Полимерная пленка, содержащая слой с шумоизолирующими свойствами
POLYMERIC FILM CONTAINING A NOISE DAMPENING LAYER

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится в целом к полимерным пленкам, применимым для изготовления мешков. Более точно, пленки согласно настоящему изобретению обладают улучшенными шумоизолирующими характеристиками и при этом также обеспечивают благоприятные свойства прочности на разрыв и барьерные свойства.
Предпосылки создания изобретения
Хорошо известны многослойные пленки, обладающие барьерными свойствами в отношении газов и запахов, которые широко применяются в медицине и для упаковывания пищевых продуктов. В целом, желательно, чтобы такие пленки обладали высокой ударной вязкостью, гибкостью, барьерными свойствами и желаемыми оптическими свойствами.
В случае применения в медицинских целях (таких как конструирование стомных мешков) пленки должны обладать уникальным сочетанием барьерных свойств в отношении запахов и влаги. Такие пленки создавались в прошлом путем использования многослойных пленок, по меньшей мере один слой которых является непроницаемым для кислорода и влажного пара. В частности, в качестве барьерного слоя многослойных пленок, применяемых в настоящее время в стомных мешках, используется поливинилиденхлорид (PVDC) или сополимеры винилиденхлорида.
Помимо барьерных свойств часто желательно, чтобы полимерные пленки для применения в медицинских целях создавали минимальный шум при сгибании или образовании складок, чтобы не приводить в смущение пользователей. Например, известно, что стомные мешки, сконструированные из традиционных пленок, содержащих PVDC, издают звук при движении, что предположительно вызвано кристалличностью слоя PVDC. В результате, пользователи могут испытывать большое смущение, поскольку стомный мешок привлекает к себе внимание.
Соответственно, было бы выгодным создать шумоизолирующие полимерные пленки, которые обладают высокой прочностью на разрыв и приемлемыми барьерными свойствами.
Краткое изложение сущности изобретения
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показан вид сверху в плане стомного мешка согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения.
Подробное описание
Общие соображения
В настоящем изобретении предложены полимерные пленки, применимые в разнообразных целях, таких как формирование стомных мешков, моче-/калоприемников, мешков для медицинских отходов и т.п. В частности, описанные пленки имеют по меньшей мере один барьерный слой (необязательно содержащий PVDC) и по меньшей мере один слой, примыкающий к барьерному слою и содержащий звукопоглощающие полимеры. В результате, описанные пленки обладают улучшенными звукопоглощающими характеристиками, а также сохраняют типичные барьерные свойства и высокую прочность на разрыв по сравнению с известными барьерными пленками.
Определения
Хотя предполагается, что следующие термины хорошо известны специалистам в данной области техники, далее приведены их определения, чтобы облегчить пояснение настоящего изобретения.
Если не указано иное, все используемые в настоящей заявке научно-технические термины имеют значение, общепринятое среди специалистов в области техники, к которой относится настоящее изобретение.
Согласно многолетней практике, принятой в патентном законодательстве, неопределенный и определенный артикли, используемые настоящей заявке, включая формулу изобретения, означают "один или несколько". Так, например, термином "пленка" обозначается множество таких пленок и т.п.
Если не указано иное, подразумевается, что ко всем числам, обозначающим количества компонентов, условия реакций и т.п., которые используется в настоящей заявке и формуле изобретения, во всех случаях применим термин "около". Соответственно, если не указано иное, числовые параметры, приведенные в настоящей заявке и прилагаемой формуле изобретения, являются приближениями, которые могут варьировать в зависимости от желаемых свойств, искомых в настоящем изобретении.
Используемым в настоящей заявке термином "около" применительно к какой-либо величине или количеству массы, веса, времени, объема, концентрации, процентного содержания и т.п. могут обозначаться отклонения, составляющие в некоторых вариантах осуществления ±20%, в некоторых вариантах осуществления ±10%, в некоторых вариантах осуществления ±5%, в некоторых вариантах осуществления ±1%, в некоторых вариантах осуществления ±0,5% и в некоторых вариантах осуществления ±0,1% от указанного количества, если такие отклонения приемлемы в описанной пленке и способах.
Используемым в настоящей заявке термином "примыкающий" применительно к слоям пленки обозначается расположение двух слоев пленки в контакте друг с другом при наличии или отсутствии промежуточного слоя (такого как связующего слоя), адгезива или другого слоя между ними.
2
2
2
2
Используемыми в настоящей заявке терминами "барьер" и "барьерный слой" применительно к пленкам и/или слоям пленки обозначается способность пленки или слоя пленки или слоя пленки служить барьером для газов и/или запахов. Примеры полимерных материалов с низкими скоростями пропускания кислорода, применимых в таком слое, включают сополимер этилена и винилового спирта (EVOH), поливинилиденхлорид (PVDC), сополимер винилиденхлорида, такой как сополимер винилиденхлорида и метилакрилата, сополимер винилиденхлорида и винилхлорида, полиамид, сополиамид, PGA, сложный полиэфир, полиакрилонитрил (предлагаемый под товарным знаком Barex™), или их смеси. Противокислородные барьерные материалы могут дополнительно включать наполнители с высоким соотношением геометрических размеров, которые создают извилистую траекторию проникновения (например, нанокомпозиты). Противокислородные барьерные свойства могут быть дополнительно усилены путем включения поглотителя кислорода, такого как органический поглотитель кислорода. В некоторых вариантах осуществления для придания упаковке низкой скорости пропускания кислорода может использоваться металлическая фольга, металлизированные подложки (например, металлизированный полиэтилентерефталат ((PET)), металлизированный полиамид и/или металлизированный полипропилен) и/или покрытия, содержащие соединения SiOx или АlOх. В некоторых вариантах осуществления барьерный слой может иметь проницаемость для газа (например, кислорода) около или менее 500 куб. см/м/сутки при атмосферном давлении и температуре 73°F, в некоторых вариантах осуществления менее около 100 куб. см/м/сутки/при атмосферном давлении и температуре 73°F, в некоторых вариантах осуществления менее около 50 куб. см/м/сутки/при атмосферном давлении и температуре 73°F и в некоторых вариантах осуществления менее около 25 куб. см/м/сутки/при атмосферном давлении и температуре 73°F.
