DE1901751B2

DE1901751B2 - Verwendung einer Polyolefinfolie als Verpackung bei extrem tiefen Temperaturen

Info

Publication number: DE1901751B2
Application number: DE1901751A
Authority: DE
Inventors: Stanley Forest Lustig; Franklin Eugene Princeton N.J. Schrage; William Frederick Oak Park Underwood
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Delmed Inc
Priority date: 1968-01-18
Filing date: 1969-01-15
Publication date: 1981-01-22
Also published as: DK125076B; NL6900837A; SE368166B; GB1258092A; US3576650A; DE1901751C3; JPS5734083B1; NL157570B; BE727076A; CA941742A; FR2000407A1; DE1901751A1

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung einer Kunststoffolie für die Verpackung verderblicher und/oder lebensfähiger Materialien, die bei extrem tiefen Temperaturen gelagert werden, insbesondere die Verwendung einer biaxial orientierten Polyolefinfolie zur Verpackung, Konservierung und Lagerung von Blut, Blutplättchen und anderen Komponenten des Bluts sowie menschlichen und tierischen Organen oder Geweben, bei extrem tiefen Temperaturen.

Die Verpackung und Konservierung von Blut, Blutplättchen, anderen Blutbestandteilen u.dgl. bei extrem tiefen Temperaturen für den zukünftigen Gebrauch ist mit einem gewissen Erfolg verwirklicht worden. Die bei diesen Bemühungen verwendeten Verpackungsmaterialien sind jedoch nicht vollständig befriedigend oder annehmbar. Haltbare Werkstoffe, z. B. nichtrostender Stahl oder Aluminium, werden im allgemeinen für die Konservierung von Blut, Blutplättchen u. dgl. bei extrem tiefen Temperaturen verwendet und erwiesen sich als sehr teuer und etwas unzulänglich, da diese Behälter nicht zufriedenstellend gewartet und für den Wiedergebrauch sterilisiert werden können. Diese Metallbehälter werden deshalb nach dem Gebrauch weggeworfen. Hieraus ergibt sich ein erheblicher Kostenfaktor, der angesichts des steigenden Bedarfs an leicht verfügbaren und brauchbaren Blutkonserven, Blutplättchen u. dgl. immer schwieriger tragbar wird.

Um diesen Nachteil auszuschalten, wurde vorgeschlagen, billige Kunststoffbehälter aus Vinylpolymerfolien zu verwenden. Die tiefste Temperatur, bei der diese Behälter aus Vinylpolymerfolien einwandfrei bleiben, ist jedoch nur -80° C. Aber selbst bei diesen Temperaturen unterliegen die Blutzellen, Thrombocyten, Leukocyten und andere lebensfähige Materialien allmählichen unerwünschten Veränderungen. Wenn sie dagegen bei extrem tiefen Temperaturen, z. B. bei der Temperatur von flüssigem Stickstoff (-195,8"C) gehalten werden, können rote Blutkörperchen jahrelang aufbewahrt werden, und die übrigen Komponenten des Bluts können bei diesen Temperaturen erheblich länger gelagert werden. Zur Zeit sind Metallbehälter die einzigen zufriedenstellenden Behälter, die für die Lagerung dieser Komponenten bei extrem tiefen Temperaturen in der Nähe der Temperatur von flüssigem Stickstoff verwendet werden können.

In der GB-PS 9 82 597 ist eine als Verpackungsmaterial dienende Polypropylenfolie beschrieben, die wenigstens 300% in Längsrichtung und in Querrichtung bisxis! orientiert ist, aus einer Harzmischun" mit

mindestens 50 Gew.-% Polypropylen besteht und eine Grenzviskosität von mindestens 1,2 besitzt Diese Folie weist eine sehr geringe Lichtdurchlässigkeit und eine hohe Reflexionswirkung auf.

In der GB-PS 9 64 627 sind die Schwierigkeiten beschrieben, die bei der biaxialen Orientierung von Polypropylenfilmen auftreten, wenn ein geschmolzener Film verstreckt werden soll. Zur Oberwindung werden bestimmte spezifische Maßnahmen beim Abkühlen nach der Extrusion vorgeschlagen.

