CN110003508B - 水溶性膜密封溶液、相关方法和相关物品 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及水溶性膜密封溶液、相关方法和相关物品。本文披露用于密封水溶性膜的密封溶液，具体来说包括一种或多种聚合溶剂(例如多元醇)的水性混合物。水性密封溶液包括用于所述水溶性膜的一种或多种聚合组分(例如其水溶性聚合组分，例如聚乙烯醇(PVOH))的相对稀溶剂，所述溶液可展现一种或多种益处，包括降低所述密封溶液对所述膜的溶解以及提高密封强度。还披露用所述密封溶液形成的密封物品，例如含有多种液体或固体组合物的水溶性小包。
Description
分案说明
本申请是申请日为2014年6月3日，申请号为201480038075.7，发明名称为“水溶性膜密封溶液、相关方法和相关物品”的发明专利申请的分案申请。
相关申请的交叉引用
要求美国临时申请案第61/830,969号(2013年6月4日申请)的优先权，所述申请案以全文引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明大体上涉及水溶性膜。更具体来说，本发明涉及用于密封水溶性膜的密封溶液，具体来说包括一种或多种聚合溶剂(例如多元醇)的低粘度水性混合物，所述溶液可用于形式含有多种组合物的密封水溶性物品。
背景技术
水溶性膜在所属领域中是众所周知的。水溶性膜具有许多应用，包括不可食性形式，例如包装，以及可食性形式，其中所述膜本身为可食性物品或含有可食性物品。可食性膜已知用于例如传递治疗剂、呼吸清新剂、包括(但不限于)烘培成分(例如面团改性剂和调味剂)的食物成分。所述膜可形成用于储存或传递多种可食性或不可食性组合物的水溶性小包。
密封水溶性膜形成小包或袋的常见方法包括热密封和溶液密封。使用热密封，可以通过将两个水溶性膜薄片放在一起，热密封三个边缘，用适合组合物填充并且接着热密封第四边缘形成密封袋，来形成袋。在溶液密封方法中，向膜材料施加溶剂在溶剂化膜和另一膜之间形成密封。水为用于溶液密封水溶性袋的常见溶剂，因为其成本低，无毒并且容易获得，使得当以适当含量施加时，其可产生强效密封，防止固体/液体从所得袋泄漏。
尽管溶液密封可具有优于热密封的优势，但已发现溶液密封不适于许多水溶性膜。一些水溶性膜形成的溶液密封的强度可能不足以在其使用寿命期间维持结构完整性。在其它情况下，水溶性膜可能相对容易被密封溶液快速溶解，因此破坏膜和/或阻碍形成足够强度的密封。举例来说，在快速溶解水溶性膜(例如聚乙烯醇)时，水在溶解膜时可能太激进，导致膜烧穿并且阻碍形成高质量的密封。对于一些水溶性膜，尤其对于例如1.5mil膜厚度的薄膜，不存在有效密封所述膜的已知方法或相应密封溶液。
发明内容
本发明大体上涉及用于密封水溶性膜的密封溶液，具体来说包括一种或多种聚合溶剂(例如多元醇)的水性混合物。已发现水性密封溶液包括用于水溶性膜的一种或多种聚合组分(例如其水溶性聚合组分，例如聚乙烯醇(PVOH))的相对稀溶剂，所述溶液可展现一种或多种益处，包括降低所述密封溶液对所述膜的溶解(例如相对于单独的水，例如由增加的特征烧穿时间表示)，提高密封强度(例如相对于单独的水形成的密封，例如由特征剥离强度表示)，以及包括此类益处的组合的实施例。
本发明的一个方面涉及一种用于密封水溶性膜的方法，所述方法包括：(a)向水溶性膜的第一表面施加密封溶液，所述密封溶液包括(i)水，和(ii)具有3个或更多个羟基的多元醇，其中所述密封溶液在20℃下测量的动态粘度(μs)小于1.5cP；以及(b)使水溶性膜的第二表面与第一表面上的密封溶液接触足以在第一表面和第二表面之间形成密封的时间。
本发明的另一方面涉及一种用于密封水溶性膜的方法，所述方法包括：(a)向水溶性膜的第一表面施加密封溶液，所述水溶性膜的初始厚度小于约50μm并且包括基本上由乙烯醇单体重复单元和乙酸乙烯酯单体重复单元组成的聚乙烯醇共聚物，所述密封溶液包括(i)水，和(ii)以约2重量％到约15重量％范围内的量存在于密封溶液中的多元醇，所述多元醇选自由以下组成的群组：丙三醇、赤藓糖醇、苏糖醇、阿糖醇、木糖醇、核糖醇、甘露糖醇、山梨糖醇、半乳糖醇、岩藻糖醇、艾杜糖醇、肌醇、庚七醇、异麦芽酮糖醇、麦芽糖醇、乳糖醇以及其组合，其中密封溶液在20℃测量的动态粘度(μs)小于1.5cP；以及(b)使水溶性膜的第二表面与第一表面上的密封溶液接触足以在第一表面和第二表面之间形成密封的时间，所述水溶性膜的初始厚度小于约50μm并且包括基本上由乙烯醇单体重复单元和乙酸乙烯酯单体重复单元组成的聚乙烯醇共聚物。
本发明的另一方面涉及一种用于密封水溶性膜的方法，所述方法包括：(a)向水溶性膜的第一表面施加密封溶液，所述密封溶液包括(i)水，和(ii)用于水溶性膜的至少一种聚合组分的溶剂，其中(a)如等式(I)所定义，溶剂和聚合组分具有约5或更低的溶解度半径(Ra)：
(Ra)2＝4(δD,S-δD,P)2+(δP,S-δP,P)2+(δH,S-δH,P)2 (I)
其中δD,S为溶剂色散力，δD,P为聚合组分色散力，δP,S为溶剂极性力，δP,P为聚合组分极性力，δH,S为溶剂氢键力，并且δH,P为聚合组分氢键力，其各自通过汉森溶解度参数评估的自洽法(consistent method of Hansen solubility parameter evaluation)测定，以及(B)如在20℃下所测量，密封溶液的动态粘度(μs)小于1.5cP；以及(b)使水溶性膜的第二表面与第一表面上的密封溶液接触足以在第一表面和第二表面之间形成密封的时间。
在另一方面，本发明涉及一种用于形成含有组合物的密封水溶性小包的方法，所述方法包括：根据任何披露的实施例进行密封水溶性膜的方法，其中(i)第一表面和第二表面中的至少一个的水溶性膜界定至少部分包围组合物的体积，以及(ii)形成密封产生含有组合物的密封水溶性小包。
在另一方面，本发明涉及一种物品，例如密封水溶性小包，所述物品包括：(a)水溶性膜的第一表面和水溶性膜的第二表面，其在所述第一表面与所述第二表面之间的界面区处密封；以及(b)具有3个或更多个羟基的多元醇，其在所述界面区中的局部浓度实质上高于所述多元醇在所述水溶性膜中以及所述界面区之外的整体浓度。
在另一方面，本发明涉及一种物品，例如密封水溶性小包，所述物品包括：(a)水溶性膜的第一表面和水溶性膜的第二表面，其在所述第一表面与所述第二表面之间的界面区处密封，其中第一表面和第二表面中的每一个的水溶性膜具有小于约50μm的初始厚度并且包含基本上由乙烯醇单体重复单元和乙酸乙烯酯单体重复单元组成的聚乙烯醇共聚物；以及(b)多元醇，其在所述界面区中的局部浓度实质上高于所述多元醇在所述水溶性膜中以及所述界面区之外的整体浓度，所述多元醇选自由以下组成的群组：丙三醇、赤藓糖醇、苏糖醇、阿糖醇、木糖醇、核糖醇、甘露糖醇、山梨糖醇、半乳糖醇、岩藻糖醇、艾杜糖醇、肌醇、庚七醇、异麦芽酮糖醇、麦芽糖醇、乳糖醇以及其组合。
在另一方面，本发明涉及一种物品，例如密封水溶性小包，所述物品包括：(a)水溶性膜的第一表面和水溶性膜的第二表面，其在所述第一表面与所述第二表面之间的界面区处密封；以及(b)用于水溶性膜的至少一种聚合组分的溶剂，所述溶剂在所述界面区中的局部浓度实质上高于所述溶剂在所述水溶性膜中以及所述界面区之外的整体浓度，其中如等式(I)所定义，所述溶剂和所述聚合组分具有约5或更低的溶解度半径(Ra)：
(Ra)2＝4(δD,S-δD,P)2+(δP,S-δP,P)2+(δH,S-δH,P)2 (I)
其中δD,S为溶剂色散力，δD,P为聚合组分色散力，δP,S为溶剂极性力，δP,P为聚合组分极性力，δH,S为溶剂氢键力，并且δH,P为聚合组分氢键力，其各自通过汉森溶解度参数评估的自洽法测定。
任选地，各方面的水溶性膜可形成(例如热成型)袋，例如使得所述袋可用适合组合物填充并且随后使用所披露的溶剂密封溶液和相关方法密封成含有组合物的水溶性小包。
所属领域普通技术人员从以下详细描述和附图的评述显而易知其它方面和优点。虽然组合物和方法容许有多种形式的实施例，但下文的描述包括具体实施例，其中应理解本发明是说明性的并且并不打算将本发明限制于本文所描述的具体实施例。
附图说明
各种所披露方法、工艺、组合物以及物品的以下详细描述涉及随附图式，其中：
图1为密封水溶性小包的侧视横截面图，其示出了根据本发明密封水溶性膜的相应方法。
图2为沿图1的线P的定性浓度分布，其示出了密封水溶性膜的整体和密封界面区中的密封溶液组分和水溶性膜组分的局部浓度。
图3包括曲线和表，其示出了根据本发明的水包丙三醇密封溶液的PVOH共聚物膜A随丙三醇浓度而变化的(a)烧穿时间和(b)密封剥离强度。
图4包括曲线和表，其示出了根据本发明的水包丙三醇密封溶液的PVOH共聚物膜B随丙三醇浓度而变化的(a)烧穿时间和(b)密封剥离强度。
图5包括曲线和表，其示出了根据本发明的水包丙三醇密封溶液的PVOH共聚物膜C随丙三醇浓度而变化的(a)烧穿时间和(b)密封剥离强度。
图6包括曲线和表，其示出了根据本发明的水包丙三醇密封溶液的PVOH均聚物膜D随丙三醇浓度而变化的(a)烧穿时间和(b)密封剥离强度。
图7包括曲线和表，其示出了根据本发明的水包丙三醇密封溶液的PVOH均聚物膜E随丙三醇浓度而变化的(a)烧穿时间和(b)密封剥离强度。
图8包括曲线，其示出了根据本发明的水包丙三醇密封溶液的PVOH均聚物膜F在(a)低浓度和(b)高浓度下的烧穿时间和密封剥离强度。
