ВОДОРАСТВОРИМАЯ ПЛЕНКА, ПАКЕТЫ, В КОТОРЫХ ИСПОЛЬЗУЕТСЯ ПЛЕНКА, И СПОСОБЫ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
WATER-SOLUBLE FILM, PACKAGES, IN WHICH FILM IS USED, AND METHODS FOR PRODUCTION AND APPLICATION THEREOF

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУ
Настоящий документ претендует на преимущества временной патентной заявки США № 62/139478, поданной 27 марта 2015 г., в соответствии с 119(e) раздела 35 Свода законов США (U.S.C.), а ее описание настоящим включено в данный документ в качестве ссылки.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Область техники
Данное изобретение относится в общем к водорастворимым пленкам. Более конкретно, данное изобретение относится к водорастворимым пленкам на основе поливинилового спирта, пригодным для упаковки ингредиентов и высвобождающим их в холодную воду через желательный промежуток времени.
Краткое описание родственных технологий
Водорастворимые полимерные пленки широко используются в качестве упаковочных материалов для упрощения диспергирования, наливания, растворения и дозирования доставляемого материала. Например, пакетики, изготовленные из водорастворимой пленки, широко используются для упаковки композиций бытового назначения, таких как моющие средства для стирки или для мытья посуды. Потребитель может положить упакованную в пакетик композицию непосредственно в смесительную камеру, такую как корзина, раковина или стиральная машина. Предпочтительно, это обеспечивает возможность точного дозирования при устранении для потребителя необходимости отмеривать композицию. Упакованная в пакетик композиция может также уменьшать беспорядок, связанный с дозированием подобных композиций из сосуда, такой как наливание жидкого моющего средства из бутылки. В общем, пакетики из растворимой полимерной пленки с предварительно дозированными количествами содержимого обеспечивают удобство для потребителя при использовании по различным назначениям.
Некоторые водорастворимые полимерные пленки, используемые для изготовления представленных в настоящее время на рынке пакетиков, могут неполностью растворяться в процессе стирки, в результате чего остатки пленки попадают на изделия, которые подвергаются стирке. Такие проблемы могут, в частности, возникать при использовании пакетика при стирке в жестких условиях, таких как использование пакетика в холодной воде, т.е. воде с температурой всего 5 °C. Использование для стирки более холодной воды особенно желательно для потребителя вследствие озабоченности состоянием окружающей среды и энергозатратами.
Принятый недавно Регламент Комиссии (ЕС) № 1297/2014 от 5 декабря 2014 г. внес изменения, с целью его адаптации к научно-техническому прогрессу, в Регламент (ЕК) № 1272/2008 Европарламента и Совета по классификации, маркировке и упаковке веществ и смесей, с требованием принятия дополнительных мер к жидким бытовым моющим средствам для стирки в дозах, предназначенных для одноразового использования, в растворимой упаковке. В число этих условий входит требование, что растворимая упаковка должна удерживать свое жидкое содержимое в течение по меньшей мере 30 секунд при помещении растворимой упаковки в воду при 20°C.
Таким образом, в данной области техники существует потребность в водорастворимой пленке, растворимой в холодной воде, из которой может быть изготовлена упаковка для жидких моющих средств, и которая при использовании для изготовления упаковок будет удерживать свое жидкое содержимое в течение по меньшей мере 30 секунд при помещении растворимой упаковки в воду при 20°C.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Первым аспектом данного изобретения является водорастворимая пленка, содержащая смесь водорастворимого поливинилового спирта и смеси пластификаторов, содержащей или состоящей по существу из глицерина, сорбита и 2-метил-1,3-пропандиола.
Другим аспектом данного изобретения является водорастворимая пленка, содержащая или состоящая по существу из смеси водорастворимого поливинилового спирта и смеси пластификаторов, содержащей глицерин, сорбит и триметилолпропан.
Еще одним аспектом данного изобретения является водорастворимая пленка, содержащая смесь водорастворимого поливинилового спирта, пластификатор, противоадгезионный наполнитель и модификатор высвобождения.
Дополнительными аспектами данного изобретения являются изделия, включая контейнеры, изготовленные из или с использованием любой из пленок, описанных в данном документе, и такие контейнеры, наполненные композициями, например, активными компонентами моющего средства.
Другими аспектами данного изобретения являются способы изготовления таких пленок и контейнеров.
Дополнительными аспектами данного изобретения являются способы использования таких пленок и контейнеров, например, для дозирования композиций, удерживаемых пленкой, при контакте с водой, например, в качестве пакетика с моющим средством для стирки.
Для пленок, связанных с ними изделий, и способов, описанных в данном документе, предусматривается, что необязательные признаки, включая, без ограничений, компоненты, диапазоны их содержания, заместители, условия и стадии, выбирают из различных аспектов, вариантов реализации и примеров, приведенных в данном документе.
Дополнительные аспекты и преимущества будут понятны рядовым специалистам в данной области техники после прочтения приведенного далее детального описания, в сочетании с чертежами. Хотя пленка, пакетик и способы их изготовления могут быть реализованы в различных формах, приведенное далее описание включает конкретные варианты реализации, с пониманием того, что данное описание является иллюстративным, и не предусматривает ограничения изобретения конкретными вариантами реализации, описанными в данном документе.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Для облегчения понимания настоящего изобретения, к нему прилагаются шестнадцать фигур чертежей.
На Фигуре 1 проиллюстрирована предполагаемая тенденция снижения сил слипания при введении дополнительных количеств противоадгезионного наполнителя и модификатора высвобождения в пленки в соответствии с настоящим изобретением.
На Фигуре 2 показан пример аппарата для измерения коэффициента трения образца пленки.
На Фигуре 3 показан пример гнездовой пресс-формы, имеющей четыре гнезда.
На Фигуре 4 изображен пример проволочной корзинки (показанной с открытой крышкой, чтобы было лучше видно помещенные в нее водорастворимые пакетики) для использования в испытаниях на высвобождение жидкости, описанных в данном документе.
На Фигуре 5 показан аппарат для проведения испытаний на высвобождение жидкости, включающий лабораторный стакан, установленный на штативе, где на штативе закреплен стержень для опускания корзинки в лабораторный стакан, стержень крепится с помощью втулки со стопорным винтом (не показан).
2
На Фигуре 6 показан график поверхности отклика (контурная диаграмма) для смесей SiO и стеариновой кислоты в пленках по Примеру 1.
На Фигуре 7 показана диаграмма рассеяния откорректированных времен растворения в зависимости от остатков в КР (5 мин) для пленок по Примеру 2.
2
На Фигуре 8 показаны графики модуля при 10% (Н/мм), предела прочности на растяжение (МПа), остатка в КР (5 мин) в %, прочности на разрыв (г/мил (g/mil)), откорректированного времени растворения (3 мил, в долях секунды), и статического КТ (COF) (коэффициент трения) для пленок по Примеру 3.
2
На Фигуре 9 показаны графики модуля при 10% (Н/мм), предела прочности на растяжение (МПа), остатка в КР (5 мин) в %, прочности на разрыв (г/мил), откорректированного времени растворения (3 мил, в долях секунды), и статического КТ для пленок по Примеру 4.
На Фигуре 10 показано сравнение показателя остатка в КР (5 мин) для пленок по Примеру 3 (MPD) с пленками по Примеру 4 (TMP) при постоянном уровне содержания смеси пластификаторов (GSM или GST) в м.ч. на 100 м.ч. смолы (PHR).
На Фигуре 11 показан интервальный график зависимостиколичества остатка в КР (5 мин) как функции содержания глицерина в м.ч. на 100 м.ч. смолы (PHR) в пленках по Примерам 3 и 4.
На Фигуре 12 показан интервальный график зависимости остатка в КР (5 мин) как функции содержания сорбита в м.ч. на 100 м.ч. смолы (PHR) в пленках по Примерам 3 и 4.
На Фигуре 13 показан интервальный график зависимости остатка в КР (5 мин) как функции содержания MPD или TMP в м.ч. на 100 м.ч. смолы (PHR) в пленках по Примерам 3 и 4.
На Фигуре 14 показан график модуля при 10% как функции суммарного содержания смеси (GSM или GMT) в м.ч. на 100 м.ч. смолы (PHR) для пленок по Примерам 3 и 4.
На Фигуре 15 представлен интервальный график зависимости статического КТ (коэффициент трения) как функции уровня содержания глицерина плюс MPD или TMP в м.ч. на 100 м.ч. смолы (PHR) для пленок по Примерам 3 и 4.
На Фигуре 16 представлена контурная диаграмма статического КТ (коэффициент трения) модельной смеси для смесей глицерина, сорбита и TMP в пленках, таких как описанные в Примере 4.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Определения
ʺВключающийʺ, в используемом в данном документе значении, означает, что различные компоненты, ингредиенты или стадии могут быть совместно использованы в практике настоящего изобретения. Соответственно, термин ʺвключающийʺ охватывает более ограничительные термины ʺсостоящий по существу изʺ и ʺсостоящий изʺ. Композиции по настоящему изобретению могут включать, состоять по существу из, или состоять из любых необходимых и необязательных элементов, раскрытых в данном документе.
ʺЖидкостьʺ, в используемом в данном документе значении, включает пасты, жидкости, гели, пены и мусс. Неограничительные примеры жидкостей включают: жидкие композиции моющих средств для стирки слабозагрязненных и сильнозагрязненных изделий, средства, улучшающие характеристики тканей, чистящие композиции для твердых поверхностей, гелевые моющие средства, обычно используемые для стирки и мытья посуды, добавки для отбеливания и стирки, шампуни, средства для мытья тела и другие композиции для личной гигиены. Жидкость может включать газы (например, суспендированные пузырьки, или твердые материалы, например, частицы). В частности, предусматриваются жидкие композиции моющих средств для стирки слабо -загрязненных и сильнозагрязненных изделий, например, для ухода за изделиями при стирке.
Все процентные отношения, части и соотношения основаны на общей сухой массе композиции пленки или общей массе композиции содержимого пакета в соответствии с описанием настоящего изобретения, и все измерения проводятся при температуре около 25 °C, если не указано иное. Все массы, относящиеся к перечисленным ингредиентам, основаны на уровне содержания активного вещества и поэтому не включают носители или побочные продукты, которые могут входить в состав коммерчески доступных материалов, если не указано иное.
Все диапазоны значений, указанные в данном документе, включают все возможные подмножества диапазонов значений и любые комбинации таких диапазонов подмножеств. По умолчанию, диапазоны значений включают указанные конечные точки, если не указано иное. В тех случаях, когда указывается диапазон численных значений, следует понимать, что все промежуточные значения между верхним и нижним пределами данного диапазона и любые другие указанные или промежуточные значения в таком указанном диапазоне включаются в данное описание изобретения. Верхний и нижний пределы таких меньших по размеру диапазонов могут быть независимо включены в меньшие по размеру диапазоны, и также охватываются данным описанием изобретения, за исключением любых конкретно исключенных пределов в указанном диапазоне. В тех случаях, когда указанный диапазон включает один или оба предела, диапазоны, исключающие любой один или оба из таких включенных пределов, также рассматриваются как часть данного изобретения.
Размеры и значения величин, раскрытые в данном документе, не следует понимать как строго ограниченные точными указанными числовыми значениями величин. Вместо этого, если не указано иное, каждый такой размер должен обозначать как указанное значение, так и функционально эквивалентный диапазон, окружающий такое значение величины. Например, размер, раскрытый как ʺ40 ммʺ, должен обозначать ʺоколо 40 ммʺ.
Пакетики, описанные в данном документе, включают водорастворимую пленку. Водорастворимая пленка, пакетики, включающие водорастворимую пленку, композиции, содержащиеся в пакетиках (т.е., ʺкомпозиции в пакетикахʺ), упаковка для пакетиков и способы стирки с использованием пакетика описаны ниже в данном документе.
В используемом в данном документе значении, термины пачка (пачки) и пакетик (пакетики) должны рассматриваться как взаимозаменяющие. В определенных вариантах реализации, термины пачка (пачки) и пакетик (пакетики), соответственно, используются для обозначения контейнера, изготовленного с использованием пленки, и герметически упакованного контейнера, предпочтительно содержащего герметически упакованный в нем материал, например, в форме системы для доставки отмеренной дозы. Герметически упакованные пакетики могут быть, изготовлены любым пригодным способом, включая такие процессы и признаки, как термосваривание, сварка растворителем и герметизация адгезивом (например, с использованием водорастворимого адгезива).
В используемом в данном документе значении, и если не указано иное, термин ʺ% мас.ʺ иʺ % мас.ʺ (wt.% и wt%) будет относиться к композиции указанного элемента в ʺсухихʺ (безводных) частях по массе по отношению к пленке в целом (когда это возможно) или в массовых частях по отношению к находящейся в пакетике композиции в целом (когда это возможно). В используемом в данном документе значении, и если не указано иное, термин ʺPHRʺ будет указывать на содержание указанного элемента в массовых частях на сто массовых частей водорастворимого полимера (или смолы; независимо от того, представляет ли он собой PVOH или что-то другое) в водорастворимой пленке.
Как описано ниже, пленка, описанная в данном документе, неожиданно обеспечивает комбинацию (1) приемлемых характеристиквысвобождения жидкости при использовании для изготовления пакетиков, содержащих жидкие ингредиенты, по результатам измерений путем проведения испытаний на высвобождение жидкости, описанных ниже; (2) прекрасные показатели низкого количества остатка, определяемого методом испытаний в камере растворения; и (3) прекрасную способность к трансформируемости в пакетики с использованием автоматизированного оборудования (конвертируемость), определяемую относительно низким коэффициентом трения (COF), измеряемого методом испытаний коэффициента трения, описанным ниже.
Пленка включает водорастворимую сополимерную смолу поливинилового спирта (ПВС), пластификатор, модификатор высвобождения, противоадгезионный наполнитель, и необязательные ингредиенты.
Пленка может быть изготовлена методом отливки из раствора. Пленка может быть использована для формования контейнера (пакетика) любым пригодным способом, включая термоформование и, например, сварку растворителем или термосваривание слоев пленки по периферии контейнера. Пакетики могут быть использованы для дозирования материалов, например, предназначенных для доставки в наливную воду.
Пленка, пакетики и связанные с ними способы изготовления и применения, как предусматривается, включают варианты реализации, содержащие любую комбинацию одного или нескольких дополнительных необязательных элементов, признаков и стадий, дополнительно описанных ниже (включая представленные в примерах и на фигурах), если не указано иное.
Водорастворимая пленка
Пленка и связанные с ней пакетики, описанные в данном документе, включают пластифицированную отлитую из раствора водорастворимую пленку. В одном аспекте, водорастворимая пленка содержит в общей сложности по меньшей мере около 50% мас. смолы ПВС, включающей один или несколько полимеров PVOH, которые необязательно содержат сополимер ПВС. Пленка может иметь любую пригодную толщину, и пленка толщиной около 76 микрон (мкм) является типичной и конкретно предусматривается данным изобретением. Другие предусматриваемые значения величин и диапазоны значений включают значения в диапазоне от около 5 до около 200 мкм, или в диапазоне от около 20 до около 100 мкм, или от около 40 до около 90 мкм, или от около 50 до 80 мкм, или от около 60 до 65 мкм, например, 65 мкм, 76 мкм или 88 мкм.
Смола ПВС
Пленка, описанная в данном документе, включает один или несколько полимеров поливинилового спирта (ПВС), составляющих компонент смолы ПВС пленки, и может включать смолу сополимера ПВС.
Поливиниловый спирт представляет собой синтетическую смолу, обычно получаемую путем алкоголиза, обычно называемого гидролизом или омылением поливинилацетата. Полностью гидролизованный ПВС, в котором практически все ацетатные группы были превращены в спиртовые группы, представляет собой полимер с сильными водородными связями и высокой степенью кристалличности, который растворяется только в горячей воде - при температуре выше около 60°C (около 140 °F). Если после гидролиза поливинилацетата остается достаточное число ацетатных групп, т.е. полимер ПВС является частично гидролизованным, то полимер имеет более слабые водородные связи, меньшую степень кристалличности и обычно растворим в холодной воде - при температуре ниже около 10°C (около 50 °F). По существу, частично гидролизованный полимер представляет собой сополимер винилового спирта-винилацетата, т.е. сополимер ПВС, но обычно называется ПВС.
1
4
6
В частности, смола ПВС будет содержать частично или полностью гидролизованный сополимер ПВС, включающий анионное мономерное звено, мономерное звено винилового спирта и, необязательно, винилацетатное мономерное звено. В различных вариантах реализации, анионный мономер может быть чем-то одним или несколькими из винилуксусной кислоты, малеиновой кислоты, моноалкилмалеата, диалкилмалеата, монометилмалеата, диметилмалеата, малеинового ангидрида, фумаровой кислоты, моноалкилфумарата, диалкилфумарата, монометилфумарата, диметилфумарата, фумарового ангидрида, итаконовой кислоты, монометилитаконата, диметилитаконата, итаконового ангидрида, винилсульфоновой кислоты, аллилсульфоновой кислоты, этиленсульфоновой кислоты, 2-акриламидо-1-метилпропансульфоновой кислоты, 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты, 2-метилакриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты, 2-сульфоэтилакрилата, солей щелочных металлов вышеперечисленного (например, натриевой, калиевой, или других солей щелочных металлов), сложных эфиров вышеперечисленного (например, метилового, этилового, или других C-C или C-алкильных сложных эфиров), и их комбинаций (например, разных типов анионных мономеров или эквивалентных форм одного и того же анионного мономера). Например, анионный мономер может включать одну или несколько акриламидометилпропансульфоновых кислот (например, 2-акриламидо-1-метилпропансульфоновую кислоту, 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновую кислоту, 2-метилакриламидо-2-метилпропансульфоновую кислоту) и их соли щелочных металлов (например, натриевые соли). Аналогично, анионный мономер может включать что-то одно или несколько из монометилмалеата и его солей щелочных металлов (например, натриевых солей).
В одном типе варианта реализации, ПВС представляет собой сополимер, модифицированный карбоксильной группой. В другом аспекте, ПВС может быть модифицированным мономером дикарбоксильного типа. В одном классе этих вариантов реализации, α-углерод карбонила контактирует с ненасыщенной связью (например, малеиновая кислота, фумаровая кислота). В другом классе этих вариантов реализации, α-углерод карбонила контактирует с ненасыщенной связью метильной боковой группой (например, цитраконовая кислота, мезаконовая кислота). В другом классе этих вариантов реализации, β-углерод карбонила контактирует с ненасыщенной связью (например, итаконовая кислота, цис-глутаконовая кислота, транс-глутаконовая кислота). Предусматриваются мономеры, обеспечивающие алкилкарбоксильные группы. Конкретно предусматривается coмономер малеатного типа (например, диалкилмалеат, включая монометилмалеат).
Величина содержания анионных функциональных групп в смоле ПВС может иметь значение в диапазоне от 1 до 10% мол., или от 1,5% до 8%, или от 2 до 6%, или от 1% до 4%, например, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7% или 8%.
В другом аспекте число боковых групп, вводимых путем сополимеризации, может иметь значение в диапазоне от 1% до 20%, или от 1,5% до 8%, или от 2% до 12%, или от 2% до 10%, или по меньшей мере 2,5%, или по меньшей мере 3%, или по меньшей мере 3,5%, например, 2%, 3%, 6% или 8%.
Количество сополимеров ПВС в пленке может иметь значение в диапазоне от около 55 до около 95% мас. в пересчете на общий вес пленки, или от около 60% до 90%, или от около 65% до около 85%. Если используются два жидких пластификатора, то конкретно предусматривается диапазон значений содержания сополимеров ПВС от около 75% до около 80%, например, 76%, 77%, или 78%. Если используются два твердых пластификатора, то конкретно предусматривается диапазон значений содержания сополимеров ПВС от около 65% до около 75%, например, 67%, 68%, 69%, 70%, 71%, или 72%.
Общее содержание смолы ПВС в пленке может иметь степень гидролиза (С.Г. или СГ), равную по меньшей мере 80%, 84% или 85%, и не более около 99,7%, 98%, 96%, или 80%, например, в диапазоне от около 84% до около 90%, или от 85% до 88%, или 86,5%, или в диапазоне от 85% до 99,7%, от около 88% до 98%, или от 90% до 96%, например, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, или 96%. В используемом в данном документе значении, степень гидролиза выражается как молярный процент винилацетатных звеньев, превращающихся в звенья винилового спирта.
ВЯЗКОСТЬ
Вязкость полимера ПВС (μ) определяют путем измерения свежеприготовленного раствора с помощью вискозиметра типа Brookfield LV с UL-адаптером, как описано в Британском стандарте EN ISO 15023-2:2006, Приложение E, метод испытаний Brookfield. Международной практикой является определение вязкости 4% водных растворов поливинилового спирта при 20 °C. Все вязкости, указанные в данном документе в сантипуазах (сП), следует понимать как относящиеся к вязкости 4% водного раствора поливинилового спирта при 20 °C, если не указано иное. Аналогично, в тех случаях, когда смола описывается как имеющая (или не имеющая) определенную вязкость, если не указано иное, подразумевается, что указанная вязкость представляет собой среднюю вязкость смолы, имеющей по своей природе соответствующее распределение молекулярного веса.
Смола ПВС может иметь среднюю вязкость, равную по меньшей мере около 10 сП, 12 сП, 13 сП, 13,5 сП, 14 сП, 15 сП, 16 сП, или 17 сП, и не более около 30 сП, 28 сП, 27 сП, 26 сП, 24 сП, 22 сП, 20 сП, 19 сП, 18 сП, или 17,5 сП, например, в диапазоне от около 13 сП до около 27 сП, или от около 13,5 сП до около 20 сП, или от около 18 сП до около 22 сП, или от около 14 сП до около 19 сП, или от около 16 сП до около 18 сП, или от около 17 сП до около 16 сП, например, 23 сП, или 20 сП, или 16,5 сП. В данной области техники хорошо известно, что вязкость смол ПВС коррелирует со среднемассовой молекулярной массой  смолы ПВС, и часто вязкость используется вместо .
ДРУГИЕ ВОДОРАСТВОРИМЫЕ ПОЛИМЕРЫ
Другие водорастворимые полимеры для использования в дополнение к сополимерной ПВС-пленке могут включать, без ограничений, сополимер винилового спирта-винилацетата, иногда называемый гомополимером ПВС, полиакрилаты, водорастворимые акрилатные сополимеры, поливинилпирролидон, полиэтиленимин, пуллулан, водорастворимые природные полимеры, включая, без ограничений, гуаровую камедь, аравийскую камедь, ксантановую камедь, каррагенан и крахмал, производные водорастворимых полимеров, включая, без ограничений, модифицированные крахмалы, этоксилированный крахмал, и гидроксипропилированный крахмал, сополимеры вышеперечисленного и комбинации любых их вышеперечисленных материалов. Другие водорастворимые полимеры могут включать полиалкиленоксиды, полиакриламиды, полиакриловые кислоты и их соли, целлюлозы, простые эфиры целлюлозы, сложные эфиры целлюлозы, амиды целлюлозы, поливинилацетаты, поликарбоновые кислоты и их соли, полиаминокислоты, полиамиды, желатины, метилцеллюлозы, карбоксиметилцеллюлозы и их соли, декстрины, этилцеллюлозы, гидроксиэтилцеллюлозы, гидроксипропилметилцеллюлозы, мальтодекстрины, полиметакрилаты, и комбинации любых из вышеперечисленных материалов. Такие водорастворимые полимеры, будь то ПВС или иные, являются коммерчески доступными из различных источников.
