ВОДОРАСТВОРИМЫЕ ПЛЕНКИ С НИЗКИМ КОЭФФИЦИЕНТОМ ТРЕНИЯ
WATER-SOLUBLE FILMS WITH LOW FRICTION COEFFICIENT

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001]
Настоящее изобретение в целом относится к водорастворимым пленкам и имеющим к ним отношение пакетам. Конкретнее, изобретение относится к водорастворимым пленкам на основе поливинилового спирта, которые могут иметь низкие значения коэффициента трения и, как следствие, сниженную склонность к прилипанию к поверхности, например, оборудования для обработки либо других водорастворимых пленок.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002]
Водорастворимые полимерные пленки обычно используют в качестве упаковочных материалов для упрощения диспергирования, заливки, растворения и дозирования материала, подлежащего доставке. Потребитель может добавлять пакетированную композицию непосредственно в контейнер для смешивания, такой как ведро, раковина или любая емкость, пригодная для наполнения водой. При этом обеспечивается преимущество, которое заключается в точном дозировании и устранении для потребителя необходимости в определении количественного содержания композиции. За счет использования пакетированной композиции можно также уменьшить ошибку, связанную с подачей материала из содержащего его контейнера, например, при отливе или заборе материала. Учитывая сказанное выше, использование растворимых мешков из полимерной пленки с заранее определенным количественным содержанием веществ обеспечивает потребителю удобство в различных областях их применения.
[0003]
Однако водорастворимые пленки, полученные из водорастворимых полимеров, могут прилипать к поверхностям, на которых они образованы (или которые образованы на их основе, например, поверхности мешков), и/или к другим водорастворимым пленкам. Такие проблемы могут возникать, в частности в тех случаях, когда из пленки формируют мешки, которые хранят совместно во вторичной упаковке. С целью устранения прилипания к технологическим поверхностям и слипания мешков в процессе хранения использовали антиадгезивы, уменьшающие степень липкости водорастворимых пленок. Однако введение в состав антиадгезивов, прежде всего в условиях работы со значительным уровнем нагрузки, как правило, оказывает негативное влияние на механические свойства получаемых пленок. В частности, как правило, снижается предел прочности на растяжение водорастворимых пленок, что приводит к затруднениям при изготовлении из пленок дозированных мешков. К альтернативным вариантам решения относится опудривание пленок тальком, крахмалом или подобными частицами; однако процесс опудривания как правило является грязным и приводит к потерям порошковых материалов и технологическому простою оборудования.
[0004]
Вследствие этого в данной области техники существует потребность в водорастворимых пленках, из которых могут быть изготовлены водорастворимые упаковки, сохраняющие свойство водорастворимости наряду со сниженной склонностью к прилипанию к другим водорастворимым пленкам.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0005]
В одном аспекте изобретения предлагается водорастворимая пленка, содержащая смесь водорастворимого поливинилового спирта, пластификатора и крахмала, причем поливиниловый спирт содержится в количестве от около 20% масс. до около 95% масс. в расчете на общую массу пленки, а крахмал содержит гидроксипропил-модифицированный крахмал, количество которого находится в пределах от около 5 м.ч. до около 30 м.ч. на 100 м.ч. смолы.
[0006]
В близком аспекте изобретения предлагается герметичное изделие, содержащее водорастворимую пленку в виде мешка, внутренний объем которого задан пленкой, при этом водорастворимая пленка содержит смесь водорастворимого поливинилового спирта, пластификатора и крахмала, причем поливиниловый спирт содержится в количестве от около 20% масс. до около 95% масс. в расчете на общую массу пленки, а крахмал содержит гидроксипропил-модифицированный крахмал, количество которого находится в пределах от около 5 м.ч. до около 30 м.ч. на 100 м.ч. смолы.
[0007]
В ином аспекте изобретения предлагается водорастворимая пленка, содержащая смесь водорастворимого поливинилового спирта, пластификатора и модифицированного крахмала, причем поливиниловый спирт содержится в количестве от около 20% масс. до около 95% масс. в расчете на общую массу пленки, а модифицированный крахмал имеет степень модификации более чем около 2%, и при этом его количество находится в пределах от около 2,5 м.ч. до около 30 м.ч. на 100 м.ч. смолы.
[0008]
В близком аспекте изобретения предлагается герметичное изделие, содержащее водорастворимую пленку в виде мешка, внутренний объем которого задан пленкой, при этом водорастворимая пленка содержит смесь водорастворимого поливинилового спирта, пластификатора и модифицированного крахмала, причем поливиниловый спирт содержится в количестве от около 20% масс. до около 95% масс. в расчете на общую массу пленки, а модифицированный крахмал имеет степень модификации более чем около 2%, и при этом его количество находится в пределах от около 2,5 м.ч. до около 30 м.ч. на 100 м.ч. смолы.
[0009]
В ином аспекте изобретения предлагается водорастворимая пленка, содержащая смесь водорастворимого поливинилового спирта, пластификатора и немодифицированного крахмала, причем поливиниловый спирт содержится в количестве от около 20% масс. до около 95% масс. в расчете на общую массу пленки, и при этом содержание амилозы в крахмале составляет от около 20% до около 80%.
[0010]
В близком аспекте изобретения предлагается герметичное изделие, содержащее водорастворимую пленку в виде мешка, внутренний объем которого задан пленкой, при этом водорастворимая пленка содержит смесь водорастворимого поливинилового спирта, пластификатора и немодифицированного крахмала, причем поливиниловый спирт содержится в количестве от около 20% масс. до около 95% масс. в расчете на общую массу пленки, и при этом содержание амилозы в крахмале составляет от около 20% до около 80%.
[0011]
В ином аспекте изобретения предлагается водорастворимая пленка, содержащая смесь водорастворимого поливинилового спирта, пластификатора и гидроксипропил-модифицированного крахмала, причем поливиниловый спирт содержится в количестве от около 20% масс. до около 95% масс. в расчете на общую массу пленки, а содержание амилозы в крахмале составляет от около 23% до около 95%, при этом поливиниловый спирт содержит либо немодифицированный поливиниловый спирт, либо анион модифицированный сополимер поливинилового спирта при условии, что анионный модификатор не является акрилатом.
[0012]
В близком аспекте изобретения предлагается герметичное изделие, содержащее водорастворимую пленку в виде мешка, внутренний объем которого задан пленкой, при этом водорастворимая пленка содержит смесь водорастворимого поливинилового спирта, пластификатора и гидроксипропил-модифицированного крахмала, причем поливиниловый спирт содержится в количестве от около 20% масс. до около 95% масс. в расчете на общую массу пленки, а содержание амилозы в крахмале составляет от около 23% до около 95%, при этом поливиниловый спирт содержит либо немодифицированный поливиниловый спирт, либо анион модифицированный сополимер поливинилового спирта с оговоркой, что анионный модификатор не является акрилатом.
[0013]
В ином аспекте изобретения предлагается герметичное изделие, содержащее водорастворимую пленку в виде мешка, внутренний объем которого задан пленкой, при этом водорастворимая пленка выбрана согласно любому аспекту или варианту реализации настоящего изобретения, описанному в данном документе.
[0014]
Предполагается, что дополнительные характеристики композиций, описанных в данном документе, которые включают среди прочего типы использованных компонентов и их концентрационные области, могут быть выбраны из различных аспектов, вариантов реализации изобретения и примеров, приведенных в данном документе. Например, любые дополнительные характеристики, представленные в описании в данном документе, могут быть использованы совместно с вариантами реализации изобретения и методиками выбора составов, описанными в примерах от 6 до 45.
[0015]
Дополнительные аспекты и преимущества изобретения будут ясны специалистам в данной области техники при изучении нижеследующего подробного описания. Хотя пленки и мешки по настоящему описанию предусматривают различные формы реализации изобретения, нижеследующее описание содержит конкретные варианты реализации с пониманием того, что описание является иллюстративным и не ограничивает изобретение конкретными вариантами реализации, описанными в данном документе.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
[0016]
Для дополнительного улучшения понимания настоящего изобретения, к настоящему документу прилагаются две графических фигуры.
[0017]
На Фиг. 1 представлены визуальные интерпретации амилозы и амилопектина.
[0018]
На Фиг. 2 представлен пример устройства для измерения коэффициента трения образца пленки.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0019]
В одном аспекте изобретения предлагается водорастворимая пленка, содержащая смесь водорастворимого поливинилового спирта, пластификатора и крахмала, причем поливиниловый спирт содержится в количестве от около 20% масс. до около 95% масс. в расчете на общую массу пленки, а крахмал содержит гидроксипропил-модифицированный крахмал, количество которого находится в пределах от около 5 м.ч. до около 30 м.ч. на 100 м.ч. смолы.
[0020]
Пленки согласно данному аспекту изобретения поразительным образом могут быть выполнены с возможностью получения сочетания (1) превосходной способности преобразования в мешок (преобразуемости) с использованием автоматизированного оборудования при высоких концентрациях крахмала, характеризующейся значениями прочности на растяжение в пределах от около 45 МПа до около 60 МПа в соответствии с описанной ниже методикой Испытания Прочности на Растяжение; (2) отличной растворимости в воде, характеризующейся временем растворения в холодной воде (10 °C), равным 100 секундам или менее в соответствии с MSTM-205; и (3) хороших межпленочных антиадгезионных свойств, характеризующихся относительно низким статическим коэффициентом трения (COF), равным около 5 или менее, измеренным с помощью описанной ниже методики Испытания Коэффициента Трения.
[0021]
В близком аспекте изобретения предлагается герметичное изделие, содержащее водорастворимую пленку в виде мешка, внутренний объем которого задан пленкой, при этом водорастворимая пленка содержит смесь водорастворимого поливинилового спирта, пластификатора и крахмала, причем поливиниловый спирт содержится в количестве от около 20% масс. до около 95% масс. в расчете на общую массу пленки, а крахмал содержит гидроксипропил-модифицированный крахмал, количество которого находится в пределах от около 5 м.ч. до около 30 м.ч. на 100 м.ч. смолы.
[0022]
В вариантах реализации изобретения содержание амилозы в гидроксипропил-модифицированном крахмале находится в пределах от около 65% до около 95%. В контексте данного документа, и если не указано иное, процентное содержание амилозы представляет собой массовый процент в расчете на общую массу амилозы и амилопектина в крахмале, состоящем в значительной степени из воды, амилозы и амилопектина, и содержащего около 12% масс. воды. Например, крахмал с содержанием в составе 65% амилозы содержит 35% амилопектина. Как показано на фиг.1, амилоза представляет собой линейный спиралевидный полимер, построенный из α-D-глюкозных звеньев, которые связаны α(1→4) гликозидными связями, а амилопектин представляет собой сильно разветвленные полимеры глюкозы, связанные линейно с помощью (1→4) гликозидных связей, при этом разветвление происходит за счет α(1→6) связей и наблюдается, например, через каждые 24-30 глюкозных звеньев. Безотносительно к теоретическому обоснованию, предполагается, что типичные модифицированные крахмалы (например, гидроксипропил-модифицированные, оксиэтилированные крахмалы или ацетатные модифицированные крахмалы) содержат модификации (например, гидроксипропильные, гидроксиэтильные или ацетатные группы), распределенные статистически или практически статистически по всем цепям амилозы и амилопектина. В одном аспекте изобретения модифицированный крахмал (например, гидроксипропил-модифицированный или оксиэтилированный крахмал), использованный в настоящем изобретении, имеет модификации, распределенные статистически или практически статистически по всем цепям амилозы и амилопектина. В альтернативном аспекте изобретения модифицированный крахмал (например, гидроксипропил-модифицированный или оксиэтилированный крахмал), использованный в настоящем изобретении, имеет модификации, распределенные нестатистически или практически нестатистически по всем цепям амилозы и амилопектина.
[0023]
В вариантах реализации изобретения гидроксипропил-модифицированный крахмал может иметь степень модификации в пределах от около 4% до около 8%. В контексте данного документа, и если не указано иное, степень модификации крахмала представляет собой массовый процент. Модификацию крахмала также можно охарактеризовать как степень замещения (DS) со значением от 0 до 3, причем DS равна 0 в отсутствие модифицированных OH-групп в каждом глюкозном кольце, и DS равна 3 в случае модификации всех 3-х OH-групп в каждом глюкозном кольце. В вариантах реализации изобретения DS для гидроксипропил-модифицированного крахмала может иметь значение, например, в пределах от около 0,05 до около 0,4 или от около 0,1 до около 0,3, или около 0,1, около 0,2, около 0,3, или около 0,4. В вариантах реализации изобретения количество крахмала находится в пределах от около 6 м.ч. до около 16 м.ч. на 100 м.ч. смолы. В вариантах реализации изобретения количество крахмала находится в пределах от около 6 м.ч. до около 10 м.ч. на 100 м.ч. смолы. В некоторых вариантах реализации изобретения содержание крахмала в водорастворимой пленке находится в пределах от около 12 м.ч. до около 16 м.ч. на 100 м.ч. смолы. В вариантах реализации изобретения предел прочности на растяжение водорастворимой пленки составляет по меньшей мере 40 МПа согласно проведенным измерениям в соответствии с методикой Испытания Прочности на Растяжение, описанной в данном документе. В вариантах реализации изобретения поливиниловый спирт представляет собой поливиниловый спирт, выбранный из группы, состоящей из гомополимера поливинилового спирта, сополимера поливинилового спирта, имеющего анионную модификацию, и сочетаний вышеуказанного.
[0024]
В вариантах реализации изобретения значения статического коэффициента трения глянцевых поверхностей (G-G) для водорастворимой пленки составляют около 5 или менее, или от около 0,1 до около 5, или от около 0,5 до около 5 согласно проведенным измерениям в соответствии с методикой Испытания Прочности на Растяжение, описанной в данном документе. Глянцевая сторона водорастворимой пленки обозначает внешнюю сторону водорастворимой пленки, полученной литьем на формовочной поверхности. Матовая сторона водорастворимой пленки обозначает прилегающую к формовчной поверхности сторону водорастворимой пленки, полученной литьем на формовочной поверхности. В вариантах реализации изобретения водорастворимая пленка характеризуется пониженным статическим коэффициентом трения G-G по сравнению с пленкой аналогичного состава, не содержащей крахмал. Снижение статического коэффициента трения G-G, приводит к уменьшению вероятности прилипания пленки (или образованного из нее мешка) к поверхности, на которой она была сформирована (или преобразована, например, в мешки), и/или к другим водорастворимым пленкам. В контексте данного документа термин «статический коэффициент трения глянцевых поверхностей (G-G)» обозначает статический коэффициент трения между глянцевыми сторонами двух водорастворимых пленок одинакового состава. В контексте данного документа термин «статический коэффициент трения глянцевой и матовой поверхности)» обозначает статический коэффициент трения между глянцевой и матовой стороной двух водорастворимых пленок одинакового состава. В контексте данного документа термин «статический коэффициент трения матовых поверхностей)» обозначает статический коэффициент трения между матовыми сторонами двух водорастворимых пленок одинакового состава. Коэффициенты трения, описанные в данном документе, представляют собой статические коэффициенты трения глянцевых поверхностей. Для заданной сформированной литьем водорастворимой пленки величина статического коэффициента трения глянцевых поверхностей как правило выше, чем величина статического коэффициента трения глянцевой и матовой поверхности и величина статического коэффициента трения матовых поверхностей. Безотносительно к теоретическому обоснованию, предполагается, что величина статического коэффициента трения глянцевых поверхностей полученной литьем пленки отображает статический коэффициент трения пленки, полученной экструзией с раздувом, состав которой аналогичен составу отлитой пленки, при этом пленки, полученные методом экструзии с раздувом, не наливают на формировочную поверхность и, следовательно, все стороны таких пленок можно считать внешними или «глянцевыми» сторонами.
[0025]
В вариантах реализации изобретения герметичное изделие содержит композицию, размещенную во внутреннем объеме мешка. В вариантах реализации изобретения композиция, размещенная во внутреннем объеме мешка, представляет собой синтетическую моющую композицию. В вариантах реализации изобретения композиция синтетического моющего средства содержит поверхностно-активное вещество, отбеливатель, энзим, отдушку, краситель или пигмент, растворитель и сочетания вышеуказанного.
[0026]
В ином аспекте изобретения предлагается водорастворимая пленка, содержащая смесь водорастворимого поливинилового спирта, пластификатора и модифицированного крахмала, причем поливиниловый спирт содержится в количестве от около 20% масс. до около 95% масс. в расчете на общую массу пленки, а модифицированный крахмал имеет степень модификации более чем около 2%, и при этом его количество находится в пределах от около 2,5 м.ч. до около 30 м.ч. на 100 м.ч. смолы.
[0027]
Пленки согласно данному аспекту изобретения поразительным образом могут быть выполнены с возможностью получения сочетания (1) превосходной способности преобразования в мешок (преобразуемости) с использованием автоматизированного оборудования при высоких концентрациях крахмала, характеризующейся значениями прочности на растяжение в пределах от около 45 МПа до около 60 МПа в соответствии с описанной ниже методикой Испытания Прочности на Растяжение; (2) отличной растворимости в воде, характеризующейся временем растворения в холодной воде (10 °C), равным 100 секундам или менее в соответствии с MSTM-205; и (3) хороших межпленочных антиадгезионных свойств, характеризующихся относительно низким статическим коэффициентом трения (COF), равным около 5 или менее, измеренным с помощью описанной ниже методики Испытания Коэффициента Трения.
[0028]
В близком аспекте изобретения предлагается герметичное изделие, содержащее водорастворимую пленку в виде мешка, внутренний объем которого задан пленкой, при этом водорастворимая пленка содержит смесь водорастворимого поливинилового спирта, пластификатора и модифицированного крахмала, причем поливиниловый спирт содержится в количестве от около 20% масс. до около 95% масс. в расчете на общую массу пленки, а модифицированный крахмал имеет степень модификации более чем около 2%, и при этом его количество находится в пределах от около 2,5 м.ч. до около 30 м.ч. на 100 м.ч. смолы.
[0029]
В вариантах реализации изобретения модифицированный крахмал имеет степень модификации от около 4% до около 8%. В вариантах реализации изобретения содержание амилозы в модифицированном крахмале находится в пределах от около 65% до около 95%. В вариантах реализации изобретения модифицированный крахмал содержит гидроксиалкильную модификацию с длиной алкильной цепи от трех или более атомов углерода, или от трех до восьми атомов углерода, или от трех до пяти атомов углерода, или три атома углерода. Используемый в данном документе термин «алкилы» обозначает радикалы предельных углеводородов с прямой и разветвленной цепью, содержащие от одного до тридцати атомов углерода, например, от одного до двадцати атомов углерода или от одного до десяти атомов углерода. К неограничивающим примерам алкильных групп относятся метил, этил, н-пропил, изопропил, н-бутил, втор-бутил (1-метилпропил), трет-бутил (1,1-диметилэтил), 3,3-диметилпентил и 2- этилгексил. Если не указано иное, алкильная группа может представлять собой незамещенную алкильную группу или замещенную алкильную группу. В контексте данного документа термин «гидроксиалкил» обозначает алкильную группу, в которой производится замещение с помощью гидроксильной группы. К неограничивающим примерам гидроксиалкильных групп относятся гидроксиметил, гидроксиэтил, гидроксипропил, гидроксибутил и тому подобное.
[0030]
В вариантах реализации изобретения поливиниловый спирт представляет собой поливиниловый спирт, выбранный из группы, состоящей из гомополимера поливинилового спирта, сополимера поливинилового спирта, имеющего анионную модификацию, и сочетаний вышеуказанного. В вариантах реализации изобретения количество крахмала находится в пределах от около 6 м.ч. до около 16 м.ч. на 100 м.ч. смолы. В вариантах реализации изобретения количество крахмала находится в пределах от около 6 м.ч. до около 10 м.ч. на 100 м.ч. смолы. В вариантах реализации изобретения количество крахмала находится в пределах от около 12 м.ч. до около 16 м.ч. на 100 м.ч. смолы. В вариантах реализации изобретения предел прочности на растяжение водорастворимой пленки составляет по меньшей мере от около 40 МПа до около 60 МПа согласно проведенным измерениям в соответствии с методикой Испытания Прочности на Растяжение, описанной в данном документе. В вариантах реализации изобретения значения статического коэффициента трения глянцевых поверхностей (G-G) для водорастворимой пленки составляют около 5 или менее, или от около 0,1 до около 5, или от около 0,5 до около 5, или от около 0,1 до около 3, или от около 0,1 до около 2 согласно проведенным измерениям в соответствии с методикой Испытания Прочности на Растяжение, описанной в данном документе. В вариантах реализации изобретения водорастворимая пленка характеризуется сниженным статическим коэффициентом трения глянцевых поверхностей (G-G) по сравнению с пленкой аналогичного состава, не содержащей крахмал.
