TW201422692A - 具有改進霧度的膜 - Google Patents
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Abstract
提供一種膜。所述膜包括水溶性纖維素醚、基於100重量份的所述水溶性纖維素醚的大約0.5重量份至大約1.5重量份的膠化劑，以及基於100重量份的所述水溶性纖維素醚的0重量份至大約0.3重量份的助膠化劑，其中透光率為80%或更高。
Description
本申請案主張於2012年12月5日向韓國智慧財產局申請之韓國專利申請案第10-2012-0140550號之權益，其揭露整體內容併入本文做為參考。
本發明是有關於一種膜，且特別是有關於一種具有改進霧度的膜。
通常，硬膠囊(hard capsule)是用衍生自牛科動物或豬的明膠製備。
由於明膠在高溫的水(例如：60℃)中直接溶解的可能性，含明膠的水性組成物可在相對短的時間內製備，並且當將模棒(mold pin)浸入其中再取出以乾燥模棒上塗佈的含明膠的水性組成物時，乾燥時間很短，得到的硬膠囊可具有優良的彈性、光澤度以及崩解度，並且硬膠囊的產率極高。然而，對狂牛症的顧慮限制了明膠膠囊的應用，並且相應地，使用基於植物的纖維素醚
製備的膠囊取代明膠，得到許多關注。
然而，縱使纖維素醚能溶解於室溫(25℃)的水中，當纖維素醚加入水中時，大部分的纖維素醚聚集而形成聚集物，因而需要長時間來完全溶解。為防止這個問題，當製備用於製備膜的水性組成物時，將纖維素醚加入高溫(例如：80℃或更高)的水中以防止聚集，並接著充分分散以製備分散物。隨後，自然冷卻所述分散物至第一溫度(例如：大約40℃至大約50℃)，以溶解水中分散的纖維素醚。之後，加熱產物至第二溫度(例如：大約55℃至大約65℃)，並接著在產物中加入膠化劑(gelation agent)以及選擇性地加入助膠化劑(gelation aid)。關於這點，加熱產物至第二溫度是為了防止膠化劑以及助膠化劑凝固。然而，在第二溫度時，纖維素醚可能不會完全溶解於水中，因此包括纖維素醚的水性組成物以及最終硬膠囊可能具有下列缺點：(1)水性組成物的黏度可能隨位置變化，並且在長期儲存時亦可能發生分層；(2)纖維素醚與膠化劑(以及選擇性的助膠化劑)在水性組成物中的混合度可能下降，從而需要加入更多的膠化劑(以及選擇性的助膠化劑)。然而，由於上述的添加，膠囊表面會發生霧化現象；(3)水性組成物在後續移除其中雜質(例如：纖維)的過濾處理中，過濾效率可能偏低；(4)縱使在過濾處理之後，雜質仍可能殘留在水性組成物
中，使膠囊化劑及/或助膠囊化劑的功能下降，降低膠囊模製性(moldability)或成形性(formability)；(5)膠囊模製過程中，當進行乾燥處理以蒸發塗佈在基底(例如：模棒)上的水性組成物中的水時，水性組成物的乾燥速率偏低；(6)水性組成物的製備時間與乾燥時間長，因此硬膠囊的產率低；以及(7)殘留在水性組成物中的雜質被包括在最終產物的硬膠囊中，並且由於被包括的雜質，硬膠囊的品質(彈性、光澤度、崩解度等)降低，且難以保持所有生產批次之硬膠囊的品質。
本發明提供一種具有改進霧度的膜。
根據本發明的一個樣態，提供一種包括水溶性纖維素醚的膜；基於100重量份的所述水溶性纖維素醚，大約0.5重量份至大約1.5重量份的膠化劑；以及基於100重量份的所述水溶性纖維素醚，0重量份至大約0.3重量份的助膠化劑，其中透光率為80%或更高。
所述水溶性纖維素醚可包括羥丙甲基纖維素(hydroxypropyl methylcellulose，HPMC)、羥乙甲基纖維素(hydroxyethyl methylcellulose，HEMC)、甲基纖維素(methylcellulose，MC)，或其兩種或多種的混合物。