图9包括曲线，其示出了根据本发明的水包2-甲基-1,3-丙二醇(MP二醇)密封溶液的PVOH均聚物膜F在(a)低浓度和(b)高浓度下的烧穿时间和密封剥离强度。
图10包括曲线，其示出了根据本发明的水包丙二醇密封溶液的PVOH均聚物膜F在(a)低浓度和(b)高浓度下的烧穿时间和密封剥离强度。
图11包括曲线，其示出了根据本发明的水包甘露糖醇密封溶液的PVOH均聚物膜F在(a)低浓度下的烧穿时间和密封剥离强度。
图12包括曲线，其示出了根据本发明的水包山梨糖醇密封溶液的PVOH均聚物膜F在(a)低浓度和(b)高浓度下的烧穿时间和密封剥离强度。
图13包括曲线，其示出了根据本发明的水包木糖醇密封溶液的PVOH均聚物膜F在(a)低浓度和(b)高浓度下的烧穿时间和密封剥离强度。
具体实施方式
本文披露用于密封水溶性膜的密封溶液。密封溶液包括水和用于打算密封的水溶性膜的一种或多种聚合组分的溶剂。如密封溶液的情况中所用，“溶剂”指的是一般能够与膜的聚合组分形成液体或固体溶液的化合物。如下文所述，溶剂和聚合组分之间的溶解度程度可以通过溶解度半径参数来表征。溶剂在室温下或密封形成温度下并非必需为液体(例如其在此类温度下可为液体或固体)。溶剂适合地在密封溶液所用的浓度下在水中可溶。适合溶剂的实例包括具有3个或更多个羟基(-OH)的多元醇，例如用于包括聚乙烯醇或其它水溶性聚合物组分的可溶性膜。
水性密封溶液适合地包括一种或多种相对稀浓度的此类溶剂，一般导致密封溶液粘度为水粘度或几乎为水粘度(例如略高)。甚至在相对稀溶剂浓度下，水性密封溶液相对于单独水作为密封剂可呈现一种或多种益处，包括降低密封溶液对膜的溶解以及提高密封强度。在一些情况下，密封溶液可允许形成用于使用单独水不能形成溶液密封的具体膜的密封(例如使烧穿时间充分提高以形成完整密封，尽管此类密封可具有相对低绝对密封强度而限制其在某些应用中的使用)。所披露的密封溶液和相应方法可用于形式多种密封物品，例如含有多种组合物(例如人类和动物可摄取的物品、个人护理组合物和清洁组合物)的密封水溶性小包。
除非另外说明，否则密封溶液、密封膜和相关方法预期包括如下实施例，其包括下文进一步描述的其它任选元件、特征和步骤中的一个或多个的任何组合(包括图和实例中所示的那些)。
如本文中所使用，术语“均聚物”一般包括具有单一类型的单体重复单元的聚合物(例如由单一单体重复单元组成或基本上由其组成的聚合链)。对于PVOH的具体情形，术语“均聚物”(或“PVOH均聚物”)进一步包括具有乙烯醇单体单元和乙酸乙烯酯单体单元的分布的共聚物，其取决于水解度(例如由乙烯醇和乙酸乙烯酯单体单元组成或基本上由其组成的聚合链)。在100％水解的极限情况下，PVOH均聚物可包括仅具有乙烯醇单元的真实均聚物。
如本文中所使用，术语“共聚物”一般包括具有两种或更多种类型的单体重复单元的聚合物(例如由两种或更多种不同单体重复单元组成或基本上由其组成的聚合链，呈无规共聚物、嵌段共聚物等形式)。对于PVOH的具体情况，术语“共聚物”(或“PVOH共聚物”)进一步包括如下共聚物，其具有视水解度而定的乙烯醇单体单元和乙酸乙烯酯单体单元的分布以及至少一种其它类型的单体重复单元(例如由乙烯醇单体单元、乙酸乙烯酯单体单元和一种或多种其它单体单元组成或基本上由其组成的三元(或更高)聚合链)。在100％水解的极限情况下，PVOH共聚物可包括具有乙烯醇单元和一个或多个其它单体单元，但无乙酸乙烯酯单元的共聚物。
如本文中所用，术语“包含”表示除指定的那些以外，还可能包括其它药剂、要素、步骤或特征。
如本文中所使用，“有利的溶解度”指的是约2.0mil厚的根据本发明的膜在23℃下，在50秒内，优选40秒内并且最优选30秒内完全溶解于水中。
如本文中所用并且除非另外规定，否则术语“重量％(wt.％)”和“重量％(wt％)”打算指以整个膜的“干式”(非水)重量份(适当时)或包围于袋内的全部组合物的重量份(适当时)计，所鉴别要素的组成。如本文所用并且除非另外规定，否则术语“phr”打算指水溶性膜中每一百份水溶性聚合物(或树脂；PVOH或其它)的份数的鉴别要素的组成。
本文所阐述的所有范围包含范围的所有可能子集和此类子集范围的任何组合。除非另外说明，否则默认地，范围包含陈述的端点。当提供值的范围时，应理解，所述范围的上限与下限之间的各中间值和任何其它陈述值或所陈述范围内的中间值涵盖于本发明内。这些较小范围的上限和下限可以独立地包括在所述较小范围内并且也涵盖于本发明内，从属于在规定范围内的任何特定地排除的界限。在所述范围包括界限值中的一个或两个的情况下，排除所包括的界限值中的任一个或两个的范围也预期成为本发明的部分。
密封溶液
密封溶液包括水和用于水溶性膜的一种或多种聚合组分的溶剂，一般为水溶液形式。在一种类型的实施例中，密封溶液包括水和用于水溶性膜的主要聚合组分(例如按膜的总重量计，以重量为单位的最高浓度聚合组分)的溶剂。如上文所述，在典型密封温度下，溶剂的天然状态可为液体或固体，并且其能够与其水溶性膜的相应聚合组分形成液体或固体溶液。密封溶液可包括一种以上溶剂，例如其中多种溶剂因其与具体聚合组分的相容性而被选择。替代或另外地，当水溶性膜具有多种聚合组分时，可使用多种溶剂(例如其中不同溶剂因其关于不同聚合组分的溶解度特征而被选择)。
已发现密封溶液因其提高耐烧穿性和提高密封强度的能力而有效用作相对稀水性溶剂溶液。举例来说，密封溶液中约2重量％到约15重量％或约5重量％到约10重量％的溶剂浓度范围可能有效。更一般来说，相对于总密封溶液，溶剂可按至少约2、4、5、8或10重量％和/或高达约8、10、12、15、20、30、40或50重量％的含量存在。当密封溶液中包括一种以上类型的溶剂时，前述量和范围可独立地应用于具体溶剂或整体应用于全部溶剂。与溶剂类似，密封溶液中约85重量％到约95重量％或约90重量％到约95重量％的水浓度范围可能有效。更一般来说，相对于总密封溶液，水可按至少约50、60、70、80、88、90或92重量％和/或高达约90、92、95、96或98重量％的含量存在。替代或另外地，密封溶液的相对稀释性质可以通过密封溶液的动态粘度(μs)反映，其一般为相应温度下水的粘度或几乎为水的粘度(例如略高)。举例来说，在20℃参考温度下的适合密封溶液粘度可小于1.5cP或在约1cP到约1.4cP或1.45cP的范围内(例如更一般为至少约0.5、1、1.1或1.2cP和/或高达约1.1、1.2、1.3、1.4或1.45cP)。在不同参考温度(Tref)下，密封溶液粘度(μS)相对于相应水粘度(μw)可替代地表示为小于1.5的比率(μs/μw)(例如更一般为至少约0.5、1、1.1或1.2和/或高达约1.1、1.2、1.3、1.4或1.45)。
密封溶液的具体溶剂不受特别限制，并且其一般包括具有一个或多个(例如至少2个或3个或更多个)极性官能团(例如含氧或含氮基团，例如羟基或(1个、2个或3个)氨基)的小有机分子，所述极性官能团提高溶剂与水性密封溶液介质以及水溶性膜中的聚合组分的极性官能团的相容性，其中此类聚合官能团与溶剂中的官能团可相同或不同。具体溶剂可含有2到12个碳原子(例如3到6个、8个或10个碳原子，例如3、4、5或6个碳原子)。替代或另外地，溶剂可含有2个或3个到12个极性官能团(例如2个或3个到6个、8个或10个极性基团，例如3、4、5或6个极性基团)，即羟基、氨基或其组合。在某些实施例中，溶剂可为适于水溶性膜的聚合组分的塑化剂，不管所选溶剂是否原样存在于待密封的具体膜中。
具有3个或更多个羟基(-OH)的多元醇代表适于多种水溶性膜的类别的溶剂。举例来说，多元醇适于含有PVOH(例如其均聚物)作为唯一或主要聚合组分(例如相对于膜整体或其全部聚合组分至少约50、60、75、85或95重量％)的水溶性膜。适合多元醇的实例包括多种糖醇，包括丙三醇(glycerin/glycerol)、赤藓糖醇、苏糖醇、阿糖醇、木糖醇、核糖醇、甘露糖醇、山梨糖醇、半乳糖醇、岩藻糖醇、艾杜糖醇、肌醇、庚七醇、异麦芽酮糖醇、麦芽糖醇、乳糖醇以及其组合。水中相对低浓度(例如约2重量％到约15重量％，或约5重量％到约10重量％)的此类多元醇一般呈现低密封溶液粘度。举例来说，5重量％和10重量％水包丙三醇溶液分别具有约1.2cP和约1.3cP的粘度。用于多种水溶性膜的适合氨基功能性溶剂(例如具有氨基官能组分或其它)的实例包括线性(聚)亚乙基胺(包括乙二胺)、二亚乙基三胺(DETA)和三亚乙基四胺(TETA)。
如下文实例中所示，在一种类别的实施例中，可根据汉森溶解度半径(Ra)参数基于聚合相容性选择和表征溶剂。汉森溶解度参数(HSP)为用于理解和鉴别针对许多材料(包括聚合物)相对好和差溶剂的鉴别工具。材料的溶解度特征可由三个个别力表征：色散力(δD)、极性力(δP)以及氢键力(δH)。个别力可如等式1中所示组合成总内聚能值(δT)：
(δT)2＝(δD)2+(δP)2+(δH)2。 (1)
除了单个组分的代表性溶解度参数之外，可使用溶解度半径(Ra)来表征两种材料相对于彼此的相对溶解度。对于密封溶液溶剂和水溶性膜聚合组分(P)的具体情况，溶解度半径(Ra)可如等式2中所示表示：
(Ra)2＝4(δD,S-δD,P)2+(δP,S-δP,P)2+(δH,S-δH,P)2。 (2)