[0031]
В вариантах реализации изобретения герметичное изделие содержит композицию, размещенную во внутреннем объеме мешка. В вариантах реализации изобретения композиция, размещенная во внутреннем объеме мешка, представляет собой синтетическую моющую композицию. В вариантах реализации изобретения композиция синтетического моющего средства содержит поверхностно-активное вещество, отбеливатель, энзим, отдушку, краситель или пигмент, растворитель и сочетания вышеуказанного.
[0032]
В ином аспекте изобретения предлагается водорастворимая пленка, содержащая смесь водорастворимого поливинилового спирта, пластификатора и немодифицированного крахмала, причем поливиниловый спирт содержится в количестве от около 20% масс. до около 95% масс. в расчете на общую массу пленки, и при этом содержание амилозы в крахмале составляет от около 20% до около 80%.
[0033]
Пленки согласно данному аспекту изобретения поразительным образом могут быть выполнены с возможностью получения сочетания (1) отличной растворимости в воде, характеризующейся временем растворения в холодной воде (10 °C), равным 100 секундам или менее в соответствии с MSTM-205; (2) превосходных межпленочных антиадгезионных свойств, характеризующихся относительно низким статическим коэффициентом трения (COF) гладких поверхностей, равным около 1 или менее, согласно проведенным измерениям в соответствии с описанной ниже методикой Испытания Коэффициента Трения; (3) хорошей способности преобразования в мешок (преобразуемости) с использованием автоматизированного оборудования при высоких концентрациях крахмала, характеризующейся значениями прочности на растяжение в пределах от около 40 МПа до около 60 МПа в соответствии с описанной ниже методикой Испытания Прочности на Растяжение.
[0034]
В близком аспекте изобретения предлагается герметичное изделие, содержащее водорастворимую пленку в виде мешка, внутренний объем которого задан пленкой, при этом водорастворимая пленка содержит смесь водорастворимого поливинилового спирта, пластификатора и немодифицированного крахмала, причем поливиниловый спирт содержится в количестве от около 20% масс. до около 95% масс. в расчете на общую массу пленки, и при этом содержание амилозы в крахмале составляет от около 20% до около 80%.
[0035]
В вариантах реализации изобретения содержание поливинилового спирта в водорастворимой пленке находится в пределах от около 85% мас. до около 95% мас. в расчете на общую массу пленки. В вариантах реализации изобретения количество немодифицированного крахмала находится в пределах от около 2 м.ч. до около 30 м.ч. на 100 м.ч. смолы. В вариантах реализации изобретения количество немодифицированного крахмала находится в пределах от около 2 м.ч. до около 5 м.ч. на 100 м.ч. смолы. В вариантах реализации изобретения значения статического коэффициента трения глянцевых поверхностей (G-G) для водорастворимой пленки составляют около 1 или менее. В вариантах реализации изобретения водорастворимая пленка характеризуется сниженным статическим коэффициентом трения глянцевых поверхностей по сравнению с пленкой аналогичного состава, не содержащей крахмал.
[0036]
В вариантах реализации изобретения герметичное изделие содержит композицию, размещенную во внутреннем объеме мешка. В вариантах реализации изобретения композиция, размещенная во внутреннем объеме мешка, представляет собой синтетическую моющую композицию. В вариантах реализации изобретения композиция синтетического моющего средства содержит поверхностно-активное вещество, отбеливатель, энзим, отдушку, краситель или пигмент, растворитель и сочетания вышеуказанного.
[0037]
В ином аспекте изобретения предлагается водорастворимая пленка, содержащая смесь водорастворимого поливинилового спирта, пластификатора и гидроксипропил-модифицированного крахмала, причем поливиниловый спирт содержится в количестве от около 20% масс. до около 95% масс. в расчете на общую массу пленки, а содержание амилозы в крахмале составляет от около 23% до около 95%, при этом поливиниловый спирт содержит либо немодифицированный поливиниловый спирт, либо анион модифицированный сополимер поливинилового спирта при условии, что анионный модификатор не является акрилатом.
[0038]
Пленки согласно данному аспекту изобретения поразительным образом могут быть выполнены с возможностью получения сочетания (1) превосходной способности преобразования в мешок (преобразуемости) с использованием автоматизированного оборудования при высоких концентрациях крахмала, характеризующейся значениями прочности на растяжение в пределах от около 45 МПа до около 60 МПа в соответствии с описанной ниже методикой Испытания Прочности на Растяжение; (2) отличной растворимости в воде, характеризующейся временем растворения в холодной воде (10 °C), равным 100 секундам или менее; и (3) хороших межпленочных антиадгезионных свойств, характеризующихся относительно низким статическим коэффициентом трения (COF), равным около 5 или менее, измеренным с помощью описанной ниже методики Испытания Коэффициента Трения.
[0039]
В близком аспекте изобретения предлагается герметичное изделие, содержащее водорастворимую пленку в виде мешка, внутренний объем которого образован пленкой, при этом водорастворимая пленка содержит смесь водорастворимого поливинилового спирта, пластификатора и гидроксипропил-модифицированного крахмала, причем поливиниловый спирт содержится в количестве от около 20% мас. до около 95% мас. в расчете на общую массу пленки, а содержание амилозы в крахмале составляет от около 23% до около 95%, при этом поливиниловый спирт содержит либо немодифицированный поливиниловый спирт, либо анионно модифицированный сополимер поливинилового спирта с оговоркой, что анионный модификатор не является акрилатом.
[0040]
В вариантах реализации изобретения количество крахмала находится в пределах от около 5 м.ч. до около 12 м.ч. на 100 м.ч. смолы. В вариантах реализации изобретения значения статического коэффициента трения глянцевых поверхностей (G-G) для водорастворимой пленки составляют около 5 или менее, или от около 0,1 до около 5, или от около 0,5 до около 5, или от около 0,1 до около 3, или от около 0,1 до около 2. В вариантах реализации изобретения содержание амилозы в модифицированном крахмале находится в пределах от около 50% до около 95%. В вариантах реализации изобретения гидроксипропил-модифицированный крахмал содержит более 2% гидроксипропильной модификации, например, от 2,1% до 8% гидроксипропильной модификации. В вариантах реализации изобретения гидроксипропил-модифицированный крахмал содержит от около 4% до около 8% гидроксипропильной модификации. В вариантах реализации изобретения водорастворимая пленка характеризуется сниженным статическим коэффициентом трения глянцевых поверхностей по сравнению с пленкой аналогичного состава, не содержащей крахмал.
[0041]
В вариантах реализации изобретения герметичное изделие содержит композицию, размещенную во внутреннем объеме мешка. В вариантах реализации изобретения композиция, размещенная во внутреннем объеме мешка, представляет собой синтетическую моющую композицию. В вариантах реализации изобретения композиция синтетического моющего средства содержит поверхностно-активное вещество, отбеливатель, энзим, отдушку, краситель или пигмент, растворитель и сочетания вышеуказанного.
[0042]
Водорастворимой пленкой согласно настоящему описанию считается пленка толщиной около 1,5 мил (около 0,038 мм), которая растворяется в воде за 300 секунд или менее при температуре 20°C (68 °F) в соответствии с Методикой Испытаний компании MonoSol - MSTM-205.
[0043]
В контексте данного документа термин «содержащий» обозначает различные компоненты, ингредиенты или этапы, которые можно использовать совместно при что при практической реализации настоящего изобретения. Соответственно, выражение «содержащий» включает в себя более ограничивающие термины «преимущественно состоящий из» и «состоящий из». Настоящие композиции могут содержать, преимущественно состоять из или состоять из необходимых и дополнительных элементов, описанных в данном документе. Например, термоформованный пакет может «преимущественно состоять из» описанной в данном документе пленки, используемой для термоформования, и в то же время содержать не предназначенную для термоформования пленку (например, элемент крышки) и дополнительную маркировку на пленке, выполненную, например, посредством струйной печати. Изобретение, иллюстративно раскрытое в данном документе, может быть надлежащим образом реализовано практически в отсутствие любого элемента или этапа, которые не описаны предметно в данном документе.
[0044]
Все процентные значения, части и соотношения, в данном документе приведены в расчете на общую сухую массу композиции пленки либо, в соответствующих случаях, на общую сухую массу композиции содержимого пакета по настоящему описанию, при этом все измерения выполнены при температуре около 25 °C, если не указано иное. Все приведенные значения массы, которые относятся к перечисленным ингредиентам, основаны на содержании активного вещества и, следовательно, не связаны с носителями или вторичными продуктами, которые могут содержаться в имеющихся в продаже материалах, если не указано иное.
[0045]
Все диапазоны значений, изложенные в данном документе, содержат все возможные выборки диапазонов и любые сочетания таких выбранных диапазонов. По общему правилу диапазоны значений содержат заданные конечные точки, если не указано иное. Для указанных диапазонов значений следует понимать, что настоящее описание распространяется на любое промежуточное значение между верхним и нижним предельным значением указанного диапазона, а также на любое иное заданное или промежуточное значение в указанном диапазоне. Настоящее описание также распространяется на верхнее и нижнее предельные значения этих меньших диапазонов, которые могут быть независимо друг от друга включены в меньшие диапазоны, за исключением случаев намеренного удаления предельного значения из указанного диапазона. Предусматривается, что для заданных диапазонов, содержащих одно или оба предельных значения, диапазоны, исключающие одно или оба этих предельных значения, также являются частью настоящего описания.
[0046]
При этом однозначно предусматривается, что для любого числового значения, приведенного в данном документе, например, в качестве параметра рассматриваемого объекта изобретения или части диапазона, связанного с рассматриваемым объектом изобретения, альтернативный вариант, являющийся частью описания, представляет собой функционально эквивалентную область величин вокруг определенного числового значения (например, для размера, описанного как «40 мм», предусмотренный альтернативный вариант имеет вид «около 40 мм»). Подобным образом, параметр, описываемый выражением «около», явно содержит в качестве альтернативного варианта свое точное значение (например, для конечной точки, описанной как «около 40», предусмотренный альтернативный вариант имеет вид «40»).
[0047]
В контексте данного документа термины «пакет(-ы)» и «мешок(-ки)» следует считать взаимозаменяемыми. В некоторых вариантах реализации термины «пакет(-ы)» и «мешок(-ки)» соответственно, использованы для обозначения контейнера, изготовленного с использованием пленки, и герметичного контейнера, преимущественно герметично содержащего в себе некий материал, например, в виде дозированной системы доставки. Герметичные мешки могут быть изготовлены любым пригодным способом, включая такие способы и инструменты, как термосваривание, сварка растворителем и адгезивная герметизация (например, с помощью водорастворимого клея).
[0048]
В контексте данного документа, и если не указано иное, термин «% масс.» предназначен для обозначения состава идентифицированного элемента в «сухих» (неводных) частях от массы всей пленки (в соответствующих случаях) или частях от массы всей композиции, заключенной внутри мешка (в соответствующих случаях).
[0049]
В контексте данного документа, и если не указано иное, термин «м.ч. на 100 м.ч. смолы» предназначен для обозначения состава идентифицированного элемента в частях на сто частей водорастворимой полимерной смолы (либо ПВС смолы, либо иной полимерной смолы, за исключением крахмала) в водорастворимой пленке.
[0050]
Пленка может быть получена любым пригодным способом, включая способ полива из раствора. Пленку можно использовать для получения контейнера (мешка) любым пригодным способом, включая наполнение и заваривание в вертикальной компоновке (VFFS), наполнение и заваривание в горизонтальной компоновке с вращающимся барабаном, термоформование и, например, сварку растворителем или термическую сварку слоев пленки по периферии контейнера. Мешки можно использовать, например, с целью дозирования материалов для их введения в водный объем.
[0051]
В любом варианте реализации изобретения водорастворимый мешок может содержать (заключать) композицию в заданном внутреннем объеме мешка. В качестве композиции может быть выбрана жидкость, твердое вещество или сочетания вышеуказанного. В контексте данного документа термин «жидкость» включает свободно текущие жидкости, а также пасты, гели, пены и муссы. К не имеющим ограничительного характера примерам жидкостей относятся композиции синтетических моющих средств, такие как маломощные и мощные жидкие синтетические моющие средства, порошкообразные композиции синтетических моющих средств, средства для мытья посуды для ручного и/или машинного мытья; чистящие композиции для твердых поверхностей, кондиционеры для тканей, моющие гели, широко используемые для стирки белья, а также отбеливающие и стиральные добавки, кремы для бритья, средства для ухода за кожей, композиции по уходу за волосами (шампуни и кондиционеры) и моющие средства для тела. Такие моющие композиции могут содержать поверхностно-активные вещества, отбеливатели, энзимы, отдушки, красители или пигменты, растворители и сочетания вышеуказанного. Необязательно, моющую композицию выбирают из группы, состоящей из стирального порошка, моющего средства для мытья посуды, композиции для чистки твердых поверхностей, композиций кондиционеров для ткани, кремов для бритья, средств для ухода за кожей, композиций для ухода за волосами (шампуней и кондиционеров) и моющих средств для тела, и сочетаний вышеуказанного.
[0052]
К дополнительным не имеющим ограничительного характера примерам жидкостей относятся композиции, не предназначенные для ведения домашнего хозяйства, включая композиции для применения в сельском хозяйстве, композиции для автотранспорта, композиции для авиации, еда и пищевые композиции, композиции для промышленности, композиции для животноводства, композиции для морского транспорта, композиции медицинского назначения, композиции коммерческого назначения, композиции военного и квазивоенного назначения, композиции офисного назначения, композиции для мест рекреации и парков, композиции для домашних животных, включая чистящие и моющие композиции, пригодные к любому такому использованию. В вариантах реализации изобретения композиция, содержащаяся во внутреннем объеме мешка, представляет собой синтетическую моющую композицию.
[0053]
Жидкости могут содержать газы, например, в виде пузырьков во взвешенном состоянии или твердые вещества, например, в виде частиц. В контексте данного документа термин «твердое вещество» включает среди прочего порошки, агломераты и смеси вышеуказанных продуктов. К не имеющим ограничительного характера примерам твердых веществ относят гранулы, микрокапсулы, бусинки, лентовидные частицы и перламутровые шарики. Твердые композиции могут обеспечить техническое преимущество, включающее среди прочего преимущества при стирке, преимущества при предварительной подготовке и/или эстетические эффекты, такие как микрокапсулы с отдушкой или микрокапсулы с энзимами.
[0054]
Предполагается, если не указано иное, что пленки, мешки и соответствующие способы их изготовления и применения включают варианты реализации с любым сочетанием одного или более дополнительных необязательных элементов, инструментов и этапов, подробнее описанных ниже (включая представленные в примерах).
Водорастворимая пленка
[0055]
Водорастворимая пленка, описанная в данном документе, содержит смолу поливинилового спирта (ПВС), смолу модифицированного поливинилового спирта или сочетания вышеуказанных продуктов. В вариантах реализации изобретения ПВС содержит смолу ПВС, выбранную из группы, состоящей из гомополимера ПВС, сополимера ПВС с анионной модификацией и сочетаний вышеуказанного. Пленка может иметь любую пригодную толщину, при этом типичной и специально предусмотренной толщиной пленки является толщина около 76 микрон (мкм). Другие предусмотренные значения и диапазоны содержат значения в диапазоне от около 5 мкм до около 200 мкм, или в диапазоне от около 20 мкм до около 100 мкм, или от около 40 мкм до около 90 мкм, или от около 50 мкм до 80 мкм, или от около 60 мкм до 65 мкм, например, 65 мкм, 76 мкм или 88 мкм.
Смола ПВС
[0056]
Описанная в данном документе пленка содержит один или несколько ПВС полимеров, дополняющих содержание смолы ПВС в пленке, и может содержать сополимер ПВС.
[0057]
Поливиниловый спирт представляет собой синтетическую смолу, как правило получаемую алкоголизом, обычно называемым гидролизом или омылением, поливинилацетата. Полностью гидролизованный ПВС, в котором практически все ацетатные группы превращены в спиртовые группы, представляет собой прочно связанный водородными связями, высококристаллический полимер, который растворяется только в горячей воде - при температуре выше чем около 140 °F (около 60 °C). Если после гидролиза поливинилацетата оставляют достаточное количество ацетатных групп, то есть полимер ПВС является частично гидролизованным, то такой полимер демонстрирует более слабую водородную связь, является менее кристалличным и как правило растворим в холодной воде - при температуре ниже чем около 50 °F (около 10 °C). Следовательно, частично гидролизованный полимер представляет собой сополимер винилацетата и винилового спирта, который является сополимером ПВС, но как правило его называют ПВС.
[0058]
Используемый в данном документе термин «гомополимер», как правило, относится к полимерам, имеющим однотипное мономерное повторяющееся звено (например, полимерную цепь, состоящую или преимущественно состоящую из индивидуального мономерного повторяющегося звена). Для конкретно выбранного ПВС, термин «гомополимер» (или «гомополимер ПВС» или «полимер ПВС») дополнительно относится к сополимерам, имеющим распределенные мономерные звенья винилового спирта и мономерные звенья винилацетата в зависимости от степени гидролиза (например, полимерную цепь, состоящую или преимущественно состоящую из мономерных звеньев винилового спирта и винилацетата). В предельном случае осуществления 100% гидролиза гомополимер ПВС может представлять собой истинный гомополимер, имеющий только звенья винилового спирта.
[0059]
Вязкость полимера ПВС (μ) определяют путем измерения вязкости свежеприготовленного раствора с использованием вискозиметра типа Brookfield LV с адаптером UL, как описано в Британском стандарте EN ISO 15023-2: 2006, Приложение E - методика Испытаний по Брукфильду. В международной практике указывается вязкость 4% водных растворов поливинилового спирта при 20 °С. Следует понимать, что все значения вязкости, указанные в данном документе в сантипуазах (сП), относятся к вязкости 4% водного раствора поливинилового спирта при 20 °C, если не указано иное. Аналогично, если смола описана как имеющая (или не имеющая) определенную вязкость, то, если не указано иное, имеется в виду, что указанное значение вязкости представляет собой среднее значение величины вязкости для данной смолы, которая имманентно характеризуется соответствующим распределением молекулярных масс.
[0060]
Если смола ПВС представляет собой смесь полимеров ПВС, смолу можно выбирать исходя из значений средневзвешенного логарифма вязкости . Значения  для смолы ПВС, которая содержит два или более полимеров ПВС, рассчитываются по формуле  где  - вязкость соответствующих полимеров ПВС.
[0061]
Для сведения, водорастворимая пленка содержит смолу ПВС или смесь смол, имеющую вязкость 4% раствора при 20°C (). В различных вариантах реализации изобретения значения вязкости  могут находиться в пределах от около 4 сП до около 30 сП, от около 5 сП до около 28 сП, от около 12 сП до около 25 сП, от около 18 сП до около 26 CP, от около 14 сП до около 23 сП, от около 22 сП до около 26 сП или от около 15 сП до около 20 сП, например, около 10 сП, около 11 сП, около 12 сП, около 13 сП, около 14 сП, около 14,5 сП, около 15 сП, около 16 сП, около 16,5 сП, около 17 сП, около 17,5 сП, около 18 сП, около 18,5 сП, около 19 сП, около 19,5 сП, около 20 сП, около 21 сП, около 22 сП, около 23 сП, около 24 сП, около 25 сП, около 26 сП, около 27 сП, около 28 сП, около 29 сП, или около 30 сП. В данной области техники хорошо известно, что вязкость смол ПВС коррелирует со средневесовой молекулярной массой  смолы ПВС, и значения вязкости часто используют в качестве суррогатных значений массы .
