WO2022004345A1 - 水溶性フィルムおよび包装体 - Google Patents

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WO2022004345A1
WO2022004345A1 PCT/JP2021/022539 JP2021022539W WO2022004345A1 WO 2022004345 A1 WO2022004345 A1 WO 2022004345A1 JP 2021022539 W JP2021022539 W JP 2021022539W WO 2022004345 A1 WO2022004345 A1 WO 2022004345A1
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film
water
soluble film
abundance ratio
carbon
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PCT/JP2021/022539
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稔 岡本
さやか 清水
修 風藤
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株式会社クラレ
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/18Manufacture of films or sheets
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/28Treatment by wave energy or particle radiation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J7/00Chemical treatment or coating of shaped articles made of macromolecular substances
    • C08J7/12Chemical modification
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C08J2300/00Characterised by the use of unspecified polymers
    • C08J2300/14Water soluble or water swellable polymers, e.g. aqueous gels
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2329/00Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal, or ketal radical; Hydrolysed polymers of esters of unsaturated alcohols with saturated carboxylic acids; Derivatives of such polymer
    • C08J2329/02Homopolymers or copolymers of unsaturated alcohols
    • C08J2329/04Polyvinyl alcohol; Partially hydrolysed homopolymers or copolymers of esters of unsaturated alcohols with saturated carboxylic acids

Definitions

  • the present invention relates to a water-soluble film preferably used for packaging various chemicals and a package using the same.
  • water-soluble films have been used in a wide range of fields, such as packaging of various chemicals such as liquid detergents and pesticides, and seed tapes containing seeds, taking advantage of their water solubility.
  • Polyvinyl alcohol resin (hereinafter, may be referred to as PVA) is mainly used as the water-soluble film used for such applications, and various additives such as plasticizers may be blended or modified polyvinyl alcohol may be used. Therefore, a film having improved water solubility has been proposed (for example, Patent Document 1).
  • the water-soluble film using PVA has a better affinity with printing ink than other general plastic films, and can be printed without any special prescription or treatment.
  • the printing line speed is increased in order to further improve productivity, printing omission or ink peeling may occur even in a water-soluble film using PVA. That is, in the water-soluble film using PVA, there was room for improvement in the high-speed printability of the film.
  • Methods for improving the high-speed printability of a water-soluble film using PVA include (i) a method of adding a hydrophilic plasticizer to the water-soluble film, and (ii) a surface of the water-soluble film such as ozone treatment or corona treatment. A method of reforming can be mentioned.
  • the high-speed printability of the film can be improved by any of the above methods (i) and (ii), at the same time, the moisture resistance of the film is lowered, and the morphological stability of the package packaged with the film is lowered. Or the packaging may break due to blocking between the films. That is, in a water-soluble film using PVA, it has been difficult to achieve both high-speed printability and moisture resistance of the film.
  • an object of the present invention is to provide a water-soluble film having excellent high-speed printability and also excellent moisture resistance.
  • XPS X-ray photoelectric spectroscopic analysis
  • the present inventors obtained by analyzing the surface portions of one side or both sides of the water-soluble film by X-ray photoelectron spectroscopic analysis as a result of repeated diligent studies based on the knowledge of detailed analysis of various elements by XPS. We have found that the above problems can be achieved by adjusting the abundance ratio of carbon-oxygen single bonds (hereinafter, sometimes referred to as CO) in all carbon element bonds to a specific range, and based on the findings. Further studies were carried out to complete the present invention.
  • CO carbon-oxygen single bonds
  • the present invention [1] A water-soluble film containing a polyvinyl alcohol resin and having a surface having a carbon-oxygen single bond (CO) abundance ratio of 75 to 85% in all carbon element bonds obtained by X-ray photoelectron spectroscopy on at least one side. , Regarding.
  • CO carbon-oxygen single bond
  • the present invention [2] The abundance ratio of carbon-carbon single bond (CC) obtained by X-ray photoelectron spectroscopic analysis with respect to the abundance ratio of CO on the surface where the abundance ratio of CO in the total carbon bond is in the above range.
  • the abundance ratio of CO in the total carbon bond is in the above range
  • the abundance ratio of carbon in all the elements obtained by X-ray photoelectron spectroscopy is 50 to 70%
  • the abundance ratio of oxygen is The water-soluble film according to the above [1] or [2], which has a ratio of carbon to oxygen (C / O) of 1.5 to 3.5, which is 20 to 35%.
  • the water-soluble film according to any one of the above [1] to [3], wherein the surface of which the abundance ratio of CO in the total carbon bond is in the above range is surface-modified.
  • the water-soluble film according to the above [4], wherein the surface modification is performed by any method of ultraviolet treatment, ozone treatment, corona treatment, and plasma treatment. Regarding.
  • the present invention [6] The method for producing a water-soluble film according to any one of the above [1] to [5], wherein the film-forming stock solution is drowned on the surface of a support having a wet tension in the range of 20 to 60 mN / m and dried. Regarding.
  • a package in which the water-soluble film according to any one of [1] to [5] above contains a drug.
  • the agent is a pesticide, detergent or disinfectant.
  • the package according to the above [7] to [9], wherein the surface on which the abundance ratio of CO in the total carbon element bond is 75 to 85% is the printed surface.
  • a water-soluble film having excellent high-speed printability and also excellent moisture resistance is provided.
  • XPS measurement> the amount of elements on the surface of the water-soluble film is measured by XPS.
  • XPS measurement excites the inner-shell electrons of an atom by irradiating the sample surface with X-rays, and detects the kinetic energy of the photoelectrons emitted by it to identify and quantify the elements present on the sample surface.
  • the analysis of the chemical bond state is performed. XPS analysis can measure elements present at a depth of about 2-8 nm from the surface.
  • a peak called C1s is obtained by photoelectrons derived from carbon atoms existing on the sample surface.
  • This peak is a synthesis of various peaks that depend on the bonding state of the carbon atom. The positions of these various peaks are determined by the bonding state of carbon atoms.
  • a carbon-carbon single bond hereinafter sometimes referred to as CC
  • a carbon-hydrogen bond hereinafter sometimes referred to as CH
  • CO is 286.6 eV
  • carbon-nitrogen carbon-nitrogen
  • the single bond (hereinafter, may be referred to as C—N) is 285.7 eV
  • the C1s peak in which these peaks are synthesized can be separated into each peak by, for example, an automatic waveform separation fitting attached to an XPS analyzer (Reference Patent Document: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-302740).
  • Narrow scan is an analysis method that scans a narrow energy range under high energy resolution conditions, and can identify the chemical state of the element to be analyzed from the peak position and peak shape.
  • the water-soluble film of the present invention is a water-soluble film in which the abundance ratio of CO in the total carbon bond is 75 to 85% on at least one surface.
  • the abundance ratio of CO is less than 75%, high-speed printability becomes insufficient, and problems such as printing omission and ink peeling are likely to occur when high-speed printing is performed.
  • the moisture resistance is inferior, so that the films tend to stick to each other and the morphological stability of the package tends to be inferior.
  • the abundance ratio of CO is preferably 76% or more, more preferably 77% or more, still more preferably 78% or more. Further, the abundance ratio of CO is preferably 84.5% or less.
  • the "percentage of CO in the total carbon bond" is the C1s peak analyzed in detail by the above-mentioned narrow scan, and the peak attributed to CO in the C1s peak by the above-mentioned automatic waveform separation fitting. The ratio was calculated, and the ratio (%) was defined as the abundance ratio of CO.
  • the abundance ratio of CO on the surface is 75 to 85% on either one side or both sides of the water-soluble film, but in the case of only one side, when printing on the film, the ratio may be 75 to 85%. It is preferable that the surface is a printed surface.
  • the water-soluble film of the present invention has a C—O abundance ratio of at least one surface of 75 to 85%, and the surface thereof is from the viewpoint of improving the high-speed printability and moisture resistance of the film.
  • the ratio of the abundance ratio of C—C obtained by X-ray photoelectron spectroscopy to the abundance ratio of C—O (hereinafter, may be abbreviated as CC / CO) is 0.1 to 0.3. It is preferable to have.
  • the abundance ratio of CC is attributed to the carbon-carbon single bond in the C1s peak by the above-mentioned narrow scan and the above-mentioned automatic waveform separation fitting, similar to the abundance ratio of C—O.
  • C-C / C-O is preferably 0.1 to 0.3, more preferably 0.11 to 0.27, and even more preferably 0.12 to 0.24.
  • the abundance ratio of CO is 75 to 85%, the abundance ratio of carbon in all elements, which is obtained from XPS measurement, is 50 to 70 from the viewpoint of improving the high-speed printability and moisture resistance of the film.
  • the abundance ratio of oxygen is preferably 20 to 35%, and the ratio of carbon to oxygen is preferably 1.5 to 3.5.
  • the measured carbon, nitrogen, oxygen, fluorine, sodium, silicon, phosphorus and sulfur (these are). All the measured elements may be referred to as all the measured elements below), and the ratio of carbon element and oxygen element to the total amount are the carbon abundance ratio and oxygen abundance ratio, respectively. And said.
  • the measured element is caused by PVA, a plasticizer as described later, an additive, or the like. That is, depending on the type of plasticizer, additive, etc.
  • the ratio of carbon element and the ratio of oxygen element to the total amount of all measured elements were defined as the carbon abundance ratio (%) and the oxygen abundance ratio (%), respectively.
  • the ratio of carbon to oxygen (hereinafter, may be abbreviated as C / O) is a value obtained by dividing the above-mentioned carbon abundance ratio by the oxygen abundance ratio.
  • the abundance ratio of carbon When the abundance ratio of carbon is less than 50% or more than 70%, the high-speed printability of the film tends to be poor.
  • the abundance ratio of carbon in all elements is more preferably 52 to 68%, further preferably 50 to 66%.
  • the abundance ratio of oxygen When the abundance ratio of oxygen is less than 20%, the high-speed printability of the film tends to be poor, and when it exceeds 35%, the moisture resistance tends to be lowered.
  • the abundance ratio of oxygen in all the elements is more preferably 22.5 to 32.5%, further preferably 25 to 30%. Further, when the C / O is less than 1.5, the moisture resistance of the film tends to be poor, and when it exceeds 3.5, the high-speed printability tends to be poor.
  • the C / O is more preferably 1.7 to 3.3, and even more preferably 1.8 to 3.1.
  • the abundance ratio of CO in the water-soluble film of the present invention being 75 to 85%
  • the abundance ratio of elements other than carbon and oxygen that is, nitrogen, fluorine, sodium, silicon, phosphorus, and sulfur. Is 0.1 to 30% in total.
  • the abundance ratio of CO on at least one surface is 75 to 85%, and (1) from the viewpoint of achieving both high-speed printability and moisture resistance, C— on the surface. From the viewpoint of C / C—O of 0.1 to 0.3, more preferably 0.13 to 0.27, and (2) both high-speed printability and moisture resistance, among all the elements on the surface.
  • the ratio of carbon to oxygen is 50 to 70%, the ratio of oxygen is 20 to 35%, and the ratio of carbon to oxygen (C / O) is 1.5 to 3.5. It is preferable to satisfy both of the above.
  • the abundance ratio of C—O on the surface of the water-soluble film and if necessary, further adjust C—C / C—O, abundance ratio of carbon, abundance ratio of oxygen, and C / O within the above ranges.
  • the method is, for example, a method of treating the film surface by adjusting treatment conditions such as UV treatment, ozone treatment, corona treatment, plasma treatment, a method of applying a chemical solution containing a surfactant to the film surface, or a water-soluble film.
  • the above range can be adjusted by a method of adding an appropriate surfactant, a method of adjusting various conditions in the step of volatilizing the solvent when forming the water-soluble film, and the like.
  • a method of adjusting the wet tension (hydrophilicity) of the surface of the support on which the undiluted membrane-forming solution is spilled, when the undiluted membrane-forming solution is dried can be appropriately controlled by a method of adjusting the temperature of the support, a method of blowing hot air of a predetermined amount of water at the time of drying on the support, and a method of adjusting the humidity at the time of drying. ..
