JP2020012117A - 食用水溶性フィルム - Google Patents
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Abstract
Description
この出願は、2013年1月11日に出願された米国特許出願第13/740,053号の継続出願であり、その開示内容を参照によってここに援用する。
開示の分野
本開示は、一般的に水溶性フィルムに関する。さらに詳しくは、本開示は、第1水溶性ポリマーと、相溶化剤(compatibilizer)ポリマーと、室温で固体の糖アルコール可塑剤との混合物を含んでなる食用(edible)水溶性フィルムに関する。
水溶性フィルムは技術上周知である。水溶性フィルムは多くの用途を有し、これには包装材料等の非食用形と、フィルム自体が食用品であるか又は食用品を構成する食用形とがある。食用フィルムは、治療薬、息清涼剤(breath freshening agent)、及び香料の送達等の利用で知られている。
食品成分が伝統的な包装状態で提供されると、調理するか又は食べる前に包装を引き裂くか又は他のやり方で開けて内容物を取り出さなければならない。これは面倒であるのみならず、包装を開ける時、特に内容物が粉末又は液体形態の場合は内容物がこぼれる傾向があり得るという欠点をも有する。1つの解決法は、該内容物を食用フィルムで包装することである。包装材料が水に溶ければ、単に包装の上に水を注ぐか又は包装を水に浸すことによって包装を溶かすことができ、そのため包装を引き裂く必要がなくなる。従って、該フィルムで食品内容物を包装することは非常に望ましい。
本開示の一態様は、ポリビニルアルコールと、相溶化剤と、室温で固体の糖アルコール可塑剤との水溶性混合物を含む水溶性フィルムであって、実質的に透明な水溶性フィルムである。
本開示の別の態様は、ポリビニルアルコールと、相溶化剤と、キシリトールと、室温で固体の第2糖アルコール可塑剤との水溶性混合物を含む水溶性フィルムであって、約2.0ミル(0.051mm)厚の該水溶性フィルムは、23℃で50秒未満、好ましくは40秒未満、最も好ましくは30秒未満で完全に溶解し、場合により相溶化剤はカルボキシメチルセルロースである、水溶性フィルムである。
本開示のさらに別の態様は、ポリビニルアルコールと、相溶化剤と、キシリトールと、室温で固体の第2糖アルコール可塑剤との水溶性混合物を含む水溶性フィルムであって、約2.0ミル(0.051mm)厚の該水溶性フィルムは、23℃で50秒未満、好ましくは40秒未満、最も好ましくは30秒未満で完全に溶解し、かつ少なくとも400g/ミル(15748g/mm)の引裂強度を有し、場合により相溶化剤はカルボキシメチルセルロースである、水溶性フィルムである。
本開示のさらに別の態様は、ポリビニルアルコールと、相溶化剤と、室温で固体の糖アルコール可塑剤との水溶性混合物を含む水溶性フィルムであって、室温で固体の糖アルコール可塑剤は、混合物中に約20phr以下の量で含まれ、かつ約247J/g以下の融解熱を特徴とする、水溶性フィルムである。
本開示のさらに別の態様は、ポリビニルアルコールと、相溶化剤と、室温で固体の糖アルコール可塑剤との水溶性混合物を含む水溶性フィルムであって、室温で固体の糖アルコール可塑剤は、混合物中に約30phr、例えば約29phr〜約31phr又は約25phr〜約35phrの量で含まれる、水溶性フィルムである。
場合により、各態様の水溶性フィルムをパウチに熱成形することができる。
当業者には以下の詳細な説明の精査からさらなる態様及び利点が明白であろう。組成物及び方法は種々の形の実施形態が可能であると同時に、本開示は例示であり、本明細書に記載の特定の実施形態に本発明を限定する意図でないという了解のもとで、以下の説明に特定の実施形態を含める。
本明細書には、第1水溶性ポリマーと、ポリマー相溶化剤(例えばセルロースエーテルポリマー又は変性デンプン)と、室温で固体の糖アルコール可塑剤との水溶性混合物を含む水溶性フィルムを開示する。場合により、水溶性フィルムは食用である。本開示の一態様の水溶性フィルムは、水溶性フィルムの透明性が長時間維持されるように設計できるという点で特に有利であり得る。本明細書の開示の水溶性フィルムは、熱成形性(例えばパケットへ)及び包装材料として用いるのに適した靭性を含めた1つ以上の他の任意的な利点を有し得る。例えば、包装として用いるのに適したロバスト性を有するように本明細書の開示に従って任意的な食用実施形態を設計することができる。特に、本開示の一分類の実施形態の水溶性フィルムは、予想外に有利な引裂強度、さらに場合により予想外に有利な溶解度を示す可能性がある。
本明細書で使用する場合、用語「含む」は、指定したものに加えて、他の薬剤、要素、工程、又は特徴を包含する可能性があることを示す。
本明細書で使用する場合、特に指定のない限り、センチポアズ(cP)でのPVOH粘度の全ての測定値は20℃で4%溶液のものであり、カルボキシメチルセルロース粘度の全ての測定値は25℃で2%溶液のものである。
