JP7344907B2 - 水溶性フィルムおよび包装体 - Google Patents
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Description
[1]ポリビニルアルコール樹脂を含有し、グロス面の平均高さSRc(G)が1.8μm以下であり、最大高さSRz(G)が20μm以上50μm以下である、水溶性フィルム。
[2]マット面の平均高さSRc(M)と前記グロス面の平均高さSRc(G)との和{SRc(M)+SRc(G)}が2μm以上8μm以下である、前記[1]に記載の水溶性フィルム。
[3]前記マット面の平均高さSRc(M)が1μm以上4μm以下である、前記[2]に記載の水溶性フィルム。
[4]前記[1]から[3]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。
[5]グロス面が外表面である、前記[4]に記載の包装体。
[6]前記の薬剤が農薬、洗剤または殺菌剤である、前記[4]または[5]に記載の包装体。
本発明では、フィルムの表面粗さを表す指標として、レーザー顕微鏡(例えば、オリンパス株式会社製「OLS 3100」)を用いて測定した200μm×200μmの範囲における平均高さSRc及び最大高さSRzを用いた。フィルム両面の平均高さSRcを測定し、平均高さSRcが小さいほうの面をグロス面、大きいほうの面をマット面とした。
本発明の水溶性フィルムは、ポリビニルアルコール樹脂(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重合体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、バレリアン酸ビニル、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る。これらの中でも、ビニルエステルモノマーとしては、酢酸ビニルが好ましい。
なお、ビニルエステル重合体は、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。
重合度Po = ([η]×104/8.29)(1/0.62)
PVAのけん化度は、JIS K 6726-1994の記載に準じて測定することができる。
水溶性フィルムは、可塑剤を含有することが好ましい。可塑剤を含むことにより、水溶性フィルムに、他のプラスチックフィルムと同等の柔軟性を付与することができる。このため、水溶性フィルムは、衝撃強度等の機械的強度や二次加工時の工程通過性等が良好になる。
可塑剤としては、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等が挙げられる。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。これらの中でも、水溶性フィルムの表面へブリードアウトが抑制されるという観点から、可塑剤としては、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。
水溶性フィルムは、澱粉および/またはPVA以外の水溶性高分子を含有してもよい。澱粉および/またはPVA以外の水溶性高分子を含むことにより、水溶性フィルムに機械的強度を付与したり、取り扱い時における水溶性フィルムの耐湿性を維持したり、あるいは溶解時における水の吸収による水溶性フィルムの柔軟化の速度を調節したりすることができる。
水溶性フィルムは、界面活性剤を含有することが好ましい。界面活性剤を含むことにより、水溶性フィルムの取り扱い性や、製造時における水溶性フィルムの製膜装置からの剥離性を向上することができる。
界面活性剤としては、特に制限されず、例えば、アニオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤等を用いることができる。
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、他の高分子化合物等の成分を、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および界面活性剤の質量の合計値が水溶性フィルムの全質量に占める割合は、60~100質量%が好ましく、80~100質量%がより好ましく、90~100質量%がさらに好ましい。
本発明の水溶性フィルムの、10℃の脱イオン水に浸漬したときの完溶時間は特に制限されないが、下記範囲が好ましい。完溶時間の上限は、150秒以内が好ましく、90秒以内がより好ましく、60秒以内がさらに好ましく、45秒以内が特に好ましい。完溶時間の上限が上記範囲の水溶性フィルムは、比較的早期に溶解が完了するため、薬剤等の包装用(包材用)フィルムとして好適に使用することができる。一方、完溶時間の下限は、5秒以上が好ましく、10秒以上がより好ましく、15秒以上がさらに好ましく、20秒以上が特に好ましい。このように完溶時間が短か過ぎない水溶性フィルムであれば、雰囲気中の水分の吸収による水溶性フィルム同士の間でのブロッキングの発生や、機械的強度の低下等の問題が生じ難くなる。
