KR20060081711A

KR20060081711A - 폴리에틸렌 압착식 파우치

Info

Publication number: KR20060081711A
Application number: KR1020067006132A
Authority: KR
Inventors: 파비엔 라더마허
Original assignee: 토탈 페트로케미칼스 리서치 펠루이
Priority date: 2003-09-30
Filing date: 2004-09-29
Publication date: 2006-07-13
Also published as: EP1520573A1; EP1670410B1; US20110120058A1; WO2005030112A1; US7892614B2; CN1859890A; JP2007509768A; ATE550045T1; KR101142711B1; EP1670410A1; JP4796497B2; CN100411604C; US20080272522A1

Abstract

본 발명은 폴리에틸렌 무균 압착식 파우치의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상기 파우치 및 의료용 포장 용도를 위한 상기 파우치의 용도를 포함한다.

Description

폴리에틸렌 압착식 파우치{POLYETHYLENE SQUEEZABLE POUCHES}

본 발명은 온도 저항성이 높고 광학적 특성이 양호하며 압착이 용이한 폴리에틸렌 발포 충전 밀봉 파우치의 제조 방법에 관한 것이다. 이 방법에 의해 제조된 파우치는 특히 정맥용 또는 비경구용 용액을 위한 의약품용 포장재로서 사용될 수 있다.

약학적 및 의학적 용도에서는 흔히 제품이 오염되는 것을 방지해야 할 필요성이 매우 크다. 발포/충전/밀봉 공정은 액상 약품 및 의료품의 무균 포장을 위한 바람직한 방법으로서 대두되었다. 발포/충전/밀봉 공정에 의하면, 한 번의 연속적이고 통합적인 조작에 의해, 플라스틱 용기를 성형하고 무균 충전하여 밀봉시킬 수 있다. 발포/충전/밀봉 공정에 이어, 밀봉된 용기는 안전성을 위하여 증기 멸균으로 멸균할 수 있다. 이 과정은 정맥용 액제의 경우에 특히 이용된다. 경제적인 관점에서 보면 장시간의 멸균은 피하는 것이 매우 바람직하다는 것은 널리 알려져 있다. 따라서 용기는 용기에 어떠한 손상도 입히지 않고 충분히 고온에서 멸균할 수 있어야 한다.

고온 저항성 이외에도, 용기는 양호한 광학적 특성, 특히 양호한 접촉 투명도 및 높은 투과율을 지녀야 한다. 실제로, 가능한 임의의 오염을 검출하기 위해 용기를 투과하여 액체를 시각적으로 관찰할 수 있을 것이 매우 요망된다.

게다가, 용기가, 예를 들어 정맥용 액제와 같은 액체를 함유하는 경우, 용기는 용액이 방출될 때 자동 압착될 수 있도록 충분한 가요성을 지닐 것이 요망된다.

EP 0 601 631은 라디칼 고압 중합 공정에 따라 제조된 저밀도 폴리에틸렌 20∼50% 및 선형 저밀도 폴리에틸렌 50∼80%를 포함하는 폴리에틸렌 조성물로 제조된 발포 충전 밀봉 용기에 관한 것이다. 이 용기는 117℃의 온도에서 멸균한다. 저밀도 폴리에틸렌 수지는 약품 및 의료품용 용기 제조 시장에서 현재 사용되고 있다. 그러나, 이러한 용기들은 109℃의 온도에서만 내열성이 있어서, 발포/충전/밀봉 공정 후에 추가적인 멸균이 요구되는 경우 멸균 시간이 길어진다.

따라서, 용기를 변형시키지 않으면서 멸균 온도를 증가시키는 것에 의해 무균 상태로 만들 수 있는 폴리에틸렌 발포 충전 밀봉 용기의 제조 방법이 여전히 요구되고 있다.

본 발명의 제1 목적은 무균 발포 충전 밀봉 파우치의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 제2 목적은 액체가 방출될 때 쉽게 압착되는 발포 충전 밀봉 파우치를 제공하는 것이다.

본 발명의 제3 목적은 투명도가 높고 투과율이 양호한 발포 충전 밀봉 파우치를 제공하는 것이다.