ПЛАСТИФИКАТОРЫ

Пластификатор может включать, без ограничений, глицерин, диглицерин, сорбит, этиленгликоль, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, дипропиленгликоль, тетраэтиленгликоль, пропиленгликоль, полиэтиленгликоли до ММ 400, неопентилгликоль, триметилолпропан, полиэфирполиолы, сорбит, 2-метил-1,3-пропандиол (например, MP Diol), этаноламины, и их смесь. Пластификатор может быть выбран из глицерина, сорбита, триэтиленгликоля, пропиленгликоля, дипропиленгликоля, 2-метил-1,3-пропандиола, триметилолпропана, или их комбинаций. В одном типе варианта реализации, пластификатор включает глицерин, сорбит и 2-метил-1,3-пропандиол. В другом типе варианта реализации, пластификатор включает глицерин, сорбит и триметилолпропан. Общее количество пластификатора может находиться в диапазоне от около10% мас. до около45% мас., или от около 20% мас. до около 45% мас., или от около 15% мас. до около 35% мас., или от около 20% мас. до около 30% мас., например, около 25% мас., в пересчете на общую массу пленки.
Например, для комбинации глицерина, сорбита и 2-метил-1,3-пропандиола, общее количество пластификатора может находиться в диапазоне от около 10% мас. до около 40% мас., или от около 15% мас. до около 45% мас., или от около 20% мас. до около 30% мас., или от около 22% мас. до около 28% мас., например, 25% мас. Эти диапазоны значений обычно будут более низкими, потому что два пластификатора (глицерин и 2-метил-1,3-пропандиол) представляют собой жидкости при комнатной температуре и один (сорбит) является твердым при комнатной температуре. Необязательно, глицерин может быть использован в количестве от около 2% мас. до около 25% мас., или от 3% мас. до около 20% мас., или от около 4% мас. до около 14% мас., или от около 6% мас. до около 12% мас., например, около 9% мас. Необязательно, сорбит может быть использован в количестве от около 0.1% мас. до около 20% мас., или от около 0,5% мас. до около 15% мас., или от около 1% мас. до около 10% мас., или от около 2% мас. до около 6% мас., например, около 3,3% мас. Необязательно, 2-метил-1,3-пропандиол может быть использован в количестве от около 5% мас. до около 30% мас., или от около 10% мас. до около 22,5% мас., или от около 12% мас. до около 18% мас., например, 16% мас.
В другом аспекте, количество пластификаторов может быть охарактеризовано в м.ч. на 100 м.ч. смолы (PHR). Таким образом, например, для комбинации глицерина, сорбита и 2-метил-1,3-пропандиола (MPD), общее количество пластификатора может составлять, например, по меньшей мере 20 PHR, или по меньшей мере 25 PHR. Общее количество пластификатора может, например, достигать 40 PHR или 45 PHR. Общее количество пластификатора может иметь значение, например, в диапазоне 20-40 PHR, или 25-40 PHR, или 25-35 PHR, или 25-30 PHR. Общее количество пластификатора может составлять 30 PHR.
2
3 мил
В одном типе варианта реализации, индивидуальные компоненты могут быть охарактеризованы соотношениями 6,0 PHR < глицерин < 13,5 PHR; 1,0 PHR < сорбит < 5,0 PHR и 10,0 PHR < MPD < 15,0 PHR, и, необязательно, общее количество пластификаторов составляет при этом 20 PHR или по меньшей мере 20 PHR. Варианты реализации, имеющие такие характеристики и общее содержание пластификатора 20 PHR, могут демонстрировать предпочтительный диапазон значений физических характеристик, включая: (1) модуль при 10% < 80 Н/мм; (2) остаток в КР (5 мин) < 35% мас.; (3) прочность на разрыв > 1000 г/мил; (4) предел прочности на растяжение > 35 МПа; (5) откорректированное время растворения < 80 секунд; и (6) статический КТ (коэффициент трения) < 1.
2
3 мил
В другом типе варианта реализации, индивидуальные компоненты могут быть охарактеризованы соотношениями 5,0 PHR < глицерин < 11,3 PHR; 1,25 PHR < сорбит < 7,5 PHR и 12,5 PHR < MPD < 18,8 PHR и, необязательно, общее количество пластификаторов составляет при этом 25 PHR или по меньшей мере 25 PHR. Варианты реализации, имеющие такие характеристики и общее содержание пластификатора 25 PHR, могут демонстрировать предпочтительный диапазон значений физических характеристик, включая: (1) модуль при 10% < 90 Н/мм; (2) остаток в КР (5 мин) < 45% мас.; (3) прочность на разрыв > 1000 г/мил; (4) предел прочности на растяжение > 35 МПа; (5) откорректированное время растворения < 90 секунд; и (6) статический КТ (коэффициент трения) < 1.
2
3 мил
В другом типе варианта реализации, индивидуальные компоненты могут быть охарактеризованы соотношениями 6,0 PHR < глицерин < 13,5 PHR; 1,5 PHR < сорбит < 9,0 PHR; и 15 PHR < MPD < 22,5 PHR и, необязательно, общее количество пластификаторов составляет при этом 30 PHR или по меньшей мере 30 PHR. Варианты реализации, имеющие такие характеристики и общее содержание пластификатора 30 PHR, могут демонстрировать предпочтительный диапазон значений физических характеристик, включая: (1) модуль при 10% < 80 Н/мм; (2) остаток в КР (5 мин) < 35% мас.; (3) прочность на разрыв > 1000 г/мил; (4) предел прочности на растяжение > 35 МПа; (5) откорректированное время растворения < 80 секунд; и (6) статический КТ (коэффициент трения) < 1.
2
3 мил
В другом типе варианта реализации, индивидуальные компоненты могут быть охарактеризованы соотношениями 7,6 PHR < глицерин < 11,8 PHR; 2,2 PHR < сорбит < 7,3 PHR; и 15 PHR < MPD < 18,5 PHR и, необязательно, общее количество пластификаторов составляет при этом 30 PHR или по меньшей мере 30 PHR. Варианты реализации, имеющие такие характеристики и общее содержание пластификатора 30 PHR, могут демонстрировать предпочтительный диапазон значений физических характеристик, включая: (1) модуль при 10% < 80 Н/мм; (2) остаток в КР (5 мин) < 35% мас.; (3) прочность на разрыв > 1700 г/мил; (4) предел прочности на растяжение > 35 МПа; (5) откорректированное время растворения < 80 секунд; и (6) статический КТ (коэффициент трения) < 1.
Таким образом, в другом предусматриваемом варианте реализации, пленка содержит смесь пластификаторов, включающую глицерин, сорбит и 2-метил-1,3-пропандиол, как описано в данном документе, и сополимер малеата-поливинилового спирта, имеющий степень модификации боковой карбоксильной группой в диапазоне от 6% мол. до 10% мол., или от 7% мол. до 9% мол., и вязкость в диапазоне от 10,5 сП до 22,5 сП, или от 12,5 сП до около 22,5 сП, или от 15,0 сП до около 20,0 сП, и степень гидролиза в диапазоне от около 80% до 99% или от 85% до 95%, что соответствует, например, ПВС-6, описанному в данном документе. Этот тип пленки продемонстрировал благоприятную комбинацию характеристик остатка в КР (5 мин) и откорректированного времени растворения. См. Пример 2 ниже.
Пленка может содержать смесь пластификаторов, включающую глицерин, сорбит и 2-метил-1,3-пропандиол, как описано в данном документе, и сополимерную смолу метилакрилат-поливиниловый спирт, имеющую степень модификации от около 4,0 до около 6,0, или от около 4,5 до 5,5, и вязкость от около 10 сП до 30 сП, или от около 15 сП до около 25 сП, или от около 17 сП до около 23 сП, и степень гидролиза от около 98 до около 99,8, или от 99 до около 99,8, что соответствует, например, ПВС-4, описанному в данном документе. Этот тип пленки продемонстрировал благоприятную комбинацию характеристик остатка в КР (5 мин) и откорректированного времени растворения. См. Пример 2 ниже.
В другом примере, для комбинации глицерина, сорбита и триметилолпропана, общее количество пластификатора может находиться в диапазоне от около 25% мас. до около 50% мас., или от около 30% мас. до около 45% мас., или от около 35% мас. до около 45% мас., или от около 40% мас. до около 45% мас., например, 42% мас. Эти диапазоны обычно имеют более высокие значения, поскольку два пластификатора (сорбит и TMP) представляют собой твердые вещества при комнатной температуре и один (глицерин) является жидкостью. Необязательно, глицерин может быть использован в количестве от около 5% мас. до около 40% мас., или от 10% мас. до около 35% мас., или от около 15% мас. до около 30% мас., например, около 20% мас. Необязательно, сорбит может быть использован в количестве от около 1% мас. до около 20% мас., или от около 3% мас. до около 20% мас., или от около 5% мас. до около 15% мас., например, 10% мас. Необязательно, триметилолпропан может быть использован в количестве от около 1% мас. до около 25% мас., или от около 2% мас. до около 20% мас., или от около 5% мас. до около 15% мас., например, около 10% мас.
В другом аспекте, количество пластификаторов может быть охарактеризовано в единицах PHR (м.ч. на 100 м.ч. смолы). Таким образом, например, для комбинации глицерина, сорбита и триметилолпропана (TMP), общее количество пластификатора может составлять, например, по меньшей мере 30 PHR, или по меньшей мере 35 PHR. Общее количество пластификатора может достигать, например, 40 PHR или 45 PHR или 50 PHR. Общее количество пластификатора может иметь значение, например, в диапазоне 30-50 PHR, от около 32,5 PH до около 42,5 PHR, или 35-45 PHR, или 35-40 PHR, или более 30 PHR и менее 45 PHR, или от 40 PHR до 50 PHR. Общее количество пластификатора может составлять 37,5 PHR.
2
3 мил
В одном типе варианта реализации, индивидуальные компоненты могут быть охарактеризованы соотношениями 19,5 PHR < глицерин < 22,5 PHR; 6,7 PHR < сорбит < 11,7 PHR и 6,3 PHR < TMP < 9,5 PHR и, необязательно, общее количество пластификаторов составляет при этом 37,5 PHR или по меньшей мере 37,5 PHR. Варианты реализации, имеющие такие характеристики и общее содержание пластификатора 37,5 PHR, могут демонстрировать предпочтительный диапазон значений физических характеристик, включая: (1) модуль при 10% < 30 Н/мм; (2) остаток в КР (5 мин) < 50% мас.; (3) прочность на разрыв > 1000 г/мил; (4) предел прочности на растяжение > 35 МПа; (5) откорректированное время растворения < 100 секунд; и (6) статический КТ (коэффициент трения) < 1.
2
3 мил
В другом типе варианта реализации, индивидуальные компоненты могут быть охарактеризованы соотношениями 19,5 PHR < глицерин < 22,5 PHR; 7,6 PHR < сорбит < 11,7 PHR; и 6,3 PHR < TMP < 7,5 PHR и, необязательно, общее количество пластификаторов составляет при этом 37,5 PHR или по меньшей мере 37,5 PHR. Варианты реализации, имеющие такие характеристики и общее содержание пластификатора 37,5 PHR, могут демонстрировать предпочтительный диапазон значений физических характеристик, включая: (1) модуль при 10% < 30 Н/мм; (2) остаток в КР (5 мин) < 50% мас.; (3) прочность на разрыв > 1000 г/мил; (4) предел прочности на растяжение > 35 МПа; (5) откорректированное время растворения < 95 секунд; и (6) статический КТ (коэффициент трения) < 1.
2
3 мил
В другом типе варианта реализации, индивидуальные компоненты могут быть охарактеризованы соотношениями 22,5 PHR < глицерин < 23,3 PHR; 10,3 PHR < сорбит < 15 PHR; и 7,5 PHR < TMP < 10,2 PHR и, необязательно, общее количество пластификаторов составляет при этом 45 PHR или находится в диапазоне 40-50 PHR. Варианты реализации, имеющие такие характеристики и общее содержание пластификатора 45 PHR, могут демонстрировать предпочтительный диапазон значений физических характеристик, включая: (1) модуль при 10% < 30 Н/мм; (2) остаток в КР (5 мин) < 50% мас.; (3) прочность на разрыв > 1000 г/мил; (4) предел прочности на растяжение > 35 МПа; (5) откорректированное время растворения < 100 секунд; и (6) статический КТ (коэффициент трения) < 1.
2
3 мил
В другом типе варианта реализации, индивидуальные компоненты могут быть охарактеризованы соотношениями 22,5 PHR < глицерин < 23,3 PHR; 13,0 PHR < сорбит < 15 PHR; и 7,5 PHR < TMP < 9,0 PHR и, необязательно, общее количество пластификаторов составляет при этом 45 PHR или находится в диапазоне 40-50 PHR. Варианты реализации, имеющие такие характеристики и общее содержание пластификатора 45 PHR, могут демонстрировать предпочтительный диапазон значений физических характеристик, включая: (1) модуль при 10% < 30 Н/мм; (2) остаток в КР (5 мин) < 50% мас.; (3) прочность на разрыв > 1000 г/мил; (4) предел прочности на растяжение > 35 МПа; (5) откорректированное время растворения < 95 секунд; и (6) статический КТ (коэффициент трения) < 1.
Уровни содержания пластификатора, согласующиеся с приведенными в примерах, описанных в данном документе, конкретно предусматриваются в качестве как типичных уровней содержания для композиций пленок с различными другими ингредиентами, описанными в данном документе, так и различных верхних и нижних пределов диапазонов значений. Конкретные количества пластификаторов могут быть выбраны в конкретном варианте реализации на основании факторов, описанных в данном документе, включая желательную эластичность пленки и характеристики трансформируемости водорастворимой пленки. При низких уровнях содержания пластификатора, пленки могут стать хрупкими, сложными в переработке, или склонными к разрушению. При повышенных уровнях содержания пластификатора, пленки могут быть слишком мягкими, непрочными, или сложными в переработке для желательного применения.
Пластификатор представляет собой жидкость, твердое или полутвердое вещество, которое при добавлении к материалу (обычно, смоле или эластомеру) делает этот материал мягче, более эластичным (путем снижения температуры стеклования полимера), и более легким в переработке. Альтернативно, полимер может быть подвергнут внутреннему пластифицированию путем химической модификации полимера или мономера. Дополнительно или альтернативно, полимер может быть подвергнут внешнему пластифицированию путем добавления пригодного пластификатора. Комбинация пластификаторов для пленки, описанной в данном документе, включает глицерин в качестве первого пластификатора, сахароспирт в качестве второго пластификатора, и полиол в качестве третьего пластификатора, отличного от первого пластификатора и второго пластификатора. В одном типе варианта реализации, водорастворимая пленка будет по существу не содержать пластификаторов, кроме первого, второго и третьего пластификаторов (например, не содержать никаких других пластификаторов, или содержать менее примерно 1 PHR других пластификаторов, или менее около 0,5 PHR других пластификаторов, или менее около 0,2 PHR других пластификаторов). В других вариантах реализации, водорастворимая пленка может содержать дополнительные пластификаторы (например, сахарные спирты, полиолы или иные), кроме первого, второго и третьего пластификаторов. Сахароспиртовый пластификатор может представлять собой, например, изомальт, мальтит, сорбит, ксилит, эритрит, адонит, дульцит, пентаэритрит или маннит. В конкретном аспекте, сахароспиртовый пластификатор может быть сорбитом или сорбитсодержащим пластификатором, таким как изомальт. Полиольный пластификатор может быть, например, диглицерином, этиленгликолем, диэтиленгликолем, дипропиленгликолем, триэтиленгликолем, тетраэтиленгликолем, полиэтиленгликолем с ММ (MW) до 400, неопентилгликолем, пропиленгликолем, 1,3-пропандиолом, 2-метил-1,3-пропандиолом, триметилолпропаном, или полиэфирполиолом. В конкретном аспекте, полиольный пластификатор может быть пропиленгликолем, или 1,3-пропандиолом, 2-метил-1,3-пропандиолом, например, триметилолпропаном. В одном классе вариантов реализации, водорастворимая пленка содержит полимер поливинилового спирта (ПВС) и смесь пластификаторов, включающую глицерин в качестве первого пластификатора, сорбит в качестве второго пластификатора, и 2-метил-1,3-пропандиол в качестве третьего пластификатора.
В некоторых вариантах реализации, водорастворимая пленка может содержать по меньшей мере один пластификатор (например, в качестве второго пластификатора, третьего пластификатора, или иначе), который обычно является твердым при комнатной температуре и/или при температурах обычного использования, хранения или транспортировки, например, пластификатор, который является твердым в диапазоне температур от около 10°C или 20°C до около 30°C, 40°C, или 50°C и/или имеет точку плавления выше такого диапазона (например, точку плавления ниже температуры обычного процесса пленкообразования, такого как отливка, но выше температуры обычного использования, хранения или транспортировки). Примеры таких твердых пластификаторов включают сорбит (точка плавления 95°C) и триметилолпропан (точка плавления 58°C). Дополнительно или альтернативно, водорастворимая пленка может содержать по меньшей мере один пластификатор (например, в качестве второго пластификатора, третьего пластификатора, или иначе), который обычно является жидким при комнатной температуре и/или при температурах обычного использования, хранения или транспортировки, например, является жидким в диапазоне температур от около 10°C или 20°C до около 30 °C, 40 °C, или 50°C и/или имеет точку плавления ниже такого диапазона значений.
ПРОТИВОАДГЕЗИОННЫЙ НАПОЛНИТЕЛЬ
2
SiO помогает обеспечить низкий коэффициент трения (COF) для трансформируемости, и, необязательно, помогает уменьшить количество остатка.
2
2
2
При приближении концентрации противоадгезионного наполнителя (например, SiO) к 0, адгезионные взаимодействия будут демонстрировать тенденцию к усилению (т.е. к увеличению силы, необходимой для отделения одного слоя пленки от другого в рулоне). Предусматривается минимальный уровень содержания противоадгезионного наполнителя (например, SiO), и выше определенной концентрации влияние противоадгезионного наполнителя (например, SiO) на адгезионные взаимодействия будет ограничено или даже исчезнет. Другими словами, снижение адгезионных сил при введении дополнительного количества (наполнителя) будет обычно описываться ʺобратной S-образной кривойʺ, как показано на Фигуре 1.
2
2
2
2
2
2
Противоадгезионный наполнитель (например, SiO) может присутствовать в пленке в количестве по меньшей мере 0,1 PHR, или по меньшей мере 0,5 PHR, или по меньшей мере 1 PHR, или в диапазоне от около 0,1 до 3,0 PHR, или от около 0,3 до около 2,0 PHR, или от около 0,4 до 1,0 PHR, или от около 0,5 до около 0,9 PHR, или от около 0,5 до около 2 PHR, или от около 0,5 до около 1,5 PHR, или от 0,1 до 1,2 PHR, или от 0,1 до 2,7 PHR, например, 0,5 PHR, 0,6 PHR, 0,7 PHR, 0,8 PHR, или 0,9 PHR. Без намерения ограничиваться какой-либо конкретной теорией укажем, что считается, что снижение адгезии, обеспечиваемое прибавлением противоадгезионного наполнителя (например, SiO) порциями по 0,5 PHR не будет линейным - например, снижение адгезии при увеличении содержания от 0,5 до 1,0 будет большим, чем снижение при увеличении содержания от 1,0 до 1,5. Легко понять, что в какой-то момент при достаточно высоком уровне содержания противоадгезионного наполнителя (например, SiO) количество смолы ПВС станет недостаточным для связывания частиц. Легко понять, что при таком высоком уровне содержания пленка будет высвобождать свое содержимое очень быстро при даже ограниченном воздействии воды. Задолго до того, как содержание наполнителя достигнет этой точки, механические свойства полученной пленки при растяжении будут снижаться до уровней, неприемлемых при ее использовании в качестве упаковочной пленки. Более высокие концентрации противоадгезионного наполнителя (например, SiO) будут, с определенного момента, увеличивать тенденцию пленки к растворению, а не обеспечивать преимущественно или исключительно антиадгезионные свойства. В отличие от модификатора высвобождения (например, стеариновой кислоты), описанного ниже, нет оснований ожидать миграции противоадгезионного наполнителя (например, SiO) на поверхность пленки. Таким образом, добавление противоадгезионного наполнителя (например, SiO) может, при более высоких концентрациях, также обеспечивать благоприятный эффект снижения количества остатка в процессе стирки, но может также оказывать неблагоприятный эффект на время высвобождения при использовании в качестве пакетика, по результатам измерений путем проведения испытаний на высвобождение жидкости.
2
В дополнение к диоксиду кремния/кремнезему, предусматривается использование в качестве антиадгезионных добавок/наполнителей карбоната кальция и талька. Пригодный медианный размер частиц для антиадгезионной добавки/наполнителя включает медианный размер в диапазоне от около 3 или около 4 микрон до около 11 микрон, или от около 4 до около 8 микрон, или от около 5 до около 6 микрон, например, 5, 6, 7, 8, или 8 микрон. Пригодный SiO представляет собой необработанный синтетический аморфный кремнезем, предназначенный для использования в водных системах. Дополнительные агенты, известные в данной области техники и пригодные для использования в пленках поливинилового спирта в качестве антиадгезионных средств и наполнителей, включают крахмалы, модифицированные крахмалы, сшитый поливинилпирролидон, сшитую целлюлозу, микрокристаллическую целлюлозу, оксиды металлов и слюду.
МОДИФИКАТОР ВЫСВОБОЖДЕНИЯ
Без намерения ограничиваться какой-либо конкретной теорией, укажем, что стеариновая кислота считается эффективным модификатором высвобождения по одной или нескольким из следующих причин: (a) она имеет точку плавления ниже точки кипения воды, используемой для приготовления раствора смолы ПВС и добавок для отливки; таким образом, кислоты с точкой плавлении ниже около 90 °C являются особенно предпочтительными; (b) она имеет достаточно длинную алкильную цепь, чтобы эффективно выполнять функцию ʺвоскообразногоʺ вещества, помогающего уменьшать адгезию и снижать коэффициент трения (КТ); (c) она имеет достаточно высокую точку плавления, значительно выше типичных максимальных температур при транспортировке и хранении водорастворимых пленок, например, при подаче пленки в формовочные устройства для изготовления пакетиков, и затем из устройств для формования пленки к потребителям в виде готовых продуктов (например, до 70 °C в крайних случаях, хотя более типично не выше 50 °C или 40 °C; соответственно, предусматриваются кислоты с точками плавления выше около 50 °C, или выше около 60 °C, или выше около 70 °C. Таким образом, предусматриваются воскообразные кислоты, имеющие точку плавлении в диапазоне от около 50°C до около 90°C, или от около 60°C до около 90°C, или от около 70°C до около 90°C.
Также предусматриваются жирные кислоты, сложные эфиры жирных кислот, амиды жирных кислот, линейные или разветвленные варианты любых из вышеперечисленных материалов, насыщенные или ненасыщенные варианты любых из вышеперечисленных материалов, замещенные или незамещенные варианты любых из вышеперечисленных материалов, в частности, имеющие точки плавления выше около 50°C, или выше около 60°C, или выше около 70°C, или в диапазоне от около 50°C до около 90 °C, или от около примерно 60°C до около 90°C, или от около 70°C до около 90°C, и комбинации любых из вышеперечисленных материалов. Также предусматриваются соли жирных кислот, имеющие точки плавления выше около 50°C, или выше около 60°C, или выше около 70 °C, или в диапазоне от около 50°C до около 90°C, или от около 60°C до около 90°C, или от около 70°C до около 90°C, и комбинации любых из вышеперечисленных материалов. Также предусматриваются ацетаты жирных аминов и жирные спирты, имеющие точки плавления выше около 50°C, или выше около 60°C, или выше около 70 °C, или в диапазоне от около 50°C до около 90°C, или от около 60°C до около 90°C, или от около 70°C до около 90°C, и комбинации любых из вышеперечисленных материалов, например, ацетат гидрогенизированного таллового амина. Предусматривается использование в пленках комбинаций одного или нескольких модификаторов высвобождения.
