KR102362301B1 - 수용성 필름, 필름을 사용하는 패킷, 그리고 이의 제조 방법 및 사용 방법 - Google Patents

수용성 필름, 필름을 사용하는 패킷, 그리고 이의 제조 방법 및 사용 방법 Download PDF

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Abstract

폴리비닐 알코올 수지 블렌드를 포함하는 수용성 필름이 본 명세서에 개시된다. 또한 필름이 혼입된 관련 패킷, 그리고 필름 및 패킷의 관련 제조 방법 및 사용 방법이 개시된다.

Description

수용성 필름, 필름을 사용하는 패킷, 그리고 이의 제조 방법 및 사용 방법
관련 출원에 대한 상호 참조
2016년 4월 13일에 제출된 미국 가특허 출원 제62/322,216호의 35 U.S.C. §119(e)하의 이익을 본 명세서에서 주장하고, 이의 개시내용은 본 명세서에 참고로 포함된다.
개시내용의 기술분야
본 개시내용은 일반적으로 수용성 필름에 관한 것이다. 더 특히, 본 개시내용은 성분들을 포장하고 목적하는 양의 시간 후 이들을 냉수로 방출하는데 유용한 폴리비닐 알코올계 수용성 필름에 관한 것이다.
수용성 중합체성 필름은 일반적으로 전달되는 물질의 분산, 주입, 용해 및 투여를 간소화하는 포장 물질로서 사용된다. 예를 들면, 수용성 필름으로부터 제조된 파우치는 일반적으로 가정용 케어 조성물, 예를 들면, 세탁 또는 식기 세제를 포장하는데 사용된다. 소비자는 직접적으로 혼합 용기, 예를 들면, 버킷(bucket), 싱크대 또는 세탁기로 파우치를 부가할 수 있다. 유리하게는, 이는 소비자가 조성물을 측정할 필요성을 제거하면서도 정확한 투여를 위해 제공된다. 파우치화된 조성물은 또한 용기로부터 유사한 조성물을 분배하는 것, 예를 들면, 병으로부터 액체 세탁용 세제를 주입하는 것과 관련된 찌꺼기(mess)를 감소시킬 수 있다. 요약하면, 가용성 사전-측정된 중합체성 필름 파우치는 다양한 응용분야에서 소비자의 사용 편의를 위해 제공된다.
현재 시판되는 파우치를 제조하는데 사용되는 일부 수용성 중합체성 필름은 세척 주기 동안 불완전하게 용해될 수 있고, 세척 과정에서 물품 상에 필름 잔류물이 남게 된다. 이러한 문제는 특히 파우치가 압력이 가해진 세척 조건하에 사용되는 경우, 예를 들면, 파우치가 냉수, 즉, 5℃만큼 낮은 물 중에서 사용되는 경우 발생할 수 있다. 특히, 환경적 문제 및 에너지 비용은 소비자가 더 차가운 세척수를 이용하게 한다.
최근 들어서, 기술 및 과학 진보에 맞추기 위한 목적으로 개정된 2014년 12월 5일의 위원회 규정(EU) 1297/2014호, 성분 및 혼합물의 분류, 표지 및 포장에 대한 유럽 의회 및 위원회의 규정(EC) 1272/2008호는 가용성 포장에 함유된 단일 사용 용량의 액체 소비자 세탁 세제에 대한 추가의 조항을 필요로 한다. 이들 조항 중에서 가용성 포장은 20℃의 물 중에 위치할 때 적어도 30초 동안 이의 액체 함량을 유지하여야 한다는 요건이 있었다.
따라서, 액체 세제를 보유하기 위하여 포장 내에 형성될 수 있고, 물에 노출 시 남아 있는 필름 잔류물의 양을 포함하여 필름의 용해와 같은 목적하는 성질, 및 포장의 강도와 같은 물리적 성질을 갖는, 냉수 가용성인 수용성 필름에 대한 요구가 존재한다. 수용성 필름 용해 성질 및 포장의 강도는 상호 배타적인 성질인 것으로 확인되었고, 이들 성질에서 상호 교환의 균형을 잡는 조심스러운 선택이 필요하다.
본 출원은 말레산 유래 단량체 단위를 포함하는 제1 단량체, 비닐 알코올 단량체 단위를 포함하는 제2 단량체, 및 임의로 비닐 아세테이트 단량체 단위를 포함하는 제3 단량체 중 적어도 2종의 단량체를 포함하는 제1 폴리비닐 알코올 중합체 중 적어도 2종의 상이한 폴리비닐 알코올 중합체의 블렌드로서, 말레산 유래 단량체 단위의 양이 제1 폴리비닐 알코올 중합체의 3 몰% 내지 6 몰%인, 블렌드 10% 내지 50 중량%; 및 비닐 알코올 단량체 단위 및 (임의로) 비닐 아세테이트 단량체 단위로 구성된 제2 폴리비닐 알코올 중합체 중 적어도 2종의 상이한 폴리비닐 알코올 중합체의 블렌드 50% 내지 90 중량%를 포함하는, 적어도 2종의 상이한 폴리비닐 알코올(PVOH) 중합체의 블렌드를 포함하는 필름에 관한 것이다.
본 명세서에 기재된 조성물 및 방법에 있어서, 성분, 이의 조성적 범위, 치환체, 조건, 및 단계를 포함하지만 이에 한정되지 않는 임의의 특징은 본 명세서에 제공된 다양한 양상, 실시형태 및 실시예로부터 선택되는 것으로 고려된다.
추가의 양상 및 장점은 하기 상세한 설명 및 수반된 도면의 관점으로부터 당해 분야의 숙련가에게 자명할 것이다. 필름, 파우치, 및 이들의 제조 방법이 다양한 형태의 실시형태를 허용하지만, 이하 설명은 특정한 실시형태를 포함하고, 본 개시내용이 예시되고 본 발명을 본 명세서에 기재된 특정한 실시형태로 제한하는 것으로 의도되지 않는다는 것으로 이해된다.
본 발명의 이해를 추가로 용이하게 하기 위하여, 4개의 도면을 본 명세서에 첨부한다.
도 1은 수용성 필름의 파우치 강도 성질의 그래프를 나타낸다.
도 2는 파우치 강도 시험 방법에서 장치의 도면 및 패킷의 방향을 나타낸다.
도 3은 본 명세서에 기재된 액체 방출 시험에서 사용을 위한 와이어 프레임 케이지(그 안에 함유된 수용성 파우치를 더 우수하게 예시하기 위하여 상부를 개방한 채로 나타냄)의 예시적인 예를 나타낸다.
도 4는 스탠드 위에 받쳐진 비이커, 케이지를 비이커로 낮추기 위한 막대(rod)를 잡고 있는 스탠드, 고정 나사(도시되지 않음)를 갖는 칼라에 의해 고정 가능한 막대를 포함하는, 본 명세서에 기재된 액체 방출 시험을 수행하기 위한 기기를 나타낸다.
정의
본 명세서에서 사용되는 바와 같은 "포함하는"은 다양한 구성원, 성분 또는 단계가 본 개시내용의 실시에서 결합하여 사용될 수 있다는 것을 의미한다. 따라서, 용어 "포함하는"은 더 제한적인 용어 "로 본질적으로 구성되는" 및 "로 구성되는"을 포함한다. 본 조성물은 본 명세서에 개시된 임의의 필요한 요소 및 임의의 요소를 포함할 수 있거나, 이로 본질적으로 구성될 수 있거나, 이로 구성될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같은 "액체"는 페이스트, 액체, 겔, 폼 및 무스를 포함한다. 액체의 비제한적인 예는 경질 및 중질 액체 세제 조성물, 섬유 강화제, 단단한 표면 세정 조성물, 세탁 및 식기 세척에 일반적으로 사용되는 세제 겔, 표백제 및 세탁 첨가제, 샴푸, 바디 세정제, 및 다른 개인 생활 조성물을 포함한다. 기체(예를 들면, 현탁액 거품 또는 고체, 예를 들면, 입자)가 액체 내에 포함될 수 있다. 경질 및 중질 액체 세제 조성물, 예를 들면, 세탁 관리를 위한 것이 특히 고려된다.
달리 명시되지 않는 한, 모든 백분율, 부 및 비율은 필름 조성물의 총 건조 중량 또는 본 개시내용의 패킷 내용물 조성물의 총 중량을 기준으로 하고, 모든 측정은 약 25℃에서 만들어진다. 달리 명시되지 않는 한, 이들이 열거된 성분과 관련된 바와 같은 모든 이러한 중량은 활성 수준을 기준으로 하고, 따라서 상업적으로 이용 가능한 물질에 포함될 수 있는 담체 또는 부산물을 포함하지 않는다.
본 명세서에 기재된 모든 범위는 범위의 모든 가능한 하위세트 및 이러한 하위세트의 범위의 임의의 조합을 포함한다. 기본적으로, 범위는, 달리 언급하지 않는 한, 언급된 종점을 포괄한다. 값의 범위가 제공되는 경우, 이러한 범위의 상한값과 하한값 사이의 각각의 개입된 값 및 언급된 범위에서의 임의의 다른 언급된 또는 개입된 값은 본 개시내용에 포괄되는 것으로 이해된다. 이러한 더 작은 범위의 상한값 및 하한값은 독립적으로 더 작은 범위에 포함되고, 이는 또한 언급된 범위 내의 임의의 구체적으로 배제된 제한을 가지며 본 개시내용에 포괄된다. 언급된 범위는 한계값의 하나 또는 둘 모두를 포함하고, 포함된 한계값 중 하나 또는 둘 모두를 배제하는 범위는 또한 본 개시내용의 일부인 것으로 고려된다.
예를 들면, 기재된 소재의 파라미터 또는 기재된 소재와 관련된 범위의 부분으로서 본 명세서에 기재된 임의의 수치에 있어서, 설명의 부분을 형성하는 대안은 특정한 수치를 둘러싼 기능적으로 등가인 범위인 것으로 명백하게 고려된다(예를 들면, "40㎜"로서 개시된 치수에 있어서, 고려되는 대안적인 실시형태는 "약 40㎜"이다).
본 명세서에 기재된 파우치는 수용성 필름을 포함한다. 수용성 필름, 수용성 필름을 포함하는 파우치, 파우치에 함유된 조성물(즉, "파우치 조성물"), 파우치의 포장 및 파우치를 이용하는 세척 공정이 이하 본 명세서에 기재된다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 패킷(들) 및 파우치(들)은 상호교환 가능한 것으로 간주되어야 한다. 특정한 실시형태에 있어서, 용어 패킷(들) 및 파우치(들)는 각각 필름을 사용하여 만들어진 용기 및 예를 들면, 측정된 용량 전달 시스템의 형태로 바람직하게는 그 안에 밀봉된 물질을 갖는 밀봉된 용기를 지칭하는데 사용된다. 밀봉된 파우치는 이러한 공정 및 특징, 예를 들면, 열 밀봉, 용매 용착, 및 접착제 밀봉(예를 들면, 수용성 접착제의 사용)을 포함하는 임의의 적합한 방법으로 만들어질 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이 달리 명시되지 않는 한, 용어 "중량%(wt.% 및 wt%)"는 전체 필름(해당되는 경우)의 건조(무수) 중량부 또는 파우치(해당되는 경우) 내에 봉입된 전체 조성물의 중량부의 확인된 요소의 조성물을 지칭한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 달리 명시되지 않는 한, 용어 "PHR"은 수용성 필름 중의 수용성 중합체(또는 수지, PVOH든 다른 것이든 상관 없음) 100부당 확인된 요소의 조성물의 부를 지칭하는 것을 의도한다.
PVOH 중합체의 점도(μ)는 영국 표준 EN ISO 15023-2:2006 아넥스(Annex) E 브룩필드(Brookfield) 시험 방법에 기재된 UL 어댑터가 구비된 브룩필드 LV 유형 점도계를 사용하여 새롭게 제조된 용액을 측정하여 결정된다. 20℃에서 4% 폴리비닐 알코올 수용액의 점도를 언급하는 것이 국제 관행이다. 본 명세서에서 센티푸아즈(cP)로 명시된 중합체성 점도는 달리 명시되지 않은 한, 20℃에서의 4% 수성 수용성 중합체 용액의 점도를 지칭하는 것으로 이해되어야 한다. 유사하게, 수지가 특정한 점도를 갖는(또는 갖지 않는) 것으로 기재되는 경우, 수지에 대한 평균 점도인 것으로 의도되고, 이는 명시된 점도는 본질적으로 상응하는 분자량 분포를 갖는다.
하기 기재된 바와 같이, 본 명세서에 기재된 필름은 놀랍게도 목적하는 수용성 필름의 선택을 제공하는 용해도 필름 성질과 수용성 필름으로부터 만들어진 패킷의 강도 사이의 균형을 제공한다.
필름은 수용성 폴리비닐 알코올(PVOH) 공중합체 수지 블렌드, 가소제, 계면활성제, 및 임의의 성분을 포함한다.
필름은 용액 주조 방법에 의해 만들어질 수 있다. 필름은 열성형 및, 예를 들면, 용기 주변의 필름 층의 용매 밀봉 또는 열 밀봉을 포함하는 임의의 적합한 공정에 의해 용기(파우치)를 형성하는데 사용될 수 있다. 파우치는, 예를 들면, 대량의 물로 전달되는 투여 물질을 위해 사용될 수 있다.
필름, 파우치, 및 관련된 제조 및 사용 방법은 달리 언급되지 않는 한, 하기 추가로 기재된 추가의 임의의 요소, 특징, 및 단계(실시예 및 도면에 나타낸 것들을 포함함) 중 하나 이상의 임의의 조합을 포함하는 실시형태를 포함하는 것으로 고려된다.
수용성 필름
본 명세서에 기재된 필름 및 관련 파우치는 가소화된 용액 주조 수용성 필름을 포함한다. 하나의 양상에 있어서, 수용성 필름은 적어도 2종의 PVOH 중합체를 포함하는 PVOH 수지 블렌드 총 적어도 약 50 중량%를 포함한다. 필름은 임의의 적합한 두께를 가질 수 있고, 약 76 미크론(㎛)의 필름 두께가 전형적이고 특히 고려된다. 고려되는 다른 값 및 범위는 약 50 내지 80㎛, 또는 약 5 내지 약 200㎛, 또는 약 20㎛ 내지 약 100㎛, 또는 약 40 내지 약 85㎛, 또는 약 60 내지 약 78㎛, 또는 약 35㎛ 내지 약 100㎛의 범위, 예를 들면, 약 65㎛ 또는 약 76㎛의 값을 포함한다. 임의로, 수용성 필름은 하나의 층 또는 유사한 복수의 층들로 구성된 자립형(free-standing) 필름일 수 있다.
PVOH 수지 블렌드
본 명세서에 기재된 필름은 필름의 PVOH 수지 내용물을 만들기 위하여 적어도 2종의 상이한 폴리비닐 알코올(PVOH) 중합체를 포함한다. 이러한 PVOH 수지 블렌드로부터 수득된 필름의 목적하는 물리적 성질은 수용성 필름으로부터 만들어진 포장의 용해도와 강도 사이의 수용성 필름 성질의 최적화를 가능하게 한다.
폴리비닐 알코올은 일반적으로 폴리비닐 아세테이트의 가수분해 또는 비누화로 지칭되는 알코올분해에 의해 일반적으로 제조되는 합성 수지이다. 실제로 모든 아세테이트기가 알코올기로 전환된 완전하게 가수분해된 PVOH는 강하게 수소 결합된 고도의 결정성 중합체이고, 이는 단지 약 140℉(60℃)보다 높은 열수에만 용해된다. 충분한 수의 아세테이트기가 폴리비닐 아세테이트의 가수분해 이후에 부분적으로 가수분해된 것으로 알려진 PVOH 중합체로 잔류하게 하는 경우, 이는 보다 약하게 수소 결합되고 더 적은 결정성이고, 이는 약 50℉(10℃) 미만의 냉수에서 가용성이다. 마찬가지로, 부분적으로 가수분해된 중합체는 PVOH 공중합체이지만 통상적으로 PVOH로 지칭되는 비닐 알코올-비닐 아세테이트 공중합체이다.
펜던트 카복실기, 예를 들면, 비닐 알코올/가수분해된 메틸 아크릴레이트 나트륨염 수지를 갖는 PVOH 공중합체 수지는 이웃하는 펜던트 카복실 및 알코올 기 사이의 락톤 고리를 형성할 수 있고, 이에 따라 PVOH 공중합체 수지의 수용성을 감소시킨다. 강염기, 예를 들면, 세척 표백 첨가제의 존재 하에, 락톤 고리는 상대적으로 따듯한(주위) 및 높은 습도 조건에서(예를 들면, 증가된 수용성을 갖는 해당하는 펜던트 카복실 및 알코올기를 형성하는 락톤 개환 반응을 통해) 수주의 과정에 걸쳐 개방될 수 있다. 따라서, PVOH 단독중합체 필름으로 관찰된 효과와 반대로, 이러한 PVOH 공중합체 필름은 저장 과정에서의 파우치 내의 필름 및 알칼리성 조성물 사이의 화학적 상호작용으로 인해 보다 가용성이 될 것이다. 결과적으로, 이들이 노화됨에 따라, 패킷은 갈수록 더 젖거나 습한 저장 조건 또는 우연한 물 노출 동안 조기 용해의 경향을 가질 수 있고, 이는 표백제의 존재 및 생성된 pH 영향으로 인해 감소된 파우치 강도 및/또는 특정 세탁 활성물의 효능을 감소시킬 것이다. 대안적으로, 필름을 약 중성 pH 제형, 예를 들면, pH 7 내지 8의 제형과 접촉시키는 경우, 락톤 고리의 양은 증가할 수 있고, 잠재적으로 파우치에 상대적으로 불용성을 부여할 수 있다.
PVOH 수지 블렌드는 2종 이상의 PVOH 수지의 블렌드를 포함할 것이고, 여기서 제1 PVOH 수지는 말레산 유래 단량체 단위, 비닐 알코올 단량체 단위, 및 임의로 비닐 아세테이트 단량체 단위를 포함하는 말레산 유래 중합체를 포함하는 부분적으로 또는 완전히 가수분해된 PVOH 공중합체로부터 선택되고, 제2 PVOH 수지는 비닐 알코올 단량체 단위 및 임의로 비닐 아세테이트 단량체 단위를 포함하는 부분적으로 또는 완전히 가수분해된 PVOH 공중합체이다.
다양한 실시형태에 있어서, 말레산 유래 단량체 단위는 말레산, 모노알킬 말레에이트, 다이알킬 말레에이트, 모노메틸 말레에이트, 다이메틸 말레에이트, 말레산 무수물, 전술한 것의 알칼리 금속염(예를 들면, 나트륨, 칼륨, 또는 다른 알칼리 금속염), 전술한 것의 에스터(예를 들면, 메틸, 에틸, 또는 다른 C1-C6 알킬 에스터), 및 이들의 조합물(예를 들면, 음이온성 단량체 또는 동일한 음이온성 단량체의 동등한 형태의 다중 유형) 중 1종 이상일 수 있다. 예를 들면, 말레산 유래 단량체 단위는 1종 이상의 모노알킬 말레에이트, 다이알킬 말레에이트, 및 이의 알칼리 금속염(예를 들면, 나트륨염)을 포함할 수 있다. 유사하게, 음이온성 단량체는 모노메틸 말레에이트, 다이메틸 말레에이트 및 이의 알칼리 금속염(예를 들면, 나트륨염) 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
PVOH 수지 중의 말레산 유래 단량체 단위 또는 작용기의 포함량은 1 내지 10 몰%, 또는 1.5 내지 8 몰%, 또는 2 내지 6 몰%, 또는 3 내지 6 몰%, 또는 3 내지 5 몰%, 또는 1 내지 4 몰%의 범의, 예를 들면, 2 몰%, 3 몰%, 3.5 몰%, 4 몰%, 4.5 몰%, 5 몰%, 6 몰%, 7 몰%, 또는 8 몰%일 수 있다.
