KR0157613B1

KR0157613B1 - 의료용 백

Info

Publication number: KR0157613B1
Application number: KR1019890017724A
Authority: KR
Inventors: 토시오 타까; 타꾸오 오꾸보; 요시마사 사이또
Original assignee: 무라따 가즈; 쇼와 덴꼬 가부시끼 가이샤
Priority date: 1988-12-03
Filing date: 1989-12-01
Publication date: 1998-12-01
Also published as: KR900009792A; EP0377121A2; EP0377121A3

Abstract

내용없음.

Description

의료용 백

본 발명은 위생성(hygienic quality), 유연성, 투명성 및 내열성과 같은 물리적 특성이 우수한, 의료용 액체, 혈액 등을 위한 의료용 백(medical bag)에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 내용물을 살균하기 위한 100℃이상의 열처리에 견디며 투명성 및 유연성 뿐만 아니라 위생성도 만족스러운, 에틸렌 중합체를 주성분으로 포함하는 필름으로 이루어진 의료용 백에 관한 것이다.

현재 이용할 수 있는 유연하고 투명한 의료용 백의 재료에는 JP-B-제58-41862호, JP-B-제63-65339호 및 JP-B-제1-44337호에 기술된 바와 같이, 내열성 향상을 목적으로 가교결합시킨 폴리비닐 클로라이드 및 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체가 포함된다. 본원에서 사용된 JP-B란 용어는 심사된 인본국 특허 공보를 의미한다.

폴리비닐 클로라이드 백에는 딱딱한 폴리비닐 클로라이드를 연화시키고자 첨가한 다량의 가소제(plasticizer)나 반응하지 않은 나머지 단량체로 인해 위생상의 문제가 제기된다. 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체로 제조된 백은 내열성이 불량하기 때문에 살균시에 주름이 잡혀 외관상 불량하다.

본 발명의 공동 발명자 중의 한 발명자가 다른 발명자들과 공동으로, 3층 구조를 갖는, 즉 저밀도의 에틸렌/1-올레핀 공중합체를 함유하는 중간 층과 저밀도 폴리에틸렌 또는 상기 중간 층보다 고밀도의 에틸렌/1-올레핀 공중합체를 함유하는 내부 층 및 외부 층을 갖는 의료용 백을 제안한 바 있으며, 이는 미합중국 특허 제4,775,562호에 기재되어 있다. 그러나. 이러한 의료용 백의 필름은 120℃에서 종방향(MD)의 열수축율이 20%를 초과하기 때문에, 살균하기 위해 115℃이상으로 열처리하는 경우 그 표면에 약간의 열 수축 또는 열 변형이 일어나므로 투명성 및 유연성이 떨어진다. 게다가, 이러한 필름으로 백을 제조하는 경우, 열 수축으로 인해 밀봉부가 또한 변형되어, 생산성 및 외관상의 문제를 일으킨다.

본 발명의 목적은 위에서 언급한 단점이 해소된, 즉 만족할만한 위생성을 가지며, 만족할만한 내열성 및 상당히 우수한 유연성과 투명성도 가지며, 잔주름 없이 만족할만한 외관을 갖는, 에틸렌 중합체를 포함하는 의료용 백을 제공하는데 있다.

본 발명에 이르러, 밀도가 0.920g/㎤이하이고, 융점이 117℃ 이하인 성분을 15중량% 이상 함유하며, 120℃에서 종방향(MD)의 열 수축율이 20% 이하이고, 저밀도 폴리에틸렌 및 에틸렌/1-올레핀 공중합체를 주성분으로 하는 필름으로 이루어진 의료용 백을 제조함으로써 상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성할 수 있게 되었다.

본 발명에 따르는 필름의 주성분들 중의 한 성분으로서, 저밀도 폴리에틸렌은 살균 온도 조건을 고려하면 통상 밀도가 0.930g/㎤ 이하, 0.920g/㎤인 것이 바람직하다. 이 저밀도 폴리에틸렌은 문헌[참조: Encyclopedia of Polymer Science and Technology, Vol. 6(Jon Willey and Sons Inc.(1967)]에 기재된 바와 같이 고압법 폴리에틸렌이라 불리우며, 하나의 중합체 주쇄와 길이가 긴 측쇄(추가의 측쇄 포함)로 이루어진다. 여기에 사용된 길이가 긴 측쇄란 용어는 쇄장이 주쇄의 길이에 상당하는 예를 들면 탄소수가 15개 이상인 측쇄를 의미한다.