Конкретно предусматриваются одно или несколько соединений, выбранных из группы, состоящей из додекановой кислоты (т.пл. 44°C), тридекановой кислоты (т.пл. 45°C), тетрадекановой кислоты (т.пл. 54°C), пентадекановой кислоты (т.пл. 43°C), гексадекановой кислоты (т.пл. 63°C), гептадекановой кислоты (т.пл. 63°C), октадекановой/стеариновой кислоты (т.пл. 70°C), нонадекановой кислоты (т.пл. 69°C), эйкозановой кислоты (т.пл. 77°C), генэйкозановой кислоты (т.пл. 82°C), докозановой кислоты (т.пл. 81°C), трикозановой кислоты (т.пл. 79°C), тетракозановой кислоты (т.пл. 88°C), пентакозановой кислоты (т.пл. 84°C), гексакозановой кислоты (т.пл. 88°C), гептакозановой кислоты (т.пл. 82°C), октакозановой кислоты (т.пл. 90°C), нонакозановой кислоты (т.пл. 90°C), триаконтановой кислоты (т.пл. 94°C), сложного метилового эфира эйкозановой кислоты (т.пл. 46°C), сложного метилового эфира генэйкозановой кислоты (т.пл. 49°C), сложного метилового эфира докозановой кислоты (т.пл. 54°C), сложного метилового эфира трикозановой кислоты (т.пл. 53°C), сложного метилового эфира тетракозановой кислоты (т.пл. 60°C), сложного метилового эфира пентакозановой кислоты (т.пл. 61°C), сложного метилового эфира гексакозановой кислоты (т.пл. 64°C), сложного метилового эфира гептакозановой кислоты (т.пл. 64°C), сложного метилового эфира октакозановой кислоты (т.пл. 67°C), сложного метилового эфира нонакозановой кислоты (т.пл. 69°C), триаконтановой кислоты (т.пл. 72°C) и, особенно, имеющих точку плавления в диапазоне от 60°C до 80°C.
Стеариновая кислота, в частности, не является водорастворимой, но плавится ниже 100 °C, что позволяет расплавлять и смешивать ее в водном растворе для отливки пленки для обеспечения одного или нескольких полезных эффектов, включая, без ограничений: низкий коэффициент трения (КТ) для трансформируемости пленки, кратковременную водостойкость поверхности для увеличения времени высвобождения при использовании в виде пакетика, по результатам измерений путем проведения испытаний на высвобождение жидкости, и противоадгезионные характеристики.
Модификатор высвобождения (например, стеариновая кислота) может необязательно обладать противоадгезионной функцией. В этих вариантах реализации, когда концентрация модификатора высвобождения (например, стеариновой кислоты) приближается к 0, адгезионные силы демонстрируют тенденцию к увеличению; предусматривается минимальный уровень модификатора высвобождения (например, стеариновой кислоты), и выше определенной концентрации модификатор высвобождения (например, стеариновая кислота) будет оказывать ограниченное влияние, или перестает вызывать дальнейшее снижение адгезионных сил. Это схематически изображено на Фигуре 1.
Что касается времени высвобождения по результатам измерений путем проведения испытаний на высвобождение жидкости, то эффект модификатора высвобождения (например, стеариновой кислоты), предположительно, будет демонстрировать тенденцию, противоположную изображенной на Фигуре 1. Конкретнее, при низких уровнях содержания модификатора высвобождения (например, стеариновой кислоты), будет наблюдаться незначительный эффект, или отсутствие эффекта, на увеличение времени высвобождения по результатам измерений путем проведения испытаний на высвобождение жидкости, затем при достижении порогового значения время высвобождения начинает возрастать и потом выходит на плато.
Оптимальная концентрация модификатора высвобождения (например, стеариновой кислоты) может, в некоторых вариантах реализации, зависеть от способа превращения пленки в пакетик. Если пленка перерабатывается в пакетик с использованием термосваривания, то она сможет легко выдержать более высокое содержание модификатора высвобождения (например, стеариновой кислоты), чем в случае запечатывания пакетика с использованием растворителя (например, при запечатывании водой). Это объясняется тем, что сварной шов формируется путем слияния расплавленного ПВС и в большей степени зависит от объемных свойств пленки, а не только от поверхности пленки, на которой может концентрироваться модификатор высвобождения (например, стеариновая кислота) в некоторых вариантах реализации. Если модификатор высвобождения (например, стеариновая кислота) предпочтительно собирается на поверхности, то вода не будет растворять стеариновую кислоту; поэтому ПВС не будет легко солюбилизироваться для образования хорошего шва. Без желания ограничиваться какой-либо конкретной теорией укажем, что, как считается, в случае некоторых модификаторов высвобождения, например, стеариновой кислоты, обращенная к воздуху сторона пленки (в отличие от свариваемой стороны пленки) будет иметь более высокое содержание модификатора высвобождения. Эта неоднородность может создавать преимущества в некоторых вариантах реализации, поскольку она будет обеспечивать лучшую герметизацию свариваемых сторон/поверхностей пленки, в то время как обращенные к воздуху стороны/поверхности, которые могут образовывать наружную поверхность пакетика и, таким образом, будут контактировать с наливной водой, будут иметь меньшую растворимость, что создает благоприятный эффект увеличения показателей времени высвобождения по результатам измерений путем проведения испытаний на высвобождение жидкости.
В общем, модификатор высвобождения (например, стеариновая кислота) может присутствовать в пленке в количестве по меньшей мере 0,1 PHR, или по меньшей мере 0,5 PHR, или по меньшей мере 1 PHR, или в диапазоне от около 0,1 до 3,0 PHR, или от около 0,3 до около 2,0 PHR, или от около 0,4 до 1,0 PHR, или от около 0,5 до около 0,9 PHR, или от 1,0 до 1,5 PHR, или от около 0,5 до около 2 PHR, или от около 0,5 до около 1,5 PHR, или от 0,1 до 1,2 PHR, например, 0,5 PHR, 0,6 PHR, 0,7 PHR, 0,8 PHR, 0,9 PHR, 1,0 PHR, 1,1 PHR, 1,2 PHR, 1,3 PHR, 1,4 PHR, или 1,5 PHR.
2
Квалифицированным специалистам в данной области техники будет хорошо понятно, что с увеличением уровней содержания пластификатора механические свойства полученной пленки ухудшаются, и пленка будет растворяться быстрее. Таким образом, предусматривается, что оптимальный уровень содержания модификатора высвобождения (например, стеариновой кислоты), в некоторых вариантах реализации, будет связан с концентрацией пластификатора в пленке. При более низких уровнях содержания пластификаторов пленка является менее растворимой, следовательно, более низкий уровень содержания модификатора высвобождения (например, стеариновой кислоты) может потребоваться для обеспечения того, чтобы пленка отвечала требованиям по минимальному целевому значению времени высвобождения 30 секунд по результатам измерений путем проведения испытаний на высвобождение жидкости. Наоборот, при добавлении в пленку большего количества пластификатора, пленка демонстрирует тенденцию к более быстрому растворению и также к усилению адгезионных взаимодействий; следовательно, для обеспечения наилучших показателей может потребоваться более высокое содержание как противоадгезионного наполнителя (например, SiO), так и модификатора высвобождения (например, стеариновой кислоты).
Таким образом, например, соотношение модификатора высвобождения (например, стеариновой кислоты) к общему количеству пластификаторов может иметь значение в диапазоне от около 1:20 до около 1:40, или от около 1:28 до около 1:40, например, 1:31, 1:32, 1:33, 1:34, 1:35, или 1:36 по массеу. В другом типе варианта реализации, соотношение может иметь значение, например, в диапазоне от 1:20 до 1:36.
2
Другим аспектом, который необходимо учитывать при составлении рецептуры пленки, является суммарный уровень содержания противоадгезионного наполнителя (например, SiO) в сочетании с модификатором высвобождения (например, стеариновой кислотой). Конкретно предусматриваются значения в диапазоне от по меньшей мере 0,2 PHR, или по меньшей мере 0,5 PHR, по меньшей мере 1 PHR, и по меньшей мере 1,5 PHR, и до 4 PHR, или менее 4 PHR, или менее 3,5 PHR или менее 3 PHR, или менее 2 PHR, или 1,5 PHR или меньше, или до 3,5 PHR, или до 3 PHR, например, от около 1,0 PHR до около 4 PHR, или от 1,0 PHR до около 3 PHR, или от около 1,0 PHR до 2,0 PHR. Также предусматривается минимальное содержание каждого компонента от по меньшей мере 0,1 PHR до 0,5 PHR, или по меньшей мере 0,1 PHR, или по меньшей мере 0,5 PHR. Также предусматривается максимальное содержание каждого компонента от 1,5 до 2,5 PHR, например, 1,5 PHR, 2,0 PHR, или 2,5 PHR.
2
2
Другим аспектом, который необходимо учитывать при составлении рецептуры пленки, является соотношение суммарного уровня содержания противоадгезионного наполнителя (например, SiO) в сочетании с модификатором высвобождения (например, стеариновой кислотой) к общему количеству пластификаторов. Конкретно предусматриваются соотношения в диапазоне от около 1:5 до 1:21, или от около 1:12 до около 1:21, или от около 1:15 до около 1:18, например, 1:14, 1:15, 1:16, 1:17, 1:18, или 1:19 по массе. В другом типе варианта реализации, соотношение суммарного уровня содержания противоадгезионного наполнителя (например, SiO) в сочетании с модификатором высвобождения (например, стеариновой кислотой) к общему количеству пластификаторов может составлять менее 1:14, или менее 1:13, или менее 1:8, или менее 1:7, или менее 1:6, например, в диапазоне от 1:5 до 1:12, или от 1:5 до 1:7.
2
Другим аспектом, который необходимо учитывать при составлении рецептуры пленки, является массовое соотношение суммарного уровня содержания противоадгезионных наполнителей (например, SiO) к модификаторам высвобождения (например, стеариновой кислоте). Конкретно предусматриваются диапазоны значений от 1:3 до 3:1, или от 1:2 до 2:1, или менее 2:1, или менее 1,5:1, или 1:1, или менее 1:1, или 1:1,5, или 1:2, или 1:3, например.
ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ИНГРЕДИЕНТЫ ПЛЕНКИ
Водорастворимая пленка может содержать другие вспомогательные средства и технологические добавки, такие как, без ограничений, средства, улучшающие совместимость пластификаторов, поверхностно-активные вещества, смазывающие вещества, разделительные покрытия, наполнители, инертные наполнители, сшивающие агенты, антиадгезионные средства, антиоксиданты, средства, снижающие липкость, противовспенивающие средства (пеногасители), наночастицы, такие как наноглины типа слоистых силикатов (например, натрий-форма монтмориллонита), отбеливающие средства (например, метабисульфит натрия, бисульфит натрия или другие), средства для придания неприятного вкуса, такие как средства, придающие горечь (например, соли денатония, такие как денатония бензоат, денатония сахарид, и денатония хлорид; сахарозы октаацетат; хинин; флавоноиды, такие как кверцетин и наринген; и квассиноиды, такие как квассин и бруцин) и вещества со жгучим вкусом (например, капсаицин, пиперин, аллилизотиоцианат и резинфератоксин), и другие функциональные ингредиенты, в количествах, пригодных для их предполагаемого применения. Предпочтительными являются варианты реализации, включающие пластификаторы. Количество таких агентов может составлять до около 50% мас., 20% мас., 15% мас., 10% мас., 5% мас., 4% мас., и/или по меньшей мере 0,01% мас., 0,1% мас., 1% мас., или 5% мас., индивидуально или вместе.
Пригодные поверхностно-активные вещества могут включать вещества неионного, катионного, анионного и цвиттерионного классов. Пригодные поверхностно-активные вещества включают, без ограничений, полиоксиэтиленированные полиоксипропиленгликоли, алкогольэтоксилаты, алкилфенолэтоксилаты, третичные ацетиленовые гликоли и алканоламиды (неионные), полиоксиэтиленированные амины, четвертичные аммониевые соли и кватернизированные полиоксиэтиленированны амины (катионные), и аминоксиды, N-алкилбетаины и сульфобетаины (цвиттерионные). Другие пригодные поверхностно-активные вещества включают диоктилсульфосукцинат натрия, лактилированные сложные эфиры жирных кислот с глицерином и пропиленгликолем, сложные эфиры молочной кислоты и жирных кислот, алкилсульфаты натрия, полисорбат 20, полисорбат 60, полисорбат 65, полисорбат 80, лецитин, ацетилированные сложные эфиры жирных кислот с глицерином и пропиленгликолем, и ацетилированные сложные эфиры жирных кислот, и их комбинации. В различных вариантах реализации, количество поверхностно-активного вещества в водорастворимой пленке находится в диапазоне отоколо 0,1% мас. до 2,5% мас., необязательно, от около примерно 1,0% мас. до 2,0% мас.
ОСТАТОЧНАЯ ВЛАГА
Водорастворимая пленка может дополнительно иметь содержание остаточной влаги по меньшей мере 4% мас., например, в диапазоне от около 4 до около 10% мас., при измерении методом титрования по Карлу Фишеру.
РАСТВОРИМОСТЬ В ХОЛОДНОЙ ВОДЕ
Как было отмечено выше, пленки по настоящему изобретению и изготовленные из них изделия особенно пригодны для растворения в холодной воде и поэтому обеспечивают полезные эффекты при стирке в холодной воде (например, от около 1°C до около 30°C, или от около 5°C до около 20°C).
ОСТАТОК
Водорастворимая пленка характеризуется величиной остатка, равной примерно 48% мас. или меньше при определении методом испытаний в камере растворения. В другом конкретном варианте реализации, водорастворимая пленка имеет величину остатка менее 48% мас. при определении методом испытаний в камере растворения (например, около 10% мас., 20% мас., 30% мас., или от 35% мас. до около примерно 40% мас., или от около 40% мас. до около 45% мас.).
Испытания в камере растворения
Испытания по определению остатка в камере растворения оценивают растворение пленки в статических условиях, и движущей силой процесса является диффузия. Результаты испытаний в камере растворения не очень хорошо коррелируют с откорректированными временами растворения. Откорректированные времена растворения основаны на растворении пленки в условиях динамического стресса (движущейся воды). Испытания в камере растворения, таким образом, более точно отображают, насколько хорошо пленка будет растворяться в статических условиях, таких как для пакетика с моющим средством для стирки, зажатого между складками ткани в процессе цикла стирки.
Водорастворимая пленка, охарактеризованная или предназначенная для проведения испытаний на нерастворяющийся остаток в соответствии с методом испытаний в камере растворения (КР), анализируется следующим образом с использованием следующих материалов:
1. Лабораторный стакан (4000 мл);
2. Шайбы (washers) из нержавеющей стали (наружный диаметр (OD) 3,5ʺ (88,9 мм), внутренний диаметр (ID) 1,875ʺ (47,6 мм), толщина 0,125ʺ (3,18 мм));
3. Уплотнительные прокладки из бутадиенстирольного каучука (наружный диаметр (OD) 3,375ʺ (85,7 мм), внутренний диаметр (ID) 1,91ʺ (48,5 мм), толщина 0,125ʺ (3,18 мм));
4. Сита из нержавеющей стали (наружный диаметр (OD) 3,0ʺ (76,2 мм), 200×200 меш (74×74 мкм), наружный диаметр (OD) проволоки 0,0021ʺ (0,053 мм), проволочная сетка из нержавеющей стали 304SS);
5. Термометр (шкала от 0°C до 100°C, точность +/-1°C);
6. Вырубной пуансон (диаметр 1,5ʺ (38,1 мм));
7. Таймер (с округлением до ближайшей секунды);
8. Вода, очищенная обратным осмосом (RO);
9. Зажимы (размер #5 или эквивалентный);
10. Алюминиевые чашечки (наружный диаметр (OD) 2,0ʺ (50,8 мм)); и
11. Ультразвуковой аппарат.
Для каждой тестируемой пленки вырезают три образца для испытаний из выбранной тестируемой пленки, имеющей толщину 3,0±0,10 мил (или 76,2±2,5 мкм) с помощью вырубного пуансона. При вырезании из полотна пленки, изготовленного с помощью непрерывного способа производства, образцы должны быть вырезаны из участков полотна, расположенных на одинаковом расстоянии в поперечном направлении полотна (т.е., перпендикулярно к направлению выработки). Каждый образец для испытаний затем анализируют с использованием следующей процедуры:
o
1. Взвешивают образец пленки и отслеживают образец на протяжении испытаний. Регистрируют начальную массу пленки (F).
o
2. Взвешивают набор из двух обработанных ультразвуком, чистых и сухих сит для каждого образца и отслеживают его на протяжении испытаний. Регистрируют начальную массу сит (суммарная S для двух сит вместе).
3. Собирают камеру для растворения образца путем размещения расправленного образца пленки между двумя ситами в центральной их части, с последующей установкой двух каучуковых уплотнительных прокладок (по одной прокладке с каждого бока между ситом и шайбой), и затем двух шайб.
4. Скрепляют собранную камеру растворения четырьмя зажимами, расположенными на равных расстояниях по окружности шайб и рукоятки зажимов откидывают в положение, ориентированное в сторону от сит.
5. Наполняют лабораторный стакан 1500 мл воды, очищенной обратным осмосом (RO) при температуре помещения лаборатории (72 +/- 3°F, 22 +/- 2°C) и регистрируют температуру помещения.
6. Устанавливают таймер на заданное время погружения, равное 5 минутам.
7. Помещают собранную камеру растворения в лабораторный стакан и немедленно включают таймер, погружая собранную камеру растворения под углом около 45 градусов к поверхности воды. Такой угол погружения помогает удалить из камеры пузырьки воздуха. Собранная камера растворения опирается на дно лабораторного стакана таким образом, чтобы пленка образца для испытаний была расположена горизонтально на расстоянии примерно 10 мм от дна. Четыре зажима собранной камеры растворения с откинутыми рукоятками позволяют обеспечить зазор примерно 10 мм между пленкой и дном лабораторного стакана, однако, в качестве опоры может быть использовано любое другое эквивалентное средство.
8. По истечении заданного времени погружения, равного 5 минутам, медленно извлекают собранную камеру растворения из лабораторного стакана под углом около 45 градусов.
9. Держат собранную камеру растворения горизонтально над алюминиевой чашечкой для сбора капель с сит и осторожно снимают зажимы, шайбы и уплотнительные прокладки. Не разделяют сложенные вместе сита.
10. Помещают прижатые друг к другу сита (т.е., сито/нерастворенный остаток пленки/сито) на алюминиевую чашечку и в печь при 100°C на 30 минут для высушивания.
f
11. Взвешивают высушенные прижатые друг к другу сита вместе с нерастворенным остатком пленки. Измеряют и прибавляют к этой массе высушенных сит массу высохших капель, падавших с пленки в чашечку после извлечения собранной камеры растворения из лабораторного стакана и во время высушивания, и собранных из чашечки (например, соскабливанием). Регистрируют окончательную массу сжатых сит (суммарная S, включая высохшие капли с пленки).
f
o
o
12. Рассчитывают % остатка (ʺостаток в КРʺ) для образца пленки: % остатка в КР=100*((S - S)/F).
13. Очищают сжатые сита путем вымачивания их в лабораторном стакане с очищенной обратным осмосом (RO) водой в течение около 20 минут. Затем разделяют их и проводят окончательную промывку в ультразвуковом аппарате для озвучивания (включают и наполняют очищенной обратным осмосом (RO) водой) в течение по меньшей мере 5 минут или до тех пор, пока на ситах не останется видимого остатка.
Если однозначно не указано иное, все результаты, описанные в данном документе, относятся к величине остатка в КР, полученной при времени растворения 5 минут, т.е. к остатку в КР (5 мин).
Пригодными в соответствии с настоящим изобретением характеристиками водорастворимых пленок являются значения остатка в КР, равные примерно 25% мас. или меньше, или около 20% мас. или меньше, при измерении методом испытания в КР. В общем, более низкие значения остатка в КР являются желательными для снижения вероятности сохранения следов пленки на выстиранном изделии после стирки в агрессивных условиях (например, в условиях стирки в малом количестве воды (таких как в перегруженной стиральной машине) и в условиях стирки в холодной воде). В различных вариантах реализации, водорастворимая пленка имеет значение остатка в КР, составляющее по меньшей мере 1, 2, 3, 4, 5, 10, или 12% мас., и/или доходящее до около 25, 20, 18, 15, 12, 10, 8, или 6% мас.; (например, в диапазоне от около 2% мас. до около 25% мас., или от около 2% мас. до около 20% мас., или от около 3% мас. до около 18% мас., или от около 4% мас. до около 6% мас., или от около 5% мас. до около 12% мас., или от около 7% мас. до около 10% мас.).
Испытания на растворение и разрушение (MSTM 205)
Пленка может быть охарактеризована с помощью или подвергнута испытаниям на время растворения и время разрушения в соответствии с методом испытаний MonoSol Test Method 205 (MSTM 205), известным специалистам в данной области техники. См., например, патент США № 7022656.
Аппарат и материалы:
1. Лабораторный стакан на 600 мл
2. Магнитная мешалка (модель Labline № 1250 или эквивалентная)
3. Якорь для магнитной мешалки (5 см)
4. Термометр (0-100°C ± 1 °C)
5. Шаблон, нержавеющая сталь (3,8 см × 3,2 см)
6. Таймер (0-300 секунд, с округлением до ближайшей секунды)
7. Рамка для слайдов Polaroid 35 мм (или эквивалентная)
8. Держатель для рамки MonoSol 35 мм (или эквивалентный)
9. Дистиллированная вода
Для каждой тестируемой пленки, три образца для испытаний вырезают из образца пленки с помощью шаблона из нержавеющей стали (т.е., образцы 3,8 см × 3,2 см). При вырезании из полотна пленки, образцы следует вырезать из участков полотна, расположенных на равных расстояниях в поперечном направлении полотна. Каждый образец для испытаний затем анализируют с использованием следующей процедуры.
1. Зажимают каждый образец в отдельной 35 мм рамке для слайдов.
2. Наполняют лабораторный стакан 500 мл дистиллированной воды. Измеряют температуру воды термометром и, при необходимости, нагревают или охлаждают воду до температуры около 20°C (около 68 °F).
3. Отмечают высоту столба воды. Помещают магнитную мешалку под основание держателя. Устанавливают лабораторный стакан на магнитную мешалку, помещают якорь для магнитной мешалки в лабораторный стакан, включают мешалку, и регулируют скорость вращения до образования вихревой воронки, высота которой равна около одной пятой от высоты столба воды. Отмечают глубину вихревой воронки.
4. Зажимают 35 мм рамку в щипковом зажиме держателя для 35 мм рамки, так чтобы длинный конец рамки был расположен параллельно к поверхности воды. Регулятор глубины погружения держателя доложен быть установлен так, чтобы после погружения конец зажима был расположен на 0,6 см ниже поверхности воды. Одна из коротких сторон рамки должна быть расположена рядом с боковой стенкой лабораторного стакана, а другая - прямо над центральной частью стержня мешалки, так чтобы поверхность пленки была перпендикулярна к направлению потока воды.
5. Одним движением опускают зажатую рамку с зажимом в воду и включают таймер. Разрушение происходит в момент разрыва пленки. После того, как вся видимая пленка высвобождается из рамки, достают рамку из воды, продолжая наблюдать за нерастворившимися фрагментами пленки в растворе. Растворение происходит, когда фрагментов пленки больше не видно и раствор становится прозрачным.
