WO2020138438A1 - 水溶性フィルム、その製造方法および包装体 - Google Patents

水溶性フィルム、その製造方法および包装体 Download PDF

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修 風藤
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    • C08J2403/04Starch derivatives

Definitions

  • the present invention relates to a water-soluble film containing a polyvinyl alcohol resin, which is preferably used for packaging various drugs, a manufacturing method thereof, and a package.
  • water-soluble films have been used in a wide range of fields such as packaging of various chemicals such as liquid detergents and agricultural chemicals, seed tapes containing seeds, etc. by utilizing their excellent solubility in water.
  • the polyvinyl alcohol resin (hereinafter sometimes simply referred to as “PVA”) is mainly used for the water-soluble film used for the above-mentioned applications. Then, a water-soluble film having increased water solubility by blending various additives such as a plasticizer and using a modified polyvinyl alcohol is disclosed (see, for example, Patent Document 1).
  • pulsed NMR Nuclear Magnetic Resonance
  • the crystallinity of the water-soluble film is lowered to increase the water solubility by adjusting the addition amount of a plasticizer or the like or by using modified polyvinyl alcohol. There is.
  • the water-soluble film is simply lowered in crystallinity, it becomes a soft film having low mechanical strength.
  • a package containing a liquid detergent or the like is produced using the water-soluble film, there is a problem that the package is deformed or torn during storage (transportation).
  • the present invention while maintaining excellent solubility in water, the deformation of the package during storage is small, a water-soluble film capable of suppressing the occurrence of tears, a manufacturing method thereof and a package using the water-soluble film. provide.
  • the present invention relates to the following [1] to [12].
  • [1] A water-soluble film containing a polyvinyl alcohol resin, When the 1 H pulse NMR measurement of the water-soluble film is performed in deuterated methanol, the amount of crystalline component (A1) obtained from the obtained spin-spin relaxation curve is 60% or less, and the amount of bound amorphous component ( A2) is 10 to 50%, a water-soluble film; [2] The water-soluble film according to the above [1], wherein the ratio (A1/A2) between the crystalline component amount (A1) and the constrained amorphous component amount (A2) is 0.1 to 5.
  • the ratio [A2/A3] between the amount of the constrained amorphous component (A2) and the amount of the amorphous component (A3) obtained from the spin-spin relaxation curve is 1.5 or less, [1] or The water-soluble film according to [2]; [4] The water-soluble film according to any one of the above [1] to [3], which has a complete dissolution time of 150 seconds or less when the water-soluble film is immersed in deionized water at 10°C; [5] The water-soluble film according to any one of the above [1] to [4], wherein the water-soluble film has a thickness of 200 ⁇ m or less; [6] The method for producing a water-soluble film according to any one of the above [1] to [5], Preparing a film-forming stock solution containing the polyvinyl alcohol resin and a solvent, Supplying the film-forming stock solution on a rotating support to form a liquid film; Removing the solvent from the liquid coating on the support to obtain the water-soluble film,
  • the water-soluble film which is excellent in solubility with respect to water and can suppress generation
  • the water-soluble film of the present invention contains a polyvinyl alcohol resin (PVA). Then, when 1 H pulse NMR measurement of the water-soluble film is performed in deuterated methanol, the amount of crystalline component (A1) obtained from the obtained spin-spin relaxation curve is 60% or less, and the amount of bound amorphous component is less than 60%. (A2) is 10 to 50%.
  • PVA film the water-soluble film of this invention may be called a "PVA film.”
  • pulsed NMR is an analytical method capable of measuring the relaxation time of 1 H nucleus associated with molecular mobility in the system. Further, in the pulsed NMR, the existence ratio of each motion component in the system can be obtained by utilizing its high quantification property.
  • the pulsed NMR measurement device there is a static magnetic field generated by an electromagnet in the device.
  • a static magnetic field the directions of nuclear spins of hydrogen nuclei are oriented along the static magnetic field.
  • the nuclear spins of hydrogen nuclei are brought into a state (excited state) tilted by 90° from the direction along the static magnetic field.
  • the direction of the excited nuclear spin macroscopically returns to the direction along the original static magnetic field.
  • T2 relaxation The process in which the direction of the nuclear spin returns from the excited state to the original state
  • the relaxation time (tau) the magnetization intensity (y) at time (t) is expressed by the following equation using the intensity (a) in the excited state, relaxation time (tau) and constant (y0, W). To be done.
  • the hydrogen nucleus decays to the original state while exchanging energy with the other hydrogen nucleus from the excited state. Therefore, when the molecular mobility of the sample is high, the interaction between protons that are close to each other is small, so that the energy decay of the entire system is difficult to occur and the relaxation time becomes long. On the contrary, when the molecular mobility of the sample is low, the relaxation time becomes short. Therefore, a crystalline polymer has a short relaxation time for a crystalline component and a long relaxation time for an amorphous component. Furthermore, in the constrained amorphous component (see FIG. 1), which is the boundary between the crystalline component and the amorphous component, the relaxation time is intermediate between the two.
  • the crystalline component amount and the amorphous component amount can be measured, but in the pulse NMR, the restrained amorphous component amount can be measured in addition to the crystalline component amount and the amorphous component amount.
  • the abundance ratio of each kinetic component is determined based on the mobility of the crystalline polymer, which cannot be obtained by X-ray measurement.
  • the abundance ratio is a value that more accurately reflects various performances required of the water-soluble film. Therefore, by using pulsed NMR, the characteristics of the water-soluble film can be evaluated extremely appropriately.
  • the above-mentioned crystalline component, constrained amorphous component and amorphous component are mixed. Therefore, when a water-soluble film containing the crystalline polymer is subjected to pulse NMR measurement, in the obtained relaxation curve, a relaxation component derived from a crystalline component having a short relaxation time and a relaxation component derived from an amorphous component having a long relaxation time, It is observed as the sum of the relaxation components derived from the constrained amorphous component having a relaxation time intermediate between the two.
  • the relaxation curve obtained by the linear least squares method was fitted to the following formula.
  • the relaxation time of the crystalline component is tau1
  • the relaxation time of the constrained amorphous component is tau2
  • the relaxation time of the amorphous component is tau3
  • the magnetization intensity (y) of the entire sample at time (t) is constant y0 and It is shown by the following equation using a1, a2, a3 in the excited state.
  • a1, a2, a3 and y0 derived from the above equation are obtained, and the ratio (%) of each component to the total of a1, a2 and a3 (a1++a2 + a3) is defined as the amount of crystalline component (A1) It is defined as the amount of amorphous component (A2) and the amount of amorphous component (A3).
  • the value of the constrained amorphous component amount (A2) is represented by a2/(a1++a2 + a3) ⁇ 100.
  • the amount of crystal component (A1) is 60% or less. When the amount of crystal component (A1) exceeds 60%, the water solubility of the PVA film is insufficient.
  • the upper limit of the amount of crystal component (A1) may be 60% or less, preferably 55% or less, and more preferably 50% or less.
  • the lower limit of the amount of crystal component (A1) is not particularly limited, but is preferably 10% or more, more preferably 20% or more. When the amount of crystal component (A1) is in the above range, high water solubility can be imparted to the PVA film while preventing the mechanical strength of the PVA film from becoming insufficient.
  • the amount of constrained amorphous component (A2) is 10 to 50%.
  • the lower limit of the amount of constrained amorphous component (A2) is not particularly limited, but is preferably 15% or more, more preferably 20% or more.
  • the upper limit of the amount of constrained amorphous component (A2) is not particularly limited, but is preferably 45% or less, more preferably 40% or less.
  • the lower limit of the amount of the amorphous component (A3) is not particularly limited, but is preferably 10% or more, more preferably 20% or more, further preferably 30% or more.
  • the upper limit of the amount of the amorphous component (A3) is not particularly limited, but is preferably 70% or less, more preferably 60% or less, still more preferably 50% or less.
  • the ratio (A1/A2) between the amount of crystalline component (A1) and the amount of constrained amorphous component (A2) is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 5.
  • the upper limit of (A1/A2) is more preferably 2 or less.
  • the lower limit of (A1/A2) is not particularly limited, but is preferably 0.5 or more.
  • the ratio (A2/A3) of the bound amorphous component amount (A2) to the amorphous component amount (A3) is not particularly limited, but is preferably 1.5 or less.
  • the upper limit of (A2/A3) is more preferably 1.3 or less, still more preferably 1.0 or less.
  • the lower limit of (A2/A3) is not particularly limited, but 0.1 or more is more preferable.
  • the method of controlling the parameters include a method of adjusting the type of the polyvinyl alcohol resin (saponification degree, modification amount, unmodified PVA/modified PVA blend ratio, etc.), a method of adjusting the addition amount of the plasticizer, and a film.
  • a method of adjusting the production conditions the surface temperature of the support, a heat treatment condition, etc.
  • a method of adjusting the combination of the above methods include a method of adjusting the production conditions (the surface temperature of the support, a heat treatment condition, etc.) or a method of adjusting the combination of the above methods.
  • the water-soluble film (PVA film) of the present invention contains a polyvinyl alcohol resin (PVA).
  • PVA polyvinyl alcohol resin
  • a polymer produced by saponifying a vinyl ester polymer obtained by polymerizing a vinyl ester monomer can be used.