  • the presence ratio of CO tends to increase as the amount of corona discharge is increased. This tendency is considered to be the same in other surface treatment methods such as UV treatment, ozone treatment, and plasma treatment, and the abundance ratio of CO can be adjusted by adjusting the irradiation intensity, the amount of discharge, etc. in each treatment. ..
  • UV treatment ozone treatment
  • corona treatment corona treatment
  • plasma treatment methods for treating the film surface, such as UV treatment, ozone treatment, corona treatment, and plasma treatment, are preferable from the viewpoint of manufacturing cost and solvent treatment.
  • the complete dissolution time when the water-soluble film of the present invention is immersed in water at 10 ° C. is preferably 120 seconds or less. Since the complete dissolution time is 120 seconds or less, it can be suitably used as a packaging film for chemicals and the like.
  • the complete dissolution time is more preferably 90 seconds or less, further preferably 60 seconds or less, and particularly preferably 45 seconds or less.
  • the lower limit of the complete dissolution time is not particularly limited, in a water-soluble film whose complete dissolution time is too short, problems such as blocking between films and a decrease in film strength due to moisture absorption in the atmosphere tend to occur. be. Therefore, the complete dissolution time is preferably 5 seconds or longer, more preferably 10 seconds or longer, further preferably 15 seconds or longer, and particularly preferably 20 seconds or longer.
  • the complete dissolution time when the water-soluble film is immersed in water at 10 ° C. can be measured as follows. In the measurement of the complete dissolution time, deionized water was used as water. ⁇ 1> The water-soluble film is placed in a constant temperature and humidity chamber adjusted to 20 ° C.-65% RH for 16 hours or more to adjust the humidity. ⁇ 2> Two 50 mm x 50 mm plastic plates with a rectangular window (hole) of 35 mm in length x 23 mm in width opened after cutting out a rectangular sample of 40 mm in length x 35 mm in width from the humidity-controlled water-soluble film. The sample is sandwiched and fixed so that the length direction of the sample is parallel to the length direction of the window and the window is located substantially in the center of the width direction of the sample.
  • ⁇ 3> Put 300 mL of deionized water in a 500 mL beaker, and adjust the water temperature to 10 ° C. while stirring with a magnetic stirrer equipped with a 3 cm long bar at a rotation speed of 280 rpm.
  • the sample fixed to the plastic plate in ⁇ 2> above is completely immersed in the deionized water in the beaker, being careful not to contact the bar of the magnetic stirrer.
  • the time from immersion in deionized water to complete disappearance of the sample pieces dispersed in deionized water is measured.
  • the complete dissolution time measured by the above method depends on the thickness of the sample, but in the present specification, the complete dissolution time is defined as the time until the sample of the above size is completely dissolved regardless of the thickness.
  • the water-soluble film of the present invention contains PVA.
  • PVA one produced by saponifying a vinyl ester polymer obtained by polymerizing a vinyl ester monomer can be used.
  • the vinyl ester monomer include vinyl formate, vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl valerate, vinyl laurate, vinyl stearate, vinyl benzoate, vinyl pivalate, vinyl versatic acid and the like. Of these, vinyl acetate is preferable.
  • the above vinyl ester polymer is preferably obtained by using only one kind or two or more kinds of vinyl ester monomers as a monomer, and is obtained by using only one kind of vinyl ester monomer as a monomer. More preferably, it may be a copolymer of one kind or two or more kinds of vinyl ester monomers and another monomer copolymerizable therewith.
  • vinyl ester monomers include, for example, ethylene; olefins having 3 to 30 carbon atoms such as propylene, 1-butene, and isobutene; acrylic acid or a salt thereof; methyl acrylate, acrylic acid, etc.
  • Acrylic such as ethyl, n-propyl acrylate, i-propyl acrylate, n-butyl acrylate, i-butyl acrylate, t-butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, dodecyl acrylate, octadecyl acrylate, etc.
  • Acid ester methacrylic acid or a salt thereof; methyl methacrylate, ethyl methacrylate, n-propyl methacrylate, i-propyl methacrylate, n-butyl methacrylate, i-butyl methacrylate, t-butyl methacrylate, 2 methacrylate -Methacrylate esters such as ethylhexyl, dodecyl methacrylate, octadecyl methacrylate; acrylamide, N-methylacrylamide, N-ethylacrylamide, N, N-dimethylacrylamide, diacetoneacrylamide, acrylamide propanesulfonic acid or its salts, acrylamide.
  • An acrylamide derivative such as propyldimethylamine or a salt thereof, N-methylolacrylamide or a derivative thereof; methacrylicamide, N-methylmethacrylicamide, N-ethylmethacrylate, methacrylicamidepropanesulfonic acid or a salt thereof, methacrylicamidepropyldimethylamine or a derivative thereof.
  • Methalamide derivatives such as salts, N-methylolmethacrylates or derivatives thereof; N-vinylamides such as N-vinylformamide, N-vinylacetamide, N-vinylpyrrolidone; methylvinyl ether, ethylvinyl ether, n-propylvinyl ether, i-propyl Vinyl ethers such as vinyl ether, n-butyl vinyl ether, i-butyl vinyl ether, t-butyl vinyl ether, dodecyl vinyl ether, stearyl vinyl ether; vinyl cyanide such as acrylonitrile and methacrylonitrile; vinyl chloride, vinylidene chloride, vinyl fluoride, vinylidene fluoride Vinyl halide such as allyl halides, allyl compounds such as allyl acetate, allyl chloride; maleic acid or salts thereof, esters or acid anhydrides; itaconic acid or salts thereof,
  • the ratio of structural units derived from the other monomers to the vinyl ester polymer is the number of moles of all structural units constituting the vinyl ester polymer from the viewpoint of water solubility and film strength of the obtained water-soluble film. Based on this, it is preferably 15 mol% or less, and more preferably 5 mol% or less.
  • the degree of polymerization of PVA is preferably 200 or more, more preferably 300 or more, and even more preferably 500 or more, from the viewpoint of film strength.
  • the degree of polymerization is preferably 8,000 or less, more preferably 5,000 or less, and more preferably 3,000 or less. More preferred.
  • the saponification degree of PVA is preferably 64 to 99.99 mol%. By adjusting the degree of saponification within this range, it is easy to achieve both water solubility and mechanical properties of the film.
  • the degree of saponification is more preferably 70 mol% or more, further preferably 75 mol% or more.
  • the degree of saponification is more preferably 99.9 mol% or less, and further preferably 99.5 mol% or less.
  • the degree of saponification of PVA is the vinyl alcohol unit with respect to the total number of moles of the structural unit (typically a vinyl ester-based monomer unit) and the vinyl alcohol unit of PVA that can be converted into vinyl alcohol units by saponification. The ratio (mol%) of the number of moles of.
  • the degree of saponification of PVA can be measured according to the description of JIS K6726-1994.
  • one type of PVA may be used as the PVA, or two or more types of PVA having different degrees of polymerization, saponification or modification may be blended and used.
  • the content of PVA in the water-soluble film is not particularly limited, but is preferably 50% by mass or more, more preferably 80% by mass or more, still more preferably 85% by mass or more.
  • the water-soluble film of the present invention is more rigid than other plastic films when it does not contain a plasticizer, and may have problems such as mechanical properties such as impact strength and process passability during secondary processing.
  • the water-soluble film of the present invention contains a plasticizer.
  • Preferred plasticizers include polyhydric alcohols, and specific examples thereof include polyhydric alcohols such as ethylene glycol, glycerin, diglycerin, propylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, trimethylolpropane and sorbitol. And so on. These plasticizers may be used alone or in combination of two or more. Among these plasticizers, ethylene glycol or glycerin is preferable, and glycerin is more preferable, from the viewpoint of preventing bleeding out to the film surface.
  • the content of the plasticizer in the water-soluble film is preferably 1 part by mass or more, more preferably 3 parts by mass or more, and 5 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of PVA contained in the water-soluble film. Is even more preferable.
  • the amount of the plasticizer is preferably 70 parts by mass or less, more preferably 50 parts by mass or less, and further preferably 40 parts by mass or less. If the amount of the plasticizer is less than 1 part by mass, the effect of improving mechanical properties such as impact strength may not be sufficient. On the other hand, if the content exceeds 70 parts by mass, the film may become too flexible and handleability may be deteriorated, or the film may be bleeded out to the surface of the film.
  • the present invention is intended to impart mechanical strength to a water-soluble film, maintain moisture resistance when handling the film, or adjust the rate of softening due to absorption of water when dissolving the film.
  • the film may contain a water-soluble polymer other than starch and / or PVA.
  • starch examples include natural starches such as corn starch, horse bell starch, sweet potato starch, wheat starch, rice starch, tapioca starch, and sago starch; processed starches that have been etherified, esterified, oxidized, etc. These can be mentioned, and processed starches are particularly preferable.
  • the starch content of the water-soluble film is preferably 15 parts by mass or less, more preferably 10 parts by mass or less, based on 100 parts by mass of PVA. If the amount of starch is larger than 15 parts by mass, the process passability may be deteriorated.
  • water-soluble polymer other than PVA examples include dextrin, gelatin, sardine, casein, shelac, gum arabic, polyacrylic acid amide, sodium polyacrylate, polyvinyl methyl ether, and a copolymer of methyl vinyl ether and maleic anhydride.
  • examples thereof include a copolymer of vinyl acetate and itaconic acid, polyvinylpyrrolidone, cellulose, acetyl cellulose, acetyl butyl cellulose, carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, ethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, sodium alginate and the like.
  • the content of the water-soluble polymer other than PVA in the water-soluble film is preferably 15 parts by mass or less, and more preferably 10 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of PVA. If the content is larger than 15 parts by mass, the water solubility of the water-soluble film may be insufficient.
  • ⁇ Surfactant> In the film formation of a water-soluble film, it is preferable to add a surfactant to the water-soluble film from the viewpoint of improving the handleability and the peelability from the film-forming device when producing the water-soluble film. Further, by adding an appropriate surface activity to the water-soluble film, the abundance ratio of CO on the surface of the water-soluble film of the present invention, and if necessary, further CC / CO, carbon abundance ratio, oxygen. The abundance ratio and C / O can be set in a desired range. Examples of the type of surfactant include anionic surfactants and nonionic surfactants.
  • anionic surfactant examples include a carboxylic acid type such as potassium laurate; a sulfate ester type such as octyl sulfate; and a sulfonic acid type such as dodecylbenzene sulfonate.
  • nonionic surfactant examples include a polyoxyalkylene alkyl ether type such as polyoxyethylene lauryl ether and polyoxyethylene oleyl ether; a polyoxyalkylene alkylphenyl ether type such as polyoxyethylene octylphenyl ether; and polyoxyethylene lau.
  • Polyoxyalkylene alkyl ester type such as rate; Polyoxyalkylene alkylamine type such as polyoxyethylene lauryl amino ether; Polyoxyalkylene alkylamide type such as polyoxyethylene lauric acid amide; Poly such as polyoxyethylene polyoxypropylene ether Examples thereof include oxyalkylene polypropylene glycol ether type; alkanolamide type such as lauric acid diethanolamide and oleic acid diethanolamide; and polyoxyalkylene allylphenyl ether type such as polyoxyalkylene allylphenyl ether.
  • One type of surfactant may be used, or two or more types may be used in combination.
  • the surfactant in the present invention preferably has a tendency to collect on the surface of the film rather than being uniformly dispersed in the water-soluble film, in order to obtain an effect with a small amount of addition.
  • Surfactants that have too high an affinity for PVA tend to disperse uniformly, and surfactants that have too low an affinity phase-separate to form droplets in the film, reducing the transparency of the film or film. Bleed out to the surface.
  • a surfactant having an appropriate affinity with PVA tends to collect on the surface of the water-soluble film at the time of film formation.