또 다른 양상에 있어서 공중합에 의해 도입된 펜던트기의 수는 1% 내지 20%, 또는 1.5% 내지 8%, 또는 6% 내지 12%, 또는 2% 내지 12%, 또는 2% 내지 10%의 범의, 또는 적어도 2.5%, 또는 적어도 3%, 또는 적어도 3.5%, 예를 들면, 2%, 3%, 6%, 또는 8%일 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 음이온성 단량체 단위(들), 예를 들면, 말레산 유래 단량체 단위는 PVOH 필름 중에 존재하는 음이온성 단량체 단위, 필름 중의 PVOH 중합체의 총량(예를 들면, PVOH 수지 블렌드 중의 단독중합체(들) 및 공중합체(들)를 포함하는 총 PVOH 중합체)과 비교된, 예를 들면, 음이온성 단량체 단위의 몰 함량(몰%)에 관하여 특징화될 수 있다. 음이온성 단량체 단위(들)는 필름 중의 총 PVOH 중합체 약 0.3 몰% 내지 약 3 몰%의 범의의 양으로 수용성 필름 중에 존재할 수 있다. 음이온성 단량체 단위(들)는 필름 중의 총 PVOH 중합체 적어도 약 0.3, 0.5, 0.75, 1.0, 또는 1.2 몰%, 및/또는 약 3.0, 2.5, 2.0, 또는 1.7 몰% 이하의 양으로 필름 중에 존재할 수 있다. 예를 들면, 말레산 유래 단량체 단위의(카복실화된) 음이온성 단량체 단위를 포함하는 제1 PVOH 중합체는 제2 PVOH 중합체, 예를 들면, 단독중합체와 약 20 중량%/80 중량% 블렌드 내지 약 80 중량%/20 중량% 블렌드로 혼합되어 총 PVOH 중합체의 약 0.5 몰% 내지 약 3 몰%의 평균 블렌드 음이온성 단량체 단위 함량을 달성할 수 있다. 또 다른 유형의 실시형태에 있어서, 상기 음이온성 단량체 단위 함량은 필름 중의 총 수용성 PVOH 중합체 내용물에 비례하여 적용될 수 있다. 또 다른 유형의 실시형태에 있어서, 상기 음이온성 단량체 단위 함량은 필름, PVOH 또는 다른 것 중의 총 수용성 중합체 내용물에 비례하여 적용될 수 있다.
폴리비닐 아세테이트의 폴리비닐 알코올로의 비누화를 위한 용매는 전형적으로 메탄올이고, 이는 수득된 PVOH 분말 중에, 심지어 건조 후에도, 잔류할 수 있다. PVOH의 용해시, 메탄올은 대기로 방출된다. 따라서, PVOH 분말 중에 잔류하는 메탄올 함량을 3 중량% 미만, 또는 심지어 1 중량% 미만으로 감소시키는 것이 바람직하다. 휘발성 유기 화합물을 제거하는 방법은 건조 단계 동안 물 함유 기체를 공급하여 PVOH 중합체 중에서 휘발성 유기 화합물을 물과 교체하는 것을 포함한다. 그러나, 에틸렌적으로 불포화된 다이카복실산의 모노에스터, 다이에스터, 또는 무수물로 개질된 PVOH는 물에 높은 친화력을 갖고, 물-기체의 사용은 PVOH의 가공을 어렵게 만드는 분말 입자의 표면의 용해 및 입자의 응집을 야기한다. 대안적으로, 고온에서 연장된 가열이 잔류 메탄올을 제거하는데 사용되어 왔다. 그러나, 이러한 고온은 PVOH 하이드록실 잔기 및 모노에스터, 다이에스터, 및/또는 무수물 단위 사이의 가교결합을 촉진시키고, 이는 불용성 성분을 야기한다.
PVOH 공중합체 중의 잔류 메탄올의 양을 감소시키기 위하여, 비누화된 공중합체를 약 45 부피% 이상, 60 부피% 이상, 또는 70 부피% 이상의 메틸 아세테이트 함량을 갖는 메탄올/메틸 아세테이트 혼합물 중에서 세척한다. 예를 들면, 비누화 단계 후 수득된 PVOH 겔은 15/85(v/v) 비율의 메탄올/메틸 아세테이트로 분쇄될 수 있다.
추가로, 메탄올의 양을 감소시키기 위하여, 최종 PVOH 수지의 입자 크기는 95 중량% 초과가 1.0㎜ 체를 통과하거나, 30% 초과가 500 미크론 체를 통과하거나, 45% 초과가 500 미크론 체를 통과하도록 감소될 수 있다. 최종 PVOH 수지의 입자 크기가 너무 큰 경우, 메탄올의 휘발이 어려워진다.
에틸렌적으로 불포화된 다이카복실산의 모노에스터, 다이에스터, 또는 무수물을 함유하는 PVOH 공중합체에 있어서, 불용성 성분의 양은 부분적인 비누화에 의한 공중합체 개질도에 대한 락톤 고리 형성도의 비를 조절함으로써 감소시킬 수 있다. 공중합체 개질도에 대한 락톤 고리 형성도의 비율은 식(Q)에 의해 기재될 수 있다:
0.05 ≤ Y/X < 0.98 (Q)
식 중, X는 공중합체 개질도이고, Y는 락톤 고리 형성도이다. 불용성 물질의 양을 감소시키기 위하여, Y/X는 약 0.80 이하, 약 0.60 이하, 또는 약 0.40 이하이다.
추각의 공단량체는 비닐 아세트산, 말레산, 모노알킬 말레에이트, 다이알킬 말레에이트, 말레산 무수물, 푸마르산, 모노알킬 푸마레이트, 다이알킬 푸마레이트, 모노메틸 푸마레이트, 다이메틸 푸마레이트, 푸마르산 무수물, 이타콘산, 모노메틸 이타코네이트, 다이메틸 이타코네이트, 이타콘산 무수물, 전술한 것의 알칼리 금속염(예를 들면, 나트륨, 칼륨, 또는 다른 알칼리 금속염), 전술한 것의 에스터(예를 들면, 메틸, 에틸, 또는 다른 C1-C4 또는 C6 알킬 에스터), 및 이들의 조합물(예를 들면, 음이온성 단량체 또는 동일한 음이온성 단량체의 동등한 형태의 다중 유형)을 포함하는 음이온성 단량체를 포함한다.
말레산 유래 PVOH 중합체의 양은 비닐 알코올 단량체 단위 및 (임의로) 비닐 아세테이트 단량체 단위로 구성된 PVOH 중합체와 조합된다(예를 들면, 폴리(비닐 알코올-코-비닐 아세테이트)의 완전히 가수분해된 폴리비닐 알코올 또는 부분적으로 가수분해된 조합인 PVOH 단독중합체).
비닐 알코올 단량체 단위 및 (임의로) 비닐 아세테이트 단량체 단위로 구성된 PVOH 단독중합체는 PVOH 수지 블렌드 약 50% 내지 약 90 중량%, 또는 PVOH 수지 블렌드 약 50% 내지 약 80%, 또는 약 50% 내지 약 70%, 또는 약 60% 내지 약 70 중량%를 포함한다.
비닐 알코올 단량체 단위 및 (임의로) 비닐 아세테이트 단량체 단위로 구성된 PVOH 단독중합체는 1종 이상의 상이한 PVOH 단독중합체로부터 선택될 수 있다. PVOH 단독중합체는 점도, 가수분해도 또는 둘 다 상이할 수 있다.
PVOH 수지의 점도는 PVOH 수지의 중량 평균 분자량
Figure 112018094690023-pct00001
과 관련이 있고, 종종 점도는 중량 평균 분자량의 대용물로서 사용된다는 것이 당해 분야에 잘 공지되어 있다. PVOH 단독중합체는 약 3.0 내지 약 40.0 cP, 또는 7.0 내지 약 30.0 cP, 또는 약 10.0 내지 약 35.0 cP, 또는 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35. 36, 37, 38, 39, 40 cP의 점도를 가질 수 있다. 특정한 비제한적인 예는 다음을 포함한다:
Figure 112018094690023-pct00002
PVOH 단독중합체 수지는 적어도 80%, 84% 또는 85% 및 많아야 약 99.7%, 98%, 96%, 또는 80%, 예를 들면, 약 84% 내지 약 90%, 또는 85% 내지 88%의 범의, 또는 86.5%, 또는 85% 내지 99.7%, 약 88% 내지 98%, 또는 90% 내지 96%의 범의, 예를 들면, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 또는 96%의 가수분해도(degree of hydrolysis: D.H. 또는 DH)를 가질 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 가수분해도는 비닐 알코올 단위로 전환되는 비닐 아세테이트 단위의 몰 퍼센트로서 표시된다. 특정한 비제한적인 예는 다음을 포함한다:
Figure 112018094690023-pct00003
제1 PVOH 수지, 말레산 유래 PVOH 중합체는 PVOH 수지 블렌드의 남은 부분, 또는 말레산 유래 PVOH 중합체의 PVOH 수지 블렌드의 약 10% 내지 약 50 중량%, 또는 PVOH 수지 블렌드의 약 20% 내지 약 50%, 또는 약 30% 내지 약 50%, 또는 약 30% 내지 약 40 중량%를 이룬다.
말레산 유래 PVOH 중합체는 약 15 내지 약 20 cP, 또는 15 내지 약 18 cP의 점도를 갖는다. 말레산 유래 PVOH 중합체에 대한 가수분해도는 약 88.0 몰% 내지 약 98.0 몰%, 또는 90.0 몰% 내지 약 94 몰%, 또는 88.0 몰% 내지 92.0 몰%, 또는 약 60% 내지 약 99%, 또는 약 80% 내지 약 98%, 또는 약 83% 내지 약 95%, 또는 약 85% 내지 약 92%이다. 하나의 예는 점도가 15 내지 20 cP이고 가수분해도가 88.0 몰% 내지 92.0 몰%인 말레산 유래 PVOH 중합체, 전술한 것의 알칼리 금속염(예를 들면, 나트륨, 칼륨, 또는 다른 알칼리 금속염), 전술한 것의 에스터(예를 들면, 메틸, 에틸, 또는 다른 C1-C4 또는 C6 알킬 에스터), 및 이들의 조합물이다.
대안적으로, 음이온성 개질된 PVOH 중합체는 약 10cP 내지 약 40cP, 또는 약 10cP 내지 약 30cP, 또는 약 12cP 내지 약 25cP, 또는 14cP 내지 20cP의 점도를 가질 수 있다. 제1 점도 μ1은 약 4 cP 내지 약 24 cP의 범위(예를 들면, 적어도 약 4, 8, 10 또는 12 cP 및/또는 약 12, 16, 20, 또는 24 cP 이하, 예를 들면, 약 10 cP 내지 약 16 cP 또는 약 10 cP 내지 약 20 cP)일 수 있고, 가수분해도는 60% 내지 약 99%, 바람직하게는 약 80% 내지 약 98%, 바람직하게는 약 83% 내지 약 95%, 바람직하게는 약 85% 내지 약 92%이다.
PVOH 수지 블렌드는 약 10.0 내지 약 25.0 cP, 또는 약 12.0 내지 약 20.0 cP, 또는 약 13.0 내지 약 16.0 cP, 또는 약 14.0 내지 약 15.5 cP의 블렌드 점도를 가질 수 있다. 약 10 cP 내지 약 30 cP의 제1 점도(μ1)를 갖는 제1 PVOH 중합체, 말레산 유래 PVOH 중합체 및 약 40 cP 이하의 제2 점도(μ2)를 갖는 제2 PVOH 중합체, 비닐 알코올 단량체 단위 및 임의로 비닐 아세테이트 단량체 단위로 본질적으로 구성된 PVOH 단독중합체를 갖는 것이 바람직할 수 있다. 다양한 실시형태의 또 다른 개선에 있어서, 말레산 유래 PVOH 중합체 및 PVOH 단독중합체에 대한 점도 차이 |μ2-μ1|는 약 0 cP 내지 약 10 cP(예를 들면, 약 0 cP 내지 약 5 cP)의 범위이다.
이론과 결부되지 않지만, 말레산 유래 PVOH 중합체 및 PVOH 단독중합체의 조합의 선택은 수용성 필름으로 만들어진 포장의 강도과 균형 잡히게 감소되는 수용성 필름 잔류물의 양과 함께 용해도에 대한 목적하는 물리적 성질을 제공하는 것으로 여겨진다.
PVOH 수지 블렌드는 음이온성 PVOH 중합체를 포함할 수 있고, 음이온성 단량체 단위는 비닐 아세트산, 말레산, 모노알킬 말레에이트, 다이알킬 말레에이트, 말레산 무수물, 푸마르산, 모노알킬 푸마레이트, 다이알킬 푸마레이트, 모노메틸 푸마레이트, 다이메틸 푸마레이트, 푸마르산 무수물, 이타콘산, 모노메틸 이타코네이트, 다이메틸 이타코네이트, 이타콘산 무수물, 전술한 것의 알칼리 금속염(예를 들면, 나트륨, 칼륨, 또는 다른 알칼리 금속염), 전술한 것의 에스터(예를 들면, 메틸, 에틸, 또는 다른 C1-C4 또는 C6 알킬 에스터), 및 이들의 조합물(예를 들면, 음이온성 단량체 또는 동일한 음이온성 단량체의 동등한 형태의 다중 유형)을 포함하는 비닐 음이온성 단량체에 상응하는 비닐 중합 단위를 포함한다. 음이온성 단량체 단위를 포함하는 다른 음이온성 PVOH 중합체는 다른 PVOH 중합체 중에 개별적으로 또는 총괄적으로 약 3 몰% 내지 약 6 몰%, 또는 약 3 몰% 내지 약 5 몰%, 또는 약 3.5 몰% 내지 약 4.5 몰%, 또는 약 4 몰% 내지 약 4.5 몰%의 범의의 양으로 존재할 수 있다.
수용성 필름은 적어도 약 50 중량%, 55 중량%, 60 중량%, 65 중량%, 70 중량%, 75 중량%, 80 중량%, 85 중량%, 또는 90 중량% 및/또는 약 60 중량%, 70 중량%, 80 중량%, 90 중량%, 95 중량%, 또는 99 중량% 이하의 PVOH 수지 블렌드를 함유할 수 있다.
하나의 양상에 있어서, 제1 PVOH 중합체는 필름 중에서 총 PVOH 중합체 및 PVOH 공중합체의(즉, PVOH 수지 블렌드 중량에 상대적인) 약 30 중량% 내지 약 90 중량%(또는 약 40 중량% 내지 약 60 중량%, 약 40 중량% 내지 약 70 중량%)의 범위의 양으로 수용성 필름 중에 존재한다. 예를 들면, 제1 PVOH 공중합체는 필름 중에서 총 PVOH 중합체 및 PVOH 공중합체의 적어도 30 중량%, 40 중량%, 45 중량%, 50 중량%, 55 중량%, 60 중량%, 또는 65 중량% 및/또는 약 55 중량%, 60 중량%, 65 중량%, 70 중량%, 75 중량%, 80 중량%, 85 중량% 또는 90 중량% 이하의 양으로 존재할 수 있다. 또 다른 양상에 있어서, 제1 PVOH 중합체의 상기 농도는 대안적으로 또는 추가적으로 필름 중의 총 수용성 중합체 함량, PVOH 또는 다른 것에 상대적일 수 있다.
양상에 있어서, 제2 PVOH 중합체는 필름 중에서 총 PVOH 중합체 및 PVOH 공중합체의(즉, PVOH 수지 블렌드 중량에 상대적인) 약 10 중량% 내지 약 70 중량%(또는 약 30 중량% 내지 약 60 중량%, 약 40 중량% 내지 약 60 중량%)의 범위의 양으로 존재한다. 예를 들면, 제2 PVOH 중합체는 필름 중에서 총 PVOH 중합체 및 PVOH 공중합체의 적어도 10 중량%, 20 중량%, 30 중량%, 또는 40 중량% 및/또는 약 40 중량%, 50 중량%, 60 중량%, 또는 70 중량% 이하의 양으로 존재할 수 있다. 또 다른 양상에 있어서, 제2 PVOH 중합체의 상기 농도는 대안적으로 또는 추가적으로 필름 중의 총 수용성 중합체 함량, PVOH 또는 다른 것에 상대적일 수 있다.
점도
PVOH 중합체(μ)의 점도는 영국 표준 EN ISO 15023-2:2006 아넥스 E 브룩필드 시험 방법에 기재된 UL 어댑터가 구비된 브룩필드 LV 유형 점도계를 사용하여 새롭게 제조된 용액을 측정하여 결정된다. 20℃에서 4% 폴리비닐 알코올 수용액의 점도를 언급하는 것이 국제 관행이다. 본 명세서에서 센티푸아즈(cP)로 명시된 중합체성 점도는 달리 명시되지 않은 한, 20℃에서의 4% 수성 수용성 중합체 용액의 점도를 지칭하는 것으로 이해되어야 한다. 유사하게, 수지가 특정한 점도를 갖는(또는 갖지 않는) 것으로 기재되는 경우, 수지에 대한 평균 점도인 것으로 의도되고, 이는 명시된 점도는 본질적으로 상응하는 분자량 분포를 갖는다.
다른 수용성 중합체
수용성 필름을 위하여 PVOH 수지 블렌드 이외에 사용하기 위한 다른 수용성 중합체는 폴리아크릴레이트, 수용성 아크릴레이트 공중합체, 폴리비닐 피롤리돈, 폴리에틸렌이민, 풀룰란; 구아 검, 검 아카시아, 잔탄 검, 카라기난, 및 전분을 포함하지만 이에 한정되지 않는 수용성 천연 중합체; 개질된 전분, 에톡실화된 전분, 및 하이드록시프로필화된 전분을 포함하지만 이에 한정되지 않는 수용성 중합체 유도체, 전술한 것의 공중합체 및 상기 중 임의의 것의 조합을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 또 다른 수용성 중합체는 폴리알킬렌 옥사이드, 폴리아크릴아마이드, 폴리아크릴산 및 이의 염, 셀룰로스, 셀룰로스 에터, 셀룰로스 에스터, 셀룰로스 아마이드, 폴리비닐 아세테이트, 폴리카복실산 및 이의 염, 폴리아미노산, 폴리아마이드, 젤라틴, 메틸셀룰로스, 카복시메틸셀룰로스 및 이의 염, 덱스트린, 에틸셀룰로스, 하이드록시에틸 셀룰로스, 하이드록시프로필 메틸셀룰로스, 메토덱스트린, 폴리메트아크릴레이트, 및 임의의 전술한 것의 조합을 포함할 수 있다. PVOH든 다른 것이든 상관 없이 이러한 수용성 중합체는 다양한 공급업체로부터 상업적으로 이용 가능하다.
다른 수용성 중합체의 특히 적합한 용도는 제US 682159 B1호의 제3 칼럼, 65줄 내지 제4 칼럼, 56줄에 논의된다.
가소제
가소제는 글리세롤, 다이글리세롤, 소르비톨, 에틸렌 글리콜, 다이에틸렌 글리콜, 트라이에틸렌 글리콜, 다이프로필렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 400 MW 이하의 폴리에틸렌 글리콜, 네오펜틸 글리콜, 트라이메틸올프로판, 폴리에터 폴리올, 소르비톨, 2-메틸-1,3-프로판다이올(예를 들면, MP 다이올(MP Diol)®), 에탄올아민, 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있지만 이에 한정되지 않는다. 가소제는 글리세롤, 소르비톨, 트라이에틸렌글리콜, 프로필렌 글리콜, 다이프로필렌 글리콜, 2-메틸-1,3-프로판다이올, 트라이메틸올프로판, 또는 이들의 조합물로부터 선택될 수 있다. 실시형태의 하나의 유형에 있어서, 가소제는 글리세롤, 소르비톨, 및 2-메틸-1,3-프로판다이올을 포함한다. 실시형태의 또 다른 유형에 있어서, 가소제는 글리세롤, 소르비톨, 및 트라이메틸올프로판을 포함한다. 가소제의 총량은 총 필름 중량을 기준으로 약 10 중량% 내지 약 45 중량%, 또는 약 15 중량% 내지 약 45 중량%, 또는 약 15 중량% 내지 약 40 중량%, 또는 약 20 중량% 내지 약 30 중량%의 범의, 예를 들면, 약 15 중량%, 20 중량%, 25 중량%, 30 중량%, 35 중량%, 40 중량%일 수 있다. "PHR"은 수용성 필름 중의 수용성 중합체(또는 수지, PVOH든 다른 것이든 상관 없음) 100부당 확인된 요소의 조성물의 부를 지칭하는 것을 의도한다. 1종 이상의 가소제의 적합한 수준은 5 PHR 내지 50 PHR, 예를 들면, 10 PHR 내지 40 PHR, 예를 들면, 20 PHR 내지 40 PHR이다.
