专利名称：多层聚合物结构的制作方法
发明
背景技术：
领域本发明总地涉及用于制造容器衬里的多层聚合物结构，更具体地，本发明涉及三层结构。
背景技术：
对于医药领域和相关产业，不断增加对挠性聚合物容器的需要。挠性聚合物容器通常用于容纳、贮存和递送治疗剂，如静脉内溶液、肾溶液和血液以及血液制品。还非常需要聚合物容器和容器衬里用于制备生物工程制品如重组蛋白。
在细胞培养和生物制药学工业中，液体如细胞培养介质、收获材料、注射用水、废液等必须在无菌环境下处理、转运和储存。在许多情况中，制备生物工程制品需要处理大量液体。对于这种目的，通常使用大体积的容器和桶用于在细胞培养之前容纳组分、用作混合和反应容器、用于贮存收获的液体和废液等。这些容器和桶通常是不锈钢或塑料的，并且必须是无菌使用的。在使用之后，必须对容器进行清洗、灭菌和认证确保可用于随后的过程。
为了避免与这些处理相关的时间和成本损失，已经采用无菌聚合物容器衬里，取得了令人满意的结果。将容器衬里插入到容器或桶中形成溶液接触表面。在使用之后，将这些容器衬里从容器除掉并抛弃，然后容器可准备立即再次使用。这节省了大量的时间和费用。
除了容器衬里之外，已经采用大体积的2-D和3-D容器用于储存和混合生物工艺应用的液体。这种容器的尺寸可从小体积如1升到大体积如超过1000升。无菌的聚合物容器适合于这种应用。这种3-D容器之一在共同转让的美国专利09/813,351中有所公开，其被并入本文作为参考。
有许多的容器衬里、2-D容器和3-D容器的制造商。其中之一为Stedim。Stedim销售由二层膜制造的容器衬里，该膜具有由极低密度聚乙烯制成的溶液接触层，由尼龙制成的外层。
以下参考附图
和随后的说明书讨论本发明的这些及其它方面和特征。
发明概述本发明提供用于制造医药产品的多层结构。多层结构具有由聚酯制成的第一层；附着于第一层的第二层，第二层由乙烯和α-烯烃共聚物制成；并且其中所述结构的弹性模数小于约60,000psi。
附图简述图I表示本发明的三层膜结构的剖视图。
发明详述虽然本发明可以有许多不同形式的实施方案，并且将在本文中详细描述本发明，但可以理解本发明公开的优选实施方案只是用于示例性地说明本发明的原理，本发明的广泛的方面不限于描述的实施方案。
本发明提供了满足上述要求的多层膜结构。本发明进一步涉及了提供这种膜的方法。
1.膜图I表示具有外层12、粘结层14和内层或溶液接触层16的三层膜结构。外层12为膜结构提供耐划痕性、可延展性和拉伸强度。在本发明的优选形式中，外层12为聚酯或聚酰胺。
用于外层12的适当的聚酯包括二或多元羧酸与二或多羟基醇或烯化氧的缩聚产物。在本发明的优选形式中，聚酯为聚酯醚。适当的聚酯醚由1，4-环己烷二甲醇、1，4-环己烷二羧酸和聚亚丁基二醇醚反应得到，其通常是指PCCE。适当的PCCE产品由Eastman销售，商品名为ECDEL。
可接受的聚酰胺包括由具有4-12个碳的内酰胺的开环反应得到的那些。因此，聚酰胺包括尼龙6，尼龙10和尼龙12。最优选地，外层为尼龙12。
可接受的聚酰胺还包括由碳数为2-13的二胺的缩合反应得到的脂族聚酰胺、由碳数为2-13的二羧酸的缩合反应得到的脂族聚酰胺、由二聚脂肪酸的缩合反应得到的聚酰胺、和含酰胺的共聚物。因此，适当的脂族聚酰胺包括例如尼龙6.6、尼龙6，10和二聚脂肪酸聚酰胺。