본 발명의 필름을 구성하는 다른 주성분으로서, 에틸렌/1-올레핀 공중합체(이하에서는 에틸렌 공중합체라고 함)는 밀도가 보통 0.920g/㎤ 이하, 바람직하게는 0.910g/㎤ 이하, 더욱 바람직하게는 0.905g/㎤ 이하이다. 이러한 밀도의 하한치로는 최근의 기술 수준으로 볼때 0.890g/㎤인 것이 바람직하다.

에틸렌 공중합체의 제조시 공단량체로 사용할 수 있는 1-올레핀은 보통 탄소수 3 내지 12, 바람직하게는 탄소수 3 내지 8의 1-올레핀으로, 예를 들면, 프로필렌, 부텐-1, 헥센-1, 4-메틸펜텐-1 및 옥텐-1 등이 있다. 에틸렌 공중합체에서 1-올레핀의 공중합비는 8 내지 15몰%인 것이 바람직하며, 8 내지 13몰%인 것이 더욱 바람직하다. 1-올레핀의 공중합비가 증가함에 따라. 생성된 공중합체의 밀도는 감소한다.

본 발명의 에틸렌 공중합체는 하나의 중합체 주쇄와 길이가 짧은 측쇄로 이루어진다. 이때 사용된 용어 길이가 짧은 측쇄란 주쇄 길이에 비해 길이가 충분히 짧은 예를 들면 탄소원자 15개 미만, 바람직하게는 탄소원자 1 내지 10개, 더욱 바람직하게는 탄소원자 1 내지 6개를 갖는 측쇄를 말한다. 평균 측쇄의 점유율은 주쇄의 탄소원자 1000개에 대한 측쇄의 수로 환산하여, 바람직하게는 2 내지 70, 더욱 바람직하게는 10 내지 70이다.

성형적성(moldability) 및 강도를 참작하여, 위에서 언급한 저밀도 폴리에틸렌과 에틸렌 공중합체는 용융유량(MFR)이 조건 4하에 JIS(Japanese Industrial Standard) K7210에 따라 측정한 바에 따르면(이하에서도 동일함), 보통 0.1 내지 20g/10분, 바람직하게는 0.1 내지 15g/10분, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 10g/10분이다.

본 발명의 필름은 저밀도 폴리에틸렌과 에틸렌 공중합체의 혼합물로 이루어진 필름(제1태양)일 수 있거나, 저밀도 폴리에틸렌 층과 에틸렌공중합체 층으로 이루어진 적층 필름(제2태양)일 수 있다. 양자의 경우에, 필름 또는 각 층에는 당해 기술분야에서 통상 사용되는, 열 안정화제, 산화방지제, 촉매중화제 등이 포함될 수 있다.

제1태양에 따르는 필름의 제조시, 먼저 저밀도 폴리에틸렌과 에틸렌 공중합체를 균일하게 혼합한다. 혼합비는 상기 폴리에틸렌 수지의 물리적 특성에 따라 달라지며, 생성된 필름이 이하에서 기술할 물리적 특성을 충족할 수 있도록 선정해야 하는데, 에틸렌 공중합체가 혼합물의 총 중량을 기준으로 하여, 50 내지 90중량%, 바람직하게는 50 내지 85중량%의 양으로 존재하는 것이 바람직하다.

균일 혼합은 에틸렌 수지 분야에서 통용되는 공지된 방식으로 수행한다. 예를 들면, 상기 혼합방법은 헨쉘 믹서(Henschel mixer) 및 리본 블렌더(ribbon blender)와 같은 혼합기를 사용한 건식 배합 방법일 수 있거나, 혼련기(kneader), 압출기 등을 용융 혼련방법일 수 있다. 우선 건식 배합한 다음 용융 혼련하여 균일성이 증가된 혼합물을 수득할 수 있다.