[0062]
Для смол ПВС значение степени гидролиза (H) составляет по меньшей мере 80%, 84% или 85%, и не более чем около 99,7%, 98%, 96% или 80%, например, в пределах от около 84% до около 90%, или от 85% до 88%, или 86,5%, или в пределах от 85% до 99,7%, от около 88% до 98%, или от 90% до 96%, например, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95% или 96%, или в пределах от около 87% до 93%. В контексте данного документа степень гидролиза выражена в виде молярной концентрации винилацетатных звеньев, преобразованных в звенья винилового спирта.
[0063]
i
i
Кроме того, если смола ПВС представляет собой смесь полимеров ПВС, желательно выбирать смесь ПВС, для которой взвешенное среднее значение степени гидролиза () находится в пределах от около 80% до около 99,7%, от около 85% до около 98%, или от около 87% до около 93%, или от около 96% до 98%, например, около 85%, или около 86%, или около 87%, или около 87,5%, или около 88%, или около 88,5%, или около 89%, или около 89,5%, или около 90%, или около 91%, или около 92%, или около 93%, или около 94%, или около 95%, или около 96%, или около 96,5%, или около 97%, или около 97,5%, или около 98%. Например,  для смолы ПВС, которая содержит два или более полимеров ПВС, рассчитывается по формуле , где W представляет собой массовую процентную долю соответствующего полимера ПВС, а H представляет собой соответствующую степень гидролиза.
[0064]
Водорастворимые пленки могут содержать сополимеры ПВС, которые могут являться тройными сополимерами ПВС, содержащими мономерные звенья винилового спирта, мономерные звенья винилацетата (то есть в случае его не полного гидролиза), и однотипные звенья анионного мономера (однотипные мономерные звенья могут содержать, например, эквивалентные кислотные формы, солевые формы и необязательно сложноэфирные формы анионного мономерного звена). В некоторых аспектах сополимер ПВС может содержать два или более типов анионных мономерных звеньев. К общим классам анионных мономерных звеньев, которые могут быть использованы для сополимера ПВС, относятся звенья виниловых полимеров, соответствующие виниловым мономерам монокарбоновой кислоты, их сложные эфиры и ангидриды, дикарбоновые мономеры, имеющие полимеризуемую двойную связь, их сложные эфиры и ангидриды, а также соли щелочных металлов любых из вышеуказанных соединений. К примерам подходящих анионных мономерных звеньев относятся звенья виниловых полимеров, соответствующие виниланионным мономерам, включая винилуксусную кислоту, малеиновую кислоту, моноалкилмалеат, диалкилмалеат, малеиновый ангидрид, фумаровую кислоту, моноалкилфумарат, диалкилфумарат, фумаровый ангидрид, итаконовую кислоту, моноалкилитаконат, диалкилитаконат, итаконовый ангидрид, цитраконовою кислоту, моноалкилцитраконат, диалкилцитраконат, цитраконовый ангидрид, мезаконовая кислота, моноалкилмезаконат, диалкилмезаконат, мезаконовый ангидрид, глутаконовая кислота, моноалкилглутаконат, диалкилглутаконат, глутаконовый ангидрид, алкилакрилаты, алкилалкакрилаты, винилсульфокислоты, соли щелочных металлов вышеуказанных соединений, сложные эфиры вышеуказанных соединений, а также сочетания вышеуказанного. В вариантах реализации изобретения анионное мономерное звено не является акрилатом или алкилалкакрилатом.
[0065]
В вариантах реализации изобретения анионное мономерное звено выбрано из группы, состоящей из винилуксусной кислоты, алкилакрилатов, малеиновой кислоты, моноалкилмалеата, диалкилмалеата, монометилмалеата, диметилмалеата, малеинового ангидрида, фумаровой кислоты, моноалкилфумарата, диалкилфумарата, монометилфумарата, диметилфумарата, фумарового ангидрида, итаконовой кислоты, монометилитаконата, диметилитаконата, итаконового ангидрида, цитраконовой кислоты, моноалкилцитраконата, диалкилцитраконата, цитраконового ангидрида, мезаконовой кислоты, моноалкилмезаконата, диалкилмезаконата, мезаконового ангидрида, глутаконовой кислоты, моноалкилглутаконата, диалкилглутаконата, глутаконового ангидрида, винилсульфокислоты, алкилсульфокислоты, этиленсульфокислоты, 2-акриламидо-1-метилпропансульфоновой кислоты, 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты, 2-метилакриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты, 2-сульфоэтилакрилата, солей щелочных металлов вышеуказанных соединений, сложных эфиров вышеуказанных соединений, а также сочетания вышеуказанного. В вариантах реализации изобретения анионное мономерное звено выбрано из группы, состоящей 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, цитраконовой кислоты, моноалкилцитраконата, диалкилцитраконата, цитраконового ангидрида, мезаконовой кислоты, моноалкилмезаконата, диалкилмезаконата, мезаконового ангидрида, глутаконовой кислоты, моноалкилглутаконата, диалкилглутаконата, глутаконового ангидрида, винилсульфокислоты, алкилсульфокислоты, этиленсульфокислоты, 2-акриламидо-1-метилпропансульфоновой кислоты, 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты, 2-метилакриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты, солей щелочных металлов вышеуказанных соединений, сложных эфиров вышеуказанных соединений, а также сочетания вышеуказанного. В вариантах реализации изобретения анионное мономерное звено выбрано из группы, состоящей из малеиновой кислоты, моноалкилмалеата, диалкилмалеата, монометилмалеата, диметилмалеата, малеинового ангидрида, фумаровой кислоты, моноалкилфумарата, диалкилфумарата, монометилфумарата, диметилфумарата, фумарового ангидрида, итаконовой кислоты, монометилитаконата, диметилитаконата, итаконового ангидрида, цитраконовой кислоты, моноалкилцитраконата, диалкилцитраконата, цитраконового ангидрида, мезаконовой кислоты, моноалкилмезаконата, диалкилмезаконата, мезаконового ангидрида, глутаконовой кислоты, моноалкилглутаконата, диалкилглутаконата, глутаконового ангидрида, солей щелочных металлов вышеуказанных соединений, сложных эфиров вышеуказанных соединений, а также сочетания вышеуказанного. В вариантах реализации изобретения анионное мономерное звено не является акрилатом или алкилалкакрилатом.
[0066]
В одном типе варианта реализации изобретения ПВС представляет собой сополимер, модифицированный карбоксильной группой. В другом аспекте ПВС может быть модифицирован мономером дикарбоксильного типа. В одном классе этих вариантов реализации изобретения α-углерод обеих карбонильных групп связан ненасыщенной связью (например, малеиновая кислота, фумаровая кислота). В ином классе этих вариантов реализации изобретения α-углерод обеих карбонильных групп связан ненасыщенной связью, и при этом ненасыщенная связь замещена, например, метильной ветвью (например, цитраконовая кислота, мезаконовая кислота). В ином классе этих вариантов реализации изобретения β-углерод одной из карбонильных групп и α-углерод второй карбонильной группы связаны ненасыщенной связью (например, итаконовая кислота, цис-глутоновая кислота, транс-глутоновая кислота). Предусматривается использование мономеров, которые предоставляют алкилкарбоксильные группы. Особенным образом предусматривается использование сомономеров на основе соединений типа малеиновой кислоты (например, малеиновая кислота, диалкилмалеат (включая диметилмалеат), моноалкилмалеат (включая монометилмалеат) или малеиновый ангидрид).
[0067]
1
4
6
В вариантах реализации изобретения анионное мономерное звено является мономером производным малеиновой кислоты. К мономерам производным малеиновой кислоты, могут быть отнесены одно и ли более соединений из группы, состоящей из малеиновой кислоты, моноалкилмалеата, диалкилмалеата, монометилмалеата, диметилмалеата, малеинового ангидрида, солей щелочных металлов вышеуказанных соединений (например, солей натрия, калия или солей других щелочных металлов), сложных эфиров вышеуказанных соединений (например, метилового, этилового или других С-С или Cалкиловых сложных эфиров), а также сочетания вышеуказанных соединений (например, более одного типа анионных мономеров или эквивалентных форм одного анионного мономера). Например, мономер производный малеиновой кислоты, может содержать одно или более соединений группы, состоящей из моноалкилмалеата, диалкилмалеата и солей щелочных металлов вышеуказанных соединений (например, натриевых солей). Подобным образом, анионный мономер может содержать одно или более соединений группы, состоящей из монометилмалеата, диметилмалеата и солей щелочных металлов вышеуказанных соединений (например, натриевых солей).
[0068]
В качестве растворителя для омыления поливинилацетата до поливинилового спирта, как правило, используют метанол, остатки которого могут находиться в готовом порошке ПВС даже после сушки. При растворении ПВС метанол высвобождается в атмосферу. Следовательно, желательно снижать содержание метанола в порошке ПВС до менее 3% мас. или даже менее 1% мас. Способы удаления летучих органических соединений включают подачу влажного газа на этапе сушки для замены летучих органических соединений в полимерах ПВС на воду. Однако ПВС, модифицированный сложными моноэфирами, сложными диэфирами или ангидридами этиленненасыщенных дикарбоновых кислот, имеет высокое сродство к воде, и применение влажного газа приводит к растворению поверхности частиц порошка и агломерации частиц, что затрудняет обработку ПВС. В альтернативных вариантах, для удаления остаточного метанола используют длительный нагрев при высоких температурах. Однако такие высокие температуры способствуют сшиванию между гидроксильными группами ПВС и звеньями сложных моноэфиров, сложных диэфиров и/или ангидридов, что приводит к получению нерастворимых компонентов.
[0069]
Для уменьшения количества остаточного метанола в сополимерах ПВС, омыленный сополимер промывают в смеси метанола/метилацетата с содержанием метилацетата коло 45% об. или более, 60% об. или более, или 70% об. или более. Например, гель ПВС, полученный после этапа омыления, можно растирать с метанолом/ метилацетатом в соотношении 15/85 (об./об.).
[0070]
Дополнительно, для уменьшения содержания метанола, можно уменьшать размер частиц готовой смолы ПВС, так чтобы более 95% мас. частиц проходили через сито 1,0 мм, или более 30% мас. частиц проходили через сито 500 мкм, или более 45% мас. частиц проходили через сито 500 мкм. Если размер частиц готовой смолы ПВС слишком велик, то испарение метанола становится затруднительным.
[0071]
Для сополимера ПВС, содержащего сложные моноэфиры, сложные диэфиры или ангидриды этиленненасыщенной дикарбоновой кислоты, количество нерастворимых компонентов можно уменьшать посредством регулирования отношения образования лактонового кольца к модификации сополимера при частичном омылении. Отношение образования лактонового кольца к модификации сополимера может быть описано уравнением (Q):
0,05 ≤ Y/X <0,98, (Q)
где X представляет собой модификацию сополимера, а Y представляет собой образование лактонового кольца. Для уменьшения количества нерастворимых материалов, отношение Y/X составляет около 0,80 или менее, около 0,60 или менее, или около 0,40 или менее.
[0072]
Если смола ПВС содержит сополимер ПВС, включающий анионный мономер, уровень внедрения одного или нескольких звеньев анионного мономера в сополимер ПВС специально не ограничивают. В вариантах реализации изобретения содержание одного или нескольких анионных мономерных звеньев в сополимере ПВС находится в пределах от около 1% мол. до 10% мол. или от 1,5% мол. до около 8% мол., или от около 2% мол. до около 6% мол., или от около 3% мол. до около 5% мол., или от около 1% мол. до около 4% мол. (например, по меньшей мере от 1,0, 1,5, 2,0, 2,5, 3,0, 3,5 или 4,0% мол. и/или до около 3,0, 4,0, 4,5, 5,0, 6,0, 8,0 или 10% мол. в различных вариантах реализации изобретения).
[0073]
Водорастворимая пленка может содержать по меньшей мере от около 20% мас., 30% мас., 40% мас., 50% мас., 55% мас., 60% мас., 65% мас., 70% мас., 75% мас., 80% мас., 85% мас. или 90% мас., и/или до около 60% мас., 70% мас., 80% мас., 90% мас., 95% мас. или 99% мас. смолы ПВС или рабочей смеси в расчете на общую массу пленки. В вариантах реализации изобретения содержание смолы ПВС или рабочей смеси в пленке находится в пределах от около 20% мас. до около 95% мас. в расчете на общую массу пленки. В вариантах реализации изобретения содержание смолы ПВС или рабочей смеси в пленке находится в пределах от около 60% мас. до около 95% мас. в расчете на общую массу пленки. В вариантах реализации изобретения содержание смолы ПВС или рабочей смеси в пленке находится в пределах от около 85% мас. до около 95% мас. в расчете на общую массу пленки.
[0074]
В вариантах реализации изобретения смола ПВС содержит смесь полимеров ПВС. В вариантах реализации изобретения рабочая смесь смолы ПВС содержит анионно модифицированный полимер ПВС. В уточнениях по вышеуказанному варианту реализации изобретения рабочая смесь смолы ПВС дополнительно содержит второй полимер ПВС, выбранный из группы, состоящей из второго анионно модифицированного полимера ПВС и гомополимера ПВС. В вариантах реализации изобретения, отличающихся тем, что рабочая смесь смолы ПВС содержит два анионно модифицированных полимера ПВС, два анионно модифицированных полимера ПВС могут иметь одинаковую анионную модификацию или разные анионные модификации. Например, каждый из двух анионно модифицированных полимеров ПВС может представлять собой полимер с модификацией малеинового типа. Например, два анионно модифицированных полимеров ПВС могут представлять собой полимер с модификацией малеинового типа и полимер с модификацией ацетатного типа соответственно. В вариантах реализации изобретения, отличающихся тем, что два анионно модифицированных полимера ПВС имеют анионную модификацию аналогичного типа, для двух анионно модифицированных полимеров ПВС по меньшей мере одно из свойств, выбранное из вязкости, степени гидролиза, и/или степени анионной модификации, может принимать различные значения.
КРАХМАЛ
[0075]
Водорастворимая пленка, описанная в данном документе, содержит крахмал и/или модифицированный крахмал. К не имеющим ограничительного характера примерам модифицированных крахмалов относится этилированный крахмал, оксиэтилированный крахмал, пропилированный крахмал, гидроксипропил-модифицированный (оксипропилированный) крахмал и ацетатный модифицированный крахмал.
[0076]
Количество крахмала может находиться в пределах от по меньшей мере около 2 м.ч., 2,5 м.ч., 5 м.ч., 6 м.ч., 7 м.ч., 10 м.ч., 12 м.ч., 15 м.ч., 20 м.ч. или 22 м.ч. и/или до около 5 м.ч., 10 м.ч., 12 м.ч., 16 м.ч., 20 м.ч., 22 м.ч., 24 м.ч., 26 м.ч. или 30 м.ч. в расчете на общее количество смолы ПВС. Например, количество крахмала может находиться в пределах по меньшей мере от около 2,5 м.ч. до около 30 м.ч. на 100 м.ч. смолы, или от около 5 м.ч. до около 30 м.ч. на 100 м.ч. смолы, или от около 5 м.ч. до около 30 м.ч. на 100 м.ч. смолы, или от около 5 м.ч. до около 15 м.ч. на 100 м.ч. смолы, или от около 6 м.ч. до около 10 м.ч. на 100 м.ч. смолы, или от около 12 м.ч. до около 16 м.ч. на 100 м.ч. смолы, или от около 2 м.ч. до около 5 м.ч. на 100 м.ч. смолы, или от около 5 м.ч. до около 12 м.ч. на 100 м.ч. смолы, или от около 2 м.ч., около 2,5 м.ч., около 3 м.ч., около 7 м.ч., около 8 м.ч., около 9 м.ч., около 13 м.ч., около 14 м.ч., около 16 м.ч., около 20 м.ч., около 22 м.ч., около 24 м.ч., около 25 м.ч. или около 26 м.ч. на 100 м.ч. смолы.
[0077]
Содержание амилозы в крахмале может составлять по меньшей мере от около 20%, около 23%, около 25%, около 30%, около 40%, около 50%, около 60%, около 65% или около 75% и/или до около 60%, около 70%, около 80%, около 85% или около 95%, и например, находиться в пределах от около 65% до около 95%, или от около 75% до около 85%, или от около 20% до около 80%, или от около 25% до около 70%, или от около 30% до около 70%, или от около 40% до около 60%, или от около 23% до около 95%.
[0078]
К источникам крахмала с содержанием амилозы в пределах от около 20% до около 80% относятся желуди, яблоки, маранта, ячмень, лилия длинноцветковая, вяз, заболонь, луковицы ириса, кукуруза, амилокукуруза, овес, горох, картофель, саго и пшеница. К источникам крахмала с содержанием амилозы в пределах от около 23% до около 95% относятся желуди, яблоки, лилия длинноцветковая, луковицы ириса, кукуруза, амилокукуруза, овес, горох, саго и пшеница.
[0079]
. Am. Chem. Soc.
Определение содержания амилозы может быть выполнено с помощью образования йод комплекса, как описано в статье «Amylose and Amylopectin Content of Starches Determined by their Iodine Complex Formation», F.L. Bates, D. French, and R.E. Rundle, J, 1943, 65 (2), с. 142-148.
[0080]
Для крахмалов с высоким содержанием амилозы, содержащих менее 45% амилопектина, измерения удобнее проводить с помощью модифицированного потенциометрического йодного способа, описанного в патенте США № 5,300,145 (включенном в данный документ посредством ссылки), столбец 8, строка 14 - столбец 9, строка 68. Крахмалы с высоким содержанием амилозы, для которых количество амилозы составляет более 55%, более 70% и более 89%, относятся к вариантам реализации изобретения, включенным в данный документ.
[0081]
Амилопектин, присутствующий в крахмалах, пригодных для данного изобретения, может содержать фракцию с высокой молекулярной массой, фракцию с промежуточной молекулярной массой и фракцию с низкой молекулярной массой. Фракцию молекулярной массы можно определить с помощью гель-проникающей хроматографии, рассмотренной в Journal of Cereal Science 27 (1998) 289-299, Shi, Y., Capitani, T., Trzasko, P. и Jeffoat, R. Крахмалы с высоким содержанием амилозы, содержащие амилопектин во всех трех весовых фракциях, относятся к варианту реализации изобретения, включенному в данный документ. Например, для крахмала с высоким содержанием амилозы количество фракции амилопектина с высокой молекулярной массой может находиться в границах между 2-32% (например, 31,1%), количество фракции линейных и разветвленных полимеров с промежуточной молекулярной массой (смесь амилопектина и амилозы) может находиться в границах между 59-71% (например, 59,5%), и количество фракции с низкой молекулярной массой (амилоза) может находится в границах между 9-27% (например, 9,4%).
[0082]
Средний размер частиц крахмала в твердом состоянии не должен превышать 6 мкм, например, частицы крахмала могут иметь размер в пределах от около 1 мкм до около 6 мкм, от около 1 мкм до около 5,5 мкм, от около 1,5 мкм до около 5 мкм., от около 2 мкм до около 5 мкм, от около 2 мкм до около 4 мкм, от около 3 мкм до около 5 мкм, от около 3 мкм до около 4 мкм, например, около 1, 2, 3, 4, 5 или 6 мкм. Безотносительно к теоретическому обоснованию, предполагается, что увеличение среднего размера частиц крахмала более 6 микрон отрицательно сказывается на физических свойствах полученной пленки, таких как предел прочности и относительное удлинение при растяжении. В данной области техники общеизвестно, что в присутствии воды и тепла зерна крахмала до некоторой степени увеличивается в размерах за счет набухания (например, от около 6 микрон до около 8 микрон), а затем со временем происходит разрушение их структуры. В связи с этим, в контексте данного документа выражение «средний размер частиц» крахмала относится к сухим частицам крахмального сырья. Методы определения среднего размера частиц сухого крахмала хорошо известны в данной области техники.
