專利名稱：空氣和水蒸氣可通透的可生物降解薄膜及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及空氣和水蒸氣可通透的可生物降解的塑料薄膜及其制備方法。
背景技術(shù)：
塑料薄膜的制備方法可以回溯許多年。例如，三十年前，授權(quán)于Trounstine等人的US3,484,835(1968)，該專利涉及具有所希望加工性能并制備有用制品如尿布的壓花塑料薄膜。自從那時起，在該領(lǐng)域已發(fā)表了許多專利。US4,376,147(1983)公開了壓花的橫向(CD)和縱向(MD)薄膜。US5,202,173(1993)和5,296,184(1994)公開了一種超-軟的熱塑性薄膜，該薄膜通過遞增拉伸壓花薄膜而制得，并且形成了取得透氣性的孔。所述薄膜可以包括填料。聚己酸內(nèi)酯(PCL)的聚合物薄膜和淀粉聚合物或者聚乙烯醇(PVOH)在遞增拉伸時也將產(chǎn)生可透氣的產(chǎn)品，如US5,200,247和5,407,979中所述。近年來，US5,865,926發(fā)表了一種具有空氣和水蒸氣通透性以及液體屏障性能的、無紡纖維網(wǎng)幅和熱塑性薄膜的布狀微孔性層壓材料的制備方法。
微孔膜產(chǎn)品的制造方法的公知已有些時日。例如，Liu的US3,832,267公開了含分散的非晶態(tài)聚合物相的聚烯烴在拉伸或取向之前的熔融-壓花，以便改善薄膜的氣體和水蒸氣通透性。根據(jù)Liu的267號專利，在雙軸向拉拔(拉伸)之前，首先對具有分散的非晶態(tài)聚丙烯相的晶狀聚丙烯的薄膜進(jìn)行壓花，以便生產(chǎn)出具有更大透氣性的取向無孔薄膜。分散的無定形相用來提供微孔，以便提高無孔薄膜的透氣性，從而改善濕氣通透性(MVT)。
1976年，Schwarz發(fā)表了一篇文章，描述了用來生產(chǎn)微孔性基質(zhì)的共混聚合物和組合物(Eckhard C.A.Schwartz(Biax-Fiberfilm)，“New Fibrillated Film Structures，Manufacture and Uses”，Pap.Synth.Conf.(TAPPI)，1976，第33-39頁)。根據(jù)這篇文章，兩種或多種不相容聚合物的薄膜，其中，一種聚合物形成連續(xù)相而第二聚合物形成不連續(xù)相，在拉伸時薄膜中將發(fā)生相分離，由此使聚合物基體中產(chǎn)生空隙并增加薄膜的孔隙性?？山Y(jié)晶聚合物的連續(xù)薄膜基體中還可填充無機(jī)填料如粘土，二氧化鈦，碳酸鈣等等，以便在拉伸聚合物基質(zhì)時提供微孔性。
許多其他的專利和出版物公開了制造微孔性熱塑薄膜產(chǎn)品的現(xiàn)象。例如，EP141592公開了使用聚烯烴，特別是使用含分散的聚苯乙烯相的乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)來制備微孔性薄膜，當(dāng)拉伸時將產(chǎn)生改善薄膜水蒸氣通透性的空隙薄膜。該EP’592專利還公開了對具有厚的和薄的區(qū)域的EVA薄膜進(jìn)行壓花，然后進(jìn)行拉伸的連續(xù)步驟，以便首先提供具有空隙的薄膜，當(dāng)進(jìn)一步進(jìn)行拉伸時它將產(chǎn)生網(wǎng)-狀產(chǎn)品。US4,452,845和4,596,738還公開了拉伸的熱塑性薄膜，其中，分散相可以是填充碳酸鈣的聚乙烯，以便在拉伸時提供微孔。US3,137,746；4,777,073；4,814,124；和4,921,653公開了與上述出版物描述的相同的方法，包括首先對含填料的聚烯烴薄膜進(jìn)行壓花，然后對薄膜進(jìn)行拉伸以提供微孔性的產(chǎn)品。包括WO98/23673在內(nèi)的其它已公開的專利申請涉及具有改善的濕氣通透率并且通過將共聚多酯樹脂和無機(jī)填料混合而制得的熱塑性共聚多酯薄膜。