  • vinyl ester monomers include vinyl formate, vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl valerate, vinyl laurate, vinyl stearate, vinyl benzoate, vinyl pivalate, vinyl versatate and the like.
  • vinyl acetate is preferable as the vinyl ester monomer.
  • the vinyl ester polymer is not particularly limited, but a polymer obtained by using only one kind or two or more kinds of vinyl ester monomer as a monomer is preferable, and only one kind of vinyl ester monomer is used as a monomer. The polymer thus obtained is more preferable.
  • the vinyl ester polymer may be a copolymer of one or more vinyl ester monomers and another monomer copolymerizable with one or more vinyl ester monomers.
  • Examples of other monomers include ethylene; olefins having 3 to 30 carbon atoms such as propylene, 1-butene, and isobutene; acrylic acid or salts thereof; methyl acrylate, ethyl acrylate, n-propyl acrylate, acrylic acid Acrylic acid esters such as i-propyl, n-butyl acrylate, i-butyl acrylate, t-butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, dodecyl acrylate, octadecyl acrylate; methacrylic acid or its salts; methacrylic Methyl acid ester, ethyl methacrylate, n-propyl methacrylate, i-propyl methacrylate, n-butyl methacrylate, i-butyl methacrylate, t-butyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate,
  • Methacrylamide derivatives such as; N-vinylformamide, N-vinylacetamide, N-vinylamides such as N-vinylpyrrolidone; methyl vinyl ether, ethyl vinyl ether, n-propyl vinyl ether, i-propyl vinyl ether, n-butyl vinyl ether, i-butyl Vinyl ethers such as vinyl ether, t-butyl vinyl ether, dodecyl vinyl ether and stearyl vinyl ether; vinyl cyanides such as acrylonitrile and methacrylonitrile; vinyl halides such as vinyl chloride, vinylidene chloride, vinyl fluoride and vinylidene fluoride; allyl acetate, chloride Allyl compounds such as allyl; maleic acid or its salts, esters or acid anhydrides; itaconic acid or its salts, esters or acid anhydrides; vinylsilyl compounds such as vinyltrimethoxysilane; isoprop
  • the ratio (A2/A3) to (A3) tends to decrease. This tendency is presumed to be because when the number of structural units derived from another monomer increases, the interaction between PVA molecules weakens, and crystallization by heat treatment becomes difficult to proceed.
  • the ratio of the structural unit derived from another monomer is the amount of the crystalline component (A1) and the amount of the constrained amorphous component (A2), or the ratio of the amount of the crystalline component (A1) and the amount of the constrained amorphous component (A2) in a desired range.
  • the PVA film From the viewpoint of facilitating the adjustment of the PVA film and increasing both the water solubility and the mechanical strength of the PVA film, it is not particularly limited, but 15 mol% or less based on the number of moles of all structural units constituting the vinyl ester polymer is used. It is preferably 5 mol% or less, and more preferably 5 mol% or less.
  • the degree of polymerization of PVA is not particularly limited, but the following range is preferable. That is, the lower limit of the degree of polymerization is preferably 200 or higher, more preferably 300 or higher, and even more preferably 500 or higher, from the viewpoint of maintaining sufficient mechanical strength of the PVA film.
  • the upper limit of the degree of polymerization is not particularly limited, but from the viewpoint of enhancing the productivity of PVA, the productivity of PVA film, and the like, it is preferably 8,000 or less, more preferably 5,000 or less, and further preferably 3,000 or less. preferable.
  • the degree of saponification of PVA is not particularly limited, but is preferably 64 to 97 mol %.
  • the saponification degree of PVA in the range of 64-97 mol %, the amount of crystalline component (A1) and the amount of constrained amorphous component (A2), and the amount of crystalline component (A1) and the amount of constrained amorphous component (A2) It becomes easy to adjust the ratio to a desired range, and it is easy to achieve both water solubility and mechanical strength of the PVA film.
  • the lower limit of the degree of saponification is not particularly limited, but 70 mol% or more is more preferable, and 75 mol% or more is further preferable.
  • the upper limit of the degree of saponification is not particularly limited, but is preferably 93 mol% or less, more preferably 91 mol% or less, particularly preferably 90 mol% or less.
  • the degree of saponification of PVA is such that the number of moles of vinyl alcohol units is based on the total number of moles of structural units (typically vinyl ester monomer units) that can be converted into vinyl alcohol units by saponification and vinyl alcohol units. It means the ratio (mol %).
  • the degree of saponification of PVA can be measured according to the description of JIS K 6726-1994.
  • the PVA film may contain one type of PVA alone, or may contain two or more types of PVA having different polymerization degrees, saponification degrees, modification degrees, and the like.
  • the upper limit of the PVA content in the PVA film is not particularly limited, but 100% by mass or less is preferable.
  • the lower limit of the PVA content is not particularly limited, but is preferably 50% by mass or more, more preferably 80% by mass or more, and further preferably 85% by mass or more.
  • the PVA film is not particularly limited, but preferably contains a plasticizer.
  • the plasticizer include polyhydric alcohols such as ethylene glycol, glycerin, diglycerin, propylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, trimethylolpropane and sorbitol. These plasticizers may be used alone or in combination of two or more.
  • the plasticizer is not particularly limited because it is difficult to bleed out to the surface of the PVA film, but ethylene glycol or glycerin is preferable, and glycerin is more preferable.
  • the lower limit of the content of the plasticizer in the PVA film is not particularly limited, but is preferably 1 part by mass or more, more preferably 3 parts by mass or more, and further preferably 5 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of PVA.
  • the upper limit of the content of the plasticizer is not particularly limited, but 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, relative to 100 parts by mass of PVA.
  • each motion component (crystal component, constrained amorphous component, amorphous component) in PVA.
  • a PVA film containing a small amount of a plasticizer is more likely to be crystallized by heat treatment than a PVA film containing no plasticizer. It is presumed that this is because the molecules of PVA tend to move easily and tend to have an energetically more stable crystal or constrained amorphous structure.
  • a PVA film containing an excessive amount of plasticizer tends to inhibit the progress of crystallization.
  • the amount of the plasticizer that interacts with the hydroxyl group of the PVA molecule increases and the interaction between the PVA molecules weakens. Therefore, the amount of crystalline component (A1) and the amount of constrained amorphous component (A2) in the PVA film, and the ratio of the amount of crystalline component (A1) and the amount of constrained amorphous component (A2) are adjusted to appropriate ranges.
  • the content of the plasticizer is preferably 10 to 70 parts by mass with respect to 100 parts by mass of PVA.
  • the PVA film may contain at least one of starch and a water-soluble polymer other than PVA.
  • the PVA film may contain at least one of starch and a water-soluble polymer other than PVA.
  • starch examples include natural starches such as corn starch, potato starch, sweet potato starch, wheat starch, rice starch, tapioca starch and sago starch; processed starches that have been subjected to etherification, esterification, oxidation, etc.
  • the modified starches are particularly preferable.
  • the content of starch in the PVA film is not particularly limited, but 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.
  • the content of starch is within the above range, it is possible to prevent or suppress deterioration of the process passability of the PVA film.
  • water-soluble polymer other than PVA for example, dextrin, gelatin, glue, casein, shellac, gum arabic, polyacrylic acid amide, sodium polyacrylate, polyvinyl methyl ether, a copolymer of methyl vinyl ether and maleic anhydride
  • examples thereof include copolymers 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 PVA film is not particularly limited, but 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.
  • the content of the water-soluble polymer other than PVA is within the above range, the water solubility of the PVA film can be sufficiently increased.
  • the PVA film is not particularly limited, but preferably contains a surfactant.
  • a surfactant By including the surfactant, the handling property of the PVA film and the peeling property of the PVA film from the film forming apparatus during production can be improved.
  • the surfactant is not particularly limited and, for example, an anionic surfactant, a nonionic surfactant and the like can be used.
  • anionic surfactants include carboxylic acid type surfactants such as potassium laurate; sulfate ester type surfactants such as octyl sulfate; sulfonic acid type surfactants such as dodecylbenzene sulfonate.
  • nonionic surfactants include alkyl ether type surfactants such as polyoxyethylene lauryl ether and polyoxyethylene oleyl ether; alkylphenyl ether type surfactants such as polyoxyethylene octyl phenyl ether; polyoxyethylene lauryl Alkyl ester type surfactants such as rate; alkylamine type surfactants such as polyoxyethylene lauryl amino ether; alkylamide type surfactants such as polyoxyethylene lauric acid amide; polypropylene such as polyoxyethylene polyoxypropylene ether Examples thereof include glycol ether type surfactants; alkanolamide type surfactants such as lauric acid diethanolamide and oleic acid diethanolamide; and allyl phenyl ether type surfactants such as polyoxyalkylene allyl phenyl ether.
  • alkyl ether type surfactants such as polyoxyethylene lauryl ether and polyoxyethylene oleyl ether
  • Such surfactants may be used alone or in combination of two or more.