본 발명자는

a) 밀도가 0.928∼0.942 g/cm³인 메탈로센 촉매에 의한 폴리에틸렌을 패리슨(parison)으로 압출하는 단계,

b) 단계 a)의 패리슨을 파우치로 발포성형하는 단계,

c) 단계 b)로부터 생성된 파우치에 액체를 충전하는 단계,

d) 충전된 파우치를 밀봉하는 단계, 및

e) 상기 파우치를 최소 118℃에서 멸균하는 단계

를 포함하는, 무균 발포 충전 밀봉 파우치의 제조 방법을 발견하였다.

정맥용 액제와 같이 의료 용도에 사용하기 위해서는 공정의 단계 b)에서 멸균 공기가 사용될 수 있다.

본 발명자는 본 발명에 따른 방법에 의해 본 발명의 상기 목적들 중 하나 이상을 달성할 수 있음을 발견하였다.

본 발명에 사용되는 메탈로센 촉매에 의한 폴리에틸렌(Metallocene catalysed Polyethylene; mPE)은 프로필렌, 1-부텐, 1-헥센, 1-옥텐 또는 4-메틸-1-펜텐으로 구성된 군에서 선택되는 공단량체와 에틸렌의 공중합체이며, 상기에서 바람직한 공단량체는 1-헥센이다.

본 발명에서 사용되는 mPE의 밀도는 반응기에 공급되는 공단량체의 양에 의해 조절할 수 있다. mPE의 밀도는 0.928∼0.942 g/cm³, 바람직하게는 0.930∼0.940 g/cm³, 보다 바람직하게는 0.932∼0.936 g/cm³일 수 있다. 본 명세서에서, 폴리에틸렌의 밀도는 ASTM D 1505 방법을 이용하여 23℃에서 측정된다.

본 발명에서 사용되는 mPE의, ASTM D 1238 조건 2.16 kg/190℃에 따른 용용 지수 MI₂는 반응기에 공급되는 수소의 양에 의해 조절할 수 있다. mPE의 용융 지수는 0.3∼2.5 g/10분, 바람직하게는 0.5∼1.5 g/10분, 가장 바람직하게는 0.7∼1.05 g/10분일 수 있다.

바람직하게는, 본 발명에서 사용되는 mPE 수지는 R.N. Shroff 및 H. Mavridis의 문헌[Macromolecules 2001, 34, 7362-7367]에서 하기 식으로 정의된 바와 같은 유변학적 장쇄 분지화 지수(Long Chain Branching Index; LCBI)를 갖는다.

상기 식에서,

은 190℃에서의 제한적 0-전단 점도이며,

은 135℃의 트리클로로벤젠 중에서의 고유 점도이다.

LCBI는 하기의 일반화된 Cross 식에 따라 US-A-6114486에 기재된 바와 같은 유변학적 곡선(복소 점도 대 빈도수)의 최소 자승 분석에 의한 최적 피팅으로부터 계산된다.

상기 식에서,

및

는 각각 점도 측정값 및 전단율 데이터이며,

은 0-전단 점도이고, t₀은 재료의 특징적 이완 시간이고, n은 재료의 전단 박화 거동을 특징짓는 재료의 파워 로 지수(power law index)이다. 역학적 및 유변학적 분석은 질소 하에 190℃에서 수행하며, 변형 진폭은 ASTM D 4440에 따르면 10%이다.

본 발명에 사용되는 mPE의 LCBI는 0.14보다 크고, 바람직하게는 0.50보다 크며, 더 바람직하게는 1보다 크고, 가장 바람직하게는 2보다 크다.

본 발명에 요구되는 mPE를 제조하기 위해 이용되는 촉매 시스템은 메탈로센 성분, 바람직하게는 가교형 메탈로센 성분을 포함한다. 메탈로센 성분은 하기 식으로 표시되는 임의의 메탈로센 성분일 수 있다.