Используемым в настоящей заявке термином "основной слой" обозначается слой, который служит для повышения устойчивости к неправильному употреблению, ударной вязкости, модуля упругости и т.д. пленки. В некоторых вариантах осуществления основной слой может содержать полиолефин, включая без ограничения по меньшей мере один полиолефин, выбранный из группы, включающей сополимер этилена и альфа-олефина, сополимер этилена и альфа-олефина пластомерного типа, полиэтилен низкой плотности и/или линейный полиэтилен низкой плотности и сополимеры полиэтилена и винилацетата.
Используемыми в настоящей заявке терминами "сердцевина" и "сердцевинный слой" применительно к многослойной пленки может обозначаться любой внутренний слой пленки, основной функцией которого является что-либо иное помимо функции адгезива или улучшающего совместимость агента для сцепления двух слоев друг с другом. В некоторых вариантах осуществления сердцевинный слой или слои придают пленке желаемый уровень прочности, т.е. модуль упругости, и/или оптические свойства, и/или повышенную устойчивость к неправильному употреблению, и/или заданную непроницаемость.
Используемым в настоящей заявке термином "непосредственно примыкающий" обозначаются примыкающие слои, которые соприкасаются в другим слоем без какого-либо связующего слоя, адгезива или слоя между ними.
3
10
Используемым в настоящей заявке термином "сополимер этилена и альфа-олефина" обозначаются сополимеры этилена и одного или нескольких сомономеров, выбранных из С-C альфа-олефинов (таких как пропилен, бутен-1, гексен-1, октен-1 и т.п.), при этом молекулы сополимеров образуют длинные полимерные цепи с относительно небольшим число боковых ответвлений, образованных в результате реакции альфа-олефина с этиленом. Специалистам в данной области техники известно, что сополимер этилена и альфа-олефина включает такие разнородные материалы как линейный полиэтилен средней плотности (LMDPE), линейный полиэтилен низкой плотности (LLDPE) и полиэтилен очень низкой и сверхнизкой плотности (VLDPE и ULDPE), а также линейные однородные сополимеры этилена и альфа-олефина (НЕАО) и длинноцепочечные разветвленные сополимеры олефина (НЕАО).
Термин "пленка" может использоваться в качестве родового понятия для обозначения пластмассового полотна независимо от того, является оно пленкой или листом. В некоторых вариантах осуществления термин "пленка" может включать нетканый материал, бумажную ткань и подобные материалы.
Используемым в настоящей заявке термином "жидкотекучая среда" обозначаются жидкости, газы, полутвердые вещества, пасты, гели и их сочетания. В некоторых вариантах осуществления термин "жидкотекучая среда" может включать любое вещество, которое не является твердым.
Используемым в настоящей заявке термином "гидрогенизированный стироловый эластомер" обозначается продукт гидрирования стиролового эластомера. Термином "стироловый эластомер" обозначается эластомер, содержащий по меньшей мере один неупорядоченный или блочный сегмент стиролового мономера. Например, в некоторых вариантах осуществления гидрогенизированные стироловые эластомеры могут включать полимеры, содержащие неупорядоченный сополимерный блок содержащего сопряженные двойные связи гидрогенизированного диена и/или алкилена и ароматическое виниловое соединение. Примеры применимых ароматических виниловых соединений могут включать (без ограничения) стирол, альфа-метилстирол, р-метилстирол, дивинилбензол, 1,1-дифенилэтилен, N,N-диметил-р-аминоэтилстирол, N,N-диэтил-р-аминоэтилстирол и их сочетания. Упомянутым содержащим сопряженные двойные связи диеном может являться диолефин, имеющий пару сопряженных двойных связей, и его примеры могут включать (без ограничения) 1,3-бутадиен, изопрен, 2-метил-1,3-бутадиен (изопрен), 2,3-диметил-1,3-бутадиен, 1,3-пентадиен, 2-метил-1,3-пентадиен, 1,3-гексадиен и их сочетания. Упомянутым алкиленом может являться моноолефиновое звено, такое как этиленовое звено, пропиленовое звено, бутиленовое звено, гексиленовое звено, октиленовое звено или их сочетания.
Используемым в настоящей заявке термином "многослойная пленка" обозначается термопластичный материал обычно в форме листа или полотна, имеющий один или несколько слоев из полимерного материала или других материалов, которые связаны друг с другом любым традиционным или применимым способом, включая один или несколько из следующих способов: соэкструзию, нанесение покрытия методом экструзии, наслаивание, нанесение покрытия осаждением из паровой фазы, нанесение покрытия из раствора, нанесение эмульсионного покрытия и/или нанесение покрытия из суспензии.
Упомянутую "скорость пропускания кислорода" (СПК) измеряют методом согласно стандарту ASTM D-3985, хорошо известным специалистам в области изготовления пленок. Содержание всех упоминаемых стандартов ASTM во всей полноте в порядке ссылки включено в настоящую заявку.
Используемым в настоящей заявке термином "полимер" обозначается продукт реакции полимеризации, который может включать гомополимеры, сополимеры, терполимеры и т.д. В некоторых вариантах осуществления слои пленки могут состоять преимущественно из одного полимера или могут содержать дополнительный полимер, смешанный с ним.