可生物降解的和/或可堆肥的產(chǎn)品有助于環(huán)境資源的保護(hù)和防止產(chǎn)生額外的浪費(fèi)。制造廠家和用戶都意識到填埋及其他處置場地的空間是有限的，并積極地尋找優(yōu)于無生物降解能力的和/或不可堆肥的產(chǎn)品的可生物降解的和/或可堆肥的產(chǎn)品。在一次性的、高度使用的產(chǎn)品如嬰兒尿布，婦女衛(wèi)生產(chǎn)品，醫(yī)院被單等等中，對生物降解性和/或可堆肥性的需要是特別重要的。
可生物降解的和/或可堆肥的熱塑性薄膜在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的。上述US5,407,979公開了由三個組分組成的可生物降解的熱塑性薄膜鏈烷醇聚合物，變性淀粉，和乙烯共聚物。這些組分可進(jìn)行擠出并且薄膜可進(jìn)行拉伸以形成透氣薄膜。US5,200,247公開了包含烷?；酆衔?聚乙烯醇(PVA)混合物的可生物降解的熱塑性薄膜。US5,196,247公開了可堆肥的聚合物復(fù)合片材及其制備或堆肥方法。
完全可生物降解的和/或可堆肥的軟布狀復(fù)合材料公開于US5,851,937中。為了提供一種軟布狀的質(zhì)感，該復(fù)合材料是通過逐漸地拉伸一層或多層完全可生物降解的和/或可堆肥的無紡織物和塑料薄膜而制得。
但生產(chǎn)液體阻擋層的透氣薄膜和層壓材料仍然存在著許多缺點(diǎn)。在保持生物降解性，空氣透氣性和濕氣通透性的同時，難以獲得足夠強(qiáng)度的液體阻擋膜。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及一種空氣和水蒸氣都可吸入的可生物降解的薄膜，該薄膜還是液體的阻擋層。這些薄膜具有大于約1000克/平方米/每天的濕氣通透率(MVTRs)，和100F、95％的相對濕度(RH)(根據(jù)ASTME96E)，以及在90氣壓下大于約30cc/cm2/min的透氣性。
在上述專利申請?zhí)?9/080,063和09/480,374中，公開了具有高M(jìn)VTRs的、逐漸地拉伸的薄膜。這些申請涉及逐漸地拉伸的壓花的和未壓花的薄膜的改善，所述薄膜的MVTRs優(yōu)選在約1200-4500克/平方米/每天。另外還公開了這些薄膜與無紡基質(zhì)的透氣層壓材料。
本發(fā)明涉及可生物降解的薄膜和層壓材料進(jìn)一步的改進(jìn)，所述材料對于空氣和水蒸氣都是可滲透的。在本發(fā)明的廣泛形式中，可生物降解的薄膜包含可生物降解的熱塑性聚合物和機(jī)械造孔劑如碳酸鈣、二氧化硅和沸石的無機(jī)填料的混合物。在薄膜或?qū)訅翰牧现械脑炜讋┰诶鞎r、優(yōu)選在遞增的拉伸時將被激活，以形成微孔膜或纖維網(wǎng)幅和薄膜的層壓材料。混有可以成膜的淀粉聚合物或聚乙烯醇(PVA)的可生物降解的聚合物如聚己酸內(nèi)酯(PCL)是合適的。其他可生物降解的聚合物包括聚交酯(PLA)，聚酯和共聚多酯。
可生物降解的薄膜和層壓材料可用于尿布襯底，衛(wèi)生紙和衛(wèi)生墊，以及其它醫(yī)學(xué)、包裝和衣服應(yīng)用?？缮锝到獾谋∧び捎谄渫笟庑?，水蒸氣通透性和不透水性，因此尤其適于這些及其他類似的應(yīng)用。本發(fā)明可生物降解的薄膜的益處和性質(zhì)及其制備方法將參考下面詳細(xì)說明而進(jìn)一步理解。