  • a surfactant having an appropriate affinity with PVA a nonionic surfactant is preferable, a polyoxyalkylene alkyl ether type surfactant is more preferable, and an aliphatic carboxylic acid (for example, from 8 carbon atoms) is preferable.
  • Polyoxyalkylene alkyl ethers (such as 30 saturated or unsaturated aliphatic carboxylic acids) are more preferred.
  • the content of the surfactant in the water-soluble film is preferably 0.01 part by mass or more, preferably 0.02 part by mass with respect to 100 parts by mass of PVA, from the viewpoint of film forming property and peelability of the obtained film.
  • the above is more preferable, and 0.05 parts by mass or more is further preferable.
  • the content of the surfactant is preferably 10 parts by mass or less, more preferably 1 part by mass or less. , 0.5 parts by mass or less, and particularly preferably 0.3 parts by mass or less. If the content is less than 0.01 parts by mass, the film-forming property tends to deteriorate.
  • the releasability from the film forming apparatus when producing a water-soluble film is lowered, or blocking is likely to occur between the films.
  • the content is more than 10 parts by mass, bleed-out to the film surface and deterioration of the film appearance due to aggregation of the surfactant are likely to occur.
  • the water-soluble film of the present invention includes water, antioxidants, ultraviolet absorbers, lubricants, cross-linking agents, colorants, fillers, and preservatives. , Antifungal agents, other polymer compounds and the like may be contained within a range that does not interfere with the effects of the present invention.
  • the ratio of the total mass of PVA, plasticizer, starch, water-soluble polymer other than PVA, and surfactant to the total mass of the water-soluble film of the present invention is in the range of 60 to 100% by mass. Is more preferable, and it is more preferably in the range of 80 to 100% by mass, and further preferably in the range of 90 to 100% by mass.
  • the thickness of the water-soluble film of the present invention is preferably 200 ⁇ m or less, more preferably 150 ⁇ m or less, further preferably 100 ⁇ m or less, still more preferably 50 ⁇ m or less, from the viewpoint of secondary processability of the obtained film. Is particularly preferable. From the viewpoint of the mechanical strength of the water-soluble film, the thickness of the water-soluble film is preferably 5 ⁇ m or more, more preferably 10 ⁇ m or more, further preferably 15 ⁇ m or more, and further preferably 20 ⁇ m or more. Especially preferable.
  • the thickness of the water-soluble film can be obtained as an average value by measuring the thickness of any 10 points (for example, any 10 points on a straight line drawn in the length direction of the water-soluble film). ..
  • the method for producing a water-soluble film is not particularly limited, and a cast-cast film-forming method or a wet film-forming method (a casting film-forming method or a wet film-forming method) is used by using a film-forming stock solution homogenized by adding a solvent, an additive, etc. to PVA. (Discharge into a poor solvent), dry-wet film-forming method, gel film-forming method (a method in which a membrane-forming stock solution is once cooled and gelled, and then the solvent is extracted and removed to obtain a water-soluble film), or a combination thereof.
  • the film is formed by any method such as a film forming method, a melt extrusion film forming method or an inflation forming method in which the above-mentioned undiluted film forming solution is obtained by using an extruder or the like and extruded from a T-die or the like to form a film.
  • a film forming method a melt extrusion film forming method or an inflation forming method in which the above-mentioned undiluted film forming solution is obtained by using an extruder or the like and extruded from a T-die or the like to form a film.
  • the casting film forming method and the melt extrusion film forming method are preferable because a homogeneous film can be obtained with high productivity.
  • a casting film forming method or a melt extrusion film forming method for a water-soluble film will be described.
  • the above-mentioned film forming stock solution is poured into a film on a support such as a metal roll or a metal belt and heated to be a solvent. Is removed to solidify and form a film.
  • the solidified film is peeled off from the support, dried by a drying roll, a drying oven, etc. as necessary, further heat-treated as necessary, and wound up to form a long roll-shaped water-soluble film. Can be obtained.
  • the volatile content concentration of the film-forming stock solution (concentration of volatile components such as a solvent removed by volatilization or evaporation during film-forming) is preferably in the range of 50 to 90% by mass, preferably 55 to 80% by mass. It is more preferable that it is within the range of. If the volatile content concentration is less than 50% by mass, the viscosity of the film-forming stock solution becomes high, which may make film-forming difficult. On the other hand, when the volatile content concentration exceeds 90% by mass, the viscosity is lowered and the thickness uniformity of the film that can be obtained tends to be impaired.
  • the "volatile fraction of the film-forming stock solution” in the present specification means the volatile fraction obtained by the following formula.
  • Volatile fraction of membrane-forming stock solution (mass%) ⁇ (Wa-Wb) / Wa ⁇ x 100
  • Wa represents the mass (g) of the film-forming stock solution
  • Wb represents the mass (g) when the film-forming stock solution of Wa (g) is dried in an electric heating dryer at 105 ° C. for 16 hours.
  • the method for preparing the undiluted film-forming solution for example, a method of dissolving PVA and additives such as a plasticizer and a surfactant in a dissolution tank or the like, or PVA in a water-containing state using a uniaxial or twin-screw extruder.
  • a method of melt-kneading together with a plasticizer, a surfactant, and the like when melt-kneading for example, a method of dissolving PVA and additives such as a plasticizer and a surfactant in a dissolution tank or the like, or PVA in a water-containing state using a uniaxial or twin-screw extruder.
  • a method of melt-kneading together with a plasticizer, a surfactant, and the like when melt-kneading for example, a method of melt-kneading together with a plasticizer, a surfactant, and the like when melt-knea
  • the film of the undiluted film-forming solution poured on the support is heat-dried and solidified on the support and in the subsequent drying step, but the hydrophilicity of the support surface at that time has a great influence on the film surface condition.
  • the higher the hydrophilicity of the support the higher the abundance ratio of CO in the total carbon element bond on the film surface in contact with the support. It is presumed that this is because the hydroxyl group of PVA and the hydrophilic surfactant tend to concentrate on the surface in contact with the support.
  • the hydrophilicity of the support surface can be evaluated by measuring the wetting tension of the support surface as described later.
  • Drying conditions on the support also have a great effect on the surface condition of the film. For example, if the drying temperature is set to a high temperature, the drying speed becomes faster, so that the movement of the surfactant is hindered, the concentration on the film surface is less likely to occur, and the abundance ratio of CO in the total carbon element bond on the film surface, etc. Affects.
  • hydrophobic groups tend to collect on the surface of the film that comes into contact with air, and conversely, during drying.
  • adjusting the drying conditions during film formation is also one of the methods for controlling the abundance ratio of CO on the film surface. Drying conditions during film formation affect the production rate of the film and may limit the raw materials used such as surfactants. Therefore, in order to keep the abundance ratio of CO on the film surface within the range of the present invention, not only the hydrophilicity (wetting tension) of the support and the drying conditions at the time of film formation are adjusted, but also as described later. , It is preferable to use in combination with the method of applying surface modification to the formed film.
  • the wet tension on the surface of the first dry roll or the first dry belt (hereinafter, may be referred to as the first dry roll or the like), which is a support for spreading the membrane-forming stock solution, is the wet tension of at least one of the surfaces of the water-soluble film.
  • the abundance ratio of CO is satisfied with the above range, it is preferably in the range of 20 to 60 mN / m.
  • the wetting tension of the surface of the first dry roll or the like is less than 20 mN / m, the abundance ratio of CO in the total carbon element bond may not be sufficiently high, and high-speed printability may be deteriorated, and 60 mN.
  • the wetting tension of the surface of the first drying roll or the like is preferably in the range of 23 to 50 mN / m, more preferably in the range of 25 to 40 mN / m, and more preferably in the range of 28 to 32 mN / m. More preferred.
  • a method of adjusting the wetting tension of the surface of the first drying roll or the like a method of continuously applying a hydrophilic surfactant to the surface, a method of coating the surface with a hydrophilic resin coating film, or a method of coating the surface with an acid aqueous solution.
  • the method of processing is exemplified.
  • a method of continuously applying a hydrophilic surfactant to the surface of a first dry roll or the like is preferable from the viewpoint of cost and quality stability of the obtained film.
  • the wetting tension on the surface of the first drying roll or the like can be measured according to JIS K 6768.
  • the surface temperature of the first drying roll or the like is preferably 50 to 110 ° C.
  • the surface temperature is preferably 60 to 100 ° C, more preferably 65 to 95 ° C.
  • hot air having a wind speed of 1 to 10 m / sec is uniformly blown to the entire region on the non-contact surface side of the membrane-forming stock solution with the first drying roll or the like.
  • the drying rate may be adjusted.
  • the temperature of the hot air blown to the non-contact surface side is preferably 50 to 150 ° C., more preferably 70 to 120 ° C. from the viewpoint of drying efficiency and uniformity of drying.
  • the water content of the hot air is preferably 4 to 90 g / m 3 , and more preferably 5 to 70 g / m 3. It is preferably 6 to 50 g / m 3 , more preferably.
  • the film peeled off from the first dry roll or the like continues to be referred to as a subsequent support (hereinafter, may be referred to as a dry roll or the like, and when there are two or more subsequent supports, the second dry roll and the third dry roll are sequentially used. It is preferably dried on a roll (sometimes referred to as a second drying belt, a third drying belt) to a volatile fraction of 5 to 50% by mass. After drying to a preferable range of volatile fraction, it is peeled off and further dried if necessary.
  • the drying method is not particularly limited, and a method using a drying furnace can be mentioned in addition to the method of contacting with a drying roll or the like.
  • the number after the second drying roll is preferably 3 or more including the second drying roll, more preferably 4 or more, and further preferably 5 to 30.
  • the temperature after the drying oven and the second drying roll is preferably 40 ° C. or higher and 110 ° C. or lower.
  • the upper limit of the temperature after the drying oven, the second drying roll or the second drying belt is more preferably 100 ° C, further preferably 90 ° C. If the temperature after the drying oven, the second drying roll or the second drying belt is too high, the high-speed printability may be deteriorated.
  • the lower limit of the temperature after the drying oven and the second drying roll is more preferably 45 ° C, further preferably 50 ° C. If the temperature after the drying oven, the second drying roll or the second drying belt is too low, the mechanical strength of the film may decrease.
  • the obtained water-soluble film can be further heat-treated if necessary.
  • the temperature of the heat treatment is preferably 60 ° C to 135 ° C.
  • the heat treatment temperature is more preferably 130 ° C. or lower. If the heat treatment temperature is too high, the amount of heat given may be too large and the water solubility may decrease.
  • the water-soluble film thus produced is further subjected to humidity control treatment, cutting of both ends (ears) of the film, etc., if necessary, and is wound into a roll on a cylindrical core. It is packaged in a moisture-proof package and becomes a product.
  • the volatile fraction of the water-soluble film finally obtained by the above-mentioned series of treatments is preferably in the range of 1 to 5% by mass, and more preferably in the range of 2 to 4% by mass.
  • the surface-modified water-soluble film is one of the preferred embodiments of the present invention.
  • the method of surface modification is not particularly limited, but any one of ultraviolet treatment, ozone treatment, corona treatment, and plasma treatment is preferable, and corona treatment in particular adjusts the treatment speed, safety, and degree of treatment. It is superior in terms of ease of use and is more preferable.
  • the corona treatment conditions are preferably in the range of 100 to 400 W / min / m 2 and 120 to 350 W / min / m from the viewpoint of high-speed printability of the film and reduction of damage such as coloration and perforation of the film. more preferably within 2 range, and even more preferably within the range of 150 to 300 W ⁇ minute / m 2. If the corona treatment conditions are less than 100 W / min / m 2 , the improvement in high-speed printability may be insufficient, while if it exceeds 400 W / min / m 2 , problems such as perforation and coloring in the film may occur. May occur.
  • the water-soluble film of the present invention is excellent in high-speed printability and moisture resistance, and can be suitably used for various water-soluble film applications.
