JP2008539320A

JP2008539320A - 水溶性組成物及び構造体並びにこれらの製造方法及び使用方法

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Publication number: JP2008539320A
Application number: JP2008509118A
Authority: JP
Inventors: ピー．ベロールアンドルー
Original assignee: モノソルエルエルシー
Priority date: 2005-04-28
Filing date: 2006-04-26
Publication date: 2008-11-13
Also published as: WO2007027224A2; US20070178299A1; AU2006285392A1; WO2007027224A3; CA2603799A1; EP1874851A2

Abstract

水性重合体と、親水性ナノスケール粒状物と、可塑剤と、随意の１種以上の助剤、例えば、該重合体用の架橋剤、界面活性剤及び増量剤とを含む可塑化水溶性組成物及び構造体（例えばフィルム）を開示する。また、当該組成物及びフィルムから作られた容器並びに当該物品の製造方法及び使用方法も開示する。

Description

背景
発明の分野
本発明は、概して、水溶性フィルム及び液体との接触のために使用される他の水溶性構造体に関する。さらに具体的にいうと、本発明は、液体障壁特性が改善した当該組成物に関するものである。

関連技術の簡単な説明
水溶性フィルムに液体障壁特性を付与するという従来の試みは、該フィルムに水不溶性材料からなる1種以上の被覆剤を塗布することを伴っていた。

ある種の重合体／ナノクレイ複合材は、ガス障壁特性、耐火性、熱変形性及び機械的性質を該重合体単独と比較して改善させることが知られている。

概要
本発明の一態様は、水溶性重合体と、親水性ナノスケール粒状物と、溶媒と、可塑剤と、随意に架橋剤とを含む組成物を提供する。該組成物は、フィルムのような水溶性構造体を作製するために使用できる。

本発明の別の態様は、フィルムのような水溶性構造体であって、水溶性重合体と、親水性ナノスケール粒状物と、可塑剤と、随意に該重合体用の架橋剤とを含むものを提供する。

本発明のさらに別の態様は、水溶性組成物又はフィルムから作られた容器であって随意にその中に液体を閉じこめたものを提供する。

本発明のさらに別の態様は、親水性ナノスケール粒状物と、水溶性重合体と、溶媒と、可塑剤と、随意に架橋剤との混合物を作製し、次いで該溶媒を除去して水溶性構造体を形成させる工程を含む、フィルムのような水溶性構造体の製造方法を提供する。

本発明の別の態様は、該組成物、構造体、フィルム又は容器の利用方法であって、液体を閉じ込め、続いて、該液体を温度及び物理的破壊の程度のような限定条件下で放出させる工程を含むものを提供する。

さらなる態様及び利点は、当業者であれば次の詳細な説明の検討から明らかであろう。組成物、フィルム、物品及び方法は、様々な形態で具現化可能であるところ、以下の説明は特定の実施形態を包含するものであるが、ただし、その開示は例示であり、本発明をここで説明する特定の実施形態に限定することを意図するものではないことを了解されたい。

詳細な説明
一実施形態は、組成物及び該組成物から作られたフィルムのような構造体であって、ポリビニルアルコール（ＰＶＯＨ）のような水溶性重合体と、可塑剤と、ナトリウムモンモリロナイトのようなナノメートルスケールの親水性粒状物と、随意に硼酸のような該重合体用の架橋剤とを含むものである。該構造体（例えば、フィルム）は、液体障壁特性が改善されている。

このフィルムの実施形態は、好ましくは、独立型である。すなわち、皮膜の形態のように任意の基材に付着したものではない。該フィルムは、好ましくは、単一の組成物を有するという意味で均質であり、例えば、これは単層フィルム又は同一の組成物から形成された多重フィルムである。

該水溶性重合体は、好ましくはＰＶＯＨである。また、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ）のようなセルロースエーテル及び水溶性重合体の組み合わせも意図される。該水溶性重合体は、好ましくは、該フィルム中に、該フィルムの重量に基づき、約４５重量％〜約８５重量％、例えば、６０重量％、約７２重量％又は７４重量％の範囲で含まれる。

ポリビニルアルコール又はその共重合体を使用する場合には、該ＰＶＯＨは、部分的に又は完全に加水分解され得る。ポリビニルアルコール（ＰＶＯＨ）は、一般に、通常加水分解又は鹸化と呼ばれるポリ酢酸ビニルのアルコール分解によって製造される合成樹脂である。

ほとんど全てのアセテート基がアルコール基に変換されている、完全に加水分解されたＰＶＯＨ（例えば、９８％以上の加水分解度）は、熱水中でのみ溶解する（例えば、約６０℃以上の温度で急速に溶解する）、強く水素結合した高結晶質重合体である。