[0083]
Если крахмал в присутствии воды нагревать до температур ниже температуры желатинизации крахмала, то крахмал набухает. Если крахмал в присутствии воды нагревать до температуры более высокой или равной температуре желатинизации крахмала, то крахмал разрушается и образуется гель. Температура желатинизации для заданного крахмала зависит от различных свойств крахмала, включая, помимо прочего, тип растения, из которого получен крахмал, степень сшивки в крахмале, степень модификации крахмала и уровень содержания амилозы. В вариантах реализации изобретения температура желатинизации крахмала выше, чем температура смешивания в воде исходного сырья для получения водорастворимых пленок. В вариантах реализации изобретения температура желатинизации крахмала в воде составляет более чем около 75 °С, более чем около 80 °С, более чем около 85 °С, более чем около 90 °С или более чем около 95 °С, и менее чем около 300 °С, менее чем около 250 °С, 200 °С или 150 °С, например, находится в пределах от около 80 °С до около 200 °С или от около 85 °С до около 150 °С. Присутствие других химических веществ в водном растворе может влиять на свойства желатинизации крахмала.
[0084]
Степень модификации крахмала может составлять по меньшей мере около 2%, около 4%, около 5% или около 6% и/или не более чем около 4%, около 6%, около 7% или около 8%, например, составлять более чем около 2% или находится в пределах от около 2% до около 8%, от около 4% до около 8% или от около 5% до около 7%.
[0085]
В вариантах реализации изобретения два или более крахмала могут быть использованы совместно для образования смеси крахмалов. Смеси крахмала могут содержать комбинации, такие как два немодифицированных крахмала, два модифицированных крахмала или немодифицированный крахмал и модифицированный крахмал. Например, два или более немодифицированных крахмала могут быть смешаны вместе для достижения среднего содержания амилозы в границах от около 20% до около 95% или от около 40% до около 60%. Неожиданно было обнаружено, что при использовании смеси крахмалов каждый крахмал в смеси оказывает независимое влияние на свойства конечной пленки таким же образом, как и в случае его использования в качестве единственного крахмала. В связи с этим каждому крахмалу из смеси соответствуют индивидуальные значения степени модификации, температуры желатинизации, размера частиц и/или содержания амилозы, как описано в данном документе.
[0086]
В вариантах реализации изобретения крахмал содержит гидроксипропил-модифицированный крахмал, и его содержание в водорастворимой пленке находится в пределах от около 5 м.ч. до около 30 м.ч. на 100 м.ч. смолы, необязательно от около 6 м.ч. до около 10 м.ч. на 100 м.ч. смолы или от около 12 м.ч. до около 16 м.ч. на 100 м.ч. смолы. Необязательно, содержание амилозы в оксипропилированном крахмале находится в пределах от около 65% до около 95%. или от около 75% до около 85%. Необязательно, степень модификации гидроксипропил-модифицированного крахмала составляет от около 4% до около 8% или от около 5% до около 7%. В вариантах реализации изобретения водорастворимая пленка, содержащая гидроксипропил-модифицированный крахмал и имеющая толщину около 76 мкм, имеет растворимость в холодной воде менее чем около 90 секунд согласно результатам измерения в соответствии с методикой MSTM-205.
[0087]
Безотносительно к теоретическому обоснованию, специалисту в данной области понятно, что по мере увеличения количества крахмала в пленке будет наблюдаться ухудшение механических свойств пленки (например, прочности на растяжение и прочности на разрыв). Как показано ниже, при соотношении количества смолы ПВС к немодифицированному крахмалу в водорастворимой пленке около 80:20 (т.е. при содержании около 25 м.ч. крахмала на 100 м.ч. смолы) или при более высоком содержании крахмала (например, для соотношения 70:30) наблюдается резкое снижение значений предела прочности на растяжение и прочности на разрыв по сравнению со значениями для аналогичной водорастворимой пленки с меньшим содержанием крахмала, чем в случае соотношения количества смолы ПВС к крахмалу, равному 80:20, например, при соотношении 97:3.
[0088]
Неожиданно было обнаружено, что для пленки, содержащей гидроксипропил-модифицированный крахмал, обеспечивается преимущество, заключающееся в том, что с увеличением количества гидроксипропил-модифицированного крахмала в пленке в пределах от около 2,5 м.ч. до около 30 м.ч. на 100 м.ч. смолы механические свойства пленки сохраняются (то есть существенно не ухудшаются). В вариантах реализации изобретения водорастворимая пленка содержит гидроксипропил-модифицированный крахмал, причем его содержание находится в пределах от около 5 м.ч. до около 30 м.ч. на 100 м.ч. смолы, при этом значения предела прочности на растяжение составляют по меньшей мере около 40 МПа или по меньшей мере 45 МПа, и не более чем около 60 МПа. Безотносительно к теоретическому обоснованию, предполагается, что если модифицированный крахмал представляет собой гидроксиалкил- модифицированный крахмал, в котором алкил содержит 3 или более атомов углерода, например, от 3-х до 8-ми атомов углерода, гидроксиалкильная цепь разрушает спиральную структуру амилозы, что позволяет установить более тесную связь амилозы с цепями поливинилового спирта и обеспечивает повышенную механическую прочность получаемых пленок по сравнению с пленкой, содержащей немодифицированный крахмал.
[0089]
Безотносительно к теоретическому обоснованию, предполагается, что для водорастворимой пленки, содержащей крахмал, с увеличением количества крахмала в пленке значение статического коэффициента трения глянцевых поверхностей (G-G) уменьшается. В вариантах реализации изобретения водорастворимая пленка содержит гидроксипропил-модифицированный крахмал в пределах от около 5 м.ч. до около 30 м.ч. на 100 м.ч. смолы, при этом значения статического коэффициента трения глянцевых поверхностей (G-G) составляют около 5 или менее, около 3 или менее, около 2 или менее, или около 1 или менее. В вариантах реализации изобретения водорастворимая пленка содержит гидроксипропил-модифицированный крахмал в пределах от около 5 м.ч. до около 30 м.ч. на 100 м.ч. смолы, и при этом пленка характеризуется сниженным значением статического коэффициента трения глянцевых поверхностей по сравнению с пленкой аналогичного состава, не содержащей крахмал.
[0090]
В вариантах реализации изобретения крахмал содержит модифицированный крахмал со степенью модификации более чем около 2%, и его содержание находится в пределах от около 2,5 м.ч. до около 30 м.ч. на 100 м.ч. смолы, необязательно от около 6 м.ч. до около 16 м.ч. на 100 м.ч. смолы или от около 6 м.ч. до около 10 м.ч. на 100 м.ч. смолы, или от около 12 м.ч. до около 16 м.ч. на 100 м.ч. смолы. Необязательно, степень модификации составляет от около 4% до около 8% или от около 5% до около 7%. Необязательно, содержание амилозы в модифицированном крахмале находится в пределах от около 65% до около 95%. или от около 75% до около 85%. Необязательно, модифицированный крахмал содержит гидроксиалкильную модификацию с длиной алкильной цепи от трех или более атомов углерода. В вариантах реализации изобретения водорастворимая пленка, содержащая модифицированный крахмал со степенью модификации более чем около 2% и имеющая толщину около 76 мкм, имеет растворимость в холодной воде менее чем около 90 секунд согласно результатам измерения в соответствии с методикой MSTM-205.
[0091]
Безотносительно к теоретическому обоснованию, предполагается, что если модифицированный крахмал имеет степень модификации более чем около 2%, то с увеличением количества крахмала в пленке в пределах от около 2,5 м.ч. до около 30 м.ч. на 100 м.ч. смолы механические свойства пленки сохраняются (то есть существенно не ухудшаются). В вариантах реализации изобретения водорастворимая пленка содержит модифицированный крахмал со степенью модификации более чем около 2%, причем его содержание находится в пределах от около 2,5 м.ч. до около 30 м.ч. на 100 м.ч. смолы, и при этом значения предела прочности на растяжение составляют по меньшей мере около 40 МПа или по меньшей мере 45 МПа, и не более чем около 60 МПа. Безотносительно к теоретическому обоснованию, предполагается, что если степень модификации модифицированного крахмала имеет значение более чем около 2%, например, от 4% до 8%, то модификации разрушают спиральную структуру амилозы, что позволяет установить более тесную связь амилозы с цепями поливинилового спирта и обеспечивает повышенную механическую прочность получаемых пленок по сравнению с пленкой, содержащей немодифицированный крахмал.
[0092]
В вариантах реализации изобретения водорастворимая пленка содержит модифицированный крахмал со степенью модификации более чем около 2%, количество которого находится в пределах от около 2,5 м.ч. до около 30 м.ч. на 100 м.ч. смолы, при этом значения статического коэффициента трения глянцевых поверхностей (G-G) составляют около 5 или менее, около 3 или менее, около 2 или менее, или около 1 или менее. В вариантах реализации изобретения водорастворимая пленка содержит модифицированный крахмал со степенью модификации более чем около 2%, количество которого находится в пределах от около 2,5 м.ч. до около 30 м.ч. на 100 м.ч. смолы, при этом пленка характеризуется сниженным значением статического коэффициента трения глянцевых поверхностей по сравнению с пленкой аналогичного состава, не содержащей крахмал.
[0093]
В вариантах реализации изобретения водорастворимая пленка содержит немодифицированный крахмал, при этом содержание амилозы в крахмале находится в пределах от около 20% до около 80%, необязательно от около 25% до около 70%, от около 30% до около 70% или от около 40% до около 60%. Необязательно, количество немодифицированного крахмала находится в пределах от около 2 м.ч. до около 30 м.ч. на 100 м.ч. смолы или от около 2 м.ч. до около 5 м.ч. на 100 м.ч. смолы. Было обнаружено, что для водорастворимой пленки, содержащей немодифицированный крахмал с содержанием амилозы в пределах от около 20% до около 80%, обеспечивается преимущество, заключающееся в том, что статический коэффициент трения глянцевых поверхностей G-G для пленки имеет значение около 1 или менее даже при низких концентрациях крахмала (например, от около 2 м.ч. до около 5 м.ч. на 100 м.ч. смолы). В вариантах реализации изобретения водорастворимая пленка содержит немодифицированный крахмал, причем содержание амилозы в крахмале находится в пределах от около 20% до около 80%, необязательно от около 25% до около 70%, от около 30% до около 70% или от около 40% до около 60%, при этом пленка характеризуется сниженным значением статического коэффициента трения глянцевых поверхностей по сравнению с пленкой аналогичного состава, не содержащей крахмал.
[0094]
В вариантах реализации изобретения водорастворимая пленка содержит гидроксипропил-модифицированный крахмал, причем содержание амилозы в крахмале находится в пределах от около 23% до около 95%, при этом смола ПВС содержит немодифицированный поливиниловый спирт, анионный модифицированный сополимер поливинилового спирта либо сочетание вышеуказанных соединений с оговоркой, что анионный модификатор не является акрилатом. Необязательно, количество гидроксипропил-модифицированного крахмала находится в пределах от около 5 м.ч. до около 12 м.ч. на 100 м.ч. смолы. Необязательно, содержание амилозы в гидроксипропил-модифицированном крахмале находится в пределах от около 50% до около 95%. Дополнительно необязательно, гидроксипропил-модифицированный крахмал содержит более 2% гидроксипропильной модификации, например, от 4% до 8% гидроксипропильной модификации. Безотносительно к теоретическому обоснованию, предполагается, что негативный характер взаимодействия акрилатных групп с гидроксиалкил- модифицированными крахмалами приводит к получению пленок с высокими значениями статического коэффициента трения глянцевых поверхностей (G-G). В вариантах реализации изобретения водорастворимая пленка содержит гидроксипропил-модифицированный крахмал, причем содержание амилозы в крахмале находится в пределах от около 23% до около 95%, при этом смола ПВС содержит немодифицированный поливиниловый спирт, анионный модифицированный сополимер поливинилового спирта либо сочетание вышеуказанных соединений с оговоркой, что анионный модификатор не является акрилатом, и при этом значения статического коэффициента трения глянцевых поверхностей составляют около 5 или менее. В вариантах реализации изобретения водорастворимая пленка содержит гидроксипропил-модифицированный крахмал, причем содержание амилозы в крахмале находится в пределах от около 23% до около 95%, при этом смола ПВС содержит немодифицированный поливиниловый спирт, анионный модифицированный сополимер поливинилового спирта либо сочетание вышеуказанных соединений с оговоркой, что анионный модификатор не является акрилатом, и при этом пленка характеризуется сниженным значением статического коэффициента трения глянцевых поверхностей по сравнению с пленкой аналогичного состава, не содержащей крахмал.
Другие водорастворимые полимеры
[0095]
К другим водорастворимым полимерам для использования в дополнение к смоле ПВС или рабочей смеси смолы могут относится помимо прочего: сополимер винилового спирта -винилацетата, иногда именуемый ПВС гомополимером, полиакрилаты, водорастворимые акрилатные сополимеры, поливинилпирролидон, полиэтиленимин, пуллулан, водорастворимые природные полимеры, включая в том числе гуаровую камедь, гуммиарабик, ксантановую камедь, каррагинан и крахмал (ранее не рассмотренный), водорастворимые полимерные модифицированные крахмалы (не рассмотренные выше), включая в том числе этилированный крахмал, оксиэтилированный крахмал и оксипропилированный крахмал, сополимеры вышеуказанных соединений и сочетания любых вышеуказанных соединений. Кроме того, к другим водорастворимым полимерам могут относиться 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 сочетания любых вышеуказанных соединений. Такие водорастворимые полимеры, как ПВС, так и другие соединения являются коммерчески доступными из ряда источников. В вариантах реализации изобретения водорастворимая пленка не содержит полиакрилаты, водорастворимые сополимеры акрилатов, полиакриловые кислоты или их соли.
[0096]
Водорастворимая пленка может содержать иные вспомогательные компоненты и технологические добавки, среди прочего, такие, как пластификаторы, компатибилизирующие добавки пластификаторов, поверхностно-активные вещества, смазывающие вещества, разделительные смазки, наполнители, разбавители, сшивающие компоненты, антиадгезивные компоненты, антиоксиданты, снижающие клейкость компоненты, противопенные добавки, наночастицы, такие как наноглины слоистого силикатного типа (например, натриевый монтмориллонит), отбеливающие агенты (например, метабисульфит натрия, бисульфит натрия или другие), аверсивные добавки, такие как горькие вещества (например, соли денатония, такие как бензоат денатония, сахарид денатония и хлорид денатония, октаацетат сахарозы, хинин, флавоноиды, такие как кверцетин и наринген, и квазиноиды, такие как квассин и бруцин) и едкие компоненты (например, капсаицин, пиперин, аллилизотиоцианат и ресинифератоксин), а также другие функциональные компоненты в количествах, пригодных для предназначенных целей. Предпочтительными являются варианты реализации изобретения, содержащие пластификаторы. В вариантах реализации изобретения водорастворимая пленка содержит поверхностно-активное вещество, антиоксидант, горький компонент, полимер, грязеотталкивающий компонент, средство против вторичного загрязнения, хелатирующий агент, основной компонент, отдушку или сочетания вышеуказанного. Количество вспомогательных компонентов может составлять до около 50% масс., 20% масс., 15% масс., 10% масс., 5% масс., 4% масс. и/или по меньшей мере 0,01% масс., 0,1% масс., 1% масс. или 5% масс., отдельно или совместно.
[0097]
В таких способах, как литье из растворителя, при котором водорастворимые компоненты пленки добавляют к растворителю и смешивают или выдерживают при высокой температуре, композиция может приобретать темную окраску. Такое изменение окраски нежелательно для большинства применений водорастворимой пленки, так как требуется прозрачная пленка. Следовательно, способы и композиции, описанные в данном документе, для предотвращения потемнения нагретой композиции могут дополнительно включать добавление к композиции бисульфита или метабисульфита в количестве от около 0,10% масс. до около 0,75% масс. в расчете на массу полученной пленки, например, в пределах от около 0,4% масс. до около 0,7% масс.
ПЛАСТИФИКАТОРЫ
[0098]
Пластификатор представляет собой жидкое, твердое или полутвердое вещество, которое добавляют в материал (как правило, в смолу или эластомер) для придания данному материалу мягкости и эластичности (благодаря уменьшению температуры стеклования полимера), и облегчения его обработки. Кроме того, полимер можно подвергать внутренней пластификации посредством химической модификации полимера или мономера. Кроме того, дополнительно полимер можно подвергать внешней пластификации посредством добавления необходимого пластифицирующего компонента.
[0099]

TM
TM
Пластификатор может содержать, помимо прочего, глицерин, диглицерин, сорбитол, этиленгликоль, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, дипропиленгликоль, тетраэтиленгликоль, пропиленгликоль, полиэтиленгликоли с Мм до 400, неопентилгликоль, триметилолпропан, простые полиэфирполиолы, 2-метил-1,3-пропандиол (MPDiol), этаноламины, полимеры глицерина и пропиленоксида (такие как, например, Voranol производства компании The Dow Chemical Company) и смеси вышеуказанных соединений. В вариантах реализации изобретения пластификатор выбран из группы, состоящей из глицерина, пропиленгликоля, сорбитола, триметилолпропана, полиэтиленгликолей с Мм до 400, полимеров глицерина и пропиленоксида (таких как, например, Voranol производства компании The Dow Chemical Company), 2 -метил-1,3-пропандиол, ксилит и сочетания вышеуказанного. В вариантах реализации изобретения пластификатор выбран из группы, состоящей из глицерина, сорбитола, 2-метил-1,3-пропандиола и сочетания вышеуказанного.
[00100]
Общее количество пластификатора может находиться в пределах от около 10% масс. до около 45% масс. или от около 15% масс. до около 35% масс., или от около 20% масс. до около 30% масс., или от около 20% масс. до около 45% масс., например, 25% масс. в расчете на общую массу пленки. В вариантах реализации изобретения количество пластификатора в водорастворимой пленке выражается в массовых частях на 100 массовых частей всего водорастворимого полимера в водорастворимой пленке и соответствует, например, по меньшей мере 1 м.ч., по меньшей мере 5 м.ч., по меньшей мере 10 м.ч, по меньшей мере 15 м.ч, по меньшей мере 20 м.ч, по меньшей мере 25 м.ч., по меньшей мере 30 м.ч. или по меньшей мере 35 м.ч. Например, общее количество пластификатора может составлять до 40 м.ч. или 45 м.ч., или 50 м.ч. на 100 м.ч. полимера. Например, общее количество пластификатора может находиться в пределах от около 1 м.ч. до около 40 м.ч. на 100 м.ч. смолы, или от около 10 м.ч. до около 40 м.ч. на 100 м.ч. смолы, или от около 30 м.ч. до около 50 м.ч. на 100 м.ч. смолы, или от около 32.5 м.ч. до около 42,5 м.ч. на 100 м.ч. смолы, или от около 35 м.ч. до около 45 м.ч. на 100 м.ч. смолы, или от около 35 м.ч. до около 40 м.ч. на 100 м.ч. смолы, или от более 30 м.ч. до менее 45 м.ч. на 100 м.ч. смолы, или от 40 м.ч. до 50 м.ч. на 100 м.ч. смолы. Определенные количества пластификаторов могут быть выбраны в конкретном варианте реализации изобретения исходя из желаемой эластичности пленки и особенностей обработки водорастворимой пленки. При низких уровнях концентрации пластификатора пленки могут становиться хрупкими, трудно обрабатываемыми или слабо устойчивыми к разрушению. При повышенных уровнях концентрации пластификатора пленки могут быть слишком мягкими, непрочными или трудно обрабатываемыми для желаемого использования.
ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА
[00101]
Поверхностно-активные вещества для использования в водорастворимых пленках хорошо известны в данной области техники. Необязательно, поверхностно-активные вещества добавлены для облегчения диспергирования раствора смолы в процессе литья. К пригодным поверхностно-активным веществам могут быть отнесены неионные, катионные, анионные и цвиттерионные классы соединений. К пригодным поверхностно-активным веществам относятся, среди прочего, полиоксиэтилированные полиоксипропиленгликоли, этоксилаты спиртов, алкилфенолэтоксилаты, третичные ацетиленовые гликоли и алканоламиды (неионогенные), полиоксиэтилированные амины, соли четвертичного аммония и кватернизованные полиоксиэтилированные амины (катионные) и аминоксиды, N-алкилбетаины и сульфобетаины (цвиттерионные). К иным пригодным поверхностно-активным веществам относятся: диоктилсульфосукцинат натрия, лактилированные сложные эфиры жирных кислот глицерина и пропиленгликоля, лактиловые сложные эфиры жирных кислот, алкилсульфаты натрия, полисорбат 20, полисорбат 60, полисорбат 65, полисорбат 80, лецитин, ацетилированные сложные эфиры жирных кислот глицерина и пропиленгликоля, и ацетилированные сложные эфиры жирных кислот, а также сочетания вышеуказанных соединений. В вариантах реализации изобретения поверхностно-активное вещество выбрано из группы, состоящей из полиоксиэтилированных полиоксипропиленгликолей, этоксилатов спиртов, алкилфенолэтоксилатов, третичных ацетиленовых гликолей и алканоламидов, полиоксиэтилированных аминов, солей четвертичного аммония и кватернизованных полиоксиэтилированных аминов и аминоксидов, N-алкилбетаинов и сульфобетаинов, а также сочетания вышеуказанных соединений.
[00102]
В различных вариантах реализации изобретения количество поверхностно-активного вещества в водорастворимой пленке находится в пределах от около 0,1% масс. до около 8,0% масс. или от около 1,0% масс. до около 7,0% масс., или от около 3% масс. до около 7% масс., или от около 5% масс. до около 7% масс. В вариантах реализации изобретения количество пластификатора в водорастворимой пленке выражается в массовых частях на 100 массовых частей всего водорастворимого полимера в водорастворимой пленке и находится в пределах от около 0,5 м.ч. до около 12 м.ч., от около 1,0 м.ч. до около 11,0 м.ч, от около 3,0 м.ч. до около 10,5 м.ч., от около 1,0 м.ч. до около 2,0 м.ч.
[00103]
К пригодным смазывающим веществам/разделительным смазкам могут относиться, среди прочего, жирные кислоты и их соли, жирные спирты, жирные сложные эфиры, жирные амины, жирные аминацетаты и жирные амиды. Предпочтительными смазывающими веществами/ разделительными смазками являются жирные кислоты, соли жирных кислот и жирные аминацетаты. В одном типе варианта реализации изобретения количество смазывающего вещества/ разделительной смазки в водорастворимой пленке находится в пределах от около 0,02% масс. до около 1,5% масс. и, необязательно, от около 0,1% масс. до около 1% масс.
[00104]
К пригодным наполнителям/разбавителям/антиадгезивам/снижающим клейкость веществам относятся, среди прочего: сшитый поливинилпирролидон, сшитая целлюлоза, микрокристаллическая целлюлоза, диоксид кремния, оксиды металлов, карбонат кальция, тальк, слюда, стеариновая кислота и металлические вышеуказанных соединений, например, магний стеарат. Необязательно, водорастворимая пленка может содержать дополнительный немодифицированный крахмал либо модифицированный крахмал в качестве дополнения к вышеописанным конкретным крахмальным компонентам, например, гидроксипропил-модифицированный крахмал, количество которого находится в пределах от около 5 м.ч. до около 30 м.ч. на 100 м.ч. смолы либо модифицированный крахмал со степенью модификации более чем около 2%, количество которого находится в пределах от около 2,5 м.ч. до около 30 м.ч. на 100 м.ч. смолы, либо немодифицированный крахмал с содержанием амилозы в пределах от около 20% до около 80%, либо гидроксипропил-модифицированный крахмал с содержанием амилозы в пределах от около 23% до около 95%, если поливиниловый спирт содержит либо немодифицированный поливиниловый спирт, либо анионно модифицированный сополимер поливинилового спирта с оговоркой, что анионный модификатор не является акрилатом. Предпочтительными материалами являются крахмалы, модифицированные крахмалы и диоксид кремния. В одном типе варианта реализации изобретения количество наполнителя/разбавителя/антиадгезива/снижающего клейкость вещества в водорастворимой пленке может находится в пределах от около 1% масс. до около 6% масс. или от около 1% масс. до около 4% масс., или от около 2% масс. до около 4% масс., или, например, от около 1 м.ч. до около 6 м.ч. на 100 м.ч. смолы, или от около 1 м.ч. до около 4 м.ч. на 100 м.ч. смолы, или от около 2 м.ч. до около 4 м.ч. на 100 м.ч. смолы, В вариантах реализации изобретения, если водорастворимая пленка содержит крахмал либо модифицированный крахмал в качестве дополнения к одному из вышеописанных конкретных крахмальных компонентов, то содержание дополнительного крахмального компонента будет составлять не более чем около 50% масс. в расчете на общий вес всех крахмалов, содержащихся в пленке. Безотносительно к теоретическому обоснованию, полагают, что добавление в состав пленки дополнительного крахмального компонента, не привносящего дополнительно преимущества для водорастворимой пленки, не оказывает влияния на любое преимущество, обеспеченное за счет добавления основного крахмального компонента по данному описанию.
[00105]
Водорастворимая пленка может дополнительно содержать остаточную влагу в количестве не менее 4% масс., например, от около 4% масс. до около 10% масс., согласно измерениям с помощью титрования по Карлу Фишеру.
Способ получения пленки
[00106]
Для одного предусмотренного класса вариантов реализации изобретения отличительным признаком является водорастворимая пленка водорастворимых пакетов, получаемая, например, литьем из раствора. Способы литья ПВС из раствора хорошо известны в данной области техники. Например, в процессе формования пленки полимеры на основе поливинилового спирта и вспомогательные добавки растворяют в растворителе, как правило, в воде, и подают в отмеренном количестве на поверхность, основательно высушивают (или проводят принудительную сушку) до получения литой пленки, а затем полученную литую пленку удаляют с формовочной поверхности. Процесс можно осуществлять серийно, и большая производительность достигается при его непрерывном осуществлении. Например, воду или растворитель нагревают до температуры в диапазоне от около 80 °С до 90 °С, причем в воду или растворитель вначале добавляют пластификаторы, крахмалы и вспомогательные добавки, а затем добавляют поверхностно-активные вещества. Смесь перемешивают до получения гомогенной смеси. Затем к смеси добавляют пленкообразующие смолы и перемешивают при температуре от 80 °С до 90 °С до достижения гомогенного состояния.
[00107]
При получении сплошных пленок из поливинилового спирта обычной практикой является дозированное нанесение раствора на движущуюся поверхность для литья, например, непрерывно вращающийся металлический барабан или ленточный конвейер, что приводит к практически полному удалению растворителя из жидкости с образованием автономной литой пленки, с последующим снятием полученной литой пленки с формовочной поверхности.
[00108]
Необязательно, водорастворимая пленка может представлять собой отдельно взятую пленку, состоящую из одного слоя или некоторого количества подобных слоев.
[00109]
Содержание остаточной влаги
[00110]
Водорастворимая пленка может дополнительно содержать остаточную влагу в количестве не менее 4% масс., например, от около 4% масс. до около 10% масс., согласно измерениям с помощью титрования по Карлу Фишеру.
Мешки/Пакеты
[00111]
Водорастворимая пленка, описанная в данном документе, пригодна для создания герметичного изделия в виде мешка и задает внутренний объем мешка для содержания в нем композиции. «Герметичное изделие» включает в себя герметичные отделения, имеющие вентиляционное отверстие, например, в вариантах реализации изобретения, отличающихся тем, что в отделении содержится твердое вещество, которое выделяет газы. Композиция мешка может принимать любую форму, такую как порошки, гели, пасты, жидкости, таблетки, или любые сочетания вышеуказанного. Пленка также пригодна для любых других применений, для которых желательны улучшенные характеристики использования во влажных условиях и низкое содержание остатков при использовании в холодной воде.
[00112]
Пленку, описанную в данном документе, также можно использовать для получения пакета с двумя или более отделениями, выполненными из одной и той же пленки или в сочетании с пленками из других полимерных материалов. В данной области техники известно, что дополнительные пленки могут быть получены, например, путем литья, выдувного формования, экструзии или экструзии с раздувом из одного или разных полимерных материалов. В одном варианте реализации изобретения полимеры, сополимеры или их производные, которые пригодны для использования в качестве дополнительной пленки, выбраны 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 каррагинанов. Например, полимеры могут быть выбраны из полиакрилатов и водорастворимых акрилатных сополимеров, метилцеллюлозы, натрий карбоксиметилцеллюлозы, декстрина, этилцеллюлозы, гидроксиэтилцеллюлозы, гидроксипропилметилцеллюлозы, мальтодекстрина, полиметакрилатов и сочетания вышеуказанного, или выбраны из поливиниловых спиртов, сополимеров поливинилового спирта и гидроксипропилметилцеллюлозы (НРМС), а также сочетаний вышеуказанных соединений. Для одного предусмотренного класса вариантов реализации изобретения отличительным признаком является содержание полимера в материале пакета, например, сополимера ПВС, описанного выше, и, как описано выше составляющего по меньшей мере 60%.
[00113]
Мешки по настоящему описанию могут содержать по меньшей мере одно герметичное отделение. Следовательно, мешки могут содержать одно отделение или несколько отделений. Водорастворимый мешок может быть получен из двух слоев водорастворимой полимерной пленки, загерметизированных на поверхности раздела, или из одной пленки, сложенной и загерметизированной. Одна или обе пленки являются пленками ПВС, описанными выше. Пленки задают внутренний объем мешка, который содержит любую желаемую композицию для высвобождения в водной среде. Для указанной композиции не существует специальных ограничений, и она может содержать, например, любую из различных композиций, описанных ниже. В вариантах реализации изобретения, содержащих несколько отделений, каждое отделение может содержать идентичные и/или разные композиции. В свою очередь, композиции могут принимать любую подходящую форму, в том числе жидкости, твердого вещества и сочетаний вышеуказанного (например, твердое вещество, суспендированное в жидкости). В некоторых вариантах реализации изобретения мешки содержат первое, второе и третье отделение, каждое из которых содержит различные первую, вторую и третью композиции соответственно.
[00114]
Отделения в мешках с несколькими отделениями могут быть одного или разных размера(ов) и/или объема(ов). Отделения таких мешков с несколькими отделениями могут быть разделены или соединены любым подходящим способом. В некоторых вариантах реализации изобретения второе, и/или третье, и/или последующие отделения совмещены с первым отделением. В вариантах реализации изобретения второе и/или третье и/или последующие отделения имеют линейную либо концентрическую ориентацию. Отделения могут быть упакованы в виде ленты, причем каждое отделение индивидуально отделяемо с помощью линии перфорации. Следовательно, конечный пользователь может оторвать каждое индивидуальное отделение от остальной части ленты.
[00115]
Геометрия отделений может быть одинаковой или различной. В вариантах реализации изобретения, необязательно, геометрия и форма третьего и последующих отделений отличается от таковых для первого и второго отделений. В этих вариантах реализации изобретения, необязательно, третье и последующие отделения расположены в конструкции на первом или втором отделении. Дизайн может быть декоративным, обучающим или иллюстративным, например, для иллюстрации концепции или пояснения и/или для указания происхождения продукта.
[00116]
Мешки/или пакеты по настоящему описанию могут содержать одну или более разных пленок. Например, в вариантах реализации изобретения с одним отделением пакет может быть изготовлен из одной стенки, которая сложена вдвое и загерметизирована по краям, или, в альтернативном варианте, из двух стенок, загерметизированных по краям. В вариантах реализации с несколькими отделениями пакет может быть изготовлен из одной или более пленок таким образом, что любое данное отделение пакета может содержать стенки, выполненные из одной пленки или из нескольких пленок, имеющих разный состав.
[00117]
Мешки и пакеты могут быть изготовлены с использованием любого пригодного оборудования и способа. Например, пакеты с одним отделением могут быть изготовлены с использованием наполнения и заваривания в вертикальной компоновке, наполнения и заваривания в горизонтальной компоновке или способов наполнения и заваривания с вращающимся барабаном, широко известных в данной области техники. Такие способы могут иметь непрерывный или прерывистый характер. Пленку можно увлажнять и/или нагревать для улучшения ее податливости. Способ может также включать использование вакуума для втягивания пленки в подходящую форму. Вакуумное втягивание пленки в форму можно применять в течение от около 0,2 секунд до 5 секунд или от около 0,3 секунд до около 3 секунд, или от около 0,5 секунд до 1,5 секунд после нахождения пленки на горизонтальной части поверхности. Вакуум может быть таким, чтобы обеспечивать пониженное давление в пределах от 10 мбар до 1000 мбар или, например, от 100 мбар до 600 мбар.
[00118]
Формы, в которых могут быть изготовлены пакеты, могут иметь любую форму, длину, ширину и глубину, в зависимости от требуемых размеров мешков. Формы также могут отличаться друг от друга по размеру и форме, если это требуется. Например, объем готовых мешков может составлять от около 5 мл до около 300 мл или от около 10 мл до 150 мл, или от около 20 мл до около 100 мл, и размеры форм подбирают соответственно.
Формовка, герметизация и термоформование
[00119]
Пленка для термоформования представляет собой пленку, которую можно формовать с помощью нагрева и механического воздействия.
[00120]
Термоформование пленки представляет собой процесс нагревания пленки, ее формовки (например, в профильной форме) с последующим охлаждением пленки, в результате которого пленка приобретает свою форму, например, форму профиля. Нагрев можно осуществлять с помощью любых пригодных средств. Например, пленку можно нагревать непосредственно, пропуская ее под нагревательным элементом или через источник горячего воздуха, до подачи ее на поверхность или после ее размещения на поверхности. В альтернативных вариантах, ее можно нагревать опосредованно, например, посредством нагревания поверхности или размещения на пленке горячего элемента. В некоторых вариантах реализации изобретения пленку нагревают с помощью инфракрасного излучения. Пленку можно нагревать до температуры в диапазоне от около 50 °С до около 150 °С, от около 50 °С до около 120 °С, от около 60 °С до около 130 °С, от около 70 °С до около 120 °С или от около 60 °С до около 90 °С. Термоформование можно осуществлять одним или более чем одним из следующих способов: ручным формованием с предварительной механической вытяжкой термически размягченной пленки на форме или формованием размягченной пленки в форме под давлением (например, вакуумное формование), или с помощью автоматической высокоскоростной подачи экструдированного листа с точной известной температурой на станцию формования и обрезки, или с помощью автоматического размещения, штамповки пуансоном и/или пневматического растяжения и формования пленки под давлением.
[00121]
В альтернативных вариантах пленку можно смачивать любым подходящим способом, например, непосредственно путем распыления смачивающего агента (включая воду, раствор пленочной композиции, пластификатор для пленочной композиции или любое сочетание вышеуказанных веществ) на пленку перед ее подачей на поверхность или после ее размещения на поверхности, или опосредованно путем смачивания поверхности или прикладывания к пленке влажного элемента.
[00122]
После нагревания и/или смачивания пленки ее можно втягивать в подходящую форму, предпочтительно с помощью вакуума. Наполнение формованной пленки можно осуществлять с помощью любых пригодных средств. В некоторых вариантах реализации изобретения наиболее предпочтительный способ зависит от формы продукта и необходимой скорости наполнения. В некоторых вариантах реализации изобретения формованную пленку наполняют с помощью встроенной системы наполнения. Затем наполненные, открытые пакеты закрывают с помощью второй пленки с образованием мешков любым пригодным способом. Это можно осуществлять в горизонтальной компоновке и при непрерывном, постоянном движении. Закрывание можно осуществлять посредством непрерывной подачи второй пленки, предпочтительно водорастворимой пленки, поверх и на открытые пакеты с последующей предпочтительной совместной сварки первой и второй пленки, обычно в области между профильными формами и, следовательно, между пакетами.
[00123]
Для герметизации пакета и/или индивидуальных его отделений можно использовать любой пригодный способ. К не имеющим ограничительного характера примерам таких способов относят термическую герметизацию, сварку растворителем или влажную сварку, а также сочетания вышеуказанного. Как правило, термически обрабатывают или обрабатывают растворителем только ту область, которая предназначена для образования шва герметизации. Тепло или растворитель можно наносить любым способом, как правило, на закрывающий материал и, как правило, только на области, предназначенные для образования шва. При использовании сварки или сварки с помощью растворителя или воды одновременное использование нагрева может быть предпочтительным. Предпочтительные способы герметизации/сварки с помощью воды или растворителя включают селективное нанесение растворителя в области между формами или на закрывающий материал, например, посредством распыления или печати в указанных областях с последующим приложением давления к этим областям для получения шва герметизации. Например, можно использовать ролики и ленты для герметизации, как описано выше (необязательно, с одновременным нагреванием).
[00124]
Затем сформированные мешки можно разрезать с помощью режущего устройства. Резку можно осуществлять любым известным способом. Предпочтительным может являться выполнение непрерывной резки, и предпочтительно ее выполнение с постоянной скоростью, и предпочтительно в горизонтальном положении. Режущее устройство может быть, например, острым элементом или горячим элементом, или лазером, в результате чего в последних двух случаях горячий элемент или лазер «прожигает» область герметизации пленки.
[00125]
Разные отделения пакета с несколькими отделениями могут быть изготовлены вместе в линейной или концентрической ориентации, причем получающиеся в результате соединенные мешки могут быть или не могут быть разделены разрезанием. В альтернативных вариантах отделения могут быть созданы отдельно.
[00126]
В вариантах реализации изобретения мешки могут быть изготовлены согласно способу, включающему следующие этапы: а) формирование первого отделения (как описано выше); b) формирование выемки внутри некоторого или всех закрытых отделений, выполненных на этапе (а), для создания второго формованного отделения, расположенного над первым отделением; c) наполнение и закрытие вторых отделений с помощью третьей пленки; d) сваривание первой, второй и третьей пленок; и e) разрезание пленок для изготовления пакета с несколькими отделениями. Выемки, образованные на этапе (b), могут быть получены путем прикладывания вакуума к отделениям, полученным на этапе (а).
[00127]
Второе и/или третье отделение(я) могут быть выполнены на отдельном этапе, а затем объединены с первым отделением, как описано в Европейской патентной заявке № 08101442.5 или в заявке на патент США № 2013/240388 A1 или документе WO 2009/152031.
[00128]
В вариантах реализации изобретения мешки могут быть изготовлены согласно способу, включающему следующие этапы: а) формирование первого отделения, необязательно используя нагрев и/или вакуум, с использованием первой пленки на первой формовочной машине; b) наполнение первого отделения первой композицией c) необязательно, наполнение второго отделения второй композицией; d) герметизация первого и, необязательно, второго отделения с помощью приваривания второй пленки к первой пленке; и e) разрезание пленок для изготовления пакета с несколькими отделениями.
[00129]
В вариантах реализации изобретения мешки могут быть изготовлены согласно способу, включающему следующие этапы: а) формирование первого отделения, необязательно используя нагрев и/или вакуум, с использованием первой пленки на первой формовочной машине; b) наполнение первого отделения первой композицией c) на второй формовочной машине деформирование второй пленки, необязательно используя нагрев и/или вакуум для формовки второго и, необязательно, третьего отделений; d) наполнение второго и, необязательно, третьего отделений; e) герметизация второго и, необязательно, третьего отделения с использованием третьей пленки; f) размещение герметизированных второго и, необязательно, третьего отделений на первом отделении; g) герметизация первого, второго и, необязательно, третьего отделения; и h) разрезание пленок для изготовления пакета с несколькими отделениями.
[00130]
Первая и вторая формовочные машины могут быть выбраны исходя из их пригодности для выполнения вышеуказанного способа. В некоторых вариантах реализации первая формовочная машина предпочтительно представляет собой горизонтальную формовочную машину, а вторая формовочная машина предпочтительно представляет собой формовочную машину с вращающимся барабаном, предпочтительно расположенную над первой формовочной машиной.
[00131]
Следует понимать, что при использовании соответствующих подающих станций может быть возможным изготовление мешков с несколькими отделениями, содержащих множество разных или особых композиций и/или разных или особых жидких, гелевых или пастообразных композиций.
[00132]
В некоторых вариантах реализации изобретения пленку и/или мешок обрабатывают распылением или опудриванием подходящего материала, такого как активный компонент, смазывающее вещество, аверсивный компонент или смеси вышеуказанного. В некоторых вариантах реализации изобретения на пленку и/или мешок наносят печатную информацию, например, с помощью чернил и/или активного компонента.