  • a water-soluble film include a film for chemical packaging, a base film for hydraulic transfer, a base film for embroidery, a release film for artificial marble molding, a film for seed packaging, a film for a filth storage bag, and the like. Be done.
  • the water-soluble film of the present invention is preferably used as a film for packaging a drug because the effect of the present invention is more remarkable.
  • the types of the drug include pesticides, detergents (including bleaching agents), disinfectants and the like.
  • the physical characteristics of the drug are not particularly limited, and may be acidic, neutral, or alkaline.
  • the drug may contain a boron-containing compound.
  • the form of the drug may be powdery, lumpy, gelled or liquid.
  • the packaging form is not particularly limited, but a unit packaging form in which drugs are packaged in unit amounts (preferably sealed packaging) is preferable.
  • X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) measurement conditions The film is cut into a size of 5 mm ⁇ 5 mm and set on the measurement pedestal via a conductive double-sided tape. In the measurement, both sides of the film were measured. XPS measured each sample under the following measurement conditions.
  • Measuring device Ohi Quantera SXM (ULVAX-PHI. INC.) Analysis software: Multi Pack ver 9.0 (ULVAX-PHI.INC.)
  • X-ray source Monochromatic AlK ⁇ (1486.6 eV)
  • X-ray beam diameter 100 ⁇ m ⁇ (25W, 15kV)
  • Measurement range 100 ⁇ m ⁇ 300 ⁇ m
  • Signal capture angle 45 °
  • Charge neutralization condition Neutralization electron gun, Ar + ion gun Vacuum degree: 1 ⁇ 10 -6 Pa
  • Measuring elements C1s, N1s, O1s, F1s, Na1s, Si2p, P2p, S2p
  • Moisture-Resistant A water-soluble film was cut into a size of 3 cm ⁇ 20 cm, rolled into a cylindrical shape having an inner diameter of about 1 cm with the short side as an axis, and then both ends were cut. As a result, a roll of a small water-soluble film having an inner diameter of 1 cm and a width of 1 cm was produced. Using a double clip with a mouth width of 15 mm (manufactured by KOKUYO Co., Ltd., trade name: Scel-bo), pinch the vicinity of the central axis of the obtained roll so that the direction of the portion sandwiched by the clip coincides with the axial direction of the roll. , 60 ° C.-90% RH, stored for 16 hours.
  • the film roll after storage was unwound, and the state of sticking between the contact surfaces at the ends was evaluated according to the following criteria.
  • A There was no sticking between the contact surfaces at the ends, and the water-soluble film could be unwound without resistance.
  • B ... Resistance was felt at the time of unwinding, but the water-soluble film could be unwound by applying force.
  • C The contact surfaces were stuck together at the ends, and the water-soluble film could not be unwound.
  • Example 1 100 parts by mass of methyl maleate (MA) -modified PVA (saponification degree 99 mol%, polymerization degree 1700, MA modification degree 5 mol%) obtained by saponification of polyvinyl acetate, 20 parts by mass of glycerin as a plasticizer, surfactant As an activator, a film-forming stock solution consisting of 0.05 parts by mass of polyoxyethylene dodecyl ether and water and having a volatile content of 60% by mass was prepared.
  • MA methyl maleate
  • the wet tension of the surface of the first dry roll to which the hydrophilic surfactant (polyoxyethylene dodecyl ether) was continuously applied was 31.2 mN / m.
  • the film-forming stock solution filtered onto the first drying roll (surface temperature 85 ° C.) is discharged in the form of a film, and the water content of the film-forming stock solution is 24.
  • Hot air at 85 ° C. of 9 g / m 3 was blown at a rate of 5 m / sec to dry.
  • the second drying roll the surface of the subsequent first drying roll having a surface temperature of 85 ° C. was in contact with the first drying roll of the membrane of the film-forming stock solution.
  • the other surface which is different from the surface, was brought into contact and dried.
  • one surface and the other surface of the film-forming stock solution are formed into six drying rolls including the second drying roll (hereinafter, sequentially referred to as a third drying roll and a fourth drying roll, and the final drying roll. was sequentially and alternately contacted with the 7th drying roll) to obtain a film.
  • the surface temperature of the third drying roll and the subsequent drying rolls was 75 ° C., and no surfactant was applied to the surface of the drying rolls after the second drying roll.
  • Both sides of the obtained film are alternately contacted with a plurality of heat treatment rolls at 90 ° C. for a total of 30 seconds to perform heat treatment, and the film is wound around a polyvinyl chloride pipe to form a water-soluble film (thickness 35 ⁇ m, length [film]. Flow direction] 1200 m, width 1 m) was obtained.
  • the abundance ratio of carbon-oxygen single bond (CO) in the total carbon element bond on one film surface was 81.6%, and the presence of CO was present.
  • the ratio of carbon to oxygen (C / O) was 2.7.
  • the abundance ratio of the carbon-oxygen single bond (CO) in the total carbon element bond on the other film surface is 82.2%, and the ratio of the abundance ratio of the carbon-carbon single bond to the abundance ratio of CO is.
  • Example 2 A part of the film obtained in Example 1 was unwound, and both sides thereof were treated with a corona treatment device under the condition of 200 W / min / m 2 and then wound.
  • Table 1 shows the XPS analysis results and evaluation results of this water-soluble film.
  • Example 3 PVA was changed to non-modified PVA (saponification degree 88 mol%, polymerization degree 1700) obtained by saponification of polyvinyl acetate, and on the first dry roll, the first dry roll of the film of the film-forming stock solution was changed.
  • a water-soluble film was obtained in the same manner as in Example 2 except that the water content of the hot air blown over the entire non-contact surface with the above was changed to 202.1 g / m 3. Table 1 shows the XPS analysis results and evaluation results of this water-soluble film.
  • Example 4 A water-soluble film was obtained in the same manner as in Example 3 except that the hydrophilic surfactant (polyoxyethylene dodecyl ether) was not applied to the first dry roll.
  • the wetting tension on the surface of the first dry roll was 55.2 mN / m.
  • Table 1 shows the XPS analysis results and evaluation results of this water-soluble film.
