JP2928644B2 - ポリビニルアルコールからモノリシック構造体を製造する方法 - Google Patents

ポリビニルアルコールからモノリシック構造体を製造する方法

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    • C08J2329/04—Polyvinyl alcohol; Partially hydrolysed homopolymers or copolymers of esters of unsaturated alcohols with saturated carboxylic acids

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、主としてポリビニルアルコールから構成さ
れる選択的に熱水溶解性の有用な成型部品またはフィル
ムに関する。プロセスの間、用いられる可塑剤が、適切
な溶媒の使用により除去された場合、このような物体
（成型部品またはフィルム）は、溶解温度未満にて湿度
の影響に対して顕著な耐性を有する。
発明の背景 入院患者の看護は、初期治療および急性期治療の施設
において、相当な量の伝染性の医療廃棄物を生じる。過
去30年間にわたって、再使用可能で洗浄可能な製品から
使い捨て可能な製品へ一般的に変換されてきている。こ
れらの変換は、患者の看護における防腐技術を促進し、
かつ患者、職員、および一般大衆間の相互感染の可能性
を減らすために行われた。最近の連邦政府および州政府
の規制（例えば、Medical Waste Tracking Act of 1988
およびOSHA Medical Facility rule）により、「伝染
性」として分類されなければならない医療廃棄物が実質
的に増加した。
患者が入院している場合、その患者は、１日当たり約
55ポンドの医療廃棄物を生み出す。この廃棄物のうちの
約20％は伝染病である。米国病院協会および疾患制御セ
ンター（the Centers for Disease Control）の最近陳
述された目標は、医療廃棄物が生み出されるとすぐに処
理することである。両方の機関は、医療廃棄物が健康看
護労働者に対して主に業務上危険であり、環境問題では
ないと認識している。伝染性医療廃棄物を扱う最良の方
法は、発生の時点でその廃棄物を消毒し、そして前提と
して最少の取り扱いおよび貯蔵で処理された医療廃棄物
を処分することである。
医療廃棄物を処分するための効果的な方法への必要性
は、血液担持病原体を規制する職業安全保健法（Occupa
tional Safety And Health Act）29U.S.C.655,657下で
連邦規則を備える29C.F.R§1910.1030になされた変更に
より強調される。特に、この法は、曝露規制計画の確
立、血液標本のまたは他の潜在的な伝染性物質のけん
制、および予防の測定の一般的な引き締めを挙げ、疾患
の拡散を最小限にしている。病院廃棄物を処分する安全
かつ効果的な方法においては、上記の法に従うことによ
り非常に促進される。
結果として、医療用使い捨て織物製品または不織物製
品の消費は、一年当たり約10％の割合で増加している。
1988年では、売り上げは、総計約３億4100万ドルとなっ
た。医療使い捨て不織物製品の販売は、1994年までに５
億ドルを越えることが予想されている。
米国では、各年約3000万の外科処置が行われる。それ
ぞれの外科処置の後、手術室は、新たな処置が行われる
前に、消毒および滅菌が施され、患者が他の患者または
職員に及ぼし得る何らかの曝露を最少にすることが必要
とされる。このことは、今日の増加する血液および体液
への業務上の曝露を考慮した厳格な規制の観点から、特
に重要である。
健康看護設備において有用の成型部品およびフィルム
（これらは、種々の体液に曝され、従って潜在的に病原
体および伝染性物質を含む）は、滅菌媒体にこのような
物体を溶解させることにより、首尾良く処分し得ること
が決定された。そうすることにより、ゴミ投棄場の負担
は実質的に減少するが、一方、健康看護設備は、そのよ
うに処理することなしに潜在的に危険な物質を処分し得
る。このような選択的な熱水溶解性製品は、所望の磨耗
特性を有する広範な種類の物流（成型部品またはフィル
ム）に設計され得るポリビニルアルコールから構成され
得、さらに熱水性媒体において完全に溶解することが見
出された。
材料としてのポリビニルアルコールは、1920年代末ド
イツで発見され、そして1929年に特許が与えられて以来
公知である。ポリビニルアルコールは、オルフィンの中