發(fā)明詳細(xì)說明本發(fā)明的主要目的在于生產(chǎn)空氣和水蒸氣可通透的可生物降解的薄膜，該薄膜的透氣性在90psi氣壓下至少約30cc/cm2/min，MVTR大于約1000克/平方米/每天，以及100F、95％相對濕度(RH)(根據(jù)ASTME96E)。本發(fā)明的另一目的在于生產(chǎn)逐漸拉伸的可生物降解的熱塑性薄膜，該薄膜具有如下通透特性規(guī)則的厚度，均勻的孔隙性和無破裂。
A.可生物降解的薄膜和層壓材料該可生物降解的薄膜組合物可以通過將可生物降解的熱塑性聚合物與合適的添加劑和成孔填料進(jìn)行配制而獲得，以提供擠出物或薄膜。該薄膜可以與無紡織物進(jìn)行層壓。碳酸鈣，硫酸鋇，二氧化硅，和沸石顆粒是最普通的填料。如上所述，當(dāng)在環(huán)境溫度或室溫下拉伸含有不同聚合物相的可生物降解的薄膜時，薄膜將產(chǎn)生微孔，從而提供透氣性和水蒸氣傳輸性，這已為公知。這些方法描述于US5,200,247，和5,407,979中。相反，本發(fā)明涉及通過無機(jī)填料的加入，使可生物降解的薄膜具備高的透氣性和高的MVTRs，以及液體阻擋性。
如上所述，這些和其它的目的將通過本發(fā)明優(yōu)選的方式得以實(shí)現(xiàn)首先熔融摻混(a)約40-75％重量的上述可生物降解的聚合物，和(b)約25-60％重量的無機(jī)填料，例如碳酸鈣，沸石，二氧化硅，滑石，硫酸鋇，云母等等；然后將所述熔融摻混的組合物與其它添加劑一起擠入輥隙中，從而在沒有拉伸共振的情況下以至少約550-1200fpm的速度形成薄膜；并且以所述速度沿基本上并均勻橫跨薄膜并貫穿其深度的線將遞增的拉伸力施加至所述薄膜上，以提供可生物降解的微孔膜。
更準(zhǔn)確地說，在優(yōu)選的形式中，熔融摻混的組合物主要由約60-75％的聚酯如描述于WO98/23673中的脂族-芳族的共聚多酯組成，并且在此將其說明引入作為參考。特別是，這些熱塑性共聚多酯可以包含至少一種脂族二羧酸，至少一種芳族二羧酸，和至少一種具有4至約12碳原子的脂族二醇。另外，熱塑性共聚多酯可以包含至少一種芳族二羧酸，至少一種脂族二醇和聚亞烷基醚。脂族二羧酸選自己二酸，戊二酸，環(huán)己酸(cyciohexanoic acid)，及其混合物；所述芳族二羧酸的至少一種選自對苯二甲酸，間苯二酸，萘二羧酸，及其混合物；而所述脂族二醇的至少一種選自1，4-丁二醇，環(huán)己二甲醇，選自聚(乙二醇)，聚(丁二醇)和聚(丙二醇)，及其混合物的聚亞烷基醚化合物。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，熱塑性共聚多酯可以包含芳族二羧酸，脂族二醇，環(huán)脂族二羧酸，聚亞烷基醚等等的不同組合，所述這些均以共聚多酯的例子描述于WO98/23673出版物中。
其他的聚合物包括酯-醚聚酯(Hytrel and Armtel)；尼龍-醚聚酯(Pebax)；聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)；聚乙烯醇(PVA)；聚己酸內(nèi)酯(PCL)；淀粉；聚交酯(PLA)；淀粉和PVA，PCL，或PLA的混合物；聚酯如聚羥基(丁酸酯)(PHB)，聚羥基(戊酸酯)(PHV)；及其混合物。優(yōu)選的是，使用約25-40％的平均粒徑約為1-10微米的碳酸鈣，二氧化硅，硫酸鋇，或沸石。