Результаты должны включать следующее: полное описание образца; индивидуальное и среднее время разрушения и растворения; и температуру воды, при которой проводились испытания образцов.
Времена разрушения (I) и времена растворения (I) пленки могут быть откорректированы по толщине стандартной или эталонной пленки с использованием экспоненциальных алгоритмов, приведенных ниже в Уравнении 1 и Уравнении 2, соответственно.
откорректированное
измеренное
1,93
I=I × (эталонная толщина/измеренная толщина)[1]
откорректированное
измеренное
1,83
S=S × (эталонная толщина/измеренная толщина) [2]
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Испытания коэффициента трения
Метод испытания коэффициента трения определяет трение двух кусочков материала при их трении друг о друга; измеряется сила, необходимая для перемещения одного кусочка относительно другого. Усилие, необходимое для начала движения (статическое трение) и усилие, необходимое для поддержания движения (динамическое трение) измеряют с помощью датчика нагрузки в соответствии с ASTM D1894 ʺFriction Testing of Plastic Film and Sheetingʺ (Испытания на трение полимерных пленок и покрытий).

Метод использует приспособление для определения коэффициента трения Instron Coefficient of Friction Testing Fixture Model 2810-005, или эквивалентное, общая схема которого изображена на Фигуре 2, и машину для проведения испытаний Instron Testing Machine Model # 5543, или эквивалентную.
Аппарат для проведения испытаний включает приспособление для определения трения 10, на которое устанавливается ползунок для измерения трения 12 с закрепленным на нем образцом пленки 14. Ползунок 12 соединен с верхним зажимом 18 с помощью натяжного тросика 20, который взаимодействует со шкивом 22, закрепленным на приспособлении для определения трения 10. Нижняя соединительная муфта 24 служит для крепления приспособления для проведения испытаний к машине для проведения испытаний Instron (не показана).

В соответствии с программой Blue Hill, используемой в методе Instron: ʺСистема: проводит поиск максимального значения по данным от начального значения до конечного значения по определенному каналу; определяет первую точку данных, которая возрастает и падает на процент от максимального значения, и обозначает эту точку как первый пик; использует следующее уравнение для определения коэффициента статического трения: статическое трение=первый пик/массу ползунка; использует следующее уравнение для расчета средней нагрузки на площадь от первого пика до конечного значения: средняя нагрузка=энергия/изменение натяжения (); и использует следующее уравнение для определения коэффициента динамического трения: динамическое трение=средняя нагрузка/массу ползункаʺ.
Образец для испытаний должен состоять из образцов с размерами (квадрат 5 дюймов на 5 дюймов (квадрат 12,7 см на 12,7 см) для ползунка и прямоугольник 5 дюймов на 8 дюймов (12,7 см на 20,3 см) для поверхности, для создания участка для проведения испытаний. Хотя считается, что толщина пленки не влияет на статический КТ (коэффициент трения), пленка может иметь толщину 3,0±0,10 мил (или 76,2±2,5 мкм). Образцы могут быть вырезаны, например, с использованием бритвенного лезвия и шаблонов соответствующих размеров. Когда это возможно, образец следует вырезать таким образом, чтобы длинный размер был ориентирован параллельно направлению выработки отлитой пленки. Также, когда это возможно, направление образца размером 5 дюймов × 5 дюймов следует отмечать и ориентировать при проведении испытаний таким образом, чтобы направление перемещения ползунка было параллельно направлению выработки образца пленки.
Образец для испытаний должен быть выдержан при 75°F± 5°F (24°C± 2,8°C) и относительной влажности 35%± 5% в течение не менее 8 часов перед проведением испытаний, и испытания проводят при таких же значениях температуры и относительной влажности.
Процедура
подготовки
аппарата для имерения КТ (COF)

1. Удаляют штифт с головкой и отверстием для шпильки из нижней губки приспособления для определения коэффициента трения Instron Coefficient of Friction Testing Fixture Model 2810-005, и снимают ее.
2. Удаляют штифт с головкой и отверстием для шпильки из верхней губки и снимают ее.
3. Устанавливают нижнюю соединительную муфту приспособления для определения трения в гнездо адаптера машины для проведения испытаний Instron Testing Machine Model # 5543.
4. Закрепляют ее с помощью штифта с головкой и отверстием для шпильки.
5. Набрасывают петлю на одном из концов натяжного тросика на верхний штифт с головкой и отверстием для шпильки, и устанавливают на место фиксирующий зажим.
6. Калибруют машину для проведения испытаний Model # 5543
7. Набрасывают петлю на другом конце натяжного тросика на крюк ползунка для измерения трения.
8. Проверяют, чтобы шкив свободно вращался.
9. Перемещают ползунок, чтобы натяжной тросик не провисал и лежал в канавке шкива.
10. Устанавливают салазки (верхнюю головку) приспособления для определения коэффициента трения Instron Model 2810-005 таким образом, чтобы они имели запас хода, достаточный для перемещения ползунка на 50 мм при проведении испытаний без упирания ползунка в шкив.
11. Следят, чтобы тросик при движении головки оставался натянутым.
12. С помощью ручки управления JOG на панели управления Instron #5543 устанавливают предел перемещения таким образом, чтобы дальний конец ползунка не выходил за пределы задней плоскости (плоскости, перпендикулярной направлению движения, и наиболее удаленной от шкива) приспособления для определения трения. Нажимают кнопку GL для задания предела перемещения. Это не дает ползунку упираться в шкив во время проведения испытаний, и обеспечивает правильность измерения коэффициента трения исследуемого образца.
13. Приспособление для проведения испытаний готово к работе.
Процедура установки образца
1. Помещают образец поверхности на алюминиевое приспособление для определения трения с требуемой ориентацией.
2. Туго обтягивают образцом поверхности алюминиевую поверхность и закрепляют образец клейкой лентой с нижней стороны приспособления для определения трения.
3. Важно, чтобы лентой был заклеен конец приспособления для определения трения, дальний от муфты, во избежание связывания ползунка с поверхностью.
4. Убедитесь, что материал полностью расправлен), но не растянут.
5. Оберните ползунок для измерения трения образцом размером 5×5 дюймов таким образом, чтобы направление выработки пленки было параллельно направлению перемещения ползунка.
6. Закрепите клейкой лентой завернутый передний край на верхней части ползунка, чтобы избыток материала не прилипал к образцу поверхности.
7. Приклейте лентой другие края образца к ползунку для измерения трения, чтобы он был полностью расправлен на поверхности контакта, где производятся измерения.
8. Убедитесь, что клейкая лента не попала в промежуток между исследуемой поверхностью на ползунке и приспособлением для определения трения.
9. Образцы на поверхности трения и на ползунке для измерения трения должны быть полностью расправлены, без морщинок или выпуклостей; такие неоднородности приведут к ошибкам измерения КТ (COF).
10. Осмотрите ползунок, чтобы убедиться в том, что исследуемые поверхности не соприкасаются ни с какими посторонними материалами.
11. Прикрепите ползунок к натяжному тросику и очень легко и осторожно установите ползунок на поверхность трения для предотвращения возникновения какого-либо неприродного сцепления между двумя образцами, немедленно начинайте проведение испытаний.
12. Убедитесь в том, что при перемещении на полное расстояние ползунок не выходит за пределы образца, помещенного на приспособление для определения трения и не контактирует с клейкой лентой или не свисает за край приспособления для определения трения.
Проведение испытаний КТ (COF)
1. Проводят испытания не менее чем трех образцов каждой требуемой ориентации (например, воздушная сторона - воздушная сторона или склеиваемая сторона - склеиваемая сторона).
2. Для испытаний комбинации воздушной стороны со склеиваемой стороной, пленкой, ориентируемой воздушной стороной, должен быть образец пленки, помещаемый на алюминиевую поверхность для испытаний, а склеиваемой стороной для испытаний должен быть материал, обертываемый вокруг ползунка.
3. Убедитесь в том, что при работе с образцами пленки вы используете не присыпанные порошком гидроизолирующие перчатки; порошок или влага могут отрицательно повлиять на точность испытаний.
4. Вырезают образец, как описано выше, например, с помощью шаблона.
5. Помещают ползунок для измерения трения, обернутый первым образцом, на конец приспособления для определения трения, дальний от шкива.
6. Убедитесь, что натяжной тросик не провисает.
7. Выберите испытания коэффициента трения, обозначенные ʺCOF.im ptfʺ, на экране программы испытаний.
8. Щелкните мышкой по кнопке на экране для начала испытаний.
9. После завершения испытаний образца, щелкните мышкой по кнопке "ok" и установите ползунок для измерения трения в исходное положение и поменяйте образцы пленки на ползунке и приспособлении для измерения трения. Повторите испытания.
Пленка может быть охарактеризована статическим КТ (коэффициент трения) в диапазоне до 4,0 или меньше, или 2,0 или меньше, или 1,5 или меньше, или 1,25 или меньше, или 1,0 или меньше, например, 1,0, 0,9, 0,8, 0,7, 0,6, или еще меньше. В другом аспекте, статический КТ (коэффициент трения) может иметь значение менее 4,0, или менее около 2,4, или менее 2, или менее 1.
В одном аспекте, пленка может быть охарактеризована статическим КТ (коэффициент трения) менее 0,45, пределом прочности на растяжение в диапазоне от 40 до 60 МПа и прочностью на разрыв в диапазоне от 1000 до 2100 г/мил, или от 1150 до 2100 г/мил.
Испытание предела прочности на растяжение и испытание модуля (ASTM D 882)

Пленку, характеризуемую с помощью или подвергаемую испытаниям на предел прочности на растяжение в соответствии с испытаниями предела прочности на растяжение, и на модуль (или напряжение растяжения) в соответствии с испытаниями модуля, анализируют следующим образом. Процедура включает определение предела прочности на растяжение и определение модуля при 10% удлинении в соответствии с ASTM D 882 (ʺСтандартный метод испытаний механических свойств при растяжении тонкой полимерной пленкиʺ) или его эквивалентом. Аппарат INSTRON для испытаний на растяжение (Model 5544 Tensile Tester или эквивалентный) используется для сбора данных для пленки. Минимум три образца для испытаний, каждый из которых вырезают надежными режущими инструментами для обеспечения стабильности геометрических размеров и воспроизводимости, испытывают при ориентации в направлении выработки (MD) (при необходимости) для каждого измрения. Испытания проводят в стандартной лабораторной атмосфере при 23 ± 2,0°C и 35 ± 5% относительной влажности. Для определения предела прочности на растяжение или модули, готовят образцы однослойной пленки шириной 1ʺ (2,54 см) и толщиной 3,0±0,15 мил (или 76,2±3,8 мкм). Образец затем помещают в машину для испытаний на растяжение INSTRON для проведения испытаний при минимальном контакте со средой с 35% относительной влажности. Машину для испытаний на растяжение готовят для проведения испытаний в соответствии с инструкциями производителя, оснащают датчиком нагрузки 500 Н, и калибруют. Устанавливают пригодные зажимы и губки захватов (захваты INSTRON с губками модели № 2702-032, с резиновым покрытием и шириной 25 мм, или эквивалентные). Образцы устанавливают в машину для испытаний на растяжение для проведения испытаний и анализируют для определения модуля при 10% (т.е., напряжения, необходимого для достижения 10% удлинения пленки) и предела прочности на растяжение (т.е., напряжения, необходимого для разрыва пленки).
Пригодные характеристики пленки в соответствии с оприсанием описываются значениями предела прочности на растяжение, равными по меньшей мере около 20 МПа при измерении методом испытаний предела прочности на растяжение. В общем, желательными являются более высокие значения предела прочности на растяжение, потому что они соответствуют более прочным швам пакетика, когда пленка является лимитирующим или наиболее слабым элементом герметизующей упаковки (seal). В различных вариантах реализации, пленка имеет значение предела прочности на растяжение, равное по меньшей мере 20 МПа и/или до около 60 МПа (например, около 20, около 30, около 40, около 50 или около 60 МПа).
2
2
2
2
2
Пригодные характеристики пленки в соответствии с оприсанием описываются значениями модуля при 10%, равными по меньшей мере около 5 Н/мм при измерении методом испытаний модуля. В общем, желательными являются более высокие значения модуля при 10% с точки зрения возможности изготовления пакетиков, имеющих большую жесткость и меньшую вероятность деформаций и слипания друг с другом при укладке навалом в процессе производства. В различных вариантах реализации, пленка имеет Значение модуля при 10%, равное по меньшей мере около 5 Н/мм, и/или до около 80 Н/мм или 100 Н/мм (например, около 5, около 10, около 20, около 30, около 40, около 50, около 60, около 70, около 80, около 90, или около 100 Н/мм).
Прочность на разрыв
ο
Прочность на разрыв (в г/мил, измеренная при 23 °C) может быть определена с помощью прибора для испытаний на разрыв Elmdorf Tearing Tester, модель номер 40043, или эквивалентного. Этот метод включает определение средней силы, в граммах на мил толщины образца, необходимой для разрыва на определенную длину пленки из поливинилового спирта (ПВС). Силу в граммах, необходимую для распространения разрыва пленки, измеряют с помощью точно откалиброванного маятникового устройства. Под действием силы тяжести, маятник раскачивается по дуге, разрывая образец по предварительно нанесенному разрезу. Образец закреплен неподвижно с одной стороны и прикреплен к маятнику с другой. Потеря энергии колебаний маятника определяется по шкале с помощью указателя. Показания по шкале являются функцией силы, необходимой для разрыва образца. Этот метод полезен для определения относительного сопротивления разрыву ПВС пленок. Водорастворимые пленки можно анализировать с помощью прибора для испытаний на разрыв Elmendorf Tearing Tester Model # 40043, на пленках, предварительно выдержанных при температуре (75°F±5F) (около 24°C) и относительной влажности (35%±5%) в течение не менее 8 часов перед проведением испытаний.
В различных вариантах реализации, пленки, описанные в данном документе, будут иметь прочность на разрыв, равную, например, по меньшей мере 1000 г/мил, или по меньшей мере 1150 г/мил, или по меньшей мере 1700 г/мил, или в диапазоне 1000-2000 г/мил, или от 1150 до 2000 г/мил, или от 1700 до 2000 г/мил.
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПАКЕТИКА
Пакетики для проведения испытаний с одним отделением могут быть изготовлены с помощью машины для изготовления из ПВА образцов для испытаний PVA Sample Making Machine #3657 фирмы Cloud Packaging Equipment и гнездовой пресс-формы, имеющей четыре гнезда, как показано на Фигуре 3.
Форма гнезда пресс-формы, используемой для термоформования пленки и изготовления пакетиков для испытаний определяется нижней внутренней стенкой и множеством выступающих вверх внутренних боковых стенок. На виде сверху, выступающие вверх внутренние боковые стенки образуют в общем фигуру прямоугольной формы. Первая пара выступающих вверх внутренних боковых стенок находится на расстоянии 6,32 см (2,489 дюйма) друг от друга, и вторая пара выступающих вверх внутренних боковых стенок находится на расстоянии 4,82 см (1,899 дюйма) друг от друга. Дополнительно, переход от нижней внутренней стенки к каждой из выступающих вверх внутренних боковых стенок характеризуется радиусом кривизны 0,95 см (0,375 дюйма). Кроме этого, переход от каждой выступающей вверх внутренней боковой стенкой к соседней выступающей вверх внутренней боковой стенке будет иметь радиус кривизны 0,95 см (0,375 дюйма). Дополнительно, гнездо пресс-формы будет иметь глубину, которая определяется расстоянием между нижней внутренней стенкой и открытым концом формы, равным 0,95 см (0,375 дюйма). Радиусы кривизны позволяют изготавливать в форме пакетики из пленки с закругленными углами, имеющие в общем форму прямоугольного пакетика, и с закругленным переходом к нижней поверхности пленки. Наконец, гнездо формы снабжено отверстиями в нижней поверхности для подвода вакуума к пленке и втягивания пленки в гнездо формы, в соответствии с типичным вакуумным термоформованием и с работой машины для изготовления образцов из ПВА PVA Sample Making Machine #3657.
На практике, гнездо пресс-формы (гнездовая пресс-форма) может включать множество гнезд с идентичными формами гнезд, для изготовления одновременно множества пакетиков. В принципе, гнездо пресс-формы может включать множество гнезд с разными формами, для проведения испытаний разных конфигураций, когда по существу единственной переменной будет конфигурация гнезда. Пленочная основа подвергается термоформованию в гнезде пресс-формы. Каждое гнездо наполняют 35 мл раствора для испытаний, и затем пленку такого же типа подают в машину для использования в качестве пленки для запечатывания упаковки. В соответствии с порядком работы машины для изготовления образцов из ПВА PVA Sample Making Machine #3657, пленка для запечатывания упаковки затем используется для герметической упаковки пленочной основы с использованием воды и давления для скрепления пленок основы и крышечки по периметру заполненных гнезд, и после запечатывания наполненные пакетики разделяют путем разрезания окружающей их пленки.
Пленка будет иметь толщину 3,0±0,10 мил (или 76,2±2,5 мкм). Параметры формования и запечатывания приведены ниже.
Параметры формования: Температура нагревателя - 260°C (500 °F); Время нагрева - 10 с; Подаваемый вакуум -24,7 мм рт.ст.
Параметры запечатывания: Скорость смачивающего валика - 60; Уровень воды - 60; Скорость приводного валика - 57 (все показатели - безразмерные); Время подачи пленки (Web Drive Time) - 13 с; Время подачи воды - 6 с; Время приложения напряжения - 0,1 с; Время запечатывания - 20 с; Давление запечатывания - 6,8 бар.
РАСТВОР ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ
Раствор для испытания (образец моющего средства для стирки) для наполнения пакетиков перед проведением испытаний пакетиков на высвобождение описан в Таблице 1 ниже. Рядовой специалист в данной области техники легко сможет сформовать, наполнить и запечатать пакетик с учетом приведенного в данном документе описания изобретения.
Таблица 1
<b>Ингредиент</b>
<b>% мас. от раствора для испытаний</b>
Моноэтаноламин
8,57%
Додецилбензолсульфоновая кислота
23,81%
Олеиновая кислота
19,05%
Лаурилалкогольэтоксилат - 7ЭО
23,81%
Пропиленгликоль
9,52%
Диэтиленгликоль
9,52%
Вода
5,71%
ИСПЫТАНИЕ НА ВЫСВОБОЖДЕНИЕ ЖИДКОСТИ
Водорастворимая пленка и/или пакетик, охарактеризованные с помощью или предназначенные для проведения испытанияна замедленную растворимость в соответствии с испытанием на высвобождение жидкости, анализируют следующим образом с использованием таких материалов:
Лабораторный стакан на 2 л и 1,2 литра деионизированной (ДИ) воды
Водорастворимый пакетик для испытания (изготовленный как описано выше, в соответствии с описаниями изготовления пакетика и раствора для испытаний); пленка имеет толщину 3,0±0,10 мил (или 76,2±2,5 мкм); пакетик предварительно выдерживают две недели при 38 °C.
Термометр
Проволочная корзинка
Таймер
Перед проведением эксперимента, убедитесь в наличии достаточного количества деионизированной (ДИ) воды для пятикратного повторения эксперимента, и проверьте, чтобы проволочная корзинка и лабораторный стакан были чистыми и сухими.
Проволочная корзинка представляет собой корзинку из проволоки с полимерным покрытием (4ʺ × 3,5ʺ × 2,5ʺ) без острых углов, или эквивалентную. Должна использоваться проволока калибра около 1,25 мм, и провод) должен иметь квадратные отверстия размером 0,5 дюйма (1,27 см). Примерное изображение корзинки 28 с пакетиками для проведения испытаний 30 приведено на Фигуре 4.
Для проведения испытания, осторожно помещают водорастворимый пакетик в корзинку, не царапая пакетик о корзинку и оставляя достаточно свободного пространства, чтобы пакетик мог двигаться. Не прикрепляют пакетик прочно к проволочной корзинке, но при этом обеспечивают, чтобы он был надежно закрыт и не мог вывалиться из корзинки. Ориентация пакетика в корзинке должна обеспечивать возможность проявления природной плавучести пакетика, если она имеется, (т.е. сторона пакетика, всплывающая кверху, должна быть расположена вверху). Если пакетик имеет симметричную форму, ориентация пакетика в общем не имеет значения.
Затем наливают в лабораторный стакан на 2 л 1200 миллилитров деионизированной (ДИ) воды при 20°C.
Затем опускают проволочную корзинку с закрытым в ней пакетиком в воду. Следят за тем, чтобы корзинка находилась на 1 дюйм (2,54 см) выше дна лабораторного стакана. Убедитесь, что пакетик полностью погрузился в жидкость. Убедитесь, что корзинка устойчиво держится на месте и не движется и запустите таймер сразу после погружения пакетика в воду. Положение корзинки по отношению к воде в лабораторном стакане может регулироваться и поддерживаться любыми пригодными средствами, например, с помощью зажима, расположенного над лабораторным стаканом, и стержня, прикрепленного к верхней части корзинки. Зажим может удерживать стержень для фиксации положения корзинки, и прижимное усилие зажима может быть ослаблено для погружения корзинки в воду. Как альтернатива зажиму, могут быть использованы другие устройства фрикционного действия, например, втулка со стопорным винтом, как показано на Фигуре 5 (стопорный винт не изображен). Фигура 5 изображает лабораторный стакан 30, стоящий на штативе 40, причем на штативе закреплен стержень 50 для опускания корзинки 10 (не показана) в лабораторный стакан 30, стержень 50 может сохранять стационарное вертикальное положение благодаря втулке 60, имеющей стопорный винт (не показан), удерживающий стержень 50, например, с помощью силы трения или путем вхождения в зацепление с отверстием (не показано) в стержне 50.
Высвобождение жидкого содержимого определяется как первое визуальное проявление жидкости, вытекающей из погруженного пакетика.
Используют таймер для регистрации времени высвобождения жидкого содержимого в окружающую воду (время высвобождения), прекращают наблюдение через 45 секунд.
Каждый пакетик получает оценку "соответствует" или "не соответствует". Оценка "соответствует" выставляется, если растворимый пакетик удерживает жидкость в течение 30 секунд или дольше. Оценка "не соответствует" выставляется, если растворимый пакетик не удерживает жидкость в течение по меньшей мере 30 секунд.
Повторяют эту процедуру с новой порцией деионизированной (ДИ) воды и новым водорастворимым пакетиком пять раз для каждой тестируемой пленки.
Для каждого типа образца пленки проводят испытания в общей сложности 5 пакетиков, если не указано иное.
Способ изготовления пленки
Как было указано выше, данное изобретение относится к производству пленок из поливинилового спирта, и в частности, к пленкам, отливаемым из раствора. Процессы отливки ПВС из раствора хорошо известны специалистам. Например, в способе формования пленки, смолу (смолы) поливинилового спирта и вспомогательные добавки растворяют в растворителе, типично воде, выливают отмеренное количество на поверхность, позволяют по существу высохнуть (или сушат принудительно) с образованием отлитой пленки, и затем полученную отлитую пленку удаляют с поверхности, используемой для отливки. Процесс может осуществляться периодически, и более эффективно проводится в виде непрерывного способа.
При формовании непрерывных пленок поливинилового спирта, обычной практикой является выливание дозируемого раствора на движущуюся поверхность отливки, например, непрерывно движущийся металлический барабан или ленту, создание условий для удаления по существу растворителя из жидкости, в результате чего образуется самоподдерживающаяся пленка, и затем снятие полученной отлитой пленки с поверхности отливки.
Необязательно, водорастворимая пленка может быть свободно стоящая пленка, состоящая из одного слоя, или из множества схожих слоев.