예를 들면, 글리세롤, 소르비톨, 및 2-메틸-1,3-프로판다이올의 조합으로, 가소제의 총량은 약 10 중량% 내지 약 40 중량%, 또는 약 15 중량% 내지 약 45 중량%, 또는 약 20 중량% 내지 약 30 중량%, 또는 약 22 중량% 내지 약 28 중량%의 범의, 예를 들면, 15 중량%, 20 중량%, 25 중량%, 30 중량%, 35 중량%, 40 중량%일 수 있다. 가소제 중 2종(글리세롤 및 2-메틸-1,3-프로판다이올)은 실온에서 액체이고 1종(소르비톨)은 실온에서 고체이기 때문에 이들 범위는 일반적으로 더 낮다. 임의로, 글리세롤은 약 2 중량% 내지 약 25 중량%, 또는 3 중량% 내지 약 20 중량%, 또는 약 4 중량% 내지 약 14 중량%, 또는 약 6 중량% 내지 약 12 중량%, 예를 들면, 약 9 중량%의 양으로 사용될 수 있다. 임의로, 소르비톨은 약 0.1 중량% 내지 약 20 중량%, 또는 약 0.5 중량% 내지 약 15 중량%, 또는 약 1 중량% 내지 약 10 중량%, 또는 약 2 중량% 내지 약 6 중량%, 예를 들면, 약 3.3 중량%의 양으로 사용될 수 있다. 임의로, 2-메틸-1,3-프로판다이올은 약 5 중량% 내지 약 30 중량%, 또는 약 10 중량% 내지 약 22.5 중량%, 또는 약 12 중량% 내지 약 18 중량%, 예를 들면, 16 중량%의 양으로 사용될 수 있다. 또 다른 양상에서, 가소제의 양은 PHR로 특징화될 수 있다. 따라서, 예를 들면, 글리세롤, 소르비톨, 및 2-메틸-1,3-프로판다이올(MPD)의 조합으로, 가소제의 총량은, 예를 들면, 적어도 20 PHR, 또는 적어도 25 PHR일 수 있다. 가소제의 총량은, 예를 들면, 40 PHR 또는 45 PHR 이하일 수 있다. 가소제의 총량은, 예를 들면, 20 내지 40 PHR, 또는 25 내지 40 PHR, 또는 25 내지 35 PHR, 또는 25 내지 30PHR의 범위일 수 있다. 가소제의 총량은 34 또는 37 PHR일 수 있다.
또 다른 예에서, 글리세롤, 소르비톨, 및 트라이메틸올프로판의 조합 내에서, 가소제의 총량은 약 25 중량% 내지 약 50 중량%, 또는 약 30 중량% 내지 약 45 중량%, 또는 약 35 중량% 내지 약 45 중량%, 또는 약 40 중량% 내지 약 45 중량%의 범의, 예를 들면, 35 중량%, 40 중량%, 42 중량%, 45 중량%, 47 중량%, 50 중량%일 수 있다. 가소제 중 2종(소르비톨 및 TMP)은 실온에서 고체이고 1종(글리세롤)은 실온에서 액체이기 때문에 이들 범위는 일반적으로 더 높다. 임의로, 글리세롤은 약 5 중량% 내지 약 40 중량%, 또는 10 중량% 내지 약 35 중량%, 또는 약 15 중량% 내지 약 30 중량%, 예를 들면, 약 20 중량%의 양으로 사용될 수 있다. 임의로, 소르비톨은 약 1 중량% 내지 약 20 중량%, 또는 약 3 중량% 내지 약 20 중량%, 또는 약 5 중량% 내지 약 15 중량%, 예를 들면, 10 중량%의 양으로 사용될 수 있다. 임의로, 트라이메틸올프로판은 약 1 중량% 내지 약 25 중량%, 또는 약 2 중량% 내지 약 20 중량%, 또는 약 5 중량% 내지 약 15 중량%, 예를 들면, 약 10 중량%의 양으로 사용될 수 있다. 또 다른 양상에 있어서, 가소제의 양은 PHR로 특징화될 수 있다. 따라서, 예를 들면, 글리세롤, 소르비톨, 및 트라이메틸올프로판(TMP)의 조합으로, 가소제의 총량은, 예를 들면, 적어도 30 PHR, 또는 적어도 35 PHR일 수 있다. 가소제의 총량은, 예를 들면, 40 PHR 또는 45 PHR 또는 50 PHR 이하일 수 있다. 가소제의 총량은, 예를 들면, 30-50 PHR, 약 32.5 PH 내지 약 42.5 PHR, 또는 35 내지 45 PHR, 또는 35 내지 40 PHR, 또는 30 PHR 초과 내지 45 PHR 미만, 또는 40 PHR 내지 50 PHR의 범위일 수 있다. 가소제의 총량은 34 또는 37.5 PHR일 수 있다.
본 명세서에 기재된 예시의 것들과 일치하는 가소제 수준은 본 명세서에 기재된 다양한 다른 성분과의 필름 제형에 대한 대표적인 수준, 및 범위에 대한 다양한 상하계 둘 다를 구체적으로 고려한다. 가소제의 특정한 양은 수용성 필름의 목적하는 필름 가요성 및 전환 특징을 포함하여 본 명세서에 기재된 인자를 기준으로 특정한 실시형태로 선택될 수 있다. 낮은 가소제 수준에서, 필름은 취약해지거나 가공이 어려워지거나 파괴되는 경향이 있을 수 있다. 상승된 가소제 수준에서, 필름은 너무 부드럽거나 약하거나 목적하는 용도를 위한 가공이 어려울 수 있다.
가소제는 그 물질을 더 부드럽게 하고, (중합체의 유리-전이 온도를 감소함에 의해) 더 가요성으로 하고 가공을 더 용이하게 하는 물질(보통 수지 또는 엘라스토머)에 첨가된 액체, 고체, 또는 반고체이다. 중합체는 중합체 또는 단량체를 화학적으로 개질함으로써 내부적으로 가소화될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 중합체는 적합한 가소제의 첨가에 의해 외부적으로 가소화될 수 있다. 본 명세서에 기재된 필름을 위한 가소제의 조합은 제1 가소제로서 글리세롤, 제2 가소제로서 당 알코올, 및 제1 가소제 및 제2 가소제와 상이한 제3 가소제로서 폴리올을 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 달리 명시되지 않는 한, 용어 "PHR"은 수용성 필름 중의 수용성 중합체(또는 수지, PVOH든 다른 것이든 상관 없음) 100부당 확인된 요소의 조성물의 부를 지칭하는 것을 의도한다.
몇몇 실시형태에 있어서, 수용성 필름은 적어도 1종의 가소제(예를 들면, 제2 가소제, 제3 가소제, 또는 다른 것으로서)를 포함할 수 있고, 이는 일반적으로 실온 및/또는 통상적인 사용, 저장, 또는 수송 온도에서 고체인 가소제, 예를 들면, 약 10℃ 또는 20℃ 내지 약 30℃, 40℃, 또는 50℃의 범위에서 고체이고/이거나 이러한 범위보다 높은 융점(예를 들면, 주조와 같은 통상적인 필름 형성 공정 온도보다 낮지만 통상적인 사용, 저장, 또는 수송 온도보다 높은 융점)을 갖는 가소제이다. 이러한 고체 가소제의 예는 소르비톨(95℃ 융점) 및 트라이메틸올프로판(58℃ 융점)을 포함한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 수용성 필름은 적어도 1종의 가소제(예를 들면, 제2 가소제, 제3 가소제, 또는 다른 것로서)를 포함할 수 있고, 이는 일반적으로 실온 및/또는 통상적인 사용, 저장, 또는 수송 온도에서 액체이고, 예를 들면, 약 10℃ 또는 20℃ 내지 약 30℃, 40℃, 또는 50℃의 범위에서 액체이고/이거나 이러한 범위보다 낮은 융점을 갖는 액체이다.
블로킹 방지 충전제
SiO2는 전환성에 있어서 낮은 COF를 제공하는 것을 돕고, 임의로 이는 잔류물의 감소를 보조한다. 블로킹 방지 충전제(예를 들면, SiO2)의 농도가 0에 접근함에 따라, 블로킹 힘(롤 위에서 하나의 필름 층을 다른 층으로부터 분리하는 힘)은 증가하는 경향이 있을 것이다. 블로킹 방지 충전제(예를 들면, SiO2)의 최소 수준이 고려되고, 특정한 농도를 초과하는 경우, 블로킹 방지 충전제(예를 들면, SiO2)에 의해 제공된 블로킹 힘에 대한 추가의 감소 여부는 제한될 것이다. 다르게 말하면, 추가의 수준에 의한 블로킹 힘의 감소는 일반적으로 도 1에 예시된 바와 같은 "역 S형"일 것이다.
블로킹 방지 충전제(예를 들면, SiO2)는 필름 중에 적어도 0.1 PHR, 또는 적어도 0.5 PHR, 또는 적어도 1 PHR, 또는 약 0.1 내지 3.0 PHR, 또는 약 0.3 내지 약 2.0 PHR, 또는 약 0.4 내지 1.0 PHR, 또는 약 0.5 내지 약 0.9 PHR, 또는 약 0.5 내지 약 2 PHR, 또는 약 0.5 내지 약 1.5 PHR, 또는 0.1 내지 1.2 PHR, 또는 0.1 내지 2.7 PHR의 범위, 예를 들면, 0.5 PHR, 0.6 PHR, 0.7 PHR, 0.8 PHR, 또는 0.9 PHR의 양으로 존재할 수 있다. 임의의 특정한 이론과 결부되는 것을 의도하지 않지만, 0.5 PHR의 블로킹 방지 충전제(예를 들면, SiO2)에 의해 제공된 블로킹에서의 감소는 선형이 아닐 것으로 생각되고, 예를 들면, 블로킹에서 0.5에서 1.0로의 감소는 1.0에서 1.5로의 감소보다 더 큰 감소일 것이다. 어느 시점에서, 블로킹 방지 충전제(예를 들면, SiO2) 수준이 충분히 높지 않은 경우, PVOH 수지는 입자를 함께 결합하는데 충분하지 않을 것이라는 것은 알기 쉽다.
이산화규소/실리카 이외에, 탄산칼슘 및 탈크는 블로킹 방지제/충전제로서 사용이 고려된다. 블로킹 방지제/충전제에 대하여 적합한 중앙 입자 크기는 약 3 또는 약 4 미크론 내지 약 11 미크론, 또는 약 4 내지 약 8 미크론, 또는 약 5 내지 약 6 미크론의 범위, 예를 들면, 5, 6, 7, 8, 또는 8 미크론의 중앙 크기를 포함한다. 적합한 SiO2는 수성 시스템에서 사용하도록 설계된 미처리 합성 비정질 실리카이다. 폴리비닐 알코올 필름 중에 블로킹 방지제 및 충전제로서 사용하기 위한 당해 분야에 공지된 추가의 제제는 전분, 개질된 전분, 가교결합된 폴리비닐피롤리돈, 가교결합된 셀룰로스, 미세결정질 셀룰로스, 금속 산화물, 및 마이카를 포함한다.
방출 개질제
임의의 특정한 이론과 결부되는 것을 의도하지 않지만, 스테아르산은 다음 중 하나 이상의 이유로 방출 개질제로서 효과적으로 작동하는 것으로 여겨진다: (a) 이는 PVOH 수지 및 첨가제의 주조 용액(casting solution)을 생성하는데 사용되는 물의 비등점 미만의 융점을 갖고; 따라서 약 90℃ 미만의 융점을 갖는 산이 특히 바람직하고; (b) 이는 블로킹의 감소 및 COF의 감소를 돕는 효과적으로 "왁스성" 성분일 수 있는 충분히 긴 알킬 쇄를 갖고; (c) 이는, 예를 들면, 파우치를 만드는 필름 전환기로, 그 다음, 필름 전환기로부터 최종 제품으로서 소비자에게로 수송 및 저장에서 보이는 수용성 필름보다 전형적으로 더 높은 온도를 초과하는 충분하게 높은 융점을 갖고(예를 들면, 극한의 상황에서 70℃지만, 더 전형적으로 많아야 50℃ 또는 40℃); 따라서, 약 50℃ 초과 또는 약 60℃ 초과 또는 약 70℃ 초과의 융점을 갖는 산이 고려된다. 따라서, 약 50℃ 내지 약 90℃, 또는 약 60℃ 내지 약 90℃, 또는 약 70℃ 내지 약 90℃의 범위의 융점을 갖는 왁스성 산이 고려된다.
또한 지방산, 지방산 에스터, 지방산 아마이드, 임의의 전술한 것의 선형 또는 분지형 버전, 임의의 전술한 것의 포화 또는 불포화 버전, 임의의 전술한 것의 치환 또는 비치환 버전, 특히 약 50℃ 초과 또는 약 60℃ 초과 또는 약 70℃ 초과 또는 약 50℃ 내지 약 90℃, 또는 약 60℃ 내지 약 90℃, 또는 약 70℃ 내지 약 90℃의 범위의 융점을 갖는 것들, 및 임의의 전술한 것의 조합이 고려된다. 또한 약 50℃ 초과 또는 약 60℃ 초과 또는 약 70℃ 초과 또는 약 50℃ 내지 약 90℃, 또는 약 60℃ 내지 약 90℃, 또는 약 70℃ 내지 약 90℃의 범위의 융점을 갖는 지방산 염, 및 임의의 전술한 것의 조합이 고려된다. 또한 약 50℃ 초과 또는 약 60℃ 초과 또는 약 70℃ 초과 또는 약 50℃ 내지 약 90℃, 또는 약 60℃ 내지 약 90℃, 또는 약 70℃ 내지 약 90℃의 범위의 융점을 갖는 지방 아민 아세테이트 및 지방 알코올, 및 임의의 전술한 것의 조합, 예를 들면, 수소화된 우지 아민 아세테이트가 고려된다. 1종 이상의 방출 개질제의 조합이 필름에서 사용을 위해 고려된다.
도데칸산(MP 44℃), 트라이데칸산(MP 45℃), 테트라데칸산(MP 54℃), 펜타데칸산(MP 43℃), 헥사데칸산(MP 63℃), 헵타데칸산(MP 63℃), 옥타데칸산/스테아르산(MP 70℃), 노나데칸산(MP 69℃), 에이코산산(MP 77℃), 헨에이코산산(MP 82℃), 도코산산(MP 81℃), 트라이코산산(MP 79℃), 테트라코산산(MP 88℃), 펜타코산산(MP 84℃), 헥사코산산(MP 88℃), 헵타코산산(MP 82℃), 옥타코산산(MP 90℃), 노나코산산(MP 90℃), 트라이아코탄산(MP 94℃), 에이코산산 메틸 에스터(MP 46℃), 헨에이코산산 메틸 에스터(MP 49℃), 도코산산 메틸 에스터(MP 54℃), 트라이코산산 메틸 에스터(MP 53℃), 테트라코산산 메틸 에스터(MP 60℃), 펜타코산산 메틸 에스터(MP 61℃), 헥사코산산 메틸 에스터(MP 64℃), 헵타코산산 메틸 에스터(MP 64℃), 옥타코산산 메틸 에스터(MP 67℃), 노나코산산 메틸 에스터(MP 69℃), 트라이아콘탄산(MP 72℃), 및 특히 60℃ 내지 80℃의 범위의 융점을 갖는 것들로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 화합물이 특히 고려된다.
특히 스테아르산은 수용성이 아니지만 100℃ 미만에서 용융되어 수용액 중에 용융 및 혼합되는 것이 가능하고, 이는 주조되어 필름 전환성, 단기간 표면 내수성 및 블로킹 방지 특징을 포함하지만 이에 한정되지 않는 이득을 제공하는 것을 도울 것이다.
방출 개질제(예를 들면, 스테아르산)에 대한 최적 농도는, 몇몇 실시형태에 있어서, 필름의 파우치로의 전환 방법에 따라 좌우될 수 있다. 열 밀봉을 사용하여 필름을 파우치로 전환시키는 경우, 파우치 밀봉이 용매 밀봉(예를 들면, 수밀봉)인 경우보다 더 높은 방출 개질제(예를 들면, 스테아르산)의 부하를 용이하게 허용할 수 있다. 이는 열 밀봉이 용융된 PVOH의 융합으로부터 형성되고 필름 성질의 대부분이 방출 개질제(예를 들면, 스테아르산)가 몇몇 실시형태에 있어서 농축될 수 있는 단지 필름 표면보다 더 효과적이기 때문이다. 방출 개질제(예를 들면, 스테아르산)가 바람직하게는 표면에 존재하는 경우, 물은 스테아르산을 용해시키지 않을 것이고; 따라서 PVOH는 용이하게 용해되어 우수한 밀봉을 형성하지 않을 것이다. 임의의 특정한 이론으로 제한되는 것을 의도하지 않지만, 몇몇 방출 개질제, 예를 들면, 스테아르산과 함께, 필름의 공기 측면(필름의 밴드 측과 대조적으로)은 방출 개질제 중에 더 풍부할 것으로 생각된다. 이러한 불균질성은 밴드-대-밴드 측면/필름의 표면에서 필름의 더 우수한 밀봉을 위한 것이고, 파우치의 외부를 형성할 수 있고, 따라서 대부분의 물에 노출되는 공기 측/표면이 덜 가용성일 것이기 때문에 몇몇 실시형태에서 유리할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 달리 명시되지 않는 한, 용어 "PHR"은 수용성 필름 중의 수용성 중합체(또는 수지, PVOH든 다른 것이든 상관 없음) 100부당 확인된 요소의 조성물의 부를 지칭하는 것을 의도한다. 일반적으로, 방출 개질제(예를 들면, 스테아르산)는 적어도 0.1 PHR, 또는 적어도 0.5 PHR, 또는 적어도 1 PHR, 또는 약 0.1 내지 3.0 PHR, 또는 약 0.3 내지 약 2.0 PHR, 또는 약 0.4 내지 1.0 PHR, 또는 약 0.5 내지 약 0.9 PHR, 또는 1.0 내지 1.5 PHR, 또는 약 0.5 내지 약 2 PHR, 또는 약 0.5 내지 약 1.5 PHR, 또는 0.1 내지 1.2 PHR의 범위, 예를 들면, 0.5 PHR, 0.6 PHR, 0.7 PHR, 0.8 PHR, 0.9 PHR, 1.0 PHR, 1.1 PHR, 1.2 PHR, 1.3 PHR, 1.4 PHR, 또는 1.5 PHR의 양으로 필름 중에 존재할 수 있다.
당해 분야의 숙련가는 가소제 수준이 증가함에 따라 수득된 필름의 기계적 성질은 감소하고, 필름은 더 빠르게 용해될 것이라는 것을 인식할 것이다. 따라서, 방출 개질제(예를 들면, 스테아르산)의 최적 수준은, 몇몇 실시형태에 있어서, 필름 중의 가소제 농도와 관련되는 것으로 고려된다. 가소제의 낮은 수준에서 필름은 덜 가용성이고, 결과적으로 방출 개질제(예를 들면, 스테아르산)의 더 낮은 수준이 필요할 수 있다. 반대로, 더 많은 가소제가 필름에 첨가됨에 따라, 필름은 더 용이하게 용해되는 경향을 갖고, 또한 블로킹 힘은 증가하는 경향이 있으며; 결과적으로, 블로킹 방지 충전제(예를 들면, SiO2) 및 방출 개질제(예를 들면, 스테아르산) 둘 다의 높은 부하는 가장 우수한 성능을 달성하는데 필요할 수 있다.
따라서, 예를 들면, 총 가소제에 대한 방출 개질제(예를 들면, 스테아르산)의 비율은 중량 기준으로 약 1:20 내지 약 1:40, 또는 약 1:28 내지 약 1:40, 예를 들면, 1:31, 1:32, 1:33, 1:34, 1:35, 또는 1:36의 범위일 수 있다. 실시형태의 또 다른 유형에 있어서, 비율은, 예를 들면, 1:20 내지 1:36의 범위일 수 있다.
보조 필름 성분
수용성 필름은 이의 의도된 목적에 적합한 양으로 다른 보조제 및 가공제, 예를 들면, 이에 한정되지 않지만, 가소제 상용화제, 계면활성제, 윤활제, 이형제, 충전제, 증량제, 가교결합제, 블로킹 방지제, 항산화제, 점착성 제거제, 소포제, 나노입자, 예를 들면, 층상 실리케이트-유형 나노클레이(예를 들면, 나트륨 몬모릴로나이트), 표백제(예를 들면, 나트륨 메타바이설파이트, 중아황산나트륨 또는 다른 것), 기피제(aversive agent), 예를 들면, 비터런트(bitterant)(예를 들면, 데나토늄염, 예를 들면, 데나토늄 벤조에이트, 데나토늄 사카라이드, 및 데나토늄 클로라이드; 수크로스 옥타아세테이트; 퀴닌; 플라보노이드, 예를 들면, 쿠에르세틴 및 나린겐; 및 쿠아스시노이드, 예를 들면, 쿠아스신 및 브루신) 및 자극제(pungent)(예를 들면, 캡사이신, 피페린, 알릴 아이소티오시아네이트, 및 레진페라톡신(resinferatoxin)), 및 다른 기능성 성분을 함유할 수 있다. 가소제를 포함하는 실시형태가 바람직하다. 이러한 제제의 양은 개별적으로 또는 총괄적으로 약 50 중량%, 20 중량%, 15 중량%, 10 중량%, 5 중량%, 4 중량% 이하 및/또는 적어도 0.01 중량%, 0.1 중량%, 1 중량%, 또는 5 중량%일 수 있다.