在等式2中，δD,S为溶剂色散力，δD,P为聚合组分色散力，δP,S为溶剂极性力，δP,P为聚合组分极性力，δH,S为溶剂氢键力，且δH,P为聚合组分氢键力。如果两种材料之间的溶解度半径(或距离)为0，那么其具有相同δD、δP和δH坐标，并且其彼此可溶解。它们之间的距离越远，它们彼此可溶解的可能性越低。用于评估多个HSP值的计算可使用可商购的软件包(例如HSPIP，获自汉森溶解度参数互联网网站，目前为第4版)进行。可测试实验上的好溶剂和差溶剂，并且可使用实验方式测定材料的HSP坐标δD、δP和δH。或者，可使用Y-MB方法(包括于HSPIP软件中)计算个别HSP坐标δD、δP和δH。不管选择哪种方法用于HSP参数估算，自洽法都适用于所关注的全部溶剂和聚合组分。
水溶性膜中的密封溶液溶剂和至少一种(水溶性)聚合组分之间的溶解度半径适当地较小，例如约5或更低。在各种实施例中，溶解度半径适合地在约1到约5范围内，或更一般来说，可以是至少约1、2或3和/或高达约4、4.5或5。在密封溶液包括一种以上溶剂的情况中，每一种溶剂适合地具有约关于水溶性膜中的水溶性聚合组分5或更低的溶解度半径。在水溶性膜包括一种以上水溶性聚合组分的情况下，溶剂适合地具有关于水溶性聚合组分中的至少一个以及任选地关于主要水溶性聚合组分约5或更低的溶解度半径。在实施例中，溶剂可具有关于大多数水溶性聚合组分约5或更低的溶解度半径。在实施例中，溶剂可具有关于全部水溶性聚合组分约5或更低的溶解度半径。如果存在多种溶剂和水溶性聚合组分，那么可选择与至少一种水溶性聚合组分溶解度相容性的个别溶剂。举例来说，在一种实施例中，全部水溶性聚合组分在密封溶液中具有至少一种相应相容溶剂。尽管溶解度半径的前述值和范围可独立于具体溶剂和水溶性聚合组分用于表征具体溶剂-聚合物对的相容性，PVOH/多元醇系统的适合HSP坐标值包括(a)至少约10和/或高达约12或15的δP,S值，和/或(b)至少约22或25和/或高达约30或33的δH,S值。
密封溶液适合地为包括水和溶剂作为其仅有或主要组分的混合物。在任选实施例中，可存在少量其它添加剂(例如高达约1重量％或2重量％，例如约0.01重量％到约2重量％或约0.1重量％到约1重量％)。举例来说，可添加表面活性剂(例如下文所述用于纳入水溶性膜中的那些)来改进密封溶液在密封之前施加到膜表面时的湿润特性。密封溶液可未添加水溶性聚合物(例如作为水溶性成膜聚合物、水溶性膜的组分或其它成分)；然而，一些树脂或聚合物按膜处理期形成和/或密封设备中的树脂或聚合物的累计残余量计可以平衡或污染值存在。在其它非排他性任选实施例中，密封溶液可进一步包括除上文所述的溶剂(例如多元醇)之外的塑化添加剂，例如其含量与溶剂含量相比较低和/或相当。实例包括多种有机二醇(diol和/或glycol)，例如1,2-乙二醇(乙二醇)、1,3-丙二醇、1,2-丙二醇、1,4-丁二醇(丁二醇)、1,5-戊二醇(戊二醇)、1,6-己二醇(己二醇)、2,3-丁二醇、1,3-丁二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、多种聚乙二醇(例如二乙二醇、三乙二醇)以及其组合。
水溶性膜
水溶性膜、其中所用的任选成分以及其制备方法在所属领域中是众所周知的。在一类实施例中，水溶性膜包括聚乙烯醇(PVOH)，包含其均聚物(例如仅实质上包括乙烯醇和乙酸乙烯酯单体单元)和其共聚物(例如包括除乙烯醇和乙酸乙烯酯单元以外的一种或多种其它单体单元)。PVOH为通常通过聚乙酸乙烯酯的醇解制备的合成树脂，所述醇解通常称为水解或皂化。其中几乎所有乙酸酯基已转化成醇基的完全水解PVOH为强氢键结的高度结晶聚合物，其仅溶解于超过约140℉(60℃)的热水中。如果允许在聚乙酸乙烯酯的水解之后保留足够数目的乙酸酯基，那么PVOH聚合物称为部分水解，其更微弱地氢键结并且较少结晶，并且可溶于低于约50℉(10℃)的冷水中。中间冷水溶性膜或热水溶性膜可包括例如中间部分水解PVOH(例如具有约94％到约98％的水解度)，并且仅容易溶于温水中-例如快速溶解于约40℃和更高的温度下。完全水解和部分水解的PVOH类型通常都称为PVOH均聚物，但技术角度上，部分水解类型为乙烯醇-乙酸乙烯酯共聚物。
本发明水溶性膜中所包括的PVOH的水解度(DH)可为约75％到约99％。随着水解度降低，由所述树脂制成的膜的机械强度将降低，但在低于约20℃的温度下的溶解加快。当水解度增加时，由所述树脂制成的膜在机械方面将变强并且热成形性将降低。可选择PVOH的水解度以使得树脂的水溶解度为温度依赖性的，并且因此也影响由树脂制成的膜的溶解度、增容剂聚合物以及额外成分。在一类实施例中，所述膜为冷水溶性膜。冷水溶性膜可溶于低于10℃的温度的水中，可包括水解度在约75％到约90％范围内或在约80％到约90％范围内或在约85％到约90％范围内的PVOH。在另一类实施例中，所述膜为热水溶性膜。举例来说，热水溶性膜适宜可食性应用，例如包封食物物品，例如燕麦片、可可或汤混合物的水溶性小包。热水溶性膜可溶于至少约60℃的温度的水中，可包括水解度为至少约98％的PVOH。在一些实施例中，膜打算被例如人类食用。在此类情况中，可选择具体水解度来符合与针对人类或其它动物食用的批准水解度有关的地方、州或联邦法律或法规。举例来说，熟练技术人员将了解批准用于人类食用的PVOH膜(目前)包括具有标称88％水解度，例如约86.5％到约89％水解度的那些。
除PVOH之外或作为PVOH替代使用的其它成膜水溶性树脂可包括(但不限于)改性聚乙烯醇；聚丙烯酸酯；水溶性丙烯酸酯共聚物；聚乙烯吡咯烷酮；聚乙二亚胺；普鲁兰；水溶性天然聚合物，包括(但不限于)瓜尔豆胶、黄原胶、角叉菜胶和淀粉；水溶性聚合物衍生物包括(但不限于)乙氧基化淀粉和羟丙基化淀粉；前述的共聚物和前述任一个的组合。其它水溶性聚合物可包括聚氧化烯、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸和其盐、纤维素、纤维素醚、纤维素酯、纤维素酰胺、聚乙酸乙烯酯、聚羧酸和其盐、聚氨基酸、聚酰胺、明胶、甲基纤维素、羧甲基纤维素和其盐、糊精、乙基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、麦芽糊精以及聚甲基丙烯酸酯。此类水溶性成膜树脂(PVOH或其它)可商购自多种来源。一般来说，水溶性膜可包括前述树脂的共聚物和/或掺合物。
水溶性成膜聚合物可按例如约30重量％到约90重量％范围内的量包括于膜组合物中。水溶性聚合物的量相较于全部塑化剂、相容剂和辅助添加剂的组合量的重量比可在例如约0.5到约9、约0.5到约5或约1到3，或约1到2的范围内。
用于本文所述的膜的水溶性聚合物(包括(但不限于)PVOH聚合物)特征为粘度在约3.0到约27.0cP，或约3.0cP到约15cP，或约6.0到约10.0cP范围内。PVOH聚合物的粘度通过使用具有UL转接器的布洛克菲尔德LV(Brookfield LV)型粘度计，如英国标准EN ISO15023-2:2006附件E布洛克菲尔德测试方法中所述测量新制溶液来测定。国际惯例是声明20℃下的4％聚乙烯醇水溶液的粘度。除非另外规定，否则本文中以cP指定的聚合粘度应理解为指4％水溶性聚合物水溶液在20℃下的粘度。
所属领域中众所周知水溶性聚合物(PVOH或其它)的粘度与同一聚合物的重量平均分子量
有关，并且粘度通常用作
的代表。因此，水溶性成膜聚合物的重量平均分子量可在约30,000到约175,000，或约30,000到约100,000，或约55,000到约80,000范围内。
水溶性膜可含有适于其预期目的的量的其它助剂和处理剂，例如(但不限于)塑化剂、塑化剂增容剂、润滑剂、脱模剂、填充剂、增量剂、交联剂、防粘连剂、抗氧化剂、防粘剂、消泡剂、纳米粒子(例如层化硅酸盐型纳米粘土，例如蒙脱石钠)、漂白剂(例如偏亚硫酸氢钠、亚硫酸氢钠或其它)以及其它功能性成分。包括塑化剂的实施例为优选的。单独或共同地，此类试剂的量可为至多约50重量％、20重量％、15重量％、10重量％、5重量％、4重量％和/或至少0.01重量％、0.1重量％、1重量％或5重量％。
塑化剂可包括(但不限于)丙三醇、二丙三醇、乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、丙二醇、高达400MW的聚乙二醇、新戊二醇、三羟甲基丙烷、聚醚多元醇、2-甲基-1,3-丙二醇、乳酸、乙醇胺以及其混合物。此类塑化剂(例如在室温下呈液体形式或其它)可按约25phr到约50phr，约30phr到约45phr，或约35phr到约40phr范围内的量包括于水溶性膜中，不管是单一塑化剂还是塑化剂的组合。在各种实施例中，水溶性膜可替代或另外地包括在室温下为固体的糖醇塑化剂，例如包括异麦芽酮糖醇、麦芽糖醇、山梨糖醇、木糖醇、赤藓糖醇、福寿草醇、半乳糖醇、季戊四醇、甘露糖醇以及其组合。糖醇塑化剂可按约5phr到约35phr，约5phr到约25phr，约10phr到约20phr或约10phr到约15phr范围内的量包括于水溶性膜中，不管是单一糖醇塑化剂还是糖醇塑化剂的组合。塑化剂(例如液体、固体、糖醇或其它)的总量可在约10重量％到约40重量％，或约15重量％到约35重量％，或约20重量％到约30重量％范围内，例如约25重量％。