で幾分独特である。なぜなら、他のオレフィン（例え
ば、ポリエチレンおよびポリプロピレン）の風合い（ha
nd）も低い融点も有さないからである。ポリエチレンお
よびポリプロピレンは、250゜F〜275゜Fの範囲の融点を
有するが、ポリビニルアルコールは、400゜Fを越える融
点を有する。
ポリビニルアルコールは、風合いおよび収縮特性に関
して、他のオレフィンとは違う。ポリビニルアルコール
は、綿および羊毛の風合いを有するが、ポリエチレンお
よびポリプロピレンは、滑らかな、油っぽい、グリース
を塗ったような（greasy）感触を有する。ポリビニルア
ルコールはまた、縮合ポリマー（例えば、ポリエステ
ル、ポリアミド、およびポリアミド）の強度特性を有す
る。このように、高靭性繊維は、ポリビニルアルコール
から形成され得、そして現在では商業的に製造されてい
る。ポリビニルアルコールから構成される繊維は、一般
に、非常に高い引張り強度を示す。種々のポリビニルア
ルコールの水不溶特性はまた、全く周知である。
主として、分子量分布、重合度、残留酢酸ナトリウ
ム、加水分解の程度、および特別な樹脂バッチ中の混入
物に対して細心の注意が払われない限り、ポリビニルア
ルコールは、冷水に溶解する。これらの特性が非常に注
意深く制御される場合、選択的熱水溶解性を示す樹脂が
得られ得る。しかし、有用な成型部品およびフィルム
が、選択的熱水溶解性樹脂から設計される場合、樹脂
は、高い融点、すなわち樹脂の分解点（degradation po
int）近くを示し、それはしばしば加工可能なメルトフ
ローではない。
選択的熱水溶解性樹脂の熱溶融プロセスは、ポリビニ
ルアルコール樹脂に適切な量の可塑剤を添加することに
より改善され得る。グリコール、グリセリン、および特
にポリエチレングリコールは、ポリビニルアルコールに
対して優れた可塑剤であることは周知である。他の物質
（例えば、糖、および同様の物質）もまた、良好な可塑
剤である。
しかし、一旦ポリビニルアルコールが可塑化される
と、水蒸気および液体水に対するそのバリア特性が事実
上失われると言われている。効果的な水蒸気バリアであ
り（すなわち、低い水蒸気透過率を示す）、そして液体
バリアであるポリビニルアルコールについては、樹脂は
極端に純粋でなければならない。
従って、本発明の目的は、適切なメルトフロープロセ
ス特性を示し得、さらに効果的な水蒸気バリア特性を示
すようなポリビニルアルコール樹脂の加工方法を提供す
ることである。
以下の開示および添付の請求の範囲を考慮した場合、
本発明のこれらの目的およびさらなる目的はさらに理解
される。
発明の要旨 本発明は、70℃を超える温度でのみ溶解するように特
徴づけられるポリビニルアルコールから構成される、有
用な成型部品またはフィルムを形成する方法を包含す
る。本明細書で有用なポリビニルアルコールは、約1000
〜2000の間の重合度を有し、一方、少なくとも99％けん
化されたポリ酢酸ビニルから生成され、そして約1/10重
量％より少ない残留酢酸ナトリウムを有するように特徴
づけられる。
本方法は、可塑剤を用いてポリビニルアルコールを射
出成型またはブロー成型し、適切で有用な成型部品を製
造する工程、または可塑剤を用いてポリビニルアルコー
ルを溶融プロセス（ブローン押出法またはキャスト押出
法）にかけ、フィルムを形成する工程を包含する。有用
な成型部品またはフィルムを形成する時に、有用な成型
部品またはフィルムが、その中に含まれるポリビニルア
ルコールの重量に基づいて、約３重量％のみの可塑剤を
含有する範囲にまで、可塑剤は実質的に除去される。成
型部品は熱アニールされ得、そしてフィルムは熱アニー
ルされ、かつ後延伸により延伸され得る。熱アニールさ
れ、かつ延伸されたフィルムの結晶化度は、少なくとも
0.7であり；熱アニールされた成型部品の結晶化度は、
少なくとも0.5である。IR分光法により測定された結晶
化度は、結晶領域とアモルファス領域との比として定義
される。
発明の詳細な説明 前述したように、一旦ポリビニルアルコール樹脂が可
塑化されると、水蒸気および放置（standing）水に対す
るそのバリア特性は事実上失われる。効果的な水蒸気バ
リアである（すなわち低い水蒸気透過率を有し、そして
適切な液体バリアの特性を示す）、ポリビニルアルコー
ルのために、ポリビニルアルコール樹脂は、実質的に純
粋でなければならない。このように、本発明の主要な目
的は、可塑剤を添加して、ポリビニルアルコール樹脂を
加工可能なメルトフローとし得ることを提供するが、溶
融加工が完了した後で可塑剤を除去することである。そ