可生物降解的無紡布可以層壓至所述薄膜上，并且優(yōu)選的是，它們包括公開于US5,539,081中的熔融-穩(wěn)定的交酯聚合物，即聚交酯無紡布(PLA)。該無紡布的所有長絲均由乳酸衍生得到的聚合物或聚合物的混合物制造，所述乳酸即L乳酸，D乳酸，或L和D乳酸的混合物。其他可生物降解的和/或可堆肥的無紡布包括棉無紡布，纖維素的無紡布，脂族-芳族的共聚多酯，及其混合物。
上述方法中，通過氣刀提供的冷卻區(qū)，熔融-摻混的組合物以織物形式被縫模擠出，然后進(jìn)入輥的壓區(qū)中，以便以高速形成薄膜。能夠生產(chǎn)出壓花的或平坦的(非壓花的)薄膜。如上所述，利用氣刀將有助于消除拉伸共振已為公知，例如參考US4,626,574。此外，如待審US09/395,627(1999年9月14日申請)所述，使用將冷卻氣體導(dǎo)入基本上與織物表面平行的冷卻區(qū)的裝置，在此將其引入作為參考。例如，可以使用示于US4,718,178和4,779,355中的裝置，并且在此也將這些專利的全部內(nèi)容引入作為參考。在冷卻之后，以高速沿基本上均勻橫跨薄膜并貫穿其深度的線，將遞增的拉伸力施加到薄膜或?qū)訅翰牧仙?，以便提供具有高M(jìn)VTR和高透氣性的逐漸拉伸的、壓花的或平坦的薄膜。
根據(jù)本發(fā)明的原則，在將織物擠入具有光滑鍍鉻表面的輥的壓區(qū)之后形成平面薄膜，從而生產(chǎn)出平面薄膜。當(dāng)以高速遞增拉伸時，平面薄膜將生產(chǎn)出具有大于1000克/平方米/天的高M(jìn)VTR的微孔膜產(chǎn)品。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，平面薄膜能比壓花薄膜更均勻地進(jìn)行遞增拉伸。正如現(xiàn)有技術(shù)中已知的那樣，拉伸過程可以在環(huán)境溫度，室溫，或高溫下進(jìn)行。另外在現(xiàn)有技術(shù)也已知的是，“環(huán)境”指的是無論在薄膜周圍存在什么樣的工藝條件，可能存在的環(huán)境溫度或氣氛。如上所述，微孔膜的層壓材料可以利用無紡的纖維網(wǎng)幅得到。
在優(yōu)選的方式中，微孔性層壓材料使用具有在約0.25-10密耳厚的薄膜，并且根據(jù)用途的不同，薄膜厚度將改變，最優(yōu)選的是，在一次性的應(yīng)用中，其厚度約為0.25-2密耳。層壓片材的無紡纖維網(wǎng)幅通常具有約5-75g/yd2，優(yōu)選約20-40g/yd2的重量。復(fù)合材料或?qū)訅翰牧峡梢栽跈M向(CD)進(jìn)行遞增拉伸，以形成CD拉伸的復(fù)合材料。此外，在CD拉伸之后還可以進(jìn)行縱向(MD)拉伸，以形成在CD和MD方向拉伸的復(fù)合材料。如上所述，微孔膜或?qū)訅翰牧峡梢杂糜谠S多不同的用途如其中需要水蒸氣和空氣通透特性以及液體屏障性能的嬰兒尿布，嬰兒訓(xùn)練褲，月經(jīng)墊和衣服等等。
B.微孔膜和層壓材料的拉伸機(jī)可以采用許多不同的拉伸機(jī)和技術(shù)對無紡纖維網(wǎng)幅和微孔性-可成型薄膜的薄膜或?qū)訅翰牧线M(jìn)行拉伸。人造短纖維的無紡的經(jīng)過梳毛機(jī)梳過的纖維網(wǎng)幅或熱壓粘合無紡纖維網(wǎng)幅的這些層壓材料可以用如下所述的拉伸機(jī)和技術(shù)進(jìn)行拉伸1.對角線嚙合拉伸機(jī)對角線嚙合拉伸機(jī)由在平行傳輸軸上的一對左手和右手斜齒輪-狀元件組成。所述軸排列在兩塊機(jī)側(cè)板之間，下軸位于固定軸承中而上軸位于垂直可滑動構(gòu)件的軸承中。借助由調(diào)整螺釘可操作的楔狀元件，可滑動構(gòu)件可在垂直方向上調(diào)整。將楔狀元件旋進(jìn)或旋出將分別地使可滑動構(gòu)件垂直地向下或向上移動，從而進(jìn)一步使上嚙合輥與下嚙合輥的齒輪狀齒嚙合或脫離。安裝至側(cè)面機(jī)架上的測微計(jì)可用于指示嚙合輥的齒的嚙合深度。
