(57)【要約】【課題】熱水にも冷水にも溶解し、かつ透明性を維持できる水溶性フィルムの提供。【解決手段】ポリビニルアルコールと、相溶化剤と、室温で固体の糖アルコール可塑剤との水溶性混合物を含み、実質的に透明である水溶性フィルム及び水溶性フィルムを含んで得られるパケットを開示する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
水溶性樹脂と、
相溶化剤と、
室温で固体の糖アルコール可塑剤と
の水溶性混合物を含んでなる水溶性フィルムであって、
実質的に透明である、前記水溶性フィルム。
【請求項２】
前記糖アルコール可塑剤が約20phr以下の量で含まれ、かつ約247J/g以下の融解熱を特徴とする、請求項１に記載の水溶性フィルム。
【請求項３】
前記糖アルコール可塑剤が約25〜約35phrの量で含まれ、かつ約192J/g以下の融解熱を特徴とする、請求項１に記載の水溶性フィルム。
【請求項４】
前記相溶化剤がカルボキシメチルセルロースであり；
前記室温で固体の糖アルコール可塑剤が、キシリトールと、室温で固体の第2糖アルコール可塑剤とを含み；かつ
前記水溶性フィルムが、2.0ミル(0.051mm)厚のとき、23℃で水に50秒未満で溶解する、請求項１〜３のいずれか1項に記載の水溶性フィルム。
【請求項５】
前記水溶性フィルムが少なくとも400g/mLの引裂強度を有する、請求項１〜４のいずれか1項に記載の水溶性フィルム。
【請求項６】
前記相溶化剤対キシリトールの比が約3:1である、請求項４又は５に記載の水溶性フィルム。
【請求項７】
前記水溶性フィルムが食用である、請求項１〜６のいずれか1項に記載の水溶性フィルム。
【請求項８】
前記水溶性樹脂が、前記フィルムの総質量に基づいて約35〜約90wt.%の範囲の量で前記フィルムに含まれる、請求項１〜７のいずれか1項に記載の水溶性フィルム。
【請求項９】
前記水溶性樹脂が、ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール、水溶性天然ポリマー（例えばグアーガム、キサンタンガム、カラギーナン及びデンプン）、水溶性ポリマー誘導体（例えばエトキシル化デンプン及びヒドロキシプロピル化デンプン）、前記物質のコポリマー、又は前記物質の任意の組み合わせから成る群より選択される、請求項８に記載の水溶性フィルム。
【請求項１０】
前記水溶性樹脂がポリビニルアルコールを含む、請求項９に記載の水溶性フィルム。
【請求項１１】
前記水溶性樹脂が、約75%〜約99%の範囲の加水分解度のポリビニルアルコールを含む、請求項１０に記載の水溶性フィルム。
【請求項１２】
前記ポリビニルアルコールがさらに、約55,000〜約80,000の範囲の重量平均分子量を特徴とする、請求項１１に記載の水溶性フィルム。
【請求項１３】
前記室温で固体の糖アルコール可塑剤が、100部の樹脂当たり約5〜約35部(phr)の範囲の量で前記フィルムに含まれる、請求項１又は４〜１２のいずれか1項に記載の水溶性フィルム。
【請求項１４】
前記糖アルコール可塑剤が、室温で固体の少なくとも2種の糖アルコール可塑剤を含む、請求項１３に記載の水溶性フィルム。
【請求項１５】
前記室温で固体の糖アルコール可塑剤が約274J/g未満の融解熱を特徴とする、請求項１又は４〜１４のいずれか1項に記載の水溶性フィルム。
【請求項１６】
前記室温で固体の糖アルコール可塑剤が約192J/g未満の融解熱を特徴とする、請求項１又は４〜１４のいずれか1項に記載の水溶性フィルム。
【請求項１７】
前記室温で固体の糖アルコール可塑剤が、イソマルト、マルチトール、ソルビトール、アドニトール、キシリトール、及び前記の任意の物質の組み合わせから成る群より選択される、請求項１〜１６のいずれか1項に記載の水溶性フィルム。
【請求項１８】
前記室温で固体の糖アルコール可塑剤が、キシリトールと、マルチトール、ソルビトール、及びイソマルトから成る群の少なくとも1つの物質との混合物を含む、請求項１７に記載の水溶性フィルム。
【請求項１９】
前記相溶化剤が、セルロースエーテル、変性デンプン、ペクチンの多糖類、アルギン酸ナトリウムの多糖類、又はその組み合わせから成る群より選択される、請求項１〜１８のいずれか1項に記載の水溶性フィルム。
【請求項２０】
前記相溶化剤がカルボキシメチルセルロースを含む、請求項１９に記載の水溶性フィルム。
【請求項２１】
前記カルボキシメチルセルロースが約0.6〜約0.95の範囲の置換度を有する、請求項２０に記載の水溶性フィルム。
【請求項２２】
前記相溶化剤が約10〜約25phrの範囲の量で前記フィルムに含まれる、請求項１〜２１のいずれか1項に記載の水溶性フィルム。
【請求項２３】
前記相溶化剤対前記室温で固体の糖アルコール可塑剤の比が約2:1〜約1:2の範囲にある、請求項１〜５及び７〜２２のいずれか1項に記載の水溶性フィルム。
【請求項２４】
グリセロール、ジグリセロール、プロピレングリコール、エチレングリコール、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、MW400までのポリエチレングリコール、2-メチル-1,3-プロパンジオール及び前記物質の組み合わせから成る群より選択される液体可塑剤をさらに含む、請求項１〜２３のいずれか1項に記載の水溶性フィルム。
【請求項２５】
前記液体可塑剤が約25〜約50phrの範囲の量で前記フィルム中に存在する、請求項２４に記載の水溶性フィルム。
【請求項２６】
さらに界面活性剤を含む、請求項１〜２５のいずれか1項に記載の水溶性フィルム。
【請求項２７】
前記界面活性剤が、スルホコハク酸ナトリウムジオクチル、グリセロールとプロピレングリコールのラクチル化脂肪酸エステル、脂肪酸のラクチルエステル、アルキル硫酸ナトリウム、ポリソルベート20、ポリソルベート60、ポリソルベート65、ポリソルベート80、レシチン、グリセロールとプロピレングリコールのアセチル化脂肪酸エステル、及び脂肪酸のアセチル化エステル、並びに前記の任意の物質の組み合わせから成る群より選択される、請求項２６に記載の水溶性フィルム。
【請求項２８】
前記界面活性剤が約2phr未満の量で前記フィルム中に存在する、請求項２７に記載の水溶性フィルム。
【請求項２９】
前記フィルムがヒートシール可能である、請求項１〜２８のいずれか1項に記載の水溶性フィルム。
【請求項３０】
前記フィルムがさらに熱成形可能である、請求項２９に記載の水溶性フィルム。
【請求項３１】
前記フィルムが、前記相溶化剤を有しないことを除いて同一であるフィルムより少なくとも4日長く2.0%以下のΔ%不透明度を維持する、請求項１〜３０のいずれか1項に記載の水溶性フィルム。
【請求項３２】
請求項１〜３１のいずれか1項に記載のフィルムを含んでなる水溶性パケットを含む物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
この出願は、2013年1月11日に出願された米国特許出願第13/740,053号の継続出願であり、その開示内容を参照によってここに援用する。
開示の分野
本開示は、一般的に水溶性フィルムに関する。さらに詳しくは、本開示は、第1水溶性ポリマーと、相溶化剤(compatibilizer)ポリマーと、室温で固体の糖アルコール可塑剤との混合物を含んでなる食用(edible)水溶性フィルムに関する。
【背景技術】
【０００２】
背景
水溶性フィルムは技術上周知である。水溶性フィルムは多くの用途を有し、これには包装材料等の非食用形と、フィルム自体が食用品であるか又は食用品を構成する食用形とがある。食用フィルムは、治療薬、息清涼剤(breath freshening agent)、及び香料の送達等の利用で知られている。
食品成分が伝統的な包装状態で提供されると、調理するか又は食べる前に包装を引き裂くか又は他のやり方で開けて内容物を取り出さなければならない。これは面倒であるのみならず、包装を開ける時、特に内容物が粉末又は液体形態の場合は内容物がこぼれる傾向があり得るという欠点をも有する。1つの解決法は、該内容物を食用フィルムで包装することである。包装材料が水に溶ければ、単に包装の上に水を注ぐか又は包装を水に浸すことによって包装を溶かすことができ、そのため包装を引き裂く必要がなくなる。従って、該フィルムで食品内容物を包装することは非常に望ましい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
技術上周知の種々の食用水溶性フィルムは、容易にはパケット若しくはパウチに変換されないか、又該フィルムは特に強靱であるか、又は冷水にしか溶けないことを含めた1つ以上の欠陥を有する。従って、これらのフィルムは、オートミール、ココア、又はスープミックス用に包装する等の包装に熱水を直接加える必要がある用途には使用できない。さらに、高レベルの糖アルコールを含有する水溶性フィルムは、糖アルコールの結晶化又は流出のため多くの場合透明でないことは技術上周知である。食品包装用途では、熱水にも冷水にも溶解し、かつ透明性を維持できる水溶性フィルムで食品内容物を包装するのが有利であろう。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
概要
本開示の一態様は、ポリビニルアルコールと、相溶化剤と、室温で固体の糖アルコール可塑剤との水溶性混合物を含む水溶性フィルムであって、実質的に透明な水溶性フィルムである。
本開示の別の態様は、ポリビニルアルコールと、相溶化剤と、キシリトールと、室温で固体の第2糖アルコール可塑剤との水溶性混合物を含む水溶性フィルムであって、約2.0ミル(0.051mm)厚の該水溶性フィルムは、23℃で50秒未満、好ましくは40秒未満、最も好ましくは30秒未満で完全に溶解し、場合により相溶化剤はカルボキシメチルセルロースである、水溶性フィルムである。
本開示のさらに別の態様は、ポリビニルアルコールと、相溶化剤と、キシリトールと、室温で固体の第2糖アルコール可塑剤との水溶性混合物を含む水溶性フィルムであって、約2.0ミル(0.051mm)厚の該水溶性フィルムは、23℃で50秒未満、好ましくは40秒未満、最も好ましくは30秒未満で完全に溶解し、かつ少なくとも400g/ミル(15748g/mm)の引裂強度を有し、場合により相溶化剤はカルボキシメチルセルロースである、水溶性フィルムである。
本開示のさらに別の態様は、ポリビニルアルコールと、相溶化剤と、室温で固体の糖アルコール可塑剤との水溶性混合物を含む水溶性フィルムであって、室温で固体の糖アルコール可塑剤は、混合物中に約20phr以下の量で含まれ、かつ約247J/g以下の融解熱を特徴とする、水溶性フィルムである。