十分な数のアセテート基がポリ酢酸ビニルの加水分解後に保持されている場合には、このＰＶＯＨ重合体は、部分的に加水分解されたものとして知られており、これは、弱く水素結合しており、結晶性が低く、しかも冷水に可溶（例えば、約１０℃以上の温度で急速に溶解する）である。

完全に加水分解したＰＶＯＨのタイプと部分的に加水分解したＰＶＯＨのタイプの両方は、通常、ＰＶＯＨ単独重合体と呼ばれているが、この部分加水分解タイプは、技術的にはビニルアルコール・酢酸ビニル共重合体である。

中間の冷水／熱水可溶性フィルムとしては、例えば、部分加水分解ＰＶＯＨ（例えば、約９４％〜約９８％の加水分解度を有する）のブレンドが挙げられ、そしてこのものは、温水中でのみたやすく溶解する（例えば、約４０℃以上の温度で急速に分解する）。

用語ＰＶＯＨ共重合体は、一般に、ビニルエステル、典型的には酢酸ビニルと他の単量体との共重合体の加水分解によって誘導される重合体を説明するために使用される。ＰＶＯＨ共重合体は、共重合した単量体の種類と量を変更することによって所望のフィルム特性に調節できる。共重合の例としては、酢酸ビニルとカルボン酸又はカルボン酸エステルとの共重合が挙げられる。また、これらの共重合体のアセテート基の加水分解が部分的でしかない場合には、得られる重合体は、ＰＶＯＨ三元共重合体（酢酸ビニル、ビニルアルコール及びカルボン酸基を有する）と説明することもできるが、このものは、一般的には共重合体と呼ばれている。

当該技術分野において、多くのＰＶＯＨ共重合体は、それらの構造のため、部分加水分解型のＰＶＯＨ単独重合体よりも冷水中で迅速に溶解できることが知られている。したがって、このような共重合体は、農薬、家庭用及び業務用の洗浄用化学品、洗濯洗剤、水処理用化学品など（これらに限定されない）を含めて、様々な液体及び粉末製品の単位用量の授与のための包装用フィルムを製造する際に相当に役立つことがわかった。

実施形態の一部類では、該フィルムは熱水に可溶である。意図されるこのような一実施形態では、該フィルムは、８０℃の水に１０分以内に溶解し、好ましくは５分以内に溶解する。このようなフィルムは、完全加水分解ＰＶＯＨ及び該ＰＶＯＨ用の架橋剤を含むことができる。

別の実施形態では、該フィルムは冷水に可溶である。意図される一実施形態では、該フィルムは、１０℃の水に１０分以内に溶解し、好ましくは５分以内に溶解する。このようなフィルムは、部分加水分解ＰＶＯＨ（例えば、約７０％〜約９０％、通常約８０％〜約９０％の加水分解度）を含むことができ、架橋剤は随意である。

別の実施形態では、該フィルムは、中間の冷水／熱水に可溶であり又はこれで分解できる。このようなフィルムは、例えば、部分加水分解ＰＶＯＨ（例えば、約９４％〜約９８％の加水分解度を有する）のブレンドを含むことができ、架橋剤は随意である。また、この中間冷水／熱水可溶性フィルムは、冷水又は温水中で断片に分解するように設計することもできる。意図されるこのような一実施形態では、該フィルムは、洗い流しの用途を目的とするように、水中において室温で２０分以内、好ましくは１０分以内に断片に分解する。

親水性ナノスケール粒状物は、スメクタイト類のナノクレーを含む天然層状シリケート材料（クレー）、合成層状シリケート（例えば、英国ラポルテインダストリーズ社から入手できるＬＡＰＯＮＩＴＥクレー）、ナノ結晶性主族金属酸化物, ナノ結晶性希土類金属酸化物、ナノ結晶性遷移金属酸化物、前述の酸化物のナノ結晶性混合酸化物；ナノ結晶性主族金属ホスフェート及びホスホネート、ナノ結晶性遷移金属ホスフェート及びホスホネート、ナノ結晶性アルカリ土類金属ホスフェート及びホスホネート；ナノ結晶性カルコゲニド化合物；ナノ結晶性フラーレン凝集体並びに前記のいずれかの組み合わせよりなる群から選択される。

好ましいのは、スメクタイト類のナノクレー（例えば、アリエッタイト、バイデライト、ヘクトライト、モンモリロナイト、ノントロナイト、サポナイト、ソーコナイト、ステベンサイト、スウィネフォーダイト、ボルコンスコアイト、ヤコントバイト及びジンクシライト）から選択される親水性ナノクレーである。さらに好ましいものは、モンモリロナイト、例えばナトリウムモンモリロナイトである。ナトリウムモンモリロナイトは、米国テキサス州ゴンザレスのサザン・クレー・プロダクト社からＣＬＯＩＳＩＴＥＮＡという商品名で入手できる。モンモリロナイトクレーは、自然に板状構造、すなわちプレートレットのスタックを形成する。これらのプレートレット間の間隔は、ギャラリー空間と呼ばれている。適切な条件下では、このギャラリー空間は水溶性重合体で満たされ得る。このものは、プレートレット間の間隔（ｄ間隔）を増大させ、該クレーを膨張させる。重合体によって膨張したクレープレートレットを、インターカレートされているという。該クレーがもはやスタックへと組織されないほどに膨張する場合には、これを剥離されているという。