Используемый в настоящей заявке термин "мешок" не является ограничивающим и включает разнообразные известные из техники емкости, включая без ограничения сумки, пакеты, контейнеры и т.п. В некоторых вариантах осуществления термином "мешок" обозначается любое защитное или сборное приспособление с отверстием для крепления вокруг стомы с целью защиты пользователя и сбора экссудата. Такие мешки хорошо известны из техники, например, из патентов US 3827435, 3954105, 4205678, 4268286, 4983171 и 5074851, содержание которых целиком в порядке ссылки включено в настоящую заявку.
Используемым в настоящей заявке термином "уплотнение" обозначается любое уплотнение первой области наружной поверхности пленки со второй областью наружной поверхности пленки, включая термосварной или адгезивный материал любого типа, термического или иного. В некоторых вариантах осуществления уплотнение может формироваться путем нагрева областей по меньшей мере до соответствующих температур начала их термосваривания. Уплотнение может осуществляться любым одним или несколькими из разнообразных средств, включая без ограничения метод термической сварки (например, термическую сварку расплавленным валиком, термическое, импульсное, диэлектрическое, радиочастотное, ультразвуковое соединение, термическую сварку нагретым воздухом, проволочным электродом, инфракрасным излучением).
Используемыми в заявке терминами "уплотняющий слой", "герметизирующий слой", "термосварной слой" и "уплотнительный слой" обозначается наружный слой или слои пленки, участвующие в уплотнении самой пленки, ее соединении с другим слоем той же или другой пленки и/или с другим изделием, которое не является пленкой. Следует также отметить, что при уплотнении самой пленки или ее соединении с другим слоем обычно может использоваться до 3 мил наружного слоя пленки. Обычно уплотнительный слой, соединенный термосварным слоем, содержит любой термопластичный полимер. В некоторых вариантах осуществления термосварной слой может содержать, например, термопластичный полиолефин, термопластичный полиамид, термопластичный сложный полиэфир и термопластичный поливинилхлорид. В некоторых вариантах осуществления термосварной слой может содержать термопластичный полиолефин.
Используемым в настоящей заявке термином "стироловый блок-сополимер" обозначается полимер, содержащий по меньшей мере один блочный сегмент стиролового мономера в сочетании по меньшей мере с одним насыщенным или ненасыщенным сегментом каучукового мономера. В некоторых вариантах осуществления применимые стироловые блок-сополимеры могут включать без ограничения стирол-бутадиен (SB), стирол-изопрен (SI), стирол-бутадиен-стирол (SBS), стирол-изопрен-стирол (SIS), α-метилстирол-бутадиен-α-метилстирол, α-метилстирол-изопрен-α-метилстирол и т.п.
Используемым в настоящей заявке термином "тангенс дельта" обозначается способность материала изолировать шум и/или ослаблять вибрацию при измерении согласно стандарту ASTM D-4065.
Используемым в настоящей заявке термином "связующий слой" обозначается внутренний слой пленки, основным назначением которого является сцепление двух слоев друг с другом. В некоторых вариантах осуществления связующие слои могут содержать любой неполярный полимер, содержащий привитую полярную группу, в результате чего полимер способен образовывать ковалентные связи с полярными полимерами, такими как полиамид, PGA и/или сополимер этилена и винилового спирта. В некоторых вариантах осуществления связующие слои могут содержать по меньшей мере один материал, выбранный из группы, включающей без ограничения модифицированный полиолефин, модифицированный сополимер этилена и винилацетата и/или однородный сополимер этилена и альфа-олефина. В некоторых вариантах осуществления связующие слои могут содержать по меньшей мере один материал, выбранный из группы, включающей модифицированный привитым ангидридом линейный полиэтилен низкой плотности, полиэтилен низкой плотности с привитым ангидридом, однородный сополимер этилена и альфа-олефина и/или сополимер этилена и винилацетата с привитым ангидридом.
2
2
Используемым в настоящей заявке термином "поливинилиденхлорид" или "сополимер винилиденхлорида" или "PVDC" обозначается содержащий винилиденхлорид полимер или сополимер. В частности, PVDC может означать полимер, который содержит мономерные звенья винилиденхлорида (СН=CCI), а также необязательно, мономерные звенья одного или нескольких из следующих соединений: винилхлорида, стирола, винилацетата, акрилонитрила и С1-С12-алкиловых сложных эфиров (мет)акриловой кислоты (например, метилакрилата, бутилакрилата, метилметакрилата). Примеры PVDC включают одно или нескольких из следующих соединений: гомополимер винилиденхлорида, сополимер винилиденхлорида и винилхлорида ("VDC/VC"), сополимер винилиденхлорида и метилакрилата, сополимер винилиденхлорида и этилакрилата, сополимер винилиденхлорида и этилметакрилата, сополимер винилиденхлорида и метилметакрилата, сополимер винилиденхлорида и бутилакрилата, сополимер винилиденхлорида и стирола, сополимер винилиденхлорида и акрилонитрила и сополимер винилиденхлорида и винилацетата. В некоторых вариантах осуществления PVDC может содержать от около 75% до 98% по весу мономера винилиденхлорида. Соответственно, в некоторых вариантах осуществления PVDC может содержать от около 5% до около 25% по весу, от 10% до около 22% по весу и от около 15% до около 20% по весу сомономера с мономером винилиденхлорида. В некоторых вариантах осуществления PVDC может иметь среднемассовую молекулярную массу (Mw) по меньшей мере 50000, такую как по меньшей мере 90000, по меньшей мере 100000, по меньшей мере 111000, по меньшей мере 120000, по меньшей мере 150000 и по меньшей мере 180000; и от 80000 до 180000, такую как от 90000 до 170000, от 100000 до 160000, от 111000 до 150000 и от 120000 до 140000. В некоторых вариантах осуществления, PVDC может иметь средневискозиметрическую молекулярную массу (Mz) по меньшей мере 130000, такую как по меньшей мере 150000, по меньшей мере 170000, по меньшей мере 200000, по меньшей мере 250000 и по меньшей мере 300000; и от 130000 до 300000, такую как от 150000 до 270000, от 170000 до 250000 и от 190000 до 240000.
