JP2006521449A - 液体製品包装用の、改良された品質保持期間を有するポリビニルアルコールコポリマーフィルム - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は一般的に、例えば洗濯洗剤等の液体製品包装用ポリビニルアルコールコポリマーフィルムに関する。特に本発明は、そのコポリマーは改良されたフィルム品質保持期間を提供する構造的特徴を有するポリビニルアルコールコポリマーフィルムに関する。
ポリビニルアルコール(PVOH)は、ポリ酢酸ビニルの加水分解又はケン化と通常称されるアルコール分解により、一般的に製造される合成的樹脂である。実質的に全アセテート基がアルコール基へ変換された、完全に加水分解されたPVOHは、強固に水素結合された高結晶性ポリマーであり、約140°F(60℃)を超える熱水のみに溶解する。ポリ酢酸ビニルの加水分解後にも充分な数のアセテート基が残される場合、PVOHポリマーは部分的加水分解物として知られ、より弱く水素結合されより低結晶性であり約50°F(10℃)未満の冷水中に溶解できる。完全又は部分的加水分解型両方のPVOH種は、専門的には部分的加水分解型種のみがビニルアルコール−酢酸ビニルコポリマーであるが、通常PVOHホモポリマーと言われる。
本発明の水溶性コポリマーフィルムは、液体洗濯洗剤等の液体材料を含有するための小袋(ポーチ)製造用に提供され、そのフィルム溶解性は洗剤により非常な悪影響は受けない。本発明のフィルムは、従来技術の水溶性フィルムよりも長い貯蔵品質保持期間を有する小袋を製造できる。
例えば、本発明の水溶性フィルムは、第二モノマーとしてイタコン酸と共重合する酢酸ビニルを含有し、加水分解後の酢酸ビニルユニットのビニルアルコールユニットに転換されたパーセンテージで表すと約98%〜約100%の加水分解度を有するポリビニルアルコールコポリマーを製造できる。
又、上記第二モノマーがモノカルボン酸ビニルモノマー、そのエステル及び無水物、重合可能な二重結合を有するジカルボン酸モノマー、又はそのエステル及び無水物のいずれか一つである場合、本発明の範囲内でモノマーがビニル酢酸、マレイン酸、マレイン酸モノメチル、マレイン酸ジメチル、無水マレイン酸、イタコン酸、イタコン酸モノメチル、イタコン酸ジメチル、及び無水イタコン酸の群から好ましく選ばれる。最も好ましくは第二モノマーはイタコン酸である。
又、上記第二モノマーがビニルスルホン酸モノマー又はそのアルカリ金属塩であることも本発明の範囲内である。上記第二モノマーは特に、ビニルスルホン酸、アリルスルホン酸、エチレンスルホン酸、2−アクリルアミド−1−メチルプロパンスルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、2−メチルアクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、及び2−スルホエチルアクリレートから構成されるスルホン酸モノマー及びそのアルカリ金属塩の群から選ばれる。これら例で最も好ましい第二モノマーは、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸である。
上記及び他の本発明の対象は、本発明の特許請求の範囲、明細書及び図面により明らかにされる。
本発明には多くの態様が含まれるが、本明細書の開示は、本発明の好ましい態様を記載するものであり、その開示は本発明を例示するものであり本発明の範囲を例示された態様に減縮することを意図するものではない。
本発明では、3種の一般的化学製品種中の特定のモノマーが酢酸ビニルとの共重合用に選択され、その選択は水溶性フィルムの配合物中に使用されるこれらコポリマーの塩基触媒性アルコール分解生成物が水素イオンの存在下で優れた溶解性性能を確保するようになされる。上記水溶性フィルムの配合物中に使用されるコポリマーは、1)カルボキシラート基又は2)スルホナート基のいずれか1つを有する。
特定のモノカルボン酸ビニルモノマー(例えば、下記構造(a))及びそのエステル及び無水物、並びに重合可能な二重結合を有する特定のジカルボン酸モノマー(例えば、下記構造(b))及びそのエステル及び無水物が、酢酸ビニルとの共重合用に選択できる。
例示及び比較のために、構造(c)及び(d)を、ポリビニルアルコールポリマー主鎖上に形成される可能性のある立体的に安定な(sterically favored)γ−ラクトン及び不安定なδ−ラクトンとしてそれぞれ示す。
