 0.6㎟로 클램프된 각 예에서 미살균된 4개의 0.15mm 샘플)은 12935.8mJ/㎟이었다. 살균후, 인장 충격 강도치는 5560.3mJ/㎟였다(두께: 4x0.14mm, 폭 변경 없음, 단면. 0.56㎟).

이전에 이용된 PVC 필름은 통상, 7150mJ/㎟(미살균) 또는 6973mJ/㎟(살균) 자리수 인장 충격 강도를 갖는다. 살균후에도 본 발명의 필름은 구체적인 높은 인장 충격 강도용의 모든 요구 사항을 만족시킨다고 결론을 내릴 수 있다.

D) DIN 58363 15부(1982년 7월)에 의해 측정된 증발 잔기(evaporation residue)의 결정.

또 다른 무시못할 장점은 낮은 부가적 이동치(migration value)라고 볼 수 있다. DIN 58363의 증발 잔기를 사용하여 측정하면, PVC 필름은 살균에 관한 부가적인 손실이 0.55mg/dm²이지만, 본 발명에 필름에서는 0.1mg/dm²(121℃에서)이다.

본 발명의 기타 장점과 실시예는 하기의 청구항에서 찾아 볼 수 있다.

본 발명의 비-PVC-다층 필름은 가능한 최대로 투명하고 유연성이 있으며, 특히 충격에 견디는 성질, 열 살균성, 열 밀봉성이 우수하여 의료용 백, 특히 멀티 챔버 백의 제조에 적합하다. 또한, 본 발명의 비-PVC-다층 필름은 완전히 재활용 가능하다.

Claims

외층(2), 지지층(4) 및 그 사이에 1개 이상의 중간층(3)이 배열된 비(非)-PVC-다층 필름에 있어서, 상기 외층(2)과 지지층(4)은 약 121℃를 넘는 연화 온도를 가지는 중합체를 함유하며, 상기 1개 이상의 중간층(3)은 약 70℃ 보다 낮은 연화 온도를 가지는 중합체를 함유하는 것을 특징으로 하는 비(非)-PVC-다층 필름.
제 1항에 있어서,

상기 중간층(3)은 약 70℃ 보다 낮은 연화 온도를 가지는 중합체를 함유하는 2개 이상의 층(6)과, 약 121℃를 넘는 연화 온도를 나타내는 중합체를 함유하는 1개 이상의 층(7)을 포함하고, 여기서 상기 2개의 층(6)들은 상기 층(7)에 의해 각각 분리되는 것을 특징으로 하는 비(非)-PVC-다층 필름.
제 1항에 있어서,

상기 중간층(3)은 90㎛ 이상의 두께를 가지고, 상기 외층(2)과 지지층(4)이 각각 10 ~ 20㎛의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 비(非)-PVC-다층 필름.
제 1항에 있어서,

상기 다층 필름이 부가적으로 열 밀봉층(5)을 가지는 것을 특징으로 하는 비(非)-PVC-다층 필름.
제 3항에 있어서,

상기 열 밀봉층(5)은 외층(2), 지지층(4) 및 상기 1개 이상의 층(7)의 연화 온도보다 낮은 연화 온도를 가지는 중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 비(非)-PVC-다층 필름.
제 3항에 있어서,

상기 열 밀봉층(5)은 15 ~ 30㎛의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 비(非)-PVC-다층 필름.
제 1항에 있어서,

상기 전체 층들은 폴리올레핀-동종 중합체 및/또는 폴리올레핀-공중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 비(非)-PVC-다층 필름.
제 1항에 있어서,

상기 다층 필름은 가소제, 항 블록제, 정전기 방지제, 및 기타 충진제를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 비(非)-PVC-다층 필름.
제 1항에 있어서,

상기 외층(2)은 폴리프로필렌-동종 중합체, 폴리프로필렌-블록 공중합체, 에틸렌을 공단량체(comonomer)로서 가지는 폴리프로필렌-랜덤 공중합체 및/또는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)을 함유하는 것을 특징으로 하는 비(非)-PVC-다층 필름.
제 2항에 있어서,

상기 중간층(3) 또는 상기 중간층(3)의 낮은 연화 온도를 나타내는 1개 이상의 층(6)은 폴리에틸렌-공중합체, 폴리프로필렌-공중합체, ρ〈0.9g/㎤인 폴리프로필렌-동종 중합체 또는 공중합체, 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 스티렌-에틸렌/부틸렌-스티렌 블록 공중합체, 스티렌-에틸렌/프로필렌-스티렌-블록 공중합체, SIS, 폴리이소부틸렌(PIB) 및/또는 ρ≥0.9g/㎤인 폴리프로필렌 및/또는 폴리에틸렌과 상기 중합체들의 블렌드로 이루어지는 것을 특징으로 하는 비(非)-PVC-다층 필름.
제 2항에 있어서,

상기 지지층(4)과 1개 이상의 층(7)은, 폴리프로필렌-동종 중합체, 폴리에틸렌-공중합체, 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 또는 선형-저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 및/또는 이들 중합체들의 블렌드로 이루어지는 것을 특징으로 하는 비(非)-PVC-다층 필름.
제 1항에 있어서,

상기 열 밀봉층(5)은 폴리프로필렌-공중합체, 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 선형-저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 및/또는 상기 중합체들과 스티렌-에틸렌/부틸렌-스티렌 블록 공중합체와의 블렌드, 스티렌-에틸렌/프로필렌-스티렌-블록 공중합체, SIS, 및/또는 α-올레핀-공중합체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 비(非)-PVC-다층 필름.
제 1항에 있어서,

상기 다층 필름은 플랫형 또는 호스형 필름인 것을 특징으로 하는 비(非)-PVC-다층 필름.
제 1항에 기재된 다층 필름은 공압출법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 비(非)-PVC-다층 필름의 제조방법.
제 14항에 있어서,

상기 공압출 제조된 필름은 물로 급냉각되는 것을 특징으로 하는 비(非)-PVC-다층 필름의 제조방법.
제 1항에 있어서,

상기 외층(2) 대 중간층(3) 대 지지층(4)의 두께비는 1:9:1 과 1:4.5:1의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 비(非)-PVC-다층 필름.
제 9항에 있어서,

상기 외층(2)은 에틸렌을 공단량체로서 가지는 폴리프로필렌-랜덤 공중합체를 함유하는 것을 특징으로 하는 비(非)-PVC-다층 필름.
제 12항에 있어서,

상기 외층(2)은 폴리프로필렌-랜덤 공중합체와 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS)블록 공중합체와의 블렌드로 이루어지는 것을 특징으로 하는 비(非)-PVC-다층 필름.
제 1항에 의한 비(非)-PVC-다층 필름으로 제조되는 것을 특징으로 하는 의료용 백.
제 19항에 있어서,

상기 의료용 백은 다수의 챔버들을 포함하는 것을 특징으로 하는 의료용 백.