优选内层选自聚烯烃的均聚物和共聚物。适当的聚烯烃选自包含2到约20个碳原子、更优选为2到约10个碳原子的α-烯烃的均聚物和共聚物。最优选地，内层选自乙烯α-烯烃共聚物，特别是其中具有约4到约8个碳原子的α-烯烃。这种共聚物通常称为超低密度聚乙烯(ULDPE)，其密度小于约0.905g/cc，更优选小于约0.900g/cc，最优选小于约0.895g/cc。优选使用单一位点催化剂如茂金属催化剂生产乙烯α-烯烃共聚物。这种催化剂被称为“单一位点”催化剂是因为它们与已知具有多种催化位点的混合物的齐格勒-纳塔型催化剂相比具有单一的空间和电子等价的催化位点。这种茂金属催化的乙烯-α-烯烃共聚物由Dow以商品名AFFINITY进行销售，并由Exxon以商品名EXACT进行销售。
适当的粘结层包括与未改性聚烯烃共混的改性聚烯烃。改性聚烯烃典型地为聚乙烯或聚乙烯共聚物。聚乙烯可为ULDPE、低密度聚乙烯(LDPE)、线型低密度聚乙烯(LLDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、和高密度聚乙烯(HDPE)。改性聚乙烯的密度可为0.850-0.95g/cc。
可通过用羧酸、和羧酸酐接枝使聚乙烯改性。适当的接枝单体包括例如马来酸、富马酸、衣康酸、柠康酸、烯丙基琥珀酸、环己-4-烯-1，2-二羧酸、4-甲基环己-4-烯-1，2-二羧酸、双环[2.2.1]庚-5-烯-2，3-二羧酸、和x-甲基双环[2.2.1]庚-5-烯-2，3-二羧酸、马来酸酐、衣康酸酐、柠康酸酐、烯丙基琥珀酸酐、柠康酸酐、烯丙基琥珀酸酐、环己-4-烯-1，2-二羧酸酐、4-甲基环己-4-烯-1，2-二羧酸酐、双环[2.2.1]庚-5-烯-2，3-二羧酸酐、和x-甲基双环[2.2.1]庚-5-烯-2，3-二羧酸酐。
其它接枝单体的例子包括不饱和羧酸的C1-C8烷基酯或缩水甘油基酯，如丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、马来酸单乙酯、马来酸二乙酯、马来酸单甲酯、马来酸二甲酯、富马酸单甲酯、富马酸二甲酯、衣康酸单甲酯、和衣康酸二乙酯；不饱和羧酸的酰胺衍生物，如丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、马来酸单酰胺、马来酸二酰胺、N-单乙基马来酸酰胺、N，N-二乙基马来酸酰胺、N-单丁基马来酸酰胺、N，N-二丁基马来酸酰胺、富马酸单酰胺、富马酸二酰胺、N-单乙基富马酸酰胺、N，N-二乙基富马酸酰胺、N-单丁基富马酸酰胺、N，N-二丁基富马酸酰胺；不饱和羧酸的酰亚胺衍生物，如马来酰亚胺、N-丁基马来酰亚胺和N-苯基马来酰亚胺；和不饱和羧酸的金属盐，如丙烯酸钠、甲基丙烯酸钠、丙烯酸钾和甲基丙烯酸钾。更优选地，聚烯烃通过稠环羧酸酐改性，最优选通过马来酐改性。
改性聚烯烃可选自ULDPE、LLDPE、MDPE、HDPE、和聚乙烯与醋酸乙烯酯和丙烯酸的共聚物。适当的改性聚烯烃共混物由例如DuPont以商品名BYNEL进行销售，由Chemplex Company以商品名PLEXAR进行销售、和由Quantum Chemical Co.以商品名PREXAR进行销售。