本发明的水溶性膜可包括糖醇塑化剂的相容剂，其在室温下为固体。相容剂可按约10phr到约25phr，约13phr到约22phr，或约15phr到约20phr范围内的量包括于水溶性膜中，不管是单一相容剂还是相容剂组合。相容剂的量替代或另外地可表示为相对于糖醇塑化剂约2:1到约1:2的范围内的比率。适合增容剂包括(但不限于)纤维素醚，例如甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素、其盐；果胶的多糖；海藻酸钠的多糖；例如酸改性的改性淀粉；羟丙基化淀粉(例如纯Cote B760或B790，获自谷物加工公司(Grain ProcessingCorporation),马斯卡廷(Muscatine),爱荷华(Iowa))；羟基乙基淀粉(例如Ethylex 2035，获自泰莱成分美国LLC(Tate&Lyle Ingredients Americas LLC)，2200 E.埃尔多拉多街(Eldorado Street)，德坎特(Decater),伊利诺斯州(IL))以及前述任一个的组合。在一类实施例中，增容剂包含羧甲基纤维素钠(CMC)。CMC的取代程度可为例如约0.60到约0.95。如本文中所使用，“取代程度”指的是每个单体单元经钠羧基甲基基团(CH2COO(Na))取代的羟基数目。在一种实施例中，如在25℃下在布洛克菲尔德LVT粘度计上所测量，CMC的2％水溶液的粘度在约20到约80cP的范围内。在另一类实施例中，增容剂包含羟丙基化淀粉。在一种实施例中，羟丙基化淀粉可具有9.1％水分含量，约6.3pH，0.20重量％灰分含量以及0.173重量％蛋白质含量。在另一类实施例中，相容剂包含羟基乙基淀粉。乙氧基化含量例如按取代基单元总重量除以聚合物总重量计可为约2重量％到约3重量％。
适合表面活性剂可包括非离子、阳离子、阴离子以及两性离子类别。适合表面活性剂包括(但不限于)聚氧乙烯化聚氧丙二醇、醇乙氧基化物、烷基苯酚乙氧基化物、叔炔二醇以及烷醇酰胺(非离子)、聚氧乙烯化胺、季铵盐以及季铵化聚氧乙烯化胺(阳离子)以及胺氧化物、N-烷基甜菜碱以及磺基甜菜碱(两性离子)。其它适合表面活性剂包括磺基丁二酸钠二辛酯、丙三醇和丙二醇的乳酰化脂肪酸酯、脂肪酸的乳酰酯、烷基硫酸钠、聚山梨醇酯20、聚山梨醇酯60、聚山梨醇酯65、聚山梨醇酯80、卵磷脂、丙三醇和丙二醇的乙酰化脂肪酸酯以及脂肪酸的乙酰化酯，以及其组合。在各种实施例中，水溶性膜中的表面活性剂的量在约0.1重量％到2.5重量％，任选地约1.0重量％到2.0重量％范围内。
如通过卡尔费歇尔滴定(Karl Fischer titration)所测量，水溶性膜可另外具有至少4重量％，例如约4重量％到约10重量％范围内的残余水分含量。
水溶性膜的其它特征可见于美国公开案第2011/0189413号和美国申请案第13/740,053号中，其都以全文引用的方式并入本文中。
根据本发明的水溶性膜的一类实施例的特征在于水溶性膜可食用，例如当包括糖醇塑化剂和其增容剂时。在这一类实施例中，水溶性聚合物可包括以下各物中的一个或多个，可基本上由以下各物中的一个或多个组成或可由以下各物中的一个或多个组成：PVOH；改性PVOH；水溶性天然聚合物，包括(但不限于)瓜尔豆胶、黄原胶、角叉菜胶以及淀粉；水溶性聚合物衍生物，包括(但不限于)乙氧基化淀粉和羟丙基化淀粉；前述的共聚物以及前述的组合。用于纳入根据本发明的水溶性膜的任选成分包括在室温下为液体的塑化剂中的一个或多个，例如表面活性剂、增容剂、共聚物以及辅助成膜剂。液体塑化剂可包括以下各物中的一个或多个，可基本上由以下各物中的一个或多个组成或可由以下各物中的一个或多个组成：丙三醇、二丙三醇、丙二醇、低分子量聚乙二醇(例如具有液体稠度，例如具有例如200、300和600的分子量)、单乙酸丙三醇酯、三醋精、柠檬酸三乙酯以及1,3-丁二醇。表面活性剂可例如包括以下各物，基本上由以下各物组成或由以下各物组成：磺基丁二酸钠二辛酯、丙三醇和丙二醇的乳酰化脂肪酸酯、脂肪酸的乳酰酯、烷基硫酸钠、聚山梨醇酯20、聚山梨醇酯60、聚山梨醇酯65、聚山梨醇酯80、卵磷脂、丙三醇和丙二醇的乙酰化脂肪酸酯以及脂肪酸的乙酰化酯。成膜剂可包括以下各物中的一个或多个，基本上由以下各物中的一个或多个组成或由以下各物中的一个或多个组成：普鲁兰、果胶、淀粉、明胶、海藻酸钠以及改性淀粉。所属领域的一般技术人员考虑本发明将显而易知其它任选成分。用于纳入可食性水溶性膜中的组分可为美国食品和药物管理局(United States Food and DrugAdministration)指定为“公认为安全(Generally Recognized as Safe)”(GRAS)，和/或组分在欧盟指定为容许E数值，和/或组分尚未指定为GRAS或E数值，但已经通过适当测试并且已证实为建议用于膜中的量的情况下对人类消耗来说安全的那些。
成形和密封
所披露的密封溶液可用于例如根据常规膜处理技术在施加或不施加热量和/或压力的情况下密封于水溶性膜表面。在密封之前，水溶性膜可根据所属领域中已知的多种工艺成形，例如通过在热成形方法中加热。可使用任何适合手段施加热量。举例来说，可通过以下步骤直接加热所述膜：在将膜馈入到表面上之前或当膜在表面上时，使膜穿过加热元件下方或通过热空气。或者，可例如通过加热表面或将热物件施加到膜上，对膜进行间接加热。在一些实施例中，膜使用红外光加热。膜可加热到约50℃到约150℃、约50℃到约120℃、约60℃到约130℃、约70℃到约120℃或约60℃到约90℃的温度。或者，可通过任何适合手段将膜润湿，例如在将膜馈入表面上之前或在表面上时，通过将润湿剂(包括水，膜组合物、用于膜组合物的塑化剂或上述的任何组合的溶液)喷洒到膜上进行直接润湿；或通过润湿表面或通过将湿物件施加到膜上进行间接润湿。
膜已经加热和/或润湿之后，就可将其抽入到适当模具中，优选使用真空。可以通过利用任何适合手段实现用适合组合物填充模制膜。在一些实施例中，最优选方法将视产品形式和所需填充速度而定。在一些实施例中，模制膜通过在线填充技术填充。随后使用第二膜，通过任何适合方法封闭经填充的开口小包，形成袋。这可以在水平位置中并且使用连续恒定运动方式完成。封闭可通过以下完成：将第二膜，优选水溶性膜连续地馈入开口小包上方并且到开口小包上并且随后优选将第一膜和第二膜密封在一起，通常在模具之间的区域中并且因此介于小包之间。
根据本发明的方法利用多个实施例中的任一个的密封溶液在两个膜表面之间形成密封。其它形式的密封(包括热密封)可用于溶液密封的补充。通常，仅形成密封(包括一些任选多余界限)的膜区域使用加热或密封溶液处理。加热或密封溶液可以通过任何方法施加，通常施加于封闭膜材料上，并且通常仅施加于形成密封的区域上。溶液密封方法优选包括例如通过将密封溶液喷洒或印刷到模具(例如匹配模具表面)之间的区域上或封闭膜材料上将密封溶液选择性施加到这些区域，并且接着向这些区域施加压力，形成密封。可使用如上文所述的密封卷和带(任选地还提供热)。
形成的水溶性小包或袋接着可通过切割装置切割。可使用任何适合方法完成切割。还可以连续方式进行切割是优选的，并且优选以恒定速度并且优选同时处于水平位置。切割装置可例如为锋利物件或热物件，因此在热物件的情况中，除了切削之外或作为切削的替代方案，热物件`烧穿`膜/密封区域。多隔室袋的不同隔室可使用并排型式在一起，其中所得结合袋可通过或不通过切割分开。或者，所述隔室可以单独地制造。应理解，通过使用适当馈入站，可能制造出并入有多种不同或独特组合物和/或不同或独特液体、凝胶或浆料组合物的多隔室小袋。
图1示出了根据本发明使用如上文在任何密封溶液实施例中所述的密封溶液形成的密封水溶性小包100的横截面图。第一水溶性膜10包括第一表面12。如所示，第一水溶性膜10已成形(例如热成型)使得膜10的一部分界定体积(或隔室)40，在密封小包100之前可向所述体积(或隔室)中放置适合组合物50。在所示出的实施例中，第一表面12一般对应于在隔室40周围的第一水溶性膜10的上部或顶部(例如相对于隔室40的重力或填充方向)圆周表面。密封溶液可例如在第一水溶性膜10成形和/或向隔室40添加组合物50之前或之后通过任何适合手段(例如喷洒、印刷)施加于第一表面12。第二水溶性膜20随后与第一水溶性膜10接触以封闭隔室40(例如完全在隔室40的圆周的周围，但还预期由此仅部分封闭隔室的实施例)。如所示出，第二水溶性膜20的第二表面22(例如其底部或下部表面)接触第一表面12，其中密封溶液存在于两个表面12、22之间的界面区30处。两个表面12、22保持接触(例如通过压力)持续足以在两个膜10、20和表面12、22之间形成密封32的时间，因此产生密封水溶性小包100。选择密封时间以溶解两个膜10、20在界面区30中的表面部分，因此随后密封溶液的水组分远离界面区30的蒸发和/或扩散物质运输使膜10、20组分和密封溶液溶剂再固化成密封32。
在图1中所示出的实施例中，第一表面12和第二表面22分别来自两个独立水溶性膜10、20(例如密封在一起的膜的独立片段，所述膜可由相同或不同组分形成)。在另一实施例中(未示出)，第一表面12和第二表面22可为与相同水溶性膜10不同的区域(例如彼此折叠或密封的膜的同一片段的不同区域)。类似地，图1的实施例使用施加于第一表面12的密封溶液描述。在其它实施例中，在接触两个表面12、22和形成密封32之前，密封溶液可另外或替代地施加到第二表面22。在密封溶液施加于多个膜表面的情况中，密封溶液对于全部表面可相同或对于不同表面可不同(例如可视打算施加其的具体膜来选择密封溶液和其相应溶剂)。