本開示のさらに別の態様は、ポリビニルアルコールと、相溶化剤と、室温で固体の糖アルコール可塑剤との水溶性混合物を含む水溶性フィルムであって、室温で固体の糖アルコール可塑剤は、混合物中に約30phr、例えば約29phr〜約31phr又は約25phr〜約35phrの量で含まれる、水溶性フィルムである。
場合により、各態様の水溶性フィルムをパウチに熱成形することができる。
当業者には以下の詳細な説明の精査からさらなる態様及び利点が明白であろう。組成物及び方法は種々の形の実施形態が可能であると同時に、本開示は例示であり、本明細書に記載の特定の実施形態に本発明を限定する意図でないという了解のもとで、以下の説明に特定の実施形態を含める。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１ａ】下記実施例に従って、5つのサンプリングエリアの指定を示す水溶性フィルムのパーセント不透明度を決定するためのマイラー(Myler)テンプレートの平面図である。
【図１ｂ】水溶性フィルムのパーセント不透明度を決定するための図1aのマイラーテンプレートの、マイラーテンプレート上の5つのサンプリングエリアの配置を示す平面図である。
【図２】実施例1の水溶性フィルムの引裂強度対水溶性フィルムに含まれるキシリトールの質量パーセントのプロットである。
【図３】実施例1の水溶性フィルムの溶解時間対水溶性フィルムに含まれるキシリトールの質量パーセントのプロットである。
【図４】実施例1の異なる負荷のCMCとキシリトールを有するPVOHベース水溶性フィルムの引裂強度の等高線図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
詳細な説明
本明細書には、第1水溶性ポリマーと、ポリマー相溶化剤(例えばセルロースエーテルポリマー又は変性デンプン)と、室温で固体の糖アルコール可塑剤との水溶性混合物を含む水溶性フィルムを開示する。場合により、水溶性フィルムは食用である。本開示の一態様の水溶性フィルムは、水溶性フィルムの透明性が長時間維持されるように設計できるという点で特に有利であり得る。本明細書の開示の水溶性フィルムは、熱成形性(例えばパケットへ)及び包装材料として用いるのに適した靭性を含めた1つ以上の他の任意的な利点を有し得る。例えば、包装として用いるのに適したロバスト性を有するように本明細書の開示に従って任意的な食用実施形態を設計することができる。特に、本開示の一分類の実施形態の水溶性フィルムは、予想外に有利な引裂強度、さらに場合により予想外に有利な溶解度を示す可能性がある。
本明細書で使用する場合、用語「含む」は、指定したものに加えて、他の薬剤、要素、工程、又は特徴を包含する可能性があることを示す。
本明細書で使用する場合、特に指定のない限り、センチポアズ(cP)でのPVOH粘度の全ての測定値は20℃で4%溶液のものであり、カルボキシメチルセルロース粘度の全ての測定値は25℃で2%溶液のものである。
本明細書で使用する場合、「実質的な透明性」は、約2.0ミル(0.051mm)の厚さに鋳造したとき、少なくとも30日間貯蔵した後、本明細書に記載のX-RITE SP60シリーズ球分光光度計X-64測色計、又は実質的に同等のもので決定したところ、約37.0%以下の測定不透明度を有する水溶性フィルムを表す。
本明細書で使用する場合、「Δ%不透明度」は、本明細書に記載のX-RITE SP60シリーズ球分光光度計X-64測色計、又は実質的に同等のもので決定したところ、フィルム形成後t=0のフィルムの不透明度と、条件付け及び貯蔵後の同フィルムの不透明度との間の不透明度の変化を表す。
本明細書で使用する場合、「向上した透明性」は、約2.0ミル(0.051mm)の厚さに鋳造したとき、場合により少なくとも30日間貯蔵した後、本明細書に記載のX-RITE SP60シリーズ球分光光度計X-64測色計、又は実質的に同等のもので決定したところ、約37.0%以下の不透明度を示す、本明細書に開示の水溶性フィルムを表す。
本明細書で使用する場合、「好ましい溶解度」は、約2.0ミル(0.051mm)厚にて、23℃で水に50秒未満、好ましくは40秒未満、最も好ましくは30秒未満で完全に溶解する、本明細書に開示のフィルムを表す。
本明細書で使用する場合、「良い引裂強度」は、エルメンドルフ引裂試験機(Elmendorf Tearing Tester)モデル番号40043、又は同等のもので測定したところ、23℃で少なくとも400g/ミル(15748g/mm)の引裂強度を表す。
本明細書で使用する場合、特に指定のない限り、用語「wt.%」及び「wt%」は、フィルム全体の「乾燥」(無水)質量部中の特定要素の組成(適用できる場合)又はパウチ内に封入された組成物全体の質量部(適用できる場合)を表すことを意図している。本明細書で使用する場合、特に指定のない限り、用語「phr」は、100部の水溶性PVOH樹脂当たりの部で特定要素の組成を表すことを意図している。
【０００７】
水溶性フィルム、その中で用いる任意成分、及びその製造方法は技術上周知である。一分類の実施形態では、水溶性フィルムはポリビニルアルコール(PVOH)を含む。PVOHは、一般的にポリ酢酸ビニルの通常は加水分解又は鹸価と呼ばれるアルコーリシスによって調製される合成樹脂である。実質的に全ての酢酸基がアルコール基に変換した完全に加水分解したPVOHは、強力に水素結合した高結晶性ポリマーであり、約140°F(60℃)より高温の熱水にのみ溶解する。ポリ酢酸ビニルの加水分解後に十分な数の酢酸基を残すことができれば、部分加水分解ポリマーとして知られるPVOHポリマーであり、それは、より弱く水素結合し、結晶性が低く、約50°F(10℃)未満の冷水に溶ける。冷／熱の中間の水に溶けるフィルムには、例えば、中間の部分加水分解PVOH(例えば、約94%〜約98%の加水分解度を有する)があり、温水にのみ容易に溶け、例えば、約40℃以上の温度で迅速に溶解する。完全及び部分加水分解PVOH型は両方とも一般にPVOHホモポリマーと呼ばれるが、部分加水分解型は技術的にビニルアルコール-酢酸ビニルコポリマーである。
【０００８】
本開示の水溶性フィルムに含まれるPVOHの加水分解度(DH)は約75%〜約99%であり得る。加水分解度が減少するにつれて、該樹脂製のフィルムは機械的強度が低減するが、約20℃未満の温度での溶解が速くなるであろう。加水分解度が増加するにつれて、該樹脂製のフィルムは機械的に強くなる傾向があり、熱成形性は低下する傾向があるだろう。PVOHの加水分解度を選択して、樹脂の水溶性が温度依存性であり、ひいては該樹脂と、相溶化剤ポリマーと、追加成分とで作られるフィルムの溶解度も影響を受けるようにすることができる。一分類の実施形態では、フィルムは冷水溶性である。10℃未満の温度で水に溶ける冷水溶性フィルムは、約75%〜約90%の範囲、又は約80%〜約90%の範囲、又は約85%〜約90%の範囲の加水分解度を有するPVOHを包含し得る。別分類の実施形態では、フィルムは熱水溶性である。例えば、熱水溶性フィルムは、熱い食品、例えばオートミール、ココア、又はスープミックスを封入する水溶性パケット等の食用用途に有利である。少なくとも約60℃の温度で水に溶ける熱水溶性フィルムは、少なくとも約98%の加水分解度を有するPVOHを包含し得る。
【０００９】
PVOHに加えて又はPVOHの代わりに用いる他のフィルム成形水溶性樹脂としては、限定するものではないが、変性ポリビニルアルコール、ポリアクリラート、水溶性アクリラートコポリマー、ポリビニルピロリドン、プルラン、水溶性天然ポリマー（限定するものではないが、グアーガム、キサンタンガム、カラギーナン、及びデンプンが挙げられる）、水溶性ポリマー誘導体（限定するものではないが、エトキシル化デンプン及びヒドロキシプロピル化デンプンが挙げられる）、前記物質のコポリマー及び前記物質の任意の組み合わせが挙げられる。
水溶性ポリマーは、フィルム組成物に例えば約30wt.%〜約90wt.%の範囲の量で含まれ得る。全ての可塑剤、相溶化剤、及び二次的添加剤の総合量と比べた水溶性ポリマーの量の質量比は、例えば約0.5〜約9、約0.5〜約5、又は約1〜3、又は約1〜2の範囲にあり得る。
本明細書に記載のフィルムに用いる水溶性ポリマー(限定するものではないが、PVOHポリマーが挙げられる)は、約3.0〜約27.0cP、又は約3.0cP〜約15cP、又は約6.0〜約10.0cPの範囲の粘度を特徴とし得る。PVOHポリマーの粘度は、作りたての溶液を英国規格EN ISO 15023-2:2006 Annex Eブルックフィールド試験法に記載のようにULアダプターを備えたブルックフィールドLV型粘度計を用いて測定することによって決定する。20℃での4%ポリビニルアルコール水溶液の粘度を示すことが国際的慣行である。本明細書においてcPで特定した全ての粘度は、特に指定のない限り、20℃での4%ポリビニルアルコール水溶液の粘度を表すものと理解すべきである。
PVOHポリマーの粘度は、同PVOHポリマーの重量平均分子量
【００１０】
【数１】
2020012117.tif 000002
【００１１】
と相関し、
【００１２】
【数２】
2020012117.tif 000003
【００１３】
の代用として多くの場合、粘度を使用することは技術上周知である。従って、水溶性ポリマーの重量平均分子量は、約30,000〜約175,000、又は約30,000〜約100,000、又は約55,000〜約80,000の範囲にあり得る。
一分類の実施形態では、水溶性ポリマーの分子量は約55,000〜約80,000の範囲にある。予想外に、約55,000〜約80,000の範囲の分子量を有するポリマーを含んでなる本開示の水溶性フィルムは、透明特性の向上を示す。水溶性ポリマーの分子量が高過ぎる場合、結果として生じる水溶性フィルムは実質的な透明性を維持しない。
一タイプの実施形態では、約8cpsの4%溶液粘度及び10phrのソルビトールを有するPVOH(例えば、約87.7%加水分解した)混合物を含む水溶性フィルムは、30日間実質的な透明性を示すことができる。対照的に、23cpsの粘度及び10phrのソルビトールを有するPVOH(約87.7%加水分解した)の混合物を含む水溶性フィルムは、4日間だけ実質的な透明性を示す。
本開示の水溶性フィルムは、室温で固体の糖アルコール可塑剤のための相溶化剤を含むことができる。本明細書で使用する場合、「相溶化剤」は、約15phr〜約20phr(室温で固体の糖アルコール可塑剤に対して約2:1〜約1:2の比)の範囲で水溶性フィルムに含まれると、そうでなければ水溶性フィルムに透明性を失わさせるであろう糖アルコール負荷状態で水溶性フィルムが透明性を維持することになる成分である。例えば、相溶化剤を含む水溶性フィルムは、相溶化剤を含まないが、その他の点では同一のフィルムより長時間2.0%以下のΔ%不透明度を維持することができる。本開示の水溶性フィルムには、約10phr〜約25phrの範囲、又は約13phr〜約22phrの範囲、又は約15phr〜約20phrの範囲で相溶化剤を含めることができる。水溶性フィルムに含まれる相溶化剤の量が減少するにつれて、水溶性フィルムは透明性を失う傾向がある。水溶性フィルムに含まれる相溶化剤の量が増加するにつれて、水溶性フィルムはより脆くなり、より遅い溶解時間を有する。