所定の一実施形態では、約１０ナノメートルまでの平均プレートレット厚さ及び少なくとも約５０の縦横比を有するナノスケール粒状物を使用することを意図する。例えば、平均プレートレット厚さは約１ｎｍ〜約１０ｎｍであり、高さと幅は、それぞれ独立して約５０ｎｍ〜約１．５ミクロンである。例えば、縦横比は、約１００〜約１０００又は約１００〜約５００であることができる。ＣＬＯＩＳＩＴＥＮＡナトリウムモンモリロナイトナノクレーは、約７ミクロンの公称粒度と、約１ミクロン〜約１５ミクロンの粒度分布を有するものと考えられる。個々のＣＬＯＩＳＩＴＥＮＡナトリウムモンモリロナイトナノクレープレートレットは、約１ｎｍの厚さであり且つ約７０ｎｍ〜約１５０ｎｍの平均直径を有するものと考えられる。ＣＬＯＩＳＩＴＥＮＡのｄ間隔は、ほぼ１２Åであると考えられる。本発明のフィルムにおいて、該ナノスケール粒状物プレートレットは、好ましくは、少なくともインターカレートされているか、又はこれらのものは剥離されていてもよい。インターカレーション、剥離及び重合体への均一な分散の方法は当該技術分野において知られている。例えば、剥離及び水溶性重合体への均一な分散の方法としては、せん断速度と滞留時間とを変更して所望の結果を達成することができるせん断混合を挙げることができる。

親水性ナノスケール粒状物は、好ましくは、フィルムの重量に基づき、約１０重量％まで又は１０重量％未満、例えば約１重量％〜約１０重量％又は６重量％〜約１０重量％の量で存在する。例えば、ナトリウムモンモリロナイトは、熱水可溶性ＰＶＯＨフィルムについては約７重量％又は約１０重量％の量で、冷水可溶性ＰＶＯＨについては約４重量％の量で使用できる。他の実施形態は約５重量％以下、５重量％未満、約４重量％以下、４重量％未満、１重量％〜５重量％、１重量％〜４重量％のような比較的低レベルのナノスケール粒状物（ナノクレーを含む）を使用することを意図する。

水溶性重合体としてのＰＶＯＨのための架橋剤は、ＰＶＯＨのヒドロキシル基と化学結合を形成できる任意の化学剤であることができる。このような架橋剤としては、モノアルデヒド（例えば、ホルムアルデヒド及びヒドロキシアセトアルデヒド）、ジアルデヒド（例えば、グリオキサール、グルタルアルデヒド及びコハク酸ジアルデヒド）、アルデヒド含有樹脂（例えば、トリメチロールメラミン）、ジカルボン酸（例えば、マレイン酸、シュウ酸、マロン酸及びコハク酸）、クエン酸、メタクリル酸グリシジル及び他の二官能性メタクリレート、Ｎ−ラクタムカルボキシレート、ジチオール（例えば、ｍ−ベンゾジチオール）、硼酸及びボレート、炭酸アンモニウムジルコニウム、無機ポリイオン（例えば、モリブデート及びタングステート）、銅（II）塩及び他の第ＩＢ族塩、ポリアミドエピクロルヒドリン樹脂（ポリアゼチジンプレポリマー）並びに前記のうち任意のものの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。

ヒドロキシル基との直接縮合反応（例えば、カルボン酸及びアルデヒドとのそれぞれエステル化反応及びアセタール化反応）を受ける架橋剤よりもむしろ、好ましい架橋剤（最終的なフィルム溶解性の理由のために）は、次の官能基：不安定極性共有的相互作用を介して錯体を形成する官能基、イオン相互作用を介して架橋する官能基、水素結合相互作用を介して架橋する官能基のうち１個以上を有するもの及びこのような架橋剤の組み合わせである。このような好ましい架橋剤の例は、ボレート、硼酸、炭酸アンモニウムジルコニウム、モリブデート及びタングステートのような無機ポリイオン、銅（II）塩及び他の第ＩＢ族塩、ポリアミドエピクロルヒドリン樹脂並びにそれらの組み合わせである。