  • Example 5 A water-soluble film was obtained in the same manner as in Example 2 except that the surfactant in the film-forming stock solution was changed from polyoxyethylene dodecyl ether to lauric acid diethanolamide. Table 1 shows the XPS analysis results and evaluation results of this water-soluble film.
  • Example 2 A water-soluble film was obtained in the same manner as in Example 1 except that a hydrophilic surfactant (polyoxyethylene dodecyl ether) was not applied to the first dry roll.
  • the wetting tension on the surface of the first dry roll was 55.2 mN / m.
  • Table 1 shows the XPS analysis results and evaluation results of this water-soluble film.
  • the water-soluble film of the present invention is excellent in high-speed printability and also in moisture resistance. Since it has excellent moisture resistance, it is considered that the morphological stability of the package is maintained. Therefore, the water-soluble film of the present invention is used for various water-soluble films such as chemical packaging film, hydraulic transfer base film, embroidery base film, artificial marble molding release film, seed packaging film, and filth. It can be suitably used for a film for a storage bag or the like. Among these, the water-soluble film of the present invention is more preferably used as a film for packaging chemicals, and above all, it is used as a film for packaging chemicals having an oxidizing property such as pesticides and detergents (including bleaching agents).

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Abstract

高速印刷性に優れ、さらに耐湿性にも優れた水溶性フィルムを提供することを課題とする。 ポリビニルアルコール樹脂を含有し、X線光電子分光分析により得られる全炭素元素結合中の炭素-酸素一重結合(C-O)の存在割合が75から85%である表面を少なくとも片面に有する水溶性フィルム。

Description

水溶性フィルムおよび包装体
 本発明は、各種薬剤の梱包などに好適に使用される水溶性フィルムおよびそれを用いた包装体に関する。
 従来から水溶性フィルムは、その水溶性を活かして、液体洗剤や農薬といった各種薬剤の包装や、種子を内包するシードテープなど、幅広い分野で使用されてきた。
 かかる用途に用いる水溶性フィルムには、主にポリビニルアルコール樹脂(以下、PVAと称することがある)が用いられており、可塑剤等の各種添加剤を配合したり、変性ポリビニルアルコールを用いたりすることによって水溶性を高めたフィルムが提案されている(例えば特許文献1)。
特開2017-078166号公報
 PVAを用いた水溶性フィルムは、他の一般的なプラスチックフィルムに比べて印刷用インクとの親和性が良好で、特別な処方・処理などなしに印刷が可能である。しかしながら近年、さらなる生産性向上を図るために印刷のライン速度を上げると、PVAを用いた水溶性フィルムでも印刷の抜けやインクのはがれ等が生じる場合があることが明らかになってきた。すなわち、PVAを用いた水溶性フィルムにおいては、フィルムの高速印刷性に改善の余地があった。
 PVAを用いた水溶性フィルムの高速印刷性を改善する方法としては、(i)水溶性フィルムに親水性の可塑剤を添加する方法、(ii)水溶性フィルムにオゾン処理やコロナ処理などの表面改質を行う方法が挙げられる。しかしながら、上記(i)及び(ii)のいずれの方法によってもフィルムの高速印刷性は改善され得るが、同時にフィルムの耐湿性が低下して、該フィルムで包装した包装体の形態安定性が低下したり、フィルム間のブロッキングにより包装体が破袋したりする場合がある。すなわち、PVAを用いた水溶性フィルムにおいては、フィルムの高速印刷性と耐湿性とを両立することが困難であった。
 そこで本発明は、高速印刷性に優れ、さらに耐湿性にも優れた水溶性フィルムを提供することを目的とする。
 フィルム表面などに存在する元素量を定量する方法として、X線光電分光分析(以下、XPSと称することがある)がある。PVAを用いた水溶性フィルムの場合、XPS測定により、炭素(C)、酸素(O)などの他に、フッ素(F)、けい素(Si)などの各元素を定量することが可能である。
 また、XPSによる各種元素の詳細分析から、当該元素の結合状態とその存在割合を決定することも可能である。例えば、炭素の各結合状態を区別し、全炭素結合中に占めるそれぞれの結合の割合を求めることが可能である。
 本発明者らは、上記XPSによる各種元素の詳細分析の知見に基づき、鋭意検討を重ねた結果、水溶性フィルムの片面もしくは両面の表面部をX線光電子分光分析で分析することで得られる、全炭素元素結合中の炭素-酸素一重結合(以下、C-Oと称する場合がある)の存在割合を特定の範囲に調整することにより、上記課題が達成されることを見出し、当該知見に基づいてさらに検討を重ねて本発明を完成させた。
 すなわち、本発明は、
[1]
 ポリビニルアルコール樹脂を含有し、X線光電子分光分析により得られる全炭素元素結合中の炭素-酸素一重結合(C-O)の存在割合が75から85%である表面を少なくとも片面に有する水溶性フィルム、
に関する。
 さらに本発明は、
[2]
 前記全炭素結合中のC-Oの存在割合が前記範囲である表面において、さらに前記C-Oの存在割合に対するX線光電子分光分析により得られる炭素-炭素一重結合(C-C)の存在割合の比(C-C/C-O)が0.1から0.3である上記[1]に記載の水溶性フィルム、
[3]
 前記全炭素結合中のC-Oの存在割合が前記範囲である表面において、X線光電子分光分析により得られる全元素中に占める炭素の存在割合が50から70%であり、酸素の存在割合が20から35%であり、かつ酸素に対する炭素の割合(C/O)が1.5から3.5である上記[1]または[2]に記載の水溶性フィルム、
[4]
 前記全炭素結合中のC-Oの存在割合が前記範囲である表面が表面改質されている上記[1]から[3]のいずれかに記載の水溶性フィルム、
および
[5]
 前記表面改質が、紫外線処理、オゾン処理、コロナ処理、プラズマ処理のいずれかの方法による上記[4]に記載の水溶性フィルム、
に関する。
 また本発明は、
[6]
 製膜原液を、濡れ張力が20から60mN/mの範囲である支持体表面に流涎して乾燥する、上記[1]から[5]のいずれかに記載の水溶性フィルムの製造方法、
に関する。
 さらに本発明は、
[7]
 上記[1]から[5]のいずれかに記載の水溶性フィルムが薬剤を収容している包装体、
[8]
 前記薬剤が農薬、洗剤または消毒剤である、上記[7]に記載の包装体、
[9]
 前記薬剤が液体状である、上記[7]または[8]に記載の包装体、
および
[10]
 全炭素元素結合中のC-Oの存在割合が75から85%である表面が印刷面である、上記[7]から[9]に記載の包装体、
に関する。
 本発明によれば、高速印刷性に優れ、さらに耐湿性にも優れた水溶性フィルムが提供される。
 以下、本発明について具体的に説明する。
<XPS測定>
 本発明において、水溶性フィルム表面の元素の量は、XPSにより測定される。XPS測定とは、試料表面にX線を照射することにより原子の内殻電子を励起し、それにより放出された光電子の運動エネルギーを検出することによって、試料表面に存在する元素の同定および定量や、化学結合状態の分析を行うものである。XPS分析では表面から約2から8nmの深さに存在する元素を測定することができる。
 また、このXPS測定において横軸を運動エネルギー、縦軸を強度としたとき、試料表面に存在する炭素原子由来の光電子によりC1sと呼ばれるピークが得られる。このピークは、その炭素原子の結合状態に依存する様々なピークが合成されたものである。それら様々なピークの位置は、炭素原子の結合状態により決まる。例えば、炭素-炭素一重結合(以下、C-Cと称する場合がある)もしくは炭素-水素結合(以下、C-Hと称する場合がある)は285eV、C-Oは286.6eV、炭素-窒素一重結合(以下、C-Nと称する場合がある)は285.7eV、カルボニル(以下、C=Oと称する場合がある)は287.7eV、エステル結合(以下、C(=O)-Oと称する場合がある)は289.4eV、カーボネート結合(以下、O-C(=O)-Oと称する場合がある)は290eVの位置にピークを示す。これらのピークが合成されたC1sピークは、例えばXPS分析装置に付随している自動波形分離フィッティングにより、それぞれのピークに分離することができる(参考特許文献:特開2007-302740号)。
 上記各結合に帰属されるピークは、C1sを詳細に分析(ナロースキャン)することにより得られる。ナロースキャンとは、高いエネルギー分解能条件で狭い範囲のエネルギー範囲を走査する分析方法で、ピーク位置とピーク形状から分析対象の元素の化学状態を特定することができる。
 本発明の水溶性フィルムは、少なくとも片面の表面において、全炭素結合中のC-Oの存在割合が75から85%を示す水溶性フィルムである。C-Oの存在割合が75%未満である場合、高速印刷性が不十分になり、高速印刷した際に、印刷の抜けやインクのはがれ等の問題を生じやすい。一方、85%を超える場合、耐湿性に劣るためフィルム同士の膠着や包装体の形態安定性が劣る傾向にある。
 C-Oの存在割合は76%以上であることが好ましく、77%以上であることがより好ましく、78%以上であることがさらに好ましい。またC-Oの存在割合は84.5%以下であることが好ましい。
 なお「全炭素結合中のC-Oの存在割合」とは、C1sピークを上述のナロースキャンにより詳細に分析し、上述した自動波形分離フィッティングにより、C1sピークにおけるC-Oに帰属されるピークの割合を求め、その割合(%)をC-Oの存在割合とした。
 本発明において、表面のC-Oの存在割合が75から85%であるのは、水溶性フィルムの片面、もしくは両面のいずれでもよいが、片面のみの場合は、フィルムに印刷する際に、その面を印刷面とすることが好ましい。
 本発明の水溶性フィルムは、上述のように、少なくとも片面の表面のC-Oの存在割合が75から85%であり、さらにフィルムの高速印刷性と耐湿性を向上させる観点から、該表面は前記C-Oの存在割合に対するX線光電子分光分析により得られるC-Cの存在割合の比(以下、C―C/C-Oと略する場合がある)が0.1から0.3であることが好ましい。C-Cの存在割合は、C-Oの存在割合と同様、C1sピークを上述のナロースキャンにより詳細に分析し、上述した自動波形分離フィッティングによりC1sピークに占める炭素-炭素一重結合に帰属されるピークの割合(%)を求め、その割合(%)をC-Cの存在割合とした。
 さらにC-Cの存在割合をC-Oの存在割合で除した値をC―C/C-Oとした。
 C―C/C-Oが大きいと、疎水的となるC-Cの割合が大きいことを意味し、フィルム表面が疎水的となる。フィルム表面の疎水性が高いとフィルムの高速印刷性が低下するおそれがある。一方C―C/C-Oが小さいと、フィルム表面に親水基の割合が大きいことを意味し、耐湿性が低下し、フィルム同士の膠着や包装体の形態安定性が劣るおそれがある。上記観点から、C―C/C-Oは0.1から0.3が好ましく、0.11から0.27であることがより好ましく、0.12から0.24であることがさらに好ましい。
 またC-Oの存在割合が75から85%である面は、フィルムの高速印刷性と耐湿性を向上させる観点から、XPS測定から求められる、全元素中に占める炭素の存在割合が50から70%であり、酸素の存在割合が20から35%であり、かつ酸素に対する炭素の割合が1.5から3.5であることが好ましい。
 XPS測定では、ほぼあらゆる種類の元素が測定可能であるが、本発明では、フィルム表面のXPS測定を行った結果、測定された炭素、窒素、酸素、フッ素、ナトリウム、ケイ素、リンおよび硫黄(これら測定されたすべての元素を、以下、測定された全元素と称する場合がある)を定量し、その合計量に対する炭素元素の割合、酸素元素の割合をそれぞれ、炭素の存在割合、酸素の存在割合とした。
 なお、通常、PVAフィルムの表面をXPS測定した場合、測定される元素は、PVAや後述するような可塑剤、添加剤等に起因するものである。すなわち、PVAフィルムに含まれる可塑剤、添加材等の種類によっては、上記の炭素、窒素、酸素、フッ素、ナトリウム、ケイ素、リンおよび硫黄以外の元素も測定され得るが、本発明においては、上記測定された全元素の合計量に対する炭素元素の割合、酸素元素の割合をそれぞれ、炭素の存在割合(%)、酸素の存在割合(%)とした。
 また酸素に対する炭素の割合(以下、C/Oと略する場合がある)とは、上記の炭素の存在割合を、酸素の存在割合で除した値である。
 炭素の存在割合が50%未満である場合、あるいは70%を超える場合、いずれもフィルムの高速印刷性が不良になる傾向がある。全元素中に占める炭素の存在割合は52から68%であることがより好ましく、50から66%であることがさらに好ましい。
 酸素の存在割合が20%未満である場合、フィルムの高速印刷性が不良になる傾向があり、35%を超える場合は、耐湿性が低下する傾向がある。全元素中に占める酸素の存在割合は22.5から32.5%であることがより好ましく、25から30%であることがさらに好ましい。
 さらに、C/Oが1.5未満である場合、フィルムの耐湿性が不良になる傾向があり、3.5を超える場合は高速印刷性が不良になる傾向がある。C/Oは、より好適には1.7から3.3、さらに好適には1.8から3.1である。