Diese Druckschriften enthalten jedoch keinerlei Anregungen und Hinweise darauf, daß speziell biaxial orientierte Polyoleiinfolien bei extrem tiefen Temperaturen Eigenschaften aufweisen, die sie zur Verwendung als Verpackungsmaterial bei diesen Temperaturen geeignet machen.

Aufgabe der Erfindung war es, eine Verpackungsfolie vorzusehen für die Konservierung und Lagerung von lebensfähigen und/oder verderblichen Substanzen für längere Zeit bei extrem tiefen Temperaturen und aus der diese lebensfähigen und/oder verderblichen Stoffe für den späteren Gebrauch leicht entnommen werden können.

Gegenstand der Erfindung ist demgemäß die Verwendung einer Polyolefinfolie, die auf eine Größe von wenigstens 300% in Längsrichtung und in Querrichtung bei einer Temperatur zwischen 8,3 und 28°C unter ihrem Schmelzpunkt biaxial orientiert und aus einer Harzmischung hergestellt ist, die wenigstens 50 Gew.-% Äthylen- und/oder Propylenpolymerisat enthält, während der übrige Teil der Harzrnischung aus

Acrylsäure, Methacrylsäure, Vinylacetat, Äthylacrylat, Butylen und/oder Neohexen gebildet wird, wobei die Folie eine Grenzviskosität von wenigstens 1,2 in Decalin bei 130° C besitzt, als Verpackung für lebensfähige und verderbliche Materialien wie Blut und dergleichen zur Lagerung bei etwa der Temperatur von flüssigem Stickstoff.

Die Folien, die sich für die Zwecke der Erfindung als geeignet erwiesen, sind biaxial orientierte Polyolefinfolien, deren größerer polymerer Bestandteil, der

wenigstens 50 Gew.-% ausmacht, aus Äthylen oder Propylen besteht. Diese Polyolefinharze können bekanntlich aus Homopolymeren oder aus Copolymeren miteinander oder mit anderen Monomeren bestehen, z. B. aus Copolymeren von Äthylen mit Acrylsäure,

Methacrylsäure, Vinylacetat, Äthylacrylat, Butylen oder Neohexen und von Propylen mit Butylen oder Neohexen. Um Folien zu erhalten, die außergewöhnliche Haltbarkeit, Geschmeidiwkp-iti Bieirsanikejt und

starke HeBsiegelnähte bei tiefen Temperaturen aufweisea werden die Folien vorzugsweise aus Homopolymeren von Äthylen oder Propylen hergestellt

Um als Verpackungsmaterial bei extrem tiefen Temperaturen für längere Zeit geeignet zu sein, müssen die Polyolefinfolien gemäß der Erfindung aus Harzen hergestellt werden, die eine Grenzviskosität von wenigstens 1,2 in Decalin bei 130⁰C haben, gemessen nach ASTM D-1601-58T. Ferner müssen die Folien bei Temperaturen unterhalb ihres Kristallschmelzpunktes auf wenigstens 300% in Längsrichtung und in Querrichtung biaxial orientiert sein.

Wenn die Polyolefinfolien auf diese Weise hergestellt werden, haben sie die gewünschten und erforderlichen Eigenschaften für ihre Verwendung als Verpackungsmaterial bei extrem tiefen Temperati'ren. Diese Folien haben somit erwünschte Eigenschaften, wie gute Geschmeidigkeit ohne Rißbildung, leichte Heißsiegelbarkeit, haltbare Heißsiegelnähte, Sterilität und niedrige Herstellungskosten.

Die für die Zwecke der Erfindung geeigneten biaxial orientierten Polyolefinfolien können nach bekannten Strangpreßmethoden und mit bekannten Vorrichtungen hergestellt werden. Beispielsweise können Schlauchfolien in beliebiger üblicher Weise durch trockenes Mischen und Strangpressen hergestellt und anschließend biaxial orientiert werden.