ＰＶＯＨにとって特に好ましい架橋剤は、硼酸及びポリアミドエピクロルヒドリン樹脂である。好ましい水溶性ポリアミドエピクロルヒドリンは、米国デラウェア州ウィルミントンのＨｅｒｃｕｌｅｓ社によってＰＯＬＹＣＵＰ１７２（１２％樹脂）という商品名で販売されている。

該架橋剤は、好ましくは、フィルムの重量に基づき、約１０重量％まで、例えば約１重量％〜約１０重量％又は５重量％〜約１０重量％の量で存在する。例えば、水溶性ポリアミドエピクロルヒドリン樹脂は、好ましくは、ＰＶＯＨに対して約７重量％の量で使用される。別の例として、硼酸は、好ましくは、ＰＶＯＨに対して約５重量％の量で使用される。

該フィルム組成物及びフィルムは、他のフィルム助剤及び加工助剤、例えば、可塑剤、滑剤、離型剤、充填剤、増量剤、ブロッキング防止剤、粘着防止剤、消泡剤及び他の機能性成分（これらに限定されない）を、例えば、それらの使用目的に好適な量で含むことができる。

可塑剤、例えばグリセリンを含む実施形態が好ましい。ＰＶＯＨに対して、例えば、好ましい実施形態では、グリセリンは、約１０重量％〜約１５重量％、例えば約１１重量％、約１２重量％又は約１５重量％の量で使用される。ＰＶＯＨで使用するのに好適な他の可塑剤は当該分野において知られており、これをここで説明したフィルムに使用することが予期される。

可塑化フィルムは可撓性がある。例えば、引張特性を可撓性の基準として使用できる。当該分野において知られている引張特性を測定する一方法は、ＡＳＴＭＤ８８２「Tensile Properties of Thin Plastic Sheeting」である。したがって、実施形態の一部類では、該可撓性フィルムは、約５００ｐｓｉ（３．４５ＭＰａ）〜約８０００ｐｓｉ（５５．２ＭＰａ）（ＡＳＴＭＤ−８８２）の範囲の１００％弾性率値を有するであろう。実施形態の別の部類では、該可撓性フィルムは、約１００％〜約７００％（ＡＳＴＭＤ−８８２）の範囲の伸び値を有するであろう。好ましくは、可撓性フィルムは、約５００ｐｓｉ（３．４５ＭＰａ）〜約８０００ｐｓｉ（５５．２ＭＰａ）の１００％弾性率と約５００ｐｓｉ（３．４５ＭＰａ）〜約８０００ｐｓｉ（５５．２ＭＰａ）（ＡＳＴＭＤ−８８２）の１００％弾性率との両方を有するであろう。

可撓性の基準である引張特性によれば、好ましい可撓性フィルムは、約１０００ｐｓｉ（６．９ＭＰａ）〜約５０００ｐｓｉ（３４．５ＭＰａ）の範囲の１００％弾性率値を有するであろう。また、好ましい可撓性フィルムは、約１５０％〜約４００％の伸び値を有することもできる。したがって、特に好ましい可撓性フィルムは、約１０００ｐｓｉ（６．９ＭＰａ）〜約５０００ｐｓｉ（３４．５ＭＰａ）の範囲の１００％弾性率と、約１５０％〜約４００％の範囲の伸び値との両方を有するであろう。

完全加水分解ＰＶＯＨを基材とする従来の熱水可溶性フィルムは、冷たい水性液体や温かい水性液体に対して不浸透性ではないので、直接接触した際に該フィルムはかなりの量の水を吸収し、このプロセス中に機械的に脆弱になり、最終的には該フィルムを通して水が大量に輸送されるであろう。フィルム形成用組成物に、例えば約５重量％又は約１０重量％までの量のナトリウムモンモリロナイトナノクレーを、例えば約１０重量％までの量の硼酸及び／又は水溶性ポリアミドエピクロルヒドリンのような架橋剤とともに取り入れることによって、完全に水不浸透性のＰＶＯＨフィルムを形成することができるが、該フィルムは、なお可撓性で且つ熱水に可溶である。

部分加水分解ＰＶＯＨ樹脂又は共重合体を含む他の冷水可溶性樹脂を基材とする冷水可溶性フィルムは、多くの場合、洗濯洗剤のような非水性処方物を含めた単位用量液体処方物を包装するために使用されている。これらのフィルムは、多くの場合、「浸出」する傾向があるため、実質的に非水性の液体は該フィルムから浸みだし、外部表面上に現れる。部分加水分解ＰＶＯＨフィルム形成用組成物に、例えばナトリウムモンモリロナイトナノクレー及び随意に架橋剤を取り入れることによって、実質的に非水性液体に対して不浸透性であるもののなお冷水には可溶のＰＶＯＨベースフィルムを形成させることができる。