ПАКЕТЫ
Пленка пригодна для получения пакета, предназначенного для размещения в нем композиции моющего средства, содержащей активные вещества, обладающие чистящим эффектом, с образованием в результате этого пакетика. Активные вещества с чистящим эффектом могут иметь любую форму, такую как порошков, гелей, паст, жидкостей, таблеток или любую их комбинацию. Пленка также пригодна для использования по любому другому назначению, при котором желательны улучшенные характеристики при контакте с влагой и незначительное количество остатка в холодной воде. Пленка образует по меньшей мере одну боковую стенку пакетика и/или пачки, необязательно, весь пакетик и/или пачку, и предпочтительно, наружную поверхность по меньшей мере одной боковой стенки.
Пленка, описанная в данном документе, может быть также использована для изготовления пакета с двумя или несколькими отделениями, изготовленными из этой же пленки или в комбинации с пленками других полимерных материалов. Дополнительные пленки могут, например, быть получены литьем, выдувным формованием, экструзией или экструзией с раздувом одного и того же или разных полимерных материалов, как известно специалистам. В одном типе варианта реализации, полимеры, сополимеры или их производные, пригодные для использования в качестве дополнительной пленки, выбирают из поливиниловых спиртов, поливинилпирролидона, полиалкиленоксидов, полиакриловой кислоты, целлюлозы, простых эфиров целлюлозы, сложных эфиров целлюлозы, амидов целлюлозы, поливинилацетатов, поликарбоновых кислот и солей, полиаминокислот или пептидов, полиамидов, полиакриламида, сополимеров малеиновой/акриловой кислот, полисахаридов, включая крахмал и желатин, природных камедей, таких как ксантан, и каррагенанов. Например, полимеры могут быть выбраны из полиакрилатов и водорастворимых акрилатных сополимеров, метилцеллюлозы, карбоксиметилцеллюлозы натрия, декстрина, этилцеллюлозы, гидроксиэтилцеллюлозы, гидроксипропилметилцеллюлозы, мальтодекстрина, полиметакрилатов, и их комбинаций, или выбраны из поливиниловых спиртов, сополимеров поливинилового спирта и гидроксипропилметилцеллюлозы (HPMC), и их комбинаций. Один предусматриваемый класс вариантов реализации характеризуется уровнем содержания полимера в материале пачки, например, описанного выше сополимера ПВС, как описано выше, составляющим по меньшей мере 60%.
Пакетики в соответствии с описанием настоящего изобретения могут включать по меньшей мере одно герметически упакованное отделение. Таким образом, пакетики могут включать одно отделение или множество отделений. Водорастворимый пакетик может быть сформирован из двух слоев водорастворимой полимерной пленки, герметически скрепленных на поверхности раздела, или из единой пленки, т.е. сложенной по сгибу и запечатанной. Одна или обе пленки включают ПВС-пленку, описанную выше. Пленки образуют внутренний объем контейнера в форме пакетика, содержащего любую композицию, которая является желательной для высвобождения в водную среду. Композиция не имеет определенных ограничений, например, включает любую из различных чистящих композиций, описанных ниже. В вариантах реализации, включающих множество отделений, каждое отделение может содержать одинаковые и/или разные композиции. В свою очередь, композиции могут иметь любую пригодную форму, включая, без ограничений, жидкую, твердую и их комбинации (например, твердое вещество, суспендированное в жидкости). В некоторых вариантах реализации, пакетики содержат первое, второе и третье отделения, каждое из которых соответственно содержит разные первую, вторую и третью композиции. Конкретно предусматриваются жидкие моющие средства.
Отделения многосекционных пакетиков могут иметь одинаковый или разный размер (размеры) и/или объем (объемы). Отделения многосекционных пакетиков по настоящему изобретению могут быть раздельными или соединены любым пригодным способом. В некоторых вариантах реализации, второй и/или третий и/или последующие отделения наложены на первое отделение. В одном варианте реализации, третье отделение может быть наложено на второе отделение, которое в свою очередь наложено на первое отделение в форме слоистой конструкции. Альтернативно, второе и третье отделения могут быть наложены на первое отделение. Однако также в равной степени предусматривается, что первое, второе и, необязательно, третье и последующие отделения могут быть присоединены друг к другу бок о бок. Отделения могут быть упакованы цепочкой, причем каждое отделение может быть индивидуально отделено линией перфорации. Таким образом, каждое отделение может быть индивидуально оторвано потребителем от остальной цепочки, например, для предварительной обработки или последующей обработки ткани композицией из этого отделения. В некоторых вариантах реализации, первое отделение может быть окружено по меньшей мере вторым отделением, например, в конфигурации "шина-и-обод", или в конфигурации "пакетик-в-пакетике".
В некоторых вариантах реализации, многосекционные пакетики включают три отделения, состоящие из большого первого отделения и двух отделений меньшего размера. Второе и третье отделения, имеющие меньшие размеры, наложены на первое большое отделение. Размер и геометрию отделений выбирают так, чтобы такая конструкция была достижимой. Геометрия отделений может быть одинаковой или разной. В некоторых вариантах реализации второе и, необязательно, третье отделение имеют каждое геометрию и форму, отличные от первого отделения. В этих вариантах реализации, второе и, необязательно, третье отделения, расположены с определенным дизайном на первом отделении. Дизайн может быть декоративным, образовательным или иллюстративным, например, с целью иллюстрации идеи или инструкции, и/или используется для указания на происхождение продукта. В некоторых вариантах реализации, первое отделение является самым большим отделением, имеющим две больших стороны, герметически запечатанных по периметру, и второе отделение имеет меньший размер, соответствующий менее чем около 75%, или менее чем около 50% от площади поверхности одной стороны первого отделения. В вариантах реализации с присутствием третьего отделения, вышеописанная конструкция может быть такой же, второе и третье отделения занимают менее около 60%, или менее около 50%, или менее около 45%, от площади поверхности одной стороны первого отделения.
Пакетики и/или пачки в соответствии с описанием настоящего изобретения могут включать одну или несколько разных пленок. Например, в вариантах реализации с одним отделением, пачка может быть изготовлена из одной стенки, т.е. сложена по сгибу и герметически скреплена по краям или, альтернативно, двух стенок, которые герметически скрепляются по краям. В вариантах реализации с множеством отделений, пачка может быть изготовлена из одной или нескольких пленок, так, чтобы любое конкретное отделение пачки могло иметь стенки, изготовленные из одной пленки или множества пленок, имеющих разный состав. В одном варианте реализации, многосекционный пакетик имеет по меньшей мере три стенки: наружную верхнюю стенку; наружную нижнюю стенку; и разделительную перегородку. Наружная верхняя стенка и наружная нижняя стенка в общем расположены друг напротив друга и образуют внешнюю поверхность пакетика. Разделительная перегородка расположена внутри пакетика и прикреплена к расположенным в общем друг против друга наружным стенкам по линиям сварки. Разделительная перегородка разделяет внутреннюю часть многосекционного пакетика на по меньшей мере первое отделение и второе отделение.
Пакетики и пачки могут быть изготовлены с помощью любого пригодного оборудования и способа. Например, пакетики с одним отделением могут быть изготовлены с помощью методов вертикального наполнения форм, горизонтального наполнения форм, или наполнения с помощью вращающегося барабана, широко известных специалистам. Такие процессы могут быть непрерывными или периодическими. Пленка может увлажняться и/или нагреваться для увеличения ее пластичности. Метод может также предусматривать использование вакуума для втягивания пленки в пригодную пресс-форму. Вакуум для втягивания пленки в пресс-форму может быть приложен в течение от около 0,2 до около 5 секунд, или от около 0,3 до около 3, или от около 0,5 до около 1,5 секунд, когда пленка находится на горизонтальном участке поверхности. Этот вакуум может быть таким, чтобы он обеспечивал разрежение, например, в диапазоне от 10 мбар до 1000 мбар, или в диапазоне от 100 мбар до 600 мбар.
Пресс-формы, в которых могут изготовляться пачки, могут иметь любую форму, длину, ширину и глубину, в зависимости от требуемых размеров пакетиков. Пресс-формы, при необходимости, могут также иметь разные размеры и форму. Например, объем готовых пакетиков может составлять от около 5 мл до около 300 мл, или от около 10 до 150 мл, или от около 20 до около 100 мл, и размеры пресс-форм регулируются соответствующим образом.
В одном варианте реализации, пачка включает первое и второе герметически запечатанные отделения. Второе отделение в общем наложено на первое герметически запечатанное отделение так, чтобы второе герметически запечатанное отделение и первое герметически запечатанное отделение имели общую разделительную перегородку внутри пакетика.
В одном варианте реализации, пачка, включающая первое и второе отделения, дополнительно включает третье герметически запечатанное отделение. Третье герметически запечатанное отделение в общем наложено на первое герметически запечатанное отделение так, чтобы третье герметически запечатанное отделение и первое герметически запечатанное отделение имели общую разделительную перегородку внутри пакетика.
В некоторых вариантах реализации, первую композицию и вторую композицию выбирают из одной из следующих комбинаций: жидкость, жидкость; жидкость, порошок; порошок, порошок; и порошок, жидкость.
В некоторых вариантах реализации, первую, вторую и третью композиции выбирают из одной из следующих комбинаций: твердое вещество, жидкость, жидкость, и жидкость, жидкость, жидкость.
В одном варианте реализации, одно отделение или множество герметически запечатанных отделений содержат композицию. Множество отделений могут содержать каждое одну и ту же или разные композиции. Композицию выбирают из жидкости, твердого вещества или их комбинации.
В одном варианте реализации, композиция может быть выбрана из группы жидких композиций моющих средств для стирки слабозагрязненных изделий и для стирки сильнозагрязненных изделий, порошкообразных композиций моющих средств, средств для мытья посуды вручную и/или моющих средств для посудомоечной машины; чистящих композиций для твердых поверхностей, средств, улучшающих характеристики тканей, гелевых моющих средств, обычно используемых для стирки, и добавок для отбеливания и стирки, шампуней, и средств для мытья тела.
Формование, запечатывание и термоформование
Как было указано выше, пленка, описанная в данном документе, пригодна для термоформования. Термоформуемая пленка представляет собой пленку, которую можно формовать путем приложения тепла и силы.
Термоформование пленки представляет собой процесс нагревания пленки, ее формования (например, в пресс-форме), и затем охлаждения пленки, после чего пленка будет сохранять свою форму, например, форму, приданную ей пресс-формой. Тепло может подводиться любыми пригодными средствами. Например, пленка может быть нагрета непосредственно путем ее прохождения под нагревательным элементом или горячим воздухом, перед ее подачей на поверхность или уже на поверхности. Альтернативно, она может быть нагрета опосредовано, например, путем нагревания поверхности или прикладывания горячего предмета к пленке. В некоторых вариантах реализации, пленку нагревают инфракрасным излучением. Пленка может быть нагрета до температуры в диапазоне от около 50 до около 150°C, от около 50 до около 120°C, от около 60 до околот 130°C, от около 70 до около 120°C, или от около 60 до около 90°C. Термоформование может быть осуществлено с помощью любого одного или нескольких из следующих способов: ручная укладка термически размягченной пленки в пресс-форму, или формование размягченной пленки в пресс-форме под давлением (например, вакуумное формование), или автоматическая высокоскоростная пошаговая подача свежеэкструдированного листа, имеющего точно известную температуру, в станцию формования и обрезания, или автоматическое размещение, поршневое и/или пневматическое растяжение и пневмоформование пленки.
Альтернативно, пленка может быть смочена любыми пригодными средствами, например, непосредственно, путем распыления смачивающего агента (включая воду, раствор композиции пленки, пластификатор для композиции пленки, или любую комбинацию вышеперечисленного) на пленку, перед ее подачей на поверхность или уже на поверхности, или опосредованно путем смачивания поверхности или путем прикладывания влажного предмета к пленке.
После нагрева и/или увлажнения пленки, она может быть втянута в пригодную пресс-форму, предпочтительно, с использованием вакуума. Наполнение отформованной пленки может осуществляться с использованием любых пригодных средств. В некоторых вариантах реализации, наиболее предпочтительный метод будет зависеть от формы продукта и требуемой скорости наполнения. В некоторых вариантах реализации, отформованную пленку наполняют методами наполнения на технологической линии. Наполненные открытые пачки затем закрывают с образованием пакетиков, с использованием второй пленки, любым пригодным способом. Этот процесс может осуществляться в горизонтальном положении и при непрерывном постоянном движении. Запечатывание может осуществляться путем непрерывной подачи второй пленки, предпочтительно, водорастворимой пленка, сверху на открытые пачки и затем, предпочтительно, скрепления первой и второй пленок вместе, типично, на участках между пресс-формами и, таким образом, между пачками.
Может быть использован любой пригодный способ запечатывания пачки и/или его индивидуальных отделений. Неограничительные примеры таких средств включают термосваривание, сварку растворителем, герметизацию растворителем или увлажнением, и их комбинации. Типично, теплом или растворителем обрабатывают только участки, на которых формируется герметичный шов. Тепло или растворитель могут применяться любым способом, типично, к накрывающему материалу, и типично только на участках формирования герметичного шва. Если используется герметизация или сварка растворителем или увлажнением, то может быть предпочтительным также применение нагревания. Предпочтительные способы герметизации/сварки растворителем или увлажнением включают селективное нанесение растворителя на участок между пресс-формами, или на накрывающий материал, например, путем распыления или нанесения методом печати на эти участки, и затем приложение давления к этим участкам, для образования герметичного шва. Могут быть использованы, например, запечатывающие валики и ремни, как описано выше (необязательно, также обеспечивающие нагрев).
Сформированные пакетики могут затем быть разрезаны отрезным устройством. Резание может осуществляться с использованием любого известного способа. Резание может предпочтительно также производиться непрерывным способом, и предпочтительно с постоянной скоростью и предпочтительно в горизонтальном положении. Отрезное устройство может, например, быть остро заточенным изделием, или горячим изделием, или лазером, причем в последних случаях, горячее изделие или лазер "прожигают" пленку/участки спайки.
Разные отделения многосекционных пакетиков могут изготавливаться вместе друг рядом с другом, причем полученные соединенные друг с другом пакетики могут разделяться разрезанием или нет. Альтернативно, отделения могут изготавливаться раздельно.
В некоторых вариантах реализации, пакетики могут быть изготовлены в соответствии со способом, включающим стадии: a) формование первого отделения (как описано выше); b) формование углубления в некоторых или всех закрытых отделениях, сформованных на стадии (a), для получения второго сформованного отделения, наложенного на первое отделение; c) наполнение и запечатывание вторых отделений с помощью третьей пленки; d) запечатывание первой, второй и третьей пленок; и e) разрезание пленок для получения многосекционного пакетика. Углубление, сформованное на стадии (b), может быть получено с применением вакуума к отделению, изготовленному на стадии (a).
В некоторых вариантах реализации, второе и/или третье отделение (отделения) может быть изготовлено на отдельной стадии и затем объединено с первым отделением, как описано в Европейской патентной заявке № 08101442.5 или WO 2009/152031.
В некоторых вариантах реализации, пакетики могут быть изготовлены в соответствии со способом, включающим стадии: a) формование первого отделения, необязательно с использованием нагрева и/или вакуума, с использованием первой пленки на первый формовочной машине; b) наполнение первого отделения первой композицией; c) деформирование второй пленки на второй формовочной машине, необязательно с использованием нагрева и вакуума, для изготовления второго и, необязательно, третьего формованных отделений; d) наполнение второго и, необязательно, третьего отделения; e) запечатывание второго и, необязательно, третьего отделений с использованием третьей пленки; f) размещение герметически запечатанного второго и, необязательно, третьего отделения на первом отделении; g) скрепление первого, второго и, необязательно, третьего отделений; и h) разрезание пленок для получения многосекционного пакетика.
Первая и вторая формовочные машины могут быть выбраны на основании их пригодности для проведения вышеописанного процесса. В некоторых вариантах реализации, первая формовочная машина предпочтительно представляет собой горизонтальную формовочную машину, и вторая формовочная машина предпочтительно представляет собой формовочную машину с вращающимся барабаном, предпочтительно, расположенную выше первой формовочной машины.
Следует понимать, что при использовании соответствующих станций загрузки, можно производить многосекционные пакетики, содержащие ряд разных или отличающихся друг от друга композиций, и/или разные или отличающиеся друг от друга жидкие, гелевые или пастообразные композиции.
В некоторых вариантах реализации, на пленку и/или пакетик наносят разбрызгиванием или напылением пригодный материал, такой как активный агент, смазочный материал, средство, вызывающее неприятные ощущения, или их смеси. В некоторых вариантах реализации, на пленку и/или пакетик наносится печатный рисунок, например, типографской краской и/или активным агентом.
Содержимое пакетика
Изделия по настоящему изобретению (например, в форме пакетиков или пакетов) могут содержать различные композиции, например, композиции бытового назначения. Многосекционный пакетик может содержать одну и ту же или разные композиции в каждом отделении. Композиция расположена в непосредственной близости к водорастворимой пленке. Композиция может находиться на расстоянии менее около 10 см, или менее около 5 см, или менее около 1 см от пленки. Типично, композиция непосредственно прилегает к пленке или контактирует с пленкой. Пленка может иметь форму пакетика или отделения, содержащих внутри композицию.
Как описано выше, пленка и пакетик являются особенно предпочтительными для упаковки (например, в непосредственном контакте с) материалов, содержащих способные к обмену водородные ионы, например, композиций, характеризующихся кислотно/основными равновесиями, такими как равновесия амин-жирная кислота и/или равновесия амин-анионное поверхностно-активное вещество на основе кислоты.
Эта особенность данного изобретения может быть использована для того, чтобы сохранять композиции, содержащие несовместимые ингредиенты (например, отбеливатель и ферменты) физически обособленными или отделенными друг от друга. Считается, что такое разделение может увеличивать срок пригодности для использования и/или уменьшить физическую нестабильность таких ингредиентов. Дополнительно или альтернативно, такое разделение может обеспечивать эстетические полезные эффекты, как описано в Европейской патентной заявке № 09161692.0.
Неограничительные примеры пригодных композиций (например, композиций бытового назначения) включают жидкие композиции моющих средств для стирки слабо- загрязненных и сильнозагрязненных изделий, чистящие композиции для твердых поверхностей, гелевые моющие средства, обычно используемые для стирки, добавки для отбеливания и стирки, композиции, улучшающие характеристики тканей (такие как мягчители для тканей), шампуни, средства для мытья тела, и другие композиции для личной гигиены. Композиции, пригодные для использования в пакетиках по настоящему изобретению, могут иметь форму жидкости, твердого вещества или порошка. Жидкие композиции могут включать твердое вещество. Твердые вещества могут включать порошок или агломераты, такие как микрокапсулы, гранулы, лентовидные изделия или один или несколько перламутровых шариков или их смеси. Такой твердый элемент может обеспечивать технический полезный эффект, в процессе стирки или как компонент, обеспечивающий предварительную обработку, замедленное или отложенное высвобождение; дополнительно или альтернативно, он может создавать эстетический эффект.
-1
-1
o
o
-1
-1
-1
Композиции, инкапсулированные пленками, описанными в данном документе, могут иметь любую пригодную вязкость в зависимости от таких факторов, как ингредиенты рецептуры и назначение композиции. В одном варианте реализации, композиция имеет высокое значение сдвиговой вязкости при скорости сдвига 20 с и температуре 20 °C, составляющее от 100 до 3000 сП, альтернативно, от 300 до 2000 сП, альтернативно, от 500 до 1000 сП, и низкое значение сдвиговой вязкости при скорости сдвига 1 с и температуре 20 °C, составляющее от 500 до 100000 сП, альтернативно, от 1000 до 10000 сП, альтернативно, от 1300 до 5000 сП. Способы измерения вязкости известны специалистам. В соответствии с настоящим изобретением, измерения вязкости по изобретению проводят с использованием ротационного реометра, например, прибора AR550 фирмы TA instruments. Инструмент включает 40 мм конусную насадку с углом 2 или 1 и зазором около 50-60 мкм для изотропных жидкостей, или 40 мм стальную пластину с зазором 1000 мкм для жидкостей, содержащих частицы. Измерение проводят с использованием последовательности действий, включающей стадию кондиционирования, детектирование пика и стадию непрерывного нарастания. Стадия кондиционирования предусматривает установление температуры измерений, равной 20°C, предварительную сдвиговую нагрузку в течение 10 секунд при скорости сдвига 10 с, и уравновешивание в течение 60 секунд при выбранной температуре. Детектирование пика предусматривает использование скорости сдвига 0,05 с при 20°C в течение 3 мин с регистрацией данных каждые 10 с. Стадия непрерывного нарастания проводится при скорости сдвига от 0,1 до 1200 с в течение 3 мин при 20°C для получения полного профиля течения.
4
+
В пакетиках, содержащих композиции средств для стирки, добавки для использования при стирке и/или средства, улучшающего характеристики ткани, композиции могут включать один или несколько ингредиентов из следующего неограничительного перечня: средство для ухода за тканью; фермент, обладающий моющим эффектом; средство, усиливающее осаждение; модификатор реологии; моющий компонент средства; отбеливатель; отбеливающий агент; прекурсор отбеливателя; средство, усиливающее эффект отбеливателя; катализатор отбеливания; ароматизатор и/или микрокапсулы ароматизатора (см., например, US 5137646); сорбированный на цеолите ароматизатор; инкапсулированный в крахмале аккорд запахов; сложные эфиры полиглицерина; отбеливающее средство; перламутровый агент;системы стабилизации ферментов; средства для удаления примесей, включая агенты для связывания анионных красителей, комплексообразующие агенты для анионных поверхностно-активных веществ, и их смеси; оптические отбеливатели или люминофоры; полимер, включая, без ограничений, полимер для удаления глинистых загрязнений и/или полимер для суспендирования глинистых загрязнений; диспергенты; пеногасители; неводный растворитель; жирная кислота; подавители образования мыльной пены, например, силиконовые подавители образования мыльной пены (см. публикацию US № 2003/0060390 A1, 65-77); катионные крахмалы (см. US 2004/0204337 A1 и US 2007/0219111 A1); диспергенты загрязнений (см. US 2003/0126282 A1, 89-90); субстантивные красители; оттеночные красители (см. US 2014/0162929A1); красящие вещества; замутнитель; антиоксидант; гидротропы, такие как толуолсульфонаты, кумолсульфонаты и нафталинсульфонаты; цветные блестки; окрашенные бусинки, шарики или экструдаты; глинистые мягчители; антибактериальные агенты. Любой один или несколько из этих ингредиентов дополнительно описаны в Европейской патентной заявке № 09161692.0, публикации US № 2003/0139312 A1 и патентной заявке США № 61/229981. Дополнительно или альтернативно, композиции могут включать поверхностно-активные вещества, четвертичные аммониевые соединения, и/или системы растворителей. Четвертичные аммониевые соединения могут присутствовать в композиции средств, улучшающих характеристики ткани, таких как мягчители для тканей, и включают четвертичные аммониевые катионы, представляющие собой положительно заряженные многоатомные ионы формулы NR, где R представляет собой алкильную группу или арильную группу.
Поверхностно-активные вещества
Композиции моющих средств могут включать от около 1% до 80% мас. поверхностно-активного вещества. Поверхностно-активное вещество особенно предпочтительно в качестве компонента первой композиции. Предпочтительно, первая композиция содержит от около 5% до 50% мас. поверхностно-активного вещества. Вторая и третья композиции могут содержать поверхностно-активное вещество в количестве от 0,1 до 99,9%.