所述膠化劑可包括鹿角菜膠(Carrageenan)、結冷膠(Gellan gum)、三仙膠(Xanthan gum)、果膠(Pectin)，或其兩種或多種的混合物。
所述助膠化劑可包括氯化鉀、醋酸鉀、氯化鈣，或其兩種或多種的混合物。
所述膜可進一步包括基於100重量份的所述水溶性纖維素醚，0重量份至大約5.0重量份的其它添加物。
所述其它添加物可包括塑化劑、乳化劑，或其兩種或多種的混合物。
所述膜可為硬膠囊、扁平膜、食品膜、藥用膜或工業用膜。
以下詳細描述根據本發明一實施例之膜。
根據本發明一實施例的膜包括水溶性纖維素醚、基於100重量份的所述水溶性纖維素醚的大約0.5重量份至大約1.5重量份的膠化劑、基於100重量份的所述水溶性醚的大約0重量份至大約0.3重量份的助膠化劑，且所述膜的透光率為80%或更高(例如：
90%或更高)。如本文所使用的，「透光率」指用紫外線光譜儀對膜照射波長420奈米的光所量測的透光率。
基於100重量份的所述水溶性纖維素醚，當所述膠化劑的量少於0.5重量份時，膜的模製性降低，且當所述膠化劑的量超過1.5重量份時，不僅所述膜的製造成本增加，更會得到斷裂伸長度(elongation at break)低、脆度高，且膜厚度不均勻的膜。
基於100重量份的所述水溶性纖維素醚，當所述助膠化劑的量超過0.3重量份時，霧度高，因此得到透光率低的膜。
所述水溶性纖維素醚為所述膜的主要成分。所述水溶性纖維素醚衍生自植物纖維素，其有利點為對人體無害。此處所使用的「纖維素醚」指用醚化劑醚化纖維素的羥基所製備的纖維素衍生物。
所述水溶性纖維素醚可包括羥丙甲基纖維素(hydroxypropyl methylcellulose，HPMC)、羥乙甲基纖維素(hydroxyethyl methylcellulose，HEMC)、甲基纖維素(methylcellulose，MC)，或其兩種或多種的混合物。
所述膠化劑扮演膠化製備膜的水性組成物的角色，所述製備膜的水性組成物描述於下。
所述膠化劑可包括水溶性膠(gum)。
所述水溶性膠可包括鹿角菜膠(Carrageenan)、結冷膠(Gellan gum)、三仙膠(Xanthan gum)、果膠(Pectin)，或其兩種或多種的混合物。
所述助膠化劑增補所述膠化劑的成膠性(gellability)，扮演增強所述製備膜的水性組成物之膜模製性的角色。
所述助膠化劑可包括氯化鉀、醋酸鉀、氯化鈣，或其兩種或多種的混合物。
所述膜可進一步包括0重量份至大約5.0重量份的其它添加物，基於100重量份的所述水溶性纖維素醚。
所述其它添加物可包括塑化劑、乳化劑，或其兩種或多種的混合物。
所述塑化劑扮演增強所述膜之膜強度的角色。
所述塑化劑可包括甘油(glycerol)、山梨醇(sorbitol)、丙二醇(propylene glycol)、聚乙二醇(polyethylene glycol)，或其兩種或多種的混合物。
所述塑化劑的量可為所述製備膜的水性組成物之大約0重量百分比至大約5.0重量百分比。當所述塑化劑的量在此範圍之內時，可得到具有高斷裂伸長度以及透明度(因此，低霧度)的膜。
所述乳化劑扮演增強所述製備膜的水性組成物之膜模製性的角色。
所述乳化劑可包括月桂基硫酸鈉(sodium lauryl sulfate，SLS)、脂肪酸的蔗糖酯(sucrose ester)，或其兩種或多種的混合物。
所述乳化劑的量可為所述製備膜的水性組成物之大約0重量百分比至大約1.0重量百分比。當所述乳化劑的量在此範圍之內時，可得到具有高品質並且對人體無害的膜。
當所述其它添加物的量在上述範圍之內時(0重量份至大約5重量份)，可得到具有優良透明度、品質以及人體安全性的膜。