中間冷水／熱水溶解性を与えるＰＶＯＨ樹脂系を基材とするフィルムは、一般的に、これらのものが冷水中で断片に破壊されるように処方される。このようなフィルムは、例えば、婦人衛生製品及びオストミー製品といった流すことが可能な用途に使用される。フィルム形成用組成物に、例えば、ナトリウムモンモリロナイトナノクレー及び随意に架橋剤（例えば硼酸）を取り入れることによって、冷水中での意図的な分解はそのままに、該フィルムの液体障壁特性を有意に向上させることができる。このような特性の増強は、例えば、ＰＶＯＨ樹脂系の選択の自由を増やすことを可能にすることができる。

上記のように、該フィルムは、水溶性であり、且つ、様々な水温範囲での又は水温範囲にわたる分解及び／又は溶解に合わせて調整することができる。ここで説明したナノスケール粒状物を包含させることによって、そのフィルムを水及び／又は他の液体に対して様々な程度にまで不浸透性にすることもできる。例えば、ここで説明したように、熱水可溶性フィルム容器を作製して冷たい又は温かい水性液体を保持するとともに、その中にある該液体を透過させないことができる。

該フィルムは、水溶性が望まれるとともに、液体不浸透性も望まれる様々な用途にとって有用であり得る。

好ましい実施形態では、一般に、該フィルムは、例えば、約２５０ミクロンまで、例えば、約２０ミクロン〜約１００ミクロンの範囲又は７５ミクロンの厚さを有するであろう。

オストミーのような用途について、ガス（例えば、臭気）障壁特性が改善されたフィルムは、ポリ塩化ビニリデン及びエチレンビニルアルコールのような高障壁有機可溶性重合体を付着させるための印刷タイプの方法を含めて当該技術分野において知られている被覆技術を使用して本発明のフィルムを被覆させることによって得られ得る。意図される他の被覆技術としては、スパッタリング法である物理蒸着（ＰＶＤ）技術、カソードアーク蒸発法及びパルスレーザーアブレーション法並びにプラズマ化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）という好ましい方法を含めて化学気相成長法（ＣＶＤ）が挙げられる。意図されるＰＥＣＶＤ被覆用材料としては、酸化ケイ素及び珪素含有重合体が挙げられる。該フィルムの一面又は両面上に被膜を与えることができる。好ましくは、このような被膜は、水溶性又は水中での分解という望ましい特性（例えば、洗い流し性）を損なわない厚さで与えられる。ミクロン及びサブミクロンの範囲の被膜が意図される（例えば、数百ナノメートル）。

また、該フィルム又はフィルム組成物から作製された容器も意図されるものである。該フィルムは、あらゆる手段により小包のような容器に形成できるか、又は、該フィルム組成物は、直接容器に作製できる。例えば、小包は、フィルムの２個の断片（例えば、ウェブ又はシート）から、例えばヒートシール、溶剤結合、超音波若しくは誘電溶着又は高周波シールによって、周縁部に沿って結合させて形成できる。これらの容器は、様々な形状及び様々なシール構造で作製できる。また、これらの容器は、そこに含まれる材料がフィルムの分解又は溶解によること以外の手段によって分与されるべき場合には、１個以上の開口を含むこともできる。

他の実施形態では、フィルムの連続ウェブから、これを折りたたみ、そしてこの折りたたまれた部分の周縁部にそってそれ自体をシールして包装材を形成することができる。例えば、１個又は２個のフィルムウェブからこのような包装材を形成することができる様々な包装機械が存在する。

一実施形態では、フィルム容器は、その中に液体を閉じ込めることや含有することも意図する。例えば、該液体は、水性、実質的に非水性又は非水性であることができる。該液体は、フィルムの少なくとも一部分と直接接触することができることを意図する。

水溶性フィルムの作製方法が意図され、ここで、該方法は、親水性ナノスケール粒状物と、水溶性重合体と、可塑剤と、水性溶媒と、随意に架橋剤との混合物を作製し、次いで該溶媒を除去して可塑化水溶性フィルムを形成させる工程を含む。また、水溶性重合体とナノスケール粒状物とは乾燥状態でブレンドでき、そして該ブレンドは水性溶媒と混合できる。

親水性ナノスケール粒状物、水溶性重合体、可塑剤、溶媒及び架橋剤のような成分は、好ましくは、該混合物中に、組成物及びフィルムの好ましい実施形態において上記した量、或いは以下の実施例の一つ以上と一致する量で含まれる。乾燥前における該組成物の固形分は、望ましい任意の範囲、例えば約２０重量％〜約４０重量％であることができる。

好ましくは、該方法は、該混合物を剪断混合する工程も含む。該剪断混合方法は、該親水性ナノスケール粒状物を含有する液体混合物の温度を上昇させる工程、例えば、水溶液の温度をおよそ沸点にまで上昇させる工程を含むことができる。該方法は、他のフィルム成分を添加し、混合し、そしてフィルムを形成させることに関する工程を随意に含むことができる。例えば、該方法は、フィルム形成用組成物を加熱して溶媒をとばす工程を含むことができる。