  • the surfactant is not particularly limited because it is excellent in the effect of reducing the surface abnormality at the time of forming the PVA film, but nonionic surfactants are preferable, and alkanolamide-type surfactants are preferable. Agents are more preferable, and dialkanolamides (for example, diethanolamide) of aliphatic carboxylic acids (for example, saturated or unsaturated aliphatic carboxylic acids having 8 to 30 carbon atoms) are further preferable.
  • the lower limit of the content of the surfactant in the PVA film is not particularly limited, but is preferably 0.01 parts by mass or more, more preferably 0.02 parts by mass or more, and 0.05 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of PVA. Is more preferable.
  • the upper limit of the content of the surfactant is not particularly limited, but is preferably 10 parts by mass or less, more preferably 1 part by mass or less, further preferably 0.5 parts by mass or less, and 0, based on 100 parts by mass of PVA. It is particularly preferably not more than 0.3 parts by mass.
  • the peelability of the PVA film from the film forming apparatus at the time of production is improved, and a problem such as blocking between PVA films is less likely to occur. Further, problems such as bleed-out of the surfactant on the surface of the PVA film and deterioration of the appearance of the PVA film due to aggregation of the surfactant are unlikely to occur.
  • PVA films include water, antioxidants, ultraviolet absorbers, lubricants, cross-linking agents, coloring agents, fillers, preservatives, and fungicides in addition to plasticizers, starch, water-soluble polymers other than PVA, and surfactants. Other components such as polymer compounds may be contained within a range that does not impair the effects of the present invention.
  • the proportion of the total mass of PVA, plasticizer, starch, water-soluble polymer other than PVA, and surfactant to the total mass of the PVA film is not particularly limited, but is preferably 60 to 100% by mass, and 80 to 100% by mass. Mass% is more preferable, and 90 to 100% is further preferable.
  • the water-soluble film (PVA film) of the present invention is not particularly limited in the complete dissolution time when immersed in deionized water at 10° C., but the following range is preferable. That is, the upper limit of the complete dissolution time is preferably 150 seconds or less, more preferably 90 seconds or less, further preferably 60 seconds or less, and particularly preferably 45 seconds or less. Since the PVA film having the upper limit of the complete dissolution time in the above range completes the dissolution relatively early, it can be suitably used as a film for packaging (packaging material) of drugs and the like.
  • the lower limit of the complete dissolution time is not particularly limited, but 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 is not too short, problems such as occurrence of blocking between the PVA films due to absorption of moisture in the atmosphere and reduction in mechanical strength are less likely to occur.
  • the complete dissolution time when the PVA film is immersed in deionized water at 10°C can be measured as follows. ⁇ 1> The PVA film is placed in a thermo-hygrostat adjusted to 20° C.-65% RH for 16 hours or more to regulate the humidity. ⁇ 2> After a rectangular sample having a length of 40 mm and a width of 35 mm was cut out from the humidity-controlled PVA film, two 50 mm ⁇ 50 mm plastic plates with rectangular windows (holes) having a length of 35 mm ⁇ width of 23 mm were opened. 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 at the center in the width direction of the sample.
  • ⁇ 3> 300 mL of deionized water was put into a 500 mL beaker, and the water temperature was adjusted to 10° C. while stirring with a magnetic stirrer equipped with a bar having a length of 3 cm at a rotation speed of 280 rpm.
  • the sample fixed to the plastic plate in the above ⁇ 2> is immersed in deionized water in a beaker, taking care not to contact the bar of the magnetic stirrer.
  • ⁇ 5> The time from the immersion in deionized water to the complete disappearance of the sample pieces dispersed in deionized water is measured.
  • the thickness of the PVA film is not particularly limited, but the following range is preferable. That is, the upper limit of the thickness is preferably 200 ⁇ m or less, more preferably 150 ⁇ m or less, further preferably 100 ⁇ m or less, and particularly preferably 50 ⁇ m or less.
  • the lower limit of the thickness is not particularly limited, but is preferably 5 ⁇ m or more, more preferably 10 ⁇ m or more, further preferably 15 ⁇ m or more, and particularly preferably 20 ⁇ m or more. Since the thickness in the above range is not too large, it is possible to suitably prevent deterioration of the secondary processability of the PVA film, while it is not too small, so that the PVA film can maintain sufficient mechanical strength. it can.
  • the thickness of the PVA film can be obtained as an average value of the measured thicknesses by measuring the thicknesses at arbitrary 10 positions (for example, at arbitrary 10 positions on a straight line drawn in the length direction of the PVA film). ..
  • the method for producing the water-soluble film (PVA film) of the present invention is not particularly limited, and for example, the following arbitrary methods can be used.
  • a method for producing a water-soluble film a film-forming stock solution prepared by adding a solvent, an additive, etc. to PVA and homogenizing it is cast film-forming method, wet film-forming method (discharging into poor solvent), dry-wet method.
  • Membrane method, gel film formation method (method in which the solution for film formation is once cooled and gelled, and then the solvent is extracted and removed), or a method of forming a film by a combination of the above methods, or using an extruder or the like.
  • Examples of the method include a melt extrusion film forming method and an inflation molding method in which a film forming stock solution is 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 as the method for producing the PVA film.
  • a uniform PVA film can be obtained with high productivity.
  • a case of producing a PVA film by a casting film forming method or a melt extrusion film forming method will be described.
  • a film forming stock solution containing PVA, a solvent, and, if necessary, an additive such as a plasticizer is prepared.
  • the ratio of the additive to PVA in the stock solution for film formation is substantially equal to the ratio of the additive to PVA in the PVA film described above.
  • the stock solution for film formation is dripped (supplied) in a film form on a rotating support such as a metal roll or a metal belt.
  • a liquid film of the stock solution for film formation is formed on the support.
  • the liquid film is heated on the support to remove the solvent, thereby solidifying to form a film.
  • the solidified long film (PVA film) is peeled from the support, dried by a drying roll, a drying oven or the like if necessary, and further heat-treated as necessary, and wound into a roll.
  • the drying step (solvent removing step) of the liquid coating film drowned on the support, and the subsequent drying step of the PVA film crystallization progresses while PVA is heated.
  • the degree of crystallization of PVA can be controlled by the drying rate in the drying process. For example, when the drying speed is increased, crystal growth is hindered, and the crystal component amount (A1) tends to decrease.
  • the drying rate can be adjusted by the temperature of the support, the contact time with the support, the temperature and amount of hot air, the temperature of the drying roll and the drying oven, and the like.
  • the volatile content ratio of the above-mentioned stock solution for film formation is not particularly limited, but is preferably 50 to 90% by mass, and 55 to 80% by mass. Is more preferable.
  • the viscosity of the stock solution for film formation can be adjusted to a suitable range, so that the film formability of the PVA film (liquid coating) is improved and a PVA film having a uniform thickness is obtained. It becomes easy to obtain.
  • the volatile content of the stock solution for film formation is appropriate, crystallization of PVA on the support proceeds appropriately, so that the amount of the constrained amorphous component (A2) and the amount of crystalline component (A1) are balanced. Easy to take.
  • the “volatile content of the film-forming stock solution” in the present specification means a value obtained by the following formula.
  • (Equation 5) Volatile content (mass %) of the film-forming stock solution ⁇ (Wa-Wb)/Wa ⁇ 100
  • Wa represents the mass (g) of the film-forming stock solution
  • Wb represents the mass (g) after drying the film-forming stock solution of Wa(g) in an electric heat dryer at 105° C. for 16 hours.
  • the method for adjusting the stock solution for film formation is not particularly limited, and for example, a method of dissolving PVA and an additive such as a plasticizer and a surfactant in a dissolution tank or a single-screw or twin-screw extruder is used. Examples thereof include a method of melting and kneading water-containing PVA together with additives such as a plasticizer and a surfactant.
  • the surface temperature of the support on which the film-forming stock solution is drowned is not particularly limited, but is preferably 50 to 110°C, more preferably 60 to 100°C, and further preferably 65 to 95°C.
  • the drying of the liquid coating proceeds at an appropriate speed to prevent the crystal component amount (A1) from becoming too large, and the time required for drying the liquid coating does not become too long. Therefore, the productivity of the PVA film does not decrease.
  • the drying of the liquid coating proceeds at an appropriate speed, abnormalities such as foaming are unlikely to occur on the surface of the PVA film, the amount of the amorphous component (A3) becomes too large, and the amount of the constrained amorphous component (relatively It is also possible to suitably prevent A2) from becoming too small.
  • hot air with a wind speed of 1 to 10 m/sec may be uniformly blown to the entire area of the non-contact surface side of the liquid film.
  • the temperature of the hot air blown to the non-contact surface side is not particularly limited, but is preferably 50 to 150°C, more preferably 70 to 120°C.
  • the temperature of the hot air is within the above range, it is possible to further improve the drying efficiency and the uniformity of drying of the liquid film.
  • the support for the film-forming stock solution is preferably in the following range. That is, the upper limit of (S1/S0) is not particularly limited, but is preferably 7 or less, more preferably 6.8 or less, and further preferably 6.5 or less.
  • the lower limit of (S1/S0) is not particularly limited, but is preferably more than 3, more preferably more than 5, more preferably more than 5.2, and particularly preferably more than 5.5.
  • (S1/S0) is in the above range, crystallization due to the orientation of the molecular chain of PVA in the liquid film appropriately progresses, and the amount of crystal component (A1) becomes an appropriate amount. Further, since the deformation of the liquid coating due to gravity can be suppressed between the die lip and the support, problems such as uneven thickness of the PVA film hardly occur.
