由可再生聚酯形成的透氣膜的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了由熱塑性組合物形成的透氣膜，該熱塑性組合物含有剛性可再生聚酯并具有空隙化結(jié)構(gòu)。為了獲得這樣的結(jié)構(gòu)，將含有可再生聚酯和聚合物增韌添加劑的熱塑性組合物擠出至表面上，以形成前體膜，其中增韌添加劑可以作為離散的物理區(qū)域被分散于可再生聚酯的連續(xù)基質(zhì)內(nèi)。隨后，將前體膜在聚酯的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以下的溫度下拉伸或者拉拔(即，“冷拉拔”)。不希望受限于理論，本發(fā)明人相信，在可再生聚酯基體中，在那些位于離散區(qū)域鄰近處的區(qū)域處，拉拔工藝的變形力和伸長應(yīng)變導(dǎo)致剝離發(fā)生。這產(chǎn)生了位于離散區(qū)域鄰近處的空隙網(wǎng)絡(luò)。
【專利說明】由可再生聚酯形成的透氣膜
[0001] 發(fā)明背景
[0002] 在使用過程中，一次性吸收性產(chǎn)品（如，尿布、女性衛(wèi)生產(chǎn)品、失禁產(chǎn)品等）要經(jīng)受 一次或多次液體侵入，如水、尿、月經(jīng)、或血的侵入。許多市售的尿布允許水蒸氣穿過尿布并 進(jìn)入環(huán)境，以便減少貼著皮膚保留的水分的量和降低因皮膚過度水合而造成的皮膚刺激和 皮疹的機(jī)會(huì)。為了在保留液體的同時(shí)允許蒸汽穿過尿布并進(jìn)入環(huán)境，通常采用由層壓至膜 的無紡纖網(wǎng)形成的"透氣"外罩（outer cover)。常規(guī)的膜采用當(dāng)拉伸時(shí)導(dǎo)致在該膜中形成 一系列微孔的填料顆粒。這樣的填料顆粒的實(shí)例包括無機(jī)顆粒，如碳酸鈣、粘土、二氧化鈦、 硅藻土及其它類似顆粒。為了獲得所期望的透氣性，這樣的膜通常會(huì)含有約45 %至約65 % 的填料顆粒。由填料顆粒產(chǎn)生的微孔形成了通常被稱為穿過膜的"彎曲路徑"。接觸膜的一 側(cè)的液體不具有穿過膜的直接通路。相反，膜中的微孔通道網(wǎng)絡(luò)防止液體通過，但允許氣體 和水蒸氣通過。
[0003] 這樣的微孔膜的一個(gè)缺點(diǎn)在于，它們通常由不可再生的聚烯烴（例如，LLDPE)形 成。不幸的是，可再生聚合物在這樣的膜中的應(yīng)用由于對(duì)這樣的聚合物熱加工涉及的困難 而是有問題的。例如，可再生聚酯具有相對(duì)高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度并通常展示出很高的剛度 和拉伸模量，而具有低的延展性/斷裂伸長率。作為實(shí)例，聚乳酸具有約59°C的玻璃化轉(zhuǎn)變 溫度和約2GPa或更高的拉伸模量。不過，PLA材料的拉伸伸長率（在斷裂時(shí)）僅為約5%。 這樣的高模量和低伸長率顯著限制了這樣的聚合物在膜中的應(yīng)用，在所述膜中要求在材料 剛度和伸長率之間的良好平衡。除了這些問題以外，例如聚乳酸對(duì)于無聲柔性膜應(yīng)用而言 還是太硬，并傾向于在使用期間出現(xiàn)性能問題，例如給成年女性產(chǎn)品造成嘈雜的沙沙聲。
[0004] 因此，目前對(duì)于可以由可再生聚酯組合物形成但是仍然能夠展示良好的機(jī)械性能 的透氣膜存在需求。
[0005] 發(fā)明概沭
[0006] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，公開了透氣膜，其具有約500g/m2/24小時(shí)或更高的 水蒸氣透過率。所述膜包含熱塑性組合物，所述組合物包含至少一種玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為約 〇°C或更高的剛性可再生聚酯和至少一種聚合物增韌添加劑。熱塑性組合物具有這樣的形 態(tài)，其中多個(gè)離散的主區(qū)域和空隙分散于連續(xù)相內(nèi)，所述區(qū)域含有聚合物增韌添加劑，所述 連續(xù)相含有可再生聚酯。由空隙占據(jù)的組合物的平均體積百分率為約20%至約80%每立 方厘米。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，公開了吸收性制品，其包含一般地液體不可滲透 的透氣膜，所述透氣膜包含如本文中所描述的熱塑性組合物。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施方案，公開了形成透氣膜的方法。該方法包括形成含有 剛性可再生聚酯和聚合物增韌添加劑的共混物，其中剛性可再生聚酯的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為 約〇°C或更高；擠出所述共混物至表面上，以形成前體膜材料；和在低于可再生聚酯的玻璃 化轉(zhuǎn)變溫度的溫度下將前體膜材料拉伸，以形成含有多個(gè)空隙的透氣膜。