溶液流延法、押出ブロー成形法及びシート押出成形法のようなフィルム成形操作が予期される。

また、フィルム及びそれから作られた容器を使用する方法も予期される。該フィルムは、水性液体を含めた液体を閉じこめるための障壁として、例えば、容器の壁として又はフィルムから作られた容器全体として使用できる。従って、該方法は、使用時に液体と接触する容器の少なくとも一部分を、ここで説明した組成物又はフィルムから成形する工程を含むことができる。

また、該方法は、ここで説明した水溶性構造体から少なくとも部分的に作られた容器の液体内容物を、該構造体を溶解させるのに十分な温度に加熱し、それによって該液体内容物を放出させる工程も含むことができる。また、該方法は、ここで説明した水性構造体と水とを該構造体を溶解させるのに十分な温度で接触させる工程を含むこともできる。例えば、ここで説明した可塑化水溶性フィルムから形成された容器中に含まれる水性成分を熱水で洗浄して該フィルムを溶解させ、そして該水性成分を放出させることができる。

例
次の例は、例示の目的で与えるものであり、本発明の範囲を限定するものではない。

例１
７５ミクロンの厚さの熱水可溶性フィルムを、４．０４重量％のナトリウムモンモリロナイト（ＣＬＯＩＳＩＴＥＮＡ）、４．９８重量％の水溶性ポリアミドエピクロルヒドリン樹脂（ＰＯＬＹＣＵＰ１７２）、可塑剤として１１．８重量％のグリセリン及び７８．６８重量％の完全加水分解ポリビニルアルコール（ＥＬＶＡＮＯＬ７１−３０）を含む３０％固形分水溶液から製造した（残りは界面活性剤と離型剤である）。該溶液を３０分間剪断混合させた。フィルムを、該溶液をスロットダイから８５℃に加熱したステンレススチール連続ベルト上に流延させ、そして、湿ったフィルムを、２つの温度区域、すなわち４５０°Ｆに設定された区域（区域１）及び３５０°Ｆに設定された区域（区域２）を有するガス燃焼オーブンに通過させることにより乾燥させて製造した。このフィルムについて小角Ｘ線散乱法（ＳＡＸＳ）で検討したところ、該ナノクレー微細構造は、ＰＶＯＨの侵入によりインターカレートされ、プレートレットのｄ間隔は約１８Åまで約５０％増加したことが分かった。該フィルムを小物袋に成形したところ、このものは、３８℃の水を、該水が浸透したり又は該フィルムが軟化したりすることなく、２４時間にわたって保持することができた。該フィルムは、８０℃の蒸留水には、およそ１７秒以内に溶解した。好適に成形されれば、該フィルムは、実質的に水性の液体用の熱水可溶性容器として有用である。

例２
７５ミクロンの厚さの熱水可溶性フィルムを、７．１５重量％のナトリウムモンモリロナイト（ＣＬＯＩＳＩＴＥＮＡ）、７．４重量％の水溶性ポリアミドエピクロルヒドリン（ＰＯＬＹＣＵＰ１７２）、可塑剤として１１．１重量％のグリセリン及び７４．０重量％の完全加水分解ポリビニルアルコール（ＥＬＶＡＮＯＬ７１−３０）を含む３０％固形分水溶液から製造した（残りは界面活性剤と離型剤である）。この溶液を剪断混合させ、室温から約１００℃にまで温度を上げ、次いで約８５℃にまで冷却した。該フィルムを、ドクターブレードアセンブリを使用して、該溶液を８５℃に加熱したステンレススチールの表面に流延させ、そして、この湿ったフィルムを約１０分間にわたって乾燥させることによって製造した。該フィルムを小物袋に成形したところ、このものは、３８℃の水を、該水が浸透したり又は該フィルムが軟化したりすることなく、２４時間にわたって保持することができた。該フィルムは、８０℃の水には、およそ３５秒以内に溶解した。好適に成形されれば、該フィルムは、実質的に水性の液体用の熱水可溶性容器として有用である。

例３
７５ミクロンの厚さの熱水可溶性フィルムを、１０．１重量％のナトリウムモンモリロナイト（ＣＬＯＩＳＩＴＥＮＡ）、５．１％の硼酸、可塑剤として１２．１重量％のグリセリン及び７２．４重量％の完全加水分解ポリビニルアルコール（ＥＬＶＡＮＯＬ７１−３０）を含む３０％固形分水溶液から製造した（残りは界面活性剤と離型剤である）。該溶液を剪断混合させ、室温から約１００℃まで温度を上げ、次いで約８５℃に冷却した。該フィルムを、ドクターブレードアセンブリを使用して、該溶液を８５℃に加熱したステンレススチールの表面に流延させ、そして、この湿ったフィルムを約１０分間にわたって乾燥させた。該フィルムを小物袋に成形したところ、このものは、３８℃の水を、該水が浸透したり又は該フィルムが軟化したりすることなく、２４時間にわたって保持することができた。該フィルムは、８０℃の水には、およそ２５秒以内に溶解した。好適に成形されれば、該フィルムは、実質的に水性の液体用の熱水可溶性容器として有用である。