Вертикальное формирование, наполнение и герметизация
[00133]
В вариантах реализации изобретения водорастворимая пленка по настоящему описанию может быть сформирована в герметичное изделие. В вариантах реализации изобретения герметичное изделие представляет собой вертикально сформированное, наполненное и герметизированное изделие. Способ вертикального формирования, наполнения и герметизации (VFFS) является обычным автоматизированным способом. VFFS включает в себя устройства, такие как сборочная машина, которая наматывает единую часть пленки вокруг вертикально ориентированной трубы подачи. Машина термосваривает или иным образом скрепляет противоположные края пленки для создания бокового шва герметизации и формовки из пленки полого рукава. Затем машина термосваривает или иным образом создает нижний шов, тем самым образуя часть контейнера с открытым верхом, для которого впоследствии будет создан верхний шов. Через открытый верх машина вводит определенное количество текучего продукта в контейнерную часть. После наполнения контейнера желаемым количеством продукта, машина отправляет пленку в другое устройство термосваривания, например, для создания верхнего шва. На завершающем этапе машина отправляет пленку на режущее устройство, которое обрезает пленку непосредственно над верхним швом с тем, чтобы получить заполненную упаковку.
[00134]
Во время работы сборочная машина отравляет пленку из рулона для формирования упаковки. Поэтому пленка должна легко проходить через машину и не прилипать к узлам машины или разрушаться во время обработки из-за низкой прочности.
[00135]
Водорастворимые пленки могут быть обработаны с помощью VFFS на установке Rovema VFFS или аналогичной. Мешки/пакеты получают в стандартной лабораторной атмосфере при температуре 78 °F (около 25,5 °C) и относительной влажности 24%. Производят как незаполненные мешки, так и мешки, заполненные солью. Содержащие соль мешки наполняют до достижения веса 1,2 фунтов (около 550 г) при максимальном уровне наполнения. Температура горизонтального шва герметизации составляет 225 °F (около 107 °C), а температура вертикального шва изменяется по мере необходимости для получения хорошего шва, например, от около 255 °F (около 124 °C) до 280 °F (около 138 °С).
Содержимое мешков
[00136]
Данные изделия (например, в форме мешков или пакетов) могут содержать различные композиции, например композиции для ведения домашнего хозяйства (моющие средства) или композиции, не предназначенные для домашнего хозяйства. Мешки с несколькими отделениями в каждом индивидуальном отделении могут содержать одинаковые или разные композиции. Композиция находится вблизи от водорастворимой пленки. Композиция может находиться от пленки на расстоянии менее чем около 10 см или менее чем около 5 см, или менее чем около 1 см. Как правило, композиция находится в непосредственной близости от пленки или в контакте с пленкой. Пленка может быть выполнена в форме мешка или отделения, содержащего в себе композицию.
[00137]
Внутренняя пленка мешка может использоваться в качестве перегородки с целью физического разделения композиций, содержащих несовместимые ингредиенты. Полагают, что такое разделение может увеличить период нормальной эксплуатации и/или уменьшить физическую нестабильность таких ингредиентов. Дополнительно или в качестве альтернативного варианта такое разделение может обеспечивать эстетические преимущества, как описано в заявке на патент США № 8,835,372.
[00138]
В вариантах реализации изобретения композиция может быть выбрана из группы композиций синтетических моющих средств, таких как композиции маломощных и мощных жидких синтетических моющих средств, порошкообразные композиции синтетических моющих средств, средства для мытья посуды для ручного и/или машинного мытья; чистящие композиции для твердых поверхностей, кондиционеры для тканей, моющие гели, широко используемые для стирки белья, а также отбеливающие и стиральные добавки, кремы для бритья, средства для ухода за кожей, композиции по уходу за волосами (шампуни и кондиционеры) и моющие средства для тела. Такие моющие композиции могут содержать поверхностно-активные вещества, отбеливатели, энзимы, отдушки, красители или пигменты, растворители и сочетания вышеуказанного.
[00139]
В вариантах реализации изобретения композиция может быть выбрана из группы композиций, не предназначенных для домашнего хозяйства, включая композиции для применения в сельском хозяйстве, композиции для автотранспорта, композиции для авиации, еду и пищевые композиции, композиции для промышленности, композиции для животноводства, композиции для морского транспорта, композиции медицинского назначения, композиции коммерческого назначения, композиции военного и квазивоенного назначения, композиции офисного назначения, композиции для мест рекреации и парков, композиции для домашних животных, включая чистящие и моющие композиции, пригодные к любому такому использованию.
[00140]
В вариантах реализации изобретения композиция, содержащаяся во внутреннем объеме мешка, представляет собой синтетическую моющую композицию. Необязательно, моющую композицию выбирают из группы, состоящей из стирального порошка, моющего средства для мытья посуды, композиции для чистки твердых поверхностей, композиций кондиционеров для ткани, кремов для бритья, средств для ухода за кожей, композиций для ухода за волосами (шампуней и кондиционеров), моющих средств для тела и сочетаний вышеуказанного.
[00141]
К не имеющим ограничительного характера примерам полезных композиций, не предназначенных для ведения домашнего хозяйства, относятся композиции для применения в сельском хозяйстве, композиции для автотранспорта, композиции для авиации, еда и пищевые композиции, композиции для промышленности, композиции для животноводства, композиции для морского транспорта, композиции медицинского назначения, композиции коммерческого назначения, композиции военного и квазивоенного назначения, композиции офисного назначения, композиции для мест рекреации и парков, композиции для домашних животных, композиции для обработки воды, включая чистящие и моющие композиции, пригодные к любому такому использованию. Композиции, пригодные для использования в предложенных мешках, могут иметь форму жидкости, твердого вещества или порошка. Жидкие композиции могут содержать твердое вещество. Твердые вещества могут содержать порошок или агломераты, такие как микрокапсулы, бусины, полоски, или один или более перламутровых шариков, или смеси вышеуказанных компонентов. Такие твердые элементы могут обеспечивать техническое преимущество за счет преимущества при стирке, преимущества при предварительной подготовке, использования компонентов отложенного или последовательного действия; дополнительно либо в качестве альтернативного варианта они могут обеспечивать эстетический эффект (например, микрокапсулы с отдушкой).
[00142]
-1
-1
o
-1
-1
-1
-1
Композиции, инкапсулированные описанными в данном документе пленками, если они являются жидкими композициями, могут иметь любые пригодные значения вязкости в зависимости от таких факторов, как компоненты состава и предназначение композиции. В одном варианте реализации изобретения для высоких величин сдвига значения вязкости композиции при скорости сдвига 20 с и температуре 20 °С составляют от 100 сП до 3000 сП, в альтернативном варианте - от 300 сП до 2000 сП, в альтернативном варианте - от 500 сП до 1000 сП, при этом для низких величин сдвига значения вязкости композиции при скорости сдвига 1 с и температуре 20 °С составляют от 500 сП до 100000 сП, в альтернативном варианте - от 1000 сП до 10000 сП, в альтернативном варианте - от 1300 сП до 5000 сП. Способы измерения вязкости известны в данной области техники. Согласно настоящему изобретению, измерения вязкости проводили с использованием ротационного вискозиметра, например, AR550 компании TA instruments. Устройство содержит 40 мм конусное приспособление с конусным углом 2° или 1° и зазором около 50-60 мкм для изотропных жидкостей, или 40 мм плоской стальной пластиной с зазором 1000 мкм для частиц, содержащих жидкости. Измерение осуществляется с использованием способа определения потока, который включает этапы кондиционирования, удержание пика и непрерывного шага рампы. Этап кондиционирования включает установку температуры измерения при 20 C, предварительный сдвиг в 10 секунд при скорости сдвига 10 с и уравновешивание в течение 60 секунд при выбранной температуре. Удержание пика включает установку скорости сдвига 0,05 с  при 20°C в течение 3 мин с отбором проб каждые 10 секунд. Этап непрерывного шага выполняется при скорости сдвига от 0,1 с до 1200 с в течение 3 мин при 20°C для получения полного профиля потока.
[00143]
Как описано выше, композиция может представлять собой композицию, не предназначенную для ведения домашнего хозяйства. Например, композиция, не предназначенная для ведения домашнего хозяйства, может быть выбрана из группы, состоящей из композиции для применения в сельском хозяйстве, композиции для автотранспорта, композиции для авиации, еды и пищевых композиций, композиции для промышленности, композиции для животноводства, композиции для морского транспорта, композиции медицинского назначения, композиции коммерческого назначения, композиции военного и квазивоенного назначения, композиции офисного назначения, композиции для мест рекреации и парков, композиции для домашних животных, композиции для обработки воды, включая чистящие и моющие композиции, пригодные к любому такому использованию.
[00144]
В одном варианте реализации изобретения композиция может содержать агрохимические вещества, например один или несколько инсектицидов, фунгицидов, гербицидов, пестицидов, митицидов, репеллентов, аттрактантов, дефолиантов, регуляторов роста растений, удобрений, бактерицидов, микроэлементы и микропримеси. Пригодные агрохимикаты и вспомогательные компоненты описаны в патентах США №№ 6,204,223 и 4,681,228, а также документе EP 0989803 A1. Например, к пригодным гербицидам относятся соли параквата (например, дихлорид параквата или паракват бис(метилсульфат), соли диквата (например, дикват дибромид или дикват альгинат), глифосат или его соль или сложный эфир (например, глифосата изопропиламмоний, глифосат сесквисоль или глифосат тримезий, также известный как сульфосат). Несовместимые пары химикатов для защиты растений можно использовать в разделенных отделениях, например, как описано в патенте США № 5,558,228. К несовместимым парам химикатов для защиты сельскохозяйственных культур, которые могут быть использованы, относятся, например, бенсульфурон-метил и молинат; 2,4-Д и тифенсульфурон-метил; 2,4-D и метил 2-[[[N-4-метокси-6-метил-1,3,5-триазин-2-ил) -N-метиламино]карбонил]амино]сульфонил]бензоат; 2,4-Д и метсульфурон-метил; манеб или манкозеб и беномил; глифосат и метсульфурон-метил; тралометрин и любой органофосфат, такой как монокротофос или диметоат; бромоксинил и N-[[4,6-диметоксипиримидин-2-ил)амино]карбонил]-3-(этилсульфонил)-2-пиридин-сульфонамид; бромоксинил и метил 2-[[[((4-метил-6-метокси)-1,3,5-триазин-2-ил)амино]карбонил]амино]сульфонил]бензоат; бромоксинил и метил 2-[[[N-(4-метокси-6-метил-1,3,5-триазин-2-ил)-N-метиламино]карбонил]амино]сульфонил]бензоат. В другом близком типе варианте реализации изобретения композиция может включать одно или несколько семян, необязательно вместе с почвой и, дополнительно, необязательно, вместе с одним или несколькими дополнительными компонентами, выбранными из мульчи, песка, торфа, кристаллов водяного желе и удобрений, например, включая типы вариантов реализации, описанных в патенте США № 8,333,333.
[00145]
В другом варианте реализации изобретения композиция представляет собой средство для обработки воды. К таким компонентам относятся агрессивные окисляющие химические вещества, например, как описано в публикации заявки на патент США № 2014/0110301 и патенте США № 8,728,593. Например, дезинфицирующие компоненты могут включать гипохлоритные соли, такие как гипохлорит натрия, гипохлорит кальция и гипохлорит лития; хлорированные изоцианураты, такие как дихлоризоциануровая кислота (также называемая «дихлор» или дихлор-s-триазинетрион, 1,3-дихлор-1,3,5-триазинан-2,4,6-трион) и трихлоризоциануровая кислота (также называемая как «трихлор» или 1,3,5-трихлор-1,3,5-триазинан-2,4,6-трион). Также предусмотрено использование солей и гидратов дезинфицирующих соединений. Например, дихлоризоциануровая кислота может быть использована в виде дихлоризоцианурата натрия, дигидрата дихлоризоциануратной кислоты натрия, среди прочего. Бромсодержащие дезинфицирующие компоненты также могут быть пригодны для использования в упаковках с единичной дозой, таких как 1,3-дибром-5,5-диметилгидантоин (DBDMH), 2,2-дибром-3-нитрилопропионамид (DBNPA), амид дибромцианоуксусной кислоты 1-бром-3-хлор-5,5-диметилгидантоин; и 2-бром-2-нитро-1,3-пропандиол, среди прочего. Окисляющий компонент может быть одним из описанных в патенте США № 7,476,325, например, пероксимоносульфат калия и водорода. Композиция может быть химическим веществом, регулирующим рН, например, как описано в публикации заявки на патент США № 2008/0185347, и может содержать, например, кислотный компонент и щелочной компонент, так что композиция бурно реагирует при контакте с водой, и регулирует рН воды. Подходящие ингредиенты включают бикарбонат натрия, бисульфат натрия, гидроксид калия, сульфаминовую кислоту, органические карбоновые кислоты, сульфокислоты и дигидрофосфат калия. Буферная смесь может включать, например, борную кислоту, карбонат натрия, гликолевую кислоту и оксон моноперсульфат.
[00146]
Средство для обработки воды может представлять собой или может содержать флокулянт, например, как описано в публикации заявки на патент США № 2014/0124454. Флокулянт может содержать полимерный флокулянт, например полиакриламид, сополимер полиакриламида, такой как акриламидные сополимеры диаллилметиламмонийхлорида (DADMAC), диметиламиноэтилакрилата (DMAEA), диметиламиноэтилметакрилата (DMAEM), 3- метиламидопропилтриметиламмонийхлорида (MAPTAC) или акриловой кислоты; катионный полиакриламид; анионный полиакриламид; нейтральный полиакриламид; полиамин; поливиниламин; полиэтиленимин; полидиметилдиаллиламмонийхлорид; полиоксиэтилен; поливиниловый спирт; поливинилпирролидон; полиакриловую кислоту; полифосфорную кислоту; полистиролсульфокислоту; или любые сочетания вышеуказанных соединений. Флокулянт может быть выбран из ацетата хитозана, лактата хитозана, адипата хитозана, глутамата хитозана, сукцината хитозана, малата хитозана, цитрата хитозана, фумарата хитозана, гидрохлорида хитозана и сочетаний вышеуказанных соединений. Композиция для очистки воды может включать вещество, удаляющее фосфаты, например одно или несколько веществ, выбранных из соединений циркония, солей редкоземельного лантаноида, соединений алюминия, соединений железа или любых сочетаний вышеуказанных соединений.
[00147]
Композиция может представлять собой композицию для удаления накипи, например лимонную или малеиновую кислоту или ее сульфатную соль, или любую их смесь, например, как описано в заявке на патент США № 2006/0172910.
[00148]
Различные другие типы композиций предполагаются для использования в пакетах, описанных в данном документе, включая твердые частицы, например пуховые перья, например, как описано в документе US RE29059 E; суперабсорбирующие полимеры, например, как описано в публикациях патентных заявок США №№ 2004/0144682 и 2006/0173430; пигменты и подцветки, например, как описано в патенте США № 3,580,390 и публикации заявки на патент США № 2011/0054111; флюс для пайки (например, фторалюминаты щелочных металлов, фторсиликаты щелочных металлов и фторцинкаты щелочных металлов), например, как описано в патенте США № 8,163,104; пищевые продукты (например, порошок кофе или сушеный суп), как описано в публикации заявки на патент США № 2007/0003719; и раневые покрытия, например, как описано в патенте США № 4,466,431.
Испытание на растворение и распад (MSTM 205)
[00149]
Пленку можно охарактеризовать или испытать на время растворения и время распада в соответствии с методикой испытаний MonoSol 205 (MSTM 205), известным в данной области техники. См., например, патент США № 7,022,656.
[00150]
Оборудование и материалы:
1. Стакан химический 600 мл
2. Магнитная мешалка (Labline, модель № 1250 или аналог)
3. Стержень магнитной мешалки (5 см)
4. Термометр (от 0°C до 100°C ± 1 °C)
5. Трафарет, нержавеющая сталь (3,8 см х 3,2 см)
6. Таймер (0-300 секунд, с точностью до ближайшей секунды)
7. Рамка для слайда Polaroid 35 мм (или аналог)
8. Держатель рамки для слайда MonoSol 35 мм (или аналог)
9. Дистиллированная вода
[00151]
Для каждой испытываемой пленки вырезают три образца для испытаний из образца пленки с помощью трафарета из нержавеющей стали (т.е. образцы 3,8 см х 3,2 см). При вырезании из пленочного полотна, образцы следует вырезать из областей полотна, равномерно расположенных вдоль поперечного направления полотна. Затем каждый экспериментальный образец анализируют, используя следующий способ.
1. Фиксируют каждый образец в отдельной рамке для слайдов размером 35 мм.
2. Наливают в стакан 500 мл дистиллированной воды. Измеряют температуру воды термометром и, при необходимости, нагревают или охлаждают воду для поддержания температуры при 20°C (примерно 68 °F).
3. Отмечают высоту столба воды. Устанавливают магнитную мешалку на основание держателя. Устанавливают стакан на магнитную мешалку, в стакан помещают стержень магнитной мешалки, включают мешалку и регулируют скорость перемешивания до образования воронки, которая составляет примерно одну пятую высоты водяного столба. Помечают глубину воронки.
4. Закрепляют рамку слайда размером 35 мм в зажиме-«крокодиле» держателя рамки слайда MonoSol размером 35 мм так, чтобы длинный конец рамки слайда был расположен параллельно к поверхности воды. Регулятор глубины держателя необходимо устанавливать так, чтобы при опускании конец зажима был на 0,6 см ниже поверхности воды. Одна из коротких сторон рамки слайда должна быть расположена рядом с боковой стенкой стакана, а другая должна быть расположена непосредственно над центром стержня мешалки, чтобы поверхность пленки была перпендикулярна потоку воды.
5. Одним движением опускают закрепленный слайд и зажим в воду и включают таймер. Разрушение происходит при отрыве пленки. Когда вся видимая часть пленки отделяется от рамки слайда, вынимают слайд из воды, продолжая визуально определять содержание не растворенных фрагментов пленки в растворе. Растворение происходит тогда, когда все фрагменты пленки визуально исчезают, и раствор становится прозрачным.
[00152]
Результаты должны включать следующее: полную идентификация образца; индивидуальное и среднее время разрушения и растворения; и температуру воды, при которой испытывали образцы.
[00153]
Время разрушения (I) пленки и время растворения (S) пленки можно корректировать по стандартной или эталонной толщине пленки, используя экспоненциальные алгоритмы, представленные ниже в уравнении 1 и уравнении 2 соответственно.
коррект.
измерен.
1,83
I=I/(эталонная толщина/измеренная толщина) [1]
коррект.
измерен.
1,93
S=S/(эталонная толщина/измеренная толщина) [2]
Испытание прочности на растяжение
[00154]

Испытания пленки, исследуемой или подлежащей испытанию на прочность при растяжении согласно Испытаниям Прочности на Растяжение анализировали следующим образом. Способ включает определение прочности на растяжение согласно ASTM D 882 («Стандартный метод испытаний механических свойств при растяжении тонкого пластикового пленочного материала») или аналог. Для получения данных о пленке используют прибор для испытания на растяжение INSTRON (прибор для испытания механических свойств при растяжении модели 5544 или аналог). Для каждого измерения используют минимум три экспериментальных образца, каждый вырезают с помощью надежных режущих инструментов для обеспечения размерной стабильности и воспроизводимости, и испытывают в машинном направлении движения (MD) (если применимо) для каждого измерения. Испытания проводят при стандартной лабораторной температуре 23 ± 2,0°С и относительной влажности 35 ± 5%. Для определения прочности на растяжение готовят образцы шириной 1 дюйм (2,54 см) из одной пленочной ленты, имеющей толщину 3,0±0,15 мил (или 76,2±3,8 мкм). Затем образец переносят в прибор для испытания на растяжение INSTRON для продолжения тестирования при минимизации воздействия в условиях относительной влажности 35%. Прибор для испытания на растяжение подготавливают согласно инструкциям производителя, оснащают тензометрическим датчиком 500 Н и калибруют. Устанавливают правильные зажимы и поверхности (зажимы INSTRON имеют поверхности модели номер 2702-032 с резиновым покрытием и шириной 25 мм, или аналог). Образцы устанавливают в прибор для испытания на растяжение и анализируют для определения значения предела прочности на растяжение (т.е. усилия, необходимого для разрушения пленки).