Vorzugsweise werden diese biaxial orientierten Folien nach dem sog. »Doppelblasenverfahren« hergestellt. Bei diesem Verfahren wird zunächst ein Schlauch durch Strangpressen der Schmelze aus einer Schlauchspritzform hergestellt, mit Luft aufgeblasen, gereckt, gekühlt und geplättet. In dieser Phase wird der Schlauch als »geblasene Schlauchfolie« bezeichnet Sie wird nach beliebigen üblichen Schmelzstrangpreßverfahren, z. B. nach dem in der US-PS 24 61 975 beschriebenen Verfahren hergestellt und bei einer Temperatur oberhalb ihres Schmelzpunktes gereckt so daß sie nicht orientiert ist. Der geblasene Schlauch kann dann unter Bildung einer isolierten Blase erneut aufgeblasen und durch eine Heizzone geführt werden, in der die Folie auf ihre Recktemperatur gebracht wird. In der Reck- oder Dehnungszone wird die Folie radial sowohl in Querrichtung als auch in Längsrichtung bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes der Folie gedehnt, so daß die Molekülorientierung in beiden Richtungen stattfindet Die Dehnung des Schläuche ist von einer scharfen, schlagartigen Verminderung der Dicke an der Reckstelle begleitet. Ein solches Verfahren wird beispielsweise in der FR-PS 14 71 018 beschrieben. Zur Herstellung der Folien, die sich für die Zwecke der Erfindung eignen, sollte der erneut aufgeblasene Schlauch um wenigstens etwa 300% in Längsrichtung und Querrichtung gereckt werden. Bevorzugt wird eine Recktemperatur, die 8,3 bis 28⁰C unter dem Kristallschmelzpunkt des Harzes liegt. Es ist auch möglich, für die biaxiale Orientierung von Folien, die in Bahnform hergestellt werden, das bekannte Spannrahmenverfahren anzuwenden.

Um Harze oder biaxial orientierte Folien zu erhalten, die die erforderliche Mindestgrenzviskosität von wenigstens 1,2 haben, wird die direkte Polymerisation der Harzkomponenten bis zur erforderlichen Grenzviskosität bevorzugt. Es ist auch möglich, die Harze oder Folien mechanischen Vernetzungsbehandlungen, z. B. einer Bestrahlung, oder chemischen Behandlungen beispielsweise unter Verwendung eines Oxydationsmittels zu unterwerfen. Es wurde festgestellt, daß durch Tempern der biaxial orientierten Folie ihre Neigung, während des Heißsiegeins Falten und Runzeln zu bilden, herabgesetzt wird.

Da diese Folien für die Verpackung von lebensfähigen und/oder verderblichen Materialien verwendet werden, müssen sie die vorgeschriebenen Voraussetzungen für diesen Gebrauch erfüllen. Beispielsweise hat sich gezeigt, daß für Folien, die als Verpackungsmaterial für Blut Blutplättchen, andere Blutbestandteile u.dgl.

ίο verwendet werden sollen, das Harzgemisch verhältnismäßig frei von giftigen und/oder wandernden Mitteln, wie Weichmachern, Antioxydantien, Antibackmitteln und Gleitmitteln sein muß, um die Möglichkeit auszuschalten, daß diese Mittel ausgelaugt werden und

is den Inhalt der Verpackung verunreinigen. Diese Maßstäbe gelten auch für andere allgemein verwendete Zusatzstoffe, wie Stabilisatoren, Gleitmittel und Farbstoffe. Welche Zusatzstoffe und in welchen Mengen diese Zusatzstoffe verwendet werden können, läßt sich leicht durch den Fachmann bestimmen.

Die Polyolefine, die als Ersatz für die bisher verwendeten Behälter aus nichtrostendem Stahl oder Aluminium für die Verpackung und Konservierung von Blut bei extrem tiefen Temperaturen verwendet werden, müssen somit die gleichen Voraussetzungen erfüllen wie die Behälter aus nichtrostendem Stahl oder Aluminium. Im allgemeinen muß ein solches Material die folgenden Eigenschaften aufweisen: Es muß gute strukturelle Festigkeit und Flexibilität bei extrem tiefen Temperaturen bis hinab zur Temperatur von flüssigem Stickstoff, d.h. bis wenigstens etwa -196°C, und geringe Durchlässigkeit haben und nach üblichen und zur Zeit angewendeten Verarbeitungsmethoden leicht verarbeitet werden können. Vorzugsweise sollte das Material ferner durchscheinend oder durchsichtig sein. Es muß der Lagerung bei diesen extrem tiefen Temperaturen und dem anschließenden Auftauen und der Rekonstituierung des darin enthaltenen Bluts oder Plasmas widerstehen.