结构10的各层的相对厚度如下外层的厚度应为约0.5密耳到约4.0密耳，更优选为约0.5密耳到约2.0密耳、或其中的任何范围或范围的组合。优选内层的厚度为约4.0密耳到约12.0密耳，更优选为约6密耳到约10密耳、或其中的任何范围或范围的组合。优选粘结层的厚度为约0.2密耳到约2.0密耳，更优选为约0.5密耳到约1.0密耳、或其中的任何范围或范围的组合。因此，层状结构的总厚度为约5.0密耳到约18密耳。
本发明的层状结构非常适合用于制造容器衬里，因为它们在支撑容器中展开时具有最少的褶皱，并且可在没有容器支撑时经受约0.5psi到约5psi的压力而不破裂，以及在有容器支撑时可经受约5psi到约10psi的压力，更优选约7psi到约10psi的压力而不破裂。也可将层状结构制成装满无菌水的液体容器，其能够经受多次下落而不破裂。在本发明的优选形式中，可将层状结构制成充满无菌水的6升的液体容器，其可经受多次八英尺的下落而不破裂。
II.方法可通过本领域技术人员公知的标准技术将上述层加工成为层状结构，其包括共挤压、浇铸共挤压、挤压涂覆、或其它可接受的工艺。优选地，使用浇铸共挤压工艺将层状结构制成膜。上述工艺应该基本上不使用使可提取物可增加到不合格水平的滑爽剂和其它低分子量添加剂。
在本发明的优选形式中，该方法包括的步骤为(1)提供上述的PCCE材料；(2)提供上述的乙烯和α-烯烃共聚物，其密度小于约0.900g/cc；(3)提供上述的粘结材料；(4)将PCCE材料、乙烯和α-烯烃共聚物、和粘结层共挤压，形成具有由PCCE制成的第一层、由乙烯和α-烯烃共聚物制成的第二层、和使第一层附着于第二层的粘结层的多层结构；和(5)其中共挤压步骤在基本上无滑爽剂的条件下进行。该方法进一步包括制备具有上述层厚度和总的膜厚度的膜的步骤。
以下描述本发明的多层结构的示例性、非限制性实施例。可在本文的指导原则和教导下容易地预见许多其它的实施例。本文中给出的实施例只用于说明本发明，在任何情况下都不限制实施本发明的方式。
III.实施例根据本发明的教导共挤压三层结构。三层结构具有厚度为0.5密耳的PCCE外层、厚度为1.0密耳的粘结层(BYNEL4206(DuPont))、和厚度为7.5密耳的茂金属催化的ULDPE的内层(Dow Affinity1880)，总厚度为约9密耳。将这一结构制成6升的容器并充满无菌水，然后加热密封。使容器经受反复的8英尺下落试验。
很明显，本发明可以以其它具体形式得以体现，而不脱离其精神实质和中心的特征。因此，在各个方面都认为本发明的实施例和实施方案只是说明性的，而不是限制性的，本发明不限于本文中给出的细节。
权利要求书(按照条约第19条的修改)1.用于制造挠性容器或容器衬里等的多层结构，其包括由聚酰胺制成的第一层；附着于第一层、由密度小于约0.900g/cc的乙烯和α-烯烃共聚物制成的第二层；和其中所述结构通过共挤压工艺制造并且其弹性模数小于约60,000psi。
2.权利要求1的结构，其中聚酰胺由具有4-12个碳的内酰胺的开环反应得到。
3.权利要求1的结构，其中聚酰胺选自尼龙6、尼龙10和尼龙12。
4.权利要求1的结构，其中聚酰胺选自由碳数为2-13的二胺的缩合反应得到的脂族聚酰胺、由碳数为2-13的二酸的缩合反应得到的脂族聚酰胺、由二聚脂肪酸的缩合反应得到的聚酰胺、和含酰胺的共聚物。