[00155]
Пригодные характеристики пленок согласно настоящему описанию характеризуют значениями предела прочности на растяжение (в машинном направлении (MD)), составляющими по меньшей мере около 40 МПа, измеренными согласно Испытаниям Прочности на Растяжение. В различных вариантах реализации изобретения значения предела прочности на растяжение для пленки составляют от по меньшей мере 40 МПа и или до около 60 МПа (например, около 40 МПа, около 45 МПа, около 60 МПа, около 55 МПа или около 60 МПа).
Испытание прочности на разрыв
[00156]
Указанный способ включает определение среднего усилия в граммах на мил толщины образца, необходимой для распространения разрыва по определенной длине пленки из поливинилового спирта (ПВС). Усилие в граммах, необходимое для распространения разрыва по пленке, измеряют с помощью точно откалиброванного маятникового устройства. Под действием силы гравитации, маятник качается по дуге, разрывая образец, находящийся в предварительно созданной прорези. Образец удерживается неподвижно с одной стороны, а другая его сторона закреплена на маятнике. Указатель на шкале показывает потерю энергии качания маятника. Индикация шкалы зависит от силы, необходимой для разрыва образца. Указанный способ подходит для определения относительной устойчивости к разрыву пленок из ПВС. Оценку растворимых в воде пленок проводили с Определителя Прочности на Разрыв Эльмендорфа, модель № 40043, в соответствии со стандартной методикой испытаний MSTM 107RD пленки из поливинилового спирта на сопротивление распространению разрыва.
[00157]
o
o
o
o
До проведения испытаний водорастворимые пленки кондиционировали при температуре около 23°C +/- 3°C (73 F +/- 5 F) и относительной влажности около 35%±5% в течение не менее 8 часов. Испытания проводили в стандартной лабораторной атмосфере при температуре 23°C +/- 3°C (73 F +/- 5 F) и относительной влажности 35%±5%. Среднее усилие разрыва в граммах на мил рассчитывали следующим образом:
Усилие разрыва, г/мил=(добавочный груз г/100) x показание шкалы
Толщина пленки в мил
[00158]
Пригодные характеристики пленок согласно настоящему описанию характеризуют значениями предела прочности на разрыв (в машинном направлении (MD)), составляющими по меньшей мере около 800 г/мил, измеренными с помощью Испытания Прочность на Разрыв. В различных вариантах реализации изобретения значения предела прочности на разрыв в машинном направлении (MD) для пленки составляют по меньшей мере 500 г/мил и/или не менее чем около 2000 г/мил (например, около 500 г/мил, около 800 г/мил, около 1000 г/мил, около 1200 г/мил или около 1500 г/мил).
Испытания коэффициента трения
[00159]
Способ измерения величины коэффициента трения заключается в испытании взаимного трения двух частей материала, при этом измеряют усилие, необходимое для смещения одной части материала по отношению к другой. Усилие для запуска салазок (статическое трение) и усилие для сохранения движения салазок (динамическое трение) измеряют с помощью тензометрического датчика согласно методике испытаний ASTM D1894 «Испытание на трение пластиковой пленки и пленочного материала».
[00160]

В этой методике используют приспособление для определения коэффициента трения марки Instronмодели 2810-005 или его аналог. Схематическое изображение устройства представлено на фигуре 2. Также используют устройство для испытаний марки Instron модель № 5543 или его аналог.
[00161]
Устройство для испытаний содержит фрикционное приспособление 10, которое служит опорой для фрикционных салазок 12 с закрепленным образцом пленки 14. Салазки 12 соединены с верхним зажимом 18 посредством натяжного троса 20, который проходит через роликовый блок 22, прикрепленный к фрикционному приспособлению 10. Нижняя стяжная втулка 24 закрепляет испытательное приспособление на устройстве для испытаний Instron (не показано).
[00162]

Согласно методике приложения Instron «Blue Hill» «Система: в указанном канале производит поиск максимальных значений для массива данных от начального значения до конечного значения; в процентах от максимального значения определяет первую точку, в которой данные измерений переходят от подъема к падению, и присваивает этой точке значение первого пика; для определения коэффициента статического трения использует следующее уравнение: статическое трение=первый пик/вес салазок; для расчета средней нагрузки в области от первого пика до конечного значения использует следующее уравнение: средняя нагрузка=энергия/изменение в расстоянии; и для определения коэффициента динамического трения использует следующее уравнение: динамическое трение=средняя нагрузка/вес салазок ».
[00163]
Проба для испытаний состоит из образцов, имеющих размеры (квадрат 5 дюймов на 5 дюймов (квадрат 12,7 см на 12,7 см) для салазок и прямоугольник 5 дюймов на 8 дюймов (12,7 см на 20,3 см) для поверхности, которые сформируют зону испытаний. Поскольку полагают, что толщина пленки не влияет на статический коэффициент трения, толщина пленки может составлять 3,0±0,10 мил (или 76,2 мкм ± 2,5 мкм). Образцы могут быть разрезаны с использованием, например, бритвенного лезвия и шаблонов соответствующих размеров. При необходимости образец следует разрезать с большим размером, параллельным машинному направлению литой пленки. Как и в предыдущем примере, при необходимости машинное направление образца 5×5 дюймов должно быть отмечено и сориентировано при испытании таким образом, чтобы направление тяги салазок было параллельно машинному направлению образца пленки.
[00164]
Пробы для испытаний должны быть кондиционированы при температуре 75 oF±5 oF и относительной влажности 35%±5% в течение не менее чем 8 часов до начала испытания, причем испытание проводят при одинаковых условиях температуры и относительной влажности.
[00165]
Методика установки устройства для измерения коэффициента трения COF

1. Извлечь шпильку из нижнего зажима на приспособлении для определения коэффициента трения марки Instron модели 2810-005 и удалить ее.
2. Извлечь шпильку из верхнего зажима и удалить ее.

3. Поместить нижнюю стяжную втулку фрикционного приспособления на базовый адаптер устройства для испытаний Instron модели № 5543
4. Установить ее с помощью шпильки.
5. Напустить петлю одного конца натяжного троса на верхний штифт и заменить фиксирующую защелку.
6. Калибровать устройство для испытаний модели № 5543
7. Зацепить петлю на другом конце натяжного троса за крюк фрикционных салазок.
8. Убедиться, что роликовый блок может свободно вращаться.
9. Перемещать салазки до тех пор, пока натяжной шнур не перестанет провисать и расположиться в канавке роликового блока.

10. Установить подвижной ползунок (верхнюю часть) приспособления для испытаний коэффициента трения Instron, модель 2810-005, с тем, чтобы оставалось достаточно свободного пространства для полного хода салазок в тестовой зоне 50 мм, не упираясь в роликовый блок.
11. Во время движения ползунка поддерживать трос в натянутом состоянии.
12. Используя регулятор JOG на панели управления Instron № 5543, установить предел удлинения таким образом, чтобы дальний конец фрикционных салазок не выходил за пределы плоскости испытаний (плоскость, перпендикулярную оси движения и наиболее удаленную от роликового блока) фрикционного приспособления. Для установки предела хода нажать кнопку GL. Это предотвращает столкновение фрикционных салазок с роликовым блоком во время испытания и обеспечивает правильное измерение коэффициента трения исследуемого образца.
13. Приспособление для испытаний теперь готово к работе.
Процедура размещения пробы
1. Поместить образец поверхности в соответствующей ориентации на алюминиевом фрикционном приспособлении.
2. Натянуть образец поверхности на края алюминиевой поверхности и закрепить образец на нижней стороне фрикционного приспособления.
3. Важно закрепить ленту вдоль конца фрикционного приспособления, наиболее удаленного от стяжной втулки, с тем чтобы избежать прилипания салазок к поверхности.
4. Убедиться, что материал натянут, но не растянут.
5. Обернуть фрикционные салазки образцом 5 X 5 дюймов так, чтобы машинное направление пленки было параллельным направлению движения салазок.
6. Закрепить края образца на верхней части салазок, убедившись, что на образце поверхности не осталось лишнего материала.
7. Прикрепить другие края образца к фрикционным салазкам так, чтобы образец находился в натянутом состоянии в контакте с поверхностью измерений.
8. Убедиться в отсутствии остатков ленты крепления в области измерений на салазках и на фрикционном приспособлении.
COF
9. Образцы на фрикционной поверхности и на фрикционных салазках должны быть расправлены без складок и вздутий во избежание появления ошибок при измерении коэффициента трения .
10. Провести осмотр салазок и убедиться в отсутствии посторонних материалов, которые касаются испытываемых поверхностей.
11. Прикрепить салазки к тросу и очень легко и бережно поместить салазки на фрикционный стол с тем, чтобы предотвратить возникновение неестественной связи между двумя образцами. Незамедлительно приступить к испытанию.
12. Убедиться, что при полном выдвижении салазки полностью расположены над образцом, размещенным на фрикционном приспособлении, и не соприкасаются с лентой и не свисают с краев фрикционного приспособления.
Проведение испытаний по определению коэффициента трения COF
1. Проводить испытания не менее трех проб на требуемую ориентацию (например, внешняя сторона - внешняя сторона или формовочная сторона - формовочная сторона).
2. Для проведения комбинированных испытаний для ориентаций «внешняя сторона - формовочная сторона» в качестве внешней стороны используют пленочный образец, размещенный на алюминиевой тестовой поверхности, при этом в качестве формовочной стороны используют материал, обернутый вокруг салазок.
3. При работе с пробами пленки обязательно использовать неопудренные, влагозащитные перчатки; порошок или влага могут повлиять на точность измерений.
4. Обрезать образец, как описано выше, например, с помощью трафарета.
5. Поместить фрикционные салазки, завернутые в первый образец, на конец фрикционного приспособления, наиболее удаленного от роликового блока.
6. Проверить натяжение троса.
7. На экране проведения теста открыть окно «испытания коэффициента трения» под названием «COF.im ptf».
8. Для начала испытаний нажать на кнопку «Пуск» на экране.
9. После завершения пробного запуска испытания пробы нажать кнопку ОК и вернуть фрикционные салазки в исходное положение, после чего заменить пробу пленки на фрикционных салазках и приспособлении. Повторить испытание.
[00166]
Пленка может характеризоваться статическим коэффициентом трения (COF) со значениями в пределах не более 4,0, или не более 2,0, или не более 1,5, или не более 1,25, или не более 1,0, например 1,0, 0,9, 0,8, 0,7, 0,6 или даже меньше. В другом аспекте значения статического COF могут составлять менее 4,0, или менее чем около 2,5, или менее 2, или менее 1.
[00167]
В одном или нескольких аспектах пленка может характеризоваться значениями статического COF для гладких поверхностей G-G менее 5 и пределом прочности на растяжение в пределах от 40 МПа до 60 МПа.
[00168]
Водорастворимые пленки согласно описанию могут быть лучше поняты в свете следующих примеров, которые предназначены лишь для иллюстрации водорастворимых пленок и никоим образом не предназначены для ограничения сферы их применения.
Примеры
Пример 1
[00169]
1a
1b
1c
1а
1b
1с
1d
1e
1f
1d
1e
1f
Были приготовлены водорастворимые пленки, содержащие водорастворимый поливиниловый спирт, пластификатор и модифицированный крахмал. Составы пленок содержали сополимер поливинилового спирта, имеющий около 4% малеатной модификации. Три пленочных состава дополнительно включали около 26 м.ч. пластификаторов на 100 м.ч. смолы, незначительные количества технологических добавок, например поверхностно-активных веществ, антиоксидантов и т. в общем количестве около 1 м.ч. на 100 м.ч. смолы, а также гидроксипропил-модифицированный крахмал, содержащий 80% амилозы и около 6% гидроксипропильной модификации, количество которой находилось на уровне 2,66 м.ч. на 100 м.ч. смолы (), около 7,98 м.ч. на 100 м.ч. смолы () или 23,94 м.ч. на 100 м.ч. смолы (). Эти пленки содержали около 77% масс. (), около 74% масс. () и около 66% масс. () смолы ПВС в расчете на общую массу пленки. Три дополнительных пленочных состава, в дополнение к смоле ПВС, содержали около 26 м.ч. пластификаторов на 100 м.ч. смолы, незначительные количества технологических добавок, например, поверхностно-активных веществ, антиоксидантов и т.п. в общем количестве около 1 м.ч. на 100 м.ч. смолы, а также оксиэтилированный крахмал, содержащий около 20% амилозы и и 2% гидроксипропильной модификации количество которой находилось на уровне 2,66 м.ч. на 100 м.ч. смолы (), около 7,98 м.ч. на 100 м.ч. смолы () или 23,94 м.ч. на 100 м.ч. смолы (). Эти пленки содержали около 77% масс. (), около 74% масс. () и около 66% масс. () смолы ПВС в расчете на общую массу пленки. Были получены пленки толщиной около 75 мкм. Пленки были испытаны на растворимость в холодной воде при 10°C согласно MSTM-205, на прочность при растяжении согласно Испытаниям Прочности на Растяжение и на коэффициент трения согласно Испытанию Коэффициента Трения. Пленки с растворимостью до 100 секунд в приведенной ниже таблице 1 отмечены знаком (+), а пленки с растворимостью до 300 секунд, но более 100 секунд, в таблице 1 отмечены знаком (*). Пленки, для которых значения предела прочности на растяжение составляли около 45 МПа или более, в приведенной ниже таблице 1 отмечены знаком (+), а пленки, для которых значения предела прочности на растяжение составляли менее чем около 45 МПа, но по меньшей мере около 40 МПа или более, в таблице 1 отмечены знаком (*), при этом пленки, для которых предел прочности на растяжение был менее 40 МПа, в таблице 1 отмечены знаком (-). Пленки, для которых значения статического коэффициента трения глянцевых поверхностей составляли около 1 или менее, в приведенной ниже в таблице 1 отмечены знаком (+), пленки, для которых значения коэффициента трения глянцевых поверхностей составляли около 5 или менее, но более чем около 1, в таблице 1 отмечены знаком (*), при этом пленки, для которых значения коэффициента трения глянцевых поверхностей составляли более чем около 5, в таблице 1 отмечены знаком (-).
<b>Таблица 1</b>Образец (м.ч. крахмала на 100 м.ч. смолы)
Растворимость
Прочность на растяжение (МПа)
Коэффициент трения
<b>1а (2,66)</b>
<b>+</b>
<b>+</b> (49,84)
<b>*</b>
<b>1b (7,98)</b>
<b>+</b>
<b>+</b> (55,78)
<b>+</b>
<b>1с (23,94)</b>
<b>+</b>
<b>+</b> (48,48)
<b>+</b>
<b>1d (2,66)</b>
<b>+</b>
<b>+</b> (55,44)
<b>-</b>
<b>1е (7,98)</b>
<b>+</b>
<b>+</b> (52,22)
<b>-</b>
<b>1f (23,94)</b>
<b>+</b>
<b>+</b> (44,87)
<b>+</b>
[00170]
Из таблицы 1 видно, что пленки по настоящему описанию, содержащие смесь водорастворимого поливинилового спирта, пластификатора и гидроксипропил-модифицированного крахмала, присутствующего в количестве от около 5 м.ч. до около 30 м.ч. на 100 м.ч. смолы, демонстрируют хорошую растворимость в холодной воде, высокую прочность на растяжение и превосходный коэффициент трения. Из таблицы 1 дополнительно видно, что пленки по настоящему описанию, содержащие смесь водорастворимого поливинилового спирта, пластификатора и гидроксипропил-модифицированного крахмала, присутствующего в количестве менее чем около 5 м.ч. на 100 м.ч. смолы, демонстрируют хорошую растворимость в холодной воде, высокую прочность на разрыв и приемлемый коэффициент трения. Из таблицы 1 дополнительно видно, что предел прочности на растяжение для водорастворимой пленки, содержащей гидроксипропил-модифицированный крахмал, сохраняется или увеличивается при увеличении содержания крахмала от около 2,5 м.ч. до около 24 м.ч. на 100 м.ч. смолы, в то время как предел прочности на растяжение для водорастворимой пленки, содержащей оксиэтилированный крахмал, снижается с увеличением содержания крахмала.
[00171]
Из таблицы 1 дополнительно видно, что пленки по настоящему описанию, содержащие смесь водорастворимого поливинилового спирта, пластификатора и модифицированного крахмала со степенью модификации более чем около 2%, присутствующего в количестве от около 2,5 м.ч. до около 30 м.ч. на 100 м.ч. смолы, демонстрируют хорошую растворимость в холодной воде, высокую прочность на растяжение и приемлемый коэффициент трения, при этом пленки с содержанием крахмала от около 5 м.ч. до около 30 м.ч. на 100 м.ч. смолы демонстрируют сочетание хорошей растворимости в холодной воде, высокой прочности на разрыв и превосходного коэффициента трения. Из таблицы 1 дополнительно видно, что водорастворимые пленки, содержащие модифицированный крахмал, со степенью модификации около 2%, присутствующего в малых концентрациях, например, не более 12 м.ч. на 100 м.ч. смолы, демонстрируют увеличенные коэффициенты трения по сравнению с пленками, содержащими модифицированный крахмал со степенью модификации более 2% при одинаковых его концентрациях. Из таблицы 1 дополнительно видно, что предел прочности на растяжение для водорастворимой пленки, содержащей модифицированный крахмал, со степенью модификации более чем около 2%, сохраняется или увеличивается при увеличении содержания крахмала от около 2,5 м.ч. до около 24 м.ч. на 100 м.ч. смолы, в то время как предел прочности на растяжение для водорастворимой пленки, содержащей модифицированный крахмал, со степенью модификации менее чем около 2%, уменьшается с увеличением содержания крахмала.
[00172]
Таким образом, в примере 1 представлены водорастворимые пленки по настоящему описанию, содержащие смесь водорастворимого поливинилового спирта, пластификатора и гидроксипропил-модифицированного крахмала, присутствующего в количестве от около 5 м.ч. до около 30 м.ч. на 100 м.ч. смолы, при этом водорастворимые пленки по настоящему описанию, содержащие смесь водорастворимого поливинилового спирта, пластификатора и модифицированного крахмала со степенью модификации более чем около 2%, присутствующего в количестве от около 5 м.ч. до около 30 м.ч. на 100 м.ч. смолы, отличаются хорошей растворимостью в холодной воде, высокой преобразуемостью и хорошими межпленочными антиадгезионными свойствами, что подтверждается низким значениями коэффициента трения гладких поверхностей.
Пример 2
[00173]
2a, 2d, 2g, 2j
2b, 2e, 2h, 2k
2c, 2f, 2i, 2l
2a, 2b, 2c
2d, 2e, 2
2g, 2h, 2
2j, 2k, 2l
2a, 2d, 2g, 2j
2b, 2e, 2h, 2k
2c, 2c, 2f, 2i, 2l
Были приготовлены водорастворимые пленки, содержащие водорастворимый поливиниловый спирт, пластификатор и немодифицированный крахмал. Составы пленок содержали сополимер поливинилового спирта, имеющий около 4% малеатной модификации. Композиции пленок дополнительно содержали около 26 м.ч. пластификаторов на 100 м.ч. смолы, незначительные количества технологических добавок, например, поверхностно-активных веществ, антиоксидантов и т.п. в общем количестве около 1 м.ч. на 100 м.ч. смолы, а также немодифицированный крахмал, количество которого находилось на уровне около 2,66 м.ч. на 100 м.ч. смолы (), около 7,98 м.ч. на 100 м.ч. смолы () или 23,94 м.ч. на 100 м.ч. смолы (). Три пленки содержали немодифицированный крахмал с содержанием амилозы 1% (), три пленки содержали немодифицированный крахмал с содержанием амилозы 25% (), три пленки содержали немодифицированный крахмал с содержанием амилозы 50% (), и три пленки содержали немодифицированный крахмал с содержанием амилозы 80% (). Эти пленки содержали около 77% масс. (), около 74% масс. () и около 66% масс. () смолы ПВС в расчете на общую массу пленки. Были получены пленки толщиной около 75 мкм. Пленки были испытаны на растворимость в холодной воде при 10°C согласно MSTM-205, на прочность при растяжении согласно Испытаниям Прочности на Растяжение и на коэффициент трения согласно Испытанию Коэффициента Трения. Пленки с растворимостью не более 100 секунд в приведенной ниже таблице 2 отмечены знаком (+), а пленки с растворимостью не более 300 секунд, но более 100 секунд, в таблице 2 отмечены знаком (*). Пленки, для которых значения предела прочности на растяжение составляли 45 МПа или более, в приведенной ниже таблице 2 отмечены знаком (+), а пленки, для которых значения предела прочности на растяжение составляли менее чем около 45 МПа, но по меньшей мере около 40 МПа или более, в таблице 2 отмечены знаком (*), при этом пленки, для которых предел прочности на растяжение был менее 40 МПа, в таблице 2 отмечены знаком (-). Пленки, для которых значения статического коэффициента трения глянцевых поверхностей составляли около 1 или менее, в приведенной ниже таблице 2 отмечены знаком (+), пленки, для которых значения коэффициента трения глянцевых поверхностей составляли около 5 или менее, но более чем около 1, в таблице 2 отмечены знаком (*), при этом пленки, для которых значения коэффициента трения глянцевых поверхностей составляли более чем около 5, в таблице 2 отмечены знаком (-).