【００１４】
適切な相溶化剤としては、限定するものではないが、セルロースエーテル、例えばメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、その塩等のセルロースエーテル、ペクチンの多糖類、アルギン酸ナトリウムの多糖類、変性デンプン、例えば酸変性ヒドロキシプロピル化デンプン(例えば、Grain Processing Corporation, Muscatine, Iowaから入手可能なPure-Cote B760又はB790)、ヒドロキシエチルデンプン(例えば、Tate & Lyle Ingredients Americas LLC, 2200 E. Eldorado Street, Decater, ILから入手可能なEthylex 2035)、及び前記物質の任意の組み合わせが挙げられる。一分類の実施形態では、相溶化剤はナトリウムカルボキシメチルセルロース(CMC)を含む。CMCの置換度は、例えば約0.60〜約0.95であり得る。本明細書で使用する場合、「置換度」は、モノマー単位当たりナトリウムカルボキシメチル基(CH2COO(Na))で置換されたヒドロキシル基の数を表す。一タイプの実施形態では、CMCの2%水溶液の粘度は、ブルックフィールドLVT粘度計で25℃にて測定したところ、約20〜約80cPの範囲にある。別分類の実施形態では、相溶化剤はヒドロキシプロピル化デンプンを含む。一タイプの実施形態では、ヒドロキシプロピル化デンプンは9.1%の含水量、約6.3のpH、0.20wt.%の灰分及び0.173wt.%のタンパク質分を有し得る。別分類の実施形態では、相溶化剤はヒドロキシエチルデンプンを含む。エトキシル化レベルは、ポリマーの総質量で割った置換基単位の総質量として、例えば約2wt.%〜約3wt.%であり得る。
【００１５】
本開示の水溶性フィルムは、室温で固体の糖アルコール可塑剤をさらに含む。室温で固体の糖アルコール可塑剤としては、限定するものではないが、イソマルト(isomalt)、マルチトール、ソルビトール、キシリトール、エリスリトール、アドニトール、ズルシトール、ペンタエリスリトール、マンニトール及びその組み合わせが挙げられる。適切な糖アルコールは、Rochem Intl.(Ronkonkoma, NY)、Roquette(Lestrem, France)及びSigma-Aldrich Co, LLC(St. Louis, MO)から入手可能である。
本開示の水溶性フィルムには、室温で固体の糖アルコール可塑剤を約5phr〜約35phr、又は約5phr〜約25phr、又は約10phr〜約25phr、又は約10phr〜約25phrの範囲、例えば10phr、15phr、20phr、25phr、又は30phrの量で含めることができる。室温で固体の糖アルコール可塑剤は、室温で固体の糖アルコール可塑剤に対する相溶化剤の比が約2:1〜1:2の範囲、例えば約2:1、約1.9:1、約1.8:1、約1.7:1、約1.6:1、約1.5:1、約1.4:1、約1.3:1、約1.2:1、約1.1:1、約1:1、約0.9:1、約0.8:1、約0.7:1、約0.6:1及び／又は約0.5:1であるような量で本開示の水溶性フィルム中に存在することができる。水溶性フィルムに含まれる糖アルコールの量が増加するにつれて、水溶性フィルムの透明性は、より悪影響を受けるようになる。水溶性フィルムに含まれる糖アルコールの量が減少するにつれて、水溶性フィルムの溶解性は悪影響を受けるようになる。すなわち、例えば、一定温度では等厚フィルムは溶解するのにより長くかかるであろう。
【００１６】
一分類の実施形態では、室温で固体の糖アルコール可塑剤は、2種以上の室温で固体の糖アルコール可塑剤を含む。2種以上の糖アルコール可塑剤をいずれの相対量でもフィルム組成物に含めることができる。例えば、2種以上の糖アルコール可塑剤を等量でフィルム組成物に含めることができ、或いは室温で固体の糖アルコール可塑剤の一方は、商業的供給者によって提供されるように、別の糖アルコール可塑剤中の少量の不純物であってよい。別のタイプの実施形態では、室温で固体の糖アルコール可塑剤は、相対的に高い融解熱(例えば247J/g超え、又は192J/g超え)を有する糖アルコール可塑剤と、相対的に低い融解熱(例えば、それぞれ247J/g以下、又は192J/g以下)を有する第2の糖アルコール可塑剤とを含むであろう。
一分類の実施形態では、室温で固体の糖アルコール可塑剤は、イソマルト、マルチトール、ソルビトール、キシリトール、アドニトール、マンニトール、及びその組み合わせから成る群より選択され、さらに場合により水溶性フィルム中に存在する相溶化剤対糖アルコールの比が約2:1である。後述するように、約2.0ミル(0.051mm)厚に鋳造されたこの分類の実施形態(述べた相溶化剤対糖アルコールの比を含めて)の水溶性フィルムは、相溶化剤を含まないこと以外は同様の組成の水溶性フィルムより少なくとも4日長く、又は少なくとも21日長く、又は少なくとも25日長く、2.0%以下のΔ%不透明度を維持した。
別分類の実施形態では、室温で固体の糖アルコール可塑剤は、イソマルト、マルチトール、ソルビトール、キシリトール、アドニトール、及びその組み合わせから成る群より選択され、さらに場合により水溶性フィルム中に存在する相溶化剤対糖アルコールの比が2:1未満である。約2.0ミル(0.051mm)厚に鋳造されたこの分類の実施形態(述べた相溶化剤対糖アルコールの比を含めて)の水溶性フィルムは、CMCを含まないこと以外は同様の組成の水溶性フィルムより少なくとも12日長く、又は少なくとも19日長く、又は少なくとも23日長く、又は少なくとも28日長く、2.0%以下のΔ%不透明度を維持することが示された。
【００１７】
予想外に、糖アルコールの炭素数、分子量、又は構造(線状対環状又は構造異性体)と、相溶化剤による糖アルコールの相溶化との間には相関性がないことが分かった。すなわち、相溶化剤を含む水溶性フィルムの透明性向上は、糖アルコールの炭素数、分子量、又は構造(線状対環状又は構造異性体)に基づいては予測できなかった。上述したように、本明細書では「透明性の向上」は、分光光度計で測定した場合に37.0%以下、例えば、36.8%以下、又は36.6%以下の不透明度を示す水溶性フィルムを表す。水溶性フィルムが37.2%以上、37.3%以上、又は37.4%以上の不透明度を有するときに水溶性フィルムの容認できない量の混濁度が生じる。さらに予想外に、所与の相溶化剤／糖アルコールの組み合わせが、(同糖アルコールを含み、相溶化剤を含まないフィルムに対して)透明性が向上した水溶性フィルムをもたらす能力は、糖アルコールの融解熱に基づいて予測可能である。一分類の実施形態では、約247J/g以下の融解熱を特徴とする室温で固体の糖アルコール可塑剤が水溶性フィルムに約20phr以下の量で、相溶化剤と共に含まれるときに透明性の向上が示される。水溶性フィルムに相溶化剤と共に約20phr以下の量で含まれるときに透明性の向上を示す適切な糖アルコール可塑剤は、イソマルト、マルチトール、ソルビトール、 アドニトール、及びキシリトール、並びにその組み合わせの1種以上を含むことができ、又は基本的にそれらから成り、又はそれらから成り得る。例えば、247J/gの融解熱を有するキシリトールを10phr含む水溶性フィルムは30日後に36.6の不透明度を示すことが示された。対照的に、289J/gの融解熱を有するペンタエリスリトールを10phr含む水溶性フィルムは30日後に38.6の不透明度を示し、望ましくない混濁を有した。別の非排他的分類の実施形態では、約247J/g以下の融解熱を特徴とし、かつ共通平面内に少なくとも2つの隣接する非立体障害ヒドロキシル基を有する室温で固体の糖アルコール可塑剤が水溶性フィルムに約20phr以下の量で含まれるときに透明性の向上が示される。理論に拘束されるつもりはないが、共通面内の少なくとも2つの立体障害のない隣接するヒドロキシル基は、糖アルコールのヒドロキシルとPVOHのヒドロキシルとの水素結合に有利に働くと考えられる。さらに、理論に拘束されるつもりはないが、糖アルコールとPVOHの水素結合相互作用がフィルム製剤中の糖アルコールを安定化し、247J/g以下の融解熱を特徴とする糖アルコールのより大きな負荷を可能にすると考えられる。別分類の実施形態では、約192J/g以下の融解熱を特徴とする室温で固体の糖アルコール可塑剤が水溶性フィルムに約25phr〜約35phr、又は約30phrの量で相溶化剤と共に含まれるときに透明性の向上が示される。水溶性フィルムに相溶化剤と共に約25phr〜約35phr、又は約30phrの量で含まれると透明性の向上を示す適切な糖アルコール可塑剤としては、限定するものではないが、イソマルト、ソルビトール、及びその組み合わせが挙げられる。例えば、192J/gの融解熱を有するソルビトールを30phr含む水溶性フィルムは、30日後に35.7の不透明度を示すことが分かった。対照的に、232J/gの融解熱を有するアドニトールを30phr含む水溶性フィルムは、30日後に42.4の不透明度を有し、望ましくない濁った外観を有した。別の非排他的分類の実施形態では、約192J/g以下の融解熱を特徴とし、少なくとも2つの隣接する非立体障害ヒドロキシル基を共通平面内に有する糖アルコール可塑剤が水溶性フィルムに約25phr〜約35phr、例えば30phrの量で含まれるときに透明性の向上が示される。理論に拘束されるつもりはないが、共通表面内の少なくとも2つの立体障害のない隣接するヒドロキシル基が、糖アルコールのヒドロキシルとPVOHのヒドロキシルの水素結合に有利に働くと考えれる。さらに、理論に拘束されるつもりはないが、糖アルコールとPVOHの水素結合相互作用がフィルム製剤中の糖アルコールを安定化し、192J/g以下の融解熱を特徴とする糖アルコールのより大きな負荷を可能にすると考えられる。
【００１８】
