CN101778897B - 可生物降解的水敏性膜 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可生物降解和水敏性(例如水溶性、水分散性等)膜，其在水存在下随着时间的流逝会失去其完整性。该膜包含可生物降解聚酯、淀粉、水溶性聚合物和增塑剂。本发明通过选择性控制膜结构的各个方面，诸如所使用组分的本性、各组分的相对用量、形成膜的方式等来获得预期的膜的水敏性。

Description

可生物降解的水敏性膜
背景技术
膜用在多种一次性用品，诸如尿布、卫生巾、成人失禁衣物、绷带等中。例如，许多卫生巾在卫生巾背面(与接触身体的表面相对的卫生巾表面)具有粘贴条，以将卫生巾粘贴在内衣上并将卫生巾保持在倚靠身体的位置上。在使用前，粘贴条以可剥性隔离衬垫来保护。一旦移除该可剥性隔离衬垫，必须将其弃去。传统的隔离衬垫可以包含涂有隔离涂层的膜或纸张。然而，这种涂敷的隔离膜或纸张不容易分散在水中，因此处理方式仅限于将隔离衬垫堆放在废料桶中。虽然对于消费者来说，将常规隔离衬垫抛入马桶中是方便的，但这可能会造成马桶阻塞。
针对这些和其他问题，已经开发出由水敏性膜制成的可冲掉的隔离衬垫。Kerins等人的美国专利第6,296,914号描述了一种水敏性膜，可包括例如聚环氧乙烷、环氧乙烷-环氧丙烷共聚物、聚甲基丙烯酸、聚甲基丙烯酸共聚物、聚乙烯醇、聚(2-乙基噁唑啉)、聚乙烯甲基醚、聚乙烯吡咯烷酮/醋酸乙烯酯共聚物、甲基纤维素、乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、乙基羟乙基纤维素、甲基醚淀粉、聚(n-异丙基丙烯酰胺)、聚N-乙烯基己内酰胺、聚乙烯甲基噁唑烷酮、聚(2-异丙基-2-噁唑啉)、聚(2，4-二甲基-6-三嗪基乙烯)或其组合。然而，这些聚合物中的一部分不是热塑性的，因而不容易使用热塑性膜转换设备进行处理。此外，这些膜通常也不是可生物降解的，并因而会进一步使处理程序变复杂。某些水敏性膜在使用期间也往往缺乏良好的机械性能。
因此，普遍需要有显示良好机械性能且还可生物降解并具有水敏性的膜。
发明内容
根据本发明的一个实施方案，公开了一种水敏性可生物降解膜，其包含大约1重量％至大约50重量％的至少一种可生物降解聚酯、大约0.5重量％至大约45重量％的至少一种水敏性淀粉、大约0.1重量％至大约40重量％的至少一种增塑剂和大约0.1重量％至大约40重量％的至少一种水溶性聚合物。所述可生物降解聚酯的熔点是大约50℃至大约180℃、玻璃化转变温度是大约25℃或更低。
根据本发明的另一个实施方案，公开了一种包括主体部分的吸收性制品，该主体部分包括可渗透液体的顶层、一般不可渗透液体的底层以及位于底层和顶层之间的吸收芯。吸收性制品还包括限定了第一表面和相对第二表面的隔离衬垫，第一表面设置在与位于吸收性制品上的粘合剂相邻处。隔离衬垫、底层或二者包括水敏性可生物降解膜，该水敏性可生物降解膜包含至少一种可生物降解聚酯、至少一种淀粉、至少一种水溶性聚合物和至少一种增塑剂。
以下将更详细地描述本发明的其他特征和方面。
附图的简要说明
参看所附附图，本发明相对于本领域技术人员而言完整且充分公开的内容，包括其最佳模式将在说明书的剩余部分更详细地描述，其中：
图1是根据本发明用于形成水敏性膜方法的一个实施方案的示意图；以及
图2是可根据本发明的一个实施方案形成的吸收性制品的顶视图。
在本说明书和附图中重复使用的参考标记意指本发明的相同或相似的特征或元件。
代表性实施方式的详述
现在将通过以下给出的一个或多个实例来详细描述本发明的各种实施方案。每个实例仅用来解释本发明，而不是对本发明的限制。事实上，本领域技术人员清楚在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可以对本发明进行各种修改和变化。例如，一个实施方案部分所示出或描述的特征可用在另一个实施方案中，以产生又一个实施方案。因而，本发明意欲覆盖落入所附权利要求及其等同替换范围内的这样的修改和变化。
通常来说，本发明涉及可生物降解和水敏性(例如，水溶性、水分散性等)膜，其能在水存在时随着时间的流逝而失去其完整性。该膜包含可生物降解的聚酯、淀粉、水溶性聚合物和增塑剂。本发明通过选择性控制膜结构的多个方面，诸如所使用组分的本性、各组分的相对用量、形成膜的方式等来获得具有预期水敏性特征的膜。在这点上，以下将更详细地描述本发明的各种实施方案。
I.膜组分
A.可生物降解聚酯
术语“可生物降解”通常是指由自然存在的微生物，诸如细菌、真菌和海藻；环境热量；湿气或其他环境因素，诸如根据ASTM测试方法5338.92所确定因素的作用而降解的材料。用于本发明的可生物降解聚酯通常具有相对低的玻璃化转变温度(“Tg”)，以降低膜的硬度和改善聚合物的加工性能。例如，Tg为大约25℃或更低，在一些实施方案中是大约0℃或更低，在一些实施方案中是大约至-10℃或更低。类似地，可生物降解聚酯的熔点也相对低，以改善生物降解速率。例如，熔点通常为大约50℃至大约180℃，在一些实施方案中是大约80℃至大约160℃，在一些实施方案中是大约100℃至大约140℃。熔化温度和玻璃化转变温度可根据本领域公知的ASTM D-3417使用差示扫描量热法(“DSC”)来确定。这样的试验可使用购自T.A.Instruments Inc.of New Castle，Delaware的DSC Q100差示扫描量热仪(装配有液氮冷却附件)和THERMAL ADVANTAGE(发行版4.6.6)分析软件程序来进行。
可生物降解聚酯的数均分子量(“Mn”)是大约40,000至大约120,000克/摩尔，在一些实施方案中是大约50,000至大约100,000克/摩尔，在一些实施方案中是大约60,000至大约85,000克/摩尔。类似地，聚酯的重均分子量(“Mw”)也可以是大约70,000至大约300,000克/摩尔，在一些实施方案中是大约80,000至大约200,000克/摩尔，在一些实施方案中是大约100,000至大约150,000克/摩尔。重均分子量与数均分子量(“Mw/Mn”)之比即“多分散指数”也相对低。例如，多分散指数通常是大约1.0至大约4.0，在一些实施方案中是大约1.2至大约3.0，在一些实施方案中是大约1.4至大约2.0。重均分子量和数均分子量可通过本领域技术人员所公知的方法来确定。
在温度为170℃和剪切速率为1000秒-1下确定时，可生物降解聚酯的表观粘度也可以是大约100至大约1000帕斯卡秒(Pa·s)，在一些实施方案中是大约200至大约800Pa·s，在一些实施方案中是大约300至大约600Pa·s。可生物降解聚酯的熔体流动指数也可以是每10分钟大约0.1至大约30克，在一些实施方案中是每10分钟大约0.5至大约10克，在一些实施方案中是每10分钟大约1至大约5克。熔体流动指数是在某温度(例如190℃)下10分钟内施加2160克负载时，可经挤压穿过挤压式流变仪的孔(直径0.0825英寸)的重量(以克计)，根据ASTM测试方法D1238-E来测定。
当然，可生物降解聚酯的熔体流动指数最终将取决于选定的成膜工艺。例如，当挤压成浇铸膜时，通常需要更大熔体流动指数的聚合物，诸如每10分钟大约4克或更大，在一些实施方案中是每10分钟大约5至大约12克，在一些实施方案中是每10分钟大约7至大约9克。类似地，当形成吹膜时，通常需要更小熔体流动指数的聚合物，诸如每10分钟小于大约12克或更小，在一些实施方案中是每10分钟大约1至大约7克，在一些实施方案中是每10分钟大约2至大约5克。