<b>Таблица 2</b>Образец (м.ч. крахмала на 100 м.ч. смолы)
Растворимость
Прочность на растяжение (МПа)
Коэффициент трения
<b>2а (2,66)</b>
<b>*</b>
<b>+</b> (51,82)
<b>-</b>
<b>2b (7,98)</b>
<b>*</b>
<b>+</b> (49,23)
<b>*</b>
<b>2с (23,94)</b>
<b>*</b>
<b>*</b> (44,49)
<b>*</b>
<b>2d (2,66)</b>
<b>*</b>
<b>+</b> (50,83)
<b>+</b>
<b>2е (7,98)</b>
<b>*</b>
<b>+</b> (45,07)
<b>+</b>
<b>2f (23,94)</b>
<b>*</b>
<b>*</b> (39,65)
<b>+</b>
<b>2g (2,66)</b>
<b>+</b>
<b>+</b> (47,85)
<b>+</b>
<b>2 часа (7,98)</b>
<b>+</b>
<b>*</b> (41,08)
<b>+</b>
<b>2i (23,94)</b>
<b>*</b>
<b>-</b> (33,87)
<b>+</b>
<b>2j (2,66)</b>
<b>+</b>
<b>+</b> (55,47)
<b>-</b>
<b>2k (7,98)</b>
<b>+</b>
<b>+</b> (44,53)
<b>+</b>
<b>2l (23,94)</b>
<b>+</b>
<b>-</b> (33,69)
<b>+</b>
[00174]
2d, 2g
Из таблицы 2 видно, что водорастворимые пленки по настоящему описанию, содержащие водорастворимый поливиниловый спирт, пластификатор и немодифицированный крахмал с содержанием амилозы в пределах от около 20% мас. до около 80% масс., при низких уровнях концентрации крахмала (например, от около 2 м.ч. до около 5 м.ч. на 100 м.ч. смолы) демонстрируют высокую прочность на растяжение и хорошие значения коэффициента трения (). Из таблицы 2 дополнительно видно, что для водорастворимых пленок по настоящему описанию, содержащих немодифицированный крахмал с содержанием амилозы в пределах от около 20% мас. до около 80% масс., предел прочности на растяжение уменьшается с увеличением содержания крахмала. Таким образом, в таблице 2 представлены водорастворимые пленки по настоящему описанию, содержащие смесь водорастворимого поливинилового спирта, пластификатора и немодифицированного крахмала с содержанием амилозы в пределах от около 20% масс. до около 80% масс., присутствующего в количестве от около 5 м.ч. до около 30 м.ч. на 100 м.ч. смолы, которые отличаются высокой преобразуемостью и хорошими межпленочными антиадгезионными свойствами, что подтверждается низким значениями коэффициента трения G-G гладких поверхностей.
Пример 3
[00175]
3а
3b
3с
3d
3е
3a
-3e
3a
-3e
1
1
2
2
Были приготовлены водорастворимые пленки, содержащие разные смолы на основе поливинилового спирта, и проведено испытание их статического коэффициента трения глянцевых поверхностей. Каждый состав водорастворимой пленки содержал смолу поливинилового спирта в количестве около 74% масс. в расчете на общую массу пленки. Использованные смолы на основе поливинилового спирта содержали гомополимер ПВС с вязкостью около 13 сП и степенью гидролиза около 88 (), гомополимер ПВС с вязкостью около 23 сП и степенью гидролиза около 88 (), сополимер поливинилового спирта с 5% содержанием метилакрилатной модификации (), сополимер поливинилового спирта с 4% содержанием малеатной модификации (), сополимер поливинилового спирта с содержанием малеатной модификации около 2% (), и сополимер поливинилового спирта с содержанием около 4% модификации 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты. Каждый состав пленки дополнительно содержал около 26 м.ч. пластификаторов на 100 м.ч. смолы, незначительные количества технологических добавок, например, поверхностно-активных веществ, антиоксидантов и т.п. в общем количестве около 1 м.ч. на 100 м.ч. смолы, а также крахмал в количестве около 7,98 м.ч. на 100 м.ч. смолы. В крахмалах использовали немодифицированный крахмал с содержанием амилозы 50% () или гидроксипропил-модифицированный крахмал с содержанием амилозы около 80% (). Пленки, для которых значения статического коэффициента трения глянцевых поверхностей составляли около 1 или менее, в таблице 3 отмечены знаком (+), пленки, для которых значения коэффициента трения глянцевых поверхностей составляли около 5 или менее, но более чем около 1, в таблице 3 отмечены знаком (*), при этом пленки, для которых значения коэффициента трения глянцевых поверхностей составляли более чем около 5, в таблице 3 отмечены знаком (-). Ниже.
<b>Таблица 3</b>Образец
<b>3a</b><sup><b>1</b></sup>
<b>3b</b><sup><b>1</b></sup>
<b>3c</b><sup><b>1</b></sup>
<b>3d</b><sup><b>1</b></sup>
<b>3e</b><sup><b>1</b></sup>
<b>3f</b><sup><b>1</b></sup>
COF
<b>+</b>
<b>+</b>
<b>+</b>
<b>+</b>
<b>+</b>
<b>+</b>
Образец
<b>3a</b><sup><b>2</b></sup>
<b>3b</b><sup><b>2</b></sup>
<b>3c</b><sup><b>2</b></sup>
<b>3d</b><sup><b>2</b></sup>
<b>3e</b><sup><b>2</b></sup>
<b>3f</b><sup><b>2</b></sup>
COF
<b>+</b>
<b>*</b>
<b>-</b>
<b>*</b>
<b>+</b>
<b>*</b>
[00176]
Из таблицы 3 видно, что влияние немодифицированного крахмала на коэффициент трения глянцевых поверхностей не зависит от типа поливинилового спирта или степени модификации сополимеров поливинилового спирта. Из таблицы 3 дополнительно видно, что гидроксипропил-модифицированный крахмал обеспечивает получение приемлемых значений коэффициента трения для всех типов смол, кроме ПВС, модифицированного метилакрилатом. Таким образом, влияние гидроксипропил-модифицированного крахмала существенно не отличается для разных типов смол, за исключением ПВС, модифицированного акрилатом.
Пример 4
[00177]
4a
4b
4c
4d
4e
4f
4g
Были приготовлены водорастворимые пленки, содержащие разные крахмалы, и проведено испытание их прочности на растяжение и прочности на разрыв согласно Испытаниям Прочности на Растяжение и Испытаниям Прочности на Разрыв Каждый состав водорастворимой пленки содержал сополимер поливинилового спирта, имеющий малеатную модификацию, в количестве около 77% масс. в расчете на общую массу пленки. Составы пленки дополнительно содержали около 26 м.ч. пластификаторов на 100 м.ч. смолы, незначительные количества технологических добавок, например, поверхностно-активных веществ, антиоксидантов и т.п. в общем количестве около 1 м.ч. на 100 м.ч. смолы, а также крахмал в количестве около 2,66 м.ч. на 100 м.ч. смолы. Пленки содержали немодифицированный крахмал с содержанием амилозы 1% (), кислотно гидролизованный крахмал с содержанием амилозы 1% (), немодифицированный крахмал с содержанием амилозы около 25% (), гидроксиэтил модифицированный крахмал с содержанием амилозы 25% (), немодифицированный крахмал с содержанием амилозы 50% (), немодифицированный крахмал с содержанием амилозы 80% (), и гидроксипропил модифицированный крахмал с содержанием амилозы 80% (). Значения предела прочности на растяжение и значения предела прочности на разрыв приведены ниже в таблице 4.
<b>Таблица 4</b>Образец
<b>4a</b>
<b>4b</b>
<b>4c</b>
<b>4d</b>
<b>4e</b>
<b>4f</b>
<b>4g</b>
Предел прочности на растяжение(Н/мм<sup>2</sup>)
51,82
47,25
50,83
53,53
47,85
55,47
49,84
Предел прочности на разрыв(г/мил)
1797,22
1984,6
1803,01
1954,97
1673,16
1442,5
1302,07
[00178]
2
Из таблицы 4 видно, что значения предела прочности на растяжение (около 45-55 Н/мм) и предела прочности на разрыв (около 1300-2000 г/мил) водорастворимых пленок относительно сопоставимы для всех пленок. Следственно, из таблицы 4 видно, что содержание амилозы и тип модификации не оказывают существенного влияния на механические свойства водорастворимых пленок.
Пример 5
[00179]
5а
5b
5с
5д
5е
Водорастворимые пленки составов с разным отношением поливинилового спирта к крахмалу были приготовлены, и проведено испытание их прочности на растяжение и прочности на разрыв по вышеописанной методике. Каждый состав водорастворимой пленки содержал сополимер поливинилового спирта с малеатной модификацией. Составы пленки дополнительно содержали около 26 м.ч. пластификаторов на 100 м.ч. смолы, незначительные количества технологических добавок, например, поверхностно-активных веществ, антиоксидантов и т.п. в общем количестве около 1 м.ч. на 100 м.ч. смолы, а также крахмал с содержанием амилозы около 50%. Количество ПВС в смоле в расчете на общую массу пленки и соотношение ПВС: крахмал составляло 79% масс. ПВС и 100:0 (), 77% масс. и 97:3 (), 63% масс. и 80: 20 (), 47% масс. и 60:40 () или 32% масс. и 40:60 (). Пленки, для которых значения предела прочности на растяжение составляли около 45 МПа или более, в приведенной ниже таблице 5 отмечены знаком (+), а пленки, для которых значения предела прочности на растяжение составляли около 40 МПа или более, но менее чем около 45 МПа, в таблице 5 отмечены знаком (*), при этом пленки, для которых предел прочности на растяжение был менее 40 МПа, в таблице 5 отмечены знаком (-). Пленки, для которых значения предела прочности на разрыв составляли около 1500 г/мил или более, в приведенной ниже таблице 5 отмечены знаком (+), а пленки, для которых значения предела прочности на разрыв составляли около 500 г/мил или более, но менее чем около 1500 г/мил, в таблице 5 отмечены знаком (*), при этом пленки, для которых предел прочности на растяжение был менее 500 г/мил, в таблице 5 отмечены знаком (-).
<b>Таблица 5</b>Образец
<b>5a</b>
<b>5b</b>
<b>5c</b>
<b>5d</b>
<b>5e</b>
Предел прочности на растяжение МПа)
<b>+(47,16)</b>
<b>+ (51,06)</b>
<b>- (33,50)</b>
<b>- (23,28)</b>
<b>- (24,14)</b>
Предел прочности на разрыв (г/мил)
<b>+ (1774,61)</b>
<b>+ (1844,24)</b>
<b>- (159,07)</b>
<b>- (0)</b>
<b>- (0)</b>
[00180]
Из таблицы 5 видно, что при отношении количества смолы ПВС к немодифицированному крахмалу в водорастворимой пленке около 80: 20 или при более высоком содержании крахмала наблюдается резкое снижение значений предела прочности на растяжение и прочности на разрыв по сравнению со значениями для аналогичной водорастворимой пленки с меньшим содержанием крахмала, чем в случае соотношения 80: 20, например, с соотношением 97: 3.
Примеры 6-45
[00181]
Водорастворимые пленки, содержащие разные поливиниловые спирты в количестве от около 20% масс. до 95% масс., разные крахмалы в количестве от около 2,5 м.ч. до 30 м.ч. на 100 м.ч. смолы, пластификаторы в количестве от около 10% масс. до около 45% масс., поверхностно-активные вещества в количестве от около 0,1% масс. до 8,0% масс., горькие добавки в количестве от около 0,01% масс. до 10% масс. и отбеливающие компоненты в количестве от около 0,01% масс. до 10% масс. Составы пленок приведены ниже в таблице 6.
Смола в количестве от около 20% масс. до около 95% масс. в расчете на общую массу пленки
Крахмал в количестве от около 2,5 м.ч. до 30 м.ч. на 100 м.ч. смолы
Пластификатор в количестве от около 10% масс. до около 45% масс. в расчете на общую массу пленки
Поверхностно-активное веществов количестве от около 0,1% масс. до 8,0% масс. в расчете на общую массу пленки
от 0,01% масс. до 10% масс. в расчете на общую массу пленки
Пример
А
В
С
D
Е
F
G
Н
I
J
К
L
M
N
О
P
Глицерин
Необязательно, один или несколько пластификаторов*
Неионогенный
Необязательно, одно или несколько поверхностно-активных веществ **
Bitrex
Метабисульфит натрия
Содержание влаги в пленке
1
X
X
X
X
X
X
X
X
4-9% масс.
2
X
X
X
X
X
X
X
X
4-9% масс.
3
X
X
X
X
X
X
X
X
4-9% масс.
4
X
X
X
X
X
X
X
X
X
4-9% масс.
5
X
X
X
X
X
X
X
X
4-9% масс.
6
X
X
X
X
X
X
X
X
4-9% масс.
7
X
X
X
X
X
X
X
X
X
4-9% масс.
8
X
X
X
X
X
X
X
X
4-9% масс.
9
X
X
X
X
X
X
X
X
4-9% масс.
10
X
X
X
X
X
X
X
X
4-9% масс.
11
X
X
X
X
X
X
X
X
4-9% масс.
12
X
X
X
X
X
X
X
X
4-9% масс.
13
X
X
X
X
X
X
X
X
4-9% масс.
14
X
X
X
X
X
X
X
X
4-9% масс.
15
X
X
X
X
X
X
X
X
4-9% масс.
16
X
X
X
X
X
X
X
X
4-9% масс.
17
X
X
X
X
X
X
X
X
X
4-9% масс.
18
X
X
X
X
X
X
X
X
X
4-9% масс.
19
X
X
X
X
X
X
X
X
X
4-9% масс.
20
X
X
X
X
X
X
X
X
X
4-9% масс.
21
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
4-9% масс.
22
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
4-9% масс.
23
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
4-9% масс.
24
X
X
X
X
X
X
X
X
4-9% масс.
25
X
X
X
X
X
X
X
X
4-9% масс.
26
X
X
X
X
X
X
X
X
4-9% масс.
27
X
X
X
X
X
X
X
X
4-9% масс.
28
X
X
X
X
X
X
X
X
4-9% масс.
29
X
X
X
X
X
X
X
X
4-9% масс.
30
X
X
X
X
X
X
X
X
4-9% масс.
31
X
X
X
X
X
X
X
X
4-9% масс.
32
X
X
X
X
X
X
X
X
4-9% масс.
33
X
X
X
X
X
X
X
X
4-9% масс.
34
X
X
X
X
X
X
X
X
4-9% масс.
35
X
X
X
X
X
X
X
X
4-9% масс.
36
X
X
X
X
X
X
X
X
4-9% масс.
37
X
X
X
X
X
X
X
X
X
4-9% масс.
38
X
X
X
X
X
X
X
X
X
4-9% масс.
39
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
4-9% масс.
40
X
X
X
X
X
X
X
X
X
4-9% масс.
* выбран из одного или нескольких нижеуказанных компонентов: полиэтиленгликоля, сорбитола, триметилолпропана, 2-метил-1,3-пропандиола, дульцита, эритрита, глицеринпропиленоксидных полимеров, гексиленгликоля, пропиленгликоля, триэтиленгликоля, воранола, ксилитола
** выбрано из одного или нескольких нижеуказанных классов: катионные, анионные, цвиттерионные
А представляет собой алкилакрилатный терполимер ПВС
B представляет собой терполимер ПВС с мономерным звеном 2-акриламид-2-метилпропансульфоновой кислоты
С представляет собой терполимер ПВС с моноалкилмалеатным мономерным звеном в количестве 1,75% моль
D представляет собой терполимер ПВС с моноалкилмалеатным мономерным звеном в количестве 4,00% моль
E представляет собой гомополимер ПВС (вязкость 3; H 85)
F представляет собой гомополимер ПВС (вязкость 4; H 88)
G представляет собой гомополимер ПВС (вязкость 8; DH 88)
H представляет собой гомополимер ПВС (вязкость 13; DH 88)
I представляет собой гомополимер ПВС (вязкость 15; H 79)
J представляет собой гомополимер ПВС (вязкость 23; H 88)
K представляет собой гомополимер ПВС (вязкость 32; H 88)
L представляет собой гомополимер ПВС (вязкость 40; H 88)
М представляет собой гомополимер ПВС (вязкость 56; H 98)
N представляет собой кукурузные продукты компании Casco (25% амилозы, нативный продукт) (предоставлено компанией Ingredion)
O представляет собой Hylon V (50% амилозы, нативный продукт) (предоставлено компанией Ingredion)
P представляет собой Eco-Film (80% амилозы, гидроксипропил-модифицированныйй, ~ 2,5% мод) (предоставлено компанией Ingredion)
[00182]
Таким образом, в примерах от 6 по 45 представлены составы пленок, конкретно предусмотренные для приготовления водорастворимых пленок по настоящему описанию.
Пример 46
[00183]
Мешки получают из водорастворимых пленок по примерам 1-45. В частности, водорастворимые мешки могут быть сформованы из двух слоев водорастворимой полимерной пленки, загерметизированных на поверхности раздела, или из одной пленки, сложенной и загерметизорованной. В обоих способах пленка образует внутренний контейнер для мешка, который герметизируют в области соприкосновения матовых поверхностей, при этом глянцевая сторона пленки образует внешнюю сторону мешка.
[00184]
Сформованные пакеты дополнительно наполняют композициями, содержащими жидкости, порошки, гели или сочетания вышеуказанных компонентов. Композиции содержат такие компоненты, как поверхностно-активные вещества, отбеливатели, энзимы, отдушки, красители или пигменты, и/или растворители (для жидких и гелеобразных композиций).
Пример 47
[00185]
Водорастворимая пленка согласно настоящему описанию была термоформована в наполненные мешки с помощью промышленного скоростного оборудования. На примере полученных мешков были продемонстрированы реальные практические результаты снижения коэффициента трения водорастворимой пленки. В частности, для имеющихся на рынке пленок аналогичного состава, но не содержащих крахмала по настоящему описанию, во избежание слипания сформированных пакетов при работе с ними необходимо использовать порошки (например, тальк, как описано в патенте США № 9,290,727), при этом для мешков на основе пленок по настоящему изобретению использование порошков для предотвращения слипания не требуется. Наблюдаемое преимущество было обеспечено за счет использования пленки по настоящему описанию со сниженным коэффициентом трения.
[00186]
Вышеприведенное описание дано исключительно для ясности понимания, и не предполагает никаких из него следующих излишних ограничений, поскольку для специалистов в данной области техники очевидно наличие различных модификаций в пределах объема настоящего изобретения.
Все патенты, публикации и ссылки, цитированные в данном документе, полностью включены в данный документ посредством ссылки. В случае противоречий между настоящим описанием и включенными патентами, публикациями и ссылками, следует руководствоваться настоящим описанием.