CN104379183A - 可生物降解且可冲走的多层膜 - Google Patents

Abstract

本发明一般性地提供了一种可生物降解且可冲走的膜。所述膜可以是多层膜，其包括：包含水溶性聚合物的水分散性芯层；和邻近水分散性芯层设置的隔水皮层。水分散性芯层构成膜的约50wt.％至约99wt.％，而隔水皮层构成膜的约1wt.％至约50wt.％。隔水皮层的可生物降解的聚合物可构成隔水皮层中的聚合物含量的约80wt.％至100wt.％，而约10wt.％至约90wt.％的可生物降解的聚合物是聚碳酸亚烷基酯并且约10wt.％至约90wt.％的可生物降解的聚合物是可生物降解的聚酯。该膜可用作包装膜或者吸收性制品的底片。

Description

可生物降解且可冲走的多层膜

发明背景

一次性吸收性制品目前用于许多不同的应用，包括用于婴儿和儿童的尿布和训练裤；女性护理产品，如卫生巾、护垫(pantiliner)或者卫生棉条；成人失禁产品；以及健康护理产品，如手术帘或者伤口敷料。一次性吸收性制品通常包括顶片、底片和置于底片和顶片之间的吸收芯。根据所涉及的用途的类型，一次性吸收性制品可经受一次或多次来自水性液体如水、尿、月经或者血液的污染。因此，这些一次性产品的底片材料通常由液体不可渗透的材料，如聚丙烯或者聚乙烯膜制成，该液体不可渗透的材料展示出足够的强度和处理能力，使得一次性吸收性制品在穿戴者使用期间保持其完整性并且不允许液体从该产品漏出。

很多一次性吸收性制品可能是难以处置到水性环境中的。例如，将很多一次性吸收性制品冲下马桶的尝试可导致马桶或者马桶连接到污水系统的管道堵塞。特别地，在这些一次性吸收性制品中使用的底片材料被冲下马桶时通常不容易溶解、分解或分散，使得一次性吸收性制品不能以该方式处置。如果将底片材料制得非常薄以减小一次性吸收性制品的整个体积并降低马桶或污水管道堵塞的可能性，那么当该材料经受穿戴者正常使用的应力时，它可能不展示出足够的强度以防止撕裂或者裂开。在许多情形下，所希望的是能够将这些一次性吸收性制品冲下马桶。这包括被称为唇或者唇间卫生巾或者垫的某些月经产品。唇间垫具有提供更多免除不方便的可能性是因为它们小的尺寸和降低的漏出风险。的确，这些唇间垫小到足以容易地冲下马桶，而通常不会堵塞马桶或者污水管道。尽管是可冲走的，但是如果这样的产品在被冲走后不易于降解和分解，那么它们可能对污水处理或者化粪池系统带来显著的环境要求。

因此，已做了各种尝试以解决该问题。例如，Zhao等人的第6,514,602号美国专利描述了水可冲走的膜，该膜包含不透水的可生物降解的层和水分散性层。所述可生物降解的层包含65％至100％的水不溶性的、可生物降解的热塑性聚合物和0％至30％的水溶性热塑性聚合物，并且所述水分散性层包含60％至100％的水溶性热塑性聚合物和0至40％的水不溶性热塑性聚合物。在一个实例中，所述膜包含25％的Bionolle(聚琥珀酸己二酸亚丁酯共聚物)和75％的PEO的第一层；25％的Bionolle和75％的PEO的第二层；以及100％的Bionolle的第三层。尽管为所述膜赋予一些屏障性能，但是各种问题依然存在于这样的膜。例如，在Zhao等人的美国专利中采用的几种合成的可生物降解聚合物可导致在干燥或者润湿时不希望的粘性以及相对差的机械性能。所述聚合物还是昂贵的。另外，虽然其中所采用的合成的可生物降解聚合物可以熔融加工，但是它们一般是不可再生的和不可持续的，这限制了所述膜的整体的可持续性。不幸的是，既可生物降解的又可再生的聚合物通常难以熔融加工成膜。

因此，目前存在对可冲走的且可生物降解的膜的需求，所述膜具有优良的机械性能，并且还由低成本和丰富的原料制成，尤其是当原料是温室气体并且对于气候变化有害的情况下。

发明概述

一般地，本发明提供了一种可生物降解且可冲走的膜。在一个实施方案中，所述膜的厚度可为约50微米或者更小。所述膜可以是多层膜，其包括：包含水溶性聚合物的水分散性芯层；和邻近所述水分散性芯层设置的隔水皮层。水分散性芯层可构成所述膜的约50wt.％至约99wt.％，而隔水皮层构成所述膜的约1wt.％至约50wt.％。隔水皮层的可生物降解的聚合物可构成隔水皮层中的聚合物含量的约80wt.％至100wt.％，而约10wt.％至约90wt.％的可生物降解的聚合物是聚碳酸亚烷基酯，并且约10wt.％至约90wt.％的可生物降解的聚合物是可生物降解的聚酯。