적합한 계면활성제는 비이온성, 양이온성, 음이온성 및 양쪽이온성(zwitterionic) 부류를 포함할 수 있다. 적합한 계면활성제는, 이에 한정되지 않지만, 폴리옥시에틸렌화된 폴리옥시프로필렌 글리콜, 알코올 에톡실레이트, 알킬페놀 에톡실레이트, 3차 아세틸렌성 글리콜 및 알칸올아마이드(비이온성), 폴리옥시에틸렌화된 아민, 4차 암모늄 염 및 사원화된 폴리옥시에틸렌화된 아민(양이온성), 및 아민 옥사이드, N-알킬베타인 및 설포베타인(양쪽이온성)를 포함한다. 다른 적합한 계면활성제는 다이옥틸 나트륨 설포석시네이트, 글리세롤 및 프로필렌 글리콜의 락틸화된 지방산 에스터, 지방산의 락틸산 에스터, 나트륨 알킬 설페이트, 폴리소르베이트 20, 폴리소르베이트 60, 폴리소르베이트 65, 폴리소르베이트 80, 레시틴, 글리세롤 및 프로필렌 글리콜의 아세틸화된 지방산 에스터, 및 지방산의 아세틸화된 에스터, 및 이들의 조합물을 포함한다. 다양한 실시형태에 있어서, 수용성 필름 중의 계면활성제의 양은 약 0.1 중량% 내지 2.5 중량%, 임의로 약 1.0 중량% 내지 2.0 중량%의 범위이다.
적합한 기피제는 데나토늄 벤조에이트 및/또는 이의 유도체를 포함한다. 기피제는 필름의 제조 전에(예를 들면, 필름의 주조 또는 압출 전에) 중합체성 물질 및/또는 다른 보조제와 혼합될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 기피제는 일단 형성된 필름 또는 파우치에 첨가될 수 있고, 예를 들면, 더스팅(dusting), 인쇄, 분무, 또는 그렇지 않으면 코팅에 의해 첨가될 수 있다.
잔류 수분
수용성 필름은 추가로 칼 피셔 적정에 의해 측정되는 적어도 4 중량%, 예를 들면, 또는 약 4 내지 약 10 중량%의 범의의 잔류 수분 함량을 가질 수 있다.
냉수 용해도
상기 기재된 바와 같이, 본 필름 및 이로부터 만들어진 물품은 냉수 용해에 특히 적합하고, 따라서 냉수 세척(예를 들면, 약 1℃ 내지 약 30℃, 또는 약 5℃ 내지 약 20℃)에서 이득을 제공한다.
잔류물
수용성 필름은 용해 챔버 시험에 의해 측정되는 바와 같은 잔류물 값을 특징으로 한다. 수용성 필름은 노출되지 않은 필름 및 표 1의 액체 세제 조성물에 38℃에서 7일 동안 노출된 필름 둘 다로서 용해 챔버 시험으로 측정한다. 용해 챔버 시험에서의 변화는 본 출원에 따른 목적하는 물리적 성질 내성을 달성하기 위하여 ± 5 퍼센트 값 내에 속해야 한다. 허용 가능한 성능에 대한 용해 챔버 시험 결과는 노출되지 않은 필름 또는 노출된 필름 중 어느 하나의 60% 미만 잔류이어야 한다.
용해 챔버 시험
잔류물에 대한 용해 챔버 시험은 정적 조건하에 필름 용해를 측정하고, 이는 확산 추진된다. 용해 챔버 시험은 따라서 세탁 주기 동안 직물의 주름에 갇힌 세탁 세제 파우치와 같은 필름이 정적 조건하에 얼마나 잘 용해될 것인지를 나타낸다.
용해 챔버(DC) 시험에 따른 미용해된 잔류물로 특정되거나 이에 대하여 시험되는 수용성 필름을 다음 물질을 사용하여 하기와 같이 분석한다:
1. 비이커(4000㎖);
2. 스테인리스강 세척기(3.5"(88.9㎜) OD, 1.875" ID(47.6㎜), 0.125"(3.18㎜) 두께);
3. 스타이렌-부타다이엔 고무 개스킷(3.375"(85.7㎜) OD, 1.91" ID(48.5㎜), 0.125" 두께(3.18㎜));
4. 스테인리스강 스크린(3.0"(76.2㎜) OD, 200×200 메쉬, 0.0021"(0.053㎜) 와이어 OD, 304SS 스테인리스강 와이어 클로쓰(stainless steel wire cloth));
5. 온도계(0℃ 내지 100℃, +/-1℃까지의 정확도);
6. 절단 펀치(1.5"(38.1㎜) 직경);
7. 타이머(거의 초 단위의 정확도);
8. 역삼투(RO) 물;
9. 바인더 클립(크기 #5 또는 동등물);
10. 알루미늄 팬(2.0"(50.8㎜) OD); 및
11. 초음파 발생기.
시험되는 각각의 필름에 대하여, 3개의 시험 견본을 절단 펀치를 사용하여 3.0 ± 0.10 mil(또는 76.2 ± 2.5㎛)의 두께를 갖는 선택된 시험 필름으로부터 절단한다. 연속 공정에 의해 제조된 필름 웹으로부터 절단하는 경우, 견본은 웹의 횡 방향에 따라(즉, 기계 방향에 수직으로) 고르게 배치된 웹의 면으로부터 절단되어야 한다. 그 다음, 각각의 시험 견본을 다음 과정을 사용하여 분석한다:
1. 필름 견본의 칭량하고, 시험을 통해 견본을 추적한다. 초기 필름 중량(Fo)을 기록한다.
2. 각각의 견본에 대하여 2개의 초음파 처리되고 깨끗하고 건조한 스크린 한 세트의 칭량하고, 시험을 통해 이들을 추적한다. 초기 스크린 중량(조합된 2개의 스트린에 대하여 총괄적으로 So)을 기록한다.
3. 필름 견본을 2개의 스트린의 중심에 편평하게, 그 다음, 2개의 고무 개스킷(스크린과 세척기 사이에 각각의 면에 1개의 개스킷), 및 그 다음, 2개의 세척기 사이에 끼워넣어 견본 용해 챔버를 조립한다.
4. 용해 챔버 조립체를 세척기 주변에 고르게 위치한 4개의 바인더 클립으로 고정하고, 클립을 스크린으로부터 뒤로 접는다.
5. 비이커를 실험실 실온(72 +/- 3℉, 22 +/- 2℃)에서 RO 물 1,500 ml로 충전하고, 실온을 기록한다.
6. 타이머를 5분의 미리 정해진 함침 시간으로 설정한다.
7. 용해 챔버 조립체를 비이커에 넣고, 즉시 타이머를 시작하는데, 이 때 용해 챔버 조립체는 물 표면에 약 45도 입사각으로 넣는다. 이러한 입사각은 챔버로부터 공기 거품을 제거하는 것을 돕는다. 시험 견본 필름이 하부로부터 수평으로 약 10㎜에 위치하도록 용해 챔버 조립체는 비이커 하부에 있다. 용해 챔버 조립체의 4개의 뒤로 접힌 바인더 클립은 비이커 하부로부터 약 10㎜ 필름 간격을 유지하는데 적합하고, 하지만, 임의의 다른 동등한 지지 수단을 사용할 수 있다.
8. 미리 정해진 5분의 미리 정해진 함침 시간이 경과한 후, 용해 챔버 조립체를 비이커로부터 약 45도 각도로 천천히 제거한다.
9. 용해 챔버 조립체를 알루미늄 팬 위에 수평으로 잡아 스크린으로부터 떨어지는 것을 받고 바인더 클립, 세척기, 및 개스킷을 조심스럽게 제거한다. 끼워진 스크린을 부수고 열지 않는다.
10. 끼워진 스크린(즉, 스크린/잔류 미용해 필름/스크린)을 알루미늄 팬 위에 놓고, 100℃의 오븐에 30분 동안 넣어 건조시킨다.
11. 그 안에 임의의 잔류 미용해 필름을 포함하는 끼워진 스크린의 건조된 세트의 칭량한다. 용해 챔버 조립체가 비이커로부터 먼저 제거되었을 때와 건조 동안 팬으로부터 받거나 회수된(예를 들면, 긁어서) 임의의 필름으로부터 떨어질 것을 칭량하고 이에 더한다. 최종 끼워진 스크린 중량(건조된 필름 떨어짐을 포함하여 총괄적으로 Sf)을 기록한다.
12. 필름 견본에 대하여 남은 % 잔류물("DC 잔류물")를 계산한다: % DC 잔류물 = 100*((Sf-So)/Fo).
13. 끼워진 스크린을 RO 물의 비이커에서 약 20분 동안 세정한다. 그 다음, 이들을 분해하고, 적어도 5분 동안 또는 스크린 상에 잔류물이 보이지 않을 때까지 초음파 발생기(켜지고 RO 물로 채워짐)에서 최종적으로 헹군다.
달리 명백하게 기재되지 않는 한, 본 명세서에 기재된 모든 결과는 5분 용해 시간 동안 DC 잔류 시간, 즉, DC(5분) 잔류를 나타낸다.
용해 및 붕괴 시험(MSTM 205)
필름은 당해 분야에 공지되고 제US 20160024446호에 논의된 방법인 모노솔(MonoSol) 시험 방법 205(MSTM 205)에 따른 용해 시간 및 붕괴 시간으로 특정되거나 이에 대하여 시험될 수 있다.
기기 및 물질:
1. 600㎖ 비이커
2. 자석 교반기(랩라인(Labline) 모델 1250호 또는 동등물)
3. 자석 교반봉(5㎝)
4. 온도계(0 내지 100℃ ± 1℃)
5. 주형, 스테인리스강 (3.8㎝ x 3.2㎝)
6. 타이머(0 - 300초, 가장 근접한 초 단위의 정확도)
7. 폴라로이드(Polaroid) 35㎜ 슬라이드 마운트(또는 동등물)
8. 모노솔 35㎜ 슬라이드 마운트 홀더(또는 동등물)
9. 증류수
시험되는 각각의 필름에 대하여, 3개의 시험 견본을 스테인리스강 주형(즉, 3.8㎝ x 3.2㎝ 견본)을 사용하여 필름 샘플로부터 절단한다. 필름 웹으로부터 절단하는 경우, 견본은 웹의 횡 방향에 따라 고르게 배치된 웹의 면으로부터 절단되어야 한다. 그 다음, 각각의 시험 견본을 다음 과정을 사용하여 분석한다:
1. 각각의 견본을 분리된 35㎜ 슬라이드 마운트에 잠근다.
2. 비이커를 증류수 500㎖로 충전한다. 온도계로 물 온도를 측정하고, 필요한 경우, 물을 가열하거나 냉각하여 온도를 20℃(약 68℉)로 유지한다.
3. 물의 기둥 높이를 표시한다. 자석 교반기를 홀더의 하부에 놓는다. 비이커를 자석 교반기 위에 놓고, 자석 교반봉을 비이커에 넣고, 교반기를 작동시키고, 보텍스가 물 기둥 높이의 약 5분의 1을 발생시킬 때까지 교반 속도를 조절한다. 보텍스의 깊이를 표시한다.
4. 슬라이드 마운트의 긴 끝이 물 표면에 평행이 되도록 모노솔 35㎜ 슬라이드 마운트 홀더의 앨리게이터 클램프에 35㎜ 슬라이드 마운트를 고정한다. 홀더의 깊이 조절은, 떨어졌을 때, 클램프의 끝이 물의 표면의 0.6㎝ 아래가 되도록 설정하여야 한다. 슬라이드 마운트의 짧은 측 중 하나는 비이커의 측면 다음이어야 하고, 다른 하나는 필름 표면이 물의 흐름에 수직이 되도록 교반봉의 중심의 바로 위에 위치한다.
5. 하나의 움직임으로, 고정된 슬라이트 및 클램프를 물에 떨어뜨리고 타이머를 시작한다. 붕괴는 필름이 부서졌을 때 발생한다. 모든 보이는 필름이 슬라이드 마운트로부터 방출되었을 때, 미용해 필름 단편에 대한 용액을 계속 모니터링하면서 물의 바깥으로 들어올린다. 용해는 모든 필름 단편이 더 이상 보이지 않고 용액이 투명해졌을 때 발생한다.
결과는 다음을 포함하여야 한다: 완전한 샘플 확인; 개별 및 평균 붕괴 및 용해 시간; 및 샘플이 시험된 물 온도.
필름 붕괴 시간(I) 및 필름 용해 시간(I)은 각각 하기 방정식 1 및 방정식 2의 지수 알고리즘을 사용하여 표준 또는 참조 필름 두께로 교정될 수 있다.
I교정됨 = I측정됨 x(참조 두께/측정된 두께)1.93 [1]
S교정됨 = S측정됨 x(참조 두께/측정된 두께)1.83 [2]
기계적 성질
파우치 강도 시험
파우치 강도를 측정하기 위하여, 파우치 강도 장치, 예를 들면, 도 2에 도시된 것, 예를 들면, 패킷 내에 세제 조성물을 보유한 상기 기재된 필름의 미리 형성된 패킷으로 최대 100 kN(킬로 뉴턴)의 로드 셀을 갖는 인스트론 유니버셜 매터리얼스 테스팅(Instron Universal Materials Testing) 기구(인스트론 인더스트리얼 프로덕츠(Instron Industrial Products), 미국 매사추세츠주, 노스우드, 825 유니버시티 애브뉴, 02062-2643 소재)를 사용한다. 영국에서 2016년 4월에 상업적으로 이용 가능한 프록터 앤드 갬플 컴퍼니(Procter & Gamble Company)로부터의 아리엘(Ariel)® 3-in-1 포드 제품과 동일한 형상의 다중-구획 수용성 파우치는 열-진공 형성을 통해 하나의 레인 전환기에서 만들어지고, 이는 제1 수용성 필름(표 1 및 2에 기재됨)을 120℃로 예열한 후, 제1 필름을 진공(220 mbar)인 약 20㎜ 깊이의 공동(cavity)으로 이동시키는 것을 포함한다. 하부 구획을 액체 세제, 예를 들면, 영국에서 2016년 4월에 시판된 바와 같은 프록터 앤드 갬플 컴퍼니로부터의 아리엘® 3-in-1 제품 약 25㎖로 충전하고, 별개로 제조된 상부 구획의 하부 필름 위에 물을 적용함으로써 용매 밀봉을 통해 충전된 구획을 결과적으로 폐쇄하였다. 예열된(120℃) 제2 수용성 필름을 진공(220 mbar)을 통해 공동으로 이동시키고, 구획을 충전하고, 충전된 개방된 상부 구획을 물에 의한 용매 밀봉을 통해 제3 수용성 필름으로 폐쇄함으로써 상부 구획을 준비하였다. 제3 수용성 필름은 결국 최종적으로 겹쳐진 다중-구획 파우치 제품에서 중간 필름이 된다. 물질 사전-컨디셔닝(적어도 1시간) 및 파우치 제조는 35% RH 및 22-24℃에서 실내 환경에서 수행하였다.
본 명세서에 기재된 필름을 포함하는 패킷(110)은 플라스틱 탈기된(deaerated) 백(100)(폐쇄시 150㎜ x 124㎜, 60 미크론 두께 - 예를 들면, 라자 그립(Raja grip) RGP6B)으로 감싸 파우치 파열시 작업 환경의 오염을 방지하고, 40-50% RH 및 22-24℃에서 측정 전 1일 이하 동안 저장한다.
형성된 패킷의 압축을 통해, 외부 필름 및 패킷의 밀봉 영역에 압력을 가하여 패킷의 전체 강도(뉴턴 단위)를 측정한다. 파우치 강도(뉴턴 단위)는 패킷이 내부 내용물을 방출하는 구조 파괴(예를 들면, 부서짐)을 갖기 전에 파우치가 지지할 수 있는 최대 부하로서 정의된다. 플라스틱 탈기된 백(100)에 감싼 후, 패킷(110)은 기구의 2개의 압축 플레이트(120, 130) 사이의 중심에 위치한다. 패킷(110)을 똑바로 세워놓고, 따라서 밀봉 치수의 너비(140)(시험된 실제 파우치에서 43㎜)를 응력이 너비 밀봉 위에 적용되도록 압축 플레이트 사이에 위치시킨다. 압축을 위하여, 플레이트(120, 130)의 속도는 60㎜/분으로 설정한다. 패킷의 구조 파괴 시, 기구는 자동적으로 파우치 강도 값(즉, 패킷 실패시 힘)을 기록한다. 시험 레드당 10회 중복으로 실시하고, 평균 파우치 강도 데이터를 보고한다.
인장 강도 시험 및 모듈러스 시험(ASTM D 882)
인장 강도 시험에 따른 인장 강도 및 모듈러스 시험에 따른 모듈러스(또는 인장 응력)로 특정되거나 이에 대하여 시험되는 필름을 하기와 같이 분석한다. 과정은 ASTM D 882("얇은 플라스틱 시트의 인장 특성에 대한 표준 시험 방법") 또는 동등물에 따라 10% 신장률에서의 모듈러스의 결정 및 인장 강도의 결정을 포함한다. 인스트론(INSTRON)® 인장 시험 장비(모델 5544 인장 시험기 또는 동등물)은 필름 데이터의 수집을 위해 사용된다. 치수 안정성 및 재현성을 보장하기 위한 신뢰성 있는 절단 장비로 각각 절단된 최소 3개의 시험 시료를 각각의 측정값에 대해 기계 방향(MD)(적용가능한 경우)으로 시험한다. 시험은 23 ± 2.0℃의 표준 실험실 분위기 및 35 ± 5% 상대 습도에서 실시한다. 인장 강도 또는 모듈러스 측정을 위해, 3.0 ± 0.15 mil(또는 76.2 ± 3.8㎛)의 두께를 갖는 단일 필름 시트의 1"-폭(2.54㎝) 샘플을 제조한다. 샘플을 이후 인스트론® 인장 시험 기계로 이송시켜 35% 상대 습도 환경에의 노출을 최소화하면서 시험을 진행한다. 인장 시험 기계를 제조자 지시에 따라 준비하고, 500N 하중 셀을 구비시키고, 보정한다. 수정 그립 및 페이스를 고정한다(모델 번호 2702-032 페이스를 갖는 인스트론® 그립, 이는 25㎜ 폭으로 코팅된 고무임, 또는 동등물) 샘플은 인장 시험 기계에 설치하고, 10% 모듈러스(즉, 10% 필름 신장률을 달성하는데 요구되는 응력) 및 인장 강도(즉, 필름을 파괴하는데 요구되는 응력)을 결정하기 위해 분석한다.
본 개시내용에 따른 필름의 적합한 거동은 인장 강도 시험에 의해 측정된 바, 38℃에서 표 1의 액체 세제 조성물에 노출 7일 후 크게 달라지는 인장 강도로 표시된다. 일반적으로, 필름이 밀봉의 제한적이거나 가장 약한 요소인 경우, 더 높은 인장 강도는 더 강한 파우치 밀봉에 상응하기 때문에 바람직하다. 다양한 실시형태에 있어서, 필름 인장 강도 값의 변화는 수용성 필름이 액체 세제 조성물에 노출되는 경우, ±2 미만으로 변화한다. 인장 강도 값은 노출되지 않은 필름 및 노출된 필름에 있어서 25㎫보다 커야 한다.
본 개시내용에 따른 필름의 적합한 거동은 모듈러스 시험에 의해 측정된 바, 적어도 약 5 N/㎟의 10% 값에서 모듈러스에 의해 표시된다. 일반적으로, 10%에서 더 높은 모듈러스의 값은 더 큰 단단함 및 제조 동안 서로 상부에 부하시 변형되거나 서로 들러붙는 것의 더 낮은 가능성을 갖는 파우치를 제공하는 관점에서 바람직하다. 다양한 실시형태에 있어서, 필름은 10% 값에서 적어도 약 5 N/㎟ 및/또는 약 80 N/㎟ 또는 100 N/㎟ 이하(예를 들면, 약 5, 약 10, 약 20, 약 30, 약 40, 약 50, 약 60, 약 70, 약 80, 약 90, 또는 약 100 N/㎟)의 모듈러스를 값는다.