所述膜可為硬膠囊、扁平膜、食品膜、藥用膜或工業用膜。所述硬膠囊可為可溶於胃液的硬膠囊。
以下詳細描述製備所述膜的方法。
所述製備膜的水性組成物包括水、醇類以及水溶性纖維素醚，並且由製備纖維素醚溶液的製程製備，所述製程維持在高於大氣溫度(大約0℃至大約39℃)的第一溫度(大約40℃至大約70℃)。詳細地說，所述製備膜的水性組成物可由以下步驟製備：混合水與醇類以製備醇水溶液(S1)、加熱所述醇水溶液(S2)、將水溶性纖維素醚溶解於加熱後的所述醇水溶液中以製備纖維素醚溶液(S3)、熟化(aging)所述纖維素醚溶液(S4)，以及將膠化劑加入產物中(S5)。
在所述步驟(S2)中，所述醇水溶液的加熱可由室溫(大約20℃至大約30℃)進行到大約40℃至大約70℃的溫度。為令所述水溶性纖維素醚能在所述步驟(S3)中於所述醇水溶液中充分分散，使所述水溶性纖維素醚輕易地溶解，不形成聚集物，故進行所述步驟(S2)。當加熱溫度在此範圍之內時，所述膠化劑(以及選擇性的助膠化劑)可具有高膜模製性而不凝固，且能得到能源成本增加最小的製備膜的水性組成物，所述能源成本來自於不可避免的加熱。
所述步驟(S3)可藉由在攪拌同時(例如：以300rpm的速度攪拌)將所述水溶性纖維素醚緩慢加入加熱後的所述醇水溶液中來進行。
然而，本發明不限於此。舉例來說，取代步驟(S1至S3)，所述水溶性纖維素醚可溶解於水(或醇類)中，以製備第一纖維素醚溶液，接著可以將醇類(或水)加入所述纖維素醚溶液中，以製備第二纖維素醚溶液。另外，在這種情況下，在製備所述纖維素醚溶液時可使用加熱後的水及/或加熱後的醇類，或所述水溶性纖維素醚可溶解於水(或醇類)中，以製備第一纖維素醚溶液，接著可加熱所述第一纖維素醚溶液，並且可將醇類(或水)加入其中，以製備第二纖維素醚溶液。
所述纖維素醚溶液的所述熟化步驟(S4)可在40至70℃的溫度下進行2至12小時。當所述熟化步驟(S4)在此時間範圍(熟化時間)進行時，氣泡可從產物中被充分移除，並且所述產物的組成可以是均勻的。
在所述步驟(S4)中，可在所述產物中進一步加入所述膠化劑以外的助膠化劑及/或其它添加物(如塑化劑、乳化劑等)。
上述步驟(S1至S5)的至少一個步驟可在攪拌同時進行。
所述步驟(S5)之後可額外從所述製備膜的水性組成物中移除氣泡。此步驟(S5)可藉由攪拌來進行。
由上述方法製備的所述製備膜的水性組成物包括水溶性纖維素醚、膠化劑、醇類以及水，其中基於100重量份的所述水
溶性纖維素醚，所述膠化劑的量可為大約0.5重量份至大約1.5重量份。基於100重量份的所述水溶性纖維素醚，當所述膠化劑的量少於0.5重量份時，所述製備膜的水性組成物加熱時不會充分膠化，進而降低膜的模製性，且當所述膠化劑的量超過1.5重量份時，不僅增加所述製備膜的水性組成物的製造成本，所述製備膜的水性組成物的黏度與成膠性更過度增加，因此形成斷裂伸長度低、脆度高，且厚度不均勻的膜，這是由於在膜模製步驟中所述製備膜的水性組成物的流動性降低。
又，所述製備膜的水性組成物可不包括所述助膠化劑，或可進一步包括基於100重量份的所述水溶性纖維素醚的0.3重量份或更少的所述助膠化劑。
所述製備膜的水性組成物可包括大約10重量百分比至大約25重量百分比之所述水溶性纖維素醚。
當所述製備膜的水性組成物中的所述水溶性纖維素醚的量在上述範圍之內時(大約10重量百分比至大約25重量百分比)，可得到適當的黏度，使氣泡可被輕易移除，並且可得到厚度適當的膜。
所述製備膜的水性組成物可進一步包括0重量份至大約5.0重量份的其它添加物，基於100重量份的所述水溶性纖維素醚。