용융 혼련방법은 에틸렌 수지 둘 다가 용융되는 온도에서 수행한다. 그러나, 그 온도가 너무 높으면, 저밀로 폴리 에틸렌 및 에틸렌 공중합체가 가끔 열에 의해 열화(deterioration)되는 경우가 있음을 주목해야 한다. 이러한 점을 감안하여, 용융 혼련온도를 일반적으로 150 내지 200℃의 범위내로 선정한다.

이후에, 생성된 혼합물을 취입 필름 압출법(blown-film extrusion)(수 냉각식 및 공기 냉각식을 포함함), T-다이 압출법, 건식 적층법, 압출 적층법 등에 의해 필름으로 성형한다. 이 필름은 단층 구조를 취하거나 2층 이상의 다층 구조를 취할 수 있다.

제2태양에 따르는 적층 필름은 저밀로 폴리에틸렌 층 하나 이상과 에틸렌 공중합체 층 하나 이상으로 이루어지면, 3개 이상의 층으로 이루어질 수 있다. 저밀로 폴리에틸렌 층의 두께는 10 내지 50㎛인 것이 바람직하며, 10 내지 40㎛인 것이 더욱 바람직하다. 적층 필름에서 저밀도 폴리에틸렌 층의 총 두께는, 필름의 전체 두께를 기준으로 하여, 10 내지 50%인 것이 바람직하며, 15 내지 50%인 것이 더욱 바람직하다. 한편, 에틸렌 공중합체 층의 두께는 100 내지 400㎛인 것이 바람직하고, 100 내지 300㎛인 것이 더욱 바람직하며, 적층 필름에서 에틸렌 공중합체의 층의 총 두께는, 필름의 전체 두께를 기준으로 하여, 50 내지 90%인 것이 바람직하며, 50 내지 85%인 것이 더욱 바람직히다.

저밀로 폴리에틸렌 층이 의료용 백의 내층을 이루도록 저밀도 폴리에틸렌 층을 적층시키는 것이 바람직하며, 저밀도 폴리에틸렌 층/에틸렌 공중합체 층/저밀도 폴리에틸렌 층의 층 구조를 갖는 적층 필름이 특히 바람직하다.

이러한 층들은 취입 필름 동시압출법(수 냉각식 및 공기 냉각식을 포함함), T-다이 동시압출법, 건식 적층법, 압출 적층법 등과 같은 통상적인 방법으로 적층시킬 수 있다. 경제적인 측면에서, 수냉각식 취입 필름 동시압출법 및 T-다이 동시압출법이 바람직하다.

제1태양과 제2태양을 비롯하여 본 발명의 필름은, 필름의 중량을 기준으로 하여, 대체로 바람직하게는 10 내지 50중량%, 보다 바람직하게는 15 내지 50 중량%의 저밀도 폴리에틸렌 및 바람직하게는 50 내지 90중량%, 보다 바람직하게는 50 내지 85중량%의 에틸렌 공중합체를 함유한다. 필름은 두께가 250㎛ 이상인 시트를 포함하고, 필름의 두께는 보통 0.10 내지 0.80㎜의 범위내이며, 0.15 내지 0.60㎜의 범위인 것이 바람직하다. 필름 두께가 0.10㎜ 미만이면, 필름은 용적감(massiveness)이 적어지고, 그 두께가 0.80㎜를 초과하면, 필름은 유연성이 떨어진다.

본 발명의 필름은 밀도가 0.920g/㎤이하이지만, 바람직하게는 0.890g/㎤이상, 더욱 바람직하게는 0.895g/㎤ 이상이다. 밀도가 0.920g/㎤를 초과하는 경우, 수득되는 필름의 결정화도가 높아져 필름이 양호한 유연성 및 투명성을 나타내지 못한다.

또한, 필름이 시차주사열량계(DSC : 이하에서도 동일함)로 측정한 융점이 117°이하인 성분을 15중량% 이상, 바람직하게는 20중량% 이상 90중량%이하, 더욱 바람직하게는 20중량% 이상 80중량% 이하의 양으로 함유하는 것이 중요하다. 당해 성분이 15중량% 이상 존재하면 백의 제조시 성형적성 및 가공성이 현저히 증진된다.