适宜的可生物降解聚酯的例子包括脂肪族聚酯，诸如聚己内酯、聚酰胺酯、改性聚对苯二甲酸乙二酯、聚乳酸(PLA)及其共聚物、聚乳酸基三元聚合物、聚乙醇酸、聚烯烃碳酸酯(诸如聚乙烯碳酸酯)、聚羟基烷基酸酯(PHA)、聚-3-羟基丁酸酯(PHB)、聚-3-羟基戊酸酯(PHV)、聚-3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯、聚-3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯共聚物(PHBV)、聚-3-羟基丁酸酯-co-3-羟基己酸酯、聚-3-羟基丁酸酯-co-3-羟基辛酸酯、聚-3-羟基丁酸酯-co-3-羟基癸酸酯、聚-3-羟基丁酸酯-co-3-羟基十八烷酸酯和基于琥珀酸酯的脂肪族聚合物(例如聚丁烯琥珀酸酯、聚丁烯琥珀酸酯己二酸酯、聚乙烯琥珀酸酯等)；芳香族聚酯和改性芳香族聚酯；以及脂肪族-芳香族共聚酯。在一个特定的实施方案中，可生物降解聚酯是脂肪族-芳香族共聚酯(例如嵌段、无规、接枝等)。脂肪族-芳香族共聚酯可使用任何已知的技术合成，诸如通过多元醇与脂肪族和芳香族二羧酸或其酐的缩聚反应来合成。多元醇可以是经取代或未经取代的、直链或支链的，选自含2至大约12个碳原子的多元醇和含2至8个碳原子的聚亚烷基二醇的多元醇。可以使用的多元醇的例子包括，但不限于，乙二醇、二乙二醇、丙二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、2，2-二甲基-1，3-丙二醇、1，2-丁二醇、1，3-丁二醇、1，4-丁二醇、1，2-戊二醇、1，5-戊二醇、1，6-己二醇、聚乙二醇、二乙二醇、2，2，4-三甲基-1，6-己二醇、硫二甘醇、1，3-环己二甲醇、1，4-环己二甲醇、2，2，4，4-四甲基-1，3-环丁二醇、环戊二醇、三乙二醇和四乙二醇。优选的多元醇包括1，4-丁二醇、1，3-丙二醇、乙二醇、1，6-己二醇、二乙二醇和1，4-环己二甲醇。
可以使用的典型脂肪族二羧酸包括经取代或未经取代的、直链或支链的，选自含1至大约10个碳原子的脂肪族二羧酸的非芳香族二羧酸及其衍生物。脂肪族二羧酸的非限制性例子包括：丙二酸、苹果酸、琥珀酸、草酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、壬二酸、癸二酸、反丁烯二酸、2，2-二甲基戊二酸、辛二酸、1，3-环戊烷二羧酸、1，4-环己烷二羧酸、1，3-环己烷二羧酸、二甘醇酸、衣康酸、马来酸和2，5-降莰烷二羧酸。可以使用的典型芳香族二羧酸包括经取代或未经取代的、直链或支链的，选自含有8个或更多个碳原子的芳香族二羧酸及其衍生物的芳香族二羧酸。芳香族二羧酸的非限制性例子包括对苯二甲酸、对苯二甲酸二甲酯、间苯二甲酸、间苯二甲酸二甲酯、2，6-萘二甲酸、2，6-二甲基萘、2，7-萘二羧酸、2，7-二甲基萘、3，4′-二苯醚二羧酸、3，4′二苯醚二羧酸二甲酯、4，4′-二苯醚二羧酸、4，4′-二苯醚二羧酸二甲酯、3，4′-二苯基硫代二羧酸、3，4′-二苯基硫代二羧酸二甲酯、4，4′-二苯基硫代二羧酸、4，4′-二苯基硫代二羧酸二甲酯、3，4′-二苯基砜二羧酸、3，4′-二苯基砜二羧酸二甲酯、4，4′-二苯基砜二羧酸、4，4′-二苯基砜二羧酸二甲酯、3，4′-苯甲酮二羧酸、3，4′-苯甲酮二羧酸二甲酯、4，4′-苯甲酮二羧酸、4，4′-苯甲酮二羧酸二甲酯、1，4-萘二羧酸、1，4-二甲基萘、4，4′-亚甲基双(苯甲酸)、4，4′-亚甲基双(苯甲酸二甲酯)等，以及它们的混合物。
聚合可由催化剂，诸如钛基催化剂(例如，四异丙基钛酸酯，四异丙氧基钛，二丁氧基二乙酰乙酸基钛或四丁基钛酸酯)来催化。如果需要，可以使二异氰酸酯增链剂与共聚酯反应来提高其分子量。典型的二异氰酸酯可包括2，4-二异氰酸甲苯酯、2，6-异氰酸甲苯酯、2，4′-二苯甲烷二异氰酸酯、1，5-二异氰酸萘酯、苯二甲基二异氰酸酯、己二异氰酸酯(“HMDI”)、异佛尔酮二异氰酸酯和亚甲基双(2-异氰酸环己酯)。还可使用三官能团异氰酸酯化合物，其包含具有不低于三个官能度的异氰脲酸酯和/或联二脲基团，或通过三或聚异氰酸酯部分取代二异氰酸酯化合物。优选的二异氰酸酯是六亚甲基二异氰酸酯。以聚合物的总重量百分数计，增链剂的用量通常是大约0.3至大约3.5重量％，在一些实施方案中是大约0.5至大约2.5重量％。
共聚酯可以是直链聚合物或长支链聚合物。长支链聚合物通常通过使用低分子量的支化剂，诸如多元醇、聚羧酸、羟基酸等制成。可用作支化剂的典型的低分子量多元醇包括甘油、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、聚醚三醇、1，2，4-丁三醇、季戊四醇、1，2，6-己三醇、山梨糖醇、1，1，4，4，-四(羟甲基)环己烷、三(2-羟乙基)异氰脲酸酯和二季戊四醇。可用作支化剂的典型的较高分子量的多元醇(分子量为400至3000)包括通过使具有2至3个碳原子的环氧烷，诸如环氧乙烷和环氧丙烷，与多元醇起始剂缩聚而成的三元醇。可用作支化剂的典型的聚羧酸包括苯三甲酸、偏(1，2，4-苯三)酸和酸酐、均(1，3，5-苯三)酸、均苯四酸和酸酐、苯四羧酸、苯甲酮四羧酸、1，1，2，2-乙烷-四羧酸、1，1，2-乙烷三羧酸、1，3，5-戊烷三羧酸以及1，2，3，4-环戊烷四羧酸。可用作支化剂的典型的羟基酸包括苹果酸、柠檬酸、酒石酸、3-羟基戊二酸、粘液酸、三羟基戊二酸、4-偏苯三酸酐、羟基间苯二甲酸和4-(β-羟乙基)苯二酸。这样的羟基酸包含3个或更多个羟基和羧基的组合。特别优选的支化剂包括偏苯三酸、均苯三酸、季戊四醇、三羟甲基丙烷和1，2，4-丁三醇。
芳香族二羧酸单体成分存在于共聚酯中的量可以是大约10摩尔％至大约40摩尔％，在一些实施方案中是大约15摩尔％至大约35摩尔％，在一些实施方案中是大约15摩尔％至大约30摩尔％。类似地，脂肪族二羧酸单体成分存在于共聚酯中的量可以是大约15摩尔％至大约45摩尔％，在一些实施方案中是大约20摩尔％至大约40摩尔％，在一些实施方案中是大约25摩尔％至大约35摩尔％。多元醇单体成分存在于脂肪族-芳族共聚多酯中的量可以是大约30摩尔％至大约65摩尔％，在一些实施方案中是大约40摩尔％至大约50摩尔％，在一些实施方案中是大约45摩尔％至大约55摩尔％。
在一个特定实施方案中，例如，脂肪族-芳香族共聚酯可包括下列结构：
其中，
m是2至10的整数，在一些实施方案中是2至4的整数，在一个实施方案中是4；
n是0至18的整数，在一些实施方案中是2至4的整数，在一个实施方案中是4；
p是2至10的整数，在一些实施方案中是2至4的整数，在一个实施方案中是4；
x是大于1的整数；以及
y是大于1的整数。这样的共聚酯的一个例子是聚己二酸亚丁酯-对苯二酸亚丁酯，其以名称F BX 7011购自BASF Corp。适宜的包含芳香族对苯二酸单体成分的共聚酯的另一个例子以名称ENPOLTM 8060M购自IRE Chemicals(南朝鲜South Korea)。美国专利第5,292,783号、第5,446,079号、第5,559,171号、第5,580,911号、第5,599,858号、第5,817,721号、第5,900,322号和第6,258,924号中描述了其他适宜的脂肪族-芳香族共聚酯，出于各种目的，在此将其全部引入作为参考。
B.淀粉