  • the feed rate (S0) of the film-forming stock solution means the linear velocity in the flow direction of the film-forming stock solution.
  • the supply rate (S0) of the film-forming stock solution is defined by the volume per unit time of the film-forming stock solution supplied (discharged) from the film-form discharge apparatus to the opening area of the slit part of the film-form discharge apparatus ( It can be obtained by dividing by the product of the slit width of the film discharge device and the average value of the slit opening.
  • the PVA film is dried (solvent removal) on the support, preferably to a volatile content of 5 to 50% by mass, then peeled from the support, and further dried if necessary.
  • the drying method is not particularly limited, and examples thereof include a method of passing it through a drying furnace and a method of contacting with a drying roll.
  • the PVA film is dried using a plurality of drying rolls, it is preferable that one surface and the other surface of the PVA film are alternately contacted with the drying roll. Thereby, the crystallinity of PVA on both surfaces of the PVA film can be made uniform.
  • the number of drying rolls is not particularly limited, but is preferably 3 or more, more preferably 4 or more, and further preferably 5 to 30.
  • the temperature of the drying furnace or the drying roll is not particularly limited, but is preferably 40 to 110°C.
  • the upper limit of the temperature of the drying furnace or the drying roll is more preferably 100°C or lower, further preferably 90°C or lower, and particularly preferably 85°C or lower.
  • the lower limit of the temperature of the drying oven or the drying roll is not particularly limited, but is preferably 45°C or higher, more preferably 50°C or higher.
  • the PVA film after drying can be further heat-treated if necessary.
  • properties such as mechanical strength, water solubility and birefringence of the PVA film can be adjusted.
  • the heat treatment temperature is not particularly limited, but is preferably 60 to 135°C.
  • the upper limit of the heat treatment temperature is more preferably 130°C or lower.
  • the PVA film produced in this way is further subjected to humidity control treatment, cutting of both ends (ears) of the film, etc., if necessary, and then wound into a roll on a cylindrical core.
  • the product is packaged in a moisture-proof manner.
  • the volatile content of the PVA film finally obtained by a series of treatments is not particularly limited, but is preferably 1 to 5% by mass, more preferably 2 to 4% by mass.
  • the water-soluble film (PVA film) of the present invention has an excellent balance between water solubility and mechanical strength, and can be suitably used in various film applications to which a general water-soluble film is applied.
  • the film use include a film for drug packaging, a base film for hydraulic transfer, a base film for embroidery, a release film for artificial marble molding, a film for seed packaging, and a film for waste bag.
  • the water-soluble film of the present invention is preferably applied to a drug packaging film because the effects of the present invention can be obtained more remarkably.
  • examples of the type of drug include agricultural chemicals, detergents (including bleaching agents), bactericides, and the like.
  • the physical properties of the drug are not particularly limited, and may be acidic, neutral, or alkaline.
  • the drug may also contain a boron-containing compound or a halogen-containing compound.
  • the form of the drug may be any of powder, lump, gel and liquid.
  • the packaging form is also not particularly limited, and a unit packaging form in which the drug is packaged in unit amounts (preferably sealed packaging) is preferable.
  • the packaging body of the present invention can be obtained by applying the water-soluble film of the present invention to a drug packaging film to package a drug.
  • the package of the present invention includes a packaging material (capsule) composed of the water-soluble film of the present invention and a drug contained in the packaging material.
  • Measuring device NMR Analyzer mq20 the minispec (BRUKER) Pulse series: Solid-Eco method Pulse width: 7.22 ⁇ s Pulse repetition time: 1 s Dummy Shoot :0 Pulsed Atten: 0 dB Number of integrations: 32 times Measurement temperature: 40°C Gain: 70 to 110 dB (adjusted according to the observation intensity of the sample)
  • the amount of crystalline component (A1), the amount of restrained amorphous component (A2) and the amount of amorphous component (A3) in the sample were quantified.
  • Example 1 100 parts by mass of PVA (saponification degree 88 mol %, viscosity average degree of polymerization 1700) obtained by saponifying polyvinyl acetate, glycerin 10 parts by mass as a plasticizer, and lauric acid diethanolamide 0.1 as a surfactant.
  • a mass-produced stock solution was prepared by mixing parts by mass and water.
  • the volatile matter content of the film-forming stock solution was 68% by mass.
  • the stock solution for film formation was discharged in a film form from a T-die onto a metal roll (surface temperature: 80° C.) as a support to form a liquid film on the metal roll. On the metal roll, hot air at 85° C.
  • the ratio (S1/S0) of the peripheral speed (S1) of the metal roll to the discharge speed (S0) of the film-forming stock solution onto the metal roll was set to 4.8. Then, the PVA film was peeled off from the metal roll, and one surface and the other surface of the PVA film were alternately contacted with the respective drying rolls for drying, and then wound on a cylindrical core in a roll shape. It was The surface temperature of each drying roll was set to about 75°C.
  • the PVA film obtained had a thickness of 35 ⁇ m and a width of 1200 mm.
  • the amount of crystalline component (A1) was 23%
  • the amount of constrained amorphous component (A2) was 42%
  • the amount of amorphous component (A3) was 35%.
  • (A1/A2) was 0.55
  • (A2/A3) was 1.20.
  • the complete dissolution time of the obtained PVA film was measured, the complete dissolution time was 41 seconds.
  • the packaging body after transportation did not include a torn packaging body.
  • Example 2 Example 3 and Comparative Example 1> A PVA film was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amounts of glycerin used to prepare the stock solution for film formation were changed to 25 parts by mass, 45 parts by mass and 5 parts by mass, respectively.
  • Example 4 A PVA film was obtained in the same manner as in Example 2 except that the surface temperature of the metal roll that ejects the stock solution for film formation was changed to 85°C.
  • Example 5 The procedure of Example 3 was repeated except that the PVA used for preparing the membrane-forming stock solution was changed to maleic acid monomethyl ester (MMM)-modified PVA (saponification degree: 90 mol %, polymerization degree: 1700, MMM modification amount: 5 mol %). , PVA film was obtained.
  • MMM maleic acid monomethyl ester
  • Table 1 maleic acid monomethyl ester-modified PVA is abbreviated as “MMM ⁇ 5”.
  • Example 6 Example except that the PVA used for the preparation of the membrane-forming stock solution was changed to sodium acrylamido-2-methylpropanesulfonate (AMPS)-modified PVA (saponification degree 88 mol %, polymerization degree 1700, AMPS modification amount 2 mol %). A PVA film was obtained in the same manner as in 2.
  • AMPS ⁇ 2 sodium acrylamido-2-methylpropanesulfonate-modified PVA
  • Table 1 shows the evaluation results of the obtained water-soluble film.