5.权利要求1的结构，其中聚酰胺选自尼龙66、尼龙6，10、和二聚脂肪酸聚酰胺。
6.权利要求1的结构，其中α-烯烃具有4到8个碳。
7.权利要求6的结构，其中乙烯和α-烯烃共聚物使用单一位点催化剂生产。
8.权利要求6的结构，其进一步包括位于第一层和第二层之间的粘结层。
9.权利要求8的结构，其中粘结层为与用羧酸酐或羧酸接枝的聚乙烯共聚物共混的聚烯烃聚合物或共聚物。
10.权利要求9的结构，其中羧酸酐为不饱和稠环羧酸酐。
11.权利要求10的结构，其中羧酸酐为马来酸酐。
12.权利要求8的结构，其中第一层的厚度为约0.5密耳到约4.0密耳，第二层的厚度为约4.0密耳到约10.0密耳，粘结层的厚度为约0.2密耳到约1.2密耳。
13.权利要求1的结构，其中共挤压工艺为浇铸共挤压工艺。
14.权利要求13的结构，其中浇铸共挤压工艺在基本上无滑爽剂的条件下进行。
15.由权利要求1-14的膜制成的容器。
16.由权利要求1-14的膜制成的容器衬里。
17.挠性密封液体容器，其包括由第一层和第二层组成的侧壁，第一层由PCCE制成且其厚度为约0.5密耳到约4.0密耳，第二层附着于第一层且由密度小于约0.900g/cc的乙烯和α-烯烃共聚物制成，第二层的厚度为约4.0密耳到约12.0密耳；和其中该侧壁的弹性模数小于约60,000psi并且将容器密封形成不透液体的容器。
18.权利要求17的容器结构，其中α-烯烃具有4到8个碳。
19.权利要求18的容器，其中乙烯和α-烯烃共聚物使用单一位点催化剂生产。
20.权利要求19的容器，其进一步包括位于第一层和第二层之间的粘结层。
21.权利要求20的容器，其中粘结层为与用羧酸酐或羧酸接枝的聚乙烯共聚物共混的聚烯烃聚合物或共聚物。
22.权利要求21的容器，其中羧酸酐为不饱和稠环羧酸酐。
23.权利要求22的容器，其中羧酸酐为马来酸酐。
24.权利要求20的容器，其中第一层的厚度为约0.5密耳到约2.0密耳，第二层的厚度为约6.0密耳到约10.0密耳，粘结层的厚度为约0.2密耳到约2.0密耳。
25.权利要求20的容器，其中侧壁通过共挤压工艺制造。
26.权利要求25的容器，其中共挤压工艺为浇铸共挤压工艺。
27.权利要求26的容器，其中浇铸共挤压工艺在基本上无滑爽剂的条件下进行。
权利要求
1.用于制造挠性容器或容器衬里等的多层结构，其包括第一层，由聚酯或聚酰胺制成；附着于第一层的第二层，由密度小于约0.900g/cc的乙烯和α-烯烃共聚物制成；和其中所述结构的弹性模数小于约60,000psi。
2.权利要求1的结构，其中聚酯为聚酯醚。
3.权利要求2的结构，其中聚酯醚由1，4-环己烷二甲醇、1，4-环己烷二羧酸和聚亚丁基二醇醚反应得到。
4.权利要求1的结构，其中聚酰胺由具有4-12个碳的内酰胺的开环反应得到。
5.权利要求1的结构，其中聚酰胺选自尼龙6、尼龙10和尼龙12。
6.权利要求1的结构，其中聚酰胺选自由碳数为2-13的二胺的缩合反应得到的脂族聚酰胺、由碳数为2-13的二酸的缩合反应得到的脂族聚酰胺、由二聚脂肪酸的缩合反应得到的聚酰胺、和含酰胺的共聚物。
7.权利要求1的结构，其中聚酰胺选自尼龙66、尼龙6，10、和二聚脂肪酸聚酰胺。
8.权利要求1的结构，其中α-烯烃具有4到8个碳。