一分類の実施形態では、水溶性フィルムは、PVOH、CMC、キシリトール、及びソルビトールの混合物を含む。CMC対キシリトール比は例えば3:1であってよく、さらに相溶化剤の、室温で固体の総糖アルコール可塑剤に対する比は約2:1〜1:2の範囲にある。予想外に、3:1のCMC対キシリトール比を含む水溶性フィルムは、好ましい溶解度と良い引裂強度の両方を示した。上述したように、本明細書で使用するとき、「好ましい溶解度」は約2.0ミル(0.051mm)厚にて、23℃で水に50秒未満、好ましくは40秒未満、最も好ましくは30秒未満で完全に溶解するフィルムを表す。本明細書で使用する場合、「良い引裂強度」は、引裂強度測定セクションで後述するようにElmdorf引裂試験機モデル番号40043、又は同等のもので測定した場合に少なくとも400g/ミル(15748g/mm)の引裂強度を表す。驚くべきことに、3:1比のCMC対キシリトールを含む水溶性フィルムは、キシリトールが主成分であるCMC対キシリトール比を含む水溶性フィルムより速い溶解速度を有した。3:1比のCMC対キシリトールを含む水溶性フィルムの溶解速度は、CMCを含まないこと以外、同一組成の水溶性フィルムが溶解する速度にも匹敵する。CMCはキシリトールより遅い溶解速度を有するので、CMCとキシリトールを含む水溶性フィルムの溶解速度は、水溶性フィルム中のCMCの量が増加すると低減すると予想されるであろう。
さらに予想外に、3:1比のCMC対キシリトールを含む水溶性フィルムは、CMC又はキシリトールのみのどちらかを含む水溶性フィルムに対して引裂強度の増加を示す。CMCとキシリトールは両方とも、PVOHを含む水溶性フィルムの引裂強度を独立に低減することが知られている。水溶性フィルムに両成分を含めると、個々の作用の度合を増し、PVOHベースの水溶性フィルムの引裂強度を、CMCのみを有する水溶性フィルムのPVOH引裂強度とキシリトールのみを有する水溶性フィルムのPVOH引裂強度との間のレベルに低減すると予想されるであろう。
【００１９】
本開示の水溶性フィルムは、限定するものではないが、室温で液体の可塑剤、界面活性剤、フィルム形成剤、ブロッキング防止剤、内部離型剤及び他の機能性成分を含めた他の任意的な添加剤成分を、例えばそれらの意図した目的に適した量で含んでよい。
水は、PVOH及び他のポリマーに非常に有効な可塑剤として認識されているが、ポリマーフィルムは高低の相対湿度を含めた種々の周囲条件に対して少なくともいくらかの耐性(頑強性)を有する必要があるので、水の揮発性はその有用性を限定的にする。グリセリンは水よりずっと揮発性が低く、PVOH及び他のポリマーに有効な可塑剤として確立されている。グリセリン又は他のこのような液体可塑剤は、フィルム製剤に用いられるレベルが高過ぎる場合、単独で表面を「発汗」させ、脂っこくする恐れがある。このことは、表面に粉を付ける等の何らかの方法で発汗を緩和しなければ、フィルムに問題、例えば消費者の手に容認できない感触及びロール上又は積み重ねシート内のブロッキングさえもたらす恐れがある。これは過度の可塑化と特徴づけ得るであろう。しかしながら、フィルムに少な過ぎる可塑剤を添加すると、フィルムは、多くの最終用途、例えばパウチ等の最後の使用体裁に変換するのに十分な延性及び可撓性を欠く可能性がある。
本開示の水溶性フィルムに用いる室温で液体の可塑剤としては、限定するものではないが、グリセロール、ジグリセロール、プロピレングリコール、エチレングリコール、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、MW 400までのポリエチレングリコール、2-メチル-1,3-プロパンジオール、乳酸及びその組み合わせが挙げられる。より少ない可塑剤を使用すると、フィルムは脆くなるが、より多くの可塑剤を使用すると、フィルムは引張強度を失う。室温で液体の可塑剤は、例えば、約25phr〜約50phr、又は約30phr〜約45phr、又は約35phr〜約40phrの範囲の量で水溶性フィルムに含めることができる。
【００２０】
水溶性フィルムに用いる界面活性剤は技術上周知である。場合により、界面活性剤を含めて鋳造時のポリマー溶液の分散を助ける。本開示の水溶性フィルムに適した界面活性剤としては、限定するものではないが、スルホコハク酸ナトリウムジオクチル、グリセロールとプロピレングリコールのラクチル化(lactylated)脂肪酸エステル、脂肪酸のラクチルエステル(lactylic ester)、アルキル硫酸ナトリウム、ポリソルベート20、ポリソルベート60、ポリソルベート65、ポリソルベート80、レシチン、グリセロールとプロピレングリコールのアセチル化脂肪酸エステル、及び脂肪酸のアセチル化エステル、並びにその組み合わせが挙げられる。従って、例えば約2phr未満、例えば約1phr未満、又は約0.5phr未満の量で界面活性剤を水溶性フィルムに含めることができる。
【００２１】
本開示の水溶性フィルムの一分類の実施形態は、水溶性フィルムが食用であることを特徴とする。この分類の実施形態では、水溶性ポリマーは、PVOH、変性PVOH、水溶性天然ポリマー（限定するものではないが、グアーガム、キサンタンガム、カラギーナン、及びデンプンが挙げられる）、水溶性ポリマー誘導体（限定するものではないが、エトキシル化デンプン及びヒドロキシプロピル化デンプンが挙げられる）、前記物質のコポリマー、並びに前記物質の組み合わせの1種以上を含むことができ、或いは本質的にそれらから成り、又はそれらから成り得る。一分類の食用実施形態では、水溶性ポリマーは、結果として生じるフィルムが許容できる引裂強度、溶解度、引張強度、破断点伸び、及び破壊エネルギーをまだ示す可能性のある最低量でフィルム組成物に含まれる。本開示の水溶性フィルムに含める任意成分としては、例えば、室温で液体の可塑剤、界面活性剤、相溶化剤、コポリマー、及び共フィルム形成剤の1種以上が挙げられる。液体可塑剤は、グリセロール、ジグリセロール、プロピレングリコール、低分子量ポリエチレングリコール(例えば、液体粘稠度を有する、例えば200、300、及び600の分子量を有する)、モノアセチン、トリアセチン、クエン酸トリエチル、及び1,3-ブタンジオールの1種以上を含み、又は本質的にそれらから成り、又はそれらから成り得る。界面活性剤は、例えば、スルホコハク酸ナトリウムジオクチル、グリセロールとプロピレングリコールのラクチル化脂肪酸エステル、脂肪酸のラクチルエステル、アルキル硫酸ナトリウム、ポリソルベート20、ポリソルベート60、ポリソルベート65、ポリソルベート80、レシチン、グリセロールとプロピレングリコールのアセチル化脂肪酸エステル、及び脂肪酸のアセチル化エステルを含むか、本質的にそれらから成るか、又はそれらから成り得る。フィルム形成剤は、プルラン、ペクチン、デンプン、ゼラチン、アルギン酸ナトリウム及び変性デンプンの1種以上を含むか、本質的にそれらから成るか、又はそれらから成り得る。当業者には本開示を考慮して他の任意成分が明白であろう。食用水溶性フィルムに含める成分は、米国食品医薬品局によって「一般に安全と認められる(Generally Recognized as Safe)」(GRAS)と指定されているもの、及び／又は欧州連合で許容E番号が割り当てられた成分、及び／又はまだGRASと指定されていないか又はE番号が割り当てられていないが、妥当な試験を通過し、かつフィルムに用いるために提案されている量でのヒトの消費が安全と実証されている成分であり得る。
【００２２】
本明細書の開示により本開示の水溶性フィルムが優れた実用的強靭性を実証することを示すことができる。本明細書で使用する場合、「優れた実用的強靭性」は、本明細書に記載の範囲内に入る引張強度、破断点伸び、及び破壊エネルギー値の1つ以上を表し、場合により引張強度、破断点伸び、及び破壊エネルギー値の3つ全ての組み合わせを表す。従って、本発明のこの態様によれば、本開示の水溶性フィルムは、下記引張強度測定セクションで述べるように、モデル5543 Instron(登録商標)引張試験機、又は同等のもので測定した場合に少なくとも約10N/mm2、又は約12N/mm2より大きい、又は約14N/mm2より大きい、又は約16N/mm2より大きい引張強度を有し得る。本発明のこの態様の水溶性フィルムは、下記引張強度測定セクションで述べるように、モデル5543 Instron(登録商標)引張試験機、又は同等のもので測定した場合に少なくとも約250%、又は約300%より大きい、又は約350%より大きい、又は約400%より大きい破断点伸び値を有し得る。本発明のこの態様の水溶性フィルムは、下記引張強度測定セクションで述べるように、モデル5543 Instron(登録商標)引張試験機、又は同等のもので測定した場合に少なくとも約0.5J/mm2、又は約1.0J/mm2より大きい、又は約1.23J/mm2より大きい破壊エネルギーを有し得る。一分類の実施形態では、本開示の水溶性フィルムは、PVOH、CMC相溶化剤及び室温で固体の糖アルコール可塑剤としてキシリトールとソルビトールの組み合わせを、約1.1:1のCMC対糖アルコール可塑剤比で含む。この実施形態の水溶性フィルムは、23℃で良い溶解時間、例えば約22.8秒、良い引張強度、例えば約21.3N/mm2、良い破断点伸び、例えば約467.3%、及び良い破壊エネルギー、例えば約1.7J/mm2を示す。別分類の実施形態では、本開示の水溶性フィルムは、PVOH、変性デンプン相溶化剤及び室温で固体の糖アルコール可塑剤としてキシリトールとソルビトールの組み合わせを約1.1:1の相溶化剤対糖アルコール可塑剤比で含む。この実施形態の水溶性フィルムは、23℃で良い溶解時間、例えば約31.4秒、良い引張強度、例えば約19.6N/mm2、良い破断点伸び、例えば約497.7%、及び良い破壊エネルギー、例えば約1.5J/mm2を示す。
【００２３】
水溶性フィルムを水溶性パケットに形成することができる。既に当技術分野で一般的に知られている種々の方法を含めたいずれの適切な機器及び方法を用いてパケットを作製してもよい。場合により水溶性フィルムを適切な型に引き入れることができる。このプロセス中に水溶性フィルムに熱を加えて、一般的に熱成形として知られるプロセスにすることができる。本開示の水溶性フィルムはヒートシール可能である。本明細書で使用する場合、「ヒートシール可能」とは、下記ヒートシール測定セクションで述べるように、約275°F〜約300°F(135℃〜約150℃)の範囲の温度でヒートシールしたときに、フィルムを手で引き裂かなければ剥離せず、かつLako Tool & Manufacturing, Inc of Perrysburg, OHから入手可能なTS-12ヒートシーラー、又は同等のものでヒートシールしたときに如何なる低下(すなわち、褐変又は泡立ち)の兆候をも示さないフィルムを表す。一分類の実施形態では、下記引張強度測定セクションで述べるように、ヒートシール可能な水溶性フィルムは、モデル5543 Instron(登録商標)引張試験機、又は同等のもので行なう測定により決した場合に少なくとも約0.30、少なくとも約0.32、少なくとも約0.35、又は少なくとも約0.36のピーク負荷比(すなわち、シールピーク負荷対フィルムピーク負荷の比)を有する。本開示の水溶性フィルムは熱成形可能である。本明細書で使用する場合、「熱成形可能」とは、約23℃及び35%の相対湿度で少なくとも約250%、又は少なくとも約300%の伸び率を有し、かつ熱安定性である水溶性フィルムを表す。