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Abstract

【課題】水に対する優れた溶解性を維持しつつ、保管中の包装体の変形が小さく、破れ等の発生を抑制し得る水溶性フィルム、その製造方法および水溶性フィルムを用いた包装体を提供する。 【解決手段】本発明の水溶性フィルムは、ポリビニルアルコール樹脂を含有する。重メタノール中で、水溶性フィルムの1HパルスNMR測定を行ったとき、得られるスピン-スピン緩和曲線から求めた結晶成分量(A1)が60%以下であり、かつ拘束非晶成分量(A2)が10~50%である。結晶成分量(A1)と拘束非晶成分量(A2)との比(A1/A2)が0.1~5であることが好ましい。

Description

水溶性フィルム、その製造方法および包装体
 本発明は、各種薬剤の包装等に好適に使用されるポリビニルアルコール樹脂を含有する水溶性フィルム、その製造方法および包装体に関する。
 関連技術では、水溶性フィルムは、その水に対する優れた溶解性を利用して、液体洗剤や農薬等の各種薬剤の包装や、種子を内包するシードテープ等、幅広い分野で使用されてきた。
 上述のような用途に使用す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、単に「PVA」と称することがある。)が用いられている。そして、可塑剤等の各種添加剤を配合すること、変性ポリビニルアルコールを用いることによって、水溶性を高めた水溶性フィルムが開示されている(例えば、特許文献1参照)。
 ところで、光学用PVAフィルム中の各運動成分(結晶成分、拘束非晶成分、非晶成分)の存在割合を求める方法として、パルスNMR(Nuclear Magnetic Resonance)を用いることが知られている(例えば、特許文献2参照)。
 しかしながら、パルスNMRで求めた各運動成分の存在割合と、水溶性フィルムに求められる各種性能との関連は、いまだ検討されていない。
特開2017-078166号公報 WO2015/020046号公報
 特許文献1に開示されている水溶性フィルムは、可塑剤等の添加量を調整することや、変性ポリビニルアルコールを用いることにより、前記水溶性フィルムの結晶化度を低下させて水溶性を高めている。
 しかしながら、水溶性フィルムは、単に結晶化度を低下させると、機械的強度が低くかつ柔らかいフィルムとなってしまう。前記水溶性フィルムを用いて、液体洗剤等を内包(包装)した包装体を作製すると、保管中(輸送中)に、包装体に変形や破れ等が発生するという問題があった。
 本発明は、水に対する優れた溶解性を維持しつつ、保管中の包装体の変形が小さく、破れ等の発生を抑制し得る水溶性フィルム、その製造方法および水溶性フィルムを用いた包装体を提供する。
 ポリビニルアルコール樹脂を含有する水溶性フィルム中の結晶成分量および拘束非晶成分量を特定範囲とすることにより、上記問題が解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
 すなわち、本発明は、下記[1]~[12]に関する。
 [1] ポリビニルアルコール樹脂を含有する水溶性フィルムであって、
 重メタノール中で、前記水溶性フィルムのHパルスNMR測定を行ったとき、得られるスピン-スピン緩和曲線から求めた結晶成分量(A1)が60%以下であり、かつ拘束非晶成分量(A2)が10~50%である、水溶性フィルム;
 [2] 前記結晶成分量(A1)と前記拘束非晶成分量(A2)との比(A1/A2)が0.1~5である、上記[1]に記載の水溶性フィルム;
 [3] 前記拘束非晶成分量(A2)と前記スピン-スピン緩和曲線から求めた非晶成分量(A3)との比(A2/A3)が1.5以下である、上記[1]または[2]に記載の水溶性フィルム;
 [4] 前記水溶性フィルムを10℃の脱イオン水に浸漬したときの完溶時間が150秒以内である、上記[1]~[3]のいずれか1つに記載の水溶性フィルム;
 [5] 前記水溶性フィルムの厚みが200μm以下である、上記[1]~[4]のいずれか1つに記載の水溶性フィルム;
 [6] 上記[1]~[5]のいずれか1つに記載の水溶性フィルムの製造方法であって、
 前記ポリビニルアルコール樹脂と溶媒とを含有する製膜原液を用意することと、
 前記製膜原液を回転する支持体上に供給して、液状被膜を形成することと、
 前記支持体上で前記液状被膜から前記溶媒を除去して、前記水溶性フィルムを得ることと、を有する、水溶性フィルムの製造方法;
 [7] 前記製膜原液は、さらに前記ポリビニルアルコール樹脂100質量部に対して10質量部以上で可塑剤を含有する、上記[6]に記載の水溶性フィルムの製造方法;
 [8] 前記製膜原液の前記支持体上への供給速度をS0[m/秒]とし、前記支持体の回転速度をS1[m/秒]としたとき、S1/S0が7以下である、上記[6]または[7]に記載の水溶性フィルムの製造方法;
 [9] 前記支持体の表面温度が50~110℃である、上記[6]~[8]のいずれか1つに記載の水溶性フィルムの製造方法;
 [10] さらに、得られた前記水溶性フィルムに対して、60~135℃の温度で熱処理を行うことを有する、上記[6]~[9]のいずれか1つに記載の水溶性フィルムの製造方法;
 [11] 上記[1]~[5]のいずれか1つに記載の水溶性フィルムで構成された包材と、
 前記包材に内包された薬剤と、を含む、包装体;
 [12] 前記薬剤が農薬、洗剤または殺菌剤である、上記[11]に記載の包装体。
 本発明によれば、水に対する溶解性に優れ、かつ保管中に包装体の変形が小さく、破れ等の発生を抑制し得る水溶性フィルム、その製造方法および水溶性フィルムを用いた包装体が提供される。
フィルム中の結晶構造を模式的に表した図である。
 以下、本発明について具体的に説明する。
 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。そして、重メタノール中で、水溶性フィルムのHパルスNMR測定を行ったとき、得られるスピン-スピン緩和曲線から求めた結晶成分量(A1)が60%以下であり、かつ拘束非晶成分量(A2)が10~50%である。
 なお、以下では、本発明の水溶性フィルムを「PVAフィルム」と称することがある。
 <パルスNMR>
 パルスNMRとは、有機化合物の構造決定等に用いられる汎用のNMRとは異なり、系内の分子運動性と関連したH核の緩和時間を測定可能な分析手法である。また、パルスNMRでは、その高い定量性を利用して、系内における各運動成分の存在割合を求めることができる。
 パルスNMR測定装置には、装置中の電磁石によって発生した静磁場が存在する。静磁場中では、水素核の核スピンの向きが静磁場に沿った方向に配向する。この状態で、パルス磁場を加えると、水素核の核スピンは、静磁場に沿った方向から90°倒れた状態(励起状態)になる。その後、励起された核スピンの向きは、巨視的に元の静磁場に沿った方向に戻る。
 核スピンの向きが励起状態から元の状態まで戻る過程を「T2緩和」と呼び、この過程に要する時間を緩和時間(tau)と呼ぶ。単一成分の緩和の場合、時間(t)における磁化強度(y)は、励起状態での強度(a)、緩和時間(tau)および定数(y0、W)を用いて、以下の式で表される。
(数1)
 y = y0 + a×exp(-1/W×(t/tau)w)
 なお、Wはワイブル係数と呼ばれ、W = 1の場合には式はExp型に、W = 2の場合には式はGauss型になる。一般的なポリマーの場合は、1 ≦ W ≦ 2の範囲をとる。
 T2緩和の場合、水素核は、励起状態から他の水素核とエネルギー交換を行いながら、元の状態へと減衰する。したがって、試料の分子運動性が高い場合、相互に近接するプロトン同士の相互作用が小さいため、系全体のエネルギー減衰が起こり難く、緩和時間が長くなる。これとは逆に、試料の分子運動性が低い場合、緩和時間が短くなる。
 したがって、結晶性ポリマーであれば、結晶成分では緩和時間が短く、非晶成分では緩和時間が長くなる。更には、結晶成分と非晶成分との境界部である拘束非晶成分(図1参照)では、両者の中間の緩和時間となる。
 通常のX線測定等では、結晶成分量および非晶成分量のみしか測定することができないが、パルスNMRでは、結晶成分量および非晶成分量に加えて、拘束非晶成分量の測定が可能である。特に、パルスNMRでは、X線測定では得られない結晶性ポリマーの運動性に基づいて各運動成分の存在割合が決定される。前記存在割合は、水溶性フィルムに求められる各種性能をより正確に反映した値となる。したがって、パルスNMRを用いることにより、水溶性フィルムの特性評価を極めて適切に行うことができる。
 なお、実際の結晶性ポリマーでは、上記結晶成分、拘束非晶成分および非晶成分が混在する。このため、前記結晶性ポリマーを含有する水溶性フィルムをパルスNMR測定すると、得られる緩和曲線では、緩和時間が短い結晶成分由来の緩和成分と、緩和時間が長い非晶成分由来の緩和成分と、両者の中間程度の緩和時間を有する拘束非晶成分由来の緩和成分との和として観測される。
 本発明では、線形最小二乗法によって得られた緩和曲線を、下記式にフィッティングした。結晶成分の緩和時間をtau1とし、拘束非晶成分の緩和時間をtau2とし、非晶成分の緩和時間をtau3としたとき、時間(t)におけるサンプル全体の磁化強度(y)は、定数y0および励起状態におけるa1, a2, a3を用いて、以下の式で示される。
(数2)
y = y0 + a1×exp(-1/W1×(t/tau1)w1) + a2×exp(-1/W2×(t/tau2)w2) + a3×exp(-1/W3×(t/tau3)w3)
 今回、鋭意検証を進めた結果、各製膜条件で製造したフィルム間で安定して再現性よくフィッティング可能な式(フィッティング用関数式)として、結晶成分および拘束非晶成分のそれぞれがガウス型緩和(W1, W2 = 2)とし、非晶成分がExp型緩和(W3 = 1)とし、tau1 = 0.01 ms、tau2 = 0.05 ms、tau3 = 0.50 msとして固定した下記式を用いた。
(数3)
y = y0 + a1×exp(-0.5×(t/0.01)2) + a2×exp(-0.5×(t/0.05)2) + a3×exp(-t/0.50)
 本発明では、上記式から導かられるa1, a2, a3およびy0を求め、a1, a2およびa3の合計(a1 + a2 + a3)に対する各成分の割合(%)を結晶成分量(A1)、拘束非晶成分量(A2)、非晶成分量(A3)と定義する。例えば、拘束非晶成分量(A2)の値は、a2/(a1 + a2 + a3)×100で表される。
 結晶成分量(A1)は、60%以下である。結晶成分量(A1)が60%を上回ると、PVAフィルムの水溶性が不足する。結晶成分量(A1)の上限は、60%以下であればよいが、55%以下が好ましく、50%以下がさらに好ましい。一方、結晶成分量(A1)の下限は、特に限定されないが、10%以上が好ましく、20%以上がさらに好ましい。結晶成分量(A1)が上記範囲であると、PVAフィルムの機械的強度が不足することを防止しつつ、PVAフィルムに高い水溶性を付与することができる。
 拘束非晶成分量(A2)は、10~50%である。拘束非晶成分量(A2)の下限は、特に限定されないが、15%以上が好ましく、20%以上がより好ましい。一方、拘束非晶成分量(A2)の上限は、特に限定されないが、45%以下が好ましく、40%以下がより好ましい。拘束非晶成分量(A2)が上記範囲であると、良好な水溶性を有しつつ、得られる包装体の変形を好適に抑制することができる。