本明細書で使用する場合、「実質的な透明性」は、約2.0ミル(0.051mm)の厚さに鋳造したとき、少なくとも30日間貯蔵した後、本明細書に記載のX-RITE SP60シリーズ球分光光度計X-64測色計、又は実質的に同等のもので決定したところ、約37.0%以下の測定不透明度を有する水溶性フィルムを表す。
本明細書で使用する場合、「Δ%不透明度」は、本明細書に記載のX-RITE SP60シリーズ球分光光度計X-64測色計、又は実質的に同等のもので決定したところ、フィルム形成後t=0のフィルムの不透明度と、条件付け及び貯蔵後の同フィルムの不透明度との間の不透明度の変化を表す。
本明細書で使用する場合、「向上した透明性」は、約2.0ミル(0.051mm)の厚さに鋳造したとき、場合により少なくとも30日間貯蔵した後、本明細書に記載のX-RITE SP60シリーズ球分光光度計X-64測色計、又は実質的に同等のもので決定したところ、約37.0%以下の不透明度を示す、本明細書に開示の水溶性フィルムを表す。
本明細書で使用する場合、「好ましい溶解度」は、約2.0ミル(0.051mm)厚にて、23℃で水に50秒未満、好ましくは40秒未満、最も好ましくは30秒未満で完全に溶解する、本明細書に開示のフィルムを表す。
本明細書で使用する場合、「良い引裂強度」は、エルメンドルフ引裂試験機(Elmendorf Tearing Tester)モデル番号40043、又は同等のもので測定したところ、23℃で少なくとも400g/ミル(15748g/mm)の引裂強度を表す。
本明細書で使用する場合、特に指定のない限り、用語「wt.%」及び「wt%」は、フィルム全体の「乾燥」(無水)質量部中の特定要素の組成(適用できる場合)又はパウチ内に封入された組成物全体の質量部(適用できる場合)を表すことを意図している。本明細書で使用する場合、特に指定のない限り、用語「phr」は、100部の水溶性PVOH樹脂当たりの部で特定要素の組成を表すことを意図している。
水溶性ポリマーは、フィルム組成物に例えば約30wt.%〜約90wt.%の範囲の量で含まれ得る。全ての可塑剤、相溶化剤、及び二次的添加剤の総合量と比べた水溶性ポリマーの量の質量比は、例えば約0.5〜約9、約0.5〜約5、又は約1〜3、又は約1〜2の範囲にあり得る。
本明細書に記載のフィルムに用いる水溶性ポリマー(限定するものではないが、PVOHポリマーが挙げられる)は、約3.0〜約27.0cP、又は約3.0cP〜約15cP、又は約6.0〜約10.0cPの範囲の粘度を特徴とし得る。PVOHポリマーの粘度は、作りたての溶液を英国規格EN ISO 15023-2:2006 Annex Eブルックフィールド試験法に記載のようにULアダプターを備えたブルックフィールドLV型粘度計を用いて測定することによって決定する。20℃での4%ポリビニルアルコール水溶液の粘度を示すことが国際的慣行である。本明細書においてcPで特定した全ての粘度は、特に指定のない限り、20℃での4%ポリビニルアルコール水溶液の粘度を表すものと理解すべきである。
PVOHポリマーの粘度は、同PVOHポリマーの重量平均分子量
一分類の実施形態では、水溶性ポリマーの分子量は約55,000〜約80,000の範囲にある。予想外に、約55,000〜約80,000の範囲の分子量を有するポリマーを含んでなる本開示の水溶性フィルムは、透明特性の向上を示す。水溶性ポリマーの分子量が高過ぎる場合、結果として生じる水溶性フィルムは実質的な透明性を維持しない。
一タイプの実施形態では、約8cpsの4%溶液粘度及び10phrのソルビトールを有するPVOH(例えば、約87.7%加水分解した)混合物を含む水溶性フィルムは、30日間実質的な透明性を示すことができる。対照的に、23cpsの粘度及び10phrのソルビトールを有するPVOH(約87.7%加水分解した)の混合物を含む水溶性フィルムは、4日間だけ実質的な透明性を示す。
本開示の水溶性フィルムは、室温で固体の糖アルコール可塑剤のための相溶化剤を含むことができる。本明細書で使用する場合、「相溶化剤」は、約15phr〜約20phr(室温で固体の糖アルコール可塑剤に対して約2:1〜約1:2の比)の範囲で水溶性フィルムに含まれると、そうでなければ水溶性フィルムに透明性を失わさせるであろう糖アルコール負荷状態で水溶性フィルムが透明性を維持することになる成分である。例えば、相溶化剤を含む水溶性フィルムは、相溶化剤を含まないが、その他の点では同一のフィルムより長時間2.0%以下のΔ%不透明度を維持することができる。本開示の水溶性フィルムには、約10phr〜約25phrの範囲、又は約13phr〜約22phrの範囲、又は約15phr〜約20phrの範囲で相溶化剤を含めることができる。水溶性フィルムに含まれる相溶化剤の量が減少するにつれて、水溶性フィルムは透明性を失う傾向がある。水溶性フィルムに含まれる相溶化剤の量が増加するにつれて、水溶性フィルムはより脆くなり、より遅い溶解時間を有する。