本发明还使用了淀粉，其因为包含一种或多种通常可在水中分散的淀粉而具有水敏性。淀粉是由直链淀粉和支链淀粉组成的天然聚合物。直链淀粉本质上是分子量100,000-500,000的直链聚合物，而支链淀粉是分子量高达数百万的高支链聚合物。尽管淀粉在许多植物产生，但通常的来源包括谷物的种子，诸如玉米、糯玉米、小麦、高粱、大米和糯米；块茎，诸如马铃薯；根，诸如木薯(即木薯(cassava)和树薯(manioc))，甜薯和竹芋；以及西谷椰子髓质(pith)。总的来说，任何具有理想水敏性的天然(未改性)和/或改性淀粉均可用在本发明中。例如，通常使用改性淀粉，该改性淀粉已经通过本领域公知的典型工艺(例如酯化、醚化、氧化、酸水解、酶水解等)进行化学改性。淀粉醚和/或酯是特别理想的，诸如羟烷基淀粉、羧甲基淀粉等。羟烷基淀粉的羟烷基可包含例如2至10个碳原子，在一些实施方案中是2至6个碳原子，在一些实施方案中是2至4个碳原子。典型的羟烷基淀粉如羟乙基淀粉、羟丙基淀粉、羟丁基淀粉及其衍生物。淀粉酯，例如可使用各种酐(例如乙酸酐、丙酸酐、丁酸酐等)、有机酸、酰基氯或其他酯化剂制成。酯化度可根据需求而改变，诸如每个淀粉葡萄糖苷单元具有1至3个酯基。
C.水溶性聚合物
膜还包括一种或多种水溶性聚合物。不受理论限制，本发明人相信这样的聚合物可改善淀粉和可生物降解聚酯之间的兼容性，从而获得在使用期间具有良好机械和物理性能的膜。这样的聚合物可由单体，诸如乙烯基吡咯烷酮，丙烯酸羟乙酯或甲基丙烯酸羟乙酯(例如甲基丙烯酸2-羟乙酯)、丙烯酸羟丙酯或甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸或甲基丙烯酸、丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯或乙烯基吡啶、丙烯酰胺、醋酸乙烯酯、乙烯基醇、环氧乙烷及其衍生物等形成。James等人的美国专利第4,499,154号中描述了其他适宜的单体的例子，出于各种目的，该文献在此全文引入作为参考。得到的聚合物可以是均聚物或互聚物(例如共聚物、三元聚合物等)，并且可以是非离子型、阴离子型、阳离子或两性型。此外，聚合物可以是一种类型(即，均质的))，或可以使用不同聚合物的混合物(即，非均质的)。
在一个特定实施方案中，水溶性聚合物包含具有羟基官能团的重复单元，诸如聚乙烯醇(“PVOH”)、聚乙烯醇的共聚物(例如，乙烯-乙烯醇共聚物、甲基丙烯酸甲酯-乙烯醇共聚物等)等。乙烯醇聚合物，例如，在分子中具有两个或多个乙烯醇单元，并且可以是乙烯醇的均聚物或包含其他单体单元的共聚物。乙烯醇共聚物可由乙烯酯聚合物，如甲酸乙烯酯、醋酸乙烯酯、丙酸乙烯酯等水解而成。乙烯醇共聚物可由乙烯酯与以下的共聚物水解而成：具有2至30个碳原子的烯烃，诸如乙烯、丙烯、1-丁烯等；具有3至30个碳原子的不饱和羧酸，诸如丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、马来酸、富马酸等，或它们的酯、盐、酐或酰胺；具有3至30个碳原子的不饱和腈，诸如丙烯腈、甲基丙烯腈等；具有3至30个碳原子的乙烯醚，如甲基乙烯醚、乙烯基乙醚等；等等。可选择使聚合物的溶解度等最优化的水解度。例如，水解度可以是大约60摩尔％至大约95摩尔％，在一些实施方案中是大约80摩尔％至大约90摩尔％，在一些实施方案中是大约85摩尔％至大约89摩尔％。适宜的部分水解的聚乙烯醇聚合物的例子可以名称CELVOLTM 203、205、502、504、508、513、518、523、530或540购自Celanese Corp。其他适宜的部分水解聚乙烯醇聚合物可以名称ELVANOLTM 50-14、50-26、50-42、51-03、51-04、51-05、51-08和52-22购自DuPont。
D.增塑剂
膜中使用增塑剂有助于使可生物降解聚酯、淀粉和/或水溶性聚合物熔融成型。例如，淀粉通常以颗粒形式存在，其具有涂层或外膜，该涂层或外膜将更多水溶性直链淀粉和支链淀粉链包裹在颗粒内部。当受热时，增塑剂(例如极性溶剂)可以软化，渗入外膜，使内部的淀粉链吸水并膨胀。在某点，这种膨胀会导致外壳破裂，并造成淀粉颗粒不可逆转的变构。一旦出现变构，原先被压缩在颗粒内部的包括直链淀粉和支链淀粉聚合物的淀粉聚合物链将溢出，并形成通常无序混合的聚合物链。然而，经再凝固，该链将重新取向自身，以形成具有不同强度的晶型或无定形固体，该强度取决于淀粉聚合物链的取向。因而淀粉(天然或改性)能够熔化和再固化，其通常称为“热塑性淀粉”。
适宜的增塑剂可以包括例如多羟基醇增塑剂，诸如糖(例如葡萄糖、蔗糖、果糖、蜜三糖、右旋麦芽糖、半乳糖、木糖、麦芽糖、乳糖、甘露糖和赤藓糖)、糖醇(例如赤藻糖醇、木糖醇、麦芽糖醇、甘露醇和山梨糖醇)、多元醇(例如乙二醇、甘油、丙二醇、二丙二醇、丁二醇和己三醇)等。适宜的不具有羟基而由氢键形成的有机化合物包括：尿素及尿素衍生物；糖醇，诸如山梨聚糖的酐；动物蛋白，诸如明胶；植物蛋白，诸如向日葵蛋白、大豆蛋白、棉籽蛋白及其混合物。其他适宜的增塑剂可包括苯二酸酯、琥珀酸二甲酯和琥珀酸二乙酯及相关酯、三醋酸甘油酯、一醋酸甘油酯及二醋酸甘油酯、一丙酸甘油酯、二丙酸甘油酯和三丙酸甘油酯、丁酸酯、硬脂酸盐、乳酸酯、柠檬酸酯、己二酸酯、硬脂酸酯、油酸酯以及其他酸酯。还可使用脂肪酸，诸如乙烯丙烯酸、乙烯马来酸、丁二烯丙烯酸、丁二烯马来酸、丙烯丙烯酸、丙烯马来酸以及其他烃基酸。优选为低分子量的增塑剂，诸如小于大约20,000克/摩尔，优选小于大约5,000克/摩尔，更优选小于大约1,000克/摩尔。
可以用任何已知的方法将增塑剂加入膜中。例如，在加入膜前，淀粉和/或水溶性聚合物可以被“预增塑”。供选择地，在将一种或多种组分混合在一起的同时将它们进行增塑。无论如何，可采用成批和/或连续熔体混合技术来混合这些组分。例如，可以使用搅拌器/揉搓机、密炼机(Banbury mixer)、法雷尔式连续搅拌机、单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、辊碎机等。一种特别适合熔体混合设备是同向旋转双螺杆挤出机(例如，购自Thermo ElectronCorporation of Stone，England的USALAB双螺杆挤出机或购自Werner-Pfreiderer from Ramsey，New Jersey的挤出机)。这样的挤出机可以包括进料和通风端口，可以进行高强度的分配和分散混合。例如，首先可以将淀粉组合物投入双螺杆挤出机的进料端口。随后，将增塑剂注入该淀粉组合物中。供选择地，可以将淀粉组合物同时投入挤出机的进料喉中，或沿其长度在不同点上分别加入。熔体混合可以在任何温度下发生，诸如大约30℃至大约200℃，在一些实施方案中是大约40℃至大约160℃，在一些实施方案中是大约50℃至大约150℃。
在本发明中，控制用在可生物降解聚酯、淀粉、水溶性聚合物和增塑剂的量，以实现生物降解能力、机械强度和水敏性之间的预期平衡。例如，可生物降解聚酯通常占膜的大约1重量％至大约50重量％，在一些实施方案中占膜的大约2重量％至大约40重量％，在一些实施方案中占膜的大约5至大约35重量％。水溶性聚合物可以占膜的大约0.1重量％至大约40重量％，在一些实施方案中占膜的大约1重量％至大约35重量％，在一些实施方案中占膜的大约5至大约30重量％。增塑剂可以占膜的大约0.1重量％至大约40重量％，在一些实施方案中占膜的大约1重量％至大约35重量％，在一些实施方案中占膜的大约5至大约30重量％。此外，淀粉可以占膜的大约0.5重量％至大约45重量％，在一些实施方案中占膜的大约5重量％至大约35重量％，在一些实施方案中占膜的大约10-大约30重量％。应当理解：本发明所提及的淀粉重量包括在将淀粉与其他组分混合之前自然存在于淀粉中的任何结合水。例如，以淀粉重量计，淀粉通常具有大约5％至16％的结合水量。
E.其他组分