Используемые моющие поверхностно-активные вещества могут относиться к анионному, неионному, цвиттерионному, амфолитному или катионному типу или могут включать совместимые смеси этих типов. Более предпочтительно, поверхностно-активные вещества выбирают из группы, состоящей из анионных, неионных, катионных поверхностно-активных веществ и их смесей. Предпочтительно, композиции по существу не содержат бетаиновых поверхностно-активных веществ. Моющие поверхностно-активные вещества, пригодные для использования в настоящем изобретении, описаны в патентах США 3664961; 3919678; 4222905; и 4239659. Анионные и неионные поверхностно-активные вещества являются предпочтительными.
Пригодные анионные поверхностно-активные вещества сами по себе могут быть нескольких разных типов. Например, водорастворимые соли высших жирных кислот, т.е., "мыла", являются пригодными анионными поверхностно-активными веществами в композициях по настоящему изобретению. Они включают мыла щелочных металлов, таких как натрий, калий, аммоний, и алкиламмониевые соли высших жирных кислот, содержащие от около 8 до около 24 атомов углерода, предпочтительно, от около 12 до около 18 атомов углерода. Мыла могут быть получены прямым омылением жиров и масел или нейтрализацией свободных жирных кислот. Особенно пригодными являются натриевые и калиевые соли смесей жирных кислот, полученных из кокосового масла и твердого жира, т.е., натриевые или калиевые талловые и кокосовые мыла.
8
18
11
13
Дополнительные не являющиеся мылами анионные поверхностно-активные вещества, пригодные для использования в данном изобретении, включают водорастворимые соли, предпочтительно, щелочных металлов, и аммониевые соли органических продуктов реакции с серной кислотой, имеющие в своей молекулярной структуре алкильную группу, содержащую от около 10 до около 20 атомов углерода, и группу сложного эфира сульфоновой кислоты или серной кислоты (термин "алкил" включает алкильную часть ацильной группы). Примеры этой группы синтетических поверхностно-активных веществ включают: a) алкилсульфаты натрия, калия и аммония, особенно полученные путем сульфирования высших спиртов (C-C), такие как получаемые путем восстановления глицеридов таллового или кокосового масла; b) алкилполиэтоксилатсульфаты натрия, калия и аммония, в частности, имеющие алкильную группу, содержащую от 10 до 22, предпочтительно, от 12 до 18 атомов углерода, и в которых полиэтоксилатная цепь содержит от 1 до 15, предпочтительно, от 1 до 6 этоксилатных фрагментов; и c) алкилбензолсульфонаты натрия и калия, у которых алкильная группа содержит от около 9 до около 15 атомов углерода, с линейной или разветвленной конфигурацией цепи, например, типа, описанного в патентах США 2220099 и 2477383. Особенно ценными являются алкилбензолсульфонаты с линейной цепью, у которых среднее число атомов углерода в алкильной группе составляет от около 11 до 13, сокращенно обозначаемые C-C LAS.
1
2
4
n
1
10
16
8
12
12
15
12
13
Предпочтительными неионными поверхностно-активными веществами являются соединения формулы R(OCH)OH, где R представляет собой C-C алкильную группу или C-C алкилфенильную группу, и n имеет значение от 3 до около 80. Особенно предпочтительными являются продукты конденсации C-C спиртов с от около 5 до около 20 молями этиленоксида на моль спирта, например, C-C спирт, сконденсированный с около 6,5 молями этиленоксида на моль спирта.
Система растворителя
1
4
Система растворителя в композициях по настоящему изобретению может быть системой растворителя, содержащей одну лишь воду или смеси органических растворителей с водой. Предпочтительные органические растворители включают 1,2-пропандиол, этанол, глицерин, дипропиленгликоль, 2-метил-1,3-пропандиол и их смеси. Могут быть использованы также другие низшие спирты, C-C алканоламины, такие как моноэтаноламин и триэтаноламин. Системы растворителей могут отсутствовать, например, в безводных твердых вариантах реализации данного изобретения, но более типично присутствуют в количествах в диапазонах значений от около 0,1% до около 98%, предпочтительно, от по меньшей мере около 1% до около 50%, чаще, от около 5% до около 25%. Типично, композиции по настоящему изобретению, в частности, в жидкой форме, включают менее 50% воды, предпочтительно, от около 0,1% до около 20% воды, или более предпочтительно, от около 0,5% до около 15%, или от около 5% до около 12% воды, от массы композиции.
Композиции по настоящему изобретению могут быть в общем приготовлены путем смешивания ингредиентов. При использовании перламутрового материала, его следует прибавлять на последних стадиях перемешивания. При использовании модификатора реологии, предпочтительно сначала приготовить премикс, в котором модификатор реологии диспергируется в части воды и, необязательно, другие ингредиенты, в конечном счете используемые для введения в композицию. Этот премикс готовят таким образом, чтобы он представлял собой структурированную жидкость. К такому структурированному премиксу затем могут быть прибавлены, при перемешивании премикса, поверхностно-активное вещество (вещества) и существенные вспомогательные материалы моющего средства, вместе с водой и любыми используемыми необязательными вспомогательными компонентами композиции моющего средства.
Значение pH пригодных композиций может составлять от около 2 до около 12, от около 4 до около 12, от около 5,5 до около 9,5, от около 6 до около 8,5, или от около 6,5 до около 8,2. Моющее средство для стирки композиции может иметь pH от около 6 до около 10, от около 6,5 до около 8,5, от около 7 до около 7,5, или от около 8 до около 10. Композиции для автоматического мытья посуды могут иметь pH от около 8 до около 12. Композиции добавок к моющим средствам для стирки могут иметь pH от около 4 до около 8. Средства, улучшающие характеристики тканей, могут иметь pH от около 2 или 4 до около 8, или от около 2 до около 4, или от около 2,5 до около 3,5, или от около 2,7 до около 3,3.
Значение pH моющего средства определяется как pH водного 10% (мас./об.) раствора моющего средства при 20 ± 2 °C; для твердых и порошкообразных моющих средств оно определяется как pH водного 1% (мас./об.) раствора моющего средства при 20 ± 2 °C. Пригодны любые измерительные приборы, позволяющие измерять pH с точностью до ± 0,01 единиц pH. Приемлемыми инструментами являются измерительные приборы Orion (Thermo Scientific, Clintinpark-Keppekouter, Ninovesteenweg 198, 9320 Erembodegem -Aalst, Belgium) или эквивалентные. pH-метр должен быть оснащен пригодным стеклянным электродом с каломельным или хлорсеребряным электродом сравнения. Пример включает Mettler DB 115. Электрод должен храниться в рекомендуемом производителем растворе электролита.
Готовят 10% водный раствор моющего средства в соответствии со следующей процедурой. Взвешивают образец 10 ± 0,05 грамм с помощью весов, обеспечивающих точность измерений ± 0,02 грамм. Образец переносят в мерную колбу на 100 мл, доводят до метки очищенной водой (деионизированная и/или дистиллированная вода являются пригодными при условии, что проводимость воды составляет < 5 мкСм/см), и тщательно перемешивают. Примерно 50 мл полученного раствора наливают в лабораторный стакан, температуру доводят до 20 ± 2°C и pH измеряют в соответствии со стандартной процедурой производителя pH-метра (критически важным является также соблюдение инструкций производителя при настройке и калибровке pH-метра).
Для твердых и порошкообразных моющих средств, готовят 1% водный раствор моющего средства в соответствии со следующей процедурой. Взвешивают образец 10 ± 0,05 грамм с помощью весов, обеспечивающих точность измерения ± 0,02 грамм. Образец переносят в мерную колбу на 1000 мл, доводят до метки очищенной водой (деионизированная и/или дистиллированная вода являются пригодными при условии, что проводимость воды составляет < 5 мкСм/см), и тщательно перемешивают. Наливают примерно 50 мл полученного раствора в лабораторный стакан, температуру доводят до 20 ± 2°C и pH измеряют в соответствии со стандартной процедурой производителя pH-метра (критически важным является также соблюдение инструкций производителя при настройке и калибровке pH-метра).
Отбеливатели
Неорганические и органические отбеливатели являются пригодными активными веществами чистящих средств для использования в данном изобретении. Неорганические отбеливатели включают пергидратные соли, такие как перборатные, перкарбонатные, перфосфатные, персульфатные и персиликатные соли. Неорганическин пергидратные соли являются обычно солями щелочных металлов. Неорганическая пергидратная соль может быть включена в состав композиции в виде кристаллического твердого вещества без дополнительной защиты. Альтернативно, соль может иметь покрытие, как известно специалистам.
2
4
2
3
2
2
2
Перкарбонаты щелочных металлов, в частности, перкарбонат натрия, являются предпочтительными пергидратами для использования в композициях моющих средств, описанных в данном документе. Перкарбонат, наиболее предпочтительно, включают в продукты в форме с нанесенным покрытием, которая обеспечивает стабильность в составе продукта. Пригодный материал покрытия, обеспечивающий стабильность в продукте, включает смешанную водорастворимую соль сульфата и карбоната щелочного металла. Такие покрытия вместе с процессами нанесения покрытия были ранее описаны в GB 1466799, и патентах США №№ 3975280; 4075116; и 5340496, которые все включены в данный документ в качестве ссылок. Весовое соотношение материала покрытия на основе смешанной соли к перкарбонату находится в диапазоне значений от 1:99 до 1:9, и предпочтительно, от 1:49 до 1:19. Предпочтительно, смешанная соль состоит из сульфата натрия и карбоната натрия с общей формулой NaSO⋅n⋅NaCO, где n имеет значение от 0,1 до 3, предпочтительно, от 0,3 до 1,0, и более предпочтительно, от 0,2 до 0,5. Другой пригодный материал покрытия, обеспечивающий стабильность в продукте, содержит силикат натрия с соотношением SiO:NaO от 1,8:1 до 3,0:1, предпочтительно, от 1,8:1 до 2,4:1, и/или метасиликат натрия, предпочтительно, наносимый в количестве от 2% до 10%, (обычно от 3% до 5%) SiO от веса неорганической пергидратной соли, такой как пероксимоноперсульфат калия. Могут быть также успешно использованы другие покрытия, содержащие силикат магния, силикатные и боратные соли, кремниевую и борную кислоты, воска, масла и жирные мыла.
Органические отбеливатели могут включать органические пероксикислоты, включая диацил и тетраацилпероксиды, особенно, дипероксидодекандикислоту, диперокситетрадекандикислоту, и дипероксигексадекандикислоту. Дибензоилпероксид является предпочтительной органической пероксикислотой по данному изобретению. Диацилпероксид, особенно, дибензоилпероксид, предпочтительно, может присутствовать в форме частиц, имеющих средневзвешенный диаметр от около 0,1 до около 100 микрон, предпочтительно, от около 0,5 до около 30 микрон, более предпочтительно, от около 1 до около 10 микрон. Предпочтительно, по меньшей мере около от 25% до 100%, более предпочтительно, по меньшей мере от около 50%, еще более предпочтительно, по меньшей мере около 75%, наиболее предпочтительно, по меньшей мере около 90%, частицы имеют размер менее 10 микрон, предпочтительно, менее 6 микрон.
Другие органические отбеливатели включают пероксикислоты, конкретными примерами которых являются алкилпероксикислоты и арилпероксикислоты. Предпочтительными представителями являются: (a) пероксибензойная кислота и ее производные с замещением в кольце, такие как алкилпероксибензойные кислоты, а также перокси-α-нафтойная кислота и моноперфталат магния; (b) алифатические или замещенные алифатические пероксикислоты, такие как пероксилауриновая кислота, пероксистеариновая кислота, ε-фталимидопероксикапроновая кислота [фталиминопероксигексановая кислота (PAP)], о-карбоксибензамидопероксикапроновая кислота, N-нонениламидоперадипиновая кислота и N-нонениламидоперсукцинаты; и (c) алифатические и аралифатические пероксидикарбоновые кислоты, такие как 1,12-дипероксикарбоновая кислота, 1,9-дипероксиазелаиновая кислота, дипероксисебациновая кислота, дипероксибрассиловая кислота, дипероксифталевые кислоты, 2-децилдипероксибутан-1,4-дикислота, N,N-терефталоилди(6-аминоперкапроновая кислота).
Активаторы отбеливателя могут включать прекурсоры органической перкислоты, которые усиливают отбеливающее действие в процессе очистки при температурах 60°C и ниже. Активаторы отбеливателя, пригодные для использования в данном изобретении, включают соединения, которые, в условиях пергидролиза, дают алифатические пероксикарбоновые кислоты, имеющие, предпочтительно, от 1 до 10 атомов углерода, в частности, от 2 до 4 атомов углерода, и/или необязательно замещенную пербензойную кислоту. Пригодные вещества несут O-ацильные и/или N-ацильные группы с указанным числом атомов углерода и/или необязательно замещенные бензоильные группы. Предпочтительными являются полиацилированные алкилендиамины, в частности, тетраацетилэтилендиамин (TAED), ацилированные триазиновые производные, в частности, 1,5-диацетил-2,4-диоксогексагидро-1,3,5-триазин (DADHT), ацилированные гликолурилы, в частности тетраацетилгликолурил (TAGU), N-ацилимиды, в частности N-нонаноилсукцинимид (NOSI), ацилированные фенолсульфонаты, в частности, н-нонаноил- или изононаноилоксибензолсульфонат (н- или изо-NOBS), ангидриды карбоновых кислот, в частности, фталевый ангидрид, ацилированные многоатомные спирты, в частности, триацетин, этиленгликольдиацетат и 2,5-диацетокси-2,5-дигидрофуран, а также триэтилацетилцитрат (TEAC).
Катализаторы отбеливания, предпочтительные для использования в композициях моющих средств по настоящему изобретению, включают триазациклононан марганца и родственные комплексы (US-4246612, US-A-5227084); биспиридиламин Co, Cu, Mn и Fe и родственные комплексы (US-5114611); и пентаминацетат кобальта(III) и родственные комплексы (US-4810410). Полное описание катализаторов отбеливания, пригодных для использования в данном изобретении, приведено в патенте США № 6599871, включенном в данный документ в качестве ссылки.
Средства для мытья посуды
6
18
12
20
Предпочтительные поверхностно-активные вещества для использования в моющих средствах для автоматического мытья посуды, являются малопенящими по своей природе или при использовании в комбинации с другими компонентами (например, подавителями образования мыльной пены). Предпочтительными для использования в данном изобретении являются неионные поверхностно-активные вещества с низкой и высокой температурой помутнения и их смеси, включая неионные алкоксилированные поверхностно-активные вещества (особенно этоксилаты, производные C-C первичных спиртов), этоксилированные-пропоксилированные спирты (например, POLY-TERGENT SLF18 фирмы Olin Corporation), поли(оксиалкилированные) спирты с концевыми эпоксигруппами (например, POLY-TERGENT SLF18B фирмы Olin Corporation - см. WO-A-94/22800), поверхностно-активные вещества на основе поли(оксиалкилированного) спирта с концевыми простыми эфирными группами, и блоксополимерные полиоксиэтилен-полиоксипропиленовые соединения, такие как PLURONIC, REVERSED PLURONIC, и TETRONIC фирмы BASF-Wyandotte Corp. (Wyandotte, Michigan); амфотерные поверхностно-активные вещества, такие как C-C алкиламиноксиды (предпочтительные аминоксиды для использования в данном изобретении включают лаурилдиметиламиноксид и гексадецилдиметиламиноксид), и алкиламфокарбоновые поверхностно-активные вещества, такие как MIRANOL™ C2M; и цвиттерионные поверхностно-активные вещества, такие как бетаины и сультаины; и их смеси. Поверхностно-активные вещества, пригодные для использования в данном изобретении, раскрыты, например, в US-A-3929678, US-A- 4259217, EP-A-0414549, WO-A-93/08876 и WO-A-93/08874. Поверхностно-активные вещества могут присутствовать в количестве от около 0,2% до около 30% мас., более предпочтительно, от около 0,5% до около 10% мас., наиболее предпочтительно, от около 1% до около 5% мас. от композиции моющего средства.
Другие композиции и добавки
Моющие компоненты, пригодные для использования в композициях моющих средств, описанных в данном документе, включают водорастворимые моющие компоненты, включая цитраты, карбонаты, силикат и полифосфаты, например, триполифосфат натрия и гексагидрат триполифосфата натрия, триполифосфат калия и смешанные триполифосфатные соли натрия и калия.
Ферменты, пригодные для использования в композициях моющих средств, описанных в данном документе, включают бактериальные и грибковые целлюлазы, включая CAREZYME и CELLUZYME (Novo Nordisk A/S); пероксидазы; липазы, включая AMANO-P (Amano Pharmaceutical Co.), M1 LIPASE и LIPOMAX (Gist-Brocades) и LIPOLASE и LIPOLASE ULTRA (Novo); кутиназы; протеазы, включая ESPERASE, ALCALASE, DURAZYM и SAVINASE (Novo) и MAXATASE, MAXACAL, PROPERASE и MAXAPEM (Gist-Brocades); α- и β-амилазы, включая PURAFECT OX AM (Genencor) и TERMAMYL, BAN, FUNGAMYL, DURAMYL, и NATALASE (Novo); пектиназы; и их смеси. Ферменты могут быть добавлены в настоящем изобретении в виде сферических частиц, гранулятов, или когранулятов в количествах, типично находящихся в диапазоне от около 0,0001% до около 2% чистого фермента от массы чистящей композиции.
Подавители образования мыльной пены, пригодные для использования в композициях моющих средств, описанных в данном документе, включают неионные поверхностно-активные вещества, имеющие низкую температуру помутнения. ʺТемпература помутненияʺ, в используемом в данном документе значении, относится к хорошо известному свойству неионных поверхностно-активных веществ, являющемуся результатом снижения растворимости поверхностно-активного вещества с ростом температуры, температура, при которой наблюдается появление второй фазы, называется ʺтемпературой помутненияʺ. В используемом в данном документе значении, неионное поверхностно-активное вещество ʺс низкой температурой помутненияʺ определяется как ингредиент системы неионного поверхностно-активного вещества, имеющий температуру помутнения ниже 30°C, предпочтительно, ниже примерно 20°C, и еще более предпочтительно, ниже около 10°C, и наиболее предпочтительно, ниже около 7,5°C. Неионные поверхностно-активные вещества с низкой температурой помутнения могут включать неионные алкоксилированные поверхностно-активные вещества, особенно этоксилаты, полученные из первичного спирта, и обратные блоксополимеры полиоксипропилена/полиоксиэтилена/полиоксипропилена (PO/EO/PO). Также, такие неионные поверхностно-активные вещества с низкой температурой помутнения могут включать, например, этоксилированный-пропоксилированный спирт (например, POLY-TERGENT SLF18 фирмы BASF) и поли(оксиалкилированные) спирты с концевыми эпоксигруппами (например, серия неионных материалов POLY-TERGENT SLF18B фирмы BASF, как описано, например, в US-A-5576281).
Другие пригодные компоненты для использования в композициях моющих средств, описанных в данном документе, включают чистящие полимеры, обладающие способностью препятствовать повторному отложению, грязеотталкивающими или другими моющими свойствами. Полимеры, препятствующие повторному отложению, пригодные для использования в данном изобретении, включают полимеры, содержащие акриловую кислоту, такие как SOKALAN PA30, PA20, PA15, PA10 и SOKALAN CP10 (BASF GmbH), ACUSOL 45N, 480N, 460N (Rohm and Haas), сополимеры акриловой кислоты/малеиновой кислоты, такие как SOKALAN CP5, и акриловые/метакриловые сополимеры. Другие пригодные полимеры включают полимеры на основе аминов, такие как алкоксилированные полиалкиленимины (например, PEI600 EO20 и/или этоксисульфированные гексаметилендиаминдиметилкваты), которые, необязательно, могут быть кватернизированными. Грязеотталкивающие полимеры, пригодные для использования в данном изобретении, включают алкил- и гидроксиалкилцеллюлозы (US-A-4000093), полиоксиэтилены, полиоксипропилены и их сополимеры, и неионные и анионные полимеры на основе терефталатных сложных эфиров этиленгликоля, пропиленгликоля и их смесей.
Соединения, связывающие тяжелые металлы и ингибиторы роста кристаллов также пригодны для использования в моющем средстве, например, диэтилентриаминпента(метиленфосфонат), этилендиаминтетра(метиленфосфонат), гексаметилендиаминтетра(метиленфосфонат), этилендифосфонат, гидроксиэтилен-1,1-дифосфонат, нитрилотриацетат, этилендиаминотетраацетат, этилендиамин-N,N'-дисукцинат в их солевых формах и формах свободных кислот.
Пригодными для использования в композициях моющих средств, описанных в данном документе, являются также ингибитор коррозии, например, органические агенты для нанесения покрытий на серебро (особенно парафины, такие как WINOG 70, поставляемый фирмой Wintershall, Salzbergen, Germany), азотсодержащие соединения-ингибиторы коррозии (например, бензотриазол и бензимидазол - см. GB-A-1137741) и соединения Mn(II), в частности, соли Mn(II) с органическими лигандами.
Другие пригодные компоненты для использования в композициях моющих средств по настоящему изобретению включают стабилизаторы ферментов, например, ион кальция, борную кислоту и пропиленгликоль.
Пригодные добавки для полоскания известны специалистам. Коммерческие вспомогательные средства для ополаскивания при мытье посуды типично представляют собой смеси малопенящихся простых эфиров жирного спирта и полиэтилен/полипропиленгликоля, солюбилизаторы (например, кумолсульфонат), органические кислоты (например, лимонную кислоту) и растворители (например, этанол). Функцией таких вспомогательных средств для ополаскивания является влияние на межфазное натяжение воды таким образом, чтобы она была способна стекать с промытых поверхностей в форме тонкой адгезивной пленки, не оставляя после последующей сушки водяных капель, потеков или пленок. Европейский патент 0197434 B1 описывает вспомогательные средства для ополаскивания, содержащие в качестве поверхностно-активных веществ смешанные простые эфиры. Добавки для ополаскивания, такие как мягчители для тканей и т.п., также предусматриваются и пригодны для инкапсулирования пленкой в соответствии с настоящим изобретением.
Способы применения
Пленки и изделия, описанные в данном документе, а также композиции, содержащиеся в них, могут быть использованы для обработки субстрата, например, ткани или твердой поверхности, например, путем введения субстрата в контакт с пленкой, изделием и/или композицией, содержащейся в них. Стадия контактирования может осуществляться вручную или в автоматически действующей машине, например, автоматической стиральной машине (с верхней или фронтальной загрузкой) или автоматической посудомоечной машине. Стадия контактирования может проводиться в присутствии воды, которая может иметь температуру до около 80°C, или до около 60°C, или до около 40°C, или до около 30°C, или до около 20°C, или до около 15°C, или до около 10°C, или до около 5°C. Как было отмечено выше, пленки по настоящему изобретению и изготовленные из них изделия являются, в частности, пригодными для растворения в холодной воде и поэтому обеспечивают полезный эффект при стирке в холодной воде (например, от около 1°C до около 30°C, или от около 5°C до около 20°C). За стадией контактирования может следовать цикл многократного выполаскивания или даже цикл однократного полоскания; поскольку пленка обладает хорошей способностью к растворению, для растворения пленки и/или высвобождения ее содержимого требуется меньше воды.
Примеры конкретно предусматриваемых аспектов (A1, A2 и т.д.) пленок, описанных в данном документе, приведены ниже.
A1. Водорастворимая пленка, содержащая смесь водорастворимого поливинилового спирта, пластификатора, противоадгезионного наполнителя, и модификатора высвобождения.
A2. Водорастворимая пленка в соответствии с A1, в которой противоадгезионный наполнитель содержит необработанный синтетический аморфный кремнезем.
A3. Водорастворимая пленка в соответствии с A2, в которой наполнитель имеет медианный размер частиц в диапазоне от около 3 до около 11 микрон, или от около 4 до около 8 микрон.