Все процентные содержания приведены "по весу", если не указано иное.
Хотя большинство из приведенных выше определений преимущественно имеют смысл, принятый среди специалистов в данной области техники, смысл одного или несколько из них может отличаться от обычно принятого среди специалистов в данной области техники с учетом конкретного описания настоящего изобретения.
Пленка согласно изобретению
III.А. Общий обзор
В настоящем изобретении предложена полимерная пленка, применимая в разнообразных целях, таких как формирование стомных мешков, моче-/калоприемников, мешков для медицинских отходов и т.п. В частности, в некоторых вариантах осуществления описанная пленка имеет барьерный слой, содержащий около 100% по весу, и по меньшей мере один примыкающий бесшумный слой, содержащий звукопоглощающие полимеры.
Описанная пленка может иметь от 2 до 20 слоев, в некоторых вариантах осуществления от 2 до 12 слоев, в некоторых вариантах осуществления от 2 до 9 слоев и в некоторых вариантах осуществления от 3 до 8 слоев. Так, в некоторых вариантах осуществления описанная пленка может иметь 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 5 18, 19 или 20 слоев. Специалисты в данной области техники также согласятся с тем, что описанная пленка может иметь более 20 слоев, например, в вариантах осуществления, в которых в компонентах пленки применятся технология микронаслаивания.
Описанная пленка может иметь любую желаемую общую толщину при условии, что пленка обладает свойствами, желаемыми для конкретной операции упаковывания, в которой применяется пленка, оптическими свойствами, модулем упругости, прочностью уплотнений и т.п. Толщина готового полотна может варьировать в зависимости от обработки, конечного назначения и т.п. Обычная толщина может составлять от около 0,1 до 20 мил, в некоторых вариантах осуществления от около 0,3 до 15 мил, в некоторых вариантах осуществления от около 0,5 до 10 мил, в некоторых вариантах осуществления от около 1 до 8 мил, в некоторых вариантах осуществления от около 1 до 4 мил и некоторых вариантах осуществления от около 1 до 2 мил. Так, в некоторых вариантах осуществления пленка может иметь толщину около 10 мил или менее, в некоторых вариантах осуществления толщину около 5 мил или менее.
Описанная пленка может иметь сшитую структуру в зависимости от ее применения. За счет сшивания повышается конструкционная прочность пленки при повышенных температурах и/или увеличивается растягивающее усилие, при котором материал разрывается. Сшивание может достигаться за счет применения облучения (т.е. бомбардировки пленки корпускулярным и некорпускулярным излучением, таким как электроны большой энергии из ускорителя или гамма-лучи кобальта-60) с целью сшивания материалов пленки. В некоторых вариантах осуществления доза облучения может составлять от около 2 мегарад до около 12 мегарад. Может применяться любая традиционная технология сшивания. Например, может осуществляться электронное сшивание с использованием облучения лучевой завесой. Также могут применяться химические методы сшивания (например, с использованием перекисей).
В некоторых вариантах осуществления предложенная пленка может являться прозрачной (по меньшей мере на незапечатанных участках), в результате чего через нее видно содержимое емкости. Используемым в настоящей заявке термином "прозрачный" может обозначаться способность материала пропускать падающий свет с пренебрежимо малым рассеянием и небольшим поглощением, что позволяет ясно видеть объекты (например, упакованный пищевой продукт или напечатанное изображение) сквозь материал при обычном рассматривании невооруженным глазом (т.е. в ожидаемых условиях применения материала). Пленка может иметь прозрачность по меньшей мере около одной из следующих величин: 20%, 25%, 30%, 40%, 50%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85% и 95%, измеренную согласно стандарту ASTM D1746. В качестве альтернативы, в некоторых вариантах осуществления предложенная пленка может содержать один или несколько пигментов (таких как желто-коричневый, серый и/или белый краситель), известных специалистам в данной области техники. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления по меньшей мере одна поверхность предложенной пленки может иметь рельеф или текстуру для улучшения сопротивления слипанию, обрабатываемости и/или маневренности или для придания пленке определенных выгодных свойств, таких как мягкость или податливость.
В некоторых вариантах осуществления описанная пленка может содержать напечатанную информацию о продукте, такую как без ограничения размер, тип продукта, название производителя, инструкции по применению и т.п. Такие способы печати хорошо известны специалистам в области упаковок.
III.В. Барьерный слой
Как указано выше, предложенная пленка содержит по меньшей мере один барьерный слой. В некоторых вариантах осуществления барьерный слой содержит около 100% по весу PVDC. Приемлемые PVDC предлагаются компанией Dow Chemical под торговым наименованием SARAN (например, SARAN МА127 и SARAN Х064501-00), Solvay (например, IXAN PV891), Asahi (BARRIALON) и Kureha (Krehalon). Тем не менее, пленка согласно настоящему изобретению может содержать любой из разнообразных PVDC без ограничения перечисленными выше.
В некоторых вариантах осуществления основную часть сополимера PVDC составляет винилиденхлорид, а меньшую часть один или несколько ненасыщенных мономеров, способных к сополимеризации с ним, обычно винилхлориды, стиролы, винилацетаты, акрилонитрилы, алкилакрилаты и/или метакрилаты (например, метилакрилат или метакрилат) или их смесь в различных соотношениях. Так, в некоторых вариантах осуществления сополимер PVDC содержит около 51-99, 60-99, 70-95 или 75-95% по весу винилиденхлорида (т.е. по меньшей мере 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98 или 99% по весу). В некоторых вариантах осуществления сополимер PVDC содержит около 1-49, 1-40, 5-30 или 5-25% по весу ненасыщенного мономера или мономеров (т.е. не более 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48 или 49% по весу).