【００２４】
ここで、下記番号付きパラグラフに、本開示の具体的に企図した態様を記述する。
1.  水溶性樹脂と、
相溶化剤と、
室温で固体の糖アルコール可塑剤と
の水溶性混合物を含んでなる水溶性フィルムであって、
実質的に透明である、水溶性フィルム。
2.  糖アルコール可塑剤が約20phr以下の量で含まれ、かつ約247J/g以下の融解熱を特徴とする、パラグラフ1の水溶性フィルム。
3.  糖アルコール可塑剤が約25〜約35phrの量で含まれ、かつ約192J/g以下の融解熱を特徴とする、パラグラフ1の水溶性フィルム。
4.  水溶性樹脂と、
相溶化剤と、
キシリトールと、
室温で固体の第2糖アルコール可塑剤と
の水溶性混合物を含んでなる水溶性フィルムであって、
約2.0ミル(0.051mm)厚の該水溶性フィルムは、23℃にて50秒未満、好ましくは40秒未満、最も好ましくは30秒未満で溶解し、かつ相溶化剤はカルボキシメチルセルロースである、水溶性フィルム。
5.  糖アルコール可塑剤が、室温で固体の2種以上の糖アルコール可塑剤の組み合わせである、先行するパラグラフのいずれか1つに記載の水溶性フィルム。
6.  水溶性フィルムが少なくとも400g/mLの引裂強度を有する、先行するパラグラフのいずれか1つに記載の水溶性フィルム。
7.  水溶性フィルムが実質的に透明である、先行するパラグラフのいずれか1つに記載の水溶性フィルム。
8.  相溶化剤対キシリトールの比が約3:1である、パラグラフ4〜7のいずれか1つに記載の水溶性フィルム。
9.  水溶性フィルムが食用である、先行するパラグラフのいずれか1つに記載の水溶性フィルム。
10.  水溶性樹脂が、ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール、水溶性天然ポリマー（例えばグアーガム、キサンタンガム、カラギーナン、及びデンプン等）、水溶性ポリマー誘導体（例えばエトキシル化デンプン及びヒドロキシプロピル化デンプン等）、前記物質のコポリマー、又は前記物質の任意の組み合わせから成る群より選択される、先行するパラグラフのいずれか1つに記載の水溶性フィルム。
11.  水溶性樹脂がポリビニルアルコールを含む、パラグラフ10に記載の水溶性フィルム。
12.  水溶性樹脂が、約75%〜約99%の範囲の加水分解度のポリビニルアルコールを含む、パラグラフ10に記載の水溶性フィルム。
13.  ポリビニルアルコールがさらに、約55,000〜約80,000の範囲の重量平均分子量を特徴とする、パラグラフ10に記載の水溶性フィルム。
14.  水溶性樹脂が、フィルムの総質量に基づいて約35〜約90wt.%の量でフィルムに含まれる、先行するパラグラフのいずれか1つに記載の水溶性フィルム。
15.  室温で固体の糖アルコール可塑剤が、100部の樹脂当たり約5〜約35部(phr)の範囲の量でフィルムに含まれる、先行するパラグラフのいずれか1つに記載の水溶性フィルム。
16.  室温で固体の糖アルコール可塑剤、又はその混合物が約274J/g未満の融解熱を特徴とする、パラグラフ4〜15のいずれか1つに記載の水溶性フィルム。
17.  室温で固体の糖アルコール可塑剤、又はその混合物が約192J/g未満の範囲の融解熱を特徴とする、パラグラフ4〜16のいずれか1つに記載の水溶性フィルム。
18.  室温で固体の糖アルコール可塑剤が、イソマルト、マルチトール、ソルビトール、アドニトール、キシリトール、及び前記物質の任意の組み合わせから成る群より選択される、先行するパラグラフのいずれか1つに記載の水溶性フィルム。
19.  室温で固体の糖アルコール可塑剤が、キシリトールと、マルチトール、ソルビトール、及びイソマルトから成る群の少なくとも1つの物質との混合物を含む、先行するパラグラフのいずれか1つに記載の水溶性フィルム。
20.  相溶化剤が、セルロースエーテル、変性デンプン、ペクチンの多糖類、アルギン酸ナトリウムの多糖類、又はその組み合わせから成る群より選択される、先行するパラグラフのいずれか1つに記載の水溶性フィルム。
21.  セルロースエーテルがカルボキシメチルセルロースを含む、パラグラフ20に記載の水溶性フィルム。
22.  カルボキシメチルセルロースが約0.6〜約0.95の範囲の置換度を有する、パラグラフ21に記載の水溶性フィルム。
23.  相溶化剤が約10〜約25phrの範囲の量でフィルムに含まれる、先行するパラグラフのいずれか1つに記載の水溶性フィルム。
24.   室温で固体の糖アルコール可塑剤に対する相溶化剤の比が約2:1〜約1:2である、先行するパラグラフのいずれか1つに記載の水溶性フィルム。
25.  グリセロール、ジグリセロール、プロピレングリコール、エチレングリコール、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、MW400までのポリエチレングリコール、2-メチル-1,3-プロパンジオール及び前記物質の組み合わせから成る群より選択される液体可塑剤をさらに含む、先行するパラグラフのいずれか1つに記載の水溶性フィルム。
26.  液体可塑剤が約25〜約50phrの範囲の量でフィルム中に存在する、パラグラフ25に記載の水溶性フィルム。
27.  さらに界面活性剤を含む、先行するパラグラフのいずれか1つに記載の水溶性フィルム。
28.  界面活性剤が、スルホコハク酸ナトリウムジオクチル、グリセロールとプロピレングリコールのラクチル化脂肪酸エステル、脂肪酸のラクチルエステル、アルキル硫酸ナトリウム、ポリソルベート20、ポリソルベート60、ポリソルベート65、ポリソルベート80、レシチン、グリセロールとプロピレングリコールのアセチル化脂肪酸エステル、及び脂肪酸のアセチル化エステル、並びに前記物質の任意の組み合わせから成る群より選択される、パラグラフ27に記載の水溶性フィルム。
29.  界面活性剤が約2phr未満の量でフィルム中に存在する、パラグラフ27に記載の水溶性フィルム。
30.  水溶性フィルムが少なくとも500g/ミル(19685g/mm)の引裂強度を特徴とする、先行するパラグラフのいずれか1つに記載の水溶性フィルム。
31.  フィルムがヒートシール可能である、先行するパラグラフのいずれか1つに記載の水溶性フィルム。
32.  フィルムが熱成形可能である、パラグラフ31の水溶性フィルム。
33.  フィルムが少なくとも約0.30のピーク負荷比を有する、パラグラフ31の水溶性フィルム。
34.  フィルムが少なくとも10N/mm2の引張強度を有する、先行するパラグラフのいずれか1つに記載の水溶性フィルム。
35.  フィルムが少なくとも250%の破断点伸びを有する、先行するパラグラフのいずれか1つに記載の水溶性フィルム。
36.  フィルムが少なくとも0.5J/mm2の破壊エネルギーを有する、先行するパラグラフのいずれか1つに記載の水溶性フィルム。
37.  フィルムが、相溶化剤を有しないことを除いて同一であるフィルムより少なくとも4日長く2.0%以下のΔ%不透明度を維持する、先行するパラグラフのいずれか1つに記載の水溶性フィルム。
38.  先行するパラグラフのいずれか1つに記載のフィルムを含んでなる水溶性パケット。
【実施例】
【００２５】
実施例
透明度の測定
種々の糖アルコールをポリビニルアルコール製剤に加え、名目上2.0ミル(0.051mm)厚で鋳造して、フィルムが濁るかどうかを判定した。これらの実験を、カルボキシメチルセルロース(CMC)を含む場合と含まない場合で行なった。全てのフィルムサンプルを実験室環境セット内に吊るして、20℃〜26℃(66°F〜78°F)の観察範囲に合わせて23℃±3℃(73°F±5°F)で操作した。実験室の相対湿度を30%〜60%のRH(RH=相対湿度)の観察範囲に合わせて50%±5%に設定した。各フィルムを最短2週間、4日±1日毎に観察した。
X-Rite Incorporated, Grand Rapids, Michiganから入手可能なX-RITE SP60シリーズ球分光光度計(Sphere Spectrophotometer)X-64測色計で不透明度パーセントの変化についてフィルムを試験した。X-Rite較正基準SP62-162(L*05.17、a*-1.16、B*-0.20)を用いて分光光度計を較正した。5″(127mm)×5″(127mm)の正方形のマイラー(約4.75ミル(0.121mm)ゲージ)をカットし、分光光度計により平均不透明度が18.61であることを判定した。図1(a)及び1(b)の図面に従って微細先端マーカーで5つの1″(24.5mm)×1″(24.5mm)の正方形をマイラー正方形の上に描いた。3/4″(19.05mm)のバインダークリップを用いてフィルムのサンプルをマイラーテンプレートに固定し、フィルムサンプルの識別処方に従ってフィルムサンプルにそれぞれラベルを付けた。
フィルムサンプルを取り扱うときは無粉末防湿手袋を用いてフィルムサンプルの水分汚染を緩和した。水分汚染はフィルム内で不自然な混濁を引き起こし得る。フィルムを名目上2.0ミル(0.051mm)ゲージに鋳造した。周囲条件でサンプルを鋳造し、名目上23℃±3℃(73°F±5°F)、及び50%RH±5%RHの試験環境下に置く前に周囲環境で初期データを測定した。フィルムの条件付けのため、試験サンプルを保持する3/4″(19.05mm)のバインダークリップを1-1/4″(31.75mm)のバインダークリップを用いてコートハンガーに留め、特定の条件付け環境にコートハンガーから試験サンプルを吊るした。フィルムを月曜日に混合し、火曜日に鋳造し、水曜日に設定環境下に吊るした(t=0)。30日の測定及び観察を達成するまで、全ての月曜日、水曜日、及び金曜日にフィルムを測定した(t=0、2、5、7、9、12、14、16、19、21、23、26、28、30)。
【００２６】
測色計を以下のように設定した：平均読み数N=2、Lab、SPIN、及びD65/10の光源。分光光度計メニューから不透明度試験を選択した。二重マイラー標準物質(レネータ(Leneta)チャート7-5/8″(194mm)×10-1/4″(260mm) 2C B#42201)の白色部分上の2層の4.75ミル(0.121mm)マイラーフィルム)を分光光度計に装填した。フィルムサンプル見本上に指定した5つの各スポットについて、裏打ち用に1枚のマイラーフィルムを選択し、測定するサンプルの裏面に留めた。レネータチャートの黒色部分上にサンプルを置いた。サンプルがレネータチャートにぴったり接し、サンプル自体がマイラーフィルムの前シートと裏シートの間で平らになったとき、2回のサンプル測定を行なった。サンプルをレネータチャートの白色部分に動かし、サンプルがレネータチャートにぴったり接し、マイラーフィルムの2シート間で平らになったとき、2回のサンプル測定を行なった。サンプルのないレネータチャートの白色部分の読み。各測定について、スクリーンに表示された%不透明度、L、a、b、及びE値を記録した。測定後、サンプルを条件付け環境に戻した。Δ%不透明度が2%以下だった日数、すなわち、試験したフィルムとt=0のフィルムとの間の不透明度の差が2%以下だった日数としてフィルムの不透明度を報告する。