인열 강도
인열 강도(g/mil 단위, 23℃에서 측정됨)는 엘멘도르프(Elmendorf) 인열 시험기 모델 40043호, 또는 동등물을 사용하여 평가할 수 있다. 이러한 방법은 폴리비닐 알코올(PVOH) 필름의 특정한 길이를 통해 인열을 전파하는데 필요한 견본 두께 1 mil당 그램 단위의 평균 힘의 결정을 포함한다. 필름을 가로질러 인열을 전파하는데 필요한 그램 단위의 힘은 정밀하게 보정된 펜듈럼 장치를 사용하여 측정된다. 중력에 의한 작용으로, 펜듈럼은 아크를 통해 스윙(swing)하여 미리 절단된 슬릿으로부터 견본을 인열시킨다. 견본은 한 측면은 정지 상태로 유지되고 다른 측면은 펜듈럼에 고정된다. 펜듈럼 스윙의 에너지 손실은 저울 위에 포인터로 지시된다. 저울 지시는 견본을 인열하는데 필요한 힘의 함수이다. 이러한 방법은 PVOH 필름의 상대적인 인열 저항성의 순위로 값을 나타낸다. 수용성 필름은 엘멘도르프 인열 시험기 모델 # 40043에서, 시험 전에 8시간 이상 동안 온도(75℉ ± 5℉)(약 24℃) 및 상대 습도(35% ± 5%)에서 미리 컨디셔닝된 필름에 대하여 평가될 수 있다.
다양한 실시형태에 있어서, 본 명세서에 기재된 필름은, 예를 들면, 적어도 1000 g/mil, 또는 적어도 1150 g/mil, 또는 적어도 1700 g/mil, 또는 1000 내지 2000 g/mil, 또는 1150 내지 2000 g/mil, 또는 1700 내지 2000 g/mil의 범위의 인열 강도를 가질 것이다.
액체 방출 시험을 위한 파우치 제조
단일-구획 시험 파우치는 클라우드(Cloud) 포장 기기 PVA 샘플 제조 기계 #3657 및 4개의 공동을 함유한 시험 컵 공동 블록을 사용하여 제조할 수 있다.
필름을 열성형하고 시험 패킷을 생성하는데 사용되는 주형 공동 형상은 하부 내부 벽 및 복수의 직립 내부 측벽에 의해 정의된다. 위에서 보면, 직립 내부 측벽은 일반적으로 직사각형 형상을 정의한다. 제1 쌍의 직립 내부 측벽은 2.489 인치의 거리로 서로 분리되어 있고, 제2 쌍의 직립 내부 측벽은 1.899 인치의 거리로 서로 분리되어 있다. 추가적으로, 하부 내부 벽과 각각의 직립 내부 측벽 사이의 전이는 0.375 인치의 곡률 반경에 의해 정의된다. 추가로, 각각의 직립 내부 측벽과 인접한 직립 내부 측벽 사이의 전이는 0.375 인치의 곡률 반경을 가질 수 있다. 추가로, 주형 공동은 0.375 인치와 동일한 하부 내부 벽과 주형의 개방 말단 사이의 거리에 의해 정의된 깊이를 가질 것이다. 곡률 반경은 주형이 필름 패킷에 일반적으로 직사각형 패킷 형상 및 하부 필름 표면에 대한 둥근 전이를 형성하는 둥근 모서리를 부여하게 한다. 최종적으로, 공동은 전형적인 진공 열성형 및 PVA 샘플 제조 기계 #3657의 작동에 따라, 필름 상에 진공을 이끌어내고 필름을 주형으로 당기기 위하여, 하부 표면을 따라 홀을 제공한다.
실제로, 주형 공동(시험 컵 블록)은 다중 파우치를 한번에 형성하기 위하여 동일한 주형 공동 형상을 갖는 다중 공동을 포함할 수 있다. 원칙적으로, 실질적으로 변수가 오직 공동 배열인 상이한 배열을 시험하기 위하여, 주형 공동은 상이한 주형 공동 형상을 갖는 다중 공동을 포함할 수 있다. 기본 필름은 주형 공동에서 열성형된다. 각각의 공동을 시험 용액 35 ml로 충전한 다음, 리드 스톡 필름으로서 사용을 위하여 동일한 유형의 필름을 기계로 공급한다. 그 다음, PVA 샘플 제조 기계 #3657 작동에 따라, 리드 스톡 필름을 밀봉하여 기본 필름에 물 및 압력을 사용하여 기본 및 리드 필름을 충전된 공동 주변에서 함께 결합시키고, 밀봉 후, 둘러싼 필름을 절단함으로써 충전된 파우치를 분리한다.
필름은 3.0 ± 0.10 mil(또는 76.2 ± 2.5㎛)의 두께를 가질 것이다. 형성 및 밀봉 파라미터는 하기 표로 작성된다.
형성 파라미터: 가열기 온도 - 500℉; 가열 시간 - 10 초; 적용된 진공은 Hg 단위로 -24.7이었다.
밀봉 파라미터: 윅 롤 속도 - 60; 물 수위 - 60; 드라이브 롤 속도 - 57(이들은 모두 단위 없는 설정값이다); 웹 드라이브 시간 - 13초; 물 적용 시간 - 6초; 장력 시간 - 0.1초; 밀봉 시간 - 20 초; 리드 밀봉 압력 - 6.8 bar.
시험 용액
파우치 방출 시험 전에 파우치에 충전하기 위한 시험 용액(샘플 세탁 세제)은 하기 표 1에 기재된다. 이는 본 명세서의 개시내용을 고려하여 파우치를 형성하고 충전하고 밀봉하는 당해 분야의 숙련가의 수단 내에 잘 속한다.
성분 시험 용액의 중량%
모노에탄올아민 8.57%
도데실벤젠설폰산 23.81%
올레산 19.05%
라우릴 알코올 에톡실레이트 - 7EO 23.81%
프로필렌 글리콜 9.52%
다이에틸렌 글리콜 9.52%
물 5.71%
액체 방출 시험
액체 방출 시험에 따른 지연된 용해도로 특정되거나 이에 대하여 시험되는 수용성 필름 및/또는 파우치를 다음 물질을 사용하여 하기와 같이 분석한다:
ㆍ 2ℓ 비이커 및 탈이온(DI)수 1.2 리터
ㆍ 시험되는 수용성 파우치(파우치 제조 및 시험 용액 설명을 사용하여 상기 기재된 바와 같이 제조됨); 필름은 3.0 ± 0.10 mil(또는 76.2 ± 2.5㎛)의 두께를 갖고; 파우치는 2주 동안 38℃에서 미리 컨디셔닝된다.
ㆍ 온도계
ㆍ 와이어 케이지
ㆍ 타이머
실험을 수행하기 전에, 반드시 실험을 5회 반복하는데 충분한 DI수가 이용 가능하여야 하고, 와이어 케이지 및 비이커는 깨끗하고 건조되어야 한다.
와이어 프레임 케이지는 날카로운 가장자리가 없는 플라스틱 코팅된 와이어 케이지(4"×3.5"×2.5")(10㎝×9㎝×6.4㎝), 또는 동등물이다. 와이어의 게이지는 약 1.25㎜이어야 하고, 와이어는 0.5 제곱 인치(1.27㎝) 크기의 입구를 가져야 한다. 시험 파우치(310)와 함께 케이지(300)의 예시적인 이미지를 도 3에 도시한다.
시험을 설정하기 위하여, 케이지 위의 파우치를 긁지 않고 파우치가 움직일 자유 공간을 허용하면서 수용성 파우치를 케이지에 조심스럽게 놓는다. 여전히 안전하고 케이지 밖으로 나오지 않도록 하지만 파우치를 와이어 케이지와 단단하게 결합시키지는 않는다. 케이지 내의 파우치의 방향은, 만약에 있다면, 파우치의 자연 부력이 허용되는 방향이어야 한다(즉, 상부로 뜰 파우치의 면이 상부를 향해 위치하여야 한다). 파우치가 대칭인 경우, 파우치의 방향은 일반적으로 상관이 없다.
그 다음, 2ℓ 비이커를 20℃ DI수 1200 밀리리터로 충전시킨다.
그 다음, 봉입된 파우치를 갖는 와이어 프레임 케이지를 물로 낮춘다. 케이지는 반드시 비이커의 하부로부터 1 인치(2.54㎝)에 있도록 한다. 확실히 파우치의 모든 면이 완전히 잠수되도록 한다. 케이지는 안정하여야 하고 움직이지 않도록 하여야 하고, 파우치를 물로 낮추자 마자 타이머를 시작한다. 비이커 내의 물에 대한 케이지의 위치는 임의의 적합한 수단, 예를 들면, 비이커 위를 고정하는 클램프, 및 케이지의 상부에 부착된 막대를 사용하여 조절되고 유지될 수 있다. 클램프는 케이지의 위치를 고정하는 막대와 체결될 수 있고, 클램프에 대한 긴장은 케이지를 물로 낮추기 위하여 낮춰질 수 있다. 마찰 체결의 다른 수단은 클램프의 대용으로서, 예를 들면, 고정 나사가 있는 칼라가 사용될 수 있다. 도 4에서, 비이커(400)는 스탠드(410) 위에 있고, 스탠드는 케이지(도시되지 않음)를 비이커(400)로 낮추기 위하여 막대(420)를 유지하며, 막대(420)는, 막대(420)에 체결된 고정 나사(도시되지 않음)를 갖는 칼라(440)를 사용하여, 예를 들면, 마찰에 의해 또는 막대(420)에서 구멍(도시되지 않음)과의 체결에 의해 고정된 수직 위치를 잡을 수 있다.
액체 내용물 방출은 잠수된 파우치를 이탈하는 액체의 제1 가시적인 증거로서 정의된다.
타이머는 액체 내용물이 45초의 정류 지점에서 둘러싼 물에서 방출될 때(방출 시간)를 기록하는데 사용한다.
통과 또는 실패 등급이 각각의 파우치에 제공될 것이다. 통과 등급은 가용성 파우치가 이의 액체를 30초 이상 보유한 경우에 받는다. 실패 등급은 가용성 파우치가 이의 액체를 적어도 30초 동안 보유하지 못한 경우에 받는다.
새로운 DI수 및 새로운 수용성 파우치로 이 공정을 시험되는 각각의 필름에 대하여 5회 반복한다.
달리 보고되지 않는 한, 총 5개의 파우치를 각각의 필름 샘플 유형에 대하여 시험한다.
필름의 제조 방법
상기 언급된 바와 같이, 본 개시내용은 폴리비닐 알코올의 필름의 제조, 및 특히 용매 주조 필름에 관한 것이다. PVOH의 용매 주조를 위한 공정은 당해 분야에 잘 공지되어 있다. 예를 들면, 필름-형성 공정에서, 폴리비닐 알코올 수지(들) 및 2차 첨가제를 용매, 전형적으로 물 중에 용해시켜 주조 용액을 형성한 다음, 주조 용액을 표면 위에서 계량한 다음, 주조 용액을 실질적으로 건조시켜(또는 강제로 건조시켜) 주조 필름을 형성하도록 한 다음, 수득된 주조 필름을 주조 표면으로부터 제거한다. 공정은 배치식으로 수행될 수 있고, 더 효율적으로는 연속 공정으로 수행된다.
폴리비닐 알코올의 연속 필름의 형성에서, 이동 주조 표면 위의 용액의 용액을 계량하는 통상적인 실시는, 예를 들면, 금속 드럼 또는 벨트를 계속 이동시키고, 용매가 실질적으로 액체로부터 제거되는 것을 유발하고, 이로써 자급 주조 필름이 형성되고, 그 다음, 수득된 주조 필름을 주조 표면으로부터 벗겨내는 것이다.
임의로, 수용성 필름은 하나의 층 또는 유사한 복수의 층들로 구성된 자립형 필름일 수 있다.
수용성 필름은 인쇄된 면을 포함할 수 있다. 인쇄면은 필름의 중단되지 않은 부분을 덮을 수 있거나 이의 부분을 덮을 수 있다. 인쇄면은 잉크, 안료, 염료, 청색화제(blueing agent) 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 인쇄면은 단일 색상을 포함할 수 있거나 다중 색상, 예를 들면, 2, 3, 또는 4종의 색상을 포함할 수 있다. 인쇄는 필름의 표면 위의 하나의 층으로서 나타날 수 있거나 필름 내에 적어도 부분적으로 침투할 수 있다. 예를 들면, 방법은 필름의 표면 위에 잉크, 안료, 염료, 청색화제 또는 이들의 혼합물을 인쇄하는 단계를 포함할 수 있다.
필름은 제1 측면 및 제2 측면을 포함할 것이다. 인쇄면은 표준 기술, 예를 들면, 철판 인쇄 또는 잉크젯 인쇄를 사용하여 달성될 수 있다. 인쇄면은 필름의 한 측면 또는 양 측면 위에 있을 수 있다. 마찬가지로, 방법은 필름의 하나 이상의 측면 위에 잉크, 안료, 염료, 청색화제 또는 이들의 혼합물을 인쇄하는 임의의 단계를 포함할 수 있다. 대안적으로, 잉크 또는 안료는 필름의 전체 또는 적어도 부분이 착색되도록 필름의 제조의 용해 단계 동안 2차 첨가제로서 첨가될 수 있다.
패킷
필름은 세정 활성제를 포함하는 세정제 조성물을 함유하여 파우치를 형성하기 위한 패킷을 생성하는데 유용하다. 세정 활성제는 임의의 형태, 예를 들면, 분말, 겔, 페이스트, 액체, 정제 또는 이의 임의의 조합의 형태를 가질 수 있다. 필름은 또한 개선된 습윤 취급성 및 낮은 냉수 잔류물이 바람직한 임의의 다른 응용분야에 유용하다. 필름은 파우치 및/또는 패킷의 적어도 하나의 측벽, 임의로 전체의 파우치 및/또는 패킷, 및 바람직하게는 적어도 하나의 측벽의 외면을 형성한다.
본 명세서에 기재된 필름은 또한 동일한 필름 또는 다른 중합체성 물질의 필름과 조합하여 2개 이상의 구획을 갖는 패킷을 제조하기 위해 사용될 수 있다. 추가적인 필름은, 예를 들면, 본 기술분야에 알려진 동일하거나 상이한 중합체성 물질의 주조, 취입-성형, 압출 또는 취입 압출에 의해 수득될 수 있다. 실시형태의 하나의 유형에 있어서, 추가의 필름으로서 사용하기에 적합한 중합체, 공중합체 또는 이의 유도체는 폴리비닐 알코올, 폴리비닐 피롤리돈, 폴리알킬렌 옥사이드, 폴리아크릴산, 셀룰로스, 셀룰로스 에터, 셀룰로스 에스터, 셀룰로스 아마이드, 폴리비닐 아세테이트, 폴리카복실산 및 염, 폴리아미노산 또는 펩타이드, 폴리아마드, 폴리아크릴아마이드, 말레산/아크릴산의 공중합체, 전분 및 젤라틴 포함 다당류, 천연 검, 예를 들면, 잔탄, 및 카라기난으로부터 선택된다. 예를 들면, 중합체는 폴리아크릴레이트 및 수용성 아크릴레이트 공중합체, 메틸셀룰로스, 카복시메틸셀룰로스 나트륨, 덱스트린, 에틸셀룰로스, 하이드록시에틸 셀룰로스, 하이드록시프로필 메틸셀룰로스, 말토덱스트린, 폴리메타크릴레이트, 및 이들의 조합으로부터 선택되거나, 폴리비닐 알코올, 폴리비닐 알코올 공중합체 및 하이드록시프로필 메틸 셀룰로스(HPMC), 및 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다. 하나의 고려되는 부류의 실시형태는 패킷 물질, 예를 들면, 상기 지재된 바와 같은 PVOH 수지 블렌드에서의 적어도 50%인 중합체의 수준으로 특정된다.
본 개시내용의 파우치는 적어도 하나의 밀봉된 구획을 포함할 수 있다. 따라서, 파우치는 단일 구획 또는 다중 구획을 포함할 수 있다. 수용성 파우치는 계면에서 밀봉된 수용성 중합체 필름의 2개의 층으로부터 형성되거나 그 자체가 접혀지고 밀봉된 단일 필름에 의해 형성된다. 필름 중의 하나 또는 둘 모두는 상기 기재된 PVOH 필름을 포함한다. 파우치가 다중 구획을 포함하는 경우, 파우치는 임의의 정해진 패킷 구획이 상이한 조성물을 갖는 단일 필름 또는 다중 필름으로부터 만들어진 벽을 포함할 수 있도록 하나 이상의 필름으로 만들어질 수 있다. 필름은 수성 환경으로의 방출을 위한 임의의 원하는 조성물을 함유하는 내부 파우치 용기 부피를 정의한다. 조성물은 특정하게 제한되지 않고, 예를 들면, 하기 기재된 다양한 세정 조성물 중 임의의 것을 포함한다. 다중 구획을 포함하는 실시형태에 있어서, 각각의 구획은 동일한 및/또는 상이한 조성물을 함유할 수 있다. 결국, 조성물은 임의의 적합한 형태를 취할 수 있고, 이는 비제한적으로 액체, 고체, 및 이들의 조합물(예를 들면, 액체 중에 현탁된 고체)을 포함한다. 몇몇 실시형태에 있어서, 파우치는 제1, 제2 및 제3 구획을 포함하고, 이의 각각은 각각 상이한 제1, 제2, 및 제3 조성물을 함유한다. 액체 세제가 특히 고려된다.
다중 구획 파우치의 구획은 동일하거나 상이한 크기(들) 및/또는 부피(들)의 것일 수 있다. 본 다중 구획 파우치의 구획들은 개별적이거나 임의의 적합한 방식으로 결합될 수 있다. 몇몇 실시형태에 있어서, 제2 및/또는 제3 및/또는 후속 구획은 제1 구획에 중첩된다. 하나의 실시형태에 있어서, 제3 구획은 제2 구획 상에 중첩될 수 있고, 이는 결국 샌드위치 구조로 제1 구획에 중첩된다. 대안적으로, 제2 및 제3 구획은 제1 구획 상에 중첩될 수 있다. 그러나, 또한, 제1, 제2 및 임의로 제3 및 후속 구획은 나란한 방식으로 서로 부착될 수 있다. 구획들은 줄(string)로 패킹될 수 있고, 각각의 구획은 개별적으로 천공 선(perforation line)에 의해 분리될 수 있다. 따라서, 각각의 구획은 개별적으로 최종 사용자에 의해 나머지 줄로 벗겨지게 되어, 예를 들면, 이에 의해 구획으로부터의 조성물과 함께 섬유를 전처리하거나 후처리될 수 있다. 몇몇 실시형태에 있어서, 제1 구획은, 예를 들면, 타이어 및 림 구조(tire-and-rim configuration) 또는 파우치-내-파우치 구조(pouch-in-a-pouch configuration)로 적어도 제2 구획으로 둘러싸여질 수 있다.
몇몇 실시형태에 있어서, 다중 구획 파우치는 대형 제1 구획 및 2개의 소형 구획으로 이루어진 3개의 구획을 포함한다. 제2 및 제3 소형 구획은 대형 제1 구획 상에 중첩된다. 구획의 크기 및 기하학 구조는 이러한 배열이 달성될 수 있도록 선택된다. 구획의 기하학 구조는 동일하거나 상이할 수 있다. 몇몇 실시형태에 있어서, 제2 및 임의로 제3 구획 각각은 제1 구획과 비교하여 상이한 기하학 구조 및 형태를 가진다. 이들 실시형태에 있어서, 제2 및 임의로 제3 구획은 제1 구획 상의 설계로 배열된다. 설계는, 예를 들면, 개념 또는 지시를 예시하기 위해 장식적이거나 교육적이거나 예시적이고/이거나 제품의 유래를 나타내기 위해 사용된다. 몇몇 실시형태에 있어서, 제1 구획은 주변이 밀봉된 2개의 대형 면을 갖는 최대 구획이고, 제2 구획은 제1 구획의 일면의 표면적의 약 75%, 미만 또는 약 50% 미만의 더 작은 커버링이다. 제3 구획이 존재하는 실시형태에 있어서, 상기 언급된 구조는 동일하나 제2 및 제3 구획이 제1 구획의 일면의 약 60% 미만, 또는 약 50% 미만, 또는 약 45% 미만의 표면적을 덮는다.