В некоторых вариантах осуществления описанный барьерный слой содержит около 100% по весу PVDC. В частности, в некоторых вариантах осуществления PVDC в барьерном слое может быть смешан с очень небольшими количествами технологических добавок (таких как без ограничения терполимеры бутилакрилата, метилметакрилата и бутилметакрилата), стабилизаторов (таких как без ограничения алюминия магния гидроксид карбонат гидрат), поглотителей запахов (таких как без ограничения алюмосиликат алюминия) и т.п., которые хорошо известны специалистам в данной области техники.
III.С. Бесшумный слой
Как указано выше, к барьерному слою предложенной пленки примыкает по меньшей мере один бесшумный слой. В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере один бесшумный слой примыкает непосредственно к барьерному слою предложенной пленки. Вне связи с какой-либо теорией предполагается, что звукопоглощающие полимеры, входящие в звукопоглощающие слои, способствуют предотвращению шума, издаваемого барьерным слоем. В частности, предполагается, что шумоизолирующие слои преобразуют шум в энергию вязкого потока и тем самым предотвращают дальнейшее распространение шума.
В некоторых вариантах осуществления описанный бесшумный слой(-и) содержит от около 3% до 97% по весу звукопоглощающих полимеров и от около 3% до 97% по весу сополимеров этилена и сложного эфира. Так, в некоторых вариантах осуществления бесшумный слой содержит от около 20 до 94, от около 30 до 93, от около 40 до 92, от около 50 до 91, от около 60 до 90 или от около 60 до 80% сополимеров этилена и сложного эфира по общему весу слоя. В некоторых вариантах осуществления описанный бесшумный слой может содержать от около 3 до 70, от около 5 до 60, от около 10 до 50 или от около 10 до 40% по весу звукопоглощающих полимеров по общему весу слоя.
Описанные звукопоглощающие полимеры могут включать (без ограничения) стироловые блок-сополимеры и/или стироловые эластомеры. Применимые стироловые блок-сополимеры могут включать (без ограничения) стирол-бутадиен-стирол (SBS), стирол-изопрен-стирол (SIS), стирол-этилен/бутилен-стирол (SEBS), стирол-этилен/пропилен-стирол (SEPS), стирол-этилен/этилен-пропилен-стирол (SEEPS) и т.п. В некоторых вариантах осуществления бесшумный слой не содержит сополимеры этилена и альфа-олефина.
3
3
3
3
3
3
10
Применимые сополимеры этилена и сложного эфира могут включать (без ограничения) любой из разнообразных разнородных материалов с плотностью обычно от около 0,915 г/см до около 0,930 г/см (LLDPE), от около 0,930 г/см до около 0,945 г/см (MDPE) или менее около 0,915 г/см (VLDPE и ULDPE). Применимые сополимеры этилена и альфа-олефина могут дополнительно включать разнородные полимеры, такие как катализируемые металлоценом однородные смолы EXACT и EXCEED производства компании Exxon, одноцентровые смолы AFFINITY производства компании Dow и однородные смолы TAFMER на основе сополимера этилена и альфа-олефина производства компании Mitsui. Все описанные материалы могут включать сополимеры этилена с одним или несколькими сомономерами, выбранными из С-C альфа-олефинов, таких как бутен-1, гексен-1, октен-1 и т.п., при этом молекулы сополимеров образуют длинные полимерные цепи с относительно небольшим число боковых ответвлений или сшитых структур. Применимые сополимеры этилена и сложного эфира могут дополнительно включать сополимеры этилена и винилацетата, сополимер этилена и метилакрилата и т.п., известные специалистам в области упаковок. В некоторых вариантах осуществления сополимер этилена и сложного эфира может представлять собой смеси упомянутых материалов.
Описанные бесшумные пленки имеют тангенс дельта по меньшей мере около 0,1 при температуре от -25°C до 40°C, измеренный согласно стандарту ASTM D-4065. Так, в некоторых вариантах осуществления предложенные пленки имеют тангенс дельта от около 0,1 до около 0,4 при температуре от -25°C до 40°C, измеренный согласно стандарту ASTM D-4065. Тангенс дельта также может измеряться согласно стандарту ISO 6721-1, известному специалистам в данной области техники.
Было обнаружено, что пленки, содержащие по меньшей мере один бесшумный слой, обладают улучшенной бесшумностью при разнообразных применениях, таких как (без ограничения) в медицинских целях. Например, при нормальном использовании стомных мешков температура, воздействию которой подвергается мешок, обычно превышает комнатную температуру. Причинной этого может являться температура жидкотекучей среды в мешке и/или близость мешка к пользователю. Поскольку предложенные пленки обеспечивают дополнительное снижение уровней издаваемых шумов при комнатной температуре и немного более высоких температурах, они особо применимы в медицинских целях, таких как использование в стомных мешках.
III.D. Наружные слои
В некоторых вариантах осуществления предложенная пленка имеет первый и второй наружные слои, которые содержат смесь двух или более сополимеров этилена и сложного эфира. В некоторых вариантах осуществления смесь содержит около 20-90, 30-95, 40-90, 50-85 или 60-80% сополимеров этилена и сложного эфира (такого как, например, EVA) по общему весу слоя. В некоторых вариантах осуществления смесь содержит около 10-50, 15-45, 17-42 или 20-40% сополимера этилена и альфа-олефина по общему весу слоя.