本開示の水溶性フィルムには、室温で固体の糖アルコール可塑剤を約5phr〜約35phr、又は約5phr〜約25phr、又は約10phr〜約25phr、又は約10phr〜約25phrの範囲、例えば10phr、15phr、20phr、25phr、又は30phrの量で含めることができる。室温で固体の糖アルコール可塑剤は、室温で固体の糖アルコール可塑剤に対する相溶化剤の比が約2:1〜1:2の範囲、例えば約2:1、約1.9:1、約1.8:1、約1.7:1、約1.6:1、約1.5:1、約1.4:1、約1.3:1、約1.2:1、約1.1:1、約1:1、約0.9:1、約0.8:1、約0.7:1、約0.6:1及び/又は約0.5:1であるような量で本開示の水溶性フィルム中に存在することができる。水溶性フィルムに含まれる糖アルコールの量が増加するにつれて、水溶性フィルムの透明性は、より悪影響を受けるようになる。水溶性フィルムに含まれる糖アルコールの量が減少するにつれて、水溶性フィルムの溶解性は悪影響を受けるようになる。すなわち、例えば、一定温度では等厚フィルムは溶解するのにより長くかかるであろう。
一分類の実施形態では、室温で固体の糖アルコール可塑剤は、イソマルト、マルチトール、ソルビトール、キシリトール、アドニトール、マンニトール、及びその組み合わせから成る群より選択され、さらに場合により水溶性フィルム中に存在する相溶化剤対糖アルコールの比が約2:1である。後述するように、約2.0ミル(0.051mm)厚に鋳造されたこの分類の実施形態(述べた相溶化剤対糖アルコールの比を含めて)の水溶性フィルムは、相溶化剤を含まないこと以外は同様の組成の水溶性フィルムより少なくとも4日長く、又は少なくとも21日長く、又は少なくとも25日長く、2.0%以下のΔ%不透明度を維持した。
別分類の実施形態では、室温で固体の糖アルコール可塑剤は、イソマルト、マルチトール、ソルビトール、キシリトール、アドニトール、及びその組み合わせから成る群より選択され、さらに場合により水溶性フィルム中に存在する相溶化剤対糖アルコールの比が2:1未満である。約2.0ミル(0.051mm)厚に鋳造されたこの分類の実施形態(述べた相溶化剤対糖アルコールの比を含めて)の水溶性フィルムは、CMCを含まないこと以外は同様の組成の水溶性フィルムより少なくとも12日長く、又は少なくとも19日長く、又は少なくとも23日長く、又は少なくとも28日長く、2.0%以下のΔ%不透明度を維持することが示された。
さらに予想外に、3:1比のCMC対キシリトールを含む水溶性フィルムは、CMC又はキシリトールのみのどちらかを含む水溶性フィルムに対して引裂強度の増加を示す。CMCとキシリトールは両方とも、PVOHを含む水溶性フィルムの引裂強度を独立に低減することが知られている。水溶性フィルムに両成分を含めると、個々の作用の度合を増し、PVOHベースの水溶性フィルムの引裂強度を、CMCのみを有する水溶性フィルムのPVOH引裂強度とキシリトールのみを有する水溶性フィルムのPVOH引裂強度との間のレベルに低減すると予想されるであろう。
水は、PVOH及び他のポリマーに非常に有効な可塑剤として認識されているが、ポリマーフィルムは高低の相対湿度を含めた種々の周囲条件に対して少なくともいくらかの耐性(頑強性)を有する必要があるので、水の揮発性はその有用性を限定的にする。グリセリンは水よりずっと揮発性が低く、PVOH及び他のポリマーに有効な可塑剤として確立されている。グリセリン又は他のこのような液体可塑剤は、フィルム製剤に用いられるレベルが高過ぎる場合、単独で表面を「発汗」させ、脂っこくする恐れがある。このことは、表面に粉を付ける等の何らかの方法で発汗を緩和しなければ、フィルムに問題、例えば消費者の手に容認できない感触及びロール上又は積み重ねシート内のブロッキングさえもたらす恐れがある。これは過度の可塑化と特徴づけ得るであろう。しかしながら、フィルムに少な過ぎる可塑剤を添加すると、フィルムは、多くの最終用途、例えばパウチ等の最後の使用体裁に変換するのに十分な延性及び可撓性を欠く可能性がある。
本開示の水溶性フィルムに用いる室温で液体の可塑剤としては、限定するものではないが、グリセロール、ジグリセロール、プロピレングリコール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、MW 400までのポリエチレングリコール、2-メチル-1,3-プロパンジオール、乳酸及びその組み合わせが挙げられる。より少ない可塑剤を使用すると、フィルムは脆くなるが、より多くの可塑剤を使用すると、フィルムは引張強度を失う。室温で液体の可塑剤は、例えば、約25phr〜約50phr、又は約30phr〜約45phr、又は約35phr〜約40phrの範囲の量で水溶性フィルムに含めることができる。
1. 水溶性樹脂と、
相溶化剤と、
室温で固体の糖アルコール可塑剤と
の水溶性混合物を含んでなる水溶性フィルムであって、
実質的に透明である、水溶性フィルム。
2. 糖アルコール可塑剤が約20phr以下の量で含まれ、かつ約247J/g以下の融解熱を特徴とする、パラグラフ1の水溶性フィルム。