使用氣缸以使可滑動構(gòu)件穩(wěn)固地對著調(diào)整楔保持在其下嚙合位置，以便對抗由材料拉伸所產(chǎn)生的向上力。這些氣缸還可以縮回，以便使上下嚙合輥彼此脫離，以使材料通過該嚙合設(shè)備成絲，或者與激活時將打開所有機(jī)器夾點(diǎn)的安全電路相聯(lián)接。
通常使用驅(qū)動裝置，以驅(qū)動靜止的嚙合輥。如果為了機(jī)器穿絲或安全，上嚙合輥是可脫離的話，優(yōu)選使用排列在上下嚙合輥之間的無間隙傳動裝置，以保證在再次接合時一個嚙合輥的齒總是落在另一個嚙合輥的齒之間，并避免了嚙合齒的齒頂之間潛在的破壞性直接接觸。如果嚙合輥保持恒定的接合，那么，上嚙合輥通常不必驅(qū)動。通過材料的拉伸，借助驅(qū)動嚙合輥，可以完成驅(qū)動。
嚙合輥特別相似于小螺距斜齒輪。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，輥直徑為5.935英寸，螺旋角為45度，法向節(jié)距為0.100英寸，徑距為30，壓力角141，并且基本上是長齒頂高截頭形的齒輪。對于材料厚度而言，這將產(chǎn)生窄、深的齒形，所述齒形允許至多約0.090英寸的嚙合接合和在齒側(cè)面上約0.005英寸的間隙。所述齒不是用來傳送轉(zhuǎn)動的扭矩，并且在標(biāo)準(zhǔn)的嚙合拉伸操作中不接觸金屬-金屬。
2.橫向嚙合拉伸機(jī)CD嚙合拉伸裝置與對角線嚙合拉伸機(jī)是相同的，在嚙合輥及其他次要區(qū)域設(shè)計(jì)的差異如下所示。由于CD嚙合元件能夠具有大接合深度，因此，重要的是，當(dāng)頂軸提升或降低時，該設(shè)備包括使兩個嚙合輥的軸保持平行的裝置。必需保證的是，一個嚙合輥的齒總是落在另一個嚙合輥的齒之間，并且避免了在嚙合齒之間潛在的破壞性直接接觸。由齒條和齒輪排列保證了該平行運(yùn)動，其中，固定齒條與垂直可滑動構(gòu)件并排地連接至各側(cè)面機(jī)架上。軸橫過側(cè)面機(jī)架并在每一垂直可滑動構(gòu)件中的軸承中運(yùn)轉(zhuǎn)。齒輪留在軸的每一端上，并與齒條接合運(yùn)轉(zhuǎn)，以便產(chǎn)生希望的平行運(yùn)動。
除了在相對高摩擦系數(shù)材料的嚙合拉伸的情況下，CD嚙合拉伸機(jī)的驅(qū)動必須操縱上下嚙合輥。然而，驅(qū)動不必是無間隙的，因此少量的縱向失調(diào)或驅(qū)動滑移不會產(chǎn)生任何問題。利用CD嚙合元件的說明，該理由將變得顯而易見。
CD嚙合元件是用固體物料加工的，但最好稱之為交互堆疊的兩個不同直徑圓盤。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，嚙合圓盤的直徑為6英寸，厚度為0.031英寸，并且在其邊緣上具有全半徑。分開嚙合圓盤的間隔圓盤的直徑為5.5英寸，厚度為0.069英寸。對于各個面上的材料，這種結(jié)構(gòu)的兩個輥將能互相咬合0.231英寸，留下0.019英寸間隙。正如對角線嚙合拉伸機(jī)情況一樣，該CD嚙合元件構(gòu)型將具有0.100英寸的節(jié)距。