본 개시내용의 파우치 및/또는 패킷은 하나 이상의 상이한 필름을 포함할 수 있다. 예를 들면, 단일 구획 실시형태에 있어서, 패킷은 그 자체가 접혀지고 가장자리가 밀봉된 하나의 벽, 또는 대안적으로 가장자리에서 서로 밀봉된 2개의 벽으로 제조될 수 있다. 다중 구획 실시형태에 있어서, 패킷은 하나 이상의 필름으로 제조될 수 있고, 이로써 임의의 주어진 패킷 구획은 단일 필름 또는 상이한 조성물을 갖는 다중 필름으로부터 제조된 벽을 포함할 수 있다. 하나의 실시형태에 있어서, 다중 구획 파우치는 적어도 3개의 벽: 외부 상부벽; 외부 하부벽; 및 분할 벽을 포함한다. 외부 상부벽 및 외부 하부벽은 일반적으로 서로 마주하고, 파우치의 외부를 형성한다. 분할 벽은 파우치의 내부에 있고, 밀봉선에 따라 서로 마주하는 외부벽으로 고정된다. 분할벽은 다중 구획 파우치의 내부를 적어도 제1 구획 및 제2 구획으로 구분한다.
파우치 및 패킷은 임의의 적절한 장비 및 방법을 사용하여 제조될 수 있다. 예를 들면, 단일 구획 파우치는 본 기술분야에 알려진 수직 형성 충전(vertical form filling), 수평 형성 충전(horizontal form filling), 또는 회전식 드럼 충전 기술을 사용하여 제조될 수 있다. 이러한 공정은 연속식이거나 단속식일 수 있다. 필름은 적셔지고/지거나 가열되어 이의 전성을 증가시킬 수 있다. 또한, 방법은 적절한 주형으로 필름을 배출하기 위한 진공의 사용을 수반한다. 주형으로의 필름을 배출하는 진공은 약 0.2 내지 약 5초, 또는 약 0.3 내지 약 3, 또는 약 0.5 내지 약 1.5초 동안 인가될 수 있고, 이 경우 필름이 표면의 수평부 상에 존재한다. 이러한 진공은 이것이, 예를 들면, 10 mbar 내지 1000 mbar의 범위, 또는 100 mbar 내지 600 mbar의 범위의 가압이 제공되는 것일 수 있다.
패킷이 제조되는 주형은 원하는 파우치의 치수에 따라 임의의 형태, 길이, 너비 및 깊이를 가질 수 있다. 또한, 주형은 서로 크기 및 형태에서 변화될 수 있다. 원하는 경우, 예를 들면, 최종 파우치의 부피는 약 5 ml 내지 약 300 ml, 또는 약 10 내지 150 ml, 또는 약 20 내지 약 100 ml일 수 있고, 주형 크기는 이에 따라 조정된다.
하나의 실시형태에 있어서, 패킷은 제1 및 제2 밀봉 구획을 포함한다. 제2 구획은 일반적으로 제1 밀봉 구획과의 중첩 관계이고 이로써 제2 밀봉 구획 및 제1 밀봉 구획은 파우치 내부의 분할 벽을 공유한다.
하나의 실시형태에 있어서, 제1 및 제2 구획을 포함하는 패킷은 추가로 제3 밀봉 구획을 포함한다. 제3 밀봉 구획은 일반적으로 제1 밀봉 구획과 중첩 관계이고, 이로써 제3 밀봉 구획 및 제1 밀봉 구획은 파우치 내우의 분할 벽을 공유한다.
몇몇 실시형태에 있어서, 제1 조성물 및 제2 조성물은 하기 조합 중 하나로부터 선택된다: 액체, 액체; 액체, 분말; 분말, 분말; 및 분말, 액체.
몇몇 실시형태에 있어서, 제1, 제2 및 제3 조성물은 하기 조합 중 하나로부터 선택된다: 고체, 액체, 액체 및 액체, 액체, 액체.
하나의 실시형태에 있어서, 단일 구획 또는 복수개의 밀봉된 구획은 조성물을 함유한다. 다중 구획은 각각 동일하거나 상이한 조성물을 함유할 수 있다. 조성물은 액체, 고체, 또는 이들의 조합으로부터 선택된다.
하나의 실시형태에 있어서, 조성물은 액체 경질 및 액체 중질 세제 조성물, 분말화된 세제 조성물, 손세정 및/또는 기계 세정을 위한 식기 세제; 경질 표면 세정 조성물, 섬유 강화제, 세탁을 위해 일반적으로 사용되는 세제 겔, 및 표백제 및 세탁 첨가제, 샴푸, 및 바디 세정제의 군으로부터 선택될 수 있다.
성형, 밀봉 및 열성형
상기 언급된 바와 같이, 본 명세서에 기재된 필름은 열성형이 가능할 수 있다. 열성형성 필름은 열 및 힘의 인가를 통해 성형될 수 있는 것이다.
필름의 열성형은 필름을 가열하고, 주형 내에서 이를 성형하고, 이후 필름을 냉각시키는 공정이고, 이 경우 필름은 주형의 형태를 유지할 것이다. 열은 임의의 적합한 수단을 사용하여 인가될 수 있다. 예를 들면, 필름은 이것이 표면 상에 또는 표면 위에 있을때 공급되기 이전에 가열 부재 하에 통과하거나 또는 고온 공기를 통과함으로써 직접 가열될 수 있다. 대안적으로, 이는, 예를 들면, 표면을 가열하거나 또는 필름 위의 고온 물품을 적용함으로써 간접적으로 가열될 수 있다. 몇몇 실시형태에 있어서, 필름은 적외선을 사용하여 가열된다. 필름은 약 50 내 지 약 150℃, 약 50 내지 약 120℃, 약 60 내지 약 130℃, 약 70 내지 약 120℃, 또는 약 60 내지 약 90℃의 온도로 가열될 수 있다. 열성형은 하기 공정 중 임의의 하나 이상으로 수행될 수 있다: 열적으로 연화된 필름을 주형 위에 수동으로 걸쳐두거나, 연화된 필름을 주형에의 성형에 유도하거나(예를 들면, 진공 성형), 정확하게 알려진 온도를 갖는 새로운 압출된 시트의 성형 및 트리밍 스테이션, 또는 자동 배치, 플러그로 자동 고속 인덱싱(indexing)하고/하거나 필름의 공압 연신 및 가압 성형한다.
대안적으로, 필름은 임의의 적합한 수단에 의해, 예를 들면, 표면 위에 또는 필름 위에 있을 때 이를 공급하기 이전에 필름 상에 습윤제(물, 필름 조성물의 용액, 필름 조성물용 가소제, 또는 전술한 것의 임의의 조합을 포함함)를 직접적으로 분무함으로써, 또는 표면을 간접적으로 습윤시키거나 또는 필름 위의 물품을 적용함으로써 습윤될 수 있다.
필름이 가열되고/거나 습윤되는 경우, 이는 바람직하게는 진공을 사용하여 적절한 주형으로 배출된다. 성형 필름의 충전은 임의의 적합한 수단을 이용하여 달성될 수 있다. 몇몇 실시형태에 있어서, 가장 바람직한 방법은 생성물 형태 및 충전의 요구되는 속도에 좌우될 것이다. 몇몇 실시형태에 있어서, 성형 필름은 인라인 충전 기술에 의해 충전된다. 충전된, 개방형 패킷은 이후 임의의 적절한 방법에 의해 제2 필름을 사용하여 파우치로 밀폐 성형된다. 이는 수평 위치 및 연속식, 일정 동작으로 달성될 수 있다. 밀폐는 패킷 위에 및 그 상에 제2 필름, 바람직하게는 수용성 필름을 연속적으로 공급하고, 이후 바람직하게는 주형 사이 및 이에 따른 패킷 사이의 부분에서 전형적으로 제1 및 제2 필름과 함께 밀봉함으로써 달성될 수 있다.
패킷 및/또는 이의 개개의 구획을 밀봉하는 임의의 적합한 방법이 이용될 것이다. 이러한 수단의 비제한적인 예는 열 밀봉, 용매 융착, 용매 또는 습윤 밀봉, 및 이들의 조합물을 포함한다. 전형적으로, 밀봉이 형성되는 면적만이 열 또는 용매로 처리된다. 열 또는 용매는 전형적으로 밀폐 물질 위 및 전형적으로 밀봉이 형성되는 부분 위에 임의의 방법에 의해 적용될 수 있다. 용매 또는 습윤 밀봉 또는 융착이 사용되는 경우, 또한 열이 적용되는 것이 바람직할 수 있다. 바람직한 습윤 또는 용매 밀봉/융착 방법은, 예를 들면, 이러한 부분 상에 이를 분무하거나 인쇄하고, 이후 밀봉을 형성하기 위해 이러한 부분 상에 압력을 적용함으로써 주형 사이의 부분 위에, 또는 밀봉 물질 상에 임의로 용매를 적용하는 것을 포함한다. 예를 들면, 상기 기재된 바와 같은 밀봉 롤 및 벨트(또한 임의로 열을 제공함)가 사용될 수 있다.
성형된 파우치는 이후 절단 장치에 의해 절단될 수 있다. 절단은 임의의 공지된 방법을 사용하여 달성될 수 있다. 절단이 또한 연속식 방법, 바람직하게는 일정 속도 및 바람직하게는 수평 위치에서 있는 경우 실시되는 것이 바람직할 것이다. 절단 장치는, 예를 들면, 성형 물품, 또는 고온 물품, 또는 레이저, 후자의 경우, 필름/밀봉 부분을 통한 고온 물품 또는 레이저 "버닝(burns)"일 수 있다.
다중 구획 파우치의 상이한 구획은 나란한 스타일로 함께 제조될 수 있고, 여기서 생성된 결합형 파우치는 절단으로 분리되거나 분리되지 않을 수 있다. 대안적으로, 구획은 별도로 제조될 수 있다.
몇몇 실시형태에 있어서, 파우치는 하기의 단계를 포함하는 공정에 따라 제조될 수 있다: a) (상기 기재된 바와 같은) 제1 구획을 형성하고; b) 단계 (a)에서 형성된 일부 또는 모든 밀폐된 구획 내에 리세스를 형성하여 제1 구획 상에 중첩된 제2 성형 구획을 생성하는 단계; c) 제3 필름에 의해 제2 구획을 충전하고 밀폐시키는 단계; d) 제1, 제2 및 제3 필름을 밀봉하는 단계; 및 e) 다중 구획 파우치를 생성하기 위해 필름을 절단하는 단계. 단계(b)에서 형성되는 리세스(recess)는 단계 (a)에서 제조되는 구획에 진공을 적용함으로써 달성될 수 있다.
몇몇 실시형태에 있어서, 제2 및/또는 제3 구획(들)은 미국 특허 출원 공보 제2014/345064 A1호 또는 미국 특허 출원 공보 제2009/312220 A1호에 개시된 바와 같이 별개의 단계에서 제조되고, 제1 구획과 조합된다.
몇몇 실시형태에 있어서, 파우치는 하기 단계를 포함하는 공정에 따라 제조될 수 있다: a) 열 및/또는 진공을 임의로 사용하여 제1 성형 기계 상에 제1 필름을 사용하여 제1 구획을 형성하는 단계; b) 제1 구획을 제1 조성물로 충전하는 단계; c) 제2 성형 기계 상에서, 열 및 진공을 임의로 사용하여 제2 필름을 변형시켜 제2 및 임의로 제3 성형 구획을 제조하는 단계; d) 제2 및 임의로 제3 구획을 충전하는 단계; e) 제3 필름을 사용하여 제2 및 임의로 제3 구획을 밀봉하는 단계; f) 제1 구획 상에 밀봉된 제2 및 임의로 제3 구획을 배치하는 단계; g) 제1, 제2 및 임의로 제3 구획을 밀봉하는 단계; 및 h) 필름을 절단하여 다중 구획 파우치를 제조하는 단계.
제1 및 제2 성형 기계는 이의 적합성에 기초하여 선택하여 상기 공정을 수행할 수 있다. 몇몇 실시형태에 있어서, 제1 성형 기계는 바람직하게는 수평형 성형 기계이고, 바람직하게는, 제2 성형 기계는 바람직하게는 제1 성형 기계 위에 배치된 회전식 드럼 성형 기계이다.
적절한 공급 스테이션의 사용에 의해, 다수의 상이한 또는 별개의 조성물 및/또는 상이한 또는 별개의 액체, 겔 또는 페이스트 조성물이 혼입된 다중 구획 파우치를 제조하는 것이 가능한 것으로 이해되어야 한다.
몇몇 실시형태에 있어서, 필름 및/또는 파우치는 적절한 물질, 예를 들면, 활성제, 윤활제, 기피제, 또는 이들의 혼합물을 분무하거나 더스팅시킨다. 몇몇 실시형태에 있어서, 필름 및/또는 파우치는, 예를 들면, 잉크 및/또는 활성제로 그 위에 인쇄된다.
파우치 내용물
본 물품(예를 들면, 파우치 또는 패킷의 형태)은 다양한 조성물, 예를 들면, 가정용 케어 조성물을 함유할 수 있다. 다중 구획 파우치는 동일하거나 상이한 조성물을 각각의 별개의 구획에 함유할 수 있다. 조성물은 수용성 필름에 근접해 있다. 조성물은 필름과 약 10㎝ 미만, 또는 약 5㎝ 미만, 또는 약 1㎝ 미만으로 떨어져 있을 수 있다. 전형적으로 조성물은 필름에 인접하거나 필름과 접촉된다. 필름은 파우치 또는 구획의 형태일 수 있고, 그 안에 조성물을 함유한다.
상기 기재된 바와 같이, 필름 및 파우치는 교환 가능한 수소 이온을 갖는 물질, 예를 들면, 산/염기 평형, 예를 들면, 아민-지방산 평형 및/또는 아민-음이온성 계면활성제 산 평형을 특징으로 하는 조성물을 (이와 직접 접촉하여) 포장하는데 특히 유리하다.
개시내용의 이러한 특징은 서로 물리적으로 분리되거나 분할되는 비상용성 성분(예를 들면, 표백제 및 효소)을 함유하는 조성물을 유지하는데 이용될 수 있다. 이러한 분할은 유효한 수명을 연장하고/하거나 이러한 성분의 물리적 불안정성을 감소시킬 수 있는 것으로 여겨진다. 추가적으로 또는 대안적으로, 이러한 분할은 유럽 특허 출원 제09161692.0호에 기재된 바와 같은 미적 장점을 제공할 수 있다.
유용한 조성물(예를 들면, 가정용 케어 조성물)의 비제한적인 예는 경질 및 중질 액체 세정제 조성물, 강성 표면 세정 조성물, 세탁에 대해 일반적으로 사용되는 세정제 겔, 섬유 강화제 조성물(예를 들면, 섬유 유연제), 샴푸, 바디 세정제, 및 다른 개인용 케어 조성물을 포함한다. 본 파우치에 사용되는 조성물은 액체, 고체, 또는 분말의 형태를 취할 수 있다. 액체 조성물은 고체를 포함할 수 있다. 고체는 분말 또는 응집체, 예를 들면, 마이크로-캡슐, 비드, 누들 또는 하나 이상의 진주화 볼 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 이러한 고체 성분은 세정을 통해, 또는 전처리, 지연 또는 순차 배출 성분을 통해 기술적 장점을 제공하고; 추가적으로 또는 대안적으로, 이는 미적 효과를 제공할 수 있다.
본 명세서에 기재된 필름에 의해 캡슐화된 조성물은 제형화 성분 및 조성물의 목적과 같은 인자에 따라 적합한 임의의 점도를 가질 수 있다. 하나의 실시형태에 있어서, 조성물은 20s-1의 전단 속도 및 20℃의 온도에서 100 내지 3,000 cP, 대안적으로 300 내지 2,000 cP, 대안적으로 500 내지 1,000 cP의 높은 전단 점도값 및 1s-1의 전단 속도 및 20℃의 온도에서 500 내지 100,000 cP, 대안적으로 1000 내지 10,000 cP, 대안적으로 1,300 내지 5,000 cP의 낮은 전단 점도값을 가진다. 점도를 측정하는 방법은 본 기술분야에 알려져 있다. 본 발명에 따라, 점도 측정은 회전식 레오미터, 예를 들면, TA 인스트루먼츠(TA instruments) AR550를 사용하여 실시된다. 상기 장비는 등방성 액체에 대해 약 50 내지 60㎛의 갭을 갖는 40㎜ 2°또는 1°콘 픽스처(cone fixture) 또는 입자 함유 액체에 대해 1000㎛의 갭을 갖는 40㎜ 평면형 강철 플레이트를 포함한다. 측정은 컨디셔닝 단계, 피크 홀드(peak hold) 및 연속적 상승 단계를 갖는 유동 과정을 사용하여 실시된다. 컨디셔닝 단계는 20℃에서의 측정 단계의 세팅, 10 s-1의 전단 속도에서의 10초의 예비-전단, 및 선택된 온도에서의 60초의 평형화를 수반한다. 피크 홀드는 매10초 샘플링과 함께 3분 동안 20℃에서의 0.05 s-1의 전단 속도를 적용하는 단계를 수반한다. 연속식 램프 단계는 완전 유동 프로파일을 얻기 위해 20℃에서 3분 동안 0.1 내지 1200 s-1의 전단 속도에서 수행된다.
세탁, 세탁 첨가제 및/또는 섬유 강화제 조성물을 포함하는 파우치에서, 조성물은 하기 비제한적인 목록의 성분 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 섬유 케어 유효 제제; 세정 효소; 침착 조제; 유동학 조절제; 빌더; 표백제; 표백 제제; 표백 전구체; 표백 부스터; 표백 촉매; 방향제 및/또는 방향제 마이크로캡슐(예를 들면, 제US 5,137,646호 참조); 방향제 장입 제올라이트; 전분 캡슐화된 아코드(accord); 폴리글리세롤 에스터; 백화 제제; 진주광택 제제; 효소 안정화 시스템; 음이온성 염료용 고정화제, 음이온성 계면활성제용 착화제, 및 이들의 혼합물을 포함하는 제거제; 광학적 광택제 또는 형광물질; 비제한적으로 토양 방출 중합체 및/또는 토양 서스펜션 중합체를 포함하는 중합체; 분산제; 기포저지 제제; 비-수성 용매; 지방산; 비누거품 억제제, 예를 들면, 실리콘 비누거품 억제제(미국 공보 제2003/0060390 A1호, 65-77 참조); 양이온성 전분(제US 2004/0204337 A1호 및 제US 2007/0219111 A1호 참조); 부유물 분산제(제US 2003/0126282 A1호,　 89-90 참조); 직접 염료; 색조 염료(hueing dye)(제US US2014/0162929A1호 참조); 착색제; 불투명체; 항산화제; 향수제, 예를 들면, 톨루엔설포네이트, 큐멘설포네이트 및 나프탈렌설포네이트; 색상 반점; 착색된 비드, 구형체 또는 압출물; 점토 연화제; 항균제. 이러한 성분 중 임의의 하나 이상은 유럽 특허 출원 제09161692.0호, 미국 공보 제2003/0139312 A1호 및 미국 특허 출원 제61/229,981호에 추가로 기재되어 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 조성물은 계면활성제, 4차 암모늄 화합물, 및/또는 용매계를 포함할 수 있다. 4차 암모늄 화합물은 섬유 강화제 조성물, 예를 들면, 섬유 연화제에 존재할 수 있고, 구조 NR4 +의 양전하로 하전된 다원자 이온인 4차 암모늄 양이온을 포함하되, 여기서 R은 알킬기 또는 아릴기이다.
계면활성제
세제 조성물은 약 1 중량% 내지 80 중량%의 계면활성제를 포함할 수 있다. 계면활성제는 제1 조성물의 성분으로서 특히 바람직하다. 바람직하게는, 제1 조성물은 약 5 중량% 내지 50 중량%의 계면활성제를 포함한다. 제2 및 제3 조성물은 0.1 내지 99.9%의 수분으로 계면활성제를 포함할 수 있다.
이용되는 세정 계면활성제는 음이온성, 비이온성, 양쪽이온성, 양성 또는 양이온성 유형일 수 있거나, 또는 이러한 유형의 상용성 혼합물을 포함할 수 있다. 보다 바람직한 계면활성제는 음이온성, 비이온성, 양이온성 계면활성제 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다. 바람직하게는, 조성물은 베타인 계면활성제를 실질적으로 함유하지 않는다. 본 명세서에 유용한 세정 계면활성제는 미국 특허 제3,664,961호; 제3,919,678호; 제4,222,905호; 및 제4,239,659호에 기재되어 있다. 음이온성 및 비이온성 계면활성제가 바람직하다.
유용한 음이온성 계면활성제는 다수의 상이한 유형 그 자체일 수 있다. 예를 들면, 고차 지방산의 수용성 염, 즉, "비누"는 본 명세서의 조성물에서의 유용한 음이온성 계면활성제이다. 이는 알칼리 금속 비누, 예를 들면, 약 8 내지 약 24개의 탄소 원자, 및 바람직하게는 약 12 내지 약 18개의 탄소 원자를 함유하는 고차 지방산의 나트륨, 칼륨, 암모늄, 및 알킬 암모늄 염을 포함한다. 비누는 지방 및 오일의 직접적 비누화에 의해 또는 자유 지방산의 중성화에 의해 제조될 수 있다. 코코넛 오일 및 우지로부터 유도된 지방산의 혼합물의 나트륨 및 칼륨염, 즉, 나트륨 또는 칼륨 우지 및 코코넛 비누가 특히 유용하다.