 非晶成分量(A3)の下限は、特に限定されないが、10%以上が好ましく、20%以上がより好ましく、30%以上がさらに好ましい。一方、非晶成分量(A3)の上限は、特に限定されないが、70%以下が好ましく、60%以下がより好ましく、50%以下がさらに好ましい。非晶成分量(A3)が上記範囲であると、PVAフィルムの高い機械的強度を維持しつつ、PVAフィルムの水溶性を向上することができる。
 結晶成分量(A1)と拘束非晶成分量(A2)との比(A1/A2)は、特に限定されないが、0.1~5が好ましい。(A1/A2)の上限は、2以下がより好ましい。一方、(A1/A2)の下限は、特に限定されないが、0.5以上がより好ましい。(A1/A2)が上記範囲であると、PVAフィルムの水溶性および機械的強度の双方を十分に維持することができる。
 拘束非晶成分量(A2)と非晶成分量(A3)との比(A2/A3)は、特に限定されないが、1.5以下が好ましい。(A2/A3)の上限は、1.3以下がより好ましく、1.0以下がさらに好ましい。一方、(A2/A3)の下限は、特に限定されないが、0.1以上がより好ましい。(A2/A3)が上記範囲であると、PVAフィルムの水溶性および機械的強度のバランスが良好である。
 本発明では、上述のようなパラメータを上記範囲にコントロールすることが重要である。前記パラメータのコントロールの方法としては、例えば、ポリビニルアルコール樹脂の種類(けん化度、変性量、未変性PVA/変性PVAのブレンド比等)を調整する方法、可塑剤の添加量を調整する方法、フィルム製造条件(支持体の表面温度、熱処理条件等)を調整する方法、または、上述の方法の組み合わせで調整する方法が挙げられる。
 <ポリビニルアルコール樹脂>
 本発明の水溶性フィルム(PVA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。上述の中でも、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。
 ビニルエステル重合体は、特に限定されないが、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重合体が好ましく、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重合体がより好ましい。なお、ビニルエステル重合体は、1種または2種以上のビニルエステルモノマーと、1種または2種以上の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の共重合体であってもよい。
 この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3~30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等が挙げられる。
 なお、ビニルエステル重合体は、上述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。
 ビニルエステル重合体に占める他のモノマーに由来する構造単位の割合が高ければ高い程、結晶成分量(A1)が小さくなる傾向があり、また、拘束非晶成分量(A2)と非晶成分量(A3)との比(A2/A3)が小さくなる傾向がある。この傾向は、他のモノマーに由来する構造単位が多くなると、PVAの分子同士の間における相互作用が弱まり、熱処理による結晶化が進行し難くなるためであると推定される。他のモノマーに由来する構造単位の割合は、結晶成分量(A1)および拘束非晶成分量(A2)や、結晶成分量(A1)および拘束非晶成分量(A2)の割合を所望の範囲に調整し易くして、PVAフィルムの水溶性および機械的強度の双方を高める観点から、特に限定されないが、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%以下が好ましく、5モル%以下がより好ましい。
 PVAの重合度は、特に制限されないが、下記範囲が好ましい。すなわち、重合度の下限は、PVAフィルムの十分な機械的強度を維持する観点から、200以上が好ましく、300以上がより好ましく、500以上がさらに好ましい。一方、重合度の上限は、特に制限されないが、PVAの生産性やPVAフィルムの生産性等を高める観点から、8,000以下が好ましく、5,000以下がより好ましく、3,000以下がさらに好ましい。
 ここで、重合度とは、JIS K 6726-1994の記載に準じて測定される平均重合度を意味する。すなわち、本明細書において、重合度は、PVAの残存酢酸基を再けん化し、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。
(数4)
   重合度Po = ([η]×10/8.29)(1/0.62)
 PVAのけん化度が高ければ高い程、結晶成分量(A1)が大きくなる傾向があり、結晶成分量(A1)と拘束非晶成分量(A2)との比(A1/A2)が大きくなる傾向がある。この傾向は、けん化度が高くなると、PVAの分子が有する水酸基同士の間における相互作用が強まり、熱処理による結晶化が進行し易くなるためであると推定される。本発明において、PVAのけん化度は、特に限定されないが、64~97モル%が好ましい。64~97モル%の範囲にPVAのけん化度を調整することにより、結晶成分量(A1)および拘束非晶成分量(A2)や、結晶成分量(A1)および拘束非晶成分量(A2)の割合を所望の範囲に調整し易くなり、PVAフィルムの水溶性と機械的強度とを両立し易い。けん化度の下限は、特に限定されないが、70モル%以上がより好ましく、75モル%以上がさらに好ましい。一方、けん化度の上限は、特に限定されないが、93モル以下がより好ましく、91モル%以下がさらに好ましく、90モル%以下が特に好ましい。
 ここで、PVAのけん化度は、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、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 K 6726-1994の記載に準じて測定することができる。
 PVAフィルムは、1種のPVAを単独で含有してもよく、重合度、けん化度および変性度等が互いに異なる2種以上のPVAを含有してもよい。
 PVAフィルムにおけるPVAの含有量の上限は、特に限定されないが、100質量%以下が好ましい。一方、PVAの含有量の下限は、特に限定されないが、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>
 PVAフィルムは、特に限定されないが、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、PVA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、PVA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よく、2種以上を併用してもよい。上述の中でも、PVAフィルムの表面へブリードアウトし難い等の理由から、可塑剤としては、特に限定されないが、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。
 PVAフィルムにおける可塑剤の含有量の下限は、特に限定されないが、PVA100質量部に対して、1質量部以上が好ましく、3質量部以上がより好ましく、5質量部以上がさらに好ましい。一方、可塑剤の含有量の上限は、特に限定されないが、PVA100質量部に対して、70質量部以下が好ましく、50質量部以下がより好ましく、40質量部以下がさらに好ましい。可塑剤の含有量が上記範囲であると、PVAフィルムにおいて、衝撃強度等の機械的特性の改善効果を十分に得ることができる。また、PVAフィルムが柔軟になり過ぎて取り扱い性が低下したり、表面へのブリードアウト等の問題を生じたりするのを好適に防止または抑制することができる。
 また、可塑剤の含有量を変更することにより、PVAにおける各運動成分(結晶成分、拘束非晶成分、非晶成分)の存在割合を調整することが可能である。
 PVAの分子鎖の一次構造によっても異なるが、一般に可塑剤を含有しないPVAフィルムに比べ、少量の可塑剤を含有するPVAフィルムは、熱処理により結晶化が進行し易くなる。これは、PVAの分子が動き易くなり、エネルギー的により安定な結晶あるいは拘束非晶の構造をとり易くなるためであると推定される。
 一方、過剰量の可塑剤を含有するPVAフィルムでは、逆に結晶化の進行が阻害される傾向を示す。この傾向は、PVAの分子が有する水酸基と相互作用する可塑剤の量が多くなり、PVAの分子同士の間における相互作用が弱まるためであると推定される。
 このようなことから、PVAフィルム中の結晶成分量(A1)および拘束非晶成分量(A2)や、結晶成分量(A1)および拘束非晶成分量(A2)の割合を適切な範囲に調節するためには、可塑剤の含有量は、PVA100質量部に対して、10~70質量部が好ましい。
 <澱粉/水溶性高分子>
 PVAフィルムは、澱粉またはPVA以外の水溶性高分子の少なくとも一方を含有してもよい。澱粉またはPVA以外の水溶性高分子の少なくとも一方を含むことにより、PVA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PVA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PVAフィルムの柔軟化の速度を調節したり等することができる。
 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、エステル化加工、酸化加工等が施された加工澱粉類等が挙げられるが、特に加工澱粉類が好ましい。
 PVAフィルムにおける澱粉の含有量は、特に限定されないが、PVA100質量部に対して、15質量部以下が好ましく、10質量部以下がより好ましい。澱粉の含有量が上記範囲であると、PVAフィルムの工程通過性が悪化するのを防止または抑制することができる。
 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等が挙げられる。
 PVAフィルムにおけるPVA以外の水溶性高分子の含有量は、特に限定されないが、PVA100質量部に対して、15質量部以下が好ましく、10質量部以下がより好ましい。PVA以外の水溶性高分子の含有量が上記範囲であると、PVAフィルムの水溶性を十分に高めることができる。
 <界面活性剤>
 PVAフィルムは、特に限定されないが、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、PVAフィルムの取り扱い性や、製造時におけるPVA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。
 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界面活性剤;オクチルサルフェート等の硫酸エステル型界面活性剤;ドデシルベンゼンスルホネート等のスルホン酸型界面活性剤等が挙げられる。