本発明で、酢酸ビニルとの共重合用に、カルボキシラート基を提供するモノマーの群から選ばれる好ましいモノマーは、イタコン酸である。従って好ましい水溶性フィルムは、ビニルアルコール−共−イタコン酸(ナトリウム塩)コポリマーをベースとする
酢酸ビニル−共−イタコン酸コポリマーは、窒素下で、溶媒としてメタノール中で2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)(AIBN)を開始剤として製造される。このコポリマーのアルコール分解は、水酸化ナトリウムメタノール溶液中で行われ、回収されたビニルアルコール−共−イタコン酸(ナトリウム塩)コポリマーは粉砕され、残っているナトリウムアセテートを除去するために洗浄され、乾燥される。これら反応は当分野で公知であり、例えばMoritaniら(「ポリマー」前刷り、日本、31、126(1982))により報告されている。
ビニルアルコール−共−イタコン酸(ナトリウム塩)コポリマー中のイタコン酸コモノマーの好ましい含有率は、モルパーセンテージで表すと、約1.5〜約11モル%の範囲であり、その全ての範囲及びその一部の組み合わせを含む。更に好ましくは2.5〜8.5モル%の範囲であり、特に好ましくは4〜6モル%の範囲である。
本発明のビニルアルコール−共−イタコン酸(ナトリウム塩)コポリマーの好ましい加水分解度は、酢酸ビニルユニットのビニルアルコールユニットに転換されたパーセンテージで表すと、約98〜100%の範囲である。
特定のビニルスルホン酸モノマー及びそのアルカリ金属塩(例えば、下記構造(e))が、酢酸ビニルとの共重合用に選択される;これらコポリマーの塩基触媒性アルコール分解生成物は水溶性フィルムの配合物中で使用され、急速に溶解可能なビニルアルコール−スルホナート塩コポリマーである。
酢酸ビニル−共−AMPSコポリマーは窒素下、溶媒としてメタノール中で、2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)(AIBN)を開始剤として使用して調製される。このコポリマーのアルコール分解は、水酸化ナトリウムメタノール溶液中で行われ、回収されたビニルアルコール−共−AMPS(ナトリウム塩)コポリマーは粉砕され、残っているナトリウムアセテートを除去するために洗浄され、乾燥される。これら反応は当分野で公知であり、例えばMoritani及びYamauchi(「ポリマー」、39(3)、553−557(1998))により報告されている。
ビニルアルコール−共−AMPS(ナトリウム塩)コポリマー中のAMPSコモノマーの好ましい含有率は、モルパーセンテージで表すと約1〜約8モル%の範囲であり、その全ての範囲及びその一部の組み合わせを含む。更に好ましくは約2.5〜約5モル%の範囲である。
ビニルアルコール−共−AMPS(ナトリウム塩)コポリマーの好ましい加水分解度は、酢酸ビニルユニットのビニルアルコールユニットに転換されたパーセンテージで表すと約90〜約99%の範囲である。更に好ましくは約94〜約98%の範囲である。
好ましくは本発明の水溶性フィルム中のカルボキシラート又はスルホナート基を有するコポリマーの量は、約40%〜約90重量%の範囲であり、その全ての範囲及びその一部の組み合わせを含む。更に好ましくはこれらコポリマーの量は約60%〜約80重量%の範囲である。
好ましい可塑剤はグリセリン、トリエチレングリコール、プロピレングリコール及びトリメチロールプロパンである。本発明の水溶性フィルム中に含有される可塑剤の量は、好ましくは約5%〜約30重量%の範囲、更に好ましくは約12%〜約20重量%の範囲である。
配合後、目的とするフィルム厚みは、約5〜約200μmの範囲内、好ましくは約20〜約100μmの範囲内、最も好ましくは約40〜約85μmである。
下記データは、2枚のPVOHコポリマーフィルムの相対的な化学的親和性試験を表す。第一フィルムは、本発明を適用した発明例のビニルアルコール−共−イタコン酸(ナトリウム塩)コポリマーをベースとするフィルム(フィルム1)、一方、第二フィルムは加水分解された酢酸ビニル−メチルアクリレートコポリマー(フィルム2)ベースのものである。
2枚のフィルムは、上記記載と同様の添加剤と共にキャストして、表1に示される特性を有する実施可能なフィルム試料を製造した。フィルム厚みは約76ミクロンと測定された。大きさが約7.5cm×7.5cm(約3in.×3in.)であり一方の側面の開放部を有する小袋を、従来の熱シール装置を使用して用意した。
モノソル(MonoSol)試験方法205(MSTM205):
装置及び材料:
600mLビーカー12、
磁気攪拌器14(Labline Model No.1250又は同等物)、