A4. Водорастворимая пленка по любому из предшествующих аспектов, в которой модификатор высвобождения содержит одно или несколько соединений, выбранных из группы, состоящей из жирных кислот, сложных эфиров жирных кислот, амидов жирных кислот, линейных или разветвленных вариантов любых из вышеперечисленных материалов, насыщенных или ненасыщенных вариантов любых из вышеперечисленных материалов, замещенных или незамещенных вариантов любых из вышеперечисленных материалов.
A5. Водорастворимая пленка в соответствии с A4, в которой модификатор высвобождения содержит жирную кислоту, необязательно, стеариновую кислоту.
A6. Водорастворимая пленка по любому из предшествующих аспектов, в которой модификатор высвобождения имеет точку плавления около 90°C или меньше.
A7. Водорастворимая пленка в соответствии с A6, в которой модификатор высвобождения имеет точку плавления около 40°C или выше, или 50°C или выше, или 70°C или выше.
A8. Водорастворимая пленка по любому из предшествующих аспектов, в которой противоадгезионный наполнитель и модификатор высвобождения присутствуют в соотношении в диапазоне от 1:3 до 3:1, или от 1:2 до 2:1, или менее 2:1, или менее 1,5:1, или 1:1, или менее 1:1, или 1:1,5, или 1:2, или 1:3.
A9. Водорастворимая пленка по любому из предшествующих аспектов, в которой противоадгезионный наполнитель присутствует в количестве по меньшей мере 0,1 PHR, или по меньшей мере 0,5 PHR, или по меньшей мере 1 PHR, или в диапазоне от 0,1 до 3,0 PHR, или в диапазоне от 0,1 до 1,2 PHR, или в диапазоне от 0,1 до 2,7 PHR, или в диапазоне от 0,5 до 2 PHR, или в диапазоне от 0,5 до 1,5 PHR.
A10. Водорастворимая пленка по любому из предшествующих аспектов, в которой модификатор высвобождения присутствует в количестве по меньшей мере 0,1 PHR, или по меньшей мере 0,5 PHR, или по меньшей мере 1 PHR, или в диапазоне от 0,1 до 3,0 PHR, или в диапазоне от 0,5 до 2 PHR, или в диапазоне от 0,5 до 1,5 PHR, или в диапазоне от 0,1 до 0,5 PHR.
A11. Водорастворимая пленка по любому из предшествующих аспектов, в которой противоадгезионный наполнитель и модификатор высвобождения суммарно присутствуют в количестве менее 4 PHR, или менее 3,5 PHR, или менее 2 PHR, или 1,5 PHR или меньше.
A12. Водорастворимая пленка по любому из предшествующих аспектов, в которой водорастворимая смола поливинилового спирта содержит поливиниловый спирт, модифицированный анионной группой.
A13. Водорастворимая пленка в соответствии с A12, в которой анионный мономер содержит монометилмалеат.
A14. Водорастворимая пленка в соответствии с A13, в которой степень модификации анионной группой находится в диапазоне от 1 до 10% мол., или от 1,5 до 8% мол.
A15. Водорастворимая пленка по любому из предшествующих аспектов, в которой пленка имеет статический коэффициент трения менее 8, или менее около 2,4, или менее 1.
A16. Водорастворимая пленка по любому из предшествующих аспектов, в которой пленка имеет прочность на разрыв по меньшей мере 1000 г/мил, или по меньшей мере 1150 г/мил, или в диапазоне 1000-2100 г/мил.
A17. Контейнер, содержащий пленку по любому из предшествующих аспектов.
A18. Контейнер в соответствии с A17, дополнительно содержащий внутри жидкое моющее средство, в котором контейнер, при погружении в наливную воду при 20 °C, не высвобождает жидкое моющее средство в течение по меньшей мере 30 секунд.
A19. Водорастворимая пленка, содержащая смесь водорастворимого поливинилового спирта и смесь пластификаторов, включающую глицерин, сорбит и 2-метил-1,3-пропандиол, в которой
(i) смесь пластификаторов присутствует в количестве по меньшей мере 25 PHR; или
(ii) смесь пластификаторов присутствует в количестве по меньшей мере 20 PHR, и индивидуальные компоненты составляют
6,0 PHR < глицерин < 13,5 PHR;
1,0 PHR < сорбит < 5,0 PHR; и
10,0 PHR < 2-метил-1,3-пропандиол < 15,0 PHR.
A20. Пленка в соответствии с A19, в которой водорастворимая смола поливинилового спирта содержит поливиниловый спирт, модифицированный анионной группой.
A21. Водорастворимая пленка в соответствии с A20, в которой анионный мономер содержит монометилмалеат.
A22. Водорастворимая пленка в соответствии с A20 или A21, в которой степень модификации анионной группой находится в диапазоне от 1 до 10% мол., или от 1,5 до 8% мол.
A23. Водорастворимая пленка по любому из предшествующих аспектов A19-A22, в которой смесь пластификаторов присутствует в количестве до около 40% мас.
A24. Водорастворимая пленка по любому из предшествующих аспектов A19-A23, в которой (ii) смесь пластификаторов присутствует в количестве по меньшей мере 25 PHR и индивидуальные компоненты составляют
5,0 PHR < глицерин < 11,3 PHR;
1,25 PHR < сорбит < 7,5 PHR; и
12,5 PHR < 2-метил-1,3-пропандиол < 18,8 PHR.
A25. Водорастворимая пленка по любому из предшествующих аспектов A19-A24, в которой (ii) смесь пластификаторов присутствует в количестве по меньшей мере 30 PHR и индивидуальные компоненты составляют
6,0 PHR < глицерин < 13,5 PHR;
1,5 PHR < сорбит < 9,0 PHR; и
15 PHR < 2-метил-1,3-пропандиол < 22,5 PHR.
A26. Водорастворимая пленка по любому из предшествующих аспектов A19-A25, в которой (ii) смесь пластификаторов присутствует в количестве по меньшей мере 30 PHR и индивидуальные компоненты составляют
7,6 PHR < глицерин < 11,8 PHR;
2,2 PHR < сорбит < 7,3 PHR; и
15 PHR < 2-метил-1,3-пропандиол < 18,5 PHR.
A27. Водорастворимая пленка по любому из предшествующих аспектов A19-A26, в которой поливиниловый спирт представляет собой сополимер малеата-поливинилового спирта, имеющий степень модификации боковой карбоксильной группой в диапазоне от 6% мол. до 10% мол., или от 7% мол. до 9% мол., и вязкость в диапазоне от 10,5 сП до 22,5 сП, или от 12,5 сП до около 22,5 сП, или от около 15 сП до около 20 сП, и степень гидролиза в диапазоне от около 80% до 99% или от 85% до 95%.
A28. Водорастворимая пленка по любому из предшествующих аспектов A19-A26, в которой поливинилов спирт представляет собой сополимерную смолу метилакрилат-поливиниловый спирт, имеющую степень модификации от около 4,0 до около 6,0, или от около 4,5 до 5,5, и вязкость от около 10 сП до 30 сП, или от около 15 сП до около 25 сП, или от около 17 сП до около 23 сП, и степень гидролиза от около 98,0 до около 99,8, или от около 99 до около 99,8.
A29. Водорастворимая пленка по любому из предшествующих аспектов A19-A28, дополнительно характеризующаяся любым из аспектов A1-A16.
A30. Контейнер, содержащий пленку по любому из предшествующих аспектов A19-A29.
A31. Контейнер в соответствии с A30, дополнительно содержащий внутри жидкое моющее средство, причем контейнер, при погружении в наливную воду при 20 °C, не высвобождает жидкое моющее средство в течение по меньшей мере 30 секунд.
A32. Водорастворимая пленка, содержащая смесь водорастворимого поливинилового спирта и смесь пластификаторов, включающую глицерин, сорбит и триметилолпропан, в которой
(i) смесь пластификаторов присутствует в количестве более 30 PHR и менее 45 PHR; или
(ii) смесь пластификаторов присутствует в количестве от около 40 PHR до 50 PHR и индивидуальные компоненты представляют собой
22,5 PHR < глицерин < 23,3 PHR;
10,3 PHR < сорбит < 15,0 PHR; и
7,5 PHR < триметилолпропан < 10,2 PHR.
A33. Водорастворимая пленка в соответствии с A32, в которой смесь пластификаторов присутствует в количестве в диапазоне от около 32,5 PH до около 42,5 PHR.
A34. Водорастворимая пленка в соответствии с A33, в которой смесь пластификаторов присутствует в количестве более 30 PHR и менее 45 PHR и индивидуальными компонентами смеси пластификаторов являются:
19,5 PHR < глицерин < 22,5 PHR;
6,7 PHR < сорбит < 11,7 PHR; и
6,3 PHR < триметилолпропан < 9,5 PHR.
A35. Водорастворимая пленка в соответствии с A34, в которой индивидуальными компонентами смеси пластификаторов являются:
19,5 PHR < глицерин < 22,5 PHR;
7,6 PHR < сорбит < 11,7 PHR; и
6,3 PHR < триметилолпропан < 7,5 PHR
A36. Водорастворимая пленка в соответствии с A32, в которой смесь пластификаторов присутствует в количестве от около 40 PHR до 50 PHR и индивидуальные компоненты представляют собой
22,5 PHR < глицерин < 23,3 PHR;
13,0 PHR < сорбит < 15,0 PHR; и
7,5 PHR < триметилолпропан < 9 PHR.
A37. Водорастворимая пленка по любому из предшествующих аспектов A32-A36, в которой водорастворимая смола поливинилового спирта содержит поливиниловый спирт, модифицированный анионной группой.
A38. Водорастворимая пленка в соответствии с A37, в которой анионный мономер содержит монометилмалеат.
A39. Водорастворимая пленка в соответствии с A37 или A38, в которой степень модификации анионной группой находится в диапазоне от 1 до 10% мол., или от 1,5 до 8% мол.
A40. Водорастворимая пленка по любому из предшествующих аспектов A32-A39, дополнительно характеризующаяся любым из аспектов A1-A16.
A41. Контейнер, содержащий пленку по любому из предшествующих аспектов A32-A40.
A42. Контейнер в соответствии с A41, дополнительно содержащий внутри жидкое моющее средство, причем контейнер, при погружении в наливную воду при 20 °C, не высвобождает жидкое моющее средство в течение по меньшей мере 30 секунд.
ПРИМЕРЫ
Следующие примеры приведены в качестве иллюстрации и не должны ограничивать объем изобретения.
В приведенных ниже примерах, смолы ПВС, обозначенные ПВС-1 - ПВС-6, имеют свойства, приведенные в Таблице 2 ниже.
Таблица 2
Смола
Тип модификации
Карбоксильная/анионная боковая группа, % мол.
Вязкость, сП
% С.Г.
ПВС-1
Гомополимер
0
23
88
ПВС-2
Гомополимер
0
12,5
88
ПВС-3
Натрий AMPS
2
24
88
ПВС-4
Сополимер метилакрилата
3,5
20
0
ПВС-5
Сополимер малеата A
3,5
23,5
91,5
ПВС-6
Сополимер малеата B
8
16,5
96
ПВС-7
Сополимер малеата C
8
14,3
99,6
ПВС-8
Сополимер малеата D
8
23,5
99,6
Пример 1
Описания пленок в соответствии с Примерами от 1-1 до 1-9 приведены в Таблице 3 в качестве примеров различных диапазонов концентрации противоадгезионного наполнителя и модификатора высвобождения. Примеры представлены для одного типа композиции сополимерной смолы поливинилового спирта, но диапазоны значений являются применимыми по отношению к альтернативным композициям, соответствующим приведенному в данном документе описанию. Компоненты, не являющиеся смолой, описаны в единицах PHR (м.ч. на 100 м.ч. смолы).
Таблица 3
Пример
1-1
1-2
1-3
1-4
1-5
1-6
1-7
1-8
1-9
Смола ПВС-6
100
100
100
100
100
100
100
100
100
Пластификатор Глицерин
11,7
11,7
11,7
11,7
11,7
11,7
11,7
11,7
11,7
Пластификатор Пропиленгликоль
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
Пластификатор Сорбит
6,7
6,7
6,7
6,7
6,7
6,7
6,7
6,7
6,7
Пластификатор MP Diol
6,7
6,7
6,7
6,7
6,7
6,7
6,7
6,7
6,7
Пластификатор TMP
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
Наполнитель Модифицированный крахмал
2,7
2,7
2,7
2,7
2,7
2,7
2,7
2,7
2,7
Антиоксидант Метабисульфит натрия
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
Поверхностно-активные вещества
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
Противоадгезионный наполнитель SiO<sub>2</sub>
0,0
0,0
2,0
2,0
1,0
0,5
0,5
1,5
1,5
Модификатор высвобождения Стеариновая кислота
0,0
2,0
2,0
0,0
1,0
0,5
1,5
1,5
0,5
Вещество, придающее горечь Денатония бензоат
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
Пеногаситель
0,03
0,03
0,03
0,03
0,03
0,03
0,03
0,03
0,03
Всего
129,23
131,23
133,23
131,23
131,23
130,23
131,23
132,23
131,23
2
2
2
Неожиданный синергический эффект снижения статического КТ (коэффициент трения) водорастворимых пленок ПВС наблюдался для смесей противоадгезионного наполнителя вместе с модификатором высвобождения (в этих примерах частицы химически приготовленного аморфного SiO смешивали со стеариновой кислотой). Частицы химически приготовленного аморфного SiO имели медианный размер частиц около 6 микрон, без поверхностной обработки. Было обнаружено, что природный добытый продукт SiO, имеющий такой же размер частиц, не обеспечивал такого улучшения статического КТ (коэффициент трения).
Пленки, содержащие только один из компонентов противоадгезионного наполнителя и модификатора высвобождения (1-4 и 1-2, соответственно), испытывали на их статический КТ (коэффициент трения), вместе с пленкой, не содержащей противоадгезионного наполнителя или модификатора высвобождения, для сравнения (пленка 1-1). 2 PHR пленки, не содержащие противоадгезионного наполнителя (1-1). Пленка, не содержащая ни одного из этих компонентов, демонстрировала статический КТ (коэффициент трения), равный 8,91; пленка с 2 PHR противоадгезионного наполнителя, имела статический КТ (коэффициент трения), равный 0,44; и пленка с 2 PHR модификатора высвобождения, имела статический КТ (коэффициент трения), равный 2,39.
2
2
FF
SiO2
2
Вклад противоадгезионного наполнителя (SiO в данном примере) и модификатора высвобождения (стеариновой кислоты в данном примере) в снижение статического КТ (коэффициента трения) по отдельности может быть расчитан на основании правила смешенияи вклада массовой в снижение статического КТ (коэффициент трения), как показано в Уравнении [3] ниже для SiO, где P обозначает массовую пленкообразователя и P обозначает массовую SiO в данном примере.
[3]
2
В соотсетствии с этим способом, коэффициент вклада SiO был найден равным 3,875. Аналогично, коэффициент вклада стеариновой кислоты в снижение статического КТ (коэффициент трения) был найден равным 2,90.
Таким образом, на основании правила смешения, уравнение для прогнозирования статического КТ (коэффициент трения) может быть записано в виде Уравнения [4] ниже:
[4]
2
В Таблице 4 приведены расчетные пропорции противоадгезионного наполнителя (SiO в этих примерах) и модификатора высвобождения (стеариновой кислоты в этих примерах) в испытываемых пленках (в PHR) и предсказанные значения статического КТ (коэффициент трения) в соответствии с Уравнением [4]
Таблица 4
Код пленки: SiO<sub>2</sub> (PHR)/Стеариновая кислота (PHR)
<b>Прогноз статического КТ (коэффициент трения)</b>
1-1: 0/0
--
1-6: 0,5/0,5
4,80
1-4: 2,0/0
1-9: 1,5/0,5
1-5: 1,0/1,0
1-7: 0,5/1,5
1-2: 0/2,0
--
0,93
1,42
1,90
--
1-8: 1,5/1,5
--
1-3: 2,0/2,0
--
2
В Таблице 5 приведены расчетные пропорции противоадгезионного наполнителя (SiO в этих примерах) и модификатора высвобождения (стеариновой кислоты в этих примерах) в подвергнутых испытаниям пленках (в PHR) и измеренные значения статического КТ (коэффициент трения) для смесей до 2 PHR в общей сложности для сравнения с предсказанными значениями, а также дополнительные измеренные значения для 1:1 смеси при общей концентрации противоадгезионного наполнителя и модификатора высвобождения выше 2 PHR.
Таблица 5
Код пленки: SiO<sub>2</sub> (PHR)/Стеариновая кислота (PHR)Измеренный статический КТ (коэффициент трения)
1-1: 0/08,19
1-6: 0,5/0,5
0,43
1-4: 2,0/00,44
1-9: 1,5/0,5
1-5: 1,0/1,0
1-7: 0,5/1,5
1-2: 0/2,02,39
0,32
0,34
0,35
1-8: 1,5/1,5
0,3
1-3: 2,0/2,0
0,24
2
Результаты в Таблице 5, по сравнению с прогнозными значениями в Таблице 4, демонстрируют неожиданное синергическое снижение статического КТ (коэффициента трения) водорастворимых пленок со смесями противоадгезионного наполнителя и модификатора высвобождения (химически приготовленного аморфного SiO и стеариновой кислоты, в этих примерах).
2
График поверхности отклика (контурная диаграмма) для смесей SiO и стеариновой кислоты был смоделирован на основании полученных данных с использованием прикладной программы для MINITAB 17 статистического анализа (Minitab, Inc., State College, Pennsylvania, USA). Полученный график представлен на Фигуре 6, и иллюстрирует области смесей противоадгезионного наполнителя и модификатора высвобождения, которые могут обеспечивать желательные низкие значения статического КТ (коэффициент трения) пленок.
Дополнительно, было обнаружено, что пленки от 1-3 до 1-9 продемонстрировали предусмотренную комбинацию физических свойств, описываемую статическим КТ (коэффициент трения) менее 0,45, пределом прочности на растяжение в диапазоне от 40 до 60 МПа, и прочностью на разрыв в диапазоне от 1000 до 2100 г/мил. Кроме этого, пленки от 1-4 до 1-9 обеспечивали предпочтительную комбинацию физических свойств, описываемую статическим КТ (коэффициент трения) менее 0,45, пределом прочности на растяжение в диапазоне от 40 до 60 МПа, и прочностью на разрыв в диапазоне от 1150 до 2100 г/мил.
Пример 2
Пленки в соответствии с Примерами от 2-1 до 2-6 представлены в Таблице 6 как примеры различных диапазонов типа coмономера ПВС и уровня содержания боковой группы. Примеры приведены для одного типа композиции добавки для различных смол, но различные смолы являются применимыми по отношению к альтернативным композициям, соответствующим приведенному в данном документе описанию. Не являющиеся смолой компоненты охарактеризованы в единицах PHR (м.ч. на 100 м.ч. смолы).
Таблица 6
Пример
2-1
2-2
2-3
2-4
2-5
2-6
Смола
100
100
100
100
100
100
Тип смолы
ПВС-1
ПВС-2
ПВС-3
ПВС-5
ПВС-6
ПВС-4
Пластификатор Глицерин
7,1
7,1
7,1
7,1
7,1
7,1
Пластификатор Пропиленгликоль
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
Пластификатор Сорбит
3,3
3,3
3,3
3,3
3,3
3,3
Пластификатор MP Diol
14,6
14,6
14,6
14,6
14,6
14,6
Пластификатор TMP
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
Наполнитель Модифицированный крахмал
2,7
2,7
2,7
2,7
2,7
2,7
Антиоксидант Метабисульфит натрия
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
Поверхностно-активные вещества
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
Противоадгезионный наполнитель SiO<sub>2</sub>
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
Модификатор высвобождения Стеариновая кислота
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
Вещество, придающее горечь Денатония бензоат
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
Пеногаситель
0,03
0,03
0,03
0,03
0,03
0,03
Всего
130,53
130,53
130,53
130,53
130,53
130,53
Пленки от 2-1 до 2-6 анализировали на количество остатка методом испытаний в камере растворения (5 мин). Пленка 2-5 (которая содержала сополимер малеата B, см. Таблицу 2) продемонстрировала неожиданное снижение количества остатка, по сравнению с пленками, изготовленными из других типов смол. Результаты приведены в Таблице 7 ниже.
Таблица 7
Пленка
n
Значение среднего остатка в КР(5 мин) (с)
2-1
3
74,80
2-2
3
68,43
2-4
3
62,29
2-3
3
60,39
2-6
3
50,34
2-5
3
37,47
Результаты испытаний в камере растворения с целью определения количества остатка не обязательно коррелируют с результатами определения откорректированного времени растворения. Испытания времени растворения измеряют растворение пленки в условиях динамического стресса (движущейся воды), тогда как испытания в камере растворения измеряют растворение пленки в статических условиях и под действием диффузии. Фигура 7 показывает, что только пленка 2-5 (на основе сополимера малеата B) имеет как низкое откорректированное время растворения, так и одновременно низкое количество остатка по результатам испытаний в камере растворения. Как разъяснялось выше для методики испытаний в камере растворения, такая комбинация результатов является особенно пригодной, поскольку она представляет разные реальные условия растворения пленки, которые могут существовать при стирке.
Таким образом, в другом предусматриваемом варианте реализации, пленка содержит смесь пластификаторов, включающую глицерин, сорбит и 2-метил-1,3-пропандиол, и сополимер малеата-поливинилового спирта, имеющий степень модификации боковой карбоксильной группой в диапазоне от 6% мол. до 10% мол., или от 7% мол. до 9% мол., и вязкость в диапазоне от 10,5 сП до 22,5 сП, или от 12,5 сП до примерно 22,5 сП, или от около 15 сП до около 20 сП, и степень гидролиза в диапазоне от около 80% до 99% или от 85% до 95%, что соответствует, например, ПВС-6, описанному в данном документе.
В различных условиях применения, хотя время растворения может быть важным, оно может быть не настолько критическим, как озабоченность более высоким количеством остатка (остаток в КР (5 мин)). Поэтому комбинация умеренно быстрого времени растворения при низком остатке в КР (5 мин) у пленки 2-6 также является очень благоприятной. Она даже может быть, в некоторых ситуациях, более желательной, чем пленка 2-5, например, в тех случаях, когда может быть желательной начальная стойкость к растворению, но позднее желательным является легкое и более полное растворение в неподвижной воде. Таким образом, в другом предусматриваемом варианте реализации, пленка содержит смесь пластификаторов, включающую глицерин, сорбит и 2-метил-1,3-пропандиол, и сополимерную смолу метилакрилат-поливиниловый спирт, имеющую степень модификации от около 4,0% мол. до около 6% мол., или от около 4,5% мол. до 5,5% мол., и вязкость в диапазоне от около 10 сП до 30 сП, или от около 15 сП до около 25 сП, или от около 17 сП до около 23 сП, и степень гидролиза в диапазоне от около 98,0 до около 99,8, или от около 99 до около 99,8, что соответствует, например, ПВС-4, описанному в данном документе.
Пример 3
Пленки в соответствии с Примерами от 3-1 до 3-21 представлены в таблице 8 и Таблице 9 как примеры различных диапазонов типа пластификатора и концентрации комбинации глицерина, сорбита и TMP с небольшим количеством пропиленгликоля. Примеры приведены для одного типа композиции сополимерной смолы поливинилового спирта с другими добавками, но различные композиции пластификатора являются применимыми по отношению к альтернативным композициям пленок, соответствующих приведенному в данном документе описанию. Например, предусматривается, что уровни содержания пластификатора являются применимыми по отношению к анионным сополимерам поливинилового спирта. Не являющиеся смолой компоненты охарактеризованы в единицах PHR.