In den folgenden Beispielen beziehen sich alle Prozentangaben auf das Gewicht, falls nicht anders angegeben.

Eine Voraussetzung für die Brauchbarkeit von Kunststoffolien als Verpackungsmaterial bei extrem tiefen Temperaturen bis hinab zu wenigstens -196°C ist die Fähigkeit, bei diesen Temperaturen gebogen und geknickt zu werden, ohne zu reißen, zu brechen oder in anderer Weise zu versagen und ohne die darin verpackten Materialien zu beschädigen. Um zu ermitteln, ob die verschiedenen Kunststoffolien bei extrem tiefen Temperaturen nicht geschädigt oder zerstört werden, wurden Proben von verschiedenen Folien zu einer losen Rolle gewickelt, wenigstens 30 Sekunden in flüssigen Stickstoff (-196° C) getaucht, aus dem flüssigen Stickstoff genommen und unmittelbar anschließend von Hand stark geknickt. Die durch Betrachtung der Folien ermittelten Ergebnisse dieser Versuche sind in der folgenden Tabelle genannt, in der unter der Überschrift »Folientyp« das Verfahren, nach dem die Harze zu Folien verarbeitet wurden, die Eigenschaften der Harze und der Folien und die Grenzviskosität der Harze, bestimmt durch Auflösen in Decalin bei 13O⁰C (ASTM D-1601-58T), angegeben sind. Das in der Spalte »Folientyp« angegebene »Blasverhältnis« ist das Verhältnis der Breite einer als Schlauchfolie stranggepreßten, geblasenen, nicht orientierten Folie im flachen Zustand zum Durchmesser der Schlauchspritzform, durch die die Folie stranggepreßt wurde.

	5	1901	751	Eigenschaften des Harzes	Dichte	Schnid/·	6	Dicke, -ι	/uslnnd der	I
				ürwvis-		index	- 196 O		Folie nach
Knick-			kosiläl			l'igcnschiiucn der Folie		dem Knicken
^; IOHe		(in Decalin b.			Dichte		im kalten
i Nr.	und Biegefestigkeit verschiedener Folien bei exlrem liefen Teniperaluicn (	130 Q	0.9172	0.098		36-58	/usland
	Folientyp	1,3					unbeschädigt

					0,9185
1			0.9178	0.078		20-25.4
		1,3	0.9178	0,078		43-58	dto.
	Biaxial orientierte Folie	1,3					dlo.
	aus Polyäthylen				0,9190
2	niedriger Dichte, keine				0,9231
3	Zusatzstoffe		0,9189	0.118		18-229
	dto.	1,2					dto.
	Biaxial orientiert, Poly
	äthylen niedriger				0,9229
4	Dichte mit 0,75%		0.9189	0.193		25.4
	Antiblockmittel	1,23	<0.910	0.69		25.4	dlo.
	Biaxial orientierte Folie	2,75-2.79					dto.
	aus Polyäthylen				0.9233
5	niedriger Dichte, keine		0,9152	0.27-0.39	0.910	44-51
6	Zusatzstoffe	1,2					dlo.
	dto.
	Biaxial orientiert.				0.9174
7	Äthylen-Propylen-		0.920	1.7-2,4		44-51
	Copolymeres	1,1					zersplittert
	Biaxial orientierte Folie		0.9199	0.25		38	leicht
	aus Polyäthylen	1.2	0,960	0,20-0.30	0.9206	10-13	unbeschädigt
8	niedriger Dichte, keine	2,9					dlo.
	Zusatzstoffe		0.940	1.2	0.9233	19
9	dto.	unlöslich			0.9592		dto.
10
	dto.				0.9450
Il	Biaxial orientiert, Poly		_	2.4		19-23
	äthylen hoher Dichte	unlöslich					dto.
	Biaxial orientiert.
	Äthylen-Methylacryl-				-
12	säure-Copolymeres, das		0,89	1.0		25.4
	ein Natriumsalz enthält	2,6				•	dto.
	Biaxial orientiert.		0,9175	0.09		51
	Äthylen-Acrylsäure-	1.3			0.905		zersplittert
13	Copolymeres,						leicht
	3-6% Acrylsäure				0.9196
14	Biaxial orientiert. Poly		0.9193	0.05-0,06		25.4
	propylen	1,3					dto.
	Blasfolie, nicht orien		0,9189	0,19		25,4 .
	tiert, Polyäthylen	1,23	0,94	5,0	0.9197	23-25,4	dto.
15	niedriger Dichte, Blas	1,02-1,03					dto.
	verhältnis 7 : 1				0,9185
16	dto.				0,9539
17	Blasverhältnis 6,8: 1
	dto.		0,9499	0,21		30-38
	Blasfolie, nicht	1,46-1,48					unbeschädigt
	orientiert, Äthylen-
	Vinylacetat-Copoly-				0,9555
18	meres, 18% Vinylacetat,		0,9490	1,20		18-25,4
	Blasverhältnis 2:1	1.04-1,08					zersplittert
	Biaxial orientiert,
	Äthylen-Vinylacetat-	0,9539
19	Copolymeres,
	28% Vinylacetat
dto.