在一个实施方案中，可生物降解且可冲走的膜可以包括在吸收性制品或者包装膜(如，形成包、小袋(pouch)或者袋)中。例如，吸收性制品可包括：液体可渗透的顶片；一般液体不可渗透的底片；以及置于所述底片和所述顶片之间的吸收芯，而所述底片包括所述可生物降解且可冲走的膜。

一般来说，本发明提供了一种用于形成可生物降解且可冲走的膜的方法。所述膜可通过共挤出水分散性芯层和隔水皮层来形成。

下面更详细地讨论本发明的其它特征和方面。

附图简述

参照附图，在说明书的其余部分中，更具体地阐述针对本领域普通技术人员而言本发明的完整且能够实现的公开内容，其包括本发明的最佳实施方式，其中：

图1是用于形成本发明的膜的方法的一个实施方案的示意图；

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俯视图；

图3显示出实施例1在6000倍下的SEM图像；

图4显示出实施例5在6000倍下的SEM图像；

图5显示出实施例2在6000倍下的SEM图像；

图6显示出实施例6在6000倍下的SEM图像；

图7显示出实施例7在6000倍下的SEM图像；

图8显示出实施例8在6000倍下的SEM图像；以及

图9显示出实施例8在15000倍下的SEM图像；

在本说明书和附图中重复使用的附图标记旨在表示本发明的相同或者相似的特征或者要素。

代表性实施方案的详述

定义

如本文中使用的，术语“可生物降解的”一般是指由天然存在的微生物如细菌、真菌和藻，环境的热，水分，或者其它环境因素的作用而降解的材料。降解的程度可按照ASTM测试方法5338.92来确定。

详述

现将详细参照本发明的各个实施方案，在下文阐述本发明的各个实施方案的一个或者多个实施例。各实施例均是以解释本发明而非限制本发明的方式来提供的。事实上，对于本领域技术人员显然的是，在不背离本发明的范围或者精神的前提下，可以在本发明中作出各种修改和变化。例如，作为一个实施方案的一部分说明或者描述的特征可以用于另一个实施方案中，从而得到又一其他的实施方案。因此，本发明旨在涵盖落入所附权利要求及其等同方案的范围内的修改和变化。

一般而言，本发明涉及一种膜，该膜既可生物降解又可冲走，并且还可在使用期间充当对水或者其它流体的屏障。更具体地，该膜含有水分散性芯层(即，主层)和隔水皮层，该水分散性芯层帮助膜在被冲走后失去它的完整性，该隔水皮层帮助维持在使用期间膜的完整性。根据本发明，选择性控制在隔水层中的组分的性质和相对浓度，以实现不同功能的组合。也就是说，隔水层中使用的大部分聚合物是在水性环境(如，化粪池，废水处理设施等)中时可被微生物降解的可生物降解的聚合物。

根据本发明，膜的隔水层含有一种或者多种聚碳酸亚烷基酯和一种或者多种聚酯的组合，其中所述一种或者多种聚碳酸亚烷基酯和一种或者多种聚酯均为可生物降解的和可再生的。尽管是可生物降解的和可再生的，但是多种聚碳酸亚烷基酯由于它们在纯形式下相对低的玻璃化转变温度，在室温下倾向于相对发粘。例如，聚碳酸亚丙酯是玻璃化转变温度为约40℃的无定形聚合物，而聚碳酸亚乙酯的玻璃化转变温度为约25℃。由于这些性质，常规认为这样的聚碳酸亚烷基酯不可容易地形成膜，原因是其软化温度低并且在储存和老化期间的粘性和/或粘着性(tackiness)。然而，本发明人已经发现，通过选择性地控制组分，可以容易地形成具有优良的机械性能和非粘性的膜。除了其他方面，这是通过将一种或多种聚碳酸亚烷基酯与至少一种可生物降解的聚酯共混来实现的。

现将更详细地描述所述膜层的各个实施方案以及所述膜在某些制品中的应用。

I.隔水皮层

所述膜的隔水皮层是基本上液体不可渗透的，使得在其处于使用中的时间期间，它会有效地限制由其经过的液体流。当所述膜用于吸收性制品时，例如，隔水层可抑制体液(例如尿)渗透通过所述膜并从制品漏出。