<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。
<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。
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。
本発明の水溶性フィルムの製造方法は、特に制限されず、例えば、次のような方法を使用することができる。
PVAに溶媒、添加剤等を加えて均一化させた製膜原液を、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、溶媒を抽出除去する方法)、あるいはこれらの組み合わせにより製膜する方法や、押出機等を使用して得られた製膜原液をTダイ等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等が挙げられる。これらの中でも、水溶性フィルムの製造方法としては、流延製膜法および溶融押出製膜法が好ましい。これらの方法を用いれば、均質な水溶性フィルムを生産性よく得ることができる。
以下、水溶性フィルムを流延製膜法または溶融押出製膜法を用いて製造する方法について説明する。
次に、製膜原液を、金属ロールや金属ベルト等の回転する支持体上へ膜状に流涎(供給)する。これにより、支持体上に製膜原液の液状被膜を形成する。液状被膜は、支持体上で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。
固化した長尺のフィルムは、支持体より剥離されて、必要に応じて乾燥ロール、乾燥炉等により乾燥されて、さらに必要に応じて熱処理されて、ロール状に巻き取られる。
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時間乾燥した後の質量(g)を表す。
乾燥の方法としては、特に制限されず、乾燥炉に通過させる方法や、乾燥ロールに接触させる方法が挙げられる。
複数の乾燥ロールを用いて水溶性フィルムを乾燥させる場合は、水溶性フィルムの一方の面と他方の面とを交互に乾燥ロールに接触させることが好ましい。これにより、水溶性フィルムの両面におけるPVAの結晶化度を均一化させることができる。この場合、乾燥ロールの数は、3個以上が好ましく、4個以上がより好ましく、5~30個がさらに好ましい。
本発明の水溶性フィルム(水溶性フィルム)は、一般の水溶性フィルムが適用される各種のフィルム用途に、より好適に使用することができる。
かかるフィルム用途としては、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等が挙げられる。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に適用することが好ましい。
薬剤の物性は、特に制限されず、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、薬剤は、ホウ素含有化合物またはハロゲン含有化合物を含有してもよい。
包装形態も、特に制限されず、取り扱いの観点から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。
本発明の水溶性フィルムを薬剤包装用フィルムに適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。換言すれば、本発明の包装体は、本発明の水溶性フィルムで構成された包材(カプセル)と、この包材に内包された薬剤とを含む。
フィルムを貼り合せる方法としては、特に限定されず公知の方法を採用することができ、例えば、熱シール、水シール、糊シールなどが挙げられ、中でも水シールが好ましい。
水溶性フィルムをスライドガラス状に固定し、レーザー顕微鏡で表面粗さを分析した。20倍の測定画像から200×200μmの選択範囲におけるSRcおよびSRzを装置内で自動計算させ、各々10箇所の平均値を分析値とした。詳細な測定条件及び計算条件は以下の通りである。
測定条件 :Manual測定、ピッチ…0.30、ステップ…約80~150(サンプルによって適宜調節した)
最小高さの識別:断面曲線…Pzの10%、粗さ曲線…Rzの10%、うねり曲線…Wzの10%
最小長さの識別:基準長さ(画面視野)の1%
切断レベル差算出対象負荷長さ率:Rmr1…30%、Rmr2…60%