9.权利要求8的结构，其中乙烯和α-烯烃共聚物使用单一位点催化剂生产。
10.权利要求8的结构，其进一步包括位于第一层和第二层之间的粘结层。
11.权利要求10的结构，其中粘结层为与用羧酸酐或羧酸接枝的聚乙烯共聚物共混的聚烯烃聚合物或共聚物。
12.权利要求11的结构，其中羧酸酐为不饱和稠环羧酸酐。
13.权利要求12的结构，其中羧酸酐为马来酸酐。
14.权利要求10的结构，其中第一层的厚度为约0.5密耳到约4.0密耳，第二层的厚度为约4.0密耳到约10.0密耳，粘结层的厚度为约0.2密耳到约1.2密耳。
15.权利要求14的结构，其中该结构通过共挤压工艺制造。
16.权利要求15的结构，其中共挤压工艺为浇铸共挤压工艺。
17.权利要求16的结构，其中浇铸共挤压工艺在基本上无滑爽剂的条件下进行。
18.用于制造挠性容器或容器衬里等的多层结构，其包括由PCCE制成的第一层，第一层的厚度为约0.5密耳到约4.0密耳；附着于第一层、由密度小于约0.900g/cc的乙烯和α-烯烃共聚物制成的第二层，第二层的厚度为约4.0密耳到约12.0密耳；和其中所述结构的弹性模数小于约60,000psi。
19.权利要求18的结构，其中α-烯烃具有4到8个碳。
20.权利要求19的结构，其中乙烯和α-烯烃共聚物使用单一位点催化剂生产。
21.权利要求20的结构，其进一步包括位于第一层和第二层之间的粘结层。
22.权利要求21的结构，其中粘结层为与用羧酸酐或羧酸接枝的聚乙烯共聚物共混的聚烯烃聚合物或共聚物。
23.权利要求22的结构，其中羧酸酐为不饱和稠环羧酸酐。
24.权利要求23的结构，其中羧酸酐为马来酸酐。
25.权利要求21的结构，其中第一层的厚度为约0.5密耳到约2.0密耳，第二层的厚度为约6.0密耳到约10.0密耳，粘结层的厚度为约0.2密耳到约2.0密耳。
26.权利要求21的结构，其中该结构通过共挤压工艺制造。
27.权利要求26的结构，其中共挤压工艺为浇铸共挤压工艺。
28.权利要求27的结构，其中浇铸共挤压工艺在基本上无滑爽剂的条件下进行。
29.用于制造医药产品的多层结构，其包括由PCCE制成的第一层，第一层的厚度为约0.5密耳到约4.0密耳；由密度小于约0.900g/cc的乙烯和α-烯烃共聚物制成的第二层，第二层的厚度为约4.0密耳到约12.0密耳；位于第一层和第二层之间并与它们结合的粘结层，该粘结层的厚度为约0.5密耳到约2.0密耳；和其中所述结构的弹性模数小于约60,000psi。
30.权利要求29的结构，其中α-烯烃具有4到8个碳。
31.权利要求30的结构，其中乙烯和α-烯烃共聚物使用单一位点催化剂生产。
32.权利要求31的结构，其中粘结层为与用羧酸酐或羧酸接枝的聚乙烯共聚物共混的聚烯烃聚合物或共聚物。
33.权利要求32的结构，其中羧酸酐为不饱和稠环羧酸酐。
34.权利要求33的结构，其中羧酸酐为马来酸酐。
35.权利要求32的结构，其中第一层的厚度为约0.5密耳到约2.0密耳，第二层的厚度为约6.0密耳到约10.0密耳，粘结层的厚度为约0.2密耳到约1.0密耳。
36.权利要求32的结构，其中该结构通过共挤压工艺制造。
37.权利要求36的结构，其中共挤压工艺为浇铸共挤压工艺。
38.权利要求37的结构，其中浇铸共挤压工艺在基本上无滑爽剂的条件下进行。