3.縱向嚙合拉伸機(jī)MD嚙合拉伸裝置與對角線嚙合拉伸機(jī)是相同的，所不同的是嚙合輥的設(shè)計(jì)。MD嚙合輥特別相似于小螺距正齒輪。
在優(yōu)選的實(shí)施方案中，輥直徑為5.933英寸，節(jié)距0.100英寸，徑距為30，壓力角14.5°，并且基本上是長齒頂高截頭形的齒輪。在齒輪滾刀偏移量為0.010英寸的這些輥上取第二通道，以便提供帶有更大間隙的窄齒。當(dāng)約0.090英寸接合時，這種構(gòu)型在材料厚度的各面上將具有約0.010英寸的間隙。
4.遞增的拉伸技術(shù)可以采用上述對角線、CD或MD嚙合拉伸機(jī)，以便產(chǎn)生無紡纖維網(wǎng)幅和微孔性-可成型薄膜的遞增拉伸的薄膜或?qū)訅翰牧?，從而形成本發(fā)明的微孔膜產(chǎn)品。例如，可以對人造短纖維或紡-粘長絲的無紡纖維網(wǎng)幅和微孔性-可成形的熱塑性薄膜的擠出層壓材料進(jìn)行拉伸操作。本發(fā)明的一個獨(dú)特的方面是可以遞增地對紡-粘長絲的無紡纖維網(wǎng)幅的層壓材料進(jìn)行拉伸，以便將極柔軟纖維涂在似布的層壓材料上。例如利用CD和/或MD嚙合拉伸機(jī)對無紡纖維網(wǎng)幅和微孔性-可成型薄膜的層壓材料進(jìn)行遞增拉伸，其中以約550fpm至1200fpm或更快的速度一次通過拉伸機(jī)，輥接合深度約0.060英寸至0.120英寸。這樣的遞增或嚙合拉伸的結(jié)果將產(chǎn)生具有優(yōu)異透氣性和液體-屏障性能的層壓材料，而且還具備優(yōu)異的粘著強(qiáng)度和軟布狀紋理。
以下實(shí)施例將闡明本發(fā)明微孔膜和層壓材料的制備方法。根據(jù)這些實(shí)施例以及進(jìn)一步的詳細(xì)說明，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說顯而易見的是，在不脫離本發(fā)明范圍下可以進(jìn)行各種變更。
附圖概述

圖1是實(shí)施例1的薄膜表面放大1000倍的顯微照片。
圖2是實(shí)施例1A薄膜橫截面放大2000倍的顯微照片。
圖3是實(shí)施例1B中由于嚙合而形成的未拉伸區(qū)域的薄膜表面放大1000倍的顯微照片。
圖4是實(shí)施例1B中由于嚙合拉伸而形成的拉伸區(qū)域的薄膜表面放大1000倍的顯微照片。
圖5是實(shí)施例1B中通過拉伸表面區(qū)域的薄膜橫截面放大2000倍的顯微照片。
實(shí)施例1A和1B在這些實(shí)施例中使用芳族-脂族型的可生物降解的共聚多酯，如在WO98/23673中充分描述過的。更準(zhǔn)確地說，通過使用本領(lǐng)域普通技術(shù)人員熟知的、常規(guī)的縫模流鑄薄膜擠塑工藝，擠出含有所述公開的實(shí)施例中描述的代表性的可生物降解的共聚多酯的薄膜，其包含約25-40％的沸石或碳酸鈣。特別是，在約425F-475F的熔融溫度下擠出厚度約為2密耳(50克/平方米)的薄膜。這樣的薄膜表面的顯微照片示于圖1中，而橫截面示于圖2中。對該薄膜進(jìn)行測試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)不是透氣的，但根據(jù)ASTM E96E試驗(yàn)方法，其MVTR(濕氣通透率)為939克/平方米/天。