3. 糖アルコール可塑剤が約25〜約35phrの量で含まれ、かつ約192J/g以下の融解熱を特徴とする、パラグラフ1の水溶性フィルム。
4. 水溶性樹脂と、
相溶化剤と、
キシリトールと、
室温で固体の第2糖アルコール可塑剤と
の水溶性混合物を含んでなる水溶性フィルムであって、
約2.0ミル(0.051mm)厚の該水溶性フィルムは、23℃にて50秒未満、好ましくは40秒未満、最も好ましくは30秒未満で溶解し、かつ相溶化剤はカルボキシメチルセルロースである、水溶性フィルム。
5. 糖アルコール可塑剤が、室温で固体の2種以上の糖アルコール可塑剤の組み合わせである、先行するパラグラフのいずれか1つに記載の水溶性フィルム。
6. 水溶性フィルムが少なくとも400g/mLの引裂強度を有する、先行するパラグラフのいずれか1つに記載の水溶性フィルム。
7. 水溶性フィルムが実質的に透明である、先行するパラグラフのいずれか1つに記載の水溶性フィルム。
8. 相溶化剤対キシリトールの比が約3:1である、パラグラフ4〜7のいずれか1つに記載の水溶性フィルム。
9. 水溶性フィルムが食用である、先行するパラグラフのいずれか1つに記載の水溶性フィルム。
10. 水溶性樹脂が、ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール、水溶性天然ポリマー(例えばグアーガム、キサンタンガム、カラギーナン、及びデンプン等)、水溶性ポリマー誘導体(例えばエトキシル化デンプン及びヒドロキシプロピル化デンプン等)、前記物質のコポリマー、又は前記物質の任意の組み合わせから成る群より選択される、先行するパラグラフのいずれか1つに記載の水溶性フィルム。
11. 水溶性樹脂がポリビニルアルコールを含む、パラグラフ10に記載の水溶性フィルム。
12. 水溶性樹脂が、約75%〜約99%の範囲の加水分解度のポリビニルアルコールを含む、パラグラフ10に記載の水溶性フィルム。
13. ポリビニルアルコールがさらに、約55,000〜約80,000の範囲の重量平均分子量を特徴とする、パラグラフ10に記載の水溶性フィルム。
14. 水溶性樹脂が、フィルムの総質量に基づいて約35〜約90wt.%の量でフィルムに含まれる、先行するパラグラフのいずれか1つに記載の水溶性フィルム。
15. 室温で固体の糖アルコール可塑剤が、100部の樹脂当たり約5〜約35部(phr)の範囲の量でフィルムに含まれる、先行するパラグラフのいずれか1つに記載の水溶性フィルム。
16. 室温で固体の糖アルコール可塑剤、又はその混合物が約274J/g未満の融解熱を特徴とする、パラグラフ4〜15のいずれか1つに記載の水溶性フィルム。
17. 室温で固体の糖アルコール可塑剤、又はその混合物が約192J/g未満の範囲の融解熱を特徴とする、パラグラフ4〜16のいずれか1つに記載の水溶性フィルム。
18. 室温で固体の糖アルコール可塑剤が、イソマルト、マルチトール、ソルビトール、アドニトール、キシリトール、及び前記物質の任意の組み合わせから成る群より選択される、先行するパラグラフのいずれか1つに記載の水溶性フィルム。
19. 室温で固体の糖アルコール可塑剤が、キシリトールと、マルチトール、ソルビトール、及びイソマルトから成る群の少なくとも1つの物質との混合物を含む、先行するパラグラフのいずれか1つに記載の水溶性フィルム。
20. 相溶化剤が、セルロースエーテル、変性デンプン、ペクチンの多糖類、アルギン酸ナトリウムの多糖類、又はその組み合わせから成る群より選択される、先行するパラグラフのいずれか1つに記載の水溶性フィルム。
21. セルロースエーテルがカルボキシメチルセルロースを含む、パラグラフ20に記載の水溶性フィルム。
22. カルボキシメチルセルロースが約0.6〜約0.95の範囲の置換度を有する、パラグラフ21に記載の水溶性フィルム。
23. 相溶化剤が約10〜約25phrの範囲の量でフィルムに含まれる、先行するパラグラフのいずれか1つに記載の水溶性フィルム。
24. 室温で固体の糖アルコール可塑剤に対する相溶化剤の比が約2:1〜約1:2である、先行するパラグラフのいずれか1つに記載の水溶性フィルム。
25. グリセロール、ジグリセロール、プロピレングリコール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、MW400までのポリエチレングリコール、2-メチル-1,3-プロパンジオール及び前記物質の組み合わせから成る群より選択される液体可塑剤をさらに含む、先行するパラグラフのいずれか1つに記載の水溶性フィルム。
26. 液体可塑剤が約25〜約50phrの範囲の量でフィルム中に存在する、パラグラフ25に記載の水溶性フィルム。
27. さらに界面活性剤を含む、先行するパラグラフのいずれか1つに記載の水溶性フィルム。