 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アルキルエーテル型界面活性剤;ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル等のアルキルフェニルエーテル型界面活性剤;ポリオキシエチレンラウレート等のアルキルエステル型界面活性剤;ポリオキシエチレンラウリルアミノエーテル等のアルキルアミン型界面活性剤;ポリオキシエチレンラウリン酸アミド等のアルキルアミド型界面活性剤;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プロピレングリコールエーテル型界面活性剤;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界面活性剤;ポリオキシアルキレンアリルフェニルエーテル等のアリルフェニルエーテル型界面活性剤等が挙げられる。
 このような界面活性剤は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。上述の界面活性剤の中でも、PVAフィルムの製膜時における表面異常の低減効果に優れること等から、界面活性剤としては、特に限定されないが、ノニオン系界面活性剤が好ましく、アルカノールアミド型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8~30の飽和または不飽和脂肪族カルボン酸等)のジアルカノールアミド(例えば、ジエタノールアミド等)がさらに好ましい。
 PVAフィルムにおける界面活性剤の含有量の下限は、特に限定されないが、PVA100質量部に対して、0.01質量部以上が好ましく、0.02質量部以上がより好ましく、0.05質量部以上がさらに好ましい。一方、界面活性剤の含有量の上限は、特に限定されないが、PVA100質量部に対して、10質量部以下が好ましく、1質量部以下がより好ましく、0.5質量部以下がさらに好ましく、0.3質量部以下が特に好ましい。界面活性剤の含有量が上記範囲であると、製造時におけるPVAフィルムの製膜装置からの剥離性が良好になるとともに、PVAフィルム同士の間でのブロッキングの発生等の問題が生じ難くなる。また、PVAフィルムの表面への界面活性剤のブリードアウトや、界面活性剤の凝集によるPVAフィルムの外観の悪化等の問題も生じ難い。
 <その他の成分>
 PVA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PVAフィルムの全質量に占める割合は、特に限定されないが、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。
 <水溶性フィルム>
 本発明の水溶性フィルム(PVAフィルム)は、10℃の脱イオン水に浸漬したときの完溶時間が、特に制限されないが、下記範囲が好ましい。すなわち、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PVA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、特に限定されないが、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PVAフィルムであれば、雰囲気中の水分の吸収によるPVA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。
 PVAフィルムを10℃の脱イオン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。
 <1> PVA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PVA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で長さ3cm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完全に消失するまでの時間を測定する。
 PVAフィルムの厚みは、特に制限されないが、下記範囲が好ましい。すなわち、厚みの上限は、200μm以下が好ましく、150μm以下がより好ましく、100μm以下がさらに好ましく、50μm以下が特に好ましい。一方、厚みの下限は、特に限定されないが、5μm以上が好ましく、10μm以上がより好ましく、15μm以上がさらに好ましく、20μm以上が特に好ましい。上記範囲の厚みは大き過ぎないため、PVAフィルムの二次加工性が悪化するのを好適に防止することができる一方、小さ過ぎもしないため、PVAフィルムに十分な機械的強度を維持することができる。特に、本発明では、PVAの結晶成分量(A1)および拘束非晶成分量(A2)を所定範囲に設定するため、比較的小さい厚みのPVAフィルムであっても、高い機械的強度を維持することができる。
 なお、PVAフィルムの厚みは、任意の10箇所(例えば、PVA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、測定した厚み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>
 本発明の水溶性フィルム(PVAフィルム)の製造方法は、特に制限されず、例えば、次のような任意の方法を使用することができる。
 水溶性フィルムの製造方法としては、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、上述の方法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。上述の方法の中でも、PVA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。流延製膜法および溶融押出製膜法の方法を用いれば、均質なPVAフィルムを生産性よく得ることができる。
 以下、PVA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場合について説明する。
 PVA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場合、まず、PVAと、溶媒と、必要に応じて可塑剤等の添加剤とを含有する製膜原液を用意する。なお、製膜原液が添加剤を含有する場合、製膜原液における添加剤のPVAに対する比率は、前述したPVAフィルムにおける添加剤のPVAに対する比率と実質的に等しい。
 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(PVA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。
 支持体上に流涎された液状被膜の乾燥工程(溶媒除去工程)、その後のPVAフィルムの乾燥工程で、PVAは加熱される間に結晶化が進む。特に水分率が多い領域で加熱されることによって、PVAは、その分子鎖の運動性が高くなるため結晶化が進み、拘束非晶成分量(A2)が減少して結晶成分量(A1)が増加し易くなる。したがって、PVAの結晶化の程度は、乾燥工程における乾燥速度によって制御することができる。例えば、乾燥速度を速くすると、結晶成長が阻害され、結晶成分量(A1)が低下する傾向を示す。一方、乾燥速度を遅くすると、結晶成長が促進され、(A1/A2)が大きくなる傾向を示す。また、与える熱量を大きくすると、結晶成分量(A1)が多くなり、PVAの水溶性が低下する傾向を示す。
 なお、乾燥速度は、支持体温度、支持体との接触時間、熱風温度および量、乾燥ロールおよび乾燥炉温度等により調整することができる。
 上記製膜原液の揮発分率(製膜時等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、特に限定されないが、50~90質量%が好ましく、55~80質量%がより好ましい。揮発分率が上記範囲であると、製膜原液の粘度を好適な範囲に調整することができるので、PVAフィルム(液状被膜)の製膜性が向上するとともに、均一な厚みを有するPVAフィルムを得易くなる。また、製膜原液の揮発分率が適切であるため、支持体上でのPVAの結晶化が適度に進行するため、拘束非晶成分量(A2)と結晶成分量(A1)とのバランスを取り易くなる。
 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値をいう。
(数5)
 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。
 製膜原液の調整方法としては、特に制限されず、例えば、PVAと、可塑剤、界面活性剤等の添加剤と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、可塑剤、界面活性剤等の添加剤と共に溶融混錬する方法等が挙げられる。
 製膜原液を流涎する支持体の表面温度は、特に限定されないが、50~110℃が好ましく、60~100℃がより好ましく、65~95℃がさらに好ましい。表面温度が上記範囲であると、液状被膜の乾燥が適度な速度で進むことにより、結晶成分量(A1)が多くなり過ぎることを防止するとともに、液状被膜の乾燥に要する時間が長くなり過ぎないので、PVAフィルムの生産性が低下することもない。また、液状被膜の乾燥が適度な速度で進むことにより、PVAフィルムの表面に発泡等の異常が生じ難く、非晶成分量(A3)が多くなり過ぎて、相対的に拘束非晶成分量(A2)が少なくなり過ぎるのを好適に防止することもできる。
 支持体上で液状被膜を加熱すると同時に、液状被膜の非接触面側の全領域に、風速1~10m/秒の熱風を均一に吹き付けてもよい。これにより、液状被膜の乾燥速度を調節することができる。非接触面側に吹き付ける熱風の温度は、特に限定されないが、50~150℃が好ましく、70~120℃がより好ましい。熱風の温度が上記範囲であると、液状被膜の乾燥効率や乾燥の均一性等をより高めることができる。
 製膜原液の支持体上への供給速度(吐出速度)をS0[m/秒]とし、支持体の回転速度(周速)をS1[m/秒]としたとき、製膜原液の支持体上への供給速度(吐出速度)S0に対する支持体の回転速度(周速)S1の比(S1/S0)は、下記範囲が好ましい。すなわち、(S1/S0)の上限は、特に限定されないが、7以下が好ましく、6.8以下がより好ましく、6.5以下がさらに好ましい。一方、(S1/S0)の下限は、特に限定されないが、3超が好ましく、5超がより好ましく、5.2超がさらに好ましく、5.5超が特に好ましい。(S1/S0)が上記範囲であると、液状被膜内においてPVAの分子鎖の配向による結晶化が適度に進行して、結晶成分量(A1)が適量となる。また、ダイリップと支持体との間において、液状被膜の重力による変形を抑制し得るため、PVAフィルムに厚みむらの発生等の問題が生じ難い。
 なお、製膜原液の供給速度(S0)とは、製膜原液の流れ方向の線速度を意味する。具体的には、製膜原液の供給速度(S0)は、膜状吐出装置から供給(吐出)される製膜原液の単位時間あたりの体積を、前記膜状吐出装置のスリット部の開口面積(膜状吐出装置のスリット幅とスリット開度の平均値との積)で除することにより求めることができる。
 PVAフィルムは、支持体上で好ましくは揮発分率5~50質量%にまで乾燥(溶媒除去)された後、支持体から剥離され、必要に応じてさらに乾燥される。
 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PVAフィルムを乾燥させる場合は、PVA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、PVA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、特に限定されないが、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。