除以上列出的组分外，其他添加剂也可以被加入本发明的膜中，诸如分散助剂、熔融稳定剂、加工稳定剂、热稳定剂、光稳定剂、抗氧化剂、热老化稳定剂、增白剂、防结块剂、润滑剂、填充剂等。例如也可以使用分散助剂来形成均匀分散的淀粉/聚乙烯醇/增塑剂混合物，并延缓或防止分离为构成相(constituent phases)。类似地，分散助剂还可改善膜的水分散性。当使用时，分散助剂通常占膜的大约0.01重量％至大约15重量％，在一些实施方案中占膜的大约0.1重量％至大约10重量％，在一些实施方案中占膜的大约0.5重量％至大约5重量％。尽管本发明通常可以使用任何分散助剂，但具有特定亲水/亲脂平衡(“HLB”)的表面活性剂可改善组合物的长期稳定性。HLB指数是本领域所公知的，是测量化合物亲水和亲脂溶液趋势之间平衡的尺度。HLB尺度范围是1至大约50，较小的数字表示具有高的亲脂趋势，较大的数字表示具有较高的亲水趋势。在本发明的一些实施方案中，表面活性剂的HLB值是大约1至大约20，在一些实施方案中是大约1至大约15在一些实施方案中是大约2至大约10。如果需要，还可使用具有预期值以下或以上的HLB值、但综合起来平均HLB值在预期范围之内的两种或多种表面活性剂。
用于本发明的一类特别适宜的表面活性剂是非离子表面活性剂，其通常具有疏水基(例如，长链烷基或烷基化芳基)和亲水链(例如，包含乙氧基和/或丙氧基部分的链)。例如，可以使用的一些适宜的非离子表面活性剂包括，但不限于，乙氧基化烷基酚，乙氧基化和丙氧基化脂肪醇，甲基葡萄糖的聚乙二醇醚，山梨糖醇的聚乙二醇醚、环氧乙烷-环氧丙烷嵌段共聚物，脂肪(C8-C18)酸的乙氧基化酯、环氧乙烷与长链胺或酰胺的缩聚物、环氧乙烷与醇的缩聚物、脂肪酸酯、长链醇的甘油单酯或甘油二酯及其混合物。在一个特定实施方案中，非离子表面活性剂可以是脂肪酸酯，诸如，蔗糖脂肪酸酯，甘油脂肪酸酯，丙二醇脂肪酸酯，山梨聚糖脂肪酸酯，季戊四醇脂肪酸酯，山梨糖醇脂肪酸酯等。用来形成这样的酯的脂肪酸可以是饱和的或不饱和的、取代的或未取代的，且可包含6至22个碳原子，在一些实施方案中包含8至18个碳原子，在一些实施方案中包含12至14个碳原子。在一个特定实施方案中，本发明中可以使用脂肪酸的甘油单酯和甘油二酯。
填充剂也可以用于本发明中。填充剂是颗粒或其他形式的材料，其可以被加入膜聚合物挤压混合物中且不会化学干扰所挤压的膜，但是其可以均匀地分散在整个膜中。填充剂可以用于多种目的，包括提高膜的不透明性和/或透气性(即可透气，且基本不透液体)。例如，填充的膜可以通过拉伸制备成可透气的，其使得聚合物脱离填充剂，并形成微孔通道。例如在McCormack等人的美国专利第5,997,981号、第6,015,764号和第6,111,163号，Morman等人的第5,932,497号、Taylor等人的第6,461,457号中所描述透气的微孔弹性膜，出于各种目的，在此将其全文引入作为参考。此外，受阻酚在生产膜中通常用作抗氧剂。一些适宜的受阻酚包括以商品名
Figure GPA00001026254800101
诸如
Figure GPA00001026254800102
1076、1010或E 201购自Ciba SpecialtyChemicals的那些。此外，还可在膜中加入粘合剂以促进膜粘合至其他材料(例如无纺纤网)。这样的粘合剂的例子包括氢化烃类树脂。在Kieffer等人的美国专利第4,789,699号和McCormack的第5,695,868号中描述了其他适宜的粘合剂，出于各种目的，在此将其全文引入作为参考。
II.薄膜结构
本发明的膜可以是单层或多层的。多层膜可以通过层的混合挤压、挤压涂覆或通过任何常规的成层工艺制备而成。这样的多层膜通常包括至少一个基层和至少一个表层，但是可包括任意数目的期望层。例如，多层膜可由基层和一个或多个表层形成，其中基层由可生物降解聚酯、淀粉、水溶性聚合物和增塑剂的混合物形成。如上所述，在大多数实施方案中，表层由可生物降解聚酯、热塑性淀粉，水溶性聚合物和增塑剂形成。然而，应当理解，其他聚合物也可以用在表层中，诸如聚烯烃聚合物(例如，线性低密度聚乙烯(LLDPE)或聚丙烯)。术语“线性低密度聚乙烯”是指乙烯和较大的α烯烃共聚单体，诸如C3-C12及其组合的聚合物，在190℃时，熔融指数(通过ASTM D-1238测得)为每10分钟大约0.5至大约30克。基本线性聚烯烃聚合物的例子包括，但不限于，由下列单体形成的聚合物：乙烯、丙烯、1-丁烯，4-甲基-戊烯，1-己烯，1-辛烯和更大的烯烃以及共聚物和前述的三聚物。此外，乙烯和其他包括丁烯、4-甲基-戊烯、己烯、庚烯、辛烯、癸烯等烯烃的共聚物也是基本线性聚烯烃聚合物的例子。可单独或与其他聚合物相结合适用于本发明的其他成膜聚合物包括乙烯-乙烯基醋酸酯，乙烯-乙基丙烯酸酯，乙烯-丙烯酸，乙烯-甲基丙烯酸酯，乙烯-正丁基丙烯酸酯，尼龙，乙烯-乙烯基醇，聚苯乙烯，聚氨酯等。
任何已知技术均可用来由复合材料形成膜，包括喷吹、铸造、平模挤压等。在一个特定实施方案中，可以通过喷吹工艺来制膜，在该工艺中，气体(例如，空气)通过环行模具来膨胀挤压聚合物混合物的泡沫。随后泡沫破裂，收集在平模中。例如在Raley的美国专利第3,354,506号、Schippers的第3,650,649号和Schrenk等人的第3,801,429号以及McCormack等人的美国专利申请公开第2005/0245162号和Boggs等人的第2003/0068951号中描述了生产吹膜的工艺，出于各种目的，将这些文献在此全文引入作为参考。然而，在另一个实施方案中，使用铸造技术来形成膜。
例如，参看图1，示出了形成铸造膜方法的一个实施方案。原料可以分别或以混合物(例如，可生物降解聚酯、淀粉、水溶性聚合物、增塑剂等)供给至熔体混合装置。在一个实施方案中，将淀粉、水溶性聚合物、增塑剂和/或可生物降解聚酯分别供给至熔体混合装置，其中它们以如上所述的方式分散混合。例如，可使用的挤出机具有进料和通风端口。在一个实施方案中，将可生物降解聚酯进料至双螺杆挤出机的进料端口并熔化。随后，可以将淀粉、增塑剂和水溶性聚合物加入聚合物熔体中。无论如何，在高剪切/压力和热量条件下，混合这些材料，以确保充分混合。例如，熔体混合可在大约50℃至大约300℃的温度下进行，在一些实施方案中是大约70℃至大约250℃，在一些实施方案中是大约90℃至大约180℃。类似地，熔体混合期间的表观剪切速率是大约100秒-1至大约10,000秒-1，在一些实施方案中是大约500秒-1至大约5000秒-1，在一些实施方案中是大约800秒-1至大约1200秒-1。表观剪切速率等于4Q/πR3，其中Q是聚合物熔体的体积流率(“m3/s”)，R是熔融聚合物流动通过的毛细管(例如，挤压模具)的半径(“m”)。
随后，挤压出的材料可以被立即冷却并切割成颗粒形状。在图1的特定实施方案中，复合材料(未示出)随后被供给至挤压设备80，并铸轧至铸轧辊90上以形成单层前体膜10a。如果欲生产的是多层膜，那么将多个层一同挤压到铸轧辊90上。铸轧辊90可任选地具有轧纹元件以在膜上形成图案。通常，铸轧辊90在其形成时应保持足以固化和淬火膜片10a的温度，诸如大约20至60℃。如果需要，真空箱设置在与铸轧辊90相邻处，以保持前体膜10a接近辊90的表面。此外，气刀或静电针(electrostatic pinner)可以在前体膜10a绕纺丝辊(spinning roll)移动期间帮助其紧贴铸轧辊90的表面。气刀是本领域公知的装置，其以非常高的流速聚集气流，以固定膜边缘。