28. 界面活性剤が、スルホコハク酸ナトリウムジオクチル、グリセロールとプロピレングリコールのラクチル化脂肪酸エステル、脂肪酸のラクチルエステル、アルキル硫酸ナトリウム、ポリソルベート20、ポリソルベート60、ポリソルベート65、ポリソルベート80、レシチン、グリセロールとプロピレングリコールのアセチル化脂肪酸エステル、及び脂肪酸のアセチル化エステル、並びに前記物質の任意の組み合わせから成る群より選択される、パラグラフ27に記載の水溶性フィルム。
29. 界面活性剤が約2phr未満の量でフィルム中に存在する、パラグラフ27に記載の水溶性フィルム。
30. 水溶性フィルムが少なくとも500g/ミル(19685g/mm)の引裂強度を特徴とする、先行するパラグラフのいずれか1つに記載の水溶性フィルム。
31. フィルムがヒートシール可能である、先行するパラグラフのいずれか1つに記載の水溶性フィルム。
32. フィルムが熱成形可能である、パラグラフ31の水溶性フィルム。
33. フィルムが少なくとも約0.30のピーク負荷比を有する、パラグラフ31の水溶性フィルム。
34. フィルムが少なくとも10N/mm2の引張強度を有する、先行するパラグラフのいずれか1つに記載の水溶性フィルム。
35. フィルムが少なくとも250%の破断点伸びを有する、先行するパラグラフのいずれか1つに記載の水溶性フィルム。
36. フィルムが少なくとも0.5J/mm2の破壊エネルギーを有する、先行するパラグラフのいずれか1つに記載の水溶性フィルム。
37. フィルムが、相溶化剤を有しないことを除いて同一であるフィルムより少なくとも4日長く2.0%以下のΔ%不透明度を維持する、先行するパラグラフのいずれか1つに記載の水溶性フィルム。
38. 先行するパラグラフのいずれか1つに記載のフィルムを含んでなる水溶性パケット。
透明度の測定
種々の糖アルコールをポリビニルアルコール製剤に加え、名目上2.0ミル(0.051mm)厚で鋳造して、フィルムが濁るかどうかを判定した。これらの実験を、カルボキシメチルセルロース(CMC)を含む場合と含まない場合で行なった。全てのフィルムサンプルを実験室環境セット内に吊るして、20℃〜26℃(66°F〜78°F)の観察範囲に合わせて23℃±3℃(73°F±5°F)で操作した。実験室の相対湿度を30%〜60%のRH(RH=相対湿度)の観察範囲に合わせて50%±5%に設定した。各フィルムを最短2週間、4日±1日毎に観察した。
X-Rite Incorporated, Grand Rapids, Michiganから入手可能なX-RITE SP60シリーズ球分光光度計(Sphere Spectrophotometer)X-64測色計で不透明度パーセントの変化についてフィルムを試験した。X-Rite較正基準SP62-162(L*05.17、a*-1.16、B*-0.20)を用いて分光光度計を較正した。5″(127mm)×5″(127mm)の正方形のマイラー(約4.75ミル(0.121mm)ゲージ)をカットし、分光光度計により平均不透明度が18.61であることを判定した。図1(a)及び1(b)の図面に従って微細先端マーカーで5つの1″(24.5mm)×1″(24.5mm)の正方形をマイラー正方形の上に描いた。3/4″(19.05mm)のバインダークリップを用いてフィルムのサンプルをマイラーテンプレートに固定し、フィルムサンプルの識別処方に従ってフィルムサンプルにそれぞれラベルを付けた。
フィルムサンプルを取り扱うときは無粉末防湿手袋を用いてフィルムサンプルの水分汚染を緩和した。水分汚染はフィルム内で不自然な混濁を引き起こし得る。フィルムを名目上2.0ミル(0.051mm)ゲージに鋳造した。周囲条件でサンプルを鋳造し、名目上23℃±3℃(73°F±5°F)、及び50%RH±5%RHの試験環境下に置く前に周囲環境で初期データを測定した。フィルムの条件付けのため、試験サンプルを保持する3/4″(19.05mm)のバインダークリップを1-1/4″(31.75mm)のバインダークリップを用いてコートハンガーに留め、特定の条件付け環境にコートハンガーから試験サンプルを吊るした。フィルムを月曜日に混合し、火曜日に鋳造し、水曜日に設定環境下に吊るした(t=0)。30日の測定及び観察を達成するまで、全ての月曜日、水曜日、及び金曜日にフィルムを測定した(t=0、2、5、7、9、12、14、16、19、21、23、26、28、30)。
この方法は、特定長さのポリビニルアルコール(PVOH)フィルム中に引裂を伝播するのに必要とされる、試験片厚1ミル(0.0254mm)当たりのグラムでの平均力の決定を包含する。正確に較正した振り子装置を用いて、フィルムの全域に引裂を伝播するのに必要とされるグラムでの力を測定する。重力で作動すると、振り子は孤を描いて揺れ、プレカットスリットから試験片を引き裂く。片側に試験片を静止保持し、他の側で振り子に固定する。振り子の揺れのエネルギー損失がスケール上のポインターによって示される。このスケールの表示度数は試験片を引き裂くのに必要な力の関数である。この方法は、PVOHフィルムの相対的な引裂抵抗を順位付けするのに有用である。ポリビニルアルコールフィルムの伝播引裂抵抗のMSTM 107RD標準試験法に従って、エルメンドルフ引裂試験機モデル#40043で水溶性フィルムを評価した。