[0009] 本發(fā)明的其它特征和方面將在下面更加詳細(xì)地討論。
[0010] 附圖簡沭 toon] 針對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，參照附圖于本說明書的剩余部分中更加具體地描述本 發(fā)明的完整和能夠?qū)嵤┑墓_內(nèi)容，包括其最佳實(shí)施方式，其中：
[0012] 圖1是形成本發(fā)明的膜的一個(gè)實(shí)施方案的示意圖；
[0013] 圖2是在冷拉拔前實(shí)施例2的樣品的SEM顯微照片；和
[0014] 圖3是在冷拉拔后實(shí)施例2的樣品的SEM顯微照片。
[0015] 在本說明書和附圖中參考標(biāo)記的重復(fù)使用旨在表示本發(fā)明相同或相似的特征或 要素。
[0016] 代表件實(shí)施方案的詳述
[0017] 現(xiàn)在將詳細(xì)參照本發(fā)明的各實(shí)施方案，在下文闡述各實(shí)施方案的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施 例。每個(gè)實(shí)施例均是以解釋本發(fā)明而非限制本發(fā)明的方式來提供的。事實(shí)上，對(duì)于本領(lǐng)域 技術(shù)人員而言將顯而易見的是，在不背離本發(fā)明的范圍或精神的情況下，可以在本發(fā)明中 作出各種修改和變化。例如，作為一個(gè)實(shí)施方案的部分來說明或描述的特征可以在另一個(gè) 實(shí)施方案中使用，以得到還進(jìn)一步的實(shí)施方案。因此，本發(fā)明旨在涵蓋落入所附權(quán)利要求及 其等同方式的范圍內(nèi)的修改和變化。
[0018] 一般而言，本發(fā)明涉及由熱塑性組合物形成的透氣膜，該熱塑性組合物含有剛性 可再生聚酯并具有空隙化結(jié)構(gòu)。為了獲得這樣的結(jié)構(gòu)，將含有可再生聚酯和聚合物增韌添 加劑的熱塑性組合物擠出至表面上，以形成前體膜，在前體膜中增韌添加劑作為離散的物 理區(qū)域被分散于可再生聚酯的連續(xù)基質(zhì)內(nèi)。隨后，將前體膜在低于聚酯的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度 的溫度下拉伸或者拉拔（即，"冷拉拔"）。不希望受限于理論，本發(fā)明人相信在可再生聚酯 基質(zhì)中，在那些位于離散區(qū)域鄰近處的區(qū)域處，拉拔工藝的變形力和伸長應(yīng)變導(dǎo)致剝離發(fā) 生。這產(chǎn)生了位于離散區(qū)域鄰近處的空隙網(wǎng)絡(luò)。
[0019] 在給定單位體積的熱塑性組合物內(nèi)，由空隙占據(jù)的平均體積百分率相對(duì)高，例如 為約20 %至約80 %每立方厘米所述組合物，在一些實(shí)施方案中為約30 %至約70 %，和在一 些實(shí)施方案中為約40%至約60%每立方厘米所述組合物。這樣高的空隙體積可以顯著提 高所述膜的水蒸氣透過率（〃WVTR〃），即如以克每平方米每24小時(shí)（g/m 2/24hrS)為單位測 量的水蒸氣透過材料的速率。例如，所述膜展示出的WVTR可以為約500克/m 2-24小時(shí)或更 高，在一些實(shí)施方案中約為1，〇〇〇克/m2-24小時(shí)或更高，在一些實(shí)施方案中約為2, 000克/ m2-24小時(shí)或更高，在一些實(shí)施方案中約為3, 000至約15, 000克/m2-24小時(shí)。高空隙體積 還可以降低所述膜的密度。例如，所述膜的密度可以為約1.4克每立方厘米（〃g/cm 3〃）或 更小，在一些實(shí)施方案中約1. lg/cm3或更小，在一些實(shí)施方案中約0. 4g/cm3至約1. Og/cm3, 和在一些實(shí)施方案中約0. 5g/cm3至約0. 95g/cm3。
[0020] 現(xiàn)在將更詳細(xì)地描述本發(fā)明的各實(shí)施方案。
[0021] I.熱塑件纟目合物
[0022] A.可再牛聚酯