所述醇類可幫助所述水溶性纖維素醚於所述製備膜的水性組成物中液化(例如：溶解)。此步驟於下面更詳細地描述：當所述水溶性纖維素醚加入室溫(大約20℃至大約30℃)的水中時，一
部分的所述水溶性纖維素醚(與水直接接觸)溶解，但其它部分的所述水溶性纖維素醚(並未與水直接接觸)聚集形成團塊，並且當所述水溶性纖維素醚加入高溫(大約40℃至大約70℃)的水中時，即使與水直接接觸的所述水溶性纖維素醚部分亦不會充分溶解。然而，所述醇類與水混合形成醇水溶液，所述水溶性纖維素醚不僅在室溫(大約20℃至大約30℃)的醇水溶液中充分溶解，並且亦在高溫(大約40℃至大約70℃)的醇水溶液中充分溶解。
所述醇類可包括乙醇(ethanol)、甲醇(methanol)、異丙醇(isopropanol)、丁醇(butanol)，或其兩種或多種的混合物。
所述製備膜的水性組成物可包括大約5重量百分比至大約30重量百分比之所述醇類。
當所述醇類的量在此範圍之內時(大約5重量百分比至大約30重量百分比)，所述纖維素醚的溶解度增加，並且所述醇類的揮發速度對膜製備而言為適當的，因此可得到無皺摺的平滑膜。
所述水溶性纖維素醚、所述膠化劑、所述助膠化劑、所述塑化劑以及所述乳化劑的功能、種類以及量如前所述，因此以下將省略其說明。
當所述製備膜的水性組成物加熱至膜模製溫度(大約40℃至大約70℃)時，所述水溶性纖維素醚可完全溶解。由於所述水溶性纖維素醚完全溶解，所述製備膜的水性組成物可具有下列優點：較短的製備時間；較高的均質性、均勻的黏度，並且即使在長期儲存時亦不會發生分層；所有生產批次之黏度均相同；由於
沒有抑制膠化劑(以及選擇性的助膠化劑)功能的不溶解材料(例如：纖維素醚)，因此有較高的膜模製性；由於纖維素醚、所述膠化劑以及所述助膠化劑的混合度高，因此加入的膠化劑(以及選擇性的助膠化劑)的量減少；在從所述製備膜的水性組成物移除雜質的後續過濾處理中，過濾效率高；由於膜模製步驟中，塗佈在基底(例如：模棒)上的所述水性組成物的溶劑組成(例如：醇類)，進行乾燥處理時乾燥速率較高；以及由於所述製備膜的水性組成物的製備時間與乾燥時間較短，因此膜產率較高。
另外，所述製備膜的水性組成物包括少量的高價膠化劑並且選擇性包括少量的廉價助膠化劑(可增補所述膠化劑的成膠性)，使所述製備膜的水性組成物不僅製造成本低、均質性或均勻性以及膠強度高，且亦可形成霧度低的膜。
將所述製備膜的水性組成物塗佈在基底(模棒、玻璃基底等)上，隨後乾燥，以製備膜。舉例來說，當所述膜為硬膠囊時，所述膜可由將室溫(大約20℃至大約30℃)的模棒浸入製備膜的水性組成物中再將所述模棒由所述水性組成物中取出以乾燥所述模棒來製造，所述製備膜的水性組成物被加熱至高溫(大約40℃至大約70℃)。
由於所述製備膜的水性組成物中沒有雜質(例如纖維)，故所述膜的品質(彈性、光澤度、崩解度等)高，並且所有生產批次的品質可保持一定。
以下參考實例更詳盡地描述本發明，但本發明不限於所述實例。
將乙醇與水(經純化的水)以下表1所示的比例混合，以製備醇水溶液。之後，將每種所述醇水溶液加熱至下表1所示的溫度，接著以下表1所示的比例加入羥丙甲基纖維素(HPMC)(三星精密化學株式會社，AW4)，使其溶解於所述醇水溶液中。其後，以下表1所示的比例加入做為膠化劑的K-鹿角菜膠(K-Carrageenan)(Korea Carragheen Co.,Ltd，HG404)以及做為助膠化劑的氯化鉀，以得到製備膜的水性組成物。
*1：基於100重量份的(水+乙醇+HPMC)
*2：基於100重量份的HPMC
將每種維持在60℃的製備膜的水性組成物以膜鑄造機(由三星精密化學株式會社自行生產)塗佈在玻璃基底上。接著，在室溫(25℃)將塗佈了所述製備膜的水性組成物的所述玻璃基底乾燥24小時，以得到厚度為100微米的扁平膜。