图2示出了水溶性小包100和密封32的整体膜区域10、20和界面区30中的代表性膜和密封溶液组分(C1-C4)的局部浓度的定性空间特征。所述特征沿具有标称厚度T的水溶性膜10、20的图1的线P说明，但更一般来说沿一般垂直于第一和第二表面12、22并且穿过界面区30的参考线施加。如下文所述，密封溶液溶剂(例如多元醇或其它)存在于界面区30中的局部浓度一般实质上高于多元醇存在于水溶性膜中和界面区30之外的整体浓度。举例来说，在界面区30中可观测到至少40、50、60、70、80或90重量％和/或高达60、70、80、90或100重量％的局部溶剂浓度(例如界面区30中的平均浓度或穿过界面区的浓度分布中的峰值)。与密封溶液溶剂互为补充，水溶性膜的一种或多种组分存在于界面区30中的局部浓度可实质上低于水溶性膜中和界面区之外的具体组分的整体浓度(举例来说，例如聚合物、塑化剂等整体膜组分(除密封溶液溶剂之外)可扩散到界面区30中，但由于用较浓密封溶液溶剂稀释而以相应较低浓度存在)。
通过非限制性实例，图2中的代表性浓度特征可说明使用稀水包丙三醇密封溶液(例如5重量％到10重量％丙三醇)密封用丙三醇和丙二醇塑化的PVOH膜(例如在含有60重量％PVOH、20重量％丙三醇、15重量％丙二醇作为添加组分以及5重量％水作为说明性平衡环境水分含量的膜中)产生的物品100和密封32。在图2中，示出的组分为丙三醇(C1，作为密封溶液溶剂和膜塑化剂)、水(C2，作为环境水分)、PVOH(C3，作为膜水溶性聚合物)以及丙二醇(C4，作为膜塑化剂)。尽管溶剂丙三醇相对稀，但密封加工期间所添加的水从密封溶液远离界面区30的蒸发和扩散物质运输在密封32中可产生溶剂丙三醇局部高度浓缩的区域。因为密封溶液用于溶解第一和第二水溶性膜10、20的边界区域，所以PVOH树脂和其丙二醇塑化剂组分输送到界面区30中，即使浓度由于界面区30中的密封溶液溶剂的稀释作用而低于整体膜10、20中。
如上文所述，密封溶液尤其有效提供一种或多种益处，包括：减少水溶性膜10、20被密封溶液溶解的时间以及提高用密封溶液形成的所得密封32的强度，这都是相对于使用单独的水作为参考密封剂。所述益处可针对多种膜厚度实现，包括初始厚度在约10μm到约150μm或约30μm到约60μm范围内的那些(例如初始厚度至少10、20、30、35或40μm和/或高达40、50、60、70、80、100或150μm，其中初始厚度指的是形成或密封方法期间膜的可能(局部)拉伸或薄化之前的标称膜厚度)。
密封溶液尤其适用于对于水具有相对短烧穿时间(如下文所定义)的指定厚度的水溶性膜，只要所述短时间在使用单独的水作为密封剂可导致实质上膜破坏。在一些实施例中，选择使用单独的水作为测试溶剂时烧穿时间为约45秒或约50秒或更低的水溶性膜10、20。然而，使用根据本发明的密封溶液，膜烧穿时间相对于水参考增加，并且一般为约45秒或约50秒或更久。更一般来说，在其它实施例中，仅水的烧穿时间可为至少约10、20或30秒和/或高达约20、30、40、45、50或60秒，并且密封溶液烧穿时间可为至少约45、50、60、80或100秒和/或高达约60、80、100、150、200或500秒，相对于相应的仅使用水的时间也提高。
密封溶液产生的密封32的特征可为例如相对于用单独的水形成的密封对于指定厚度的水溶性膜具有增加的剥离强度或负荷(如下文所定义)。在各种实施例中，密封32展现比使用单独的水形成的相应密封大至少约30％的剥离强度((例如相对于仅水的密封提高至少约30％、40％、50％或60％和/或高达约50％、60％、80％、100％、150％或200％)。替代或另外地，密封的强度的特征可为最小相对剥离强度或剥离强度比率，定义为绝对剥离强度或负荷(例如针对指定厚度的膜以N为单位测量)比膜峰值负荷(例如针对相同厚度的膜还是以N为单位测量，作为下文所述的拉伸强度的量度)。举例来说，密封32可具有至少12％、15％、20％或30％和/或高达40％、60％、80％或100％的剥离强度比(以百分比表示)。
水溶性小包可含有多种组合物。多隔室袋可在各独立隔室中含有相同或不同组合物。本发明的这一特征可用于保持含有不相容成分(例如漂白剂和酶)的组合物物理上彼此分离或分隔。所述分隔可提供审美益处，延长使用寿命和/或降低袋内含物的物理不稳定性。
适用组合物的非限制性实例包括人类和动物可摄取物品、个人护理组合物和清洁组合物。代表性人类和动物可摄取物品包括脱水或速溶饮料(咖啡、茶、果汁)、干制食品(例如基于淀粉的食品，例如意大利面、大米、燕麦片等)、宠物食品和营养或锻炼补充剂(例如蛋白质补充剂、维生素补充剂)。代表性个人组合物包括乳液(例如保湿和/或防晒霜)、保护性润肤剂和类似组合物。适合清洁组合物包括温和和强力液体清洁剂组合物、硬表面清洁组合物、常用于洗衣的清洁剂凝胶以及漂白剂和洗衣添加剂、洗发剂、沐浴乳和类似组合物。用于本发明的袋中的组合物可呈液体、凝胶、糊状物、固体或粉末形式。液体组合物可包含固体。固体可包括粉末或聚结物，例如微胶囊、珠粒、面条状物或一个或多个珠光球或其混合物。此类固体成分可通过洗涤或以预处理、延迟或依序释放组分形式提供技术效益；另外或替代地，其可提供美学效应。
本发明的具体涵盖方面在本文中描述于以下编号段落中。
1.一种用于密封水溶性膜的方法，所述方法包含：
(a)向水溶性膜的第一表面施加密封溶液，所述密封溶液包含(i)水，和(ii)具有3个或更多个羟基的多元醇，其中所述密封溶液在20℃下测量的动态粘度(μs)小于1.5cP；以及(b)使水溶性膜的第二表面与第一表面上的密封溶液接触足以在第一表面和第二表面之间形成密封的时间。
2.根据段落1所述的方法，其中所述多元醇以约2重量％到约15重量％范围内的量存在于密封溶液中。
3.根据前述段落中任一段落所述的方法，其中所述密封溶液基本上由水和一种或多种各自具有3个或更多个羟基的多元醇组成。
4.根据前述段落中任一段落所述的方法，其中所述多元醇含有2到12个碳原子和3到12个羟基。
5.根据前述段落中任一段落所述的方法，其中所述多元醇选自由以下各者组成的群组：丙三醇、赤藓糖醇、苏糖醇、阿糖醇、木糖醇、核糖醇、甘露糖醇、山梨糖醇、半乳糖醇、岩藻糖醇、艾杜糖醇、肌醇、庚七醇、异麦芽酮糖醇、麦芽糖醇、乳糖醇以及其组合。
6.一种用于密封水溶性膜的方法，所述方法包含：
(a)向水溶性膜的第一表面施加密封溶液，所述水溶性膜的初始厚度小于约50μm并且包括基本上由乙烯醇单体重复单元和乙酸乙烯酯单体重复单元组成的聚乙烯醇共聚物，所述密封溶液包含(i)水，和(ii)以约2重量％到约15重量％范围内的量存在于密封溶液中的多元醇，所述多元醇选自由以下组成的群组：丙三醇、赤藓糖醇、苏糖醇、阿糖醇、木糖醇、核糖醇、甘露糖醇、山梨糖醇、半乳糖醇、岩藻糖醇、艾杜糖醇、肌醇、庚七醇、异麦芽酮糖醇、麦芽糖醇、乳糖醇以及其组合，其中密封溶液在20℃测量的动态粘度(μs)小于1.5cP；以及(b)使水溶性膜的第二表面与第一表面上的密封溶液接触足以在第一表面和第二表面之间形成密封的时间，所述水溶性膜的初始厚度小于约50μm并且包括基本上由乙烯醇单体重复单元和乙酸乙烯酯单体重复单元组成的聚乙烯醇共聚物。
7.根据段落6所述的方法，其中第一表面和第二表面的水溶性膜：(i)具有约86.5％到约89％范围内的水解度；以及(ii)进一步包含：(A)选自由以下组成的群组的糖醇塑化剂：异麦芽酮糖醇、麦芽糖醇、山梨糖醇、木糖醇、赤藓糖醇、福寿草醇、半乳糖醇、季戊四醇、甘露糖醇以及其组合，(B)选自由以下组成的群组的液体塑化剂：丙三醇、二丙三醇、乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、丙二醇、高达400 MW的聚乙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇以及其组合，和(C)选自由以下组成的群组的相容剂：纤维素醚、果胶的多糖、海藻酸钠的多糖、改性淀粉以及其组合。
8.一种用于密封水溶性膜的方法，所述方法包含：
(a)向水溶性膜的第一表面施加密封溶液，所述密封溶液包含(i)水，和(ii)用于水溶性膜的至少一种聚合组分的溶剂，其中(A)如通过等式(I)所定义，溶剂和聚合组分的溶解度半径(Ra)为约5或更低：
(Ra)2＝4(δD,S-δD,P)2+(δP,S-δP,P)2+(δH,S-δH,P)2 (I)
其中δD,S为溶剂色散力，δD,P为聚合组分色散力，δP,S为溶剂极性力，δP,P为聚合组分极性力，δH,S为溶剂氢键力，并且δH,P为聚合组分氢键力，其各自通过汉森溶解度参数评估的自洽法测定，以及(B)如在20℃下所测量，密封溶液的动态粘度(μs)小于1.5cP；以及(b)使水溶性膜的第二表面与第一表面上的密封溶液接触足以在第一表面和第二表面之间形成密封的时间。
9.根据段落8所述的方法，其中所述溶解度半径在约1到约5范围内。
10.根据段落8到9中任一段落所述的方法，其中(i)聚合组分包含聚乙烯醇；(ii)δP,S为至少约10；以及(iii)δH,S为至少约22。
11.根据段落8到10中任一段落所述的方法，其中所述溶剂以约2重量％到约15重量％范围内的量存在于密封溶液中。
12.根据段落8到11中任一段落所述的方法，其中所述密封溶液基本上由水和一种或多种各自具有相对于所述聚合组分约5或更低的溶解度半径的溶剂组成。
13.根据前述段落中任一段落所述的方法，其中动态粘度在约1cP到约1.45cP范围内。
14.根据前述段落中任一段落所述的方法，其中：(i)使用单独的水作为测试溶剂，水溶性膜具有约45秒或更短的烧穿时间；以及(ii)水溶性膜的烧穿时间(A)使用密封溶液作为测试溶剂时为约45秒或更长并且(B)大于使用单独的水作为测试溶剂时的所述烧穿时间。