본 발명에서 또한 중요한 점은 필름이 120℃에서 MD로 20% 이하, 바람직하게는 18%이하의 열 수축율을 가져야 한다는 점이다. 열 수축율(%)은 일본공업규격(JIS) Z 1709(1976)에 따라 측정하여 하기 식으로 계산한다 :

상기식에서, L_O는 시험 샘플의 길이(100㎜)이고, L은 시험 샘플의 수축된 후의 길이(㎜)이다.

120℃에서 MD의 열 수축율이 20%를 초과하면, 살균하기 위해 115℃ 이상으로 열처리할때 투명성 및 유연성 뿐만 아니라 외관까지도 손상된다. 또한, 이러한 필름을 열 밀봉(heat sealing)하여 백으로 만들 경우, 밀봉부가 열수축으로 인해 변형된다.

본 발명의 필름은 융점이 117℃ 이하인 성분을 15중량% 이상의 다량으로 함유하지만, 120℃에서 MD의 열 수축율이 20% 이하만큼 낮은 독특한 필름이다. 이러한 독특한 특성을 갖는 필름은 통상적인 조건하에서 에틸렌 수지를 필름 취입함으로써 수득할 수 있는 것이 아니라, 특별한 조건하에, 예를 들면, 에틸렌 수지를 250 내지 290℃, 바람직하게는 260 내지 290℃, 더욱 바람직하게는 260 내지 285℃의 매우 높은 다이 온도 및 2.0 내지 4.0m/분, 바람직하게는 2.0 내지 3.5m/분, 더욱 바람직하게는 2.0 내지 3.2m/분의 매우 느린 인취 속도(take-off speed)에서 필름 취입함으로써 수득할 수 있다.

이렇게 하여 수득한 필름을 열 밀봉시켜, 의료용 액체, 혈액 등의 주입 및 방출구를 갖는 규정 크기 및 형상의 의료용 백을 만든다. 열 밀봉은 의료용 백의 내층 융점(mp)보다는 높지만, (융점 + 10℃) 내지 (융점 + 40℃)의 범위내에 있는 온도에서 실시하는 것이 바람직하다.

이하에서는 몇가지 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상세히 예시하고자 하나, 이들 실시예로 본 발명을 제한하려는 것은 아니다. 달리 나타내지 않는 한, 모든 부 및 비는 중량을 기준으로 한다.

필름의 물리적 특성 및 의료용 백의 외관에 대해서 다음과 같이 측정하고 평가한다 :

1) 밀도 : JIS K7112, 방법 D에 따라 23℃±0.1℃에서 측정.

2) 융점 : DSC를 사용하여 10℃/분의 속도로 온도를 상승시키면서 최고온도를 측정.

3) 유연도 :

3-1) ASTM D-882에 따라 신장율 측정.

3-2) 고리(hook)에 걸었을때 의료용 백 안의 액상 내용물이 방출되도록 할 수 있는 자연 방출 특성을 육안으로 관찰하여 평가함.

4) 투명도 :

4-1) 의료용 백에 생리학적 염수를 채우고 115℃에서 30분 동안 고압 증기 살균 처리한 다음 40℃에서 40분 동안 열처리한 후 육안으로 시각적 판단에 의한 투명도를 평가함.

4-2) 살균 처리 후 백의 헤이즈(haze)를 ASTM D-1003에 따라 측정.

5) 열 수축율 : JIS Z1709에 따라 120℃에서 MD의 열 수축율 측정.

6) 열 밀봉성 및 외관 : 육안으로 주름, 변형 및 파손을 관찰하여 필름의 열 밀봉성과 의료용 백의 외관을 평가함.

육안으로 관찰한 자연방출 특성, 시각적 판단에 의한 투명도, 열 밀봉성 및 외관에 대해 각각 우수, 양호, 불량 또는 매우 불량으로 등급을 매긴다.