磁気攪拌子16(5cm)、
温度計(0〜100℃、±1℃)、
テンプレート、ステンレススチール(3.8cm×3.2cm)、
タイマー、(0〜300秒、精度:秒)、
(商標)ポラロイド35mmスライドマウント20(又は同等物)、
(商標)モノソル35mmスライドマウントホルダー25(又は同等物、図1参照)、
蒸留水。
1.ステンレススチールテンプレートを使用してフィルム試料から3枚の試験試料を切除した(即ち、3.8cm×3.2cm試料)。フィルムウェッブから切除する場合、試料はウェッブ面からウェッブを横断する方向に沿って均一に配置する様に切除される。
2.分離した35mmスライドマウント20中のそれぞれの試料をロックする。
3.ビーカー12中に500mLの蒸留水を満たす。水温を温度計で測定し、必要な場合は熱水又は冷却水を使用して温度を20℃(約68°F)に保つ。
4.水柱の高さ(水深)を記録する。磁気攪拌器14をホルダー25のベース27上に配置する。ビーカー12を磁気攪拌器14上に配置し、磁気攪拌子16をビーカー12中へ入れて、攪拌器14を回転させ、攪拌速度を調節して水柱の高さの約5分の一の渦ができるようにする。渦の深さを記録する。
6.固定したスライド及びクランプを水中に落下させると同時に、タイマーをスタートさせる。フィルムがバラバラになった時に崩壊が起こるとする。全ての視認できるフィルムがスライドマウントから開放された時に、溶解されなかったフィルム断片の溶液を監視しながらスライドを水から取り上げる。全てのフィルム断片がもはや視認できず溶液が透明になった時に溶解が生じるとする。
結果は下記を含んでいる:試料の完全同定;個々の及び平均崩壊及び溶解時間;及び試料が試験された水温。曝露されたフィルム崩壊時間(秒)及び完全溶解時間(秒)が、下記表2中に記録された5週間の試験の結果(例えば、27s/50s)として得られた。
図面の簡単な説明
ここで記載された本発明は、添付図面を使用してより容易に理解される。
14:磁気攪拌器
16:磁気攪拌子
20:スライドマウント
25:スライドマウントホルダー
26:ワニ口クランプ
Claims (33)
- 酢酸ビニル及び第二モノマーの加水分解されたコポリマーを有するコポリマーフィルムであり、得られたポリビニルアルコールコポリマーの加水分解度は、酢酸ビニルユニットのビニルアルコールユニットに転換されたパーセンテージで表すと約90%〜約100%の範囲であり、上記第二モノマーは、モノカルボン酸ビニルモノマー、そのエステル及び無水物、重合可能な二重結合を有するジカルボン酸モノマー、そのエステル及び無水物、ビニルスルホン酸モノマー及びそのアルカリ金属塩、並びに上記の組み合わせの群から選ばれるコポリマーフィルム;並びに上記コポリマーフィルムと直接接触している、パケット中に含まれた一定量の液体材料;を含む水溶性パケット。
- 上記液体材料はクリーニング濃縮物を含有する請求項1の水溶性パケット。
- 上記クリーニング濃縮物は洗濯洗剤を含有する請求項2の水溶性パケット。
- 上記液体材料はアルカリ性pHを有する請求項1〜3いずれか1項記載の水溶性パケット。
- 上記第二モノマーは、モノカルボン酸ビニルモノマー、そのエステル及び無水物、重合可能な二重結合を有するジカルボン酸モノマー、そのエステル及び無水物、並びに上記の組み合わせの群から選ばれる請求項1〜4いずれか1項記載の水溶性パケット。
- 上記第二モノマーは、ビニル酢酸、マレイン酸、マレイン酸モノメチル、マレイン酸ジメチル、無水マレイン酸、イタコン酸、イタコン酸モノメチル、イタコン酸ジメチル、及び無水イタコン酸の群から選ばれる請求項1〜5いずれか1項記載の水溶性パケット。
- 上記第二モノマーはイタコン酸である請求項6の水溶性パケット。
- 上記ビニルアルコール−共−イタコン酸コポリマー中のイタコン酸コモノマーの含有率は、モルパーセンテージで表すと、約1.5〜約11モル%の範囲である請求項7の水溶性パケット。
- 上記ビニルアルコール−共−イタコン酸コポリマー中のイタコン酸コモノマーの含有率は、モルパーセンテージで表すと、約2.5〜約8.5モル%の範囲である請求項8の水溶性パケット。
- 上記ビニルアルコール−共−イタコン酸コポリマー中のイタコン酸コモノマーの含有率は、モルパーセンテージで表すと、約4〜約6モル%の範囲である請求項9の水溶性パケット。
- 上記第二モノマーは、ビニルスルホン酸モノマー及びそのアルカリ金属塩の群から選ばれる請求項1〜4いずれか1項記載の水溶性パケット。