15.根据前述段落中任一段落所述的方法，其中所述密封相对于所述水溶性膜的峰值负荷呈现至少约12％的剥离强度。
16.根据前述段落中任一段落所述的方法，其中所述密封呈现比单独的水形成的相应密封大至少约30％的剥离强度。
17.根据前述段落中任一段落所述的方法，其中所述第一表面和所述第二表面各自独立地具有约10μm到约150μm范围内的初始厚度。
18.根据前述段落中任一段落所述的方法，其中所述水溶性膜包含选自由以下组成的群组的水溶性聚合物：聚乙烯醇、聚乙烯亚胺、聚丙烯酸酯、水溶性丙烯酸酯共聚物、聚乙烯吡咯烷酮、支链淀粉、瓜尔胶、黄原胶、角叉菜胶、淀粉、乙氧基化淀粉、羟丙基化淀粉、聚氧化烯、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸和其盐、纤维素、纤维素醚、纤维素酯、纤维素酰胺、聚乙酸乙烯酯、聚羧酸和其盐、聚氨基酸、聚酰胺、明胶、甲基纤维素、羧甲基纤维素和其盐、糊精、乙基纤维素、羟基乙基纤维素、羟基丙基甲基纤维素、麦芽糊精、聚甲基丙烯酸酯、其共聚物、其掺合物以及其组合。
19.根据段落18所述的方法，其中所述水溶性聚合物在20℃下具有约3cP到约27cP范围内的4％溶液粘度。
20.根据前述段落中任一段落所述的方法，其中所述水溶性膜包含水溶性聚合物，其包含聚乙烯醇。
21.根据段落20所述的方法，其中所述水溶性聚合物包含基本上由乙烯醇单体重复单元和乙酸乙烯酯单体重复单元组成的聚乙烯醇共聚物。
22.根据段落20到21中任一段落所述的方法，其中所述聚乙烯醇具有约75％到约99％范围内的水解度。
23.根据段落20到21中任一段落所述的方法，其中所述聚乙烯醇具有约86.5％到约89％范围内的水解度。
24.根据前述段落中任一段落所述的方法，其中所述第一表面和所述第二表面来自同一水溶性膜。
25.根据前述段落中任一段落所述的方法，其中所述第一表面和所述第二表面来自不同水溶性膜。
26.根据前述段落中任一段落所述的方法，其中第二表面与第一表面的接触包含向第一表面和第二表面施加压力以及向第一表面和第二表面施加热中的至少一个来形成密封。
27.根据前述段落中任一段落所述的方法，其中所述第二表面上面包含第二密封溶液，其在形成所述密封时与所述第一表面接触。
28.根据前述段落中任一段落所述的方法，其中：(i)第一表面和第二表面中的至少一个的水溶性膜界定至少部分包围组合物的体积，和(ii)形成密封产生含有所述组合物的密封水溶性小包。
29.根据段落28所述的方法，其中所述组合物选自由以下各者组成的群组：人类和动物可摄取物品、个人护理组合物和清洁组合物。
30.一种物品，其包含根据前述段落中任一段落形成的密封水溶性膜。
31.一种物品，其包含：(a)水溶性膜的第一表面和水溶性膜的第二表面，其在所述第一表面与所述第二表面之间的界面区处密封；以及(b)具有3个或更多个羟基的多元醇，其在所述界面区中的局部浓度实质上高于所述多元醇在所述水溶性膜中以及所述界面区之外的整体浓度。
32.一种物品，其包含：(a)水溶性膜的第一表面和水溶性膜的第二表面，其在所述第一表面与所述第二表面之间的界面区处密封，其中第一表面和第二表面中的每一个的水溶性膜具有小于约50μm的初始厚度并且包含基本上由乙烯醇单体重复单元和乙酸乙烯酯单体重复单元组成的聚乙烯醇共聚物；以及(b)多元醇，其在所述界面区中的局部浓度实质上高于所述多元醇在所述水溶性膜中以及所述界面区之外的整体浓度，所述多元醇选自由以下组成的群组：丙三醇、赤藓糖醇、苏糖醇、阿糖醇、木糖醇、核糖醇、甘露糖醇、山梨糖醇、半乳糖醇、岩藻糖醇、艾杜糖醇、肌醇、庚七醇、异麦芽酮糖醇、麦芽糖醇、乳糖醇以及其组合。
33.一种物品，其包含：(a)水溶性膜的第一表面和水溶性膜的第二表面，其在所述第一表面与所述第二表面之间的界面区处密封；以及(b)用于水溶性膜的至少一种聚合组分的溶剂，所述溶剂在所述界面区中的局部浓度实质上高于所述溶剂在所述水溶性膜中以及所述界面区之外的整体浓度，其中如等式(I)所定义，所述溶剂和所述聚合组分具有约5或更低的溶解度半径(Ra)：
(Ra)2＝4(δD,S-δD,P)2+(δP,S-δP,P)2+(δH,S-δH,P)2 (I)
其中δD,S为溶剂色散力，δD,P为聚合组分色散力，δP,S为溶剂极性力，δP,P为聚合组分极性力，δH,S为溶剂氢键力，并且δH,P为聚合组分氢键力，其各自通过汉森溶解度参数评估的自洽法测定。
34.根据段落31到33中任一段落所述的物品，其中所述水溶性膜的一种或多种组分在所述界面区中的局部浓度实质上低于所述一种或多种组分在所述水溶性膜中以及所述界面区之外的整体浓度。
35.一种用于密封水溶性膜的方法，所述方法包含：(a)向水溶性膜的第一表面施加密封溶液，所述水溶性膜具有小于约50μm或约40μm的初始厚度并且包含基本上由乙烯醇单体重复单元和乙酸乙烯酯单体重复单元组成的聚乙烯醇共聚物，所述密封溶液包含(i)水和(ii)具有3个或更多个羟基的多元醇；以及(b)使水溶性膜的第二表面与第一表面上的密封溶液接触足以在第一表面和第二表面之间形成密封的时间，所述水溶性膜具有小于约50μm或约40μm的初始厚度并且包含基本上由乙烯醇单体重复单元和乙酸乙烯酯单体重复单元组成的聚乙烯醇共聚物。
实例
烧穿时间测量
通过以下“烧穿”测量程序测定指定测试溶剂溶解指定厚度的水溶性膜所需的时间。指定厚度的测试膜使用胶带附着到纸片段。使用滴管将约50微升的一滴测试溶剂(例如水或如本文所披露的密封溶液)施加于测试膜。测试溶剂适合地具有食品染色添加剂或其它视觉指示剂来帮助观测测试溶剂对测试膜的作用。当测试膜下的纸变得潮湿和/或根据所添加的针对测试溶剂的视觉指示剂变色时测量烧穿时间(即测试膜溶解(被测试溶剂“烧穿”)之后，放置液滴的位置周围的区域使食品染色剂或其它指示剂的颜色变化。
膜拉伸和密封剥离强度测量
这一方法用于测定撕裂或剥离水溶性膜(拉伸强度)或溶液密封的水溶性膜(密封剥离强度)所需的张力。所述程序包括测定张力和强度。使用英斯特朗拉伸测试设备(INSTRON tensile testing apparatus)或等效设备收集膜数据。使用具有网纹辊140/10的艾斯普夫打样设备(ESIPROOF proofing apparatus)或等效设备固持两个膜薄片与溶剂(例如水或本文所披露的密封溶液)。每次测量沿加工方向(MD)(适当时)测试最少三个测试样本，每个测试样本用可靠的切割工具切割以确保尺寸稳定性和再现性。在23℃±2.0℃和35％±5％相对湿度的标准实验室氛围中进行测试。
对于剥离强度测定，通过沿加工方向(MD)(适当时)以12"(30.5cm)尺寸切割4"×12"(10.2cm×30.5cm)膜薄片来制备测试样本。将膜的无光面(或适当时相对投射面)朝上，将两个薄片的四个拐角粘贴到表面。一个薄片覆盖到粘贴薄片中的一个的顶部，使得无光面接触。在另一个粘贴薄片的顶部，在顶部放置其余薄片使得有光面与无光面接触。粘贴各顶部薄片的一个4"(10.2cm)端以将其固持到底部薄片。通过使用140/10网纹辊的艾斯普夫打样辊穿过各顶部薄片的未固定端。向刮刀施加0.5mL的量的测试密封溶液(例如水或水性溶剂溶液)。以恒定速度(3"/秒)牵拉辊来涂布上部膜并且固持到下部薄片。将膜烧焊约10分钟到15分钟的时段，由此形成密封，但在测试样本的一端上留下两个未密封(自由)膜翼片进行随后的剥离测试。对于拉伸强度测定，制备厚度与剥离强度膜相同的单个(未密封)膜薄片的1"宽(2.54cm)样品。接着将密封或未密封样品转移到英斯特朗拉伸测试机上进行测试，同时在35％相对湿度环境中最小化暴露。根据制造商说明，准备好配备有500N测力计并且经校准的拉伸测试机。安装校正夹和表面。
对于剥离测试，橡胶夹之间存在0.50"(1.27cm)间距，其中全部四个都是平面并且是正方形。沿加工方向(MD)切割三个(或更多个)1"-宽(2.54cm)样品。将各样品的未密封翼片置于测试机的夹子中，小心确保样本与夹子对准并且与其平行，并且样本没有在测试机钳中牵拉得太紧。平衡负荷并且根据设备制造商的说明开始测试。测试结束时，将撕裂或分离层所需的张力(以N为单位)记录为剥离强度。类似地，对于拉伸强度，将三个(或更多个)1"宽(2.54cm)单个薄片样品安放到拉伸测试机中并且分析测定膜峰值强度(以N为单位)。
实例1-5
用于高速转化水溶性膜的常见技术为使用转鼓型转化设备，其中通常使用水作为密封溶液略微湿润其所施加的覆盖的膜并且在使用辊稍微施加压力的情况下形成密封。密封溶液的重要特性包括耐烧穿性(即防止破坏和/或溶解水溶性膜)和形成良好密封的能力的组合，所述良好密封由通过密封峰值强度(或负荷)或密封峰值负荷比(膜峰值强度的比率)测量的密封强度表示。耐烧穿性在通常用于传递固体(例如粉末)产品的较小规格膜(例如1.5mil厚度膜)中变得更重要。合意地，膜密封溶液组合获得最小适合烧穿时间和最大密封强度。
实例1-5使用单独的水作为对照密封剂和不同浓度的根据本发明的水包丙三醇溶液(一般2.5重量％到50重量％)，根据密封溶液浓度评估五种不同基于PVOH的水溶性膜。对于各膜密封溶液组合，测试1.5mil厚度膜的烧穿时间和密封剥离强度。实例1-5的结果曲线和数据分别显示于图3-7和表1-5中。下文提供不同测试膜的具体结果的概述。具体来说，基于PVOH的膜展现使用增加的丙三醇浓度会改善(增加)烧穿时间。另外，PVOH均聚物膜展现使用水包丙三醇密封溶液会实质改善密封剥离强度，而同时实现足以超过约45-50秒的最小所需临界值的烧穿时间提高。