 なお、本発明の水溶性フィルムのC-Oの存在割合が75から85%である面において、炭素および酸素以外の元素、すなわち、窒素、フッ素、ナトリウム、ケイ素、リン、硫黄の元素の存在割合は合計で0.1から30%である。
 すなわち本発明の水溶性フィルムは、少なくとも片面の表面のC-Oの存在割合が75から85%であるが、さらに
(1)高速印刷性および耐湿性の両立の観点から、該表面のC―C/C-Oが0.1から0.3、より好ましくは0.13から0.27であること、および
(2)高速印刷性および耐湿性の両立の観点から、該表面の全元素中に占める炭素の存在割合が50から70%であり、かつ酸素の存在割合が20から35%であり、かつ酸素に対する炭素の割合(C/O)が1.5から3.5であること、
の両方を満たすことが好ましい。
 本発明において、水溶性フィルムの表面のC-Oの存在割合、および必要に応じてさらにC―C/C-O、炭素の存在割合、酸素の存在割合、C/Oを上記範囲に調整することが重要である。その方法は例えば、UV処理、オゾン処理、コロナ処理、プラズマ処理などの処理条件を調整してフィルム表面を処理する方法、あるいは界面活性剤を含む薬液をフィルム表面に塗布する方法、水溶性フィルムに適当な界面活性剤を添加する方法や、水溶性フィルムを製膜する際の溶媒を揮発させる工程において、諸条件調整する方法などにより、上記範囲に調整することができる。
 例えば後述するように、水溶性フィルムを製膜する際の溶媒を揮発させる工程において、製膜原液を流涎する支持体の表面の濡れ張力(親水性)を調整する方法、製膜原液の乾燥時の支持体の温度を調整する方法、支持体での乾燥時に所定の水分量の熱風を吹き付けて乾燥時の湿度を調整する方法などにより、C-Oの存在割合を適正にコントロールすることができる。
 また、フィルム表面をコロナ処理する場合、コロナ放電量を増加させるとC-Oの存在割合が増加する傾向にある。この傾向はUV処理、オゾン処理、プラズマ処理など他の表面処理方法においても同様と考えられ、各処理において照射強度や放電量などを調整することでC-Oの存在割合を調整することができる。
 それらの中でも、UV処理、オゾン処理、コロナ処理、プラズマ処理など、フィルム表面を処理する方法が、製造コストや溶媒処理などの観点より、好ましい。
 本発明の水溶性フィルムを10℃の水に浸漬した時の完溶時間は、120秒以下であることが好ましい。完溶時間が120秒以下であることにより、薬剤等の包装用フィルムとして好適に使用できる。完溶時間は90秒以下であることがより好ましく、60秒以下であることがさらに好ましく、45秒以下であることが特に好ましい。一方、完溶時間の下限に特に制限はないが、完溶時間が短すぎる水溶性フィルムでは、雰囲気中の水分の吸湿によるフィルム間のブロッキングやフィルム強度の低下などの問題が生じやすくなる傾向がある。したがって完溶時間は5秒以上であることが好ましく、10秒以上であることがより好ましく、15秒以上であることがさらに好ましく、20秒以上であることが特に好ましい。
 水溶性フィルムを10℃の水に浸漬したときの完溶時間は、以下のようにして測定することができる。なお、完溶時間の測定では水として脱イオン水を用いた。
 <1> 水溶性フィルムを20℃-65%RHに調整した恒温恒湿器内に、16時間以上置いて調湿する。
 <2> 調湿した水溶性フィルムから、長さ40mm×幅35mmの長方形のサンプルを切り出した後、長さ35mm×幅23mmの長方形の窓(穴)が開口した50mm×50mmのプラスチック板2枚の間に、サンプルの長さ方向が窓の長さ方向に平行でかつ窓がサンプルの幅方向のほぼ中央に位置するように挟み込んで固定する。
 <3> 500mLのビーカーに300mLの脱イオン水を入れ、回転数280rpmで3cm長のバーを備えたマグネティックスターラーで攪拌しつつ、水温を10℃に調整する。
 <4> 上記<2>においてプラスチック板に固定したサンプルを、マグネティックスターラーのバーに接触させないように注意しながら、ビーカー内の脱イオン水に完全に浸漬する。
 <5> 脱イオン水に浸漬してから、脱イオン水中に分散したサンプル片が目視にて完全に消失するまでの時間を測定する。
 上記の方法で測定される完溶時間はサンプルの厚みに依存するが、本明細書においては厚みに関係なく上記大きさのサンプルが完全に溶解するまでを完溶時間とした。
<ポリビニルアルコール樹脂>
 本発明の水溶性フィルムはPVAを含有する。PVAとしては、ビニルエステルモノマーを重合して得られるビニルエステル重合体をけん化することにより製造されたものを使用することができる。ビニルエステルモノマーとしては、例えば、ギ酸ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、バレリン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、安息香酸ビニル、ピバリン酸ビニル、バーサティック酸ビニル等を挙げることができ、これらの中でも酢酸ビニルが好ましい。
 上記のビニルエステル重合体は、単量体として1種または2種以上のビニルエステルモノマーのみを用いて得られたものが好ましく、単量体として1種のビニルエステルモノマーのみを用いて得られたものがより好ましいが、1種または2種以上のビニルエステルモノマーと、これと共重合可能な他のモノマーとの共重合体であってもよい。
 このようなビニルエステルモノマーと共重合可能な他のモノマーとしては、例えば、エチレン;プロピレン、1-ブテン、イソブテン等の炭素数3から30のオレフィン;アクリル酸またはその塩;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n-プロピル、アクリル酸i-プロピル、アクリル酸n-ブチル、アクリル酸i-ブチル、アクリル酸t-ブチル、アクリル酸2-エチルへキシル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸オクタデシル等のアクリル酸エステル;メタクリル酸またはその塩;メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n-プロピル、メタクリル酸i-プロピル、メタクリル酸n-ブチル、メタクリル酸i-ブチル、メタクリル酸t-ブチル、メタクリル酸2-エチルへキシル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸オクタデシル等のメタクリル酸エステル;アクリルアミド、N-メチルアクリルアミド、N-エチルアクリルアミド、N,N-ジメチルアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、アクリルアミドプロパンスルホン酸またはその塩、アクリルアミドプロピルジメチルアミンまたはその塩、N-メチロールアクリルアミドまたはその誘導体等のアクリルアミド誘導体;メタクリルアミド、N-メチルメタクリルアミド、N-エチルメタクリルアミド、メタクリルアミドプロパンスルホン酸またはその塩、メタクリルアミドプロピルジメチルアミンまたはその塩、N-メチロールメタクリルアミドまたはその誘導体等のメタクリルアミド誘導体;N-ビニルホルムアミド、N-ビニルアセトアミド、N-ビニルピロリドン等のN-ビニルアミド;メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、n-プロピルビニルエーテル、i-プロピルビニルエーテル、n-ブチルビニルエーテル、i-ブチルビニルエーテル、t-ブチルビニルエーテル、ドデシルビニルエーテル、ステアリルビニルエーテル等のビニルエーテル;アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のシアン化ビニル;塩化ビニル、塩化ビニリデン、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン等のハロゲン化ビニル;酢酸アリル、塩化アリル等のアリル化合物;マレイン酸またはその塩、エステルもしくは酸無水物;イタコン酸またはその塩、エステルもしくは酸無水物;ビニルトリメトキシシラン等のビニルシリル化合物;酢酸イソプロペニルなどを挙げることができる。上記のビニルエステル系重合体は、これらの他のモノマーのうちの1種または2種以上に由来する構造単位を有することができる。
 上記のビニルエステル重合体に占める上記他のモノマーに由来する構造単位の割合は、得られる水溶性フィルムの水溶性やフィルム強度の観点から、ビニルエステル重合体を構成する全構造単位のモル数に基づいて、15モル%以下であることが好ましく、5モル%以下であることがより好ましい。
 PVAの重合度は、フィルム強度の観点から200以上であることが好ましく、300以上であることがより好ましく、500以上であることがさらに好ましい。一方、PVAの生産性や水溶性フィルムの生産性などの点から、重合度は8,000以下であることが好ましく、5,000以下であることがより好ましく、3,000以下であることがさらに好ましい。ここで重合度とは、JIS K6726-1994の記載に準じて測定される平均重合度を意味し、PVAを再けん化し、精製した後、30℃の水中で測定した極限粘度[η](単位:デシリットル/g)から次式により求められる。
   Po = ([η]×10/8.29)(1/0.62)
 本発明において、PVAのけん化度は64から99.99モル%であることが好ましい。けん化度をこの範囲に調整することにより、フィルムの水溶性と力学物性を両立しやすい。けん化度は、70モル%以上であることがより好ましく、75モル%以上であることがさらに好ましい。一方けん化度は99.9モル%以下であることがより好ましく、99.5モル%以下であることがさらに好ましい。ここでPVAのけん化度は、PVAが有する、けん化によってビニルアルコール単位に変換され得る構造単位(典型的にはビニルエステル系モノマー単位)とビニルアルコール単位との合計モル数に対して当該ビニルアルコール単位のモル数が占める割合(モル%)をいう。PVAのけん化度は、JIS K6726-1994の記載に準じて測定することができる。
 本発明における水溶性フィルムは、PVAとして1種類のPVAを用いてもよいし、重合度やけん化度あるいは変性度などが互いに異なる2種以上のPVAをブレンドして用いてもよい。
 本発明において、水溶性フィルムにおけるPVAの含有率は特に制限はないが、50質量%以上が好ましく、80質量%以上がより好ましく、85質量%以上がさらに好ましい。
<可塑剤>
 本発明の水溶性フィルムは、可塑剤を含まない状態では他のプラスチックフィルムに比べ剛直であり、衝撃強度等の機械的物性や二次加工時の工程通過性などが問題になることがある。それらの問題を防止するために、本発明の水溶性フィルムには可塑剤を含有させることが好ましい。好ましい可塑剤としては多価アルコールが挙げられ、具体的には、例えば、エチレングリコール、グリセリン、ジグリセリン、プロピレングリコール、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、トリメチロールプロパン、ソルビトール等の多価アルコールなどを挙げることができる。これらの可塑剤は1種を単独で使用しても2種以上を併用してもよい。これらの可塑剤の中でも、フィルム表面へのブリードアウトをしにくいなどの観点から、エチレングリコールまたはグリセリンが好ましく、グリセリンがより好ましい。
 水溶性フィルムの可塑剤の含有量は、水溶性フィルムに含まれるPVA100質量部に対して1質量部以上であることが好ましく、3質量部以上であることがより好ましく、5質量部以上であることがさらに好ましい。また、可塑剤の量は70質量部以下であることが好ましく、50質量部以下であることがより好ましく、40質量部以下であることがさらに好ましい。可塑剤の量が1質量部未満であると、衝撃強度等の機械的物性の改善効果が十分でないおそれがある。一方、上記の含有量が70質量部を超えると、フィルムが柔軟になりすぎて取り扱い性が低下したり、フィルム表面にブリードアウトしたりする場合がある。
<澱粉/水溶性高分子>
 水溶性フィルムに機械的強度を付与し、該フィルムを取り扱う際の耐湿性を維持し、あるいは該フィルムを溶解する際の水の吸収による柔軟化の速度を調節することなどを目的として、本発明のフィルムに澱粉および/またはPVA以外の水溶性高分子を含有させてもよい。
 澱粉としては、例えば、コーンスターチ、馬鈴薯澱粉、甘藷澱粉、小麦澱粉、コメ澱粉、タピオカ澱粉、サゴ澱粉等の天然澱粉類;エーテル化加工、エステル化加、酸化加工等が施された加工澱粉類などを挙げることができ、特に加工澱粉類が好ましい。
 水溶性フィルムの澱粉の含有量は、PVA100質量部に対して、15質量部以下であることが好ましく、10質量部以下であることがより好ましい。澱粉の量が15質量部より大きいと、工程通過性が悪化するおそれがある。
 PVA以外の水溶性高分子としては、例えば、デキストリン、ゼラチン、にかわ、カゼイン、シェラック、アラビアゴム、ポリアクリル酸アミド、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリビニルメチルエーテル、メチルビニルエーテルと無水マレイン酸の共重合体、酢酸ビニルとイタコン酸の共重合体、ポリビニルピロリドン、セルロース、アセチルセルロース、アセチルブチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、アルギン酸ナトリウムなどが挙げられる。
 水溶性フィルムのPVA以外の水溶性高分子の含有量は、PVA100質量部に対して、15質量部以下であることが好ましく、10質量部以下であることがより好ましい。含有量が15質量部より大きいと、水溶性フィルムの水溶性が不足するおそれがある。
<界面活性剤>
 水溶性フィルムの製膜において、その取り扱い性や、また水溶性フィルムを製造する際の製膜装置からの剥離性の向上などの観点から水溶性フィルムに界面活性剤を添加することが好ましい。また水溶性フィルムに適当な界面活性を添加することで、本発明の水溶性フィルム表面のC-Oの存在割合、および必要に応じてさらにC-C/C-O、炭素の存在割合、酸素の存在割合、C/Oを所望の範囲にすることができる。界面活性剤の種類としては、アニオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤などが例示できる。
 アニオン系界面活性剤としては、例えば、ラウリン酸カリウム等のカルボン酸型;オクチルサルフェート等の硫酸エステル型;ドデシルベンゼンスルホネート等のスルホン酸型などが挙げられる。
 ノニオン系界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等のポリオキシアルキレンアルキルエーテル型;ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル等のポリオキシアルキレンアルキルフェニルエーテル型;ポリオキシエチレンラウレート等のポリオキシアルキレンアルキルエステル型;ポリオキシエチレンラウリルアミノエーテル等のポリオキシアルキレンアルキルアミン型;ポリオキシエチレンラウリン酸アミド等のポリオキシアルキレンアルキルアミド型;ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンエーテル等のポリオキシアルキレンポリプロピレングリコールエーテル型;ラウリン酸ジエタノールアミド、オレイン酸ジエタノールアミド等のアルカノールアミド型;ポリオキシアルキレンアリルフェニルエーテル等のポリオキシアルキレンアリルフェニルエーテル型などが挙げられる。