하기 실시예에서 필름의 제조에 사용된 중합체는 다음과 같다 :

PE(1) : 고압법 저밀도 폴리에틸렌(밀도 : 0.927g/㎤; 융점 : 114℃; MFR : 1.1g/10분)

PE(2) : 에틸렌/부텐-1 공중합체(밀도 : 0.909g/㎤; MFR : 1.2g/10분; 길이가 짧은 측쇄에 있는 알킬 그룹의 평균 탄소 원자수 : 약2개; 주쇄의 탄소원자 1000개당 평균 측쇄화도 : 약 27; 융점 : 121℃)

PE(3) : 에틸렌/부텐-1 공중합체(밀도 : 0.896g/㎤; MFR : 1.5g/10분; 길이가 짧은 측쇄에 있는 알킬 그룹의 평균 탄소 원자수 : 약2개; 주쇄의 탄소원자 1000개당 평균 측쇄화도 : 약35; 융점 : 118℃)

PE(4) : 에틸렌/헥센-1 공중합체(밀도 0.900g/㎤; MFR : 2.0g/10분; 길이가 짧은 측쇄중에 있는 알킬 그룹의 평균 탄소 원자수 : 약4개; 주쇄의 탄소원자 1000개당 평균 측쇄화도 : 약 35; 융점 : 120℃)

[실시예 1 및 비교실시예 1]

PE(1)과 PE(2)를 20/80의 비율로 건식 배합하여 혼합물(A)를 만든다. 혼합물(A)에서 융점이 117℃ 이하인 성분의 함량을 하기 표2에 나타내었다.

중간층, 내부 층 및 외부 층 각각에 대해 직경 65㎜의 압출기 1개와 각각 직경이 40㎜인 압출기 2개를 사용한다. 이들 압출기 3개와 3층 다이(직경 : 150㎜; 나선형 구조; 다이 온도 : 표 1에 나타냄)를 사용하여 혼합물(A)를 취입 필름 압출(인취 속도 : 표1에 나타냄; 팽창비 : 1.5)하고 수냉각식 링으로 냉각시켜, 내부 층, 중간 층 및 외부 층의 두께가 각각 30㎛, 190㎛ 및 30㎛로 총 두께가 250㎛인 3층 구조의 취입 필름을 수득한다.

[실시예 2 및 비교실시예 2]

PE(1)과 PE(2)을 40/60의 비로 건식 배합하여 혼합물(B)를 제조한다. 융점이 117℃이하의 성분에 대한 함량을 하기 표 2에 나타내었다.

T-다이(폭 : 600㎜; 다이 온도 : 표 1에 나타냄)가 장착된 압출기(직경 : 65㎜)를 사용하여 혼합물(B)를 T-다이 압출(인취 속도 : 표 1에 나와있음)시키고 냉각 롤(roll)로 냉각시켜 두께 250㎛의 필름을 수득한다.

[비교실시예 3 및 4]

PE(1)만을 사용(비교실시예3)하거나 PE(2)만을 사용(비교실시예4)하여, 다이(직경 : 150㎜; 단층; 나선형 구조; 다이온도 : 표 1에 나타냄)가 장착된 압출기(직경 : 65㎜)로 취입 필름 압출(인취 속도 : 표 1에 나타냄; 팽창비 : 1.5)하고 공기 냉각식 링(취입기 : 3HP)으로 냉각시켜 두께가 250㎛인 필름을 제조한다.

상기한 필름 형성시, 인취 속도 및 다이 온도를 조정하여 120℃에서의 필름의 열 수축율을 조절한다.

위에서 수득한 필름 각각의 500㎖ 용량의 의료용 백을 제조하여 이 백의 여러 특성을 측정하고, 그 결과를 표 2에 나타내었다.

[실시예 3 및 4와 비교실시예 5 및 6]

하기 표 4에 나타낸 각각의 중합체로부터 직경이 65㎜인 압출기 1개와 각각 직경이 40㎜인 압출기 2개로 중간 층과 내부 층 및 외부 층을 각각 제조하고, 3층 다이(직경 : 150㎜; 나선형 구조; 다이 온도 : 표 3에 나타냄)를 사용하여 취입 필름 압출(인취 속도 : 표 3에 나타냄; 팽창비 : 1.5)시키고 수냉각식 링으로 냉각시켜 3층 구조의 필름을 수득한다.