Таблица 8
Пример
3-1
3-2
3-3
3-4
3-5
3-6
3-7
3-8
3-9
3-10
3-11
Смола ПВС-6
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
Пластификатор Глицерин
4,0
9,0
4,0
5,7
4,8
7,4
4,8
5,0
11,3
5,0
7,1
Пластификатор Пропиленгликоль
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
Пластификатор Сорбит
1,0
1,0
6,0
2,7
1,8
1,8
4,3
1,2
1,2
7,5
3,3
Пластификатор MP Diol
15,0
10,0
10,0
11,6
13,4
10,8
10,9
18,8
12,5
12,5
14,6
Пластификатор TMP
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
Наполнитель Модифицированный крахмал
2,7
2,7
2,7
2,7
2,7
2,7
2,7
2,7
2,7
2,7
2,7
Антиоксидант Метабисульфит натрия
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
Поверхностно-активные вещества
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
Противоадгезионный наполнитель SiO<sub>2</sub>
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
Модификатор высвобождения Стеариновая кислота
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
Вещество, придающее горечь Денатония бензоат
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
Пеногаситель
0,03
0,03
0,03
0,03
0,03
0,03
0,03
0,03
0,03
0,03
0,03
Всего
125,53
125,53
125,53
125,53
125,53
125,53
125,53
130,53
130,53
130,53
130,53
Таблица 9
Пример
3-12
3-13
3-14
3-15
3-16
3-17
3-18
3-19
3-20
3-21
Смола П-6
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
Пластификатор Глицерин
6,0
9,2
6,1
6,0
13,5
6,0
8,5
7,2
11,0
7,3
Пластификатор Пропиленгликоль
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
Пластификатор Сорбит
2,3
2,3
5,4
1,5
1,5
9,0
4,0
2,8
2,8
6,5
Пластификатор MP Diol
16,7
13,5
13,5
22,5
15,0
15,0
17,5
20,0
16,3
16,3
Пластификатор TMP
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
Наполнитель Модифицированный крахмал
2,7
2,7
2,7
2,7
2,7
2,7
2,7
2,7
2,7
2,7
Антиоксидант Метабисульфит натрия
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
Поверхностно-активные вещества
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
Противоадгезионный наполнитель SiO<sub>2</sub>
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
Модификатор высвобождения Стеариновая кислота
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
Вещество, придающее горечь Денатония бензоат
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
Пеногаситель
0,03
0,03
0,03
0,03
0,03
0,03
0,03
0,03
0,03
0,03
Всего
130,53
130,53
130,53
135,53
135,53
135,53
135,53
135,53
135,63
135,63
2
На Фигуре 8 изображены графики модуля при 10% (Н/мм), предела прочности на растяжение (МПа), остатка в КР (5 мин) в %, прочности на разрыв (г/мил), откорректированного времени растворения (3 мил, в долях секунды), и статического КТ (коэффициент трения) для пленок от 3-1 до 3-21, сгруппированных по общему количеству смеси пластификаторов (глицерин/сорбит/MPD) в PHR (т.е., 20 PHR, 25 PHR, и 30 PHR).
Модуль и растворение непрерывно снижаются с увеличением уровней содержания пластификатора. Предел прочности на растяжение, остаток в КР (5 мин), и прочность на разрыв снижаются от общего PHR=20 до 25 и 30 и затем по существу выходят на плато. В отличие от них, статический КТ (коэффициент трения) возрастает от общего PHR=20 к 25 и 30; однако, при всех уровнях содержания данной системы пластификатора уровни КТ остаются заметно ниже 1, что является благоприятным результатом. Дополнительно, при всех уровнях содержания данной системы пластификатора прочность на разрыв является высокой.
Неожиданным результатом является то, что в этой системе при суммарном содержании пластификаторов выше 25 PHR, характеристики растворение (откорректированное время растворения, и в некоторой степени остаток в КР (5 мин)) и модуль при 10% могут продолжать снижаться с увеличением содержания пластификатора, не оказывая негативного влияния на предел прочности на растяжение и прочность на разрыв.
Результаты дополнительно анализировали с помощью прикладной программы для статистического анализа MINITAB 17 с использованием схемы проведения эксперимента по подбору состава смеси с использованием множественного симплексного плана (Multiple Simplex Design) по количествам, и заданными суммарными уровнями содержания смеси пластификаторов (глицерин/сорбит/MPD, также обозначается как GSM), равными 20 PHR, 25 PHR и 30 PHR.
Подгонка модели с помощью программы MINITAB дала области комбинаций и уровней содержания пластификатора, позволяющие получить предпочтительный набор физических характеристик пленки:
2
(1) модуль при 10% < 90 Н/мм;
(2) остаток в КР (5 мин) < 45% мас.
(3) прочность на разрыв > 1000 г/мил
(4) предел прочности на растяжение > 45 МПа
3 мил
(5) откорректированное время растворения < 90 секунд; и
(6) статический КТ (коэффициент трения) < 1.
В одном типе варианта реализации, предпочтительная комбинация описывается суммарным количеством смеси пластификаторов (GSM), равным 20 PHR, и содержанием индивидуальных компонентов (все в частях PHR):
6,0 < Глицерин < 13,5
1,0 < Сорбит < 5,0
10,0 < MPD < 15,0.
В другом типе варианта реализации, предпочтительная комбинация описывается суммарным количеством смеси пластификаторов (GSM), равным 25 PHR, и содержанием индивидуальных компонентов (все в частях PHR):
5,0 < Глицерин < 11,3
1,25 < Сорбит < 7,5
12,5 < MPD < 18,8.
В другом типе варианта реализации, предпочтительная комбинация описывается суммарным количеством смеси пластификаторов (GSM), равным 30 PHR, и содержанием индивидуальных компонентов (все в частях PHR):
6,0 < Глицерин < 13,5
1,5 < Сорбит < 9,0
15 < MPD < 22,5.
Подгонка модели с помощью программы MINITAB также дает области комбинаций и уровней содержания пластификатора, обеспечивающие более предпочтительный набор физических характеристик пленки:
2
(1) модуль при 10% < 80 Н/мм;
(2) остаток в КР (5 мин) < 35% мас.
(3) прочность на разрыв > 1000 г/мил
(4) предел прочности на растяжение > 35 МПа
3 мил
(5) откорректированное время растворения < 80 секунд; и
(6) статический КТ (коэффициент трения) < 1.
В одном типе этого варианта реализации, предпочтительная комбинация описывается суммарным количеством смеси пластификаторов (GSM), равным 30 PHR, и содержанием индивидуальных компонентов (все в частях PHR):
6,0 < Глицерин < 13,5
1,5 < Сорбит < 9,0
15,0 < MPD < 22,5.
Подгонка модели с помощью программы MINITAB также дает области комбинаций и уровней содержания пластификатора, обеспечивающие более предпочтительный набор физических характеристик пленки:
2
(1) модуль при 10% < 80 Н/мм;
(2) остаток в КР (5 мин) < 35% мас.
(3) прочность на разрыв > 1700 г/мил
(4) предел прочности на растяжение > 35 МПа
3 мил
(5) откорректированное время растворения < 80 секунд; и
(6) статический КТ (коэффициент трения) < 1.
В одном типе этого варианта реализации, предпочтительная комбинация описывается суммарным количеством смеси пластификаторов (GSM), равным 30 PHR, и содержанием индивидуальных компонентов (все в частях PHR):
7,6 < Глицерин < 11,8,5
2,2 < Сорбит < 7,3
15,0 < MPD < 18,5.
Пример 4
Пленки в соответствии с Примерами от 4-1 до 4-18 представлены в Таблице 10 и Таблице 11 в качестве примеров различных диапазонов типа пластификатора и концентрации комбинаций глицерина, сорбита и TMP с небольшим количеством пропиленгликоля. Примеры приведены для одного типа композиции сополимерной смолы поливинилового спирта с другими добавками, но различные композиции пластификатора являются применимыми для альтернативных композиций пленок, соответствующих приведенному в данном документе описанию. Например, предусматривается, что уровни содержания пластификатора являются применимыми по отношению к анионным сополимерам поливинилового спирта. Не являющиеся смолой компоненты охарактеризованы в единицах PHR.
Таблица 10
Пример
4-1
4-2
4-3
4-4
4-5
4-6
4-7
4-8
4-9
Смола ПВС-5
100
100
100
100
100
100
100
100
100
Пластификатор Глицерин
20,0
15,0
15,0
16,7
18,8
18,8
25,0
20,8
18,8
Пластификатор Пропиленгликоль
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
Пластификатор Сорбит
5,0
5,0
10,0
6,7
12,5
6,3
6,3
8,3
9,4
Пластификатор MP Diol
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
Пластификатор TMP
5,0
10,0
5,0
6,7
6,3
12,5
6,3
8,3
9,4
Наполнитель Модифицированный крахмал
2,7
2,7
2,7
2,7
2,7
2,7
2,7
2,7
2,7
Антиоксидант Метабисульфит натрия
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
Поверхностно-активные вещества
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
Противоадгезионный наполнитель SiO<sub>2</sub>
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
Модификатор высвобождения Стеариновая кислота
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
Вещество, придающее горечь Денатония бензоат
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
Пеногаситель
0,03
0,03
0,03
0,03
0,03
0,03
0,03
0,03
0,03
Всего
135,53
135,53
135,53
135,63
143,13
143,13
143,13
142,93
143,13
Таблица 11
Пример
4-10
4-11
4-12
4-13
4-14
4-15
4-16
4-17
4-18
Смола ПВС-5
100
100
100
100
100
100
100
100
100
Пластификатор Глицерин
21,9
21,9
19,8
22,9
19,8
22,5
30,0
22,5
25,0
Пластификатор Пропиленгликоль
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
Пластификатор Сорбит
6,3
9,4
7,3
7,3
10,4
7,5
7,5
15,0
10,0
Пластификатор MP Diol
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
Пластификатор TMP
9,4
6,3
10,4
7,3
7,3
15,0
7,5
7,5
10,0
Наполнитель Модифицированный крахмал
2,7
2,7
2,7
2,7
2,7
2,7
2,7
2,7
2,7
Антиоксидант Метабисульфит натрия
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
Поверхностно-активные вещества
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
Противоадгезионный наполнитель SiO<sub>2</sub>
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
Модификатор высвобождения Стеариновая кислота
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
Вещество, придающее горечь Денатония бензоат
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
Пеногаситель
0,03
0,03
0,03
0,03
0,03
0,03
0,03
0,03
0,03
Всего
143,13
143,13
143,03
143,03
143,03
150,53
150,53
150,53
150,53
2
Фигура 9 изображает графики модуля при 10% (Н/мм), предела прочности на растяжение (МПа), остатка в КР (5 мин) в %, прочности на разрыв (г/мил), откорректированного времени растворения (3 мил, в долях секунды), и статического КТ (коэффициент трения) для пленок от 4-1 до 4-18, сгруппированных по общему количеству смеси пластификаторов (глицерин/сорбит/TMP, также обозначается как GST) в PHR (т.е., 30 PHR, 37,5 PHR, и 45 PHR).
В общем, для этой серии наблюдаются более низкие значения модуля при 10%, чем для серии со смешанным пластификатором GSM в Примере 3. В определенной степени это не удивительно, поскольку наибольшее содержание смеси пластификаторов, выраженное в PHR, доходило до 30 PHR для серии Примера 3, в то время как в данной серии оно начиналось с 30 PHR и доходило до 45 PHR. Более низкие значения модуля при 10% могут быть особенно полезными для улучшения способности к термоформованию для гнезд с глубокой вытяжкой.
Фигура 9 четко показывает, что модуль при 10%, предел прочности на растяжение, остаток в КР (5 мин.) и прочность на разрыв коррелируют с этим типом смеси. Значения всех четырех этих показателей снижаются с увеличением уровней суммарного содержания смеси пластификаторов. Однако, предпочтительными являются более высокие значения предела прочности на растяжение и прочности на разрыв, но в отличие от них, более низкие значения остатка в КР (5 мин) и модуля при 10% являются предпочтительными.
В отличие от четырех показателей, описанных выше, следует отметить, что откорректированные времена растворения и статический КТ (коэффициент трения) не демонстрируют равномерного увеличения или уменьшения при увеличении суммарного содержания смеси пластификаторов. Конкретнее, откорректированные времена растворения уменьшаются в диапазоне от около 30 до около 37,5 PHR, но выходят на плато от около 37,5 до около 45,0 PHR, в то время как статический КТ (коэффициент трения) начинает с относительного плато при суммарном содержании 30,0 и 37,5 PHR и затем резко возрастает при содержании, равном 45,0 PHR.
Результаты показывают, что при использовании TMP в смеси пластификаторов предел прочности на растяжение пленок имеет относительно высокие значения, и может быть использовано более высокое суммарное содержание пластификаторов, приводящее к улучшению характеристик растворения и снижению модуля при 10%, до точки, в которой статический КТ (коэффициент трения) резко возрастает (например, около 45 PHR в этих примерах). Композиции пленок, имеющие суммарное содержание смеси пластификаторов GST в диапазоне около 37,5 PHR являются особенно предпочтительными, потому что они демонстрируют благоприятные более низкие значения модуля при 10%, благоприятные более низкие значения остатка в КР (5 мин), благоприятные более высокие значения прочности на разрыв, благоприятные более высокие значения предел прочности на растяжение, благоприятные более низкие значения откорректированного времени растворения, и благоприятные более низкие значения статического КТ (коэффициент трения).
Результаты дополнительно анализировали с помощью программы для статистического анализа MINITAB 17 с использованием схемы проведения эксперимента по подбору состава смеси с использованием множественного симплексного плана (Multiple Simplex Design) по количествам, и заданными суммарными уровнями содержания смеси пластификаторов (GST), равными 30 PHR, 37,5 PHR, и 45 PHR.
Подгонка модели с помощью программы MINITAB дает области комбинаций и уровней содержания пластификатора, позволяющих получить предпочтительный набор физических характеристик пленки:
2
(1) модуль при 10% < 30 Н/мм;
(2) остаток в КР (5 мин) < 50% мас.
(3) прочность на разрыв > 1000 г/мил
(4) предел прочности на растяжение > 35 МПа
3 мил
(5) откорректированное время растворения < 100 секунд; и
(6) статический КТ (коэффициент трения) < 1.
В одном типе варианта реализации, предпочтительная комбинация описывается суммарным количеством смеси пластификаторов (GST), равным 37,5 PHR, и содержаниями индивидуальных компонентов (все в частях PHR):
19,5 < Глицерин < 22,5
6,7 < Сорбит < 11,7
6,3 < TMP < 9,5.
В другом типе варианта реализации, предпочтительная комбинация описывается суммарным количеством смеси пластификаторов (GST), равным 45 PHR, и содержанием индивидуальных компонентов (все в частях PHR):
22,5 < Глицерин < 23,3
10,3 < Сорбит < 15,0
7,5 < TMP < 10,2.
Подгонка модели с помощью программы MINITAB дает области комбинаций и уровней содержания пластификатора, обеспечивающие более предпочтительный набор физических характеристик пленки:
2
(1) модуль при 10% < 30 Н/мм;
(2) остаток в КР (5 мин) < 50% мас.
(3) прочность на разрыв > 1000 г/мил
(4) предел прочности на растяжение > 35 МПа
3 мил
(5) откорректированное время растворения < 95 секунд; и
(6) статический КТ (коэффициент трения) < 1.
В одном типе этого варианта реализации, предпочтительная комбинация описывается суммарным количеством смеси пластификаторов (GST), равным 37,5 PHR, и содержанием индивидуальных компонентов (все в частях PHR):
19,5 < Глицерин < 22,5
7,6 < Сорбит < 11,7
6,3 < TMP < 7,5.
В другом типе этого варианта реализации, предпочтительная комбинация описывается суммарным количеством смеси пластификаторов (GST), равным 45 PHR, и содержанием индивидуальных компонентов (все в частях PHR):
22,5 < Глицерин < 23,3
13,0 < Сорбит < 15,0
7,5 < TMP < 9,0.
Пример 5
Пленки в соответствии с Примерами от 5-1 до 5-3 представлены в Таблице 12 как Таблица11 примеры альтернативных композиций смол в композициях пленок, аналогичных примерам 3-11, 3-11 и 4-8, соответственно. Не являющиеся смолой компоненты охарактеризованы в единицах PHR.
Таблица 12
Пример
5-1
5-2
5-3
Смола
100
100
100
Тип смолы
ПВС-5
ПВС-5
ПВС-6
Пластификатор Глицерин
7,1
6,7
20,8
Пластификатор Пропиленгликоль
0,4
0,4
0,4
Пластификатор Сорбит
3,3
4,4
8,3
Пластификатор MP Diol
14,6
12,9
0,0
Пластификатор TMP
0,0
0,0
8,3
Наполнитель Модифицированный крахмал
2,7
2,7
2,7
Антиоксидант Метабисульфит натрия
0,3
0,3
0,3
Поверхностно-активные вещества
0,6
0,6
0,6
Противоадгезионный наполнитель SiO<sub>2</sub>
0,7
0,7
0,7
Модификатор высвобождения Стеариновая кислота
0,7
0,7
0,7
Вещество, придающее горечь Денатония бензоат
0,1
0,1
0,1
Пеногаситель
0,03
0,03
0,03
Всего
130,53
129,53
142,93
Пример 6
Сравнение данных Примеров 3 и 4 показывает, что величина остатка в КР (5 мин) для серии MPD является более низкой по сравнению с серией TMP. Конкретнее, при эквивалентных уровнях суммарного содержания смеси, равных 30 PHR, использование MPD обеспечивает по существу улучшенные значения количества остатка в КР (5 мин).
Сравнение показателя остатка в КР (5 мин) для пленок Примера 3 (MPD) с пленками Примера 4 (TMP) при постоянном уровне содержания смеси пластификаторов, выраженном в PHR (GSM или GST), показывает неожиданное улучшение показателя количества остатка в КР (5 мин) при использовании MPD по сравнению с TMP. Неожиданно, значение количества остатка в КР (5 мин) для комбинации глицерина, сорбита и MPD на 27 процентов ниже значения остатка в КР (5 мин) для комбинации глицерина, сорбита и TMP (35 против 52, соответственно). См. Фигуру 10.
Это снижение количества остатка в КР (5 мин) является особенно неожиданным с учетом того, что результаты определения количества остатка в КР (5 мин) являются независимыми от уровней содержания глицерина, сорбита и MPD или TMP, как показано на Фигурах 11, 12 и 13.
На Фигуре 11 показано, что остаток в КР (5 мин) является независимым от уровня содержания глицерина для примеров как с MPD, так и с TMP.
На Фигуре 12 показано, что остаток в КР (5 мин) является независимым от уровня содержания сорбита для примеров как с MPD, так и с TMP.
На Фигуре 13 показано, что остаток в КР (5 мин) является независимым от уровня содержания MPD или TMP в примерах с MPD и TMP, соответственно.
Без намерения ограничиваться какой-либо конкретной теорией укажем, что считается, что наблюдаемый эффект частично объясняется тем, что MPD (МВ 90) имеет более низкий молекулярный вес, чем TMP (МВ 134). Поэтому он может быть более подвижным и легче дает воде доступ к смоле ПВС, для растворения. Однако, эта подвижность, вероятно. не является единственным объяснением, поскольку в этом случае следовало бы ожидать, что увеличение содержания MPD на 50% будет приводить к значительному эффекту на снижение количества остатка в КР (5 мин). На Фигуре 13 сравнение остатка в КР (5 мин.), равного 34% при 15 PHR MPD, с 36% при 22,5 PHR показывает, что одно лишь увеличение уровня содержания MPD не является основной причиной более низкого количества остатка в КР (5 мин), наблюдающегося для пленок с GSM.
На Фигуре 14 показано, что чем больше количество добавленной смеси пластификаторов с MPD или TMP, тем ниже значение модуля при 10%. Этого следовало ожидать. Однако, следует отметить, что при одинаковом содержании, равном 30 PHR, пленка, пластифицированная MPD, имеет более высокий модуль (52) по сравнению с пленкой, пластифицированной TMP (40). Это показывает, что MPD является менее эффективным, в пересчете на PHR, по степени пластифицирования водорастворимой пленки. Таким образом, объяснение, основанное на том, что MPD является более эффективным пластификатором для всех свойств, не может объяснить неожиданно низкую величину остатка в КР (5 мин), демонстрируемую GSM-пленками. Поэтому, лучшие показатели остатка в КР (5 мин), демонстрируемые пленками GSM-типа, являются особенно неожиданными.
Пример 7
Измеряли статический КТ (коэффициент трения) пленок по Примерам 3 и 4, и было обнаружено, что при суммарном содержании глицерина плюс MPD или TMP менее 37,5 PHR, или 35 PHR или меньше, КТ предпочтительно имеет значение меньше 1. В этих пленках, при суммарном содержании глицерина плюс MPD или TMP, равном 37,5 PHR, статический КТ (коэффициент трения) резко возрастал до около 11. См. Фигуру 15.
Без намерения ограничиваться какой-либо конкретной теорией укажем, что считается, что суммарный уровень содержания глицерина плюс MPD или TMP как в GSM, так и в GST смеси, находится ниже критического порога растворимости. Поэтому, особенно в случаях, когда уровень содержания глицерин+TMP составляет более около 37,5 PHR, полимер ПВС уже не может удерживать глицерин и TMP в ʺраствореʺ и один или другой из пластификаторов выходит на поверхность и создает липкую пленку, приводящую к увеличению статического КТ (коэффициент трения).
2
Модель подгоняли по данным, и на Фигуре 16 показанаобласть при общем содержании 45 PHR (смесь GST), в которой статический КТ (коэффициент трения) должен иметь значение менее около 1, в системе с 0,7 PHR противоадгезионного наполнителя (например, SiO) и 0,7 PHR модификатора высвобождения (например, стеариновой кислоты).
Приведенное выше описание дано только для четкости понимания, и не должно рассматриваться как устанавливающее какие-либо ненужные ограничения, поскольку модификации в объеме изобретения могут быть очевидными рядовым специалистам в данной области техники.
В данном описании изобретения и приведенной далее формуле изобретения, если из контекста не следует иное, слово ʺсодержатьʺ и его варианты, такие как ʺсодержитʺ и ʺсодержащийʺ, следует понимать как подразумевающее включение указанного целого или стадии или группы целых или стадий, но не исключение любого другого целого или стадии или группы целых или стадий.
В данном описании изобретения, если композиции описаны как включающие компоненты или материалы, то предусматривается, что композиции могут также состоять по существу из, или состоять из, любой комбинации перечисленных компонентов или материалов, если не указано иное. Аналогично, в тех случаях, когда способы описаны как включающие конкретные стадии, предусматривается, что способы могут также состоять по существу из, или состоять из, любой комбинации перечисленных стадий, если не указано иное. Изобретение, иллюстративно раскрытое в данном документе, может быть соответствующим образом реализовано в отсутствии любого элемента или стадии, которые не были конкретно раскрыты в данном документе.
Практическая реализация способа, раскрытого в данном документе, и его индивидуальных стадий, может осуществляться вручную и/или с помощью автоматизации, обеспечиваемой электронным оборудованием. Хотя процессы были описаны со ссылками на конкретные варианты реализации, рядовой специалист в данной области техники легко поймет, что могут быть использованы другие пути осуществления действий, связанных со способами. Например, порядок различных стадий может быть изменен без выхода за пределы объема или сущности способа, если не указано иное. Кроме этого, некоторые из индивидуальных стадий могут быть объединены, опущены, или дополнительно разделены на дополнительные стадии.
Все указанные в данном документе патенты, публикации и ссылки настоящим полностью включаются в описание в качестве ссылок. В случае конфликта между описанием настоящего изобретения и включенными в него патентами, публикациями и ссылками, определяющим должно быть описание настоящего изобретения.