 乾燥炉または乾燥ロールの温度は、特に限定されないが、40~110℃が好ましい。乾燥炉または乾燥ロールの温度の上限は、100℃以下がより好ましく、90℃以下がさらに好ましく、85℃以下が特に好ましい。一方、乾燥炉または乾燥ロールの温度の下限は、特に限定されないが、45℃以上がより好ましく、50℃以上がさらに好ましい。乾燥炉または乾燥ロールの温度が上記範囲であると、結晶成分量(A1)と非晶成分量(A3)とのバランスを取り易くなる。
 乾燥後のPVAフィルムには、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、PVAフィルムの機械的強度、水溶性、複屈折率等の特性を調整することができる。
 熱処理の温度は、特に限定されないが、60~135℃が好ましい。熱処理温度の上限は、130℃以下がより好ましい。熱処理の温度が上記範囲であると、PVAフィルムに対して与える熱量が多くなり過ぎず、結晶成分量(A1)を適量に調整することができる。
 このようにして製造されたPVA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)のカット等を施した後、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。
 一連の処理によって最終的に得られるPVAフィルムの揮発分率は、特に限定されないが、1~5質量%が好ましく、2~4質量%がより好ましい。
 <用途>
 本発明の水溶性フィルム(PVAフィルム)は、水溶性と機械的強度とのバランスに優れ、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おいて、好適に使用することができる。
 前記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。上述のフィルムの中でも、本発明の効果がより顕著に得られることから、本発明の水溶性フィルムは、薬剤包装用フィルムに適用することが好ましい。
 本発明の水溶性フィルムを薬剤包装用フィルムに適用する場合、薬剤の種類としては、例えば、農薬、洗剤(漂白剤を含む)、殺菌剤等が挙げられる。
 薬剤の物性は、特に制限されず、酸性であってもよく、中性であってもよく、アルカリ性であってもよい。
 また、薬剤は、ホウ素含有化合物やハロゲン含有化合物を含有してもよい。
 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。
 包装形態も、特に制限されず、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、前記包材に内包された薬剤とを含む。
 以下に、本発明を実施例等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評価方法は、下記の通りである。
 (1) HパルスNMRによる結晶成分量(A1)、拘束非晶成分量(A2)および非晶成分量(A3)の定量
 まず、水溶性フィルム25mgを、5mm×5mm程度の大きさに裁断して、サンプルを得た後、前記サンプルを内径10mmのNMRチューブに収容した。
 次いで、サンプルを収容したNMRチューブ内に重メタノール1mLを供給し、室温で24時間静置した。
 その後、パルスNMR測定装置を用いて、下記条件でサンプルのHパルスNMR測定を行って、スピン-スピン緩和曲線を得た。
 測定装置     :NMR Analyzer mq20 the minispec (BRUKER社製)
 パルス系列    :Solid-Eco法
 パルス幅     :7.22 μs
 パルス繰り返し時間:1 s
 Dummy Shoot    : 0
 Pulsed Atten   : 0 dB
 積算回数     :32回
 測定温度     :40℃
 Gain       : 70~110 dB (サンプルの観測強度に応じて調節)
 得られたスピン-スピン緩和曲線を、前記方法を用いてフィッティングすることにより、サンプル中の結晶成分量(A1)、拘束非晶成分量(A2)および非晶成分量(A3)を定量した。
 (2)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。
 (3)輸送試験
 まず、50×70mmに切り出したサンプル2枚重ねて、3辺をヒートシールしてパウチを作成した。
 得られたパウチに洗剤約35gを入れ、パウチの上部分(口部)をヒートシールして密閉し、包装体を作製した。
 なお、洗剤の組成は、モノエタノールアミン8質量%、ドデシルベンゼンスルホン酸24質量%、オレイン酸20質量%、ラウリルアルコールエトキシレート24質量%、プロピレングリコール9質量%、ジエチレングリコール9質量%、水6質量%であった。
 次に、得られた包装体100個を45Lのポリエチレン製袋に詰め、前記ポリエチレン製袋をダンボール箱(320×335×325cm)に入れた。ポリエチレン製袋と段ボール箱との隙間には、緩衝材を詰めた。
 そして、包装体が入ったダンボール箱をトラックに積み、岡山県と東京都との間を10往復させる輸送試験を実施した。
 輸送後の包装体を目視で観察し、破れた包装体および明瞭な変形が認められる包装体の合計数を調べた。
 <実施例1>
 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、PVAフィルムを得た。なお、製膜原液の金属ロール上への吐出速度(S0)に対する金属ロールの周速(S1)の比(S1/S0)を4.8とした。
 次いで、PVAフィルムを金属ロールから剥離して、PVAフィルムの一方の面と他方の面とを各乾燥ロールに交互に接触させて乾燥を行った後、円筒状のコア上にロール状に巻き取った。なお、各乾燥ロールの表面温度は約75℃に設定した。また、得られたPVAフィルムは、厚み35μm、幅1200mmであった。
 得られたフィルムのHパルスNMR測定を行ったところ、結晶成分量(A1)は23%、拘束非晶成分量(A2)は42%、非晶成分量(A3)は35%であり、(A1/A2)は0.55、(A2/A3)は1.20であった。
 また、得られたPVAフィルムの完溶時間を測定したところ、完溶時間は41秒であった。
 さらに、得られたPVAフィルムで作製した包装体の輸送試験を行ったところ、輸送後の包装体に破れた包装体は含まれていなかった。
 <実施例2、実施例3および比較例1>
 製膜原液の調製に用いるグリセリンの配合量を、それぞれ25質量部、45質量部および5質量部に変更した以外は、実施例1と同様にして、PVAフィルムを得た。
 <実施例4>
 製膜原液を吐出する金属ロールの表面温度を、85℃に変更した以外は、実施例2と同様にして、PVAフィルムを得た。
 <実施例5>
 製膜原液の調製に用いるPVAを、マレイン酸モノメチルエステル(MMM)変性PVA(けん化度90モル%、重合度1700、MMM変性量5モル%)に変更した以外は、実施例3と同様にして、PVAフィルムを得た。
 なお、表1中では、マレイン酸モノメチルエステル変性PVAを「MMMΔ5」と略す。
 <実施例6>
 製膜原液の調製に用いるPVAを、アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸ナトリウム(AMPS)変性PVA(けん化度88モル%、重合度1700、AMPS変性量2モル%)に変更した以外は、実施例2と同様にして、PVAフィルムを得た。
 なお、表1中では、アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸ナトリウム変性PVAを「AMPSΔ2」と略す。
 <比較例2および比較例3>
 製膜原液を吐出する金属ロールの表面温度を、それぞれ60℃および120℃に変更した以外は、実施例1と同様にして、PVAフィルムを得た。
 <比較例4>
 製膜原液の調製に用いるPVAを、高けん化PVA(けん化度99モル%、重合度1700)に変更した以外は、実施例1と同様にして、PVAフィルムを得た。
 <比較例5>
 製膜原液を吐出する際の(S1/S0)を48に変更した以外は、実施例1と同様にして、PVAフィルムを得た。
 <比較例6>
 乾燥後のPVAフィルムに対して、さらに140℃で熱処理を行った以外は、実施例1と同様にして、PVAフィルムを得た。
 得られた水溶性フィルムの評価結果を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1に示すように、PVAの種類、可塑剤の量、支持体(金属ロール)の表面温度、(S1/S0)の値および追加の熱処理の有無のうちの少なくとも1つを変更することにより、PVAフィルム中の結晶成分量(A1)、拘束非晶成分量(A2)および非晶成分量(A3)を調整し得ることが確認できた。
 そして、結晶成分量(A1)が60%で以下であり、かつ拘束非晶成分量(A2)が10~50%である各実施例のPVAフィルムは、水溶性および機械的強度の双方に優れていた。これに対して、上記条件を満足しない各比較例のPVAフィルムは、水溶性および機械的強度のうちの少なくとも一方が劣っていた。

 

Claims (12)

  1.  ポリビニルアルコール樹脂を含有する水溶性フィルムであって、
     重メタノール中で、前記水溶性フィルムのHパルスNMR測定を行ったとき、得られるスピン-スピン緩和曲線から求めた結晶成分量(A1)が60%以下であり、かつ拘束非晶成分量(A2)が10~50%である、水溶性フィルム。
  2.  前記結晶成分量(A1)と前記拘束非晶成分量(A2)との比(A1/A2)が0.1~5である、請求項1に記載の水溶性フィルム。
  3.  前記拘束非晶成分量(A2)と前記スピン-スピン緩和曲線から求めた非晶成分量(A3)との比(A2/A3)が1.5以下である、請求項1または2に記載の水溶性フィルム。
  4.  前記水溶性フィルムを10℃の脱イオン水に浸漬したときの完溶時間が150秒以内である、請求項1~3のいずれか1項に記載の水溶性フィルム。
  5.  前記水溶性フィルムの厚みが200μm以下である、請求項1~4のいずれか1項に記載の水溶性フィルム。
  6.  請求項1~5のいずれか1項に記載の水溶性フィルムの製造方法であって、
     前記ポリビニルアルコール樹脂と溶媒とを含有する製膜原液を用意することと、
     前記製膜原液を回転する支持体上に供給して、液状被膜を形成することと、
     前記支持体上で前記液状被膜から前記溶媒を除去して、前記水溶性フィルムを得ることと、を有する、水溶性フィルムの製造方法。
  7.  前記製膜原液は、さらに前記ポリビニルアルコール樹脂100質量部に対して10質量部以上で可塑剤を含有する、請求項6に記載の水溶性フィルムの製造方法。
  8.  前記製膜原液の前記支持体上への供給速度をS0[m/秒]とし、前記支持体の回転速度をS1[m/秒]としたとき、S1/S0が7以下である、請求項6または7に記載の水溶性フィルムの製造方法。
  9.  前記支持体の表面温度が50~110℃である、請求項6~8のいずれか1項に記載の水溶性フィルムの製造方法。
  10.  さらに、得られた前記水溶性フィルムに対して、60~135℃の温度で熱処理を行うことを有する、請求項6~9のいずれか1項に記載の水溶性フィルムの製造方法。
  11.  請求項1~5のいずれか1項に記載の水溶性フィルムで構成された包材と、
     前記包材に内包された薬剤と、を含む、包装体。
  12.  前記薬剤が農薬、洗剤または殺菌剤である、請求項11に記載の包装体。

     
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