- 上記第二モノマーは、ビニルスルホン酸、アリルスルホン酸、エチレンスルホン酸、2−アクリルアミド−1−メチルプロパンスルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、2−メチルアクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、2−スルホエチルアクリレート、そのアルカリ金属塩、並びに上記の組み合わせからなるスルホン酸モノマーの群から選ばれる請求項11の水溶性パケット。
- 上記第二モノマーは2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸のアルカリ金属塩である請求項12の水溶性パケット。
- 上記第二モノマーは、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸のナトリウム塩である請求項13の水溶性パケット。
- 上記コポリマー中の第二モノマーの含有率は、モルパーセンテージで表すと約1〜約8モル%の範囲である12〜14いずれか1項記載の水溶性パケット。
- 上記コポリマー中の第二モノマーの含有率は、モルパーセンテージで表すと、約2.5〜約5モル%の範囲である請求項15の水溶性パケット。
- 上記コポリマーの重合度は、4%水溶液の20℃での粘度が約3〜約18MPa・s(cps)の範囲である請求項1〜16いずれか1項記載の水溶性パケット。
- 上記コポリマーの重合度は、4%水溶液の20℃での粘度が約4〜約12MPa・sの範囲である請求項17の水溶性パケット。
- 上記酢酸ビニル及び第二モノマーの加水分解されたコポリマーであり、得られたポリビニルアルコールコポリマー加水分解度は、酢酸ビニルユニットのビニルアルコールユニットに転換されたパーセンテージで表すと約90%〜100%であり、10℃での初期崩壊時間は60秒未満であり、そこに含まれた液体成分と接触後の崩壊時間の増加は50%以下であるコポリマー、を含有する水溶性コポリマーフィルムパケット。
- 上記第二モノマーは、カルボキシラート基を有するモノマー及びスルホナート基を有するモノマーの群から選ばれる請求項19の水溶性コポリマーフィルムパケット。
- 上記第二モノマーは、ビニル酢酸、マレイン酸、マレイン酸モノメチル、マレイン酸ジメチル、無水マレイン酸、イタコン酸、イタコン酸モノメチル、イタコン酸ジメチル、無水イタコン酸、及びそれらの組み合わせの群から選ばれる請求項20の水溶性コポリマーフィルムパケット。
- 上記第二モノマーはイタコン酸を含む請求項21の水溶性コポリマーフィルムパケット。
- 上記第二モノマーは、ビニルスルホン酸モノマー及びそのアルカリ金属塩の群から選ばれる請求項20の水溶性コポリマーフィルムパケット。
- 上記第二モノマーは、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸のアルカリ金属塩を含有する請求項23の水溶性コポリマーフィルムパケット。
- 上記第二モノマーは、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸のナトリウム塩である請求項24の水溶性コポリマーフィルムパケット。
- 上記コポリマーの重合度は、4%水溶液の20℃での粘度が約5〜約45MPa・s(cps)の範囲である請求項19〜25のいずれか1項記載の水溶性コポリマーフィルムパケット。
- 上記コポリマーの重合度は、4%水溶液の20℃での粘度が約11〜約30MPa・s(cps)の範囲である請求項26の水溶性コポリマーフィルムパケット。
- 上記コポリマーの重合度は、4%水溶液の20℃での粘度が約15〜約25MPa・s(cps)の範囲である請求項27の水溶性コポリマーフィルムパケット。
- 上記コポリマーの重合度は、4%水溶液の20℃での粘度が約3〜約18MPa・s(cps)の範囲である請求項28の水溶性コポリマーフィルムパケット。
- 上記コポリマーの重合度は、4%水溶液の20℃での粘度が約4〜約12MPa・s(cps)の範囲である請求項29の水溶性コポリマーフィルムパケット。
- 上記液体成分はクリーニング濃縮物を含有する請求項19〜30いずれか1項記載の水溶性コポリマーフィルムパケット。
- 上記クリーニング濃縮物は洗濯洗剤を含有する請求項31の水溶性コポリマーフィルムパケット。
- 上記液体成分はアルカリ性pHを有する請求項19〜32いずれか1項記載の水溶性コポリマーフィルムパケット。
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