如上所述，用来形成隔水层的聚合物在性质上一般是可生物降解的。例如，在一些实施方案中，可生物降解的聚合物可构成隔水层的聚合物含量的约70wt.％至100wt.％，在一些实施方案中约80wt.％至100wt.％,和在一些实施方案中约90wt.％至约99wt.％。关于这样的聚合物，还控制可生物降解的聚酯与聚羧酸亚烷基酯聚合物的相对比例，以达到在生物降解性与熔融加工性之间的平衡。更特别地，隔水层中使用的可生物降解的聚合物的约10wt.％至约90wt.％,在一些实施方案中约15wt.％至约55wt.％，和在一些实施方案中约20wt.％至约50wt.％通常是聚碳酸亚烷基酯聚合物。同样地，合成的或者基于生物的可生物降解的聚酯通常构成可生物降解的聚合物的约10wt.％至约90wt.％,在一些实施方案中约45wt.％至约85wt.％，和在一些实施方案中约50wt.％至约80wt.％。

由于它们彼此的不相容性，隔水皮层的这些组分可形成取决于制备该层的方法和/或聚碳酸亚烷基酯与聚酯的相对量的具有不同形态的层。因此，可获得所期望的独特的相形态结构。例如，在一个实施方案中，聚碳酸亚烷基酯聚合物可形成分散于由可生物降解的共聚酯形成的连续相内的孔穴(pocket)。该特别的形态可以在聚碳酸亚烷基酯占PAC与聚酯的总重量的约60wt.％或者更少的情况下(即，在聚酯为PAC与聚酯的总重量的约40wt.％或者更多的情况下)实现。因此，令人惊讶地发现了反转相，甚至在PAC按重量计占两个组分的大部分的情况下。供选择地，在另一个实施方案中，聚碳酸亚烷基酯聚合物可形成连续相，而可生物降解的共聚酯形成在其中的分散区域。该特别的形态可以在聚碳酸亚烷基酯为PAC与聚酯的总重量的约65wt.％或者更多的情况下(即，聚酯为PAC与聚酯的总重量的约35wt.％或者更少的情况下)实现。

本发明人还令人惊讶地发现，用来形成隔水皮层的具体方法和加工条件可影响所产生的层的形态。例如，所产生的层的形态可以根据所述组分是否熔融共混或者干共混以形成所述层变化。

A.聚碳酸亚烷基酯

如所述的，所述膜的隔水皮层可包含聚碳酸亚烷基酯(PAC)。一般而言，PAC是二氧化碳与至少一种环氧烷烃的共聚物，该共聚物是通过在适合催化剂(如，羧酸锌催化剂)的存在下使所述单体反应而制成的。用作至少一种环氧烷烃单体的特别适合的环氧烷烃包括但不限于，环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷、环氧己烷、环氧辛烷、环氧环戊烷、环氧环己烷、顺式-2-环氧丁烷、环氧苯乙烷、环氧氯丙烷或其混合物。

因此，所产生的PAC可以是均聚物或者多于一种环氧烷烃单体的共聚物。适合的聚碳酸亚烷基酯结构可包括具有3至22个碳酸酯原子的重复的碳酸亚烷基酯结构单元。因此，PAC均聚物可包括但不限于聚碳酸亚乙酯、聚碳酸亚丙酯、聚碳酸亚丁酯、聚碳酸亚己酯等。PAC共聚物可包含两种或者多种不同的碳酸亚烷基酯结构单元(即，单体)，如碳酸亚乙酯和碳酸亚丙酯的共聚物等。还在另一个实施方案中，PAC可以是至少一种环氧烷烃单体与其它单体单元(如，酯、醚、酰胺等)的共聚物。

在某些实施方案中，环氧烷烃与二氧化碳的共聚可通过在二氧化碳和一种或多种催化剂的存在下，在约40℃至约150℃(例如，约60℃至约120℃)下，在溶剂中加热环氧烷烃适宜的时间来实现。二氧化碳可在大范围的压力下加到所述聚合反应。然而，在一个实施方案中，二氧化碳的压力为至少100psig，以具有有用的聚合速率。二氧化碳压力的上限仅仅受限于在其中进行所述聚合的装置。

已知催化二氧化碳与至少一种环氧烷烃的共聚的数种催化剂体系，例如，如通过引用纳入本文的第4,789,727号美国专利中所描述的羧酸锌催化剂(如丙二酸锌、琥珀酸锌、戊二酸锌、己二酸锌、六氟戊二酸锌、庚二酸锌、辛二酸锌、壬二酸锌、癸二酸锌或其混合物)。另外的催化剂和体系披露于Steinke等人的第2011/0309539号美国公开专利申请、Zhao等人的第6,815,529号美国专利、Zhao等人的第6,599,577号美国专利、Zhao等人的第2002/0082363号美国公开专利申请、Allen等人的第2011/0152497号美国公开专利申请、Allen等人的第2011/0230580号美国公开专利申请，通过引用将它们全部纳入本文。