[0023] 可再生聚酯通常占熱塑性組合物的約70wt. %至約99wt. %，在一些實(shí)施方案中 占熱塑性組合物的約75wt. %至約98wt. %，和在一些實(shí)施方案中占熱塑性組合物的約 80wt. %至約95wt. %。多種可再生聚酯中的任一種通常都可以在熱塑性組合物中采用，例 如脂族聚酯，如聚己酸內(nèi)酯、聚酰胺酯、聚乳酸（PLA)及其共聚物、聚乙醇酸、聚碳酸亞烷基 酯（例如，聚碳酸亞乙酯）、聚-3-羥基丁酸酯（PHB)、聚-3-羥基戊酸酯（PHV)、3_羥基丁 酸酯與4-羥基丁酸酯的共聚物、3-羥基丁酸酯與3-羥基戊酸酯的共聚物（PHBV)、3_羥基 丁酸酯與3-羥基己酸酯的共聚物、3-羥基丁酸酯與3-羥基辛酸酯的共聚物、3-羥基丁酸 酯與3-羥癸基酸酯的共聚物、3-羥基丁酸酯與3-羥基十八烷酸酯的共聚物和基于琥珀酸 酯的脂族聚合物（例如，聚琥珀酸亞丁酯、聚琥珀酸己二酸亞丁酯、聚琥珀酸亞乙酯等）；月旨 族-芳香族共聚酯（例如，聚己二酸對(duì)苯二酸亞丁酯、聚己二酸對(duì)苯二酸亞乙酯、聚己二酸 間苯二酸亞乙酯、聚己二酸間苯二酸亞丁酯等）；芳香族聚酯（例如，聚對(duì)苯二甲酸乙二醇 酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯等）；等等。
[0024] 通常地，熱塑性組合物含有至少一種性質(zhì)上為剛性并因此具有相對(duì)高的玻璃化轉(zhuǎn) 變溫度的可再生聚酯。例如，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（"T g")可為約0°C或更高，在一些實(shí)施方案中 為約5 °C至約100°C，在一些實(shí)施方案中為約30°C至約80°C，在一些實(shí)施方案中為約50°C至 約75°C?？稍偕埘サ娜廴跍囟纫部蔀榧s140°C至約260°C，在一些實(shí)施方案中為約150°C 至約250°C，和在一些實(shí)施方案中為約160°C至約220°C。熔融溫度可以根據(jù)ASTM D-3417 采用差示掃描量熱法（〃DSC〃）來測定。玻璃化轉(zhuǎn)變溫度可以根據(jù)ASTM E1640-09通過動(dòng)態(tài) 機(jī)械分析來測定。
[0025] -種特別適合的剛性聚酯是聚乳酸，其通?？稍醋匀樗岬娜我馔之悩?gòu)體的單體 單元，如左旋乳酸（"L-乳酸")、右旋乳酸（"D-乳酸")、內(nèi)消旋乳酸（meso-lactic acid) 或其混合物。單體單元也可以由乳酸的任意同分異構(gòu)體的酸酐，包括左旋丙交酯、右旋丙交 酯、內(nèi)消旋丙交酯（meso-lactide)或其混合物形成。這樣的乳酸和/或丙交酯的環(huán)狀二聚 體也可以被采用。任意已知的聚合方法，如縮聚或開環(huán)聚合，均可以用來聚合乳酸。少量的 擴(kuò)鏈劑（例如，二異氰酸酯化合物、環(huán)氧化合物或者酸酐）可以被采用。聚乳酸可以是均聚 物或者共聚物，如含有源自L-乳酸的單體單元和源自D-乳酸的單體單元的。雖然不要求， 源自L-乳酸的單體單元和源自D-乳酸的單體單元中之一的含量比率優(yōu)選為約85摩爾％ 或者更高，在一些實(shí)施方案中為約90摩爾％或者更高，和在一些實(shí)施方案中為約95摩爾％ 或者更高。多種聚乳酸可以以任意百分比共混，其中每種均具有不同的源自L-乳酸的單體 單元與源自D-乳酸的單體單元之比。當(dāng)然，聚乳酸也可以與其它類型的聚合物（例如，聚 烯烴、聚酯等）共混。
[0026] 在一個(gè)特別的實(shí)施方案中，聚乳酸具有以下通式結(jié)構(gòu)：
[0027]
【權(quán)利要求】
1. 一種透氣膜，其具有約500g/m2/24小時(shí)或更高，并優(yōu)選為約2, 000g/m2/24小時(shí)或更 高的水蒸氣透過率，所述膜包含熱塑性組合物，所述熱塑性組合物包含： 至少一種玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為約0°C或更高，優(yōu)選為約50°C至約75°C的剛性可再生聚 醋；和 至少一種聚合物增韌添加劑， 其中所述熱塑性組合物具有這樣的形態(tài)，其中多個(gè)離散的主區(qū)域和空隙分散于連續(xù)相 內(nèi)，所述區(qū)域含有所述聚合物增韌添加劑，并且所述連續(xù)相含有所述可再生聚酯， 其中由所述空隙占據(jù)的組合物的平均體積百分率為約20%至約80%每立方厘米，優(yōu) 選為約40%至約60%每立方厘米。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的透氣膜，其中所述熱塑性組合物通常不含無機(jī)填料顆粒。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的透氣膜，其中所述空隙的長徑比為約0. 1至約1。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的透氣膜，其中所述空隙具有約2微米或更小的縱向尺寸和約 2微米至約5微米的橫向尺寸。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的透氣膜，其中所述熱塑性組合物具有約1.4克每 立方厘米或更小的密度。