一旦铸轧，膜10a然后可以任选地在一个或多个方向取向，以进一步改善膜的均匀性并减小厚度。取向还可在包含填充剂的膜中形成微孔，因而使薄膜具有透气性。例如，可以将膜立即再热至膜中一个或多个聚合物熔点以下的温度，但必须足够高以使组合物能够被拉伸或伸展。在连续取向的情况下，“软化的”膜通过不同旋转速度旋转的辊拉伸，使得膜片纵向(加工方向)拉伸成预期的拉伸比。这种“单轴”取向膜随后可层压至纤维网上。此外，单轴取向膜还可横向取向，以形成“双轴取向”膜。例如，可以通过链夹(chain clips)将膜夹在其侧棱，并将其送入拉幅烘箱(tenter oven)中，在拉幅烘箱中，可以将膜再热，并通过分布在其前进带上的链夹横向拉伸成预期的拉伸比。
再参看图1，例如，示出了形成单轴取向膜的一种方法。如图所示，将前体膜10a送至膜取向单元100或加工方向取向器(“MDO”)，诸如可购自Marshall and Willams，Co.of Providence，Rhode Island。MDO具有多个拉伸辊(诸如5至8个)，在加工方向逐渐拉伸并使膜变薄，如图1所示，加工方向是指加工过程膜所经过的方向。虽然示出的MDO100具有8个辊，但应当理解，辊的数目可以更多或更少，这取决于想要的拉伸水平和每个辊之间的拉伸度。可在一个或多个不连续的拉伸操作中拉伸膜。应该注意，MDO设备中的一些辊并不可以连续的较高的速度运转。如果需要，MDO100的一些辊可用作预热辊。如果存在预热辊，这些最初的几个辊将膜10a加热室温(例如加热至125°F)以上的温度。MDO中具有连续的更高速度的相邻辊用来拉伸膜10a。拉伸辊旋转的速率确定膜的拉伸量和最终的膜重量。
随后获得的膜10b卷绕并储存在卷绕辊60上。虽然本发明未示出，但是本领域已知的各种附加的潜在加工和/或修整步骤，诸如纵裂(slitting)、处理、孔径作用、印刷制图或将膜与其他层(例如无纺布网格材料)进行层压，在不脱离本发明的精神和范围内可以实施。
获得的水敏性可生物降解膜的厚度通常可以根据预期用途而变化。然而，通常使膜厚度最小化，以减少膜在水中分散所需要的时间。因而，在本发明的大部分实施方案中，水敏性可生物降解膜的厚度是大约50微米或更小，在一些实施方案中是大约1至大约40微米，在一些实施方案中是大约2至大约35微米，在一些实施方案中是大约5至大约30微米。
除具有如此小的厚度和良好的水敏性之外，本发明的膜仍能够在使用期间保持良好的干态机械性能。指示膜相对干态强度的一个参数是极限抗张强度，其等于应力应变曲线中的峰值应力。理想地，本发明的膜在加工方向(“MD”)上的极限抗张强度是大约10至大约80兆帕(MPa)，在一些实施方案中是大约15至大约60MPa，在一些实施方案中是大约20至大约50MPa，以及在横向(“CD”)上的极限抗张强度是大约2至大约40兆帕(MPa)，在一些实施方案中是大约4至大约40MPa，在一些实施方案中是大约5至大约30MPa。尽管具有良好的强度，但是还需要膜不太硬。指示膜相对硬度(当干燥时)的一个参数是弹性杨氏模量(Young’s modulus)，其等于拉伸应力与拉伸张力的比值，且由应力应变曲线的斜率来确定。例如，膜在加工方向上的杨氏模量通常是大约50至大约1200兆帕(“MPa”)，在一些实施方案中是大约200至大约1000MPa，在一些实施方案中是大约400至大约800MPa，以及在横向(“CD”)上的杨氏模量是大约50至大约1000兆帕(“MPa”)，在一些实施方案中是大约100至大约800MPa，在一些实施方案中是大约150至大约500MPa。膜的MD和CD的伸长率可以是大约50％或更大，在一些实施方案中是大约100％或更大，在一些实施方案中是大约150％或更大。
本发明的水敏性可生物降解膜可用在各种应用中。例如，如上所示，膜可用于吸收性制品中。“吸收性制品”通常是指能够吸收水或其他流体的任何制品。一些吸收性制品的例子包括，但不限于，个人护理吸收性制品，诸如尿布、训练裤、吸收内裤、失禁制品、妇女卫生用品(例如卫生巾，卫生护垫等)、游泳衣、婴儿纸巾等；医用吸收制品，诸如衣物、穿孔材料、护垫、床垫、绷带、可吸收盖布以及医用纸巾；餐饮服务用纸；服装制品等。在DiPalma等人的美国专利第5,649,916号、Kielpikowski的第6,110,158号、Blaney等人的第6,110,158号中描述了这样的吸收性制品的若干个例子，出于各种目的，将这些文献在此全文引入作为参考。在Fell等人的美国专利申请公开第2004/0060112A1号、以及Damico等人的美国专利第4,886,512号、Sherrod等人的第5,558,659号、Fell等人的第6,888,044号和Freiburger等人的第6,511,465号中公开了其他适宜的制品，出于各种目的，将这些文献在此全文引入作为参考。适合形成这种吸收性制品的材料和工艺对本领域技术人员而言是公知的。
如本领域所公知的，吸收性制品可具有胶粘剂(例如，压敏胶粘剂)，其有助于移动式地将制品固定在内衣的裤裆部分和/或将该制品包好以弃去。适宜的压敏胶粘剂，例如可包括丙烯酸胶粘剂、天然橡胶胶粘剂、增粘嵌段共聚物胶粘剂、聚醋酸乙烯酯胶粘剂、乙烯基醋酸乙烯酯胶粘剂，硅酮胶粘剂，聚氨酯胶粘剂，热硬化压敏胶粘剂，诸如丙烯酸乙氧基酯或乙氧基聚酯压敏胶粘剂等。这样的压敏胶粘剂是本领域已知的，记载在Handbook ofPressure Sensitive Adhesive Technology，Satas(Donatas)，1989，2nd edition，VanNostrand Reinhold中。压敏胶粘剂还可包括诸如交联剂、纤维、气体、发泡剂、玻璃或聚合物微球、硅石、碳酸钙纤维、表面活性剂等。包括足够量的添加剂以影响预期性能。
胶粘剂在吸收性制品上的位置并不关键，可根据该制品的预期用途而改变。例如，特定的女性卫生用品(例如卫生巾)可具有翼或侧翼，其与中央吸收芯呈横向，并意图围绕裤裆区域穿戴者内裤边缘折叠。侧翼可以具有胶粘剂(例如压敏胶粘剂)，用于将侧翼粘贴在穿戴者内裤下侧。
然而，无论胶粘剂的具体位置如何，均可使用隔离衬垫覆盖胶粘剂，从而防止其在使用前污染、干燥以及过早粘着。隔离衬垫可包含隔离涂层，其会提高衬垫从粘胶剂剥离的能力。隔离涂层包含隔离剂，诸如疏水聚合物。示例性疏水聚合物包括：例如，硅酮(例如聚硅氧烷，环氧硅酮等)、全氟醚，碳氟化合物，聚氨酯等。例如在Pomplun等人的美国专利第6,530,910号、Kerins等人的第5,985,396号、以及Pomplun等人的第5,981,012号中描述了这样的隔离剂的例子，出于各种目的，将这些文献在此全文引入作为参考。一种特别适宜的隔离剂是190℃时熔融粘度为大约400至大约10,000cps的无定形聚烯烃，诸如以商品名
Figure GPA00001026254800141
(例如RT2315、RT2535和RT2330)由美国Rexene公司(U.S.Rexene Company)所制备。隔离涂层还可以包含脱粘剂，诸如低分子量、高支链的聚烯烃。特别适宜的低分子量、高支链的聚烯烃是由Petrolite Corporation制备的
Figure GPA00001026254800142
253。隔离涂层中还可加入其他添加剂，诸如增容剂、加工助剂、增塑剂、增粘剂、增滑剂和抗菌剂等。隔离涂层可应用在衬垫的一个或两个表面上，可覆盖全部或一部分表面。任何适宜的技术可应用于隔离涂层，例如溶剂型涂布、热熔涂布、无溶剂型涂布等。溶剂型涂布通常通过例如辊式涂布、刀式涂布、幕式涂布、凹板式涂布、绕杆式涂布等工艺应用于隔离衬垫上。随后通过在烘箱中干燥除去溶剂(例如，水)，涂层任选地在烘箱中固化。无溶剂型涂布可包括固体组合物，诸如硅酮或环氧硅酮，将其涂布在衬垫上，随后通过暴露在紫外线下来固化。可选的步骤包括在衬垫涂布或表面修饰之前，例如以电晕处理之前对衬垫涂覆底涂层。可加热热熔涂层，诸如聚乙烯或全氟醚，随后通过模具或用加热刀涂布。可通过吹塑膜或薄片挤出机混合挤压隔离剂和隔离衬垫进行热熔涂布，以便于涂布和提高加工效率。