種々の糖アルコールをポリビニルアルコール製剤に加え、名目上2.0ミル(0.051mm)厚さで鋳造した。これらの実験をカルボキシメチルセルロース(CMC)を含む場合と含まない場合で行なった。試験前に8時間以上、約23℃±3℃(73°F±5°F)の温度及び約35%±5%の相対湿度で水溶性フィルムを条件付けした。23℃±3℃(73°F±5°F)の温度及び35%±5%の相対湿度の標準的な実験室雰囲気で試験を行なった。MIL(0.0254mm)当たりグラム力での平均引裂力は以下のように計算した。
引裂力、g/ミル(0.0254mm)=(増大量g/100)×スケール示度
MIL(0.0254mm)でのフィルム厚
種々の糖アルコールをポリビニルアルコール製剤に加え、名目上2.0ミル(0.051mm)厚さで鋳造した。フィルムサンプルから試験片(すなわち、約3.8cm×3.2cmの試験片)をカットした。フィルムウェブからカットする場合、ウェブの縦方向に沿ってほぼ均等に間隔を空けたウェブの領域から試験片をカットした。別々の35mmのスライドマウントに各試験片を固定した。
各試験片のため、ビーカーに500mLの蒸留水を注いだ。水温を温度計で測定し、必要ならば、加熱又は冷却して10℃又は23℃で温度を維持した。水のカラム高さに印を付け、磁気撹拌棒をビーカーに加えた。渦が水のカラム高さの約1/5に発達するまで撹拌速度を調整した。渦の深さに印を付けた。
35mmのスライドマウントを、スライドマウントの長端部が水面に平行になるように35mmのスライドマウントホルダーに固定した。降下したときに、クランプ端部が水面下0.6cmになるようにホルダーの深さアジャスターを設定した。スライドマウントの短側面の一方をビーカーの側面の隣に位置付け、他方の短側面を撹拌棒の中心の真上に位置付けて、フィルム面が水の流れと垂直になるようにした。
ある動きでは、固定スライドを降下させ、水中にクランプしてタイマーを開始した。フィルムが分裂されると崩壊が起こった。全ての可視フィルムがスライドマウントから放出されたとき、未溶解フィルム断片について溶液をモニターしながらスライドを水から引き上げた。全てのフィルム断片がもはや見えず、溶液が澄んできたときに溶解が起こった。
種々の糖アルコールをポリビニルアルコール製剤に加え、名目上2.0ミル(0.051mm)厚さで鋳造した。サンプルは約1.0インチ(2.5cm)幅及び約3インチ(7.6cm)長さで、機械(鋳造)方向の寸法が長かった。23℃±3℃(73°F±5°F)の温度と35%±5%の粗対湿度の標準実験室雰囲気で試験を行なった。ASTM D 882、「薄いプラスチックシートの引張特性の標準的試験方法(Standard Test Method for Tensile Properties of Thin Plastic Sheeting)」を利用して最終的な引張強度を測定した。この試験は、少なくとも約12時間の時効後に実験室内でモデル5543 Instron(登録商標)引張試験機にて行なった。如何なる特定の理論にも拘束されるつもりはないが、試験に利用するInstron(登録商標)グリップが試験結果に影響を及ぼし得ると考えられる。その結果として、ラバーコートされた25mm幅のモデル番号2702-032の面を有するInstron(登録商標)グリップを利用して試験を行なった。Instron(登録商標)Bluehillソフトウェアバージョン2.25.796から直接値を得た。
種々の糖アルコールをポリビニルアルコール製剤に加え、名目上2.0ミル(0.051mm)厚さで鋳造した。サンプルは約1.0インチ(2.5cm)幅及び少なくとも約3インチ(7.6cm)長さで、機械(鋳造)方向の寸法が長かった。23℃±3℃(73°F±5°F)の温度と35%±5%の粗対湿度の標準実験室雰囲気で試験を行なった。ASTM D 882、「薄いプラスチックシートの引張特性の標準的試験方法」を利用してフィルムの破断点伸びを測定した。この試験は、少なくとも約12時間の時効後に実験室内でモデル5543 Instron(登録商標)引張試験機にて行なった。如何なる特定の理論にも拘束されるつもりはないが、試験に利用するInstron(登録商標)グリップが試験結果に影響を及ぼし得ると考えられる。その結果として、ラバーコートされた25mm幅のモデル番号2702-032の面を有するInstron(登録商標)グリップを利用して試験を行なった。Instron(登録商標)Bluehillソフトウェアバージョン2.25.796から値を直接用いた。