水溶性フィルムを製膜方向(MD)約5cm×幅方向(TD)約5cmのサイズの正方形サンプルに切り出し、23℃-35%RHの環境下に16時間以上保持して調湿した。調湿後のサンプルのグロス面を光沢計にて、MDおよびTD方向の角度60°での光沢度を測定し、平均値を光沢度とした。
水溶性フィルムの静摩擦係数をASTM D1894に準じて図1の装置で測定した。フィルムサンプルを23℃-35%RHの環境下に16時間以上保持して調湿した。同環境下で、引張試験機に上部クリップ18および下部連結部24を固定し、切り出した2枚のサンプルを摩擦固定治具10の表面および12.7cm×12.7cmの大きさの摩擦スレッド12にそれぞれ固定した。サンプルはグロス面同士が接し、且つスレッドが動く方向がMD方向と平行になるように設置した。プルコード20にて滑車22を介して摩擦スレッド12を滑車がわに引き上げた。スレッドが移動を開始する力、すなわち試験力の第1のピークを測定した。測定は3回行い、平均値をスレッド重量で除した値を静摩擦係数とした。
水溶性フィルムを水シールで貼り合せてシール強度を測定し、シール性を評価した。貼り合せる際のフィルムの表裏を変更することによって、グロス面同士を貼り合せた場合のシール強度(G-Gシール強度)およびグロス面とマット面を貼り合せた場合のシール強度(G-Mシール強度)をそれぞれ測定した。
水溶性フィルムから製膜方向(MD)約30cm×幅方向(TD)約10cmのサイズの長方形サンプル2枚を切り出し、23℃-35%RHの環境下に16時間以上保持して調湿した。同環境下で調湿後のサンプル1枚を台上に置き、フィルムの四隅を粘着テープで固定した。さらにその上にもう1枚のサンプルを重ねて、10cmの辺の両端を粘着テープで固定し、固定されてない端部を140/10アニロックスローラーを使用して、ESIPROOFプルーフィングローラーに通した。0.5mLの脱イオン水を、ESIPROOFプルーフィングローラーのドクターブレード上に注ぎ、ローラーを約7.5cm/秒の速度で引いて、2枚のサンプルを貼り合せた。なおこの時、ローラーはサンプルの端まで引かず、引張試験機のチャックにセットするために、サンプルの端に貼り合せていない部分を残した。貼り合せたサンプルから、MDを長辺とする25mm幅の短冊状の試験片を3枚切り出した。
貼り合せてから10分間放置した後、試験片を引張試験機にセットして、JIS K6854-3:1999に基づいたT型はく離試験に準拠して引張速度254mm/分ではく離し、得られたはく離力(3つ)の平均値をシール強度とした。
まず、ポリ酢酸ビニルをけん化することにより得られたPVA(けん化度88モル%、粘度平均重合度1700)100質量部、可塑剤としてグリセリン10質量部、界面活性剤としてラウリン酸ジエタノールアミド0.1質量部および水を配合して、製膜原液を調製した。なお、製膜原液の揮発分率は、68質量%であった。
次に、製膜原液をTダイから支持体である金属ロール(表面温度80℃)上に膜状に吐出して、金属ロール上に液状被膜を形成した。金属ロール上で、液状被膜の金属ロールとの非接触面の全体に、85℃の熱風を5m/秒の速度で吹き付けて乾燥した。これにより、水溶性フィルムを得た。
得られた水溶性フィルムの表面粗さ、光沢度、静摩擦係数及び水シール強度を測定した。また、得られた水溶性フィルムの10℃の脱イオン水に浸漬したときの完溶時間を上記の方法で測定したところ、58秒であった。
フィルム厚み及びエンボス加工条件を表1のとおりに変更した以外は実施例1と同様にして水溶性フィルムを得た。得られた水溶性フィルムの表面粗さ、光沢度、静摩擦係数及び水シール強度を測定した。結果を表1に示す。
本発明の水溶性フィルムを薬剤等を収納する包装体に用いることで、得られる包装体は耐ブロッキングに優れ、保管中や輸送中に包装体が変形したり破れたりすることを抑制することができる。
12:摩擦スレッド
14:フィルム
18:上部グリップ
20:プルコード
22:滑車
24:下部連結部
Claims (6)
- ポリビニルアルコール樹脂を含有し、グロス面の平均高さSRc(G)が1.8μm以下であり、最大高さSRz(G)が20μm以上50μm以下である、水溶性フィルム。
- マット面の平均高さSRc(M)と前記グロス面の平均高さSRc(G)との和{SRc(M)+SRc(G)}が2μm以上6μm以下である、請求項1に記載の水溶性フィルム。
- 前記マット面の平均高さSRc(M)が1μm以上5μm以下である、請求項2に記載の水溶性フィルム。
- 請求項1から3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。
- グロス面が外表面である、請求項4に記載の包装体。
- 前記の薬剤が農薬、洗剤または殺菌剤である、請求項4または5に記載の包装体。
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