の時に、成型部品は熱アニールされ得、そしてフィルム
は、熱アニールされ、かつ後延伸により延伸され得、70
℃を超えてのみ選択的に熱水に溶解する成型部品または
フィルムを提供するに十分な結晶化度を生じる。熱アニ
ールされ、かつ延伸されたフィルムの結晶化度は、少な
くとも0.7であり；熱アニールされた成型部品の結晶化
度は、少なくとも0.5である。
理想的には、本明細書中で用いられる適切なポリビニ
ルアルコール樹脂は、約1000〜2000の間の重合度で、99
％を超える加水分解および1/10％未満の残留酢酸ナトリ
ウムを示す。次いでこの物質は、乾燥されて水およびメ
チルアルコールが除去され、適切な量の可塑剤（例え
ば、約10重量％〜40重量％のグリセリン）と混合され得
る。次いで、ポリビニルアルコール−グリセリン組成物
は、有用な成型部品に、容易に射出成型またはブロー成
型され得るか、あるいはフィルムに容易に溶融加工され
得る。ポリビニルアルコールのフィルムは、ブロー（bl
ow）押出法およびキャスト押出法（両方法とも当業者に
とって周知である）からなる群から選択される加工法に
より製造され得る。
可塑剤が除去されない限り、例えば、グリセリンのよ
うな約20重量％〜40重量％の可塑剤を含有する成型部品
は、水に曝されたとき、冷水に可溶であるか、あるいは
冷水に可溶でなくても、温水中で不十分な特性を示し、
水ベースの媒体（例えば、血液および他のヒト体液）に
曝されることが意図される、設計成型部品を製造する際
に役に立たない。相当の量の可塑剤を含有するポリビニ
ルアルコール製品は、水ベース媒体に直面すると、粘稠
な感触を示し、そして伸長する傾向を示す。
示されるように、本発明に従って製造されるポリビニ
ルアルコールベースの製品は、熱ベース製作技術が行わ
れた後、ほとんどまたは全く可塑剤を含まないべきでで
ある。このことは、それがフィルム、容器（utensi
l）、またはその他であろうと、適切な溶媒（例えば、
メチルアルコール）を用いて適切な目的物を洗浄し、ポ
リビニルアルコールベースの目的物から可塑剤を抽出す
ることにより達成される。他の適切な溶媒としては、低
分子量アルカン、炭化水素、環状炭化水素、およびヘテ
ロ環状炭化水素が挙げられる。例えば、200gの重量のポ
リビニルアルコールから構成される洗面器をメチルアル
コールで洗浄し、80gの可塑剤（例えば、グリセリン）
を除去し得る。次いで、洗浄された洗面器は、熱アニー
ルされ、十分に高い結晶化度を有する製品が提供され
る。その結果、洗面器は、粘稠な感触と伸長とを提供せ
ず、さらに約70℃を超えてのみ選択的に熱水溶解性を示
す。
多くの有用な製品は、直接、あるいは最初に適切なフ
ィルムおよび／または成型部品を形成することのいずれ
かにより製造され得る。このような有用な製品は、容
器、パッケージ、滅菌布（drape）、カバー、オーバー
ラップ、ガウン、ヘッドカバー、フェイスマスク、シュ
ーズカバー、CSRラップ、テープ、アンダーパッド（und
erpad）、ダイアパー（diapar）、およびシートからな
る群から選択され得る。
実施例１ ChrisCraftポリビニルアルコールフィルムを、メタノ
ールを用いて40℃で30分間抽出して、ポリビニルアルコ
ール用の可塑剤として用いられたグリセリンを除去し
た。グリセリンを除去した直後、フィルムを80℃で５分
間熱処理した。フィルムの結晶化度は、18％から23％に
向上した。水蒸気透過率は、2.5mg/cm2−時から1.05mg/
cm2−時に減少した。抽出による重量欠失は、21％であ
ると測定された。
実施例２ 溶融ブローされたAndmarポリビニルアルコールフィル
ムを、グリセリン可塑剤を用いて製造した。グリセリン
を、ポリビニルアルコール本体から40℃で30分間抽出
し、さらにフィルムを80℃で５分間熱処理した。フィル
ムの結晶化度は、22％から32％に向上した。測定された
水蒸気透過率は、1.6mg/cm2−時から0.8mg/cm2−時に減
少したが、一方、グリセリンの抽出によるフィルムの重
量欠失は、12％であると測定された。
実施例３ 80％のElvanol 71−31、20％のPEG E400を含有するポ
リビニルアルコールフィルムを、メタノールを用いて40
℃で30分間抽出して、PEG E400可塑剤を除去した。次い
で、フィルムを80℃で５分間熱処理した。フィルムの結
晶化度は、14％から26％に向上した。水蒸気透過率は、
1.6mg/cm2−時から0.9mg/cm2−時に減少した。抽出によ
る重量欠失は、18％であると測定された。