R_n"(C_pR'_k)₂MQ_Z-2

상기 식에서, (C_pR'_k)는 시클로펜타디에닐 또는 치환된 시클로펜타디에닐이며, 각 R'은 동일하거나 상이하고 수소 또는 히드로카르빌 라디칼, 예컨대 1∼20개의 탄소 원자를 포함하는 알킬, 알케닐, 아릴, 알킬아릴 또는 아릴알킬 라디칼이고/이거나 두 개의 탄소 원자는 서로 결합하여 C₄-C₆ 고리를 형성하며, R"은 치환된 또는 비치환된 C₁-C₄ 알킬리덴 라디칼, 디알킬 또는 디아릴 게르마늄 또는 규소 또는 실록산, 또는 두 개의 (C_pR'_k) 고리를 연결하는 아민 라디칼 또는 알킬 포스핀이며, n은 0 또는 1일 수 있고, 바람직하게는 n은 1이며, Q는 할로겐 또는 탄소 원자수 1∼20의 히드로카르빌 라디칼, 예컨대 아릴, 알킬, 알케닐, 알킬아릴 또는 아릴알킬 라디칼 또는 탄소 원자수 1∼20의 히드로카르복시 라디칼 또는 할로겐이며, 서로 동일하거나 상이할 수 있고, k는 n이 1일 경우 4이거나 또는 n이 0일 경우 5이며, Z는 전이 금속의 원자가이고, M은 4b족, 5b족 또는 6b족 전이 금속, 바람직하게는 4b족 전이 금속, 가장 바람직하게는 지르코늄이다.

바람직하게는, 메탈로센 촉매는 치환 또는 비치환 비스인데닐 지르코늄 디클로라이드, 바람직하게는 가교형 치환 또는 비치환 비스인데닐 지르코늄 디클로라이드, 보다 바람직하게는 가교형 비스테트라히드로 인데닐 지르코늄 디클로라이드이다.

한 가지 바람직한 구체예에 따르면, 가교형 메탈로센 촉매는 에틸렌 비스(4,5,6,7-테트라히드로-1-인데닐)지르코늄 디클로라이드이다.

메탈로센은 당분야에 공지된 임의의 방법에 따라 지지체에 담지시키고 활성화시킬 수 있다.

본 발명에 요구되는 폴리에틸렌의 제조에 이용되는 메탈로센 촉매는 기체, 용액, 슬러리 또는 고압 중합에서 이용될 수 있다. 바람직하게는, 본 발명에 요구되는 mPE를 제조하기 위해 슬러리 중합이 이용된다.

항산화제, 정전기 방지제, 김서림 방지제, UV 차단제 및 블로킹 방지제 또는 슬립(slip) 첨가제와 같은 표준 첨가제 역시 수지에 첨가할 수 있다. 필요에 따라, 가공 조제 역시 첨가할 수 있다.

파우치의 멸균 온도는 최소 118℃이다. 바람직하게는 멸균은 119℃에서 수행하며, 보다 바람직하게는 멸균은 119℃에서 15분 동안 수행한다.

본 발명은 또한 본 발명의 방법에 따라 제조된 압착식(squeezable; 짜낼 수 있는) 파우치를 제공한다. 바람직하게는, 제조된 파우치는 표준 방법 ASTM D 1003에 따라 측정 시 투과율이 95% 이상이고, 표준 방법 ISO 14782에 따라 측정 시 탁도가 35% 미만, 바람직하게는 32% 미만이다. 이 파우치는 또한 우수한 접촉 투명도를 갖는 것이 특징이다.

본 발명은 또한 의료용 포장 용도를 위한 본 발명의 방법에 따라 제조된 파우치의 용도를 추가로 제공한다.

무균 발포 충전 밀봉 파우치를 제조하기 위해 메탈로센 촉매에 의한 폴리에틸렌 수지(R1)를 이용하였다. 사용된 메탈로센 촉매는 가교형 메탈로센 에틸렌 비스(4,5,6,7 테트라히드로-1-인데닐)지르코늄 디클로라이드였다. 본 발명의 방법에 사용된 수지 R1의 중합은 액체 충전 슬러리 루프 반응기에서 수행하였다. 에틸렌을 촉매및 1-헥센과 함께 주입하였다. 이소부탄을 희석제로서 사용하였다. C2가 에틸렌이고 C6이 1-헥센이고 이소 C4가 이소부텐이고 TIBAL이 트리이소부틸알루미늄인 중합 조건은 다음과 같았다:

C2 공급량(Kg/h): 3900,

C6/C2 공급비(kg/T): 22,

H2/C2 공급비(g/T): 42,

이소 C4 공급량(kg/h): 1940,

TIBAL 농도(ppm): 100-200,

중합 온도: 90℃

비교예 파우치는 하기 1∼3을 이용하여 제조하였다:

1. 크롬 촉매를 사용하여 제조된, 아토피나에서 상표명 Finathene(등록상표) HF513으로 시판되는 폴리에틸렌 수지(R2).

2. 바젤에서 상표명 Lupolen(등록상표) 3040D으로 시판되는 폴리에틸렌 수지(R3).

3. 아토피나에서 상표명 Atofina(등록상표) 폴리프로필렌 3020SM3로 시판되는 폴리프로필렌 수지(R4).