種々の糖アルコールをポリビニルアルコール製剤に加え、名目上2.0ミル(0.051mm)厚さで鋳造した。サンプルは約1.0インチ(2.5cm)幅及び少なくとも約3インチ(7.6cm)長さで、機械(鋳造)方向の寸法が長かった。23℃±3℃(73°F±5°F)の温度と35%±5%の粗対湿度の標準実験室雰囲気で試験を行なった。ASTM D 882、「薄いプラスチックシートの引張特性の標準的試験方法」を利用してフィルムの破壊エネルギーを測定した。この試験は、少なくとも約12時間の時効後に実験室内でモデル5543 Instron(登録商標)引張試験機にて行なった。如何なる特定の理論にも拘束されるつもりはないが、試験に利用するInstron(登録商標)グリップが試験結果に影響を及ぼし得ると考えられる。その結果として、ラバーコートされた25mm幅のモデル番号2702-032の面を有するInstron(登録商標)グリップを利用して試験を行なった。エネルギー/面積方法論のためInstron(登録商標)Bluehillソフトウェアバージョン2.25.796から値を直接用いた。
種々の糖アルコールをポリビニルアルコール製剤に加え、名目上1.5ミル(0.038mm)厚さで鋳造した。サンプルは約1.0インチ(2.5cm)幅及び少なくとも約3インチ(7.6cm)長さで、機械(鋳造)方向の寸法が長かった。23℃±3℃(73°F±5°F)の温度と35%±5%の粗対湿度の標準実験室雰囲気で試験を行なった。サンプルの引張モード破損のピーク負荷(すなわち、フィルムピーク負荷)をモデル5543 Instron(登録商標)引張試験機で決定した。次にPerrysburg, OHのLako Tool & Manufacturing, Incから入手可能なTS-12ヒートシーラーで22psi(152kPa)及び1秒の滞留時間にて一連の温度でサンプルをヒートシールした。約275°F(135℃)未満の温度では、手で調査中にフィルム引裂きなしでシールが剥離することが分かった。300°F(149℃)より高い温度では、フィルムは褐変し始め、気泡が生じ、分解の開始を示した。従って、275°Fから300°F(135℃〜149℃)まで温度を5°F(約3℃)ずつ上昇させた。各温度設定についてシールしたフィルムを次にモデル5543 Instron(登録商標)引張試験機で試験し、シールピーク負荷を記録した。フィルムピーク負荷で除したシールピーク負荷の比をピーク負荷比として報告した。
示した量(phr)で下記成分を用いて1セットの水溶性フィルムを調製した。
示した量(phr)で下記成分を用いて1セットの水溶性フィルムを調製した。
示した量(phr)で下記成分を用いて1セットの水溶性フィルムを調製した。
示した量(phr)で下記成分を用いて1セットの水溶性フィルムを調製した。
示した量(phr)で下記成分を用いて1セットの水溶性フィルムを調製した。
示した量(phr)で下記成分を用いて1セットの水溶性フィルムを調製した。
示した量(phr)で下記成分を用いて食用水溶性フィルムを調製した。
実施例8
示した量(phr)で下記成分を用いて食用水溶性フィルムを調製した。
示した量(phr)で下記成分を用いて食用水溶性フィルムを調製した。
42日後、曝露パケットを、処方35の未曝露フィルムに対して試験した。HDPEジャー内で貯蔵した場合、曝露パケットの検査により、目に見えないフィルム若しくは製品の変色、又はパケットの接着性が明らかになった。可撓性は変化しないようだった。溶解度試験を行なった。試験環境内での製品貯蔵の結果として、完全溶解に必要な時間の増加はなかった。パケットの伸び値を未曝露フィルムに対して試験した。全ての試験環境下で、パケットの伸び値は未曝露フィルムに比べてわずかに減少した。結果を下表に再現する。
示した量(phr)で下記成分を用いて水溶性フィルムを調製した。
示した量(phr)で下記成分を用いて水溶性フィルムを調製した。
示した量(phr)で下記成分を用いて水溶性フィルムを調製した。
示した量(phr)で下記成分を用いて水溶性フィルムを調製した。
示した量(phr)で下記成分を用いて水溶性フィルムを調製した。
Claims (32)
- 水溶性樹脂と、
相溶化剤と、
室温で固体の糖アルコール可塑剤と
の水溶性混合物を含んでなる水溶性フィルムであって、
実質的に透明である、前記水溶性フィルム。 - 前記糖アルコール可塑剤が約20phr以下の量で含まれ、かつ約247J/g以下の融解熱を特徴とする、請求項1に記載の水溶性フィルム。
- 前記糖アルコール可塑剤が約25〜約35phrの量で含まれ、かつ約192J/g以下の融解熱を特徴とする、請求項1に記載の水溶性フィルム。
- 前記相溶化剤がカルボキシメチルセルロースであり;
前記室温で固体の糖アルコール可塑剤が、キシリトールと、室温で固体の第2糖アルコール可塑剤とを含み;かつ
前記水溶性フィルムが、2.0ミル(0.051mm)厚のとき、23℃で水に50秒未満で溶解する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の水溶性フィルム。 - 前記水溶性フィルムが少なくとも400g/mLの引裂強度を有する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の水溶性フィルム。
- 前記相溶化剤対キシリトールの比が約3:1である、請求項4又は5に記載の水溶性フィルム。