实例1(包括PVOH共聚物A的1.5mil膜A)：随着丙三醇浓度增加而提高的烧穿时间。0％到35％丙三醇溶液范围内未观测到剥离强度统计差异。这一范围中观测到最大密封峰值负荷。有数据是25％，这与0到35％的范围有统计学上的不同。然而，这是单个点而不是趋势。因此，仅使用水的密封溶液可用来获得良好密封。单独的水也具有约79秒的可接受最小耐烧穿性。
表1.膜A的烧穿时间和剥离强度
实例2(包括PVOH共聚物B的1.5mil膜B)：随着丙三醇浓度增加而提高的烧穿时间。0％到25％丙三醇溶液范围内未观测到剥离强度统计差异。这一范围中观测到最大密封峰值负荷。有数据是10％，这与0到35％的范围有统计学上的不同。然而，这是单个点而不是趋势。因此，仅使用水的密封溶液可用来获得良好密封。单独的水也具有约80秒的可接受最小耐烧穿性。
表2.膜B的烧穿时间和剥离强度
实例3(包括PVOH共聚物C的1.5mil膜C)：随着丙三醇浓度增加而提高的烧穿时间。0％到20％丙三醇溶液范围内未观测到剥离强度统计差异。这是观测到最大密封峰值负荷的范围。有数据是15％，这与0到35％的范围有统计学上的不同。然而，这是单个点而不是趋势。因此，仅使用水的密封溶液可用来获得良好密封。单独的水也具有约95秒的可接受最小耐烧穿性。
表3.膜C的烧穿时间和剥离强度
实例4(包括PVOH共聚物D的1.5mil膜D)：随着丙三醇浓度增加而提高的烧穿时间。与实例1-3的各种共聚物PVOH膜不同，0％丙三醇(或100％水)不展现最大密封峰值负荷。在约10％到40％水包丙三醇范围内观测到最大密封强度。这一范围中观测到最大密封峰值负荷。重要的是，对于这一均聚物膜，100％水密封溶液不是形成溶液密封的选择方案。尽管使用100％水有88秒的最小耐烧穿性是可接受的并且可使用单独的水作为密封剂形成密封，但使用100％水时峰值密封强度并非其最大值。
表4.膜D的烧穿时间和剥离强度
实例5(包括PVOH均聚物E的1.5mil膜E)：膜E为水溶性可食性膜，其包括(i)PVOH均聚物作为水溶性聚合物(标称23cP溶液粘度和88％水解度；100重量份/100份树脂(phr))，(ii)木糖醇作为糖醇塑化剂(8.52phr)，(iii)山梨糖醇作为糖醇塑化剂(6.53phr)，(iv)羧甲基纤维素醚作为糖醇增容剂(17.04phr)，(v)丙三醇和丙二醇作为液体塑化剂(36.98phr组合)以及(vi)表面活性剂加工助剂(1.43phr)。烧穿时间随着丙三醇浓度增加而增加。与实例1-3的共聚物PVOH膜不同，0％丙三醇(或100％水)不展现最大密封峰值负荷。在5％到20％丙三醇溶液范围内观测到最大密封强度。这一范围中观测到最大密封峰值负荷。重要的是，对于这一均聚物膜，100％水密封溶液不是形成溶液密封的选择方案。另外，100％水约34秒的最小耐烧穿性是不可接受的。然而，在5％和更高的丙三醇含量时，获得54秒或更高的最小烧穿时间。
表5.膜E的烧穿时间和剥离强度
实例6-11
类似于实例1-5，实例6-11使用单独的水作为对照密封剂和使用二醇和多元醇溶剂的不同浓度的密封溶液(一般2.5重量％到50重量％)，根据密封溶液浓度评估基于PVOH的水溶性膜(包括PVOH均聚物F的膜F)。膜F为膜峰值负荷为约20.0 N的水溶性可食性膜，其包括(i)PVOH均聚物作为水溶性聚合物(标称8cP溶液粘度和88％水解度；100重量份/100份树脂(phr))，(ii)木糖醇作为糖醇塑化剂(8.52phr)，(iii)山梨糖醇作为糖醇塑化剂(6.53phr)，(iv)羧甲基纤维素醚作为糖醇增容剂(17.04phr)，(v)丙三醇和丙二醇作为液体塑化剂(36.98phr组合)以及(vi)表面活性剂加工助剂(1.43phr)。所用具体溶剂是丙三醇(实例6)、2-甲基-1,3-丙二醇(实例7)、丙二醇(实例8)、甘露糖醇(实例9)、山梨糖醇(实例10)以及木糖醇(实例11)。对于各膜密封溶液组合，测试1.5mil厚度膜的烧穿时间和密封剥离强度。实例6-11的结果曲线和数据分别显示于图8-13和表6-11中。
表6.膜F-丙三醇的烧穿时间和剥离强度
表7.膜F-MP二醇的烧穿时间和剥离强度
表8.膜F-丙二醇的烧穿时间和剥离强度
表9.膜F-甘露糖醇的烧穿时间和剥离强度
表10.膜F-山梨糖醇的烧穿时间和剥离强度
表11.膜F-木糖醇的烧穿时间和剥离强度
值得注意的是，含有3个、5个或6个羟基的多元醇溶剂都展现密封剥离强度实质改良，而同时实现足以超过至少约45-50秒的最小所要临界值的烧穿时间提高。相比之下，含有2个羟基的二醇溶剂尽管实现超过可接受最小值的烧穿时间，但并未展现与多元醇溶剂相同程度的相对于水的密封剥离强度提高。
下表12提供针对实例6-11中测试的多种溶剂相对于作为水溶性膜中的相应聚合组分的PVOH均聚物的溶解度半径(Ra)(参看上述等式(2))的HSP分析。表12中的值使用Y-MB方法和用于执行计算的可商购的HSPIP软件来计算。从表12可见，观测到多元醇溶剂与类似地具有较小的相对于PVOH的溶解度半径的二醇溶剂相比具有更好的溶液密封特性。
表12.HSP分析：PVOH-溶剂溶解度半径
给出前述描述仅为清楚理解，并且不应自其理解为不必要的限制，因为本发明范围内的修改可对于所属领域的技术人员显而易知。
在本说明书全文以及随附权利要求书中，除非上下文另有要求，否则词语“包含(comprise)”和变化形式(例如“包含(comprises)”或“包含(comprising)”)应理解为暗示纳入所陈述整数或步骤或者整数或步骤的群组，但不排除任何其它整数或步骤或者整数或步骤的群组。
在本说明书全文中，除非以其它方式描述，否则当将组合物描述为包括组分或物质时，预期所述组合物也可以基本上由所述组分或物质的任何组合组成或由其组成。同样，除非以其它方式描述，否则将方法描述为包括具体步骤，方法打算也可以基本上由所述步骤的任何组合组成或由其组成。在不存在非特定披露于本文中的任何要素或步骤的情况下，可适当地实践本文所说明性披露的本发明。
本文中所披露的方法和其个别步骤的实践可手动地和/或借助于电子设备或由电子设备提供的自动化来执行。尽管已参考具体实施例描述工艺，但所属领域的普通技术人员将容易了解，可使用与所述方法相关的行为的其它执行方式。举例来说，除非以其它方式描述，否则在不背离所述方法的范围或精神的情况下，可以改变各种步骤的次序。另外，可将个别步骤中的一些组合、省略或进一步再分成其它步骤。
本文中所引用的所有专利、公开案以及参考文献在此以引用的方式全部并入本文中。在本发明与所并入的专利、公开案以及参考文献之间发生冲突的情况下，应以本发明为准。
Claims (37)
1.一种用于密封水溶性膜的方法，所述方法包含：
(a)向水溶性膜的第一表面施加密封溶液，所述密封溶液包含：
(i)水，
(ii)具有3个或更多个羟基的多元醇，以及
(iii)表面活性剂，
其中如在20℃下所测量，所述密封溶液的动态粘度(μs)小于1.5cP；以及
(b)使水溶性膜的第二表面与所述第一表面上的所述密封溶液接触足以在所述第一表面和所述第二表面之间形成密封的时间。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述多元醇以2重量％到15重量％范围内的量存在于所述密封溶液中。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述密封溶液由水和一种或多种各自具有3个或更多个羟基的多元醇组成。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述多元醇含有2到12个碳原子和3到12个羟基。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述多元醇选自由以下各者组成的群组：丙三醇、赤藓糖醇、苏糖醇、阿糖醇、木糖醇、核糖醇、甘露糖醇、山梨糖醇、半乳糖醇、岩藻糖醇、艾杜糖醇(iditol)、肌醇、庚七醇、异麦芽酮糖醇、麦芽糖醇、乳糖醇以及其组合。
6.一种用于密封水溶性膜的方法，所述方法包含：
(a)向水溶性膜的第一表面施加密封溶液，所述水溶性膜的初始厚度小于50μm并且包含由乙烯醇单体重复单元、乙酸乙烯酯单体重复单元和可选地一个或多个其它单体单元组成的聚乙烯醇共聚物，所述密封溶液包含：
(i)水，
(ii)以2重量％到15重量％范围内的量存在于所述密封溶液中的多元醇，所述多元醇选自由以下组成的群组：丙三醇、赤藓糖醇、苏糖醇、阿糖醇、木糖醇、核糖醇、甘露糖醇、山梨糖醇、半乳糖醇、岩藻糖醇、艾杜糖醇、肌醇、庚七醇、异麦芽酮糖醇、麦芽糖醇、乳糖醇以及其组合，以及
(iii)表面活性剂，
其中如在20℃下所测量，所述密封溶液的动态粘度(μs)小于1.5cP；以及
(b)使水溶性膜的第二表面与所述第一表面上的所述密封溶液接触足以在所述第一表面和所述第二表面之间形成密封的时间，所述水溶性膜的初始厚度小于50μm并且包含由乙烯醇单体重复单元、乙酸乙烯酯单体重复单元和可选地一个或多个其它单体单元组成的聚乙烯醇共聚物。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述第一表面和所述第二表面中每一个的所述水溶性膜：
(i)具有在86.5％到89％范围内的水解度；以及