39.制造多层结构的方法，其包括步骤提供PCCE材料；提供密度小于约0.900g/cc的乙烯和α-烯烃共聚物；提供粘结材料；将PCCE材料、乙烯和α-烯烃共聚物、和粘结层共挤压形成多层结构，该多层结构具有由PCCE制成的第一层、由乙烯和α-烯烃共聚物制成的第二层、和使第一层附着于第二层的粘结层；和其中共挤压步骤在基本上无滑爽剂的条件下进行。
40.权利要求39的方法，其中α-烯烃具有4到8个碳。
41.权利要求40的方法，其中乙烯和α-烯烃共聚物使用单一位点催化剂生产。
42.权利要求41的方法，其中粘结材料为与用羧酸酐或羧酸接枝的聚乙烯共聚物共混的聚烯烃聚合物或共聚物。
43.权利要求42的方法，其中羧酸酐为不饱和稠环羧酸酐。
44.权利要求43的方法，其中羧酸酐为马来酸酐。
45.权利要求42的方法，其中第一层的厚度为约0.5密耳到约4.0密耳，第二层的厚度为约4.0密耳到约12.0密耳，粘结层的厚度为约0.2密耳到约2.0密耳。
46.用于制造医药产品的多层结构，其包括由聚酰胺制成的第一层，第一层的厚度为约0.5密耳到约4.0密耳；附着于第一层、由密度小于约0.900g/cc的乙烯和α-烯烃共聚物制成的第二层，第二层的厚度为约4.0密耳到约12.0密耳；和其中所述结构的弹性模数小于约60,000psi。
47.权利要求46的结构，其中α-烯烃具有4到8个碳。
48.权利要求47的结构，其中乙烯和α-烯烃共聚物使用单一位点催化剂生产。
49.权利要求46的结构，其进一步包括位于第一层和第二层之间的粘结层。
50.权利要求49的结构，其中粘结层为与用羧酸酐或羧酸接枝的聚乙烯共聚物共混的聚烯烃聚合物或共聚物。
51.权利要求50的结构，其中羧酸酐为不饱和稠环羧酸酐。
52权利要求51的结构，其中羧酸酐为马来酸酐。
53.权利要求49的结构，其中第一层的厚度为约0.5密耳到约2.0密耳，第二层的厚度为约6.0密耳到约10.0密耳，粘结层的厚度为约0.2密耳到约2.0密耳。
54.权利要求49的结构，其中该结构通过共挤压工艺制造。
55.权利要求54的结构，其中共挤压工艺为浇铸共挤压工艺。
56.权利要求55的结构，其中浇铸共挤压工艺在基本上无滑爽剂的条件下进行。
57.权利要求46的结构，其中聚酰胺由具有4-12个碳的内酰胺的开环反应得到。
58.权利要求46的结构，其中聚酰胺选自尼龙6、尼龙10和尼龙12。
59.权利要求46的结构，其中聚酰胺选自由碳数为2-13的二胺的缩合反应得到的脂族聚酰胺、由碳数为2-13的二酸的缩合反应得到的脂族聚酰胺、由二聚脂肪酸的缩合反应得到的聚酰胺、和含酰胺的共聚物。
60.权利要求46的结构，其中聚酰胺选自尼龙66、尼龙6，10、和二聚脂肪酸聚酰胺。
全文摘要
本发明提供了用于制造医药产品的多层结构。该多层结构具有由聚酯制成的第一层，附着于第一层、由乙烯和α－烯烃共聚物制成的第二层；并且其中所述结构的弹性模数小于约60,000psi。
文档编号B32B27/36GK1694808SQ02829838
公开日2005年11月9日 申请日期2002年10月29日 优先权日2001年10月19日
发明者西德内·T·史密斯, 拉里·罗森鲍姆, 史蒂文·焦瓦内托, 格雷格·内布根 申请人:巴克斯特国际公司