例４
７５ミクロンの厚さの冷水可溶性フィルムを、４．０重量％のナトリウムモンモリロナイト（ＣＬＯＩＳＩＴＥＮａ）、可塑剤として１４．７重量％のグリセリン及び６０．０重量％のカルボキシレート変性ポリビニルアルコールを含む３８重量％固形分の水溶液から製造した（残りは、界面活性剤、増量剤及び離型剤であった）。この溶液を剪断混合させ、室温から約１００℃にまで温度を上げ、次いで約８５℃にまで冷却した。フィルムを、ドクターブレードアセンブリを使用して、８５℃に加熱されたステンレススチール表面に該溶液を流延させ、そしてこの湿ったフィルムを約１０分間乾燥させることによって製造した。該フイルムを、６０ｍＬのプロピレングリコールを含有する１００ｍＬビーカーの頂部に置き、そして該フィルムが該頂部にわたって緊張するように、ゴムバンドを使用して該ビーカーのへりの下でしっかりと固定した。このビーカーを逆さにし、そして研究室用クランプで２４時間にわたって保持した。この時間後に、該フィルムの浸透、軟化又はたるみは全く観察されなかった。プロピレングリコールによる、該フィルムの暴露領域における重量増加は、９％であると判断した。ナトリウムモンモリロナイトを含有しないフィルムを使用した同様の実験では、２４時間後に該フィルムの顕著な軟化及びたわみが生じた。プロピレングリコールの取り込みによる、該フィルムの暴露領域での重量増加は、３０％であると判断した。

該ナトリウムモンモリロナイト含有フィルムは、１０℃の蒸留水には１３０秒以内に溶解した。該フィルムは、従来のポリビニルアルコールフィルムを透過する液体処方物用の冷水可溶性単位容量包装フィルムとして有用である。

例５
７５ミクロンの厚さの温水可溶性フィルムを、４．０重量％のナトリウムモンモリロナイト（ＣＬＯＩＳＩＴＥＮａ）、可塑剤として１３．３重量％のグリセリン、９６％の加水分解度を有する、１８．０重量％のポリビニルアルコール（ＣＥＬＶＯＬ４２５）及び９８％の加水分解度を有する、５４．０重量％のポリビニルアルコール（ＭＯＷＩＯＬ２０−９８）を含む３０％固形分の水溶液から製造した（残りは変性スターチ（１１．０重量％）、界面活性剤及び離型剤であった）。この溶液を剪断混合させ、室温から約１００℃にまで温度を上げ、次いで約８５℃にまで冷却した。該フィルムを、ドクターブレードアセンブリを使用して、８５℃に加熱したステンレススチール表面に該溶液を流延させ、そしてこの湿ったフィルムを約１０分間乾燥させることによって製造した。該フィルムを小物袋に成形したところ、このものは、３８℃の水を、該水が浸透したり又は該フィルムが軟化したりすることなく、２４時間にわたって保持することができた。該フィルムは、２１℃の蒸留水中で穏やかに撹拌すると、ほぼ１０分以内に断片に分解した。好適に成形されれば、該フィルムは、オストミー用袋、便器用ライナー及び室内便器用ライナーなどの冷水で洗い流すことが可能な用途に好適である。

先の説明は、理解を明確にするためにのみ与えており、そこから不必要な限定を考慮すべきではない。本発明の範囲内にある改変は、当業者にとって明らかであるからである。

ここで、該フィルム及び容器の実施形態は、液体を保持するために使用される従来技術の水溶性フィルムを超えるいくつかの利益のうち一つ以上を有することができる。例えば、従来のフィルムは水不溶性材料の一つ以上の皮膜を有していたが、ここで説明したフィルムを使用する場合には、このような皮膜を取捨選択できる。明らかに、副次的な被覆操作を除外することによって、製造方法を単純化し且つ効率的にすることが可能となる。さらに、水溶性フィルム上にこのような皮膜を与える際には、多くの場合、かなりの技術的な難問が存在する。というのは、このような被膜は、一般に、水溶性フィルムをその最終使用時又はその廃棄時に溶解させる場合には粒子の状態に分解させることが必要であるばかりでなく、該被膜は、特定の用途のために必要な液体障壁特性をも与えなければならないからである。副次的な被覆を除外すると、フィルムの当該被覆、その後の溶解からの粒状残留物による潜在的な問題を排除することができる。