実施例４ 75％のエタノール71−30および25％のPEG E400を含有
するポリビニルアルコールフィルムを作製した。PEG E4
00の可塑剤を、メタノールを用いて40℃で30分間抽出し
て、可塑剤を除去し、さらにフィルムを80℃で５分間処
理した。フィルムの結晶化度は、32％から41％に向上し
たが、一方、水蒸気透過率は、1.75mg/cm2−時から0.95
mg/cm2−時に減少した。抽出による重量欠失は、23％で
あると測定された。
実施例５ 70％のElvanol 71−30および30％の1,4−ブタンジオ
ールを含有するポリビニルアルコールフィルムを、メタ
ノールを用いて40℃で30分間抽出して、1,4−ブタンジ
オール可塑剤を除去した。次いで、フィルムを80℃で５
分間熱処理した。フィルムの結晶化度は、31％から38％
に向上した。水蒸気透過率は、1.1mg/cm2−時から0.77m
g/cm2−時に減少したが、一方、抽出による重量欠失
は、29％であると測定された。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｂ２９Ｌ 7:00 (72)発明者 カムボングサ， ブライアン アメリカ合衆国 ジョージア 30244, ローレンスビル，キッビ サークル 725 (72)発明者 リー， バオシェン アメリカ合衆国 ジョージア 30136, ダルス，ブリッドルウッド ドライブ 3990 (56)参考文献 特公 平３−30485（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭36−15784（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C08J 5/00 - 5/02 C08J 5/12 - 5/22 B29C 45/00 B29C 55/28

Claims (17)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】70℃を越える温度でのみ水溶性であるよう
    に特徴づけられるポリビニルアルコールの有用な成型部
    品を形成する方法であって、該ポリビニルアルコール
    が、さらに、約1000〜2000の間の重合度を有し、少なく
    とも99％けん化されたポリ酢酸ビニルから生成され、そ
    して約1/10重量％未満の残留酢酸ナトリウムを有するよ
    うに特徴づけられ、該ポリビニルアルコールを実質的に
    水を含有しない可塑剤を用いて射出成型またはブロー成
    型して、該有用な成型部品を作製する工程を包含し、該
    有用な成型部品を形成する際に、該有用な成型部品が、
    それに含まれる該ポリビニルアルコールの重量に基づい
    て約３重量％以下の該可塑剤を含有する程度まで、該可
    塑性が実質的に除去される、方法。
  2. 【請求項２】前記可塑剤の除去後の前記ポリビニルアル
    コールが、熱アニールにより結晶化され、約0.5の結晶
    化度を生じる、請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】前記可塑剤が、前記ポリビニルアルコール
    に、該ポリビニルアルコールの重量に基づいて約10％〜
    40％の量で添加される、請求項１に記載の方法。
  4. 【請求項４】前記可塑剤が、グリセリンおよびポリエチ
    レングリコールからなる群から選択されるメンバーを含
    む、請求項１に記載の方法。
  5. 【請求項５】前記ポリビニルアルコールおよび可塑剤
    に、該可塑剤のための溶媒を添加し、その後、該ポリビ
    ニルアルコールから該溶媒および可塑剤を除去すること
    により、該可塑剤が、該ポリビニルアルコールから実質
    的に除去される、請求項１に記載の方法。
  6. 【請求項６】前記溶媒がメタノールを含む、請求項５に
    記載の方法。
  7. 【請求項７】前記有用な目的物が、容器およびパッケー
    ジからなる群から選択されるメンバーを含む、請求項１
    に記載の方法。
  8. 【請求項８】70℃を越える温度でのみ水溶性であるよう
    に特徴づけられるポリビニルアルコールから構成される
    フィルムを形成する方法であって、該ポリビニルアルコ
    ールが、さらに、約1000〜2000の間の重合度を有し、少
    なくとも約99％けん化されたポリ酢酸ビニルから生成さ
    れ、そして約1/10重量％未満の残留酢酸ナトリウムを有
    するように特徴づけられ、該ポリビニルアルコールを実