- 前記水溶性フィルムが食用である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の水溶性フィルム。
- 前記水溶性樹脂が、前記フィルムの総質量に基づいて約35〜約90wt.%の範囲の量で前記フィルムに含まれる、請求項1〜7のいずれか1項に記載の水溶性フィルム。
- 前記水溶性樹脂が、ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール、水溶性天然ポリマー(例えばグアーガム、キサンタンガム、カラギーナン及びデンプン)、水溶性ポリマー誘導体(例えばエトキシル化デンプン及びヒドロキシプロピル化デンプン)、前記物質のコポリマー、又は前記物質の任意の組み合わせから成る群より選択される、請求項8に記載の水溶性フィルム。
- 前記水溶性樹脂がポリビニルアルコールを含む、請求項9に記載の水溶性フィルム。
- 前記水溶性樹脂が、約75%〜約99%の範囲の加水分解度のポリビニルアルコールを含む、請求項10に記載の水溶性フィルム。
- 前記ポリビニルアルコールがさらに、約55,000〜約80,000の範囲の重量平均分子量を特徴とする、請求項11に記載の水溶性フィルム。
- 前記室温で固体の糖アルコール可塑剤が、100部の樹脂当たり約5〜約35部(phr)の範囲の量で前記フィルムに含まれる、請求項1又は4〜12のいずれか1項に記載の水溶性フィルム。
- 前記糖アルコール可塑剤が、室温で固体の少なくとも2種の糖アルコール可塑剤を含む、請求項13に記載の水溶性フィルム。
- 前記室温で固体の糖アルコール可塑剤が約274J/g未満の融解熱を特徴とする、請求項1又は4〜14のいずれか1項に記載の水溶性フィルム。
- 前記室温で固体の糖アルコール可塑剤が約192J/g未満の融解熱を特徴とする、請求項1又は4〜14のいずれか1項に記載の水溶性フィルム。
- 前記室温で固体の糖アルコール可塑剤が、イソマルト、マルチトール、ソルビトール、アドニトール、キシリトール、及び前記の任意の物質の組み合わせから成る群より選択される、請求項1〜16のいずれか1項に記載の水溶性フィルム。
- 前記室温で固体の糖アルコール可塑剤が、キシリトールと、マルチトール、ソルビトール、及びイソマルトから成る群の少なくとも1つの物質との混合物を含む、請求項17に記載の水溶性フィルム。
- 前記相溶化剤が、セルロースエーテル、変性デンプン、ペクチンの多糖類、アルギン酸ナトリウムの多糖類、又はその組み合わせから成る群より選択される、請求項1〜18のいずれか1項に記載の水溶性フィルム。
- 前記相溶化剤がカルボキシメチルセルロースを含む、請求項19に記載の水溶性フィルム。
- 前記カルボキシメチルセルロースが約0.6〜約0.95の範囲の置換度を有する、請求項20に記載の水溶性フィルム。
- 前記相溶化剤が約10〜約25phrの範囲の量で前記フィルムに含まれる、請求項1〜21のいずれか1項に記載の水溶性フィルム。
- 前記相溶化剤対前記室温で固体の糖アルコール可塑剤の比が約2:1〜約1:2の範囲にある、請求項1〜5及び7〜22のいずれか1項に記載の水溶性フィルム。
- グリセロール、ジグリセロール、プロピレングリコール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、MW400までのポリエチレングリコール、2-メチル-1,3-プロパンジオール及び前記物質の組み合わせから成る群より選択される液体可塑剤をさらに含む、請求項1〜23のいずれか1項に記載の水溶性フィルム。
- 前記液体可塑剤が約25〜約50phrの範囲の量で前記フィルム中に存在する、請求項24に記載の水溶性フィルム。
- さらに界面活性剤を含む、請求項1〜25のいずれか1項に記載の水溶性フィルム。
- 前記界面活性剤が、スルホコハク酸ナトリウムジオクチル、グリセロールとプロピレングリコールのラクチル化脂肪酸エステル、脂肪酸のラクチルエステル、アルキル硫酸ナトリウム、ポリソルベート20、ポリソルベート60、ポリソルベート65、ポリソルベート80、レシチン、グリセロールとプロピレングリコールのアセチル化脂肪酸エステル、及び脂肪酸のアセチル化エステル、並びに前記の任意の物質の組み合わせから成る群より選択される、請求項26に記載の水溶性フィルム。
- 前記界面活性剤が約2phr未満の量で前記フィルム中に存在する、請求項27に記載の水溶性フィルム。
- 前記フィルムがヒートシール可能である、請求項1〜28のいずれか1項に記載の水溶性フィルム。
- 前記フィルムがさらに熱成形可能である、請求項29に記載の水溶性フィルム。
- 前記フィルムが、前記相溶化剤を有しないことを除いて同一であるフィルムより少なくとも4日長く2.0%以下のΔ%不透明度を維持する、請求項1〜30のいずれか1項に記載の水溶性フィルム。
- 請求項1〜31のいずれか1項に記載のフィルムを含んでなる水溶性パケットを含む物品。
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