为了促进隔离衬垫易于除去的能力，其可由根据本发明的水敏性可生物降解膜制备而成。在这方面，现在将更加详细地描述使用本发明的水敏性可生物降解膜的卫生巾的一个特定实施方案。仅为图示的目的，图2示出了作为妇女卫生用品卫生巾的吸收性制品20。在图出的实施方案中，吸收性制品20包括主体部分22，该主体部分22包括顶层40、外罩或底层42、位于底层42和顶层40之间的吸收芯44以及从主体部分22的各纵向侧22a延伸的一对侧翼24。顶层40限定了吸收性制品20面向身体侧的表面。吸收芯44放置在吸收性制品20的外围内侧，包括与顶层40相邻的身体侧和与底层42相邻的衣物侧表面。
顶层40通常设计来与使用者身体相接触，且可渗透液体。顶层40可包围吸收芯44，从而其完全包住吸收性制品20。供选择地，顶层40和底层42可延伸超出吸收芯44，并采用已知方法在外围全部或部分连接在一起。通常，顶层40和底层42可用胶粘剂、超声波或本领域已知的任何其他适宜的连接方法来连接。顶层40是清洁卫生的，表面干净，有些不透明以隐藏吸收芯44收集和吸收的身体排泄物。顶层40还具有良好的筛除(strike-through)和再湿润特征，允许身体排泄物迅速渗透穿过顶层40到达吸收芯44，但不允许体液回流穿过顶层40到达穿戴者皮肤。例如，可用于顶层40的一些适宜的材料包括无纺材料、穿孔热塑性膜或其组合。可使用由聚酯、聚乙烯、聚丙烯、双组分、尼龙、人造纤维或类似纤维制成的无纺布。例如，白色均一的纺粘材料是特别理想的，这是因为该颜色具有很好的掩盖特性，以隐藏已经穿过其的经液。Datta等人的美国专利第4,801,494号和Sukiennik等人的美国专利第4,908,026号中教导了多种可用于本发明的其他覆盖材料。
顶层40还可包括多个孔隙(未示出)，其形成以允许体液由此通过并更易于进入吸收芯44。孔隙可以随机或均匀地分布在整个顶层40上，或者它们可以仅位于沿吸收性制品20纵轴X--X分布的狭窄纵向带或条上。孔隙允许体液迅速向下渗透进入吸收芯44中。孔隙的尺寸、形状、直径和数量都可根据个人的特定需求而改变。
如上所述，吸收性制品还包括底层42。底层42通常不可渗透液体，并设计成面向内表面，即内衣的裤裆部分(未示出)。底层42可允许吸收性制品20外面的空气或蒸汽通过，同时还阻止液体通过。一般可以使用任何不透水的材料来形成底层42。例如，可用的一种适宜的材料是具有微浮雕聚合物膜，诸如聚乙烯或聚丙烯。在一个特定实施方案中，使用的聚乙烯膜厚度是大约0.2密耳(mil)至大约5.0密耳，优选大约0.5至大约3.0密耳。
吸收性制品20还包括位于顶层40和底层42之间的吸收芯44。吸收芯44可由单个吸收性构件或包含分离和不同的吸收性构件的复合物形成。然而，应当理解，本发明可使用任意数目个吸收性构件。例如，在一个实施方案中，吸收芯44可以包括位于顶层40和传递延迟构件(transfer delaymember)(未示出)之间的吸入构件(未示出)。吸入构件由在z方向上能将传递至顶层40的体液迅速传递的材料制成。吸入构件通常可以具有任何需要的形状和/或尺寸。在一个实施方案中，吸入构件具有矩形形状，长度等于或小于吸收性制品20的总长，宽度小于吸收性制品20的宽度。例如可以使用长度大约150mm至大约300mm，宽度大约10mm至大约60mm。
各种不同的材料可以用于吸入构件以实现上述功能。该材料可以是合成的、纤维质的或合成和纤维材料的组合。例如气流成网纤维组织适用于吸入构件。气流成网纤维组织的基重可以是大约10克/平方米(gsm)至大约300gsm，在一些实施方案中是大约100gsm至大约250gsm。在一个实施方案中，气流成网纤维组织的基重是大约200gsm。气流成网组织可由硬木和/或软木纤维制成。气流成网组织具有细孔结构，会提供优异的吸液容量，尤其是月经期间。
如果需要，传递延迟构件(未示出)可以垂直设置在吸入构件之下。该传递延迟构件可以包含亲水性较其他吸收构件差的材料，且通常表现为基本疏水的。例如，传递延迟构件可以是由相对疏水的材料诸如聚丙烯、聚乙烯、聚酯等组成的无纺纤网，也可由这些材料的混合物组成。适用于传递延迟构件的材料的一个例子是由聚丙烯、多叶型纤维组成的纺粘网。合适的传递延迟构件的其他例子包括由聚丙烯纤维组成的纺粘网，其横截面可以是圆形、三叶型或聚叶型的，其可以是空心或实心结构。通常，网面积大约3％至大约30％以上的网都是诸如通过热粘合而粘合的。在Meyer等人的美国专利第4,798,603号和Serbiak等人的美国专利第5,248,309号中公开了可用于传递延迟构件适宜材料的其他例子，出于各种目的，将这些文献在此全文引入作为参考。为了调整本发明的性能，可用选定用量的表面活性剂处理传递延迟构件以提高其初始湿润性。
传递延迟构件一般可具有任意尺寸，例如长度大约150mm至大约300mm。通常，传递延迟构件的长度大约等于吸收性制品20的长度。传递延迟构件的宽度也可等于吸入构件的宽度，但通常更宽。例如，传递延迟构件的宽度可以是大约50mm至大约75mm，特别是大约48mm。传递延迟构件的基重通常小于其他吸收构件的基重。例如，传递延迟构件的基重通常小于大约150克/平方米(gsm)，在一些实施方案中是大约10gsm至大约100gsm。在一个特定实施方案中，传递延迟构件由基重为大约30gsm的纺粘网制成。
除了上述构件之外，吸收芯44还可包括复合吸收构件(未示出)，诸如共成形材料(coform material)。在这种情况下，流体可以从传递延迟构件吸入复合吸收构件中。复合吸收构件可分别由吸入构件和/或传递延迟构件形成，或可由两者同时形成。在一个实施方案中，例如，复合吸收构件可在传递延迟构件或吸入构件上形成，其在上述共成成处理期间用作载体。
无论其具体结构如何，吸收性制品20通常包括将其固定至内衣的胶粘剂。胶粘剂可放置在吸收性制品20的任何位置处，诸如在底层42的下表面上。在这个特定的实施方案中，底层42载有纵向的中央衣物胶粘带54，其在使用前由可剥离隔离衬垫58覆盖，可根据本发明而形成。每个侧翼24还可包括位于侧翼24远边34相邻处的胶粘剂56。也可以根据本发明形成的可剥离的隔离衬垫57在使用前可覆盖胶粘剂56。因而，当卫生吸收性制品20的使用者希望使胶粘剂54和56暴露，并希望将吸收性制品20固定在内衣的下侧时，使用者可简单地撕去衬垫57和58，并将它们在水基处理系统(例如厕所中)中处理。
尽管以上已经描述了隔离衬垫的多种结构，但应当理解，其他隔离衬垫结构也包含在本发明的范围中。此外，本发明绝不限于隔离衬垫，水敏性可生物降解膜可制成多种不同组分的吸收性制品。例如，再次参看图2，卫生巾20的底层42可包括本发明的水敏性膜。在这样的实施方案中，该膜可单独用来形成底层42或层压至一种或多种其他材料，诸如无纺纤网。本发明的水敏性可生物降解膜还可用在除吸收性制品之外的应用中。例如，膜可用作多种制品，诸如食品、吸收性制品等的适于处理(disposal)的单独包装(individual wrap)、包装囊(packaging pouch)或袋(bag)。例如，在Sorebo等人的美国专利第6,716,203号和Moder等人的第6,380,445号以及Sorebo等人的美国专利申请公开第2003/0116462号中公开了吸收性制品的多种适宜的囊(pouch)、包装(wrap)或袋(bag)结构，出于各种目的，将这些文献在此全文引入作为参考。
参看下列实施例可更好地理解本发明。
测试方法
拉伸性能：