Die Ergebnisse in der vorstehenden Tabelle zeigen, daß die biaxial orientierten Polyolefinfolien (Folien 1 bis 7, 9 bis 13 und 19) bei der Temperatur von flüssigem Stickstoff sehr knickfest sind. Die Folien Nr. U und 12 bestanden aus Copolymeren von Äthylen und Methacrylsäure. Diese Copolymeren sind vernetzte Materialien. Die Vernetzung bewirkt eine Erhöhung der Grenzviskosität des Harzes bis über den Punkt hinaus, bei dem eine Messung möglich ist (s. Schmidt und Marlies »Principles of High Polymer Theory and Practice«, Seite 73, McGraw Hill Book Company, Inc., New York 1948). Die Grenzviskosität der Folien Nr. 11 und 12 lag somit weit über 1,2. Die Folie Nr. 8, die zwar biaxial orientiert, jedoch aus einem Harz mit einer Grenzviskosität unter 1,2 erhalten worden war, zersplitterte, wenn sie geknickt wurde. Alle Blasfolien aus Polyolefinen (Folien Nr. 14 bis 17) wurden stark beschädigt, wenn sie bei der Temperatur von flüssigem Stickstoff geknickt wurden. Die aus einem Harzgemisch mit niedriger Grenzviskosität erhaltene biaxial orientierte Folie aus dem Äthylen-Vinylacetat-Copolymeren (Folie Nr. 19) wurde beim Knicken stark beschädigt.

Beispiel

Eine allgemein akzeptierte Richtlinie für die Bestimmung der Wirksamkeit des Gefrierens und Lagerns von Blutzellen und die Rekonstituierung des Blutes für den anschließenden Gebrauch ist der Mindestwert des Hämoglobins in der oben stehenden Flüssigkeit des zentrifugierten Blutes nach dem Auftauen und Waschen, da angenommen wird, daß der größte Teil der Schädigung von Blutzellen während des Gefrierens eintritt Nach allgemein akzeptierten Richtlinien sollte die prozentuale Rückgewinnung von Hämoglobin wenigstens 50% betragen, um ein wirksames Gefrieren, Lagern und Rekonstituieren zu erzielen. Bei Verwendung von Verpackungen aus den biaxial orientierten Polyolefinfolien gemäß der Erfindung wurde festgestellt daß die Rückgewinnung von Hämoglobin in der oben stehenden Flüssigkeit im Bereich von etwa 89,5 bis 943% lag. Diese Werte sind sehr günstig im Vergleich zu den Werten, die bisher erhalten wurden, wenn Gefäße aus nichtrostendem Stahl für die Verpackung und Lagerung von Blutzellen bei der Temperatur von flüssigem Stickstoff verwendet wurden.