將室溫(25℃)的金屬模棒(尺寸0)浸入每種製備膜的水性組成物(組成物的溫度：60℃)中，以在所述模棒上塗佈每種製備膜的水性組成物。接著，將所述模棒由每種製備膜的水性組成物中取出，並在30℃乾燥45分鐘，以製備硬膠囊。然而，在比較例2中所製備的所述製備膜的水性組成物其成膠性不足，因此無法形成硬膠囊。
用下述方法測量實例1到4以及比較例1與2所製備之所述製備膜的水性組成物的膠強度、實例1到4以及比較例1與2所製備之所述扁平膜的拉伸強度以及硬度、實例1到4以及比較例1所製備之所述硬膠囊(膠囊膜)的霧度，其結果示於下表2。
將每種維持在60℃的製備膜的水性組成物冷卻至室溫
(約25℃)並接著膠化。其後，以質構儀(Brookfield，CT3-4500，探針編號：TA10)量測由每種製備膜的水性組成物所形成膠的強度。然而，在比較例1與比較例2中所製備的所述製備膜的水性組成物其成膠性不足以成膠，因此無法量測膠強度。
將每種所述扁平膜切割成1公分×10公分的尺寸，接著以勞埃德儀器試驗機(LRX plus系列，勞埃德儀器，英國製造)量測所述扁平膜的拉伸強度。另外，將每種所述扁平膜切割成4公分×5公分的尺寸，接著以質構儀(Brookfield，CT3-4500，探針編號：TA-39)量測所述扁平膜的硬度。
將實例1到4以及比較例1所製備之所述硬膠囊個別放入40毫升的小玻璃瓶中，接著在溫度為40℃且75% RH(相對濕度)的狀態下維持4周。接著，用紫外線光譜儀(JASCO，V-550)對每種硬膠囊照射波長420奈米的光以量測透光率。此處，透光率愈高，霧度愈低。
請參照上表2，實例1到4所製備的所述扁平膜與比較例1與2所製備的所述扁平膜相比，表現出較高的拉伸強度以及硬度。另外，實例1到4所製備的所述硬膠囊與比較例1所製備的所述硬膠囊相比，表現出較高的透光率。
根據本發明一實施例的膜即便包括少量的膠化劑(以及選擇性的助膠化劑)，仍然具有優良的拉伸強度以及硬度，並且霧度低而有優良的透光率。
儘管此處參考示範性實施例具體地例示並描述本發明，本領域的通常技術人員應當理解，在不脫離本發明申請範圍所界定的精神與範疇的情況下，當可在形式和細節上做各種更動。
Claims (7)
- 一種膜，包括：水溶性纖維素醚；大約0.5重量份至大約1.5重量份的膠化劑，基於100重量份的所述水溶性纖維素醚；以及0重量份至大約0.3重量份的助膠化劑，基於100重量份的所述水溶性纖維素醚，其中透光率為80%或更高。
- 如申請專利範圍第1項所述之膜，其中所述水溶性纖維素醚包括羥丙甲基纖維素(hydroxypropyl methylcellulose，HPMC)、羥乙甲基纖維素(hydroxyethyl methylcellulose，HEMC)、甲基纖維素(methylcellulose，MC)或其兩種或多種的混合物。
- 如申請專利範圍第1項所述之膜，其中所述膠化劑包括鹿角菜膠(Carrageenan)、結冷膠(Gellan gum)、三仙膠(Xanthan gum)、果膠(Pectin)或其兩種或多種的混合物。
- 如申請專利範圍第1項所述之膜，其中所述助膠化劑包括氯化鉀、醋酸鉀、氯化鈣或其兩種或多種的混合物。
- 如申請專利範圍第1項所述之膜，更包括0重量份至大約5.0重量份的其它添加物，基於100重量份的所述水溶性纖維素醚。
- 如申請專利範圍第5項所述之膜，其中所述其它添加物包括塑化劑、乳化劑或其兩種或多種的混合物。
- 如申請專利範圍第1至6項任一項所述之膜， 其中所述膜為硬膠囊、扁平膜、食品膜、藥用膜或工業用膜。
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