當(dāng)在約72F的溫度下利用約0.070英寸的CD接合，然后利用約0.050英寸的MD接合，用上面描述的裝置進(jìn)行遞增拉伸時，實(shí)施例1A的薄膜將變成空氣可吸入的并具有增加的濕氣通透率。MVTR從939克/平方米/天(實(shí)施例1A)增加至2350克/平方米/天(實(shí)施例1B)。在90psi氣壓下，最初為零透氣率(實(shí)施例1A)的薄膜的透氣率變成570立方厘米空氣/平方米/分鐘(實(shí)施例1B)。
實(shí)施例1A和1B薄膜表面和橫截面的顯微照片確實(shí)示出了內(nèi)含的無機(jī)顆粒(參見圖1-5)。在進(jìn)行遞增拉伸時，本發(fā)明的高濕氣通透率和透氣的可生物降解薄膜確實(shí)在無機(jī)顆粒周圍有氣孔形成(參見圖4和5)。然而，未拉伸區(qū)域沒有顯示出氣孔形成(參見圖3)。實(shí)施例1B薄膜的橫截面(參見圖5)清楚地表明孔是連通的，空氣可以流通。在實(shí)施例1A的薄膜中(參見圖2，橫截面)沒有孔的連通以便使空氣流過。
實(shí)施例1A薄膜的機(jī)械性能如下

實(shí)施例1B的可生物降解薄膜適用于為了護(hù)理皮膚以及穿著舒適，需要空氣流動(通氣)，高濕氣通透性，和液體屏障性能的尿布背襯，衛(wèi)生紙和衛(wèi)生保健衣服的用途。
實(shí)施例2A-2H在這些實(shí)施例中，用類似的方式，將實(shí)施例1A使用的芳族-脂族型共聚多酯擠塑成薄膜。實(shí)施例2A-2H的薄膜在室溫下進(jìn)行CD和/或MD拉伸，從而變成空氣和水蒸氣可通透的可生物降解薄膜，如下所示。

根據(jù)上面描述，其他可生物降解的聚合物如聚交酯，聚己酸內(nèi)酯，淀粉，聚乙烯醇，聚酯，以及共聚多酯，可以用無機(jī)填料顆粒來處理，以提供空氣和濕氣可吸入的薄膜。
考慮到上面的詳細(xì)說明，應(yīng)當(dāng)理解的是，使用本發(fā)明的原則，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠理解的材料和條件，可以進(jìn)行各種變更。
權(quán)利要求
1.一種空氣和濕氣可通透的可生物降解的熱塑性薄膜，包含含無機(jī)填料顆粒分散相的可生物降解的熱塑性聚合物，所述薄膜的拉伸區(qū)域具有液體不能滲透的厚度，以便在薄膜中提供微孔性，根據(jù)ASTM E96E，該薄膜的濕氣通透率MVTR大于約1000克/平方米/天，并且在90psi氣壓下的空氣透氣性大于約30cc/cm2/min。
2.權(quán)利要求1的薄膜，其中，可生物降解的熱塑性聚合物選自聚己酸內(nèi)酯，淀粉，聚乙烯醇，聚交酯，聚酯，和共聚多酯，及其混合物。
3.權(quán)利要求1的薄膜，其中，所述填料選自碳酸鈣，二氧化硅，滑石，硫酸鋇，沸石，和云母，及其混合物。
4.層壓至可生物降解的纖維網(wǎng)幅上的權(quán)利要求1的薄膜。
5.權(quán)利要求4的薄膜，其中，所述纖維網(wǎng)幅的纖維選自纖維素聚合物，聚酯，共聚多酯，完全L乳酸的聚合物，完全D乳酸的聚合物，L乳酸和D乳酸的共聚物，以及L乳酸和D乳酸的聚合物的混合物。
6.權(quán)利要求1的薄膜，其中，可生物降解的熱塑性聚合物選自聚乙烯醇(PVA)，聚己酸內(nèi)酯(PCL)，聚交酯(PLA)，淀粉，淀粉和PVA，PCL或PLA的混合物，聚羥基(丁酸酯)(PHB)，聚羥基(戊酸酯)(PHV)，和脂族-芳族共聚多酯，及其混合物。
7.權(quán)利要求1的薄膜，其中，微孔膜的厚度約為0.25-10密耳。
8.權(quán)利要求1的薄膜，其中，微孔膜的厚度約為0.25-2密耳。
9.權(quán)利要求1的薄膜，其中，根據(jù)ASTM E96E，其濕氣通透率(MVTR)約為2000-4500克/平方米/每天，并且在90psi氣壓下透氣率約為200-1600cc/min/cm2。