 界面活性剤は1種を使用しても、2種以上を併用してもよい。
 本発明における界面活性剤は、水溶性フィルム中に均一に分散するのではなく、該フィルム表面に集まる傾向を持つものが、少量の添加で効果を得るために好ましい。そのためには、PVAと適度な親和性を持つものを選択することが好ましい。PVAと親和性が高すぎる界面活性剤は均一分散する傾向が強くなり、親和性が低すぎる界面活性剤は相分離してフィルム中に液滴を形成し、フィルムの透明度を低下させたり、フィルム表面にブリードアウトしたりする。
 また、PVAと適度な親和性を有する界面活性剤は、製膜時に水溶性フィルムの表面に集まりやすい傾向があり、したがって、界面活性剤の種類、量を調整することにより、フィルム表面におけるC-Oの存在割合などを制御することが可能である。
 PVAと適度な親和性を有する界面活性剤の例としては、ノニオン系界面活性剤が好ましく、特にポリオキシアルキレンアルキルエーテル型の界面活性剤がより好ましく、脂肪族カルボン酸(例えば、炭素数8から30の飽和または不飽和脂肪族カルボン酸など)のポリオキシアルキレンアルキルエーテルがさらに好ましい。
 水溶性フィルムの界面活性剤の含有量は、得られるフィルムの製膜性や剥離性の観点から、PVA100質量部に対して、0.01質量部以上であることが好ましく、0.02質量部以上であることがより好ましく、0.05質量部以上であることがさらに好ましい。一方、得られるフィルムの表面へのブリードアウトや界面活性剤の凝集性の観点から、界面活性剤の含有量は、10質量部以下であることが好ましく、1質量部以下であることがより好ましく、0.5質量部以下であることがさらに好ましく、0.3質量部以下であることが特に好ましい。上記含有量が0.01質量部より少ないと、製膜性が悪くなる傾向がある。また、水溶性フィルムを製造する際の製膜装置からの剥離性が低下し、あるいはフィルム間でブロッキングを生じやすくなる。一方、上記含有量が10質量部より多いと、フィルム表面へのブリードアウトや、界面活性剤の凝集によるフィルム外観の悪化を生じやすい。
<その他の成分>
 本発明の水溶性フィルムは、可塑剤、澱粉、PVA以外の水溶性高分子、界面活性剤以外に、水分、酸化防止剤、紫外線吸収剤、滑剤、架橋剤、着色剤、充填剤、防腐剤、防黴剤、他の高分子化合物などの成分を、本発明の効果を妨げない範囲で含有してもよい。PVA、可塑剤、澱粉、PVA以外の水溶性高分子、界面活性剤の各質量の合計値が本発明の水溶性フィルムの全質量に占める割合は、60から100質量%の範囲内であることが好ましく、80から100質量%の範囲内であることがより好ましく、90から100質量%の範囲内であることがさらに好ましい。
 本発明の水溶性フィルムの厚みは、得られるフィルムの二次加工性の観点から、200μm以下であることが好ましく、150μm以下であることがより好ましく、100μm以下であることがさらに好ましく、50μm以下であることが特に好ましい。また水溶性フィルムの力学的強度の観点から、水溶性フィルムの厚みは5μm以上であることが好ましく、10μm以上であることがより好ましく、15μm以上であることがさらに好ましく、20μm以上であることが特に好ましい。なお、水溶性フィルムの厚みは、任意の10箇所(例えば、水溶性フィルムの長さ方向に引いた直線上にある任意の10箇所)の厚みを測定し、それらの平均値として求めることができる。
<水溶性フィルムの製造方法>
 本発明において、水溶性フィルムの製造方法に、特に制限はなく、PVAに溶媒、添加剤等を加えて均一化させた製膜原液を使用して、流延製膜法、湿式製膜法(貧溶媒中への吐出)、乾湿式製膜法、ゲル製膜法(製膜原液を一旦冷却ゲル化した後、溶媒を抽出除去し、水溶性フィルムを得る方法)、あるいはこれらの組み合わせにより製膜する方法や、押出機などを使用して上記製膜原液を得てこれをTダイなどから押出すことにより製膜する溶融押出製膜法やインフレーション成形法など、任意の方法により製膜することができる。これらの中でも、流延製膜法および溶融押出製膜法が、均質なフィルムを生産性よく得ることができるため、好ましい。以下、水溶性フィルムの流延製膜法または溶融押出製膜法について説明する。
 水溶性フィルムを流延製膜法または溶融押出製膜法にて製膜する場合、上記の製膜原液は金属ロールや金属ベルトなどの支持体の上へ膜状に流涎され、加熱されて溶媒が除去されることにより、固化してフィルム化する。固化したフィルムは支持体より剥離されて、必要に応じて乾燥ロール、乾燥炉などにより乾燥されて、さらに必要に応じて熱処理されて、巻き取られることにより、ロール状の長尺の水溶性フィルムを得ることができる。
 上記製膜原液の揮発分濃度(製膜時などに揮発や蒸発によって除去される溶媒等の揮発性成分の濃度)は50から90質量%の範囲内であることが好ましく、55から80質量%の範囲内であることがより好ましい。揮発分濃度が50質量%未満であると、製膜原液の粘度が高くなり、製膜が困難となる場合がある。一方、揮発分濃度が90質量%を超えると、粘度が低くなり得られるフィルムの厚さ均一性が損なわれやすい。
 ここで、本明細書における「製膜原液の揮発分率」とは、下記の式により求めた揮発分率をいう。
 製膜原液の揮発分率(質量%)={(Wa-Wb)/Wa}×100
(式中、Waは製膜原液の質量(g)を表し、WbはWa(g)の製膜原液を105℃の電熱乾燥機中で16時間乾燥した時の質量(g)を表す。)
 製膜原液の調整方法に特に制限はなく、例えば、PVAと可塑剤、界面活性剤などの添加剤を溶解タンク等で溶解させる方法や、一軸または二軸押出機を使用して含水状態のPVAを溶融混錬する際に、可塑剤、界面活性剤などと共に溶融混錬する方法などが挙げられる。
 支持体上に流涎された製膜原液の膜は支持体上、およびその後の乾燥工程で加熱乾燥されて固化するが、その際の支持体表面の親水性はフィルム表面状態に大きな影響を与え、支持体の親水性が高いほど、支持体と接触したフィルム表面の、全炭素元素結合中のC-Oの存在割合も高くなる。これは、PVAの水酸基、および親水性の界面活性剤が支持体と接触した面に集中しやすくなるためと推定される。なお、支持体表面の親水性は、後述の通り支持体表面の濡れ張力を測定することによって評価できる。
 支持体上での乾燥条件もフィルムの表面状態に大きな影響を与える。例えば乾燥温度を高温にすれば、乾燥速度が速くなるため界面活性剤の移動が妨げられ、フィルム表面への集中が起こりにくくなり、フィルム表面における全炭素元素結合中のC-Oの存在割合などに影響を与える。また、支持体での乾燥時に水分量の少ない熱風を製膜原液の膜に吹き付けて乾燥時の湿度を低くすると、空気と接触するフィルム表面に疎水基が集まりやすい傾向になり、逆に乾燥時に水分量の多い熱風を吹き付けて乾燥時の湿度を高くするとフィルム表面に親水基が集まりやすい傾向になる。
 したがって、製膜時における乾燥条件の調整も、フィルム表面におけるC-Oの存在割合などを制御する方法の一つである。
 製膜時における乾燥条件はフィルムの生産速度に影響し、界面活性剤などの使用原料を制約する可能性がある。したがって、フィルム表面におけるC-Oの存在割合を本発明の範囲内とするするためには、支持体の親水性(濡れ張力)や製膜時の乾燥条件の調整だけでなく、後述のように、製膜したフィルムに表面改質を施す方法と併用することが好ましい。
 製膜原液を流延する支持体である第1乾燥ロールまたは第1乾燥ベルト(以下、第1乾燥ロール等と称する場合がある)の表面の濡れ張力は、水溶性フィルムの少なくともいずれかの表面のC-Oの存在割合が上記範囲を満足するという観点から、20から60mN/mの範囲にあることが好ましい。第1乾燥ロール等の表面の濡れ張力が20mN/m未満の場合、全炭素元素結合中のC-Oの存在割合が十分に高くならず、高速印刷性が不良になるおそれがあり、また60mN/mを超える場合、第1乾燥ロール等表面へのフィルムの付着力が高すぎて、第1乾燥ロール等からのフィルムの剥離が困難になるおそれがある。第1乾燥ロール等の表面の濡れ張力は、23から50mN/mの範囲にあることが好ましく、25から40mN/mの範囲にあることがより好ましく、28から32mN/mの範囲にあることがさらに好ましい。
 第1乾燥ロール等の表面の濡れ張力の調整方法としては、表面に親水性の界面活性剤を連続的に塗布する方法、表面に親水性樹脂の塗膜をコーティングする方法、表面を酸水溶液で処理する方法が例示される。これらの中で、コストや得られるフィルムの品質安定性などの観点から、第1乾燥ロール等の表面に親水性の界面活性剤を連続的に塗布する方法が好ましい。
 なお本発明において、第1乾燥ロール等の表面の濡れ張力はJIS K 6768に準じて測定することができる。
 第1乾燥ロール等の表面温度は50から110℃であることが好ましい。表面温度が50℃未満の場合、フィルムの高速印刷性および生産性が低下する傾向がある。110℃を超える場合は、発泡等の膜面の異常を生じやすくなる傾向、および結晶化度が低下してフィルムの機械的強度が低下する傾向がある。上記表面温度は60から100℃であることが好ましく、65から95℃であることがより好ましい。
 第1乾燥ロール等で製膜原液の膜を加熱すると同時に、製膜原液の膜の第1乾燥ロール等との非接触面側の全領域に風速1から10m/秒の熱風を均一に吹き付けて、乾燥速度を調節してもよい。非接触面側に吹き付ける熱風の温度は、乾燥効率や乾燥の均一性などの点から、50から150℃であることが好ましく、70から120℃であることがより好ましい。
 フィルム表面におけるC-Oの存在割合を本発明の範囲内に調整しやすいという観点から熱風の水分量は4から90g/mであることが好ましく、5から70g/mであることがより好ましく、6から50g/mであることがさらに好ましい。
 第1乾燥ロール等から剥離されたフィルムは、引き続き後続の支持体(以下、乾燥ロール等と称する場合があり、後続の支持体が2以上ある場合は、順次、第2乾燥ロール、第3乾燥ロール、または第2乾燥ベルト、第3乾燥ベルト、と称する場合がある)上で好ましくは揮発分率5から50質量%にまで乾燥される。揮発分率が好ましい範囲まで乾燥後、剥離され、必要に応じてさらに乾燥される。乾燥の方法に特に制限はなく、乾燥ロール等に接触させる方法以外に乾燥炉を用いる方法も挙げられる。複数の乾燥ロール等で乾燥させる場合は、フィルムの一方の面と他方の面を交互に第2乾燥ロールまたは第2乾燥ベルト以降に接触させることが、両面を均一化することから好ましい。例えば、第2乾燥ロール以降の数は、第2乾燥ロールを含めて3個以上であることが好ましく、4個以上であることがより好ましく、5から30個であることがさらに好ましい。乾燥炉、第2乾燥ロール以降の温度は、40℃以上110℃以下であることが好ましい。乾燥炉、第2乾燥ロールまたは第2乾燥ベルト以降の温度の上限は100℃であることがより好ましく、90℃であることがさらに好ましい。乾燥炉、第2乾燥ロールまたは第2乾燥ベルト以降の温度が高すぎると、高速印刷性が低下するおそれがある。一方、乾燥炉、第2乾燥ロール以降の温度の下限は45℃であることがより好ましく、50℃であることがさらに好ましい。乾燥炉、第2乾燥ロールまたは第2乾燥ベルト以降の温度が低すぎると、フィルムの機械的強度が低下するおそれがある。
 得られた水溶性フィルムに対して、必要に応じてさらに熱処理を行うことができる。熱処理を行うことにより、フィルムの強度、水溶性などの調整を行うことができる。熱処理の温度は60℃から135℃であることが好ましい。熱処理温度は130℃以下であることがより好ましい。熱処理温度が高すぎると、与える熱量が多すぎて水溶性が低下するおそれがある。
 このようにして製造された水溶性フィルムは、必要に応じて、さらに、調湿処理、フィルム両端部(耳部)のカットなどを行い、円筒状のコアの上にロール状に巻き取られ、防湿包装されて、製品となる。
 上述した一連の処理によって最終的に得られる水溶性フィルムの揮発分率は1から5質量%の範囲内にあることが好ましく、2から4質量%の範囲内にあることがより好ましい。
 上記の通り、表面改質を施した水溶性フィルムは、本発明の好適な実施形態の一つである。表面改質の方法は特に限定されないが、紫外線処理、オゾン処理、コロナ処理、プラズマ処理のいずれかの方法であることが好ましく、中でもコロナ処理が、処理速度、安全性、処理程度の調整のしやすさなどで優れており、より好ましい。
 コロナ処理の条件は、フィルムの高速印刷性及びフィルムの着色、穴あきなどのダメージ低減の観点から、100から400W・分/mの範囲内であることが好ましく、120から350W・分/mの範囲内であることがより好ましく、150から300W・分/mの範囲内であることがさらに好ましい。コロナ処理の条件が100W・分/mの未満の場合、高速印刷性の改善が不十分になるおそれがあり、一方400W・分/mを超える場合、フィルムに穴開きや着色などの問題を生じるおそれがある。
 なお、放電量は以下の式(1)により求められる。
  放電量(W・分/m) = 出力(W/m)/処理速度(m/分)  (1)
<用途>
 本発明の水溶性フィルムは、高速印刷性と耐湿性に優れ、各種水溶性フィルムの用途に好適に使用することができる。このような水溶性フィルムとしては、例えば、薬剤包装用フィルム、液圧転写用ベースフィルム、刺繍用基材フィルム、人工大理石成形用離型フィルム、種子包装用フィルム、汚物収容袋用フィルムなどが挙げられる。これらの中でも、本発明の効果がより顕著に奏されることから、本発明の水溶性フィルムは薬剤包装用フィルムとして使用されるのが好ましい。
 本発明の水溶性フィルムを薬剤包装用フィルムとして使用する場合における薬剤の種類としては、農薬、洗剤(漂白剤を含む)、消毒剤などが挙げられる。薬剤の物性に特に制限はなく、酸性であっても、中性であっても、アルカリ性であってもよい。また、薬剤にはホウ素含有化合物が含まれていてもよい。薬剤の形態としては、粉末状、塊状、ゲル状および液体状のいずれであってもよい。包装形態に特に制限はないが、薬剤を単位量ずつ包装(好ましくは密封包装)するユニット包装の形態が好ましい。本発明のフィルムを薬剤包装用フィルムとして使用して薬剤を包装することにより、本発明の包装体が得られる。
 以下に本発明を実施例などにより具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例により何ら限定されるものではない。なお、以下の実施例および比較例において採用された評価項目とその方法は、下記の通りである。
(1)X線光電子分光分析(XPS)測定条件
 フィルムを5mm×5mmのサイズに裁断し、導電性両面テープを介して、測定台座にセットする。測定にあたっては、フィルム両面を測定した。XPSは下記測定条件で各サンプルを測定した。
測定装置:Ohi Quantera SXM(ULVAX-PHI.INC.)