Dieses Ergebnis wurde erhalten, wenn die biaxial orientierten Polyäthylenfolien Nr. 1, 2, 4 und 5 in der Tabelle zur Herstellung von Verpackungsbehältern verwendet wurden, in denen Blutproben von dem Zeitpunkt zu dem sie einem Spender entnommen wurden, über die Lagerung bei der Temperatur von flüssigem Stickstoff bis zu anschließender erneuter Auflösung geprüft wurden. Nach dem Spenden wurden die Blutzellen durch Zentrifugieren von Blutplasma befreit und mit Glyzerin versetzt Die das Glyzerin enthaltenden Blutkörperchen wurden dann in Beutel gefüllt die aus den vorstehend genannten biaxial orientierten Polyäthylenfolien hergestellt waren, eine Größe von etwa 25 cm im Quadrat hatten und nach der Einfüllung des Bluts durch Heißsiegeln verschlossen worden waren. Die Beutel aus den biaxial orientierten Polyäthylenfolien wurden dann im Abstand von etwa 1 cm auf ein Metallsieb gelegt. Das Sieb mit den darauf befindlichen Beuteln wurde in flüssigen Stickstoff getaucht. Die Blutkörperchen in den Beuteln wurden in etwa 2 Minuten gefroren und im gefrorenen Zustand ίο nicht bewegt, d. h. nicht geschüttelt oder gestört. Das Auftauen der Blutproben erfolgte in Wasser, das bei einer Temperatur von etwa 45° C gehalten wurde, unter leichter Bewegung der Beutel im Wasser, bis die Blutproben in den Beuteln eine Temperatur von etwa 15 bis 20⁰C hatten. Die Bewegung der die Blutproben enthaltenden Beutel erfolgte, indem die Beutel von Hand langsam durch das Wasserbad geführt wurden. Vollständiges Auftauen der Blutproben wurde in etwa 2,25 Minuten erreicht. Dies ist mit der Zeit vergleichbar, die gewöhnlich erforderlich ist, wenn Behälter aus nichtrostendem Stahl verwendet werden.

Diese Angaben zeigen, daß Blut, das in den Verpackungsbehältern aus erfindungsgemäß zu verwendenden biaxial orientierten Folien eingefroren wird, dem Blut, das in Gefäßen aus nichtrostendem Stahl eingefroren wird, wenigstens gleichwertig ist, und daß diese biaxial orientierten Folien zum Verpacken und Aufbewahren von Blut bei der Temperatur von flüssigem Stickstoff für unendlich lange Zeit und dann für die Rekonstituierung des Bluts für den anschließenden Gebrauch ohne Probleme verwendet werden können.

Zwar wird die Erfindung vorstehend ausführlicher in Verbindung mit der Verpackung, Gefrierlagerung und Rekonstituierung von Blut, Blutplättchen, Blutzellen und anderen Blutbestandteilen beschrieben, jedoch eignen sich derartige biaxial orientierte Polyolefinfolien natürlich auch ebenso gut und in praktisch der gleichen Weise, wie vorstehend beschrieben, für die Verpackung und Gefrierlagerang von frischen Früchten, Gemüse, Frischfleisch u. dgl. Außerdem eignen sich diese biaxial orientierten Polyolefinfolien für die Aufbewahrung von Kulturen, die in erster Linie als Starter bei der Herstellung von Käse und für die Fermentierung von Nahrungsmitteln, wie Oliven, Gurken, Sauerkraut Bier u. dgL verwendet werden, für die Konservierung von menschlichen und tierischen Organen und Geweben, wie Knochen, Hornhaut, Haut u.dgl. sowie von menschlichen Nieren für die spätere Transplantation, so für die Aufbewahrung von tierischem und menschlichem Samen, der später für die künstliche Befruchtung verwendet werden kann, für die Aufbewahrung und den Versand von Krankheitserregern für die spätere Untersuchung und Prüfung und für die Lagerung, den Versand und die Konservierung verschiedener tierischer Kulturen, wie Tumoren, für die spätere Untersuchung und Begutachtung.

Claims

Patentanspruch:

Verwendung einer Polyolefinfolie, die auf eine Größe von wenigstens 300% in Längsrichtung und in Querrichtung bei einer Temperatur zwischen 8,3 und 28°C unter ihrem .Schmelzpunkt biaxial orientiert und aus einer Harzmischung hergestellt ist, die wenigstens 50 Gew.-% Äthylen- und/oder Propylenpolymerisat enthält, während der übrige Teil der Harzmischung aus Acrylsäure, Methacryl-

säure. Vinylacetat, Äthylacrylat, Butylen und/oder Neohexen gebildet wird, wobei die Folie eine Grenzviskosität von wenigstens 1,2 in Decalin bei 130°C besitzt, als Verpackung für lebensfähige und verderbliche Materialien wie Blut und dergleichen zur Lagerung bei etwa der Temperatur von flüssigem Stickstoff.