基本按照ASTM Standard D-5034来确定条带的拉伸强度值。使用恒速拉伸型拉伸测试机。拉伸测试系统是Sintech 1/D拉伸测试机，其可购自Sintech Corp.of Cary，North Carolina。该拉伸测试机配备有MTS公司的TESTWORKS 4.08B软件，以支持测试。选择适当的测压元件，以便测试值落入满刻度载荷的10-90％范围中。在测试前，首先将膜样品切割成中央宽度为3.0毫米的狗骨头形状。样品固定在夹具之间，该夹具的正面和背面测量为25.4毫米x 76毫米。夹具表面以橡胶处理，夹具的较长尺寸与牵拉方向相垂直。夹具压力在空气作用下维持在40磅/平方英寸。使用18.0毫米的标距和40％的断裂灵敏度进行拉伸测试。沿着加工方向施加测试负载来对5个样品进行测试，沿着横向施加测试负载来对5个样品进行测试。在测试期间，以大约127毫米/分钟的十字头速度拉伸样品，直至出现断裂。测量模量、峰值应力、峰值张力(即峰值负载时的张力％)和伸长率。
水崩解测试：
使用“激荡箱(slosh box)”来测试膜在自来水中的崩解率，激荡箱具有置于铰链式平台上的几何尺寸为14”x 18”x 12”的高塑料箱。该平台的一端连接至往返式凸轮。典型幅度为±2”(4”范围)，激荡每秒发生0.5～1.5次。优选为每秒0.9～1.3次激荡。在测试期间，激荡箱内部装有水上下摇动，前后激荡。这种行为在样品上产生波阵面和间歇运动，使其易于分散在水中。为了量化样品膜在水中的崩解，不进行图像分析，简单定时是足够的。在激荡箱中加入3升自来水，使得箱中的水深度为～5.5”。选定3.5的频率进行测试。将每个膜样品切割成1”x 3”的尺寸。向激荡箱中投入3片。在规定条件下记录样品崩解的时间，每个样品记录两次。随后报告样品崩解的平均时间。通常，当在6小时的搅拌期间，不再有尺寸大于25mm2的片状物就认为膜达到了可接受的崩解点。
实施例1
如下所述来制备热塑性的羟丙基化淀粉。首先，按照66份淀粉、4份表面活性剂和30份增塑剂的比例制备羟丙基化淀粉(Glucosol 800，由ChemstarProducts Company，Minneapolis，MN制备)、表面活性剂(Excel P-40S，KaoCorporation，Tokyo，Japan)以及增塑剂(山梨糖醇)的混合物。使用霍巴特搅拌器(Hobart mixer)进行搅拌。随后将混合物加入K-Tron进料器(K-TronAmerica，Pitman，NJ)中，将材料送入同向旋转双螺杆挤出机(ZSK-30，直径30mm)，该同向旋转双螺杆挤出机由Werner and Pfleiderer Corporationof Ramsey，N.J制造。螺杆长度为1328毫米。该挤出机具有14个桶，从进料斗至模具连续编号为1-14。当将挤出机1-7区分别加热至温度为100℃、110℃、124℃、124℃、124℃、110℃和105℃时，第一个桶#1以19磅/小时(/)来接收混合物。螺杆速度设置为160rpm，以获得400-500psi的熔体压力和50-60％的扭矩。在一些情况中，打开通风口来释放增塑剂中所加入的水和淀粉中固有水分的存在所产生的水蒸气。经冷却带(Minarik ElectricCompany，Glendale，CA)冷却绞合线(strand)。使用造粒机(Conair，Bay City，MI)来切割绞合线，以产生热塑性淀粉粒，随后将其收集并密封在袋中。
实施例2
如下所述来制备增塑聚乙烯醇。首先，按照80份聚乙烯醇和20份增塑剂的比例制备聚乙烯醇(Elvanol 51-05，具有水解度87.0-89.0摩尔％的粒状聚合物，且由DuPont制造)和增塑剂(山梨糖醇)的混合物。使用霍巴特搅拌器进行搅拌。随后将混合物加入K-Tron进料器(K-Tron America，Pitman，NJ)中，将材料送入如上所述的ZSK-30同向旋转双螺杆挤出机中。当将挤出机1-7区分别加热至温度为150℃、160℃、185℃、190℃、190℃、170℃和110℃时，第一个桶#1以25磅/小时来接收混合物。螺杆速度设置为160rpm，以获得280-300psi的熔体压力和34-40％的扭矩。在一些情况中，打开通风口来释放增塑剂中所加入的水和淀粉中固有水分的存在所产生的水蒸气。经冷却带(Minarik Electric Company，Glendale，CA)冷却绞合线。使用造粒机(Conair，Bay City，MI)来切割绞合线，以产生聚乙烯醇粒，随后将其收集并密封在袋中。
实施例3
如下所述来制备增塑聚乙烯醇。首先，按照80份聚乙烯醇和20份增塑剂的比例制备聚乙烯醇(Celvol 203，具有水解度87.0-89.0摩尔％的聚合物，且由Celanese Chemicals制造)和增塑剂(山梨糖醇)的混合物。使用霍巴特搅拌器进行搅拌。随后将混合物加入K-Tron进料器(K-Tron America，Pitman，NJ)中，将材料送入如上所述的ZSK-30同向旋转双螺杆挤出机中。当将挤出机1-7区分别加热至温度为150℃、160℃、185℃、190℃、190℃、170℃和110℃时，第一个桶#1以25磅/小时来接收混合物。螺杆速度设置为160rpm，以获得280-300psi的熔体压力和34-40％的扭矩。在一些情况中，打开通风口来释放增塑剂中所加入的水和淀粉中固有水分的存在所产生的水蒸气。经冷却带(Minarik Electric Company，Glendale，CA)冷却绞合线。使用造粒机(Conair，Bay City，MI)来切割绞合线，以产生聚乙烯醇粒，随后将其收集并密封在袋中。
实施例4
如下所述来制备羟丙基化淀粉和聚乙烯醇的混合物。首先，按照36份淀粉、30份聚乙烯醇、4份表面活性剂和30份增塑剂的比例制备羟丙基化淀粉(Glucosol 800)、表面活性剂((Excel P-40S)、增塑剂(山梨糖醇)和聚乙烯醇(Elvanol 51-05)的混合物。使用霍巴特搅拌器进行搅拌。随后将混合物加入K-Tron进料器(K-Tron America，Pitman，NJ)中，将材料送入如上所述的ZSK-30同向旋转双螺杆挤出机中。当将挤出机1-7区分别加热至温度为95℃、125℃、140℃、150℃、150℃、145℃和130℃时，第一个桶#1以20磅/小时来接收混合物。螺杆速度设置为150-160rpm，以获得530-550psi的熔体压力和80-90％的扭矩。在一些情况中，打开通风口来释放增塑剂中所加入的水和淀粉中固有水分的存在所产生的水蒸气。经冷却带(Minarik Electric Company，Glendale，CA)冷却绞合线。使用造粒机(Conair，Bay City，MI)来切割绞合线制粒，随后收集并密封在袋中。
实施例5
如下所述来制备淀粉和聚乙烯醇的混合物。首先，按照38份淀粉、30份聚乙烯醇、2份表面活性剂和30份增塑剂的比例制备天然玉米淀粉(Cargill，Minneapolis，MN)、表面活性剂(Excel P-40S)、增塑剂(山梨糖醇)和聚乙烯醇(Elvanol 51-05)的混合物。使用霍巴特搅拌器进行搅拌。随后将混合物加入K-Tron进料器(K-Tron America，Pitman，NJ)中，将材料送入如上所述的ZSK-30同向旋转双螺杆挤出机中。当将挤出机1-7区分别加热至温度为95℃、125℃、140℃、150℃、150℃、145℃和130℃时，第一个桶#1以20磅/小时来接收混合物。螺杆速度设置为150-160rpm，以获得530-550psi的熔体压力和80-90％的扭矩。在一些情况中，打开通风口来释放增塑剂中所加入的水和淀粉中固有水分的存在所产生的水蒸气。经冷却带(MinarikElectric Company，Glendale，CA)冷却绞合线。使用造粒机(Conair，Bay City，MI)来切割绞合线制粒，随后收集并密封在袋中。