本明細書の全体を通して、組成物及びフィルムを所定の成分又は材料を含むものとして説明している場合には、該組成物及びフィルムは、特に説明がない限り、規定した成分若しくは材料の任意の組み合わせから基本的になり、又は当該組み合わせからなることができる。例えば、ＰＶＯＨのような水溶性重合体、可塑剤、ナノクレーのような親水性ナノスケール粒状物、該重合体用の架橋剤及び随意に１種以上の他の充填剤若しくは助剤からなる又はこれらから本質的になる水溶性フィルムが予期される。

ここに開示した方法及びその個々の工程の実施は、手作業で及び／又は電子装置の助けを借りて行うことができる。特定の実施形態を参照して方法を説明してきたが、当業者であれば、これらの方法に関連する作業を実行する他の方法が使用できることが容易に分かるであろう。例えば、様々な工程の順序を、本発明の範囲又は精神から逸脱することなく変更することができる。さらに、個々の工程のいくつかを組み合わせ、省き又はさらに追加の工程に分割することができる。

Claims

可撓性のある水溶性均質フィルムを備えるフィルムであって、ポリビニルアルコールと、親水性ナノスケール粒状物と、可塑剤とを有するフィルム。
前記水溶性重合体がポリビニルアルコールである、請求項１に記載のフィルム。
前記ポリビニルアルコールが完全に加水分解されている、請求項２に記載のフィルム。
前記ポリビニルアルコールが約７０％〜約１００％の加水分解度を有する、請求項２に記載のフィルム。
前記親水性ナノスケール粒状物がスメクタイトクレイ、それらの改質物及びそれらの組み合わせよりなる群から選択される、請求項１〜４のいずれかに記載のフィルム。
前記親水性ナノスケール粒状物がベントナイト、モンモリロナイト、サポナイト、ヘクトライト、バイデライト、ノントロナイト、それらの改質物及びそれらの組み合わせよりなる群から選択される、請求項１〜５のいずれかに記載のフィルム。
前記親水性ナノスケール粒状物がモンモリロナイトである、請求項６に記載のフィルム。
前記親水性ナノスケール粒状物がナトリウムモンモリロナイトである、請求項７に記載のフィルム。
前記親水性ナノスケール粒状物が、前記フィルムの重量を基にして、約１％〜約１０％の量で存在する、請求項１〜８のいずれかに記載のフィルム。
前記親水性ナノスケール粒状物が、前記フィルムの重量を基にして、約１％〜約５％の量で存在する、請求項９に記載のフィルム。
前記親水性ナノスケール粒状物が、該フィルムの重量を基にして、約１％〜約４％の量で存在する、請求項１０に記載のフィルム。
前記重合体用の架橋剤をさらに含む、請求項１〜１１のいずれかに記載のフィルム。
前記架橋剤がボレート、硼酸、炭酸アンモニウムジルコニウム、無機ポリイオン、第ＩＢ族塩、ポリアミド−エピクロルヒドリン樹脂及びそれらの組み合わせから選択される、請求項１２に記載のフィルム。
前記架橋剤が硼酸及び水溶性ポリアミド−エピクロルヒドリンから選択される、請求項１３に記載のフィルム。
前記架橋剤が水溶性ポリアミド−エピクロルヒドリンである、請求項１４に記載のフィルム。
前記架橋剤が、前記フィルムの重量を基にして、約１％〜約１０％の量で存在する、請求項１２〜１５のいずれかに記載のフィルム。
ガス障壁被膜をさらに有する、請求項１〜１６のいずれかに記載のフィルム。
前記ガス障壁被膜が、酸化珪素、珪素含有重合体及びそれらの組み合わせよりなる群から選択される材料を含む、請求項１７に記載のフィルム。
請求項１〜１８のいずれかに記載のフィルムから少なくとも部分的に作られた容器を備える物品であって、該容器が液体を含有し、該フィルムが該液体と直接接触している、前記物品。
液体を保持するために使用される可塑化水溶性フィルム容器において、該フィルム中に親水性ナノスケール粒状物を含むことを特徴とする、可塑化水溶性フィルム容器。
前記フィルム中にフィルム架橋剤を含むことを特徴とする、請求項２０に記載の可塑化水溶性フィルム容器。
次の工程：
可撓性のある水溶性均質フィルムであって水溶性重合体と、親水性ナノスケール粒状物と、可塑剤とを含むものに液体を閉じこめ、次いで、
該フィルムと水とを該フィルムを溶解させるのに十分な温度で接触させ、それによって該閉じこめられた液体を放出させること
を含む方法。
前記フィルムが前記重合体用の架橋剤をさらに含む、請求項２２に記載の方法。