解析ソフト:Multi Pack ver9.0(ULVAX-PHI.INC.)
X線源:単色化AlKα(1486.6eV)
X線ビーム径:100μmφ(25W、15kV)
測定範囲:100μm×300μm
信号の取り込み角:45°
帯電中和条件:中和電子銃、Arイオン銃
真空度:1×10-6Pa
なお以下の実施例および比較例では以下の元素を測定した。
測定元素:C1s、N1s、O1s、F1s、Na1s、Si2p、P2p、S2p
 得られたスペクトルを解析し、C1s、O1sの含有量を定量した。
 また、得られたC1sのピークを上記解析ソフトで自動フィッティングし、炭素の結合状態C-C、C-Oの量を定量した。
(2)高速印刷性
 染料と硫酸バリウムの混合物70重量%、アルキッド樹脂とニトロセルロースの混合物30重量%からなる建材用インキを3色使用し、20℃、72%RHの雰囲気下でベースフィルムに木目をグラビア印刷した。印刷層の厚みは各2μmとし、巻き出し張力は1kg/m、印刷速度は80m/分とした。印刷後は、多層フィルムを60℃の熱風で加熱された1mの乾燥ゾーンで乾燥した。乾燥後の印刷面を観察し、以下の基準で評価した。
  A:拡大鏡で観察しても、印刷抜けを認識することが困難。
  B:目視では印刷抜けを認識することが困難だが、拡大鏡で観察すると認識可能。
  C:目視でもわずかに印刷抜けを認識することができる。
  D:目視でも明瞭に印刷抜けを認識することができる。
(3)耐湿性
 水溶性フィルムを3cm×20cmに切り出し、短辺を軸として内径約1cmの円筒状に丸めた後、両端部を切断した。これにより、内径1cm、幅1cmの小さな水溶性フィルムのロールを作製した。口幅15mmのダブルクリップ(コクヨ株式会社製、商品名Scel-bo)を用いて、得られたロールの中心軸付近を、クリップの挟む部分の方向がロールの軸方向に一致するようにして挟み、60℃-90%RHの条件下に16時間保管した。保管後のフィルムロールを巻出して、端部における接触面同士の膠着状態を以下の基準で評価した。
 A…端部において接触面同士の膠着がなく、水溶性フィルムを抵抗なく巻き出せた。 
 B…巻出し時に抵抗が感じられたが、力を加えれば水溶性フィルムを巻き出せた。
 C…端部において接触面同士が膠着しており、水溶性フィルムを巻き出すことができなかった。
(4)水溶性フィルムの完溶時間
 前記方法により、水溶性フィルムの10℃の脱イオン水中での完溶時間を求めた。
<実施例1>
 ポリ酢酸ビニルをけん化することにより得られたマレイン酸メチル(MA)変性PVA(けん化度99モル%、重合度1700、MA変性度5モル%)100質量部、可塑剤としてグリセリン20質量部、界面活性剤として、ポリオキシエチレンドデシルエーテル0.05質量部、および水からなる、揮発分率60質量%の製膜原液を調整した。
 表面温度を85℃に調整した第1乾燥ロールの上に、親水性の界面活性剤であるポリオキシエチレンドデシルエーテルの0.1質量%水溶液を、塗布量が2.5g/mとなるようにロールコーターで連続的に塗布し、85℃の熱風を吹きつけて乾燥させた。このようにして親水性の界面活性剤(ポリオキシエチレンドデシルエーテル)を連続的に塗布した第1乾燥ロール表面の濡れ張力は31.2mN/mであった。この第1乾燥ロール(表面温度85℃)に製膜原液をろ過したものを膜状に吐出し、製膜原液の膜の第1乾燥ロールとの非接触面の全体に、水分量が24.9g/mである85℃の熱風を5m/秒の速度で吹き付けて乾燥した。
 次いで第1乾燥ロールから剥離して、表面温度85℃の後続の最初の乾燥ロール(以下、第2乾燥ロールと称する)の表面に、製膜原液の膜の第1乾燥ロールと接触していた面とは異なる他方の面を接触させ乾燥させた。以後、製膜原液の膜の一方の面と他方の面とが、第2乾燥ロールを含めた6個の乾燥ロール(以下、順次、第3乾燥ロール、第4乾燥ロールとし、最後の乾燥ロールを第7乾燥ロールと称する)に順次、交互に接触するように乾燥を行い、フィルムを得た。第3乾燥ロールおよびその後続の乾燥ロールの表面温度は75℃であり、第2乾燥ロール以降の乾燥ロールの表面には界面活性剤の塗布は行わなかった。得られたフィルムの両面を交互に複数の90℃の熱処理ロールへ合計で30秒間接触させて熱処理を行い、ポリ塩化ビニル製のパイプに巻き取って、水溶性フィルム(厚み35μm、長さ[フィルムの流れ方向]1200m、幅1m)を得た。
 得られた水溶性フィルムの両面をXPSで測定した結果、一方のフィルム面の全炭素元素結合中の炭素―酸素一重結合(C-O)の存在割合は81.6%、C-Oの存在割合に対する炭素-炭素一重結合の存在割合の比(C―C/C=O)は0.23、全元素中に占める炭素の存在割合は72.8%、同じく酸素の存在割合は26.8%、酸素に対する炭素の割合(C/O)は2.7であった。また、もう一方のフィルム面の全炭素元素結合中の炭素―酸素一重結合(C-O)の存在割合は82.2%、C-Oの存在割合に対する炭素-炭素一重結合の存在割合の比(C―C/C=O)は0.22、全元素中に占める炭素の存在割合は72.8%、同じく酸素の存在割合は27.0%、酸素に対する炭素の割合(C/O)は2.7であった。
このフィルムの完溶時間は73秒、高速印刷性評価の結果はB、耐湿性評価の結果はAであった。
 製膜原液の組成、製膜条件、得られた水溶性フィルムのXPS分析結果および評価結果を表1にまとめた。なお表1中、第1乾燥ロールに接触した面を表面1、表面1と反対側の面(第2乾燥ロールに接触した面)を表面2と称した。
<実施例2>
 実施例1で得たフィルムの一部を巻き出して、コロナ処理装置にてその両面を、200W・分/mの条件で処理した後に巻き取った。この水溶性フィルムのXPS分析結果および評価結果を表1に示す。
<実施例3>
 PVAを、ポリ酢酸ビニルをけん化することにより得られた無変性のPVA(けん化度88モル%、重合度1700)に変更し、第1乾燥ロール上で、製膜原液の膜の第1乾燥ロールとの非接触面の全体に吹き付ける熱風の水分量を202.1g/mに変更した以外は実施例2と同様にして、水溶性フィルムを得た。この水溶性フィルムのXPS分析結果および評価結果を表1に示す。
<実施例4>
 第1乾燥ロールに親水性の界面活性剤(ポリオキシエチレンドデシルエーテル)を塗布しなかった以外は実施例3と同様にして、水溶性フィルムを得た。第1乾燥ロール表面の濡れ張力は55.2mN/mであった。この水溶性フィルムのXPS分析結果および評価結果を表1に示す。
<実施例5>
 製膜原液中の界面活性剤をポリオキシエチレンドデシルエーテルからラウリン酸ジエタノールアミドに変更した以外は実施例2と同様にして、水溶性フィルムを得た。この水溶性フィルムのXPS分析結果および評価結果を表1に示す。
<比較例1>
 第1乾燥ロール上で、製膜原液の膜の第1乾燥ロールとの非接触面の全体に吹き付ける熱風の水分量を202.1g/mに変更した以外は実施例2と同様にして、水溶性フィルムを得た。この水溶性フィルムのXPS分析結果および評価結果を表1に示す。
<比較例2>
 第1乾燥ロールに親水性の界面活性剤(ポリオキシエチレンドデシルエーテル)を塗布しなかった以外は実施例1と同様にして、水溶性フィルムを得た。第1乾燥ロール表面の濡れ張力は55.2mN/mであった。この水溶性フィルムのXPS分析結果および評価結果を表1に示す。
<比較例3>
 PVAを、ポリ酢酸ビニルをけん化することにより得られた無変性のPVA(けん化度88モル%、重合度1700)に変更した以外は比較例2と同様にして、水溶性フィルムを得た。この水溶性フィルムのXPS分析結果および評価結果を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 上記の結果から、本発明の水溶性フィルムは、高速印刷性に優れ、さらに耐湿性にも優れていることがわかる。耐湿性が優れていることから、包装体とした時の形態安定性も維持されていると考えられる。
したがって本発明の水溶性フィルムは、各種水溶性フィルムの用途、例えば、薬剤包装用フィルム、液圧転写用ベースフィルム、刺繍用基材フィルム、人工大理石成形用離型フィルム、種子包装用フィルム、汚物収容袋用フィルムなどに好適に使用できる。これらの中でも、本発明の水溶性フィルムは薬剤包装用フィルムとしてより好適に使用され、中でも、農薬、洗剤(漂白剤を含む)など酸化性のある薬剤包装用フィルムとして使用される。

 

Claims (10)

  1.  ポリビニルアルコール樹脂を含有し、X線光電子分光分析により得られる全炭素元素結合中の炭素-酸素一重結合(C-O)の存在割合が75から85%である表面を少なくとも片面に有する水溶性フィルム。
  2.  前記全炭素結合中のC-Oの存在割合が前記範囲である表面において、さらに前記C-Oの存在割合に対するX線光電子分光分析により得られる炭素-炭素一重結合(C-C)の存在割合の比(C-C/C-O)が0.1から0.3である請求項1に記載の水溶性フィルム。
  3.  前記全炭素結合中のC-Oの存在割合が前記範囲である表面において、X線光電子分光分析により得られる全元素中に占める炭素の存在割合が50から70%であり、酸素の存在割合が20から35%であり、かつ酸素に対する炭素の割合(C/O)が1.5から3.5である請求項1または2記載の水溶性フィルム。
  4.  前記全炭素結合中のC-Oの存在割合が前記範囲である表面が表面改質されている請求項1から3のいずれか1項に記載の水溶性フィルム。
  5.  前記表面改質が、紫外線処理、オゾン処理、コロナ処理、プラズマ処理のいずれかの方法による請求項4に記載の水溶性フィルム。
  6.  製膜原液を、濡れ張力が20から60mN/mの範囲である支持体表面に流涎して乾燥する、請求項1から5のいずれか1項に記載の水溶性フィルムの製造方法。
  7.  請求項1から5のいずれか1項に記載の水溶性フィルムが薬剤を収容している包装体。
  8.  前記薬剤が農薬、洗剤または消毒剤である、請求項7に記載の包装体。
  9.  前記薬剤が液体状である、請求項7または8に記載の包装体。
  10.  全炭素元素結合中のC-Oの存在割合が75から85%である表面が印刷面である、請求項7から9に記載の包装体。

     
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