MI2는 상기에 정의된 바와 같이 측정하였다. MFI는 표준 테스트 ASTM D 1238의 방법에 따라, 2.16 kg의 하중 하에 230℃의 온도에서 측정하였다. 이들 수지의 특성은 하기 표 1에 요약하였다.

[표 1]

수지	밀도(g/cm³)	MI2(g/10분, 190℃)	MFI(g/10분, 230℃)
R1(실시예)	0.935	0.9	-
R2(비교예)	0.934	0.15	-
R3(비교예)	0.930	0.3	-
R4(비교예)	0.900	-	1.8

수지 R1은 장쇄 분지화 지수 LCBI 0.60을 나타내었다. R1의 LCBI는 ASTM D 4440에 따라 기록된 복소 점도에 일반화된 Cross 식을 피팅하여 결정하였다.

파우치 제조

모든 수지는, 하나의 공정 사이클에서, 패리슨으로 압출하고 파우치로 발포성형하고 물을 충전하여 밀봉하였다. 발포 충전 밀봉 공정은 Rommelag 장치에서 수행하였다. 그 후 이 파우치는 오토클레이브에 넣어 119℃에서 15분 동안 멸균하였다. 이 파우치는 용적이 500 ml였다. 기타 특성들은 하기 표 2에 기재되어 있다.

[표 2]

파우치	조성	중량(gr)	두께(mm)
P1(실시예)	R1	18.5	0.45
P2(비교예)	R2	28	0.5
P3(비교예)	R3	21.9	0.5
P4(비교예)	R4	19.7	0.5

파우치 특성

모든 파우치에 대해, 파우치가 119℃의 온도에서 15분 동안 유지되었을 때 누수가 발생하는지를 확인함으로써 119℃의 온도에서의 저항성을 테스트하였다.

이들 파우치에 대해 그 압착식 거동을 추가로 테스트하였다. 본 발명의 방법에 따라 제조된 파우치는 액체가 방출될 때 자동 압착되었다. 도 1에서, 물이 방출되기 전의 충전 밀봉 파우치의 전면도(1a) 및 측면도(1b)를 확인할 수 있다. 도 2에서는, 물이 방출된 후의 밀봉 파우치의 전면도(2a) 및 측면도(2b)를 확인할 수 있다.

또한 이들 파우치에 대해, 그 광학적 특성, 특히 투과율, 탁도 및 접촉 투명도를 테스트하였다. 투과율은 표준 방법 ASTM D 1003에 따라 측정하였다. 탁도는 표준 방법 ISO 14782에 따라 측정하였다. 모든 결과는 하기 표 3에 기재하였다.

[표 3]

파우치	온도 저항성	투과율(%)	탁도(%)	접촉 투명도	압착식 거동
P1(실시예)	누수 없음	95	31	우수	우수
P2(비교예)	누수	89	78	불량	매우 양호
P3(비교예)	누수	91	n.m.	매우 양호	매우 양호
P4(비교예)	누수 없음	93	n.m.	우수	불량
n.m.: 측정하지 않음

본 발명에 따라 제조된 파우치는 양호한 고온 저항성, 우수한 광학 특성 및 우수한 압착식 거동을 겸비한다.

Claims

a) 밀도가 0.928∼0.942 g/cm³인 메탈로센 촉매에 의한 폴리에틸렌을 패리슨(parison)으로 압출하는 단계,

b) 단계 a)의 패리슨을 파우치로 발포성형하는 단계,

c) 단계 b)로부터 생성된 파우치에 액체를 충전하는 단계,

d) 단계 c)로부터 생성된 충전된 파우치를 밀봉하는 단계, 및

e) 상기 파우치를 최소 118℃에서 멸균하는 단계

를 포함하는, 압착식(squeezable) 파우치의 제조 방법.
제1항에 있어서, 메탈로센이 가교형 메탈로센 촉매인 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 메탈로센이 가교형 비스인데닐 지르코늄 디클로라이드인 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 메탈로센 촉매에 의한 폴리에틸렌은 190℃에서 2.16 kg의 하중 하에 ASTM D 1238에 따라 측정 시 용융 지수가 0.3∼2.5 g/10분인 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 멸균 온도가 119℃인 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따라 제조된 압착식 파우치.
의료용 포장 용도에 사용하기 위한 제6항에 따른 파우치의 용도.