【００２７】
引裂強度の測定
この方法は、特定長さのポリビニルアルコール(PVOH)フィルム中に引裂を伝播するのに必要とされる、試験片厚1ミル(0.0254mm)当たりのグラムでの平均力の決定を包含する。正確に較正した振り子装置を用いて、フィルムの全域に引裂を伝播するのに必要とされるグラムでの力を測定する。重力で作動すると、振り子は孤を描いて揺れ、プレカットスリットから試験片を引き裂く。片側に試験片を静止保持し、他の側で振り子に固定する。振り子の揺れのエネルギー損失がスケール上のポインターによって示される。このスケールの表示度数は試験片を引き裂くのに必要な力の関数である。この方法は、PVOHフィルムの相対的な引裂抵抗を順位付けするのに有用である。ポリビニルアルコールフィルムの伝播引裂抵抗のMSTM 107RD標準試験法に従って、エルメンドルフ引裂試験機モデル#40043で水溶性フィルムを評価した。
種々の糖アルコールをポリビニルアルコール製剤に加え、名目上2.0ミル(0.051mm)厚さで鋳造した。これらの実験をカルボキシメチルセルロース(CMC)を含む場合と含まない場合で行なった。試験前に8時間以上、約23℃±3℃(73°F±5°F)の温度及び約35%±5%の相対湿度で水溶性フィルムを条件付けした。23℃±3℃(73°F±5°F)の温度及び35%±5%の相対湿度の標準的な実験室雰囲気で試験を行なった。MIL(0.0254mm)当たりグラム力での平均引裂力は以下のように計算した。
引裂力、g/ミル(0.0254mm)＝(増大量g/100)×スケール示度
MIL(0.0254mm)でのフィルム厚
【００２８】
溶解度の測定
種々の糖アルコールをポリビニルアルコール製剤に加え、名目上2.0ミル(0.051mm)厚さで鋳造した。フィルムサンプルから試験片(すなわち、約3.8cm×3.2cmの試験片)をカットした。フィルムウェブからカットする場合、ウェブの縦方向に沿ってほぼ均等に間隔を空けたウェブの領域から試験片をカットした。別々の35mmのスライドマウントに各試験片を固定した。
各試験片のため、ビーカーに500mLの蒸留水を注いだ。水温を温度計で測定し、必要ならば、加熱又は冷却して10℃又は23℃で温度を維持した。水のカラム高さに印を付け、磁気撹拌棒をビーカーに加えた。渦が水のカラム高さの約1/5に発達するまで撹拌速度を調整した。渦の深さに印を付けた。
35mmのスライドマウントを、スライドマウントの長端部が水面に平行になるように35mmのスライドマウントホルダーに固定した。降下したときに、クランプ端部が水面下0.6cmになるようにホルダーの深さアジャスターを設定した。スライドマウントの短側面の一方をビーカーの側面の隣に位置付け、他方の短側面を撹拌棒の中心の真上に位置付けて、フィルム面が水の流れと垂直になるようにした。
ある動きでは、固定スライドを降下させ、水中にクランプしてタイマーを開始した。フィルムが分裂されると崩壊が起こった。全ての可視フィルムがスライドマウントから放出されたとき、未溶解フィルム断片について溶液をモニターしながらスライドを水から引き上げた。全てのフィルム断片がもはや見えず、溶液が澄んできたときに溶解が起こった。
【００２９】
引張強度の測定
種々の糖アルコールをポリビニルアルコール製剤に加え、名目上2.0ミル(0.051mm)厚さで鋳造した。サンプルは約1.0インチ(2.5cm)幅及び約3インチ(7.6cm)長さで、機械(鋳造)方向の寸法が長かった。23℃±3℃(73°F±5°F)の温度と35%±5%の粗対湿度の標準実験室雰囲気で試験を行なった。ASTM D 882、「薄いプラスチックシートの引張特性の標準的試験方法(Standard Test Method for Tensile Properties of Thin Plastic Sheeting)」を利用して最終的な引張強度を測定した。この試験は、少なくとも約12時間の時効後に実験室内でモデル5543 Instron(登録商標)引張試験機にて行なった。如何なる特定の理論にも拘束されるつもりはないが、試験に利用するInstron(登録商標)グリップが試験結果に影響を及ぼし得ると考えられる。その結果として、ラバーコートされた25mm幅のモデル番号2702-032の面を有するInstron(登録商標)グリップを利用して試験を行なった。Instron(登録商標)Bluehillソフトウェアバージョン2.25.796から直接値を得た。
【００３０】
破断点伸びの測定
種々の糖アルコールをポリビニルアルコール製剤に加え、名目上2.0ミル(0.051mm)厚さで鋳造した。サンプルは約1.0インチ(2.5cm)幅及び少なくとも約3インチ(7.6cm)長さで、機械(鋳造)方向の寸法が長かった。23℃±3℃(73°F±5°F)の温度と35%±5%の粗対湿度の標準実験室雰囲気で試験を行なった。ASTM D 882、「薄いプラスチックシートの引張特性の標準的試験方法」を利用してフィルムの破断点伸びを測定した。この試験は、少なくとも約12時間の時効後に実験室内でモデル5543 Instron(登録商標)引張試験機にて行なった。如何なる特定の理論にも拘束されるつもりはないが、試験に利用するInstron(登録商標)グリップが試験結果に影響を及ぼし得ると考えられる。その結果として、ラバーコートされた25mm幅のモデル番号2702-032の面を有するInstron(登録商標)グリップを利用して試験を行なった。Instron(登録商標)Bluehillソフトウェアバージョン2.25.796から値を直接用いた。
【００３１】
破壊エネルギーの測定
種々の糖アルコールをポリビニルアルコール製剤に加え、名目上2.0ミル(0.051mm)厚さで鋳造した。サンプルは約1.0インチ(2.5cm)幅及び少なくとも約3インチ(7.6cm)長さで、機械(鋳造)方向の寸法が長かった。23℃±3℃(73°F±5°F)の温度と35%±5%の粗対湿度の標準実験室雰囲気で試験を行なった。ASTM D 882、「薄いプラスチックシートの引張特性の標準的試験方法」を利用してフィルムの破壊エネルギーを測定した。この試験は、少なくとも約12時間の時効後に実験室内でモデル5543 Instron(登録商標)引張試験機にて行なった。如何なる特定の理論にも拘束されるつもりはないが、試験に利用するInstron(登録商標)グリップが試験結果に影響を及ぼし得ると考えられる。その結果として、ラバーコートされた25mm幅のモデル番号2702-032の面を有するInstron(登録商標)グリップを利用して試験を行なった。エネルギー/面積方法論のためInstron(登録商標)Bluehillソフトウェアバージョン2.25.796から値を直接用いた。
【００３２】
ヒートシールの測定
種々の糖アルコールをポリビニルアルコール製剤に加え、名目上1.5ミル(0.038mm)厚さで鋳造した。サンプルは約1.0インチ(2.5cm)幅及び少なくとも約3インチ(7.6cm)長さで、機械(鋳造)方向の寸法が長かった。23℃±3℃(73°F±5°F)の温度と35%±5%の粗対湿度の標準実験室雰囲気で試験を行なった。サンプルの引張モード破損のピーク負荷(すなわち、フィルムピーク負荷)をモデル5543 Instron(登録商標)引張試験機で決定した。次にPerrysburg, OHのLako Tool & Manufacturing, Incから入手可能なTS-12ヒートシーラーで22psi(152kPa)及び1秒の滞留時間にて一連の温度でサンプルをヒートシールした。約275°F(135℃)未満の温度では、手で調査中にフィルム引裂きなしでシールが剥離することが分かった。300°F(149℃)より高い温度では、フィルムは褐変し始め、気泡が生じ、分解の開始を示した。従って、275°Fから300°F(135℃〜149℃)まで温度を5°F(約3℃)ずつ上昇させた。各温度設定についてシールしたフィルムを次にモデル5543 Instron(登録商標)引張試験機で試験し、シールピーク負荷を記録した。フィルムピーク負荷で除したシールピーク負荷の比をピーク負荷比として報告した。
【００３３】
実施例1
示した量(phr)で下記成分を用いて1セットの水溶性フィルムを調製した。
【００３４】
2020012117.tif 000004
【００３５】
水溶性フィルム1〜5は、フィルムの総質量に基づいてそれぞれ45wt%のPVOHを含んだ。フィルムの20wt%はCMCとキシリトールの組み合わせで構成された。水溶性フィルム6は、コントロールフィルムとして、CMC又はキシリトールを含まずに65wt%のPVOHを含有した。フィルム1〜5ではCMCとキシリトールの相対量を変えた。上述したように、2.0ミル(0.051mm)厚さの水溶性フィルムを処方1〜5に従って鋳造し、24時間条件付けし、引裂強度、溶解度、引張強度、破断点伸び、及び破壊エネルギーを調べた。結果を下表に再現する。
【００３６】
2020012117.tif 000005
【００３７】
図2は、引裂強度対水溶性フィルムに含まれるwt%キシリトールのプロットである。図3は、溶解時間対水溶性フィルムに含まれるwt%キシリトールのプロットである。図4は、CMC及びキシリトールの負荷が異なるPVOHベース水溶性フィルムの引裂強度の等高線図である。予想どおりに、PVOHとCMCを含有し、キシリトールを含まない水溶性フィルムであるフィルム1は脆く、コントロールフィルム6に比べて23℃でかなりゆっくり溶解することが分かった。このフィルムは10℃ではいくらかの改善された溶解特性を示した。PVOHとキシリトールを含有し、CMCを含まない他の極端なフィルム5も、予想どおりに、コントロールフィルム6に比べて引裂強度が低下し、溶解速度が増すことが分かった。予想外に、それぞれ約3:1の比でCMCとキシリトールが両方とも含まれると(フィルム2)、引裂強度がフィルム1又はフィルム5のどちらの引裂強度より高いことが分かったが、予想どおりに、引裂強度はコントロールフィルム6よりまだ低かった。また驚くべきことに、フィルム2は、同様の溶解速度を有したキシリトールのみのフィルム(フィルム5)を除き、全てのフィルムの最速の溶解速度を有した。このことは、フィルム2では、CMCがCMC/キシリトール混合物の主成分であり、溶解速度は低減すると予測される、すなわち、所与の厚さのフィルムはCMCのレベルが高くなるにつれて溶解に時間がかかると予測されるので、予想外だった。