III.Е. Дополнительные слои
В некоторых вариантах осуществления описанная пленка может иметь защитный слой. Защитным слоем может являться любой слой пленки при условии, что он противодействует истиранию, прокалыванию или иным потенциальным причинам ухудшения целостности контейнера или его внешнего вида.
В некоторых вариантах осуществления описанная пленка может иметь один или несколько основных слоев, которые повышают устойчивость к неправильному употреблению, ударную вязкость и/или модуль упругости пленки.
В некоторых вариантах осуществления описанная пленка может иметь один или несколько связующих слоев для улучшения сцепления одного слоя пленки с другим слоем.
При формировании многослойной пленки согласно настоящему изобретению могут использоваться различные сочетания слоев. Например, в некоторых вариантах осуществления описанная пленка может иметь следующее сочетание слоев: A/B/Q/C/Q/B/D или A/Q/B/C/B/Q/A, в котором А означает уплотняющий слой; В означает барьерный слой (такой как PVDC), С означает сердцевинный слой (который может являться основным слоем или защитным слоем); Q означает бесшумный слой; и D означает покровный слой. Между любым одним или несколькими слоями упомянутых структур многослойных пленок (т.е. A/T/Q/B/T/C/T/B/Q/T/D или A/T/B/T/Q/T/C/T/Q/T/B/T/A) может использоваться один или несколько связующих слоев (Т). Кроме того, между любым одним или несколькими слоями упомянутых структур многослойных пленок может использоваться один или несколько защитных слоев (Е) и/или основных слоев (F), известных специалистам в данной области техники.
Независимо от структуры пленки предложенная пленка и/или слои могут содержать другие добавки, широко используемые в технике. Например, некоторых вариантах осуществления такие добавки могут включать (без ограничения) термические стабилизаторы, смазывающие добавки, технологические добавок, улучшители скольжения, антиадгезивы и/или пигменты. В некоторых вариантах осуществления количество добавок, присутствующих в пленках, сведено к минимуму, в результате чего свойства пленки не ухудшаются.
Способы изготовления предложенной пленки
Предложенная пленка может быть изготовлена любым из разнообразных известных из техники способов, включая экструзию (например, экструзию выдувных пленок, соэкструзию, нанесение покрытия методом экструзии, экструзию со "свободным" вспениванием и наслаивание), литье и адгезивное наслаивание. Также может применяться сочетание этих технологий. Такие технологии хорошо известны специалистам в области упаковки. Например, нанесение покрытия методом экструзии описан в патенте US 4278738 на имя Brax, все содержание которого в порядке ссылки включено в настоящую заявку. При соэкструзии может использоваться, например, технология изготовления рукавной пленки с захваченными ЦМД или технология изготовления плоской пленой (т.е. литой пленки или путем экструзии через щелевую головку).
Способ применения предложенной пленки
Когда предложенная пленка применяется для формирования мешка (такого как стомный мешок), наружный слой образует наружную поверхность мешка (т.е. поверхность, на которую воздействует окружающая среда), а уплотняющий слой образует внутреннюю поверхность мешка (т.е. поверхность, которая соприкасается с внутренним пространством мешка и, соответственно, с продуктом, экскрементами или воздухом внутри мешка). При этом периферийные участки уплотняющего слоя могут быть соединены, например, путем термосварки, импульсной сварки или радиочастотной (РЧ) сварки с целью формирования полости.
В случае термосварки уплотнительный слой сгибают вдвое или совмещают с уплотнительный слоем другого куска пленки таким образом, чтобы обе области уплотнительного слоя соприкасались друг с другом, и воздействуют достаточным теплом на заданные (например, периферийные) сегменты соприкасающихся областей второго наружного слоя, в результате чего нагретые сегменты плавятся и соединяются друг с другом. После охлаждения нагретые сегменты второго наружного слоя становятся единым, преимущественно неразделимым слоем. В результате, нагретые сегменты второго наружного слоя образуют непроницаемое для жидкости уплотнение, обычно называемое термосварным уплотнением. Формируемые таким способом термосварные уплотнения соединены друг с другом и образуют внешние границы мешка, в результате чего содержимое мешка может целиком удерживаться внутри него. Соответственно, пленка предложенной структурой может выгодно использоваться для формирования моче-/калоприемника, такого как стомный мешок. В такой структуре отличные свойства газового барьера и прочность сочетаются с высокой степенью бесшумности.
На фиг. 1 проиллюстрирован один из вариантов осуществления стомного мешка, который может быть сконструирован из описанной в изобретении пленки. В частности, мешок 5 имеет переднюю и заднюю стенки 10, 15, соединенные по краям термосварным уплотнением 20 или любыми другими применимыми средствами. В мешке имеется сливное отверстие 21, которое может быть закрыто путем отгибки кромок, зажима и/или любым из разнообразных известных способов укупоривания. В некоторых вариантах осуществления в задней стенке 15 имеет отверстие 25 для стомы, окруженное креплением 30. В варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг. 1, мешок является одним из компонентов двухкомпонентного приспособления, а его крепление может быть выполнено в виде накладного кольца с каналом для разъемной фиксации сопряженного элемента накладного кольца планшайбы (не показанного), как это известно из техники. В качестве альтернативы, крепление может быть выполнено в виде клеевого кольца или накладки для адгезивного сцепления с поверхностью кожи пользователя вокруг стомы (т.е. в виде однокомпонентного приспособления) или с гладкой поверхностью планшайбы, приклеенной к коже пользователя (в виде адгезивного двухкомпонентного приспособления). С этой целью предложенная пленка может иметь другие дополнительные слои, такие как комфортный слой из влагопоглощающей или водонепроницаемой бумажной ткани для улучшения ощущений при контакте с кожей пользователя. Стомный мешок 5, показанный на фиг. 1, является одним из разнообразных мешков, которые могут быть сформированы из предложенной пленки. По существу, стомный мешок показанный на фиг. 1, не имеет целью каким-либо образом ограничить изобретение.