10.權(quán)利要求1的薄膜，其中，所述無機(jī)填料選自碳酸鈣，硫酸鋇，云母，滑石，二氧化硅，和沸石。
11.一種高速制備具有液體屏障性能、空氣和濕氣通透性、可生物降解的熱塑性薄膜的方法，包括熔融摻混約40-75％重量的可生物降解的熱塑性聚合物和約25-60％重量的無機(jī)填料顆粒，從而形成可生物降解的熱塑性聚合物組合物；由縫模將所述熔融熱塑性組合物的網(wǎng)幅擠出，通過冷卻區(qū)，進(jìn)入輥隙中，從而在沒有拉伸共振下，在至少約550-1200fpm的速度下，形成厚度約0.25-10密耳的薄膜；在所述速度下，沿基本上并且均勻橫跨所述薄膜并貫穿其深度的線，將遞增的拉伸力施加至所述薄膜上，從而提供根據(jù)ASTM E96E，MVTR大于約1000克/平方米/天并且在90psi氣壓下空氣透氣性大于約30cc/cm2/min的可生物降解的微孔膜。
12.權(quán)利要求11的方法，其中，根據(jù)ASTM E96E，MVTR約為2000-4500克/平方米/每天，并且在90psi氣壓下透氣率約為200-1600cc/min/cm2。
13.權(quán)利要求11的方法，包括將可生物降解的無紡纖維網(wǎng)幅引入所述的輥隙中，并控制壓縮力以便將網(wǎng)幅粘結(jié)至所述薄膜上，并拉伸以形成層壓的可生物降解的薄膜。
14.權(quán)利要求11的方法，其中，可生物降解的熱塑性聚合物選自聚己酸內(nèi)酯，淀粉，聚乙烯醇，聚交酯，聚酯，和共聚多酯，及其混合物。
15.權(quán)利要求11的方法，其中所述填料選自碳酸鈣，二氧化硅，滑石，硫酸鋇，沸石，和云母，及其混合物。
16.權(quán)利要求11的方法，其中，所述纖維網(wǎng)幅的纖維選自纖維素聚合物，聚酯，共聚多酯，完全L乳酸的聚合物，完全D乳酸的聚合物，L乳酸和D乳酸的共聚物，以及L乳酸和D乳酸的聚合物的混合物。
17.權(quán)利要求11的方法，其中，可生物降解的熱塑性聚合物選自聚乙烯醇(PVA)，聚己酸內(nèi)酯(PCL)，聚交酯(PLA)，淀粉，淀粉和PVA，PCL或PLA的混合物，聚羥基(丁酸酯)(PHB)，聚羥基(戊酸酯)(PHV)，和脂族-芳族共聚多酯，及其混合物。
18.權(quán)利要求11的方法，其中，微孔膜的厚度約為0.25-10密耳。
19.權(quán)利要求11的方法，其中，微孔膜的厚度約為0.25-2密耳。
20.權(quán)利要求11的方法，其中，根據(jù)ASTM E96E，濕氣通透率(MVTR)約為2000-4500克/平方米/天。
21.權(quán)利要求11的方法，其中，所述無機(jī)填料的平均粒度約1-10微米，并且選自碳酸鈣，硫酸鋇，二氧化硅和沸石。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種通過高速方法制備的可生物降解的薄膜，所述薄膜對于水蒸氣和空氣是通透性的，并且對于液體起阻擋層的作用。所述薄膜根據(jù)ASTM E96E具有約1000－4500克/平方米/天的高的濕氣通透率(MVTR)，并且在90psi氣壓下空氣透氣率約為30－2000cc/min/cm
文檔編號B32B37/15GK1596277SQ01819325
公開日2005年3月16日 申請日期2001年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月22日
發(fā)明者吳派川, 托馬斯·R.·賴爾 申請人:克洛佩塑料產(chǎn)品公司