【００３８】
実施例2
示した量(phr)で下記成分を用いて1セットの水溶性フィルムを調製した。
【００３９】
2020012117.tif 000006
【００４０】
2.0ミル(0.051mm)厚の水溶性フィルムを処方7及び8に従って鋳造し、24時間条件付けし、水溶性フィルムの透明性挙動をモニターした。低分子量ポリビニルアルコールを含有する水溶性フィルムであるフィルム7は、9日未満の間2.0%以下のΔ%不透明度を維持した。対照的に、高分子量ポリビニルアルコールを含有する水溶性フィルムであるフィルム8は、2日未満の間2.0%以下のΔ%不透明度を維持しただけだった。
【００４１】
実施例3
示した量(phr)で下記成分を用いて1セットの水溶性フィルムを調製した。
【００４２】
2020012117.tif 000007
【００４３】
2.0ミル(0.051mm)厚の水溶性フィルムを処方9〜14に従って鋳造し、24時間条件付けし、水溶性フィルムの透明性挙動をモニターした。フィルムが2%より大きいΔ%不透明度を有するまでの日数を記録した。結果を下表に再現する。
【００４４】
2020012117.tif 000008
【００４５】
CMCを含有する水溶性フィルムであるフィルム9、11及び13は、少なくとも30日間実質的な透明度を維持した。しかしながら、CMCを含有しないフィルム10、12、及び14は、急速により不透明になった。ソルビトールの負荷が増えるにつれて、CMCを含まないフィルムはますます速い速度でより不透明になった。10phrのソルビトール負荷では、CMCを含まないフィルム(フィルム10)は9日未満の間実質的に透明なままだった。20phrのソルビトール負荷では、フィルム(フィルム12)は、7日未満の間実質的に透明なままであり、ソルビトール負荷がさらに、30phrまで増えると、フィルム(フィルム14)は4日未満後に、ずっと急速に不透明になった。CMCがフィルム中に存在すると、10phrのソルビトールを含有するフィルム(フィルム9)、20phrのソルビトールを含有するフィルム(フィルム11)及び30phrのソルビトールを含有するフィルム(フィルム13)は、少なくとも30日間実質的に透明なままだった。ソルビトールを含有する水溶性フィルムは、低ソルビトール負荷でさえ、CMCなしでは不十分な透明度を示し、特に高いソルビトール負荷でフィルムにCMCを導入することにより性能が改善された。
【００４６】
実施例4
示した量(phr)で下記成分を用いて1セットの水溶性フィルムを調製した。
【００４７】
2020012117.tif 000009
【００４８】
2.0ミル(0.051mm)厚の水溶性フィルムを処方15〜20に従って鋳造し、24時間条件付けし、水溶性フィルムの透明性挙動をモニターした。フィルムが2%より大きいΔ%不透明度を有するまでの日数を記録した。結果を下表に再現する。
【００４９】
2020012117.tif 000010
【００５０】
10phrのマルチトールを含有し、CMCを含まない水溶性フィルムであるフィルム16は、5日間だけ実質的に透明なままだった。マルチトール負荷が20及び30phrまでさらに増えたフィルム18及び20の場合、フィルムは2日未満後にずっと急速に不透明になった。しかしながら、CMCを含有するフィルムは、マルチトール負荷が10phrの場合は30日まで、マルチトール負荷が20phrの場合は28日まで、マルチトール負荷が30phrの場合は21日まで実質的に透明なままだった。マルチトールは、直鎖状及び環状単位から成る二糖であるが、マルチトールを含むフィルムは、直鎖状単糖ソルビトールを含むフィルムと同様の透明性を有した。ソルビトールを含む場合、すなわち実施例3のように、マルチトールを含むフィルムにCMCを含めると、フィルムが実質的に透明なままである日数を増やすことになった。
【００５１】
比較例5
示した量(phr)で下記成分を用いて1セットの水溶性フィルムを調製した。
【００５２】
2020012117.tif 000011
【００５３】
2.0ミル(0.051mm)厚の水溶性フィルムを処方21〜26に従って鋳造し、24時間条件付けし、水溶性フィルムの透明性挙動をモニターした。フィルムが2%より大きいΔ%不透明度を有するまでの日数を記録した。結果を下表に再現する。
【００５４】
2020012117.tif 000012
【００５５】
マンニトール、(2R,3R,4R,5R)-ヘキサン-1,2,3,4,5,6-ヘキソールは、ソルビトール、(2S,3R,4R,5R)-ヘキサン-1,2,3,4,5,6-ヘキソールの立体異性体である。しかしながら、ソルビトールを含む水溶性フィルム(実施例3)とは異なり、マンニトールを含む水溶性フィルムは、マンニトールの負荷レベル、又はCMCを含めるかにかかわらず、9日間だけ実質的に透明なままだった。マンニトールとソルビトールは両方とも6炭素の等分子量の直鎖状の糖であるが、室温で固体のこれら2種の糖アルコール可塑剤の融解熱は大違いである。ソルビトールは192J/gの融解熱を有し、マンニトールは301J/gの融解熱を有する。
【００５６】
実施例6
示した量(phr)で下記成分を用いて1セットの水溶性フィルムを調製した。
【００５７】
2020012117.tif 000013
【００５８】
2.0ミル(0.051mm)厚の水溶性フィルムを処方27〜32に従って鋳造し、24時間条件付けし、水溶性フィルムの透明性挙動をモニターした。フィルムが2%より大きいΔ%不透明度を有するまでの日数を記録した。結果を下表に再現する。
【００５９】
2020012117.tif 000014
【００６０】
10phrのキシリトールを含有し、CMCを含まない水溶性フィルムであるフィルム28は、26日間実質的に透明なままだった。キシリトール負荷を20又は30phrに増やしたフィルム30及び32の場合、フィルムは2日後にずっと急速に不透明になった。しかしながら、CMCを含むフィルムは、10、20、及び30phrのキシリトール負荷で、それぞれ30日、30日及び14日まで実質的に透明だった。キシリトールは5炭素の糖アルコール可塑剤であるが、キシリトールを含む水溶性フィルムは、6炭素の糖アルコール可塑剤であるソルビトールを含有する水溶性フィルムと同様に振る舞った。ソルビトールを含む実施例3の場合のように、キシリトールを含むフィルムにCMCを含めると、フィルムが実質的に透明なままである日数を増やすことになった。
【００６１】
実施例7
示した量(phr)で下記成分を用いて食用水溶性フィルムを調製した。
【００６２】
2020012117.tif 000015
【００６３】
2.0ミル(0.051mm)厚の水溶性フィルムを処方33に従って鋳造し、24時間条件付けし、上述したように引裂強度、溶解度、引張強度、破断点伸び、及び破壊エネルギーを調べた。結果を下表に再現する。
【００６４】
2020012117.tif 000016
【００６５】
実施例7は、良い溶解時間、引張強度、破断点伸び及び破壊エネルギーを有する本発明の食用水溶性フィルムを実証する。実施例7は、相溶化剤としてセルロースエーテルを含む。
実施例8
示した量(phr)で下記成分を用いて食用水溶性フィルムを調製した。
【００６６】
2020012117.tif 000017
【００６７】
2.0ミル(0.051mm)厚の水溶性フィルムを処方34に従って鋳造し、24時間条件付けし、上述したように引裂強度、溶解度、引張強度、破断点伸び、及び破壊エネルギーを調べた。結果を下表に再現する。
【００６８】
2020012117.tif 000018
【００６９】
実施例8は、実施例7と同様に、良い溶解時間、引張強度、破断点伸び及び破壊エネルギーを有する本発明の食用水溶性フィルムを実証する。実施例8は、相溶化剤として変性デンプンを含む。
【００７０】
実施例9
示した量(phr)で下記成分を用いて食用水溶性フィルムを調製した。
【００７１】
2020012117.tif 000019
【００７２】
処方35の水溶性フィルムから水溶性パケットを作製した。パケットの水溶性フィルムは1.52ミル(0.0386mm)の平均厚を有した。パケット内にオートミールを封入した。パケットとオートミールの適合性を3つの試験雰囲気下で42日間調べた。パケットを高密度ポリエチレン(HDPE)ジャーに挿入して蓋をし、以下のどれか1つの環境にさらした：周囲温度及び湿度(約23℃及び約30〜50%の相対湿度(RH))；38℃及び約80%のRH；又は38℃及び約10%のRH。
42日後、曝露パケットを、処方35の未曝露フィルムに対して試験した。HDPEジャー内で貯蔵した場合、曝露パケットの検査により、目に見えないフィルム若しくは製品の変色、又はパケットの接着性が明らかになった。可撓性は変化しないようだった。溶解度試験を行なった。試験環境内での製品貯蔵の結果として、完全溶解に必要な時間の増加はなかった。パケットの伸び値を未曝露フィルムに対して試験した。全ての試験環境下で、パケットの伸び値は未曝露フィルムに比べてわずかに減少した。結果を下表に再現する。
【００７３】
2020012117.tif 000020
【００７４】
実施例10
示した量(phr)で下記成分を用いて水溶性フィルムを調製した。
【００７５】
2020012117.tif 000021
【００７６】
2.0ミル(0.051mm)厚の水溶性フィルムを処方36、15、9、37、27、38〜40、及び21に従って鋳造し、24時間条件付けし、水溶性フィルムの透明性挙動をモニターした。エリスリトール(処方39)は26日、マンニトール(処方21)は21日であることを除き、フィルムの透明度を30日間モニターした。結果を下表に再現する。
【００７７】
2020012117.tif 000022
【００７８】
室温で固体の糖アルコール可塑剤として記載量のズルシトール、エリスリトール、ペンタエリスリトール又はマンニトールを有する処方38、39、40、及び21のフィルムは望ましくない混濁を示した。対照的に、室温で固体の糖アルコール可塑剤としてイソマルト、マルチトール、ソルビトール、又はアドニトールを含んでなる処方36、15、9、37、及び27のフィルムは許容できるレベルの透明度を示した。望ましくないフィルムは37.2%以上の不透明度値を有したが、望ましいフィルムは36.6%以下の不透明度レベルを有した。実施例10は、室温で固体の糖アルコール可塑剤を10phr含んでなるフィルムでは、糖アルコール可塑剤が約247J/g以下の融解熱を有する場合のフィルムは許容できる透明性であり、糖アルコール可塑剤が約289J/g以上の融解熱を有する場合のフィルムはこれらの負荷率で許容できない混濁を有したことを示す。