实施例6
如下所述来制备羟丙基化淀粉和聚乙烯醇的混合物。首先，按照36份淀粉、30份聚乙烯醇、4份表面活性剂和30份增塑剂的比例制备羟丙基化淀粉(Glucosol 800)、表面活性剂(Excel P-40S)、增塑剂(山梨糖醇)和聚乙烯醇(Celvol 203)的混合物。使用霍巴特搅拌器进行搅拌。随后将混合物加入K-Tron进料器(K-Tron America，Pitman，NJ)中，将材料送入如上所述的ZSK-30同向旋转双螺杆挤出机中。当将挤出机1-7区分别加热至温度为95℃、125℃、140℃、150℃、150℃、145℃和130℃时，第一个桶#1以20磅/小时来接收混合物。螺杆速度设置为150-160rpm，以获得530-550psi的熔体压力和80-90％的扭矩。在一些情况中，打开通风口来释放增塑剂中所加入的水和淀粉中固有水分的存在所产生的水蒸气。经冷却带(MinarikElectric Company，Glendale，CA)冷却绞合线。使用造粒机(Conair，Bay City，MI)来切割绞合线制粒，随后收集并密封在袋中。
实施例7-9
使用如上所述的ZSK-30双螺杆挤出机将实施例1的淀粉和实施例2-3的聚乙烯醇的各种组合与
Figure GPA00001026254800211
F BX 7011树脂(BASF，Florham Park，NJ)相混合。将来自模具的绞合线制粒。下表1-2中列出了挤出条件。
表1：膜的组成
Figure GPA00001026254800212
表2：挤出条件
实施例10-12
首先，在霍巴特搅拌器中分别以36％、30％、30％和4％混合Glucosol 800淀粉、Elvanol 51-05、山梨糖醇和表面活性剂(Excel P-40S)。使用K-Tron进料器将该混合物进料至ZSK-30。此外，将
Figure GPA00001026254800214
F BX 7011树脂(BASF，Florham Park，NJ)经另一个K-Tron进料器进料至ZSK-30进行单步混合。该方法会减少混合制备期间材料的热降解。将来自模具的绞合线制粒。下表3和4中列出了挤出条件。
表3：膜的组成
表4：挤出条件
实施例13-15
用如上所述的ZSK-30双螺杆挤出机将实施例1的增塑羟丙基化淀粉、增塑聚乙烯醇(Aqua-SolTM 116，其可购自A.Schulman，Inc.)和
Figure GPA00001026254800222
FBX 7011树脂(BASF，Florham Park，NJ)按不同比例进行混合。将来自模具的绞合线制粒。下表5中列出了挤出条件。
表5：挤出条件
Figure GPA00001026254800223
实施例16
采用HAAKE TW-100双螺杆挤出机，根据表6提供的条件，由实施例1-3和实施例7-15的混合物制备吹塑膜。
表6：制备吹塑膜的工艺条件
Figure GPA00001026254800224
一旦制成，使膜经历上述拉伸和水崩解测试。结果如下表7所示。
表7：膜样品的机械性能
Figure GPA00001026254800231
如上所示，高模量值显示实施例1-3的膜(热塑性改性淀粉、增塑Elvanol51-05和Celvol 203)是易碎的。实施例1膜(热塑性改性淀粉膜)的伸长率与实施例2和3(增塑PVA)膜的伸长率相比尤其低。类似地，实施例7、8、10-12的膜(包含)具有低的模量和高的伸长率，即200％以上。这些不同膜之间的膜峰值应力彼此非常接近。实施例13-15的膜(包含Aqua-SolTM 116)与实施例7-9所示的膜相比具有更低的模量，而伸长率值则相当。此外，如表7所示，除实施例12外，每种膜样品在少于11/2分钟的时间内会在自来水中明显发生崩解，而实施例12的膜花费大约60分钟分散在水中。
虽然已经根据本发明的具体实施方案详细描述了本发明，但本领域技术人员将理解，通过对前述内容的理解，可容易地获得这些实施方案的变型、替换和同等物。因此，本发明的范围应为所附的权利要求及其同等物。

Claims (23)

1.一种吸收性制品，所述吸收性制品包括主体部分，所述主体部分包括可透液体的顶层、基本不透液体的底层和位于所述底层和所述顶层之间的吸收芯，所述吸收性制品还包括隔离衬垫，所述隔离衬垫限定了第一表面和相对的第二表面，所述第一表面的位置与位于所述吸收性制品上的胶粘剂相邻，其中所述隔离衬垫、所述底层、或两者包括水敏性可生物降解膜，所述水敏性可生物降解膜包括：
1重量％至50重量％的至少一种可生物降解聚酯，其中所述可生物降解聚酯的熔点是50℃至180℃，且玻璃化转变温度是0℃或更低；
0.5重量％至45重量％的至少一种水敏性改性淀粉；
0.1重量％至40重量％的至少一种增塑剂；以及
0.1重量％至40重量％的至少一种水溶性聚合物。
2.权利要求1的吸收性制品，其中所述可生物降解聚酯是脂肪族聚酯、脂肪族-芳香族聚酯或其组合。
3.权利要求1或2的吸收性制品，其中所述可生物降解聚酯是脂肪族-芳香族共聚酯。
4.权利要求1或2的吸收性制品，其中所述可生物降解聚酯的熔点是80℃至160℃。
5.权利要求1或2的吸收性制品，其中所述可生物降解聚酯占膜的5重量％至35重量％。
6.权利要求1或2的吸收性制品，其中所述淀粉占膜的10重量％至30重量％。
7.权利要求1或2的吸收性制品，其中所述增塑剂占膜的5重量％至30重量％。
8.权利要求1或2的吸收性制品，其中所述水溶性聚合物占膜的5重量％至30重量％。
9.权利要求1或2的吸收性制品，其中所述水敏性改性淀粉是淀粉酯、淀粉醚、氧化淀粉、水解淀粉或其组合。
10.权利要求9的水敏性可生物降解膜，其中所述水敏性改性淀粉是羟烷基淀粉。
11.权利要求10的水敏性可生物降解膜，其中所述羟烷基淀粉是羟乙基淀粉、羟丙基淀粉、羟丁基淀粉或其组合。
12.权利要求1或2的吸收性制品，其中所述增塑剂是多元醇。
13.权利要求1或2的吸收性制品，其中所述增塑剂是糖醇。
14.权利要求1或2的吸收性制品，其中所述水溶性聚合物包括乙烯基吡咯烷酮，丙烯酸羟乙基酯或甲基丙烯酸羟乙基酯，丙烯酸羟丙基酯或甲基丙烯酸羟丙基酯，丙烯酸或甲基丙烯酸，丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯或乙烯基吡啶，丙烯酰胺，醋酸乙烯酯，乙烯醇，环氧乙烷或其组合。
15.权利要求1或2的吸收性制品，其中所述水溶性聚合物是乙烯醇聚合物。
16.权利要求15的水敏性可生物降解膜，其中所述乙烯醇聚合物的水解度是80摩尔％至90摩尔％。
17.权利要求1或2的吸收性制品，其中所述膜的厚度是50微米或更小。
18.权利要求1或2的吸收性制品，其中所述膜加工方向的干态极限抗张强度是10至80兆帕，且加工方向的干态弹性模量是50至1200兆帕。
19.权利要求1或2的吸收性制品，其中所述膜横向的干态极限抗张强度是2至40兆帕，且横向的干态弹性模量是50至1000兆帕。
20.权利要求1或2的吸收性制品，其中所述膜加工方向的伸长率是50％或更大，且横向的伸长率是50％或更大。
21.权利要求1或2的吸收性制品，其中所述膜加工方向的伸长率是100％或更大，且横向的伸长率是100％或更大。
22.权利要求1的吸收性制品，其中所述底层包括水敏性可生物降解膜。
23.权利要求1的吸收性制品，其中所述隔离衬垫包括水敏性可生物降解膜。
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