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Octubre de 2005 Página 1 de 2

Películas coextruidas para aplicaciones médicas y en empaques

Jessica Z. Bielawski, Matthew Boshar y Joseph Morano, University of Massachusetts Lowell

Estudio de un material formado por la coextrusión de películas de olefinas cíclicas alfa y polietileno metalocénico, para la fabricación de empaques.

Artículo presentado por SPE (Sociedad de Ingenieros Plásticos) en la conferencia ANTEC 2005.

Desde principios del siglo XX, se ha estudiado el procesamiento, almacenamiento y conservación de la sangre, en la industria médica. En 1950, se introdujeron bolsas de PVC como una alternativa en este tipo de aplicaciones médicas. Actualmente, este material es el más empleado en la fabricación de bolsas para sangre y bolsas para otros fluidos intravenosos.

Las bolsas para sangre y bolsas para fluidos intravenosos deben cumplir con ciertas características bien definidas. Deben se flexibles para que puedan ser manipuladas fácilmente. Deben ser resistentes a altas temperaturas para soportar procesos de esterilización (115°C-120°C) y a bajas temperaturas para soportar las temperaturas de conservación (-70°C). Por otro lado, deben tener una alta resistencia al impacto, para soportar el impacto de agujas, no romperse si se caen, y en general resistir la manipulación. Finalmente, estas bolsas o el material del que están hechas, no pueden contener ninguna sustancia tóxica que se pueda liberar y entrar al torrente sanguíneo del paciente.

Experimentos
Los materiales usados para la investigación fueron dos tipos de polímero, polietileno metalocénico (Dupont-Dow Engage® 8003, MFI: 10) y olefina cíclica-alfa (Zeonor

750R, MFI: 35); y bolsas de fluidos intravenosos. Las propiedades de cada uno de los materiales se presentan en la Tabla 1.

Con un equipo de coextrusión se fabricaron películas coextruídas de polietileno-olefina-polietileno, con diferentes espesores de película. Los espesores deseados se encontraban entre 2 y 3 mm. La Tabla 2. muestra el diseño de experimento trabajado.

Para cada una de las películas fabricadas y para la bolsa de fluidos intravenosos, se midieron las propiedades de tensión, impacto al dardo y resistencia al rasgado. Actualmente se están llevando a cabo ensayos de permeabilidad al oxígeno y al agua, que se reportarán posteriormente.

También se llevó a cabo un análisis para determinar el costo de la fabricación de una bolsa médica de 0.25m x 0.25m x 0.2032mm de espesor, para compararlo con el precio de las bolsas de PVC actuales.

Resultados y Discusión. 
A pesar de las variaciones en la formulación de las películas coextruídas, se pudo observar un comportamiento similar en la prueba de tensión por lo que se fabricó una curva esfuerzo-deformación promedio para las muestras. La  Figura 2. muestra la curva esfuerzo deformación promedio de las películas coextruídas vs. la misma curva para la bolsa de fluido intravenoso. Se observa que el esfuerzo de cedencia de las películas coextruídas es mayor que el de las bolsas intravenosas, pero éste tiene lugar a una deformación menor. También se observó en el ensayo que las películas coextruídas rompen, mientras que la bolsa intravenosa se estira sin romperse. La resistencia al rasgado promedio para las películas coextruídas fue uniforme, pero menor que la de la bolsa intravenosa. Para las primeras se reportó una fuerza de propagación promedio de 5mN, mientras que para la segunda este valor fue de 8mN. En la prueba de impacto al dardo, las muestras de película coextruída reportaron una energía promedio de ruptura de 7.723 J, con un martillo de 1.238 kg, mientras que la bolsa intravenosa no rompió con esta masa. Se puede concluir que las propiedades requeridas para un empaque médico son mayores que las de la película coextruída fabricada. Las diferencias entre las propiedades puede ser efecto de la variación del espesor de las capas, ya que si las capas de polietileno u olefina cíclica no son uniformes, entonces las propiedades de las películas coextruídas podrían ser menores. Las investigaciones en este sentido continuarán, variando el orden y espesor de las películas coextruídas.

El análisis de costos basado en el espesor y el tamaño de las bolsas actualmente empleadas para fluidos intravenosos y sangre, mostró que el costo de uno de estos empaques en PVC era de $1.96 mientras que en el material coextruído sería de $0.53. Esta es una diferencia significativa cuando se piensa en producción a gran escala.

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