2
2
При движении пользователя, использующего мешок 5, сформированный из предложенной пленки, шум, сопровождающий движение барьерного слоя, заглушается примыкающим бесшумным слоем или слоями. В результате, пользователь может свободно двигаться, не опасаясь шума, создаваемого мешком 5. Кроме того, мешок обладает повышенной прочностью на разрыв и барьерными свойствами. Например, в некоторых вариантах осуществления предложенная пленка имеет прочность на разрыв от около 150 до около 400 кг/м (измеренной согласно стандарту ASTM 882-12). Кроме того, в некоторых вариантах осуществления предложенная пленка имеет скорость пропускания кислорода от около 1 до 100 куб. см/м/сутки при атмосферном давлении (измеренную согласно стандарту ASTM D-3985). Обычно мешок 5 (и/или пленка, используемая для конструирования мешка) имеет уровень шума <50 децибел (дБ) в одной или нескольких октавных полосах частот от 1 килогерца (кГц) до 16 кГц.
Предложенная пленка описана в связи с применением в медицинских целях. Тем не менее, подразумевается, что также возможны другие применения пленки, и настоящее изобретение не следует считать ограниченным только медицинскими мешками или приспособлениями.
Преимущества предложенной пленки
Описанная в изобретении пленка обеспечивает превосходное сочетание свойств, т.е. повышенную бесшумность, высокую прочность на разрыв, эффективные барьерные свойства в отношении газов, запахов и жидкостей. В частности, предложенная пленка имеет по меньшей мере один слой, содержащий один или несколько звукопоглощающих полимеров, которые придают пленке улучшенную звукопоглощающую способность с сохранением эффективных барьерных свойств в отношении газов и высокой прочности на разрыв.
Предложенная пленка также обладает хорошей гибкостью, что делает ее применимой в разнообразных областях. Например, в некоторых вариантах осуществления пленки могут быть особо применимы для изготовления медицинских контейнеров и емкостей для экскрементов человека (т.е. для применения в случае колостомии/уростомии).
Предложенные пленки дополнительно обеспечивают барьерные свойства против запахов, что делает их применимыми в упаковках пищевого и медицинского назначения.
Хотя в описании подробно рассмотрено несколько преимуществ предложенной пленки, этот перечень никоим образом не является ограничивающим. В частности, специалисты в данной области техники согласятся с тем, что предложенной пленке и способам может быть присущ ряд преимуществ, не включенных в описание.
Примеры
В следующих далее примерах приведены наглядные варианты осуществления. В свете настоящего изобретения и общего уровня техники специалисты в данной области техники учтут, что следующие примеры являются лишь иллюстративными, и в настоящее изобретение может быть внесено множество замен, модификаций и изменений, не выходящих за пределы его объема.
Далее в Таблицах 1 и 2 приведены несколько структур пленки согласно настоящему изобретению и сравнительной пленки.
А означает сополимер этилена и винилацетата (10-20% по весу сомономера).
В означает линейный сополимер этилена и бутена низкой плотности.
С означает аморфный кварцевый антиадгезив.
D означает сополимер этилена и октена очень низкой плотности со скоростью потока 1,0 (+/-0,25) г/10 минут (Е-028) и плотностью 0,867-0,873 г/куб. см (Е-112).
Е означает сополимер этилена и винилацетата (более 20% по весу сомономера).
F означает сополимер винилиденхлорида и метилакрилата.
G означает амидный воск с точкой плавления по данным дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) 83,5 (+/-2,5°C) (Е-211).
Н означает сополимер этилена и винилацетата (18,0 +/-0,6% по весу винилацетата) со скоростью потока 0,7 (+/-0,10) г/10 минут (условие Е, Е-028) и плотностью 0,94 г/куб. см (Е-112).
I означает терполимер бутилакрилата, метилметакрилата и бутилметакрилата с объемной плотностью 0,25-0,50 г/мл, удельной плотностью 1,13-1,15 и интервалом плавления 150-160°C.
2
3
J означает алюминия магния гидроксид карбонат гидрат с удельной плотностью 2.1 г/куб. см и молярным отношением MgO/AlO 4,0-5,0.
К означает цеолит (алюминосиликат натрия).
L означает стироловый блок-сополимер.
М означает тройной блок-сополимер стирола, бутадиена и стирола.
N означает сополимер этилена и винилацетата (10-20% по весу сомономера).
О означает сополимер этилена и винилацетата (26,5-29,5% по весу винилацетата) с показателем текучести 5,1-6,9 и плотностью 0,950 г/куб. см (Е-112).
Р означает сополимер этилена и винилацетата (более 20% по весу сомономера).
Q означает полистироловый сополимер.
R означает гидрогенизированный сополимер стирола и бутадиена с плотностью 1,0 г/куб. см, прочностью на разрыв 26,0 МПа и удлинением 640%.
S означает гидрогенизированный сополимер стирола и бутадиена с плотностью 1.02 г/куб. см, прочностью на разрыв 23,0 МПа и удлинением 600%.
Т означает мультиблочный сополимер этилена с плотностью 0,866 г/куб. см.
U означает линейный сополимер этилена и бутена низкой плотности.
V означает сополимер стирола и бутадиена с удельной плотностью 0,92-0,96 и показателем текучести 3,0-7,0 при 190°C.
W означает сополимер этилена и метилакрилата с показателем текучести 0,4-0,6 (190°C), плотностью 0,93-0,95 г/куб. см (при 23°C) и температурой плавления 74-76°C.
АА означает цветной концентрат красителя полиэтилена низкой плотности.
ВВ означает антиадгезив.