【００７９】
実施例11
示した量(phr)で下記成分を用いて水溶性フィルムを調製した。
【００８０】
2020012117.tif 000023
【００８１】
2.0ミル(0.051mm)厚の水溶性フィルムを処方11、41、29、42、43、17、23、44、及び45に従って鋳造し、24時間条件付けし、水溶性フィルムの透明性挙動をモニターした。エリスリトール(処方44)は26日、マンニトール(処方23)は21日であることを除き、フィルムの透明度を30日間モニターした。結果を下表に再現する。
【００８２】
2020012117.tif 000024
【００８３】
固体の糖アルコール可塑剤として記載量のズルシトール、ペンタエリスリトール、マルチトール、マンニトール、エリスリトール、又はアドニトールを有する処方42、43、17、23、44、及び45のフィルムは望ましくない濁った外観を示した。対照的に、室温で固体の糖アルコール可塑剤としてキシリトール、イソマルト又はソルビトールを含んでなる処方11、41、及び29のフィルムは許容できるレベルの透明度を示した。望ましくないフィルムは37.4%以上の不透明度値を有したが、望ましいフィルムは36.8%以下の不透明度レベルを有した。実施例11は、室温で固体の糖アルコール可塑剤を20phr含んでなるフィルムでは、糖アルコール可塑剤が約247J/g以下の融解熱を有する場合のフィルムは、247J/g未満の融解熱を有するが、2つの隣接する立体障害性でないヒドロキシル基を同一平面内に持たない室温で固体の糖アルコール可塑剤マルチトール及びアドニトールを含んでなるフィルム（これらのフィルムは許容できない混濁性だった）を除き、許容できる透明性だったことを示す。対照的に、糖アルコール可塑剤が約289J/g以上の融解熱を有する場合のフィルムは、これらの負荷率で許容できない濁った外観だった。
【００８４】
実施例12
示した量(phr)で下記成分を用いて水溶性フィルムを調製した。
【００８５】
2020012117.tif 000025
【００８６】
2.0ミル(0.051mm)厚の水溶性フィルムを処方13、46、47、48、19、31、49、50、及び25に従って鋳造し、24時間条件付けし、水溶性フィルムの透明性挙動をモニターした。エリスリトール(処方49)は26日、マンニトール(処方25)は21日であることを除き、フィルムの透明度を30日間モニターした。結果を下表に再現する。
【００８７】
2020012117.tif 000026
【００８８】
固体の糖アルコール可塑剤として記載量のズルシトール、ペンタエリスリトール、マルチトール、キシリトール、エリスリトール、アドニトール又はマンニトールを有する処方47、48、19、31、49、50、及び25のフィルムは望ましくない濁った外観を示した。対照的に、室温で固体の糖アルコール可塑剤としてイソマルト又はソルビトールを含んでなる処方13及び46のフィルムは許容できるレベルの透明度を示した。望ましくないフィルムは37.3%以上の不透明度値を有したが、望ましいフィルムは37.0%以下の不透明度レベルを有した。実施例12は、室温で固体の糖アルコール可塑剤を30phr含んでなるフィルムでは、糖アルコール可塑剤が約192J/g以下の融解熱を有する場合のフィルムは、192J/g未満の融解熱を有するが、2つの隣接する立体障害性でないヒドロキシル基を同一平面内に持たない室温で固体の糖アルコール可塑剤マルチトールを含んでなるフィルム（このフィルムは許容できない混濁性だった）を除き、許容できる透明性だったことを示す。対照的に、糖アルコール可塑剤が約232J/g以上の融解熱を有する場合のフィルムは、これらの負荷率で許容できない濁った外観だった。
【００８９】
実施例13
示した量(phr)で下記成分を用いて水溶性フィルムを調製した。
【００９０】
2020012117.tif 000027
【００９１】
2.0ミル(0.051mm)厚の水溶性フィルムを処方51に従って鋳造し、24時間条件付けし、上述したように、引裂強度、溶解度、引張強度、破断点伸び、及び破壊エネルギーを試験した。結果を下表に再現する。
【００９２】
2020012117.tif 000028
【００９３】
実施例13は、ブロッキング防止のために追加の加工助剤を添加すると、視覚的に観察した場合に良い引裂、引張及び溶解特性並びに許容できる透明性が達成されたことを示す。
【００９４】
実施例14
示した量(phr)で下記成分を用いて水溶性フィルムを調製した。
【００９５】
2020012117.tif 000029
【００９６】
1.5ミル(0.038mm)厚の水溶性フィルムを処方52に従って鋳造し、24時間条件付けし、様々な温度でフィルムピーク負荷、次いでシールピーク負荷を試験した。ピーク負荷比を決定した。結果を下表に再現する。
【００９７】
2020012117.tif 000030
【００９８】
実施例14は、275°F〜300°F(135℃〜149℃)の範囲の温度でヒートシールしたフィルムで許容できるピーク負荷比が得られることを示す。
【図１ａ】
2020012117.tif 000031
【図１ｂ】
2020012117.tif 000032
【図２】
2020012117.tif 000033
【図３】
2020012117.tif 000034
【図４】
2020012117.tif 000035
【手続補正書】
【提出日】令和1年11月14日(2019.11.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水溶性樹脂と、
相溶化剤と、
室温で固体の糖アルコール可塑剤と
の水溶性混合物を含んでなる水溶性フィルムであって、
実質的に透明である、前記水溶性フィルム。
【請求項２】
請求項１に記載のフィルムを含んでなる水溶性パケットを含む物品。
【手続補正書】
【提出日】令和1年11月26日(2019.11.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルムの総質量に基づいて約35〜約90wt.%の範囲の量の、ポリビニルアルコール又は変性ポリビニルアルコールを含む水溶性樹脂と、
15〜25phrの量の、セルロースエーテル、変性デンプン、ペクチンの多糖類、アルギン酸ナトリウムの多糖類、及びその任意の組み合わせから成る群より選択される相溶化剤と、
ブロッキング防止剤と、
5〜35phrの量の、イソマルト、ソルビトール、アドニトール、キシリトール、及びその組み合わせから成る群より選択される糖アルコールと
の水溶性混合物を含んでなる水溶性フィルムであって、
少なくとも400g/ミルの引裂強度を有し、かつ50秒未満で完全に溶解する、前記水溶性フィルム。
【請求項２】
前記糖アルコールが10〜20phrの量で含まれる、請求項１に記載の水溶性フィルム。
【請求項３】
前記糖アルコールが約10〜約25phrの量で含まれ、かつ約192J/g以下の融解熱を特徴とする、請求項１に記載の水溶性フィルム。
【請求項４】
前記相溶化剤がカルボキシメチルセルロースであり；
前記糖アルコールがソルビトールを含み；かつ
前記水溶性フィルムが、2.0ミル(0.051mm)厚のとき、23℃で水に50秒未満で溶解する、請求項１〜３のいずれか1項に記載の水溶性フィルム。
【請求項５】
2.0ミル(0.051mm)の厚さに鋳造した場合、少なくとも30日間貯蔵した後にX-RITE SP60シリーズ球分光光度計X-64測色計で決定して37.0%以下の測定不透明度を有する、請求項１〜４のいずれか1項に記載の水溶性フィルム。
【請求項６】
前記水溶性フィルムが食用である、請求項１〜５のいずれか1項に記載の水溶性フィルム。
【請求項７】
前記水溶性樹脂がポリビニルアルコールを含む、請求項１〜６のいずれか1項に記載の水溶性フィルム。
【請求項８】
前記水溶性樹脂が、約75%〜約99%の範囲の加水分解度のポリビニルアルコールを含む、請求項７に記載の水溶性フィルム。
【請求項９】
前記ポリビニルアルコールがさらに、約80,000〜約175,000g/molの範囲の重量平均分子量を特徴とする、請求項８に記載の水溶性フィルム。
【請求項１０】
液体可塑剤をさらに含む、請求項１〜９のいずれか1項に記載の水溶性フィルム。
【請求項１１】
前記液体可塑剤が、グリセロール、ジグリセロール、プロピレングリコール、エチレングリコール、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、MW400g/molまでのポリエチレングリコール、2-メチル-1,3-プロパンジオール、乳酸及び前記の任意の物質の組み合わせから成る群より選択される、請求項１０に記載の水溶性フィルム。
【請求項１２】
前記液体可塑剤が、グリセロール及びプロピレングリコールを含む、請求項１１に記載の水溶性フィルム。
【請求項１３】
前記液体可塑剤が約25〜約50phrの範囲の量で前記フィルム中に存在する、請求項１０〜１２のいずれか1項に記載の水溶性フィルム。
【請求項１４】
前記相溶化剤がカルボキシメチルセルロースを含む、請求項１〜１３のいずれか1項に記載の水溶性フィルム。
【請求項１５】
前記カルボキシメチルセルロースが約0.6〜約0.95の範囲の置換度を有する、請求項１４に記載の水溶性フィルム。
【請求項１６】
前記カルボキシメチルセルロースが、約20〜約80cPの範囲の2%水溶液粘度を有する、請求項１４又は１５に記載の水溶性フィルム。
【請求項１７】
前記相溶化剤対前記糖アルコールの比が約2:1〜約1:2の範囲にある、請求項１〜１６のいずれか1項に記載の水溶性フィルム。
【請求項１８】
前記相溶化剤対前記糖アルコールの比が約1.5:1〜約1:1の範囲にある、請求項１７に記載の水溶性フィルム。
【請求項１９】
さらに界面活性剤を含む、請求項１〜１８のいずれか1項に記載の水溶性フィルム。
【請求項２０】
前記界面活性剤が、スルホコハク酸ナトリウムジオクチル、グリセロールとプロピレングリコールのラクチル化脂肪酸エステル、脂肪酸のラクチルエステル、アルキル硫酸ナトリウム、ポリソルベート20、ポリソルベート60、ポリソルベート65、ポリソルベート80、レシチン、グリセロールとプロピレングリコールのアセチル化脂肪酸エステル、及び脂肪酸のアセチル化エステル、並びに前記の任意の物質の組み合わせから成る群より選択される、請求項１９に記載の水溶性フィルム。
【請求項２１】
前記フィルムがヒートシール可能である、請求項１〜２０のいずれか1項に記載の水溶性フィルム。
【請求項２２】
前記フィルムがさらに熱成形可能である、請求項２１に記載の水溶性フィルム。
【請求項２３】
請求項１〜２２のいずれか1項に記載のフィルムを含んでなる水溶性パケットを含む物品。