본 명세서에 사용하기에 적합한 추가적인 비-비누 음이온성 계면활성제는 이의 분자 구조에 약 10 내지 약 20개의 탄소 원자를 함유하는 알칼리기 또는 설폰산 또는 황산 에스터기를 갖는 유기 황산 반응 생성물의 수용성염, 바람직하게는 알칼리 금속, 및 암모늄 염을 포함한다(용어 "알킬"에 아실기의 알킬 부분이 포함됨). 합성 계면활성제의 이러한 기의 예는 하기를 포함한다: a) 나트륨, 칼륨 및 암모늄 알킬 설페이트, 고급 알코올(C8-C18)의 황화에 의해 수득된 것, 예를 들면, 우지 또는 코코넛 오일의 글리세라이드를 환원시켜 제조된 것; b) 나트륨, 칼륨 및 암모늄 알킬 폴리에톡실레이트 설페이트, 특히 알킬기가 10 내지 22개, 바람직하게는 12 내지 18개의 탄소 원자를 함유하고, 여기서 폴리에톡실레이트 사슬이 1 내지 15개, 바람직하게는 1 내지 6개의 에톡실레이트 잔기를 함유하는 것; 및 c) 직쇄 또는 분지쇄 입체배열에서 알킬기가 약 9 내지 약 15개의 탄소 원자를 함유하는 나트륨 및 칼륨 알킬벤젠 설포네이트, 예를 들면, 미국 특허 제2,220,099호 및 제2,477,383호에 기재된 유형의 것. 알킬기에서의 탄소 원자의 평균 수가 약 11 내지 13이고 C11-C13 LAS로 축약되는 직쇄 알킬벤젠 설포네이트가 특히 유용하다.
바람직한 비이온성 계면활성제는 화학식 R1(OC2H4)nOH의 것이고, 여기서 R1은 C10-C16 알킬기 또는 C8-C12 알킬 페닐기이고, n은 3 내지 약 80이다. C12-C15 알코올과 알코올 몰당 약 5 내지 약 20 몰의 산화에틸렌의 축합 생성물, 예를 들면, 알코올 몰당 약 6.5 몰의 산화에틸렌과 축합되는 C12-C13 알코올이 특히 바람직하다.
용매계
본 조성물에서의 용매계는 물 단독 또는 유기 용매와 물과의 혼합물을 함유하는 용매계일 수 있다. 바람직한 유기 용매는 1,2-프로판다이올, 에탄올, 글리세롤, 다이프로필렌 글리콜, 2-메틸-1,3-프로판 다이올 및 이들의 혼합물을 포함한다. 다른 저급 알코올, C1-C4 알칸올아민, 예를 들면, 모노에탄올아민 및 트라이에탄올아민이 또한 사용될 수 있다. 용매계는, 예를 들면, 본 개시내용의 무수 고체 실시형태에서 부재일 수 있으나, 보다 전형적으로 약 0.1% 내지 약 98%, 바람직하게는 적어도 약 1% 내지 약 50%, 보다 전형적으로 약 5% 내지 약 25%의 범위의 수준으로 존재한다. 전형적으로, 본 조성물은 특히 액체 형태인 경우, 조성물의 중량 기준으로 50 중량% 미만, 바람직하게는 약 0.1 중량% 내지 약 20 중량%의 물, 또는 더 바람직하게는 약 0.5 중량% 내지 약 15 중량%, 또는 약 5 중량% 내지 약 12 중량%의 물을 포함한다.
본 명세서의 조성물은 일반적으로 성분을 함께 혼합하여 제조될 수 있다. 진주광택의 물질이 사용되는 경우, 이는 혼합의 말기에 부가되어야 한다. 유동학 개질제가 사용되는 경우, 우선 일정 비율의 물 및 임의로 조성물에 포함되는데 종국적으로 사용되는 다른 성분이 그 내에 분산되는 프리-믹스를 형성하는 것이 바람직하다. 이러한 프리-믹스는 이것이 구조화된 액체를 형성하는 방식으로 형성된다. 이에 대해 프리-믹스는 이후 프리-믹스가 진탕되면서 부가될 수 있고, 계면활성제(들) 및 본질적인 세탁 부가 물질은 물 및 임의의 세정 조성물 부가물과 함께 사용된다.
유용한 조성물의 pH는 약 2 내지 약 12, 약 4 내지 약 12, 약 5.5 내지 약 9.5, 약 6 내지 약 8.5, 또는 약 6.5 내지 약 8.2일 수 있다. 세탁 세제 조성물은 약 6 내지 약 10, 약 6.5 내지 약 8.5, 약 7 내지 약 7.5, 또는 약 8 내지 약 10의 pH를 가질 수 있다. 자동-식기세척 조성물은 약 8 내지 약 12의 pH를 가질 수 있다. 세탁 세제 첨가제 조성물은 약 4 내지 약 8의 pH를 가질 수 있다. 섬유 강화제는 약 2 또는 4 내지 약 8, 또는 약 2 내지 약 4, 또는 약 2.5 내지 약 3.5, 또는 약 2.7 내지 약 3.3의 pH를 가질 수 있다.
세제의 pH는 20 ± 2℃에서의 세제의 10%(중량/부피) 수용액의 pH로서 정의되고; 고체 및 분말화된 세제에 대해, 이는 20 ± 2℃에서의 세제의 1%(중량/부피) 수용액의 pH로서 정의된다. ± 0.01 pH 단위로 pH를 측정할 수 있는 임의의 계측기가 적합하다. 오리온(Orion) 계측기(써모 사이언티픽(Thermo Scientific), 벨기에 알스트, 클린틴파크-케펙오우터, 니노베스틴벡 198, 9320 에렘보데겜 소재) 또는 동등한 기기가 허용되는 기기이다. pH 계측기는 칼로멜 또는 은/염화은 참조를 갖은 적합한 유리 전극이 구비되어야 한다. 그 예는 메틀러(Mettler) DB 115를 포함한다. 전극은 제조자의 권고된 전해질 용액에 저장되어야 한다.
세제의 10% 수용액은 하기 과정에 따라 제조된다. 10 ± 0.05 그램의 샘플은 ± 0.02 그램까지 정확하게 측정할 수 있는 저울로 칭량된다. 샘플은 100㎖ 부피 플라스크로 이동되고, 정제수(탈이온수 및/또는 증류수가 물의 전도성이 5 μS/cm 미만인 경우에 적합함)로 부피로 희석되고, 완전하게 혼합된다. 약 50㎖의 생성된 용액은 비이커에 주입되고, 온도는 20 ± 2℃로 조정되고, pH는 pH 계측기 제조자의 표준 과정에 따라 측정된다(pH 어셈블리를 설정하고 보정하기 위한 제조사의 설명서를 따르는 것이 중요하다).
고체 및 분말화된 세제에 대해, 세제의 1% 수용액은 하기 과정에 따라 제조된다. 10 ± 0.05 그램의 샘플은 ± 0.02 그램까지 정확하게 측정할 수 있는 저울로 칭량된다. 샘플은 1000㎖의 부피 플라스크로 이동되고, 정제수(탈이온수 및/또는 증류수가 물의 전도성이 5 μS/cm 미만인 경우에 적합함)로 부피에 대해 희석되고, 완전하게 혼합된다. 약 50㎖의 생성된 용액은 비이커에 주입되고, 온도는 20 ± 2℃로 조정되고, pH는 pH 계측기 제조자의 표준 과정에 따라 측정된다(pH 어셈블리를 설정하고 보정하기 위한 제조사의 설명서를 따르는 것이 중요하다).
표백제
무기 및 유기 표백제가 본 명세서에 사용하기에 적합한 적합한 세정 활성제이다. 무기 표백제는 퍼하이드레이트 염, 예를 들면, 퍼보레이트, 퍼카보네이트, 퍼포스페이트, 퍼포스페이트, 퍼설페이트 및 퍼실리케이트 염을 포함한다. 무기 퍼하이드레이트 염은 일반적으로 알칼리 금속염이다. 무기 퍼하이드레이트 염은 추가적인 보호 없는 결정성 고체로서 포함될 수 있다. 대안적으로, 염은 당해 분야에 공지된 바와 같이 코팅될 수 있다.
알칼리 금속 퍼카보네이트, 특히 과탄산나트륨은 본 명세서에 기재된 세제 조성물에 사용하기 위한 바람직한 퍼하이드레이트이다. 퍼카보네이트는 가장 바람직하게는 생성물에서의 안정성을 제공하는 코팅된 형태로 생성물에 포함된다. 생성물에서의 안정성을 제공하는 적합한 코팅 물질은 수용성 알칼리 금속 설페이트 및 카보네이트의 혼합된 염을 포함한다. 코팅 공정과 함께 이러한 코팅은 제GB 1,466,799호, 및 미국 특허 제3,975,280호; 제4,075,116호; 및 제5,340,496호에 앞서 기재되어 있고, 이의 각각은 본 명세서에 참고로 포함되어 있다. 혼합된 염 코팅 물질 대 퍼카보네이트의 중량비는 1:99 내지 1:9, 바람직하게는 1:49 내지 1:19의 범위에 있다. 바람직하게는, 혼합된 염은 황산나트륨 및 탄산나트륨이고, 이는 일반 화학식 Na2SO4ㆍnㆍNa2CO3을 가지고, 여기서 n은 0.1 내지 3, 바람직하게는 0.3 내지 1.0, 더 바람직하게는 0.2 내지 0.5이다. 생성물에서의 안정성을 제공하는 다른 적합한 코팅 물질은 1.8:1 내지 3.0:1, 바람직하게는 1.8:1 내지 2.4:1의 SiO2: Na2O 비의 나트륨 실리케이트, 및/또는 바람직하게는 무기 퍼하이드레이트 염, 예를 들면, 칼륨 퍼옥시모노퍼설페이트의 중량 기준으로 SiO2의 2% 내지 10%(일반적으로 3% 내지 5%)의 수준이 적용되는 나트륨 메타실리케이트를 포함한다. 마그네슘 실리케이트, 실리케이트 및 보레이트 염, 실리케이트 및 붕산, 왁스, 오일, 및 지방 비누를 함유하는 다른 코팅물이 또한 유리하게 사용될 수 있다.
유기 표백제는 다이아실 및 테트라아실퍼옥사이드, 특히 다이퍼옥시도데칸다이옥산, 다이퍼옥시테트라데칸다이옥산, 및 다이퍼옥시헥사데칸다이옥산을 포함하는 유기 과산을 포함할 수 있다. 다이벤조일 퍼옥사이드는 본 명세서에서의 바람직한 유기 과산이다. 다이아실 퍼옥사이드, 특히 다이벤조일 퍼옥사이드는 바람직하게는 약 0.1 내지 약 100 미크론, 바람직하게는 약 0.5 내지 약 30 미크론, 더 바람직하게는 약 1 내지 약 10 미크론의 중량 평균 직경을 갖는 입자의 형태로 존재할 수 있다. 바람직하게는, 적어도 약 25% 내지 100%, 더 바람직하게는 적어도 약 50%, 심지어 더 바람직하게는 적어도 약 75%, 가장 바람직하게는 적어도 약 90%의 입자는 10 미크론보다 작고, 바람직하게는 6 미크론보다 작다.
다른 유기 표백제는 과산을 포함하고, 특정 예는 알킬퍼옥시산 및 아릴퍼옥시산이다. 바람직한 대표예는 하기와 같다: (a) 퍼옥시벤조산 및 이의 고리-치환된 유도체, 예를 들면, 알킬퍼옥시벤조산뿐만 아니라 퍼옥시-α-나프토산 및 마그네슘 모노퍼프탈레이트; (b) 지방족 또는 치환된 지방족 퍼옥시산, 예를 들면, 퍼옥시라우르산, 퍼옥시스테아르산, ε-프탈이미도퍼옥시카프로산[프탈로이미노퍼옥시헥산산 (PAP)], o-카복시벤즈아미도퍼옥시카프로산, N-노네닐아미도퍼아디프산 및 N-노네닐아미도퍼석시네이트; 및 (c) 지방족 및 방향지방족 퍼옥시다이카복실산, 예를 들면, 1,12-다이퍼옥시카복실산, 1,9-다이퍼옥시아젤라산, 다이퍼옥시세바스산, 다이퍼옥시브라실릭산, 다이퍼옥시프탈산, 2-데실다이퍼옥시부탄-1,4-디오익산, N,N-테레프탈로일다이(6-아미노퍼카프로산).
표백 활성제는 60℃ 이하의 온도에서의 세정 과정에서 표백 작용을 향상시키는 유기 과산 전구체를 포함할 수 있다. 본 명세서에 사용하기에 적합한 표백 활성제는 과가수분해 조건 하에 바람직하게는 1 내지 10개의 탄소 원자, 특히 2 내지 4개의 탄소 원자 및/또는 임의로 치환된 퍼벤조산을 갖는 지방족 퍼옥시카복실산을 생성하는 화합물을 포함한다. 적절한 물질은 특정한 탄소 원자의 수의 O-아실 및/또는 N-아실기 및/또는 임의로 치환된 벤조일기를 함유한다. 폴리아실화된 알킬렌다이아민, 특히 테트라아세틸에틸렌다이아민(TAED), 아실화된 트라이아진 유도체, 특히 1,5-다이아세틸-2,4-다이옥소헥사하이드로-1,3,5-트라이아진(DADHT), 아실화된 글라이콜루릴, 특히 테트라아세틸글라이콜루릴(TAGU), N-아실이미드, 특히 N-노나노일석신이미드(NOSI), 아실화된 페놀설포네이트, 특히 n-노나노일- 또는 아이소노나노일옥시벤젠설포네이트(n- 또는 아이소-NOBS), 카복실산 무수물, 특히 프탈산 무수물, 아실화된 다가 알코올, 특히 트라이아세틴, 에틸렌 글리콜 다이아세테이트 및 2,5-다이아세톡시-2,5-다이하이드로푸란 및 또한 트라이에틸아세틸 시트레이트(TEAC)가 바람직하다.
본 명세서의 세제 조성물에 사용하기에 바람직한 표백 촉매는 망간 트라이아자사이클로노난 및 관련 착물(제US-4,246,612호, 제US-A-5,227,084호); Co, Cu, Mn 및 Fe 비스피리딜아민 및 관련 착물(제US-5,114,611호); 및 펜트아민 아세테이트 코발트(III) 및 관련된 복합체(제US-4,810,410호)를 포함한다. 본 명세서에 사용하기에 적합한 표백 촉매의 완전한 설명은 미국 특허 제6,599,871호에서 찾을 수 있고, 이는 본 명세서에 참고로 포함되어 있다.
식기세척제
자동 식기세척제에 사용하기 위한 바람직한 계면활성제는 그 자체에 의해 또는 다른 성분(예를 들면, 비누거품 억제제)와 조합되어 낮은 발포성이다. 저 및 고 혼탁점 비이온성 계면활성제 및 이들의 혼합물을 본 명세서에 사용하는 것이 바람직하고, 이는 비이온성 알콕실화된 계면활성제(특히 C6-C18 일차 알코올로부터 유도된 에톡실레이트), 에톡실화된-프로폭실화된 알코올(예를 들면, 올린 코포레이션(Olin Corporation)의 폴리-테르젠트(Poly-Tergent)® SLF18)), 에폭시-캡핑된 폴리(옥시알킬화됨) 알코올(예를 들면, 올린 코포레이션의 폴리-테르젠트® SLF18B - 제WO-A-94/22800호 참조), 에터-캡핑된 폴리(옥시알킬화됨) 알코올 계면활성제, 및 블록 폴리옥시에틸렌-폴리옥시프로필렌 중합체성 화합물, 예를 들면, 바스프-와이언도트 코포레이션(BASF-Wyandotte Corp, 미국 미시간주 와이언도트 소재)의 플루로닉(Pluronic)®, 리버스드 플루로닉(Reversed Pluronic)®, 및 테트로닉(Tetronic)®; 양쪽성 계면활성제, 예를 들면, C12-C20 알킬 아민 옥사이드(본 명세서에 사용하기 위한 바람직한 아민 옥사이드는 라우릴다이메틸 아민 옥사이드 및 헥사데실 다이메틸 아민 옥사이드를 포함함), 및 알킬 양쪽성 카복실 계면활성제, 예를 들면, 미라놀(Miranol)™ C2M; 및 양쪽이온성 계면활성제, 예를 들면, 베타인 및 설테인; 및 이들의 혼합물을 포함한다. 본 명세서에 사용하기에 적합한 계면활성제는, 예를 들면, 제US-A-3,929,678호, 제US-A-4,259,217호, 제EP-A-0414 549호, 제WO-A-93/08876호 및 제WO-A-93/08874호에 개시되어 있다. 계면활성제는 세제 조성물의 약 0.2 중량% 내지 약 30 중량%, 더 바람직하게는 약 0.5 중량% 내지 약 10 중량%, 가장 바람직하게는 약 1 중량% 내지 약 5 중량%의 수준으로 존재할 수 있다.
다른 조성물 및 첨가제
본 명세서에 기재된 세제 조성물에 사용하기에 적합한 빌더는 시트레이트, 카보네이트, 실리케이트 및 폴리포스페이트, 예를 들면, 삼인산나트륨 및 삼인산나트륨 육수화물, 삼인산칼륨 혼합된 삼인산나트륨 및 칼륨염을 포함하는 수용성 빌더를 포함한다.
본 명세서에 기재된 세제 조성물에 사용하기에 적합한 효소는 박테리아 및 곰팡이 셀룰라아제를 포함하고, 이는 CAREZYME 및 CELLUZYME(노보 노르디스크 에이에스(Novo Nordisk A/S)); 페록시다아제; AMANO-P(아마노 파라슈티컬 코(Amano Pharmaceutical Co)), M1 LIPASE 및 LIPOMAX(기스트-브로카데스(Gist-Brocades)) 및 LIPOLASE 및 LIPOLASE ULTRA(노보(Novo))를 포함하는 리파아제; 큐티나아제; ESPERASE, ALCALASE, DURAZYM 및 SAVINASE(노보) 및 MAXATASE, MAXACAL, PROPERASE 및 MAXAPEM(기스트-브로카데스)를 포함하는 프로테아제; PURAFECT OX AM(제네코르(Genencor)) 및 TERMAMYL, BAN, FUNGAMYL, DURAMYL, 및 NATALASE(노보)를 포함하는 α 및 β 아밀라아제; 펙티나아제; 및 이들의 혼합물을 포함한다. 효소는 프릴, 과립, 또는 보조과립(cogranulate)으로서 전형적으로 세정 조성물의 중량 기준으로 약 0.0001% 내지 약 2% 순수 효소의 범위로 부가될 수 있다.
본 명세서에 기재된 세제 조성물에 사용하기에 적합한 비누거품 억제제는 낮은 혼탁점을 갖는 비이온성 계면활성제를 포함한다. 본 명세서에 사용되는 "혼탁점"은 비이온성 계면활성제의 잘 알려진 특성이고, 이는 증가된 온도에서 낮은 가용성이 되는 계멸활성제의 결과이고, 제2 상이 관찰되는 온도를 "혼탁점"으로 지칭한다. 본 명세서에 사용되는 "낮은 혼탁점" 비이온성 게면활성제는 30℃ 미만, 바람직하게는 약 20℃ 미만, 심지어 더 바람직하게는 약 10℃ 미만, 가장 바람직하게는 약 7.5℃ 미만의 혼탁점을 갖는 비이온성 계면활성제 시스템 성분으로서 정의된다. 낮은 혼탁점 비이온성 계면활성제는 비이온성 알콕실화 계면활성제, 특히 1차 알코올로부터 유도된 에톡실레이트, 및 폴리옥시프로필렌/폴리옥시에틸렌/폴리옥시프로필렌(PO/EO/PO) 리버스 블록 중합체를 포함할 수 있다. 또한, 이러한 낮은 혼탁점 비이온성 계면활성제는, 예를 들면, 에톡실화-프로폭실화된 알코올(예를 들면, BASF POLYTERGENT SLF18) 및 에폭시-캡핑된 폴리(옥시알킬레이트화된) 알코올(예를 들면, 제US-A-5,576,281호에 기재된 비이온성의 BASF POLY-TERGENT SLF18B 시리즈)을 포함할 수 있다.