[실시예 5와 비교실시예 7 및 8]

표 4에 나타낸 중합체에 대해 3층 다이(폭 : 60㎜; 다이 온도 : 표3에 나타냄)가 장착된 동시 압출기(직경 : 65㎜, 40㎜, 40㎜)를 사용하여 T-다이 압출(인취 속도 : 표3에 나타냄)을 실시하고 냉각 롤로 냉각시켜 각각의 두께가 표4에 나타낸 바와 같은 3층 구조의 필름을 수득한다.

[비교실시예 9 및 10]

표 4에 나타낸 중합체를 다이(직경 : 150㎜; 단층; 나선형 구조; 다이 온도 : 표 3에 나타냄)가 장착된 압출기(직경 : 65㎜)로 취입 필름 압출(인취 속도 : 표 3에 나타냄; 팽창비 : 1.5)시키고 수냉각식 링으로 냉각시켜, 두께가 표 4에 나타낸 바와 같은 단층 필름을 제조한다.

위에서 제조한 필름 각각으로 500㎖ 용량의 의료용 백을 제조하여, 각종 특성을 측정하고, 그 결과는 표 5에 나타내었다 :

비교실시예 4, 8 및 10의 필름은 기포 형성(비교실시예 4 및 10)이나 불안정한 가장자리(비교실시예 8)로 인해 안정하게 수득할 수 없었다.

상기 실시예 및 비교실시예의 결과로부터 명백히 입증되는 바와 같이, 본 발명에 따르는 의료용 백은 유연성이 만족스러울 뿐만 아니라 투명성, 내열성 및 열밀봉성도 우수하다.

따라서, 본 발명의 의료용 백이 갖고 있는 특징은 다음과 같다;

(1) 내열성이 우수하기 때문에 살균시 주름이 잡히거나 변형되는 일이 거의 없어 만족스러운 외관을 제공한다.

(2) 유연성이 우수하기 때문에 액상 내용물의 방출에 아무런 문제도 일으키지 않는다.

(3) 투명성이 만족스럽기 때문에 외부에서 내용물을 쉽게 볼 수 있다.

(4) 외관이 만족스럽고(주름이나 변형이 없음) 거의 파손되지 않는다.

본 발명은 이의 특정 태양에 관해 상세히 기술하였지만, 당해 분야의 숙련가라면 누구나 본 발명의 취지 및 영역을 벗어나지 않으면서 각종 변경과 수정을 가할 수 있음은 명백하다.

Claims

밀도가 0.920g/㎤이하이고, 융점 117℃ 이하의 성분을 15중량% 이상 함유하며, 120℃에서 종방향의 열 수축율이 20% 이하이며, 저밀도 폴리에틸렌 및 에틸렌/1-올레핀 공중합체가 주성분인 필름으로 제조한 의료용 백(medical bag).
제1항에 있어서, 필름이 저밀도 폴리에틸렌과 에틸렌/1-올레핀 공중합체의 혼합물을 포함하는 의료용 백.
제1항에 있어서, 필름이 저밀도 폴레에틸렌을 함유하는 층 하나 이상과 에티렌/1-올레핀 공중합체를 함유하는 층 하나 이상을 포함하는 의료용 백.
제1항에 있어서, 1-올레핀의 탄소수가 3 내지 12인 의료용 백.
제1항에 있어서, 에틸렌/1-올레핀 공중합체가 단량체 단위로서 1-올레핀을 8 내지 15몰% 함유하는 의료용 백.
제1항에 있어서, 저밀도 폴리에틸렌의 밀도가 0.930g/㎤ 이하인 의료용 백.
제1항에 있어서, 에틸렌/1-올레핀 공중합체의 밀도가 0.920g/㎤ 이하인 의료용 백.
제1항에 있어서, 필름이, 필름의 중량을 기준으로 하여, 저밀도 폴리에틸렌을 10 내지 50% 포함하고 에틸렌/1-올레핀 공중합체를 50 내지 90% 포함하는 의료용 백.
제1항에 있어서, 필름의 두께가 0.10 내지 0.80㎜인 의료용 백.