СС означает концентрат серого красителя в сополимере этилена и винилацетата.
DD означает сополимер этилена и бутилакрилата с показателем текучести 0,35-0,65 г/10 минут, плотностью 0,925-0,931 г/куб. см (при 23°C) и температурой плавления по данным 87°C.
ЕЕ означает концентрат бежевого красителя в сополимере этилена и винилацетата.
Пример 1
Изготовление пленок 1-24
Изготовили пленки 1-24 на традиционном оборудовании для горячего выдувания пленок с использованием многослойного мундштука с кольцевым соплом. Этот способ хорошо известен специалистам в данной области техники.
Пример 2
Испытание на бесшумность пленок 1-8
-1
Испытали каждую из пленок 1-8 и 10 на создание шума при сгибании. В частности, разрезали пленку 1 на полосы размером 290 мм × 35 мм и поместили в устойчивый воздушный поток (4,6 мс, 20-21°C) в звукопоглощающую камеру с закрытыми звукопоглощающими дверцами во избежание проникновения шума внешних источников. Равномерно примотали полосы к 1-мм стальной ленте, установленной в отверстии для впуска воздушного потока в камеру. Создали воздушный поток снаружи испытательной камеры и направили его через длинную последовательность шумоглушителей, чтобы устранить посторонний шум. В результате, создали устойчивый воздушный поток, измеренный шум в котором создавался исключительно при сгибании образцов пленки.
Aeq3мин
Поместили микрофон (модель СЕ212, заводской номер 91388 производства компании Microtech Gefell GmbH) на расстоянии около 350 мм от конца полос образцов перпендикулярно воздушному потоку. В течение 3 минут измеряли А-взвешенный постоянный эквивалентный уровень звукового давления в децибелах (LДБ) с использованием шумомера типа 1 (интегрального шумомера Blue Solo Type 1 производства компании 01дБ-Metravib, заводской номер 61199). А-взвешивание было рассчитано на корректировку частотной информации с целью отображения чувствительности слуха человека. Трижды повторили измерения, чтобы проверить воспроизводимость результатов, с использованием свежего образца другого листа пленки.
Повторили описанный эксперимент с использованием пленок 2-8 и 10. Пленкой 10 является пленка Dow 635 производства компании Dow Chemical (Мидленд, шт. Мичиган, США).
Результаты испытаний пленок 1-8 и 10 на уровень звукового давления приведены далее в Таблице 3.
Пример 3
Вычисление частотной информации для пленок 1-8
Далее уровни звукового давления из Примера 2 представлены в виде А-взвешенного третьоктавного частотного спектра. Данные пленок 1-5 представлены в Таблице 4, а данные пленок 6-8 и 10 представлены в Таблице 5.
Расчет физических свойств пленок 1-10
Провели испытание физических свойств пленок 1-10, результаты которого представлены далее в Таблице 6. В частности, определили средний модуль упругости, среднюю прочность на разрыв и среднее удлинение пленок согласно стандарту ASTM D882-12.
Определили максимальный тангенс дельта и температуру пленок 1-8, 10 согласно стандарту ASTM El640.
Определили тангенс дельта при 23ºC согласно стандарту ASTM D-10 4065.
Показатели постоянного эквивалентного уровня звукового давления взяты из Таблицы 3.
Пример 5
Сравнение бесшумности пленок 1, 2, 3, 4, 5 и 10
Десяти человек попросили сравнить пленки 1, 2, 3, 4, 5 и 10 и выбрать менее шумную пленку из каждой комбинации образцов двух пленок, указав, какая пленка являлась наименее шумной. Далее в Таблице 7 приведена частотная матрица бесшумности, а в Таблице 8 приведена пропорциональная матрица бесшумности. Как видно из таблиц, наименее шумными являются пленки 4 и 5, затем пленка 3 и далее пленка 2. Наиболее шумными являются сравнительные пленки 1 и 10.
Пример 6
Сравнение мягкости пленок 1, 2, 3,4, 5 и 10
Десяти человек попросили сравнить пленки 1, 2, 3, 4, 5 и 10 и выбрать более мягкую пленку из каждой комбинации образцов двух пленок, указав, какая пленка являлась наиболее мягкой. Далее в Таблице 9 приведена частотная матрица мягкости, а в Таблице 10 приведена пропорциональная матрица мягкости. Как видно из таблиц, наиболее мягкой является пленка 4, затем пленка 3 и далее пленки 5 и 2 и сравнительная пленка 10. Наименее мягкой является сравнительная пленка 1.
Пример 7
Данные динамического механического анализа бесшумного слоя пленок 11-18
Получили данные динамического механического анализа (DMA) бесшумного слоя пленок 11-18 согласно стандарту ASTM D-7028. Результаты приведены далее в Таблице 11.
Пример 8
Сравнение бесшумности пленок 17, 18, 19, 20, 21 и 24
Десяти человек попросили сравнить пленки 17, 18, 19, 20, 21 и 24 и выбрать менее шумную пленку из каждой комбинации образцов двух пленок, указав, какая пленка являлась наименее шумной. Далее в Таблице 12 приведена частотная матрица бесшумности, а в Таблице 13 приведена пропорциональная матрица бесшумности. Как видно из таблиц, наименее шумными являются пленки 18, 20 и 21, затем пленка 19. Наиболее шумными являются пленки 17 и 24.
Пример 9
Данные динамического механического анализа и прочности на разрыв бесшумного слоя пленок 8, 24, 17, 18, 19, 20 и 21
Получили данные динамического механического анализа (DMA) и прочности на разрыв бесшумного слоя пленок 8, 24, 17, 18, 19, 20 и 21 согласно стандартам ASTM D-7028 и ASTM 882-12. Результаты приведены далее в Таблице 14.