본 명세서에 기재된 세제 조성물에 사용하기 위한 다른 적합한 성분은 재침착 방지제, 토양 방출 또는 다른 세정 특성을 갖는 세정 중합체를 포함한다. 본 명세서에 사용하기 위한 재침착 방지제 중합체는 아크릴산 함유 중합체, 예를 들면, SOKALAN PA30, PA20, PA15, PA10 및 SOKALAN CP10(바스프 게엠베하(BASF GmbH)), ACUSOL 45N, 480N, 460N(롬 앤드 하스(Rohm and Haas)), 아크릴산/말레산 공중합체, 예를 들면, SOKALAN CP5 및 아크릴산/메타크릴산 공중합체를 포함한다. 다른 적합한 중합체는 아민계 중합체, 예를 들면, 알콕실화된 폴리알킬렌이민(예를 들면, PEI600 EO20 및/또는 에톡시설페이트화된 헥사메틸렌 다이아민 다이메틸 쿼츠)를 포함한다. 본 명세서에 사용하기 위한 토양 방출 중합체(soil release polymer)는 알킬 및 하이드록시알킬 셀룰로스(제US-A-4,000,093호), 폴리옥시에틸렌, 폴리옥시프로필렌 및 이의 공중합체, 및 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜의 테레프탈레이트 에스터에 기초한 비이온성 및 음이온성 중합체 및 이들의 혼합물을 포함한다.
또한, 중금속 봉쇄제 및 결정 성장 억제제, 예를 들면, 이의 염 및 자유 산 형태로의 다이에틸렌트라이아민 펜타(메틸렌 포스포네이트), 에틸렌다이아민 테트라(메틸렌 포스포네이트) 헥사메틸렌다이아민 테트라(메틸렌 포스포네이트), 에틸렌 다이포스포네이트, 하이드록시-에틸렌-1,1-다이포스포네이트, 나이트릴로트라이아세테이트, 에틸렌다이아미노테트라아세테이트, 에틸렌다이아민-N,N'-다이석시네이트가 세제에 사용하기에 적합하다.
또한, 부식 억제제, 예를 들면, 유기 은 코팅 제제(특히 파라핀, 예를 들면, 윈터쉘(Wintershall, 독일 잘츠베르겐 소재)에 의해 시판되는 WINOG 70), 질소 함유 부식 억제제 화합물(예를 들면, 벤조트라이아졸 및 벤즈이미다졸 - 제GB-A-1137741호 참조) 및 Mn(II) 화합물, 특히 유기 리간드의 Mn(II) 염이 본 명세서에 기재된 세제 조성물에 사용하기에 적합하다.
본 명세서의 세제 조성물에 사용하기 위한 다른 적합한 성분은 효소 안정제, 예를 들면, 칼슘 이온, 붕산 및 프로필렌 글리콜을 포함한다.
적합한 린스 첨가제는 당해 분야에 공지되어 있다. 시판되는 식기세척용 린스 조제는 전형적으로 저발포 지방 알코올 폴리에틸렌/폴리프로필렌 글라이콜 에터, 가용화제(예를 들면, 큐멘 설포네이트), 유기산(예를 들면, 시트르산) 및 용매(예를 들면, 에탄올)의 혼합물이다. 이러한 린스 조제의 작용은 물의 계면 장력에 영향을 주는 것이고, 이에 의해 얇은 접착 필름의 형태로 린스된 표면으로부터 취출하여 물 방물, 조흔, 또는 필름이 후속 건조 과정 이후 남지 않게 한다. 유럽특허 제0 197 434 B1호는 계면활성제로서 혼합된 에터를 함유하는 린스 조제를 기술한다. 린스 첨가제, 예를 들면, 섬유 연화제 등이 또한 고려되고, 본 개시내용에 따른 필름에서의 캡슐화에 적합하다.
사용 방법
본 명세서에 기재된 필름 및 물품뿐만 아니라 이에 포함된 조성물은 기재, 예를 들면, 섬유 또는 강성 표면을, 예를 들면, 기재를 필름, 물품, 및/또는 이에 포함된 조성물과 접촉시켜 처리하는데 사용될 수 있다. 접촉 단계는 수동으로 또는 자동화 기계, 예를 들면, 자동화(상면 또는 정면-장입) 세탁 기계 또는 자동화 식기세척 기계에서 일어날 수 있다. 접촉 단계는 물의 존재 하에 일어날 수 있고, 이는 약 80℃ 이하, 또는 약 60℃ 이하, 또는 약 40℃ 이하, 또는 약 30℃ 이하, 또는 약 20℃ 이하, 또는 약 15℃ 이하, 또는 약 10℃ 이하, 또는 약 5℃ 이하의 온도에서 일어날 수 있다. 상기 기재된 바와 같이, 본 필름 및 이로부터 제조된 물품은 냉수 용해에 특히 적합하고, 이에 따라 냉수 세척(예를 들면, 약 1℃ 내지 약 30℃, 또는 약 5℃ 내지 약 20℃)에서의 장점을 제공한다. 접촉 단계는 다중-린스 주기에 후속되거나 또는 단일 린스 주기에 후속될 수 있고; 이는 필름이 양호한 용해 특성을 가지고, 더 적은 물이 필름을 용해시키고/시키거나 이에 함유된 내용물을 방출하는데 요구되기 때문이다.
본 명세서에 기재된 필름 및 방법의 특정하게 고려되는 양상의 예(A1, A2 등)가 하기 제공된다.
A1. (a) 말레산 유래 단량체 단위를 포함하는 제1 단량체, 비닐 알코올 단량체 단위를 포함하는 제2 단량체, 및 임의로 비닐 아세테이트 단량체 단위를 포함하는 제3 단량체 중 적어도 2종의 단량체를 포함하는 제1 폴리비닐 알코올 중합체의 적어도 2종의 상이한 폴리비닐 알코올 중합체의 블렌드로서, 말레산 유래 단량체 단위의 양이 제1 폴리비닐 알코올 중합체의 3 몰% 내지 6 몰%인, 블렌드 10% 내지 50 중량%; 및 (b) 비닐 알코올 단량체 단위 및 (임의로) 비닐 아세테이트 단량체 단위로 구성된 제2 폴리비닐 알코올 중합체의 적어도 2종의 상이한 폴리비닐 알코올 중합체의 블렌드 50% 내지 90 중량%를 포함하는 적어도 2종의 상이한 폴리비닐 알코올(PVOH) 중합체의 블렌드를 포함하는 필름.
A2. A1에 있어서, 제2 폴리비닐 알코올 중합체의 점도가 약 3.0 내지 약 40.0 cP, 또는 7.0 내지 약 35.0 cP, 또는 약 10.0 내지 약 30.0 cP, 또는 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40 cP인, 필름.
A3. A1 또는 A2에 있어서, 제2 폴리비닐 알코올 중합체의 DH가 약 60% 내지 약 99%, 또는 약 80% 내지 약 98%, 또는 약 83% 내지 약 95%, 또는 약 84% 내지 약 90%, 또는 약 85% 내지 약 92%의 범의인, 필름.
A4. A1 내지 A3 중 어느 하나에 있어서, 제1 폴리비닐 알코올 중합체가 약 3 몰% 내지 약 5 몰%, 약 3.5 몰% 내지 약 4.5 몰%, 또는 약 4 몰% 내지 약 4.5 몰%의 말레산 유래 단량체 단위를 포함하는, 필름.
A5. A1 내지 A4 중 어느 하나에 있어서, 제1 폴리비닐 알코올 중합체가 약 10 cP 내지 약 30 cP, 약 12 cP 내지 약 25 cP, 약 14 cP 내지 약 20 cP, 약 15 내지 약 20 cP, 또는 15 내지 약 18 cP의 점도를 갖는, 필름.
A6. A1 내지 A5 중 어느 하나에 있어서, 적어도 2종의 상이한 폴리비닐 알코올 중합체의 블렌드가 약 10.0 내지 약 25.0 cP, 또는 약 12.0 내지 약 20.0 cP, 또는 약 13.0 내지 약 16.0 cP, 또는 약 14.0 내지 약 15.5 cP의 블렌드 점도를 갖는, 필름.
A7. A1 내지 내지 A6 중 어느 하나에 있어서, 제1 폴리비닐 알코올 중합체가 약 10 cP 내지 약 30 cP의 제1 점도(μ1)를 포함하고, 제2 폴리비닐 알코올 중합체가 약 40 cP 이하의 제2 점도(μ2)를 포함하는, 필름.
A8. A7에 있어서, |μ2-μ1|이 약 0 cP 내지 약 10 cP, 바람직하게는 약 0 cP 내지 약 5 cP의 범위인, 필름.
A9. A1 내지 A8 중 어느 하나에 있어서, 제2 폴리비닐 알코올 중합체가 적어도 2종의 상이한 폴리비닐 알코올 단독중합체를 포함하는, 필름.
A10. A1 내지 A9 중 어느 하나에 있어서, 필름이 약 50 내지 80㎛의 두께를 포함하는, 필름.
A11. A1 내지 A10 중 어느 하나에 있어서, 수용성 필름이 가소제, 가소제 상용화제, 윤활제, 이형제, 충전제, 증량제, 가교결합제, 블로킹 방지제, 항산화제, 점착성 제거제, 소포제, 나노입자, 표백제, 계면활성제, 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 성분을 더 포함하는, 필름.
A12. A1 내지 A11 중 어느 하나에 따른 어느 하나의 필름으로 제조된 패킷.
A13. 수용성 필름의 제조 방법으로서,
(a) 적어도 2종의 상이한 폴리비닐 알코올(PVOH) 중합체의 블렌드를 용매 중에 혼합하여 주조 용액을 형성하는 단계로서, 블렌드가 (i) 말레산 유래 단량체 단위를 포함하는 제1 단량체, 비닐 알코올 단량체 단위를 포함하는 제2 단량체, 및 임의로 비닐 아세테이트 단량체 단위를 포함하는 제3 단량체 중 적어도 2종의 단량체를 포함하는 제1 폴리비닐 알코올 중합체의 적어도 2종의 상이한 폴리비닐 알코올 중합체의 블렌드로서, 말레산 유래 단량체 단위의 양이 제1 폴리비닐 알코올 중합체의 3 몰% 내지 6 몰%인, 상기 제1 폴리비닐 알코올 중합체의 적어도 2종의 상이한 폴리비닐 알코올 중합체의 블렌드 10% 내지 50 중량%; 및 (ii) 비닐 알코올 단량체 단위 및 (임의로) 비닐 아세테이트 단량체 단위로 구성된 제2 폴리비닐 알코올 중합체의 적어도 2종의 상이한 폴리비닐 알코올 중합체의 블렌드 50% 내지 90 중량%를 포함하는, 상기 주조 용액을 형성하는 단계,
(b) 주조 용액을 표면 상에서 계량하는 단계,
(c) 주조 용액이 실질적으로 건조되도록 하여 주조 필름을 형성하는 단계, 및
(d) 수득된 주조 필름을 주조 표면으로부터 제거하는 단계를 포함하는, 방법.
A14. A13에 있어서, 주조 용액이 가소제, 가소제 상용화제, 윤활제, 이형제, 충전제, 증량제, 가교결합제, 블로킹 방지제, 항산화제, 점착성 제거제, 소포제, 나노입자, 표백제, 계면활성제, 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 성분을 더 포함하는, 방법.
실시예
하기 실시예는 예시를 제공하기 위한 것이며 본 발명의 범위를 제한하는 것을 의도하지 않는다.
하기 실시예에서, PVOH 수지 블렌드는 하기 표 2에 기재된 성질을 갖는다. 필름은 (i) 이들의 각각의 PVOH 수지 블렌드(100 중량부), (ii) 글리세린 가소제(15.6 phr), (iii) 소르비톨 가소제(9.2 phr), (iv) 다이프로필렌 글리콜 가소제(9.2 phr), (v) 계면활성제 및 다른 공정 보조제(약 5 내지 7 phr), 및 (vii) 잔량의 물을 포함하였다.
Figure 112018094690023-pct00004
Figure 112018094690023-pct00005
상기에서 볼 수 있는 바와 같이, PVOH 수지 블렌드 중에 증가된 수준의 말레산 유래 단량체 함유 PVOH는 바람직한 낮은 DC 잔류물 수 및 바람직한 높은 TS 수를 갖는 경향이 있다. 그러나, PVOH 수지 블렌드 중에 증가된 수준의 말레산 유래 단량체 함유 PVOH를 갖는 필름의 모든 성질이 개선되는 것은 아니다.
도 1에 도시된 바와 같이, 말레산 유래 단량체의 양이 PVOH 수지 블렌드 중에서 감소됨에 따라 A1-A3 및 B1-B3의 PVOH 수지 블렌드의 파우치 강도의 증가가 있는 것으로 확인되었다. 마찬가지로, 말레산 개질된 PVOH의 양이 블렌드 중에서 증가함에 따라 동일한 PVOH 수지 블렌드를 갖는 필름의 용해도는 증가하기 때문에, 목적하는 물리적 성질의 균형은 목적하는 용해도(DC 잔류물) 및 내구성(파우치 강도)에 도달하기 위하여 최적화된다.
상기 설명은 단지 이해의 명확성을 위해 부여되고, 이로부터 불필요한 제한이 이로부터 이해될 수 없으며, 이는 본 발명의 범위 내의 변형이 당해 분야의 숙련가에게 자명할 것이기 때문이다.
본 명세서 및 후속되는 청구범위에 걸쳐, 맥락에서 달리 요구하지 않는 한, 단어 "포함하다(comprise/comprises)" 및 변형어, 예를 들면, "포함하는(comprising)"은 언급된 정수 또는 단계 또는 정수 또는 단계의 군의 개입을 의미하고, 임의의 다른 정수 또는 단계 또는 정수 또는 단계의 군의 배제를 의미하는 것이 아닌 것으로 이해될 것이다.
본 명세서에 걸쳐, 조성물은 포함되는 성분 또는 물질로서 기재되고, 조성물은 또한 달리 기재되지 않는 한, 언급되는 성분 또는 물질의 임의의 조합으로 본질적으로 구성되거나, 이로 구성될 수 있는 것으로 고려된다. 마찬가지로, 특정 단계가 포함되는 것으로 방법이 기술되는 경우, 방법이 또한 달리 기재되지 않는 한, 언급된 단계의 임의의 조합으로 본질적으로 구성되거나, 이로 구성될 수 있는 것으로 고려된다. 본 명세서에 예시적으로 개시된 본 발명은 본 명세서에 구체적으로 개시되지 않는 임의의 성분 또는 단계의 부재 하에 실시될 수 있다.
본 명세서에 개시된 방법 및 이의 개개의 단계의 실시는 수동으로 그리고/또는 전자 장비에 의해 제공되는 자동화로 수행될 수 있다. 공정이 특정 실시형태를 참조하여 기술되지만, 당해 분야의 숙련가는 다른 방식의 실시가 사용될 수 있는 방법과 관련하여 작용하는 것으로 용이하게 이해할 것이다. 예를 들면, 다양한 단계의 순서는 달리 기재되지 않는 한, 방법의 범위 또는 사상을 벗어나지 않고 변화될 것이다. 또한, 몇몇 개별적인 단계는 조합되고, 생략되거나, 추가의 단계로 더 세분될 수 있다.
본 명세서에 인용되는 모든 특허, 공보 및 참조문헌은 본 명세서에 참고로 완전하게 포함되어 있다. 본 개시내용과 포함된 특허, 공보, 및 참조문헌이 상충되는 경우, 본 개시내용이 우선하여야 한다.

Claims (14)

  1. 적어도 2종의 폴리비닐 알코올(PVOH) 중합체의 블렌드를 포함하는 필름으로서,
    a. 말레산 유래 단량체 단위를 포함하는 제1 단량체, 비닐 알코올 단량체 단위를 포함하는 제2 단량체, 및 임의로 비닐 아세테이트 단량체 단위를 포함하는 제3 단량체 중 적어도 2종의 단량체를 포함하는 제1 폴리비닐 알코올 중합체의 블렌드로서, 상기 말레산 유래 단량체 단위의 양이 상기 제1 폴리비닐 알코올 중합체의 3 몰% 내지 6 몰%인, 상기 제1 폴리비닐 알코올 중합체의 블렌드 30% 내지 40 중량%이고, 상기 제1 폴리비닐 알코올 중합체는 10 cP 내지 30 cP의 제1 점도(μ1)를 포함하고; 및
    b. 비닐 알코올 단량체 단위 및 (임의로) 비닐 아세테이트 단량체 단위로 구성된 제2 폴리비닐 알코올 중합체의 블렌드 60% 내지 70 중량%이고, 상기 제2 폴리비닐 알코올 중합체는 40 cP 이하의 제2 점도(μ2)를 포함하는 것을 포함하고,
    여기서 |μ2-μ1|이 0 cP 내지 10 cP의 범위인 필름.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 폴리비닐 알코올 중합체의 점도가 3.0 내지 40.0 cP, 또는 7.0 내지 35.0 cP, 또는 10.0 내지 30.0 cP, 또는 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 또는 40 cP인, 필름.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 폴리비닐 알코올 중합체의 DH(degree of hydrolysis)가 60% 내지 99%, 또는 80% 내지 98%, 또는 83% 내지 95%, 또는 84% 내지 90%, 또는 85% 내지 92%의 범의인, 필름.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 폴리비닐 알코올 중합체는 3 몰% 내지 5 몰%, 3.5 몰% 내지 4.5 몰%, 또는 4 몰% 내지 4.5 몰%의 말레산 유래 단량체 단위를 포함하는, 필름.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 폴리비닐 알코올 중합체는 12 cP 내지 25 cP, 14 cP 내지 20 cP, 15 내지 20 cP, 또는 15 내지 18 cP의 점도를 갖는, 필름.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 블렌드는 10.0 내지 25.0 cP, 또는 12.0 내지 20.0 cP, 또는 13.0 내지 16.0 cP, 또는 14.0 내지 15.5 cP의 블렌드 점도를 갖는, 필름.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서, |μ2-μ1|이 0 cP 내지 5 cP의 범위인, 필름.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 폴리비닐 알코올 중합체는 점도, 가수분해도, 또는 둘 다가 상이한 적어도 2종의 폴리비닐 알코올 단독중합체를 포함하는, 필름.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 필름은 50 내지 80㎛의 두께를 포함하는, 필름.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 필름은 가소제, 가소제 상용화제, 윤활제, 이형제, 충전제, 증량제, 가교결합제, 블로킹 방지제, 항산화제, 점착성 제거제, 소포제, 나노입자, 표백제, 계면활성제, 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 성분을 더 포함하는, 필름.
  12. 제1항 또는 제2항에 따른 하나 이상의 필름으로부터 제조된 패킷.
  13. 수용성 필름의 제조 방법으로서,
    a. 적어도 2종의 폴리비닐 알코올(PVOH) 중합체의 블렌드를 용매 중에 혼합하여 주조 용액(casting solution)을 형성하는 단계로서, 상기 블렌드는
    i. 말레산 유래 단량체 단위를 포함하는 제1 단량체, 비닐 알코올 단량체 단위를 포함하는 제2 단량체, 및 임의로 비닐 아세테이트 단량체 단위를 포함하는 제3 단량체 중 적어도 2종의 단량체를 포함하는 제1 폴리비닐 알코올 중합체의 블렌드로서, 상기 말레산 유래 단량체 단위의 양이 제1 폴리비닐 알코올 중합체의 3 몰% 내지 6 몰%인, 상기 제1 폴리비닐 알코올 중합체의 블렌드 30% 내지 40 중량%이고, 상기 제1 폴리비닐 알코올 중합체는 10 cP 내지 30 cP의 제1 점도(μ1)를 포함하고; 및
    ii. 비닐 알코올 단량체 단위 및 (임의로) 비닐 아세테이트 단량체 단위로 구성된 제2 폴리비닐 알코올 중합체의 블렌드 60% 내지 70 중량%이고, 상기 제2 폴리비닐 알코올 중합체는 40 cP 이하의 제2 점도(μ2)를 포함하는 것을 포함하고, 여기서 |μ2-μ1|이 0 cP 내지 10 cP의 범위인, 상기 주조 용액을 형성하는 단계,
    b. 상기 주조 용액을 표면 상에서 계량하는 단계,
    c. 상기 주조 용액이 실질적으로 건조되도록 하여 주조 필름을 형성하는 단계, 및
    d. 수득된 상기 주조 필름을 상기 주조 표면으로부터 제거하는 단계를 포함하는, 수용성 필름의 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 주조 용액은 가소제, 가소제 상용화제, 윤활제, 이형제, 충전제, 증량제, 가교결합제, 블로킹 방지제, 항산화제, 점착성 제거제, 소포제, 나노입자, 표백제, 계면활성제, 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 성분을 더 포함하는, 수용성 필름의 제조 방법.
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