(ii)进一步包含：(A)选自由以下组成的群组的糖醇塑化剂：异麦芽酮糖醇、麦芽糖醇、山梨糖醇、木糖醇、赤藓糖醇、福寿草醇、半乳糖醇、季戊四醇、甘露糖醇以及其组合，(B)选自由以下组成的群组的液体塑化剂：丙三醇、二甘油、乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、丙二醇、高达400 MW的聚乙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇以及其组合，以及(C)选自由以下组成的群组的相容剂：纤维素醚、果胶多糖、海藻酸钠多糖、改性淀粉以及其组合。
8.一种用于密封水溶性膜的方法，所述方法包含：
(a)向水溶性膜的第一表面施加密封溶液，所述密封溶液包含：
(i)水，
(ii)用于所述水溶性膜的至少一种聚合组分的溶剂，以及
(iii)表面活性剂，
其中
(A)如等式(I)所定义，所述溶剂和所述聚合组分具有5或更低的溶解度半径(Ra)：
(Ra)2＝4(δD,S-δD,P)2+(δP,S-δP,P)2+(δH,S-δH,P)2(I)
其中δD,S为溶剂色散力，δD,P为聚合组分色散力，δP,S为溶剂极性力，δP,P为聚合组分极性力，δH,S为溶剂氢键力，并且δH,P为聚合组分氢键力，其各自通过汉森溶解度参数评估的自洽法(consistent method of Hansen solubility parameter evaluation)测定，以及
(B)如在20℃下所测量，所述密封溶液的动态粘度(μs)小于1.5cP；以及
(b)使水溶性膜的第二表面与所述第一表面上的所述密封溶液接触足以在所述第一表面和所述第二表面之间形成密封的时间。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述溶解度半径在1到5范围内。
10.根据权利要求8所述的方法，其中：
(i)所述聚合组分包含聚乙烯醇；
(ii)δP,S为至少10；以及
(iii)δH,S为至少22。
11.根据权利要求8所述的方法，其中所述溶剂以2重量％到15重量％范围内的量存在于所述密封溶液中。
12.根据权利要求8所述的方法，其中所述密封溶液由水和一种或多种各自具有相对于所述聚合组分5或更低的溶解度半径的溶剂组成。
13.根据权利要求1所述的方法，其中所述动态粘度在1cP到1.45cP范围内。
14.根据权利要求1所述的方法，其中：
(i)使用单独的水作为测试溶剂，所述水溶性膜具有45秒或更短的烧穿时间；以及
(ii)所述水溶性膜的烧穿时间(A)使用所述密封溶液作为测试溶剂时为45秒或更长并且(B)大于使用单独的水作为测试溶剂时的所述烧穿时间。
15.根据权利要求1所述的方法，其中所述密封呈现相对于所述水溶性膜的峰值负荷至少12％的剥离强度。
16.根据权利要求1所述的方法，其中所述密封呈现比单独的水形成的相应密封大至少30％的剥离强度。
17.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一表面和所述第二表面各自独立地具有10μm到150μm范围内的初始厚度。
18.根据权利要求1所述的方法，其中所述水溶性膜包含选自由以下组成的群组的水溶性聚合物：聚乙烯醇、聚乙烯亚胺、聚丙烯酸酯、水溶性丙烯酸酯共聚物、聚乙烯吡咯烷酮、普鲁兰多糖、瓜尔胶(guar gum)、黄原胶(xanthan gum)、角叉菜胶、淀粉、乙氧基化淀粉、羟丙基化淀粉、聚氧化烯、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸和其盐、纤维素、纤维素醚、纤维素酯、纤维素酰胺、聚乙酸乙烯酯、聚羧酸和其盐、聚氨基酸、聚酰胺、明胶、甲基纤维素、羧甲基纤维素和其盐、糊精、乙基纤维素、羟基乙基纤维素、羟基丙基甲基纤维素、麦芽糊精、聚甲基丙烯酸酯、前述聚合物及其单体单元的共聚物、前述聚合物和共聚物的掺合物以及前述聚合物和共聚物的组合。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述水溶性聚合物在20℃下具有3cP到27cP范围内的4％溶液粘度。
20.根据权利要求1所述的方法，其中所述水溶性膜包含水溶性聚合物，其包含聚乙烯醇。
21.根据权利要求20所述的方法，其中所述水溶性聚合物包含由乙烯醇单体重复单元、乙酸乙烯酯单体重复单元和可选地一个或多个其它单体单元组成的聚乙烯醇共聚物。
22.根据权利要求20所述的方法，其中所述聚乙烯醇具有75％到99％范围内的水解度。
23.根据权利要求20所述的方法，其中所述聚乙烯醇具有86.5％到89％范围内的水解度。
24.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一表面和所述第二表面来自同一水溶性膜。
25.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一表面和所述第二表面来自不同水溶性膜。
26.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二表面与所述第一表面的接触包含向所述第一表面和所述第二表面施加压力以及向所述第一表面和所述第二表面施加热中的至少一个来形成所述密封。
27.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二表面上包含第二密封溶液，所述溶液在形成所述密封时与所述第一表面接触。
28.根据权利要求1所述的方法，其中：
(i)所述第一表面和所述第二表面中的至少一个的所述水溶性膜界定至少部分包围组合物的体积，以及
(ii)形成所述密封产生含有所述组合物的密封水溶性小包。
29.根据权利要求28所述的方法，其中所述组合物选自由以下各者组成的群组：人类和动物可摄取物品、个人护理组合物和清洁组合物。
30.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一表面和所述第二表面来自由不同组分形成的不同水溶性膜。
31.根据权利要求30所述的方法，其中，用于所述第一表面和用于所述第二表面的所述不同水溶性膜包括不同水溶性聚合物。
32.根据权利要求30所述的方法，其中，用于所述第一表面和用于所述第二表面的所述不同水溶性膜各自包括与另一水溶性膜中的至少一种塑化剂、相容剂或辅助添加剂不同的至少一种塑化剂、相容剂或辅助添加剂。
33.根据权利要求30所述的方法，其中，用于所述第一表面和用于所述第二表面的所述不同水溶性膜包括：在20℃下具有不同的4％溶液粘度值的不同水溶性聚合物。
34.根据权利要求30所述的方法，其中，用于所述第一表面和用于所述第二表面的所述不同水溶性膜包括具有不同水解度的聚乙烯醇聚合物。
35.一种用于密封水溶性膜的方法，所述方法包含：
(a)向水溶性膜的第一表面施加密封溶液，所述密封溶液包含：
(i)水，以及
(ii)具有3个或更多个羟基的多元醇，
其中如在20℃下所测量，所述密封溶液的动态粘度(μs)小于1.5cP；以及
(b)使水溶性膜的第二表面与所述第一表面上的所述密封溶液接触足以在所述第一表面和所述第二表面之间形成密封的时间；
其中所述第一表面和所述第二表面来自由不同组分形成的不同水溶性膜。
36.一种用于密封水溶性膜的方法，所述方法包含：
(a)向水溶性膜的第一表面施加密封溶液，所述水溶性膜的初始厚度小于50μm并且包含由乙烯醇单体重复单元、乙酸乙烯酯单体重复单元和可选地一个或多个其它单体单元组成的聚乙烯醇共聚物，所述密封溶液包含：
(i)水，以及
(ii)以2重量％到15重量％范围内的量存在于所述密封溶液中的多元醇，所述多元醇选自由以下组成的群组：丙三醇、赤藓糖醇、苏糖醇、阿糖醇、木糖醇、核糖醇、甘露糖醇、山梨糖醇、半乳糖醇、岩藻糖醇、艾杜糖醇、肌醇、庚七醇、异麦芽酮糖醇、麦芽糖醇、乳糖醇以及其组合，
其中如在20℃下所测量，所述密封溶液的动态粘度(μs)小于1.5cP；以及
(b)使水溶性膜的第二表面与所述第一表面上的所述密封溶液接触足以在所述第一表面和所述第二表面之间形成密封的时间，所述水溶性膜的初始厚度小于50μm并且包含由乙烯醇单体重复单元、乙酸乙烯酯单体重复单元和可选地一个或多个其它单体单元组成的聚乙烯醇共聚物；
其中所述第一表面和所述第二表面来自由不同组分形成的不同水溶性膜。
37.一种用于密封水溶性膜的方法，所述方法包含：
(a)向水溶性膜的第一表面施加密封溶液，所述密封溶液包含：
(i)水，以及
(ii)用于所述水溶性膜的至少一种聚合组分的溶剂，
其中
(A)如等式(I)所定义，所述溶剂和所述聚合组分具有5或更低的溶解度半径(Ra)：
(Ra)2＝4(δD,S-δD,P)2+(δP,S-δP,P)2+(δH,S-δH,P)2(I)
其中δD,S为溶剂色散力，δD,P为聚合组分色散力，δP,S为溶剂极性力，δP,P为聚合组分极性力，δH,S为溶剂氢键力，并且δH,P为聚合组分氢键力，其各自通过汉森溶解度参数评估的自洽法测定，以及
(B)如在20℃下所测量，所述密封溶液的动态粘度(μs)小于1.5cP；以及
(b)使水溶性膜的第二表面与所述第一表面上的所述密封溶液接触足以在所述第一表面和所述第二表面之间形成密封的时间；
其中所述第一表面和所述第二表面来自由不同组分形成的不同水溶性膜。
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| GR01 | Patent grant | ||
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