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的透氣膜，其中所述可再生聚酯為聚乳酸。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的透氣膜，其中所述可再生聚酯的溶解度參數(shù)與所 述聚合物增韌添加劑的溶解度參數(shù)之比為約〇. 5至約1. 5,所述可再生聚酯的熔體流動(dòng)速 率與所述聚合物增韌添加劑的熔體流動(dòng)速率之比為約〇. 2至約8,并且所述可再生聚酯的 楊氏彈性模量與所述聚合物增韌添加劑的楊氏彈性模量之比為約2至約500。
8. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的透氣膜，其中所述聚合物增韌添加劑包括聚烯 烴，如丙烯均聚物、丙烯/ α -烯烴共聚物、乙烯/ α -烯烴共聚物或其組合。
9. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的透氣膜，其進(jìn)一步包含至少一種界面改性劑。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的透氣膜，其中所述界面改性劑的運(yùn)動(dòng)粘度在40°C的溫度下 測定為約0.7至約200厘沲。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的透氣膜，其中所述界面改性劑是疏水的。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的透氣膜，其中所述界面改性劑為硅氧烷、硅氧烷-聚醚共聚 物、脂族聚酯、芳香族聚酯、亞烷基二醇、鏈烷二醇、氧化胺、脂肪酸酯或者其組合。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的透氣膜，其中所述聚合物增韌添加劑基于所述可再生聚 酯的重量占約lwt. %至約30wt. %，所述界面改性劑基于所述可再生聚酯的重量占約 0· lwt. %至約 20wt. %。
14. 前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的透氣膜，其中所述組合物包含聚環(huán)氧化物改性劑，所 述聚環(huán)氧化物改性劑包括環(huán)氧官能的（甲基）丙烯酸單體組分。
15. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的透氣膜，其中所述可再生聚酯占所述熱塑性組 合物的約70wt. %或更多。
16. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的膜，其中所述膜是含有基層和至少一個(gè)附加層 的多層膜，其中所述基層含有所述熱塑性組合物。
17. -種吸收性制品，其包含前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的膜。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的吸收性制品，其進(jìn)一步包括放置于所述一般地液體不可滲 透的膜與液體可滲透層之間的吸收芯。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的吸收性制品，其中所述膜連接至無紡纖網(wǎng)材料。
20. -種形成透氣膜的方法，所述方法包括： 形成共混物，所述共混物含有剛性可再生聚酯，如聚乳酸，和聚合物增韌添加劑，如聚 烯烴，其中所述剛性可再生聚酯的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為約〇°C或更高； 擠出所述共混物至表面上，以形成前體膜材料；和 在低于所述可再生聚酯的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度下，優(yōu)選地在所述可再生聚酯的玻璃 化轉(zhuǎn)變溫度以下至少約l〇°C的溫度下，將所述前體膜材料拉伸，以形成含有多個(gè)空隙的透 氣膜。
【文檔編號(hào)】C08K3/00GK104114621SQ201380008920
【公開日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2013年1月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月10日
【發(fā)明者】V·A·托波爾卡雷夫, R·J·麥克尼尼, N·T·肖勒, T·伊比 申請(qǐng)人:金伯利-克拉克環(huán)球有限公司