    質的に水を含有しない可塑剤を用いて溶融加工して、該
    フィルムを形成する工程を包含し、該フィルムを形成す
    る際に、該フィルムが、その中に含まれる該ポリビニル
    アルコールの重量に基づいて、約３重量％以下の該可塑
    剤を含有する程度まで、該可塑剤が実質的に除去され
    る、方法。
  9. 【請求項９】前記可塑剤の除去後の前記ポリビニルアル
    コールが、後延伸または熱アニールにより結晶化され、
    約0.7の結晶化度を生じる、請求項８に記載の方法。
  10. 【請求項１０】前記可塑剤が、前記ポリビニルアルコー
    ルに、該ポリビニルアルコールの重量に基づいて約10％
    〜40％の量で添加される、請求項８に記載の方法。
  11. 【請求項１１】前記可塑剤が、グリセリンおよびポリエ
    チレングリコールからなる群から選択されるメンバーを
    含む、請求項８に記載の方法。
  12. 【請求項１２】前記ポリビニルアルコールおよび可塑剤
    に、該可塑剤のための溶媒を添加し、その後、該ポリビ
    ニルアルコールから該溶媒および可塑剤を除去すること
    により、該可塑剤が、該ポリビニルアルコールから実質
    的に除去される、請求項８に記載の方法。
  13. 【請求項１３】前記溶媒がメタノールを含む、請求項12
    に記載の方法。
  14. 【請求項１４】前記ポリビニルアルコールのフィルム
    が、ブローン押出法およびキャスト押出法からなる群か
    ら選択される加工法により製造される、請求項８に記載
    の方法。
  15. 【請求項１５】前記フィルムが、パッケージ、滅菌布、
    カバー、オーバーラップ、ガウン、ヘッドカバー、フェ
    イスマスク、シューズカバー、CSRラップ、テープ、ア
    ンダーパット、およびダイアパーからなる群から選択さ
    れる有用な物品に設計される、請求項８に記載の方法。
  16. 【請求項１６】70℃を越える温度でのみ水溶性であるか
    のように特徴づけられるポリビニルアルコールの有用な
    成型部品を形成する方法であって、該ポリビニルアルコ
    ールが、さらに、約1000〜2000の間の重合度を有し、少
    なくとも99％けん化されたポリ酢酸ビニルから生成さ
    れ、そして約1/10重量％未満の残留酢酸ナトリウムを有
    するように特徴づけられ、該ポリビニルアルコールを可
    塑剤を用いて射出成型またはブロー成型して、該有用な
    成型部品を作製する工程を包含し、該有用な成型部品を
    形成する際に、該有用な成型部品が、それに含まれる該
    ポリビニルアルコールの重量に基づいて約３重量％以下
    の該可塑性を含有する程度まで、該ポリビニルアルコー
    ルおよび可塑剤に、該可塑剤のための溶媒を添加し、そ
    の後、該ポリビニルアルコールから該溶媒および可塑剤
    を除去することにより、該可塑剤が、該ポリビニルアル
    コールから実質的に除去される、方法。
  17. 【請求項１７】70℃を越える温度でのみ水溶性であるよ
    うに特徴づけられるポリビニルアルコールから構成され
    るフィルムを形成する方法であって、該ポリビニルアル
    コールが、さらに、約1000〜2000の間の重合度を有し、
    少なくとも約99％けん化されたポリ酢酸ビニルから生成
    され、そして約1/10重量％未満の残留酢酸ナトリウムを
    有するように特徴づけられ、該ポリビニルアルコールを
    可塑剤を用いて溶融加工して、該フィルムを形成する工
    程を包含し、該フィルムを形成する際に、該フィルム
    が、その中に含まれる該ポリビニルアルコールの重量に
    基づいて、約３重量％以下の該可塑剤を含有する程度ま
    で、該ポリビニルアルコールおよび可塑剤に、該可塑剤
    のための溶媒を添加し、その後、該ポリビニルアルコー
    ルから該溶媒および可塑剤を除去することにより、該可
    塑剤が、該ポリビニルアルコールから実質的に除去され
    る、方法。
JP8506454A 1994-08-05 1994-11-07 ポリビニルアルコールからモノリシック構造体を製造する方法 Expired - Lifetime JP2928644B2 (ja)

Applications Claiming Priority (4)

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