所产生的PAC聚合物可在其主链中包含醚和碳酸酯键二者。碳酸酯键的百分比可取决于各种因素，包括反应条件和催化剂的性质。在一个具体实施方案中，例如，PAC聚合物的碳酸酯键可以是在之前的环氧烷烃单体之间所有键的大于约85％。

在某些实施方案中，所述膜中的PAC的数均分子量(M_n)可以是约20,000至约200,000g/mol(例如，约30,000至100,000g/mol，如约35,000至约80,000g/mol)。另外，PAC的重均分子量(“M_w”)可以是约50,000至约300,000克/摩尔,在一些实施方案中约70,000至约200,000克/摩尔，和在一些实施方案中约80,000至约150,000克/摩尔。重均分子量与数均分子量之比(“M_w/M_n”)，即“多分散指数”也相对低。例如，多分散指数通常为约1.0至约4.0，在一些实施方案中约1.2至约3.0，和在一些实施方案中约1.4至约2.0。重均和数均分子量可通过本领域技术人员已知的方法来确定。

聚碳酸亚烷基酯的熔体流动指数(MI)一般可以变化，但在190℃下测定时通常为约0.1克/10分钟至约100克/10分钟，在一些实施方案中约0.5克/10分钟至约30克/10分钟，和在一些实施方案中约1至约10克/10分钟。熔体流动指数是指当在190℃下、在10分钟内经受2160克的力时，强制通过挤出流变仪孔(直径为0.0825英寸)的聚合物的重量(以克计)，并且可按照ASTM测试方法D1238-E来确定。

一种特别适合包含在膜中的聚碳酸亚烷基酯是聚碳酸亚丙酯(PPC)，可得自内蒙古蒙西高新技术集团有限公司，商品名为Melicsea，在150℃下的熔体流动为3.6克/10分钟。

B.可生物降解的聚酯

用于本发明的可生物降解的聚酯通常具有相对低的玻璃化转变温度(“T_g”)，以降低膜的刚度并改善聚合物的加工性。例如，T_g可以是约25℃或者更低，在一些实施方案中约0℃或者更低，和在一些实施方案中约-10℃或者更低。同样地，可生物降解的聚酯的熔点也相对低，以提高生物降解速率。例如，熔点通常为约50℃至约180℃,在一些实施方案中约80℃至约160℃，和在一些实施方案中约100℃至约140℃。熔融温度和玻璃化转变温度可以如本领域中熟知的、按照ASTM D-3417使用差示扫描量热法(“DSC”)来测定。这样的测试可以用可得自Delaware州New Castle的T.A.Instruments Inc.的DSC Q100差示扫描量热仪(配有液氮冷却附件)和THERMAL ADVANTAGE(release 4.6.6)分析软件程序来进行。

可生物降解的聚酯的数均分子量(“M_n”)也可为约40,000至约120,000克/摩尔，在一些实施方案中约50,000至约100,000克/摩尔，和在一些实施方案中约60,000至约85,000克/摩尔。同样地，聚酯的重均分子量(“M_w”)也可为约70,000至约300,000克/摩尔，在一些实施方案中约80,000至约200,000克/摩尔，和在一些实施方案中约100,000至约150,000克/摩尔。重均分子量与数均分子量之比(“M_w/M_n”)，即“多分散指数”也相对低。例如，多分散指数通常为约1.0至约4.0,在一些实施方案中约1.2至约3.0，和在一些实施方案中约1.4至约2.0。重均和数均分子量可以通过本领域技术人员已知的方法来确定。

可生物降解的聚酯也可具有如在170℃的温度和1000sec^-1的剪切速率下测定的，约100至约1000帕斯卡秒(Pa·s),在一些实施方案中约200至约800Pa·s，和在一些实施方案中约300至约600Pa·s的表观粘度。可生物降解的聚酯的熔体流动指数也可为约0.1至约30克/10分钟，在一些实施方案中约0.5至约10克/10分钟，和在一些实施方案中约1至约5克/10分钟。熔体流动指数是指按照ASTM测试方法D1238-E测量的，在某一温度(如190℃)下在10分钟内经受2160克的载荷时，强制通过挤出流变仪孔(直径为0.0825英寸)的聚合物的重量(以克计)。

当然，可生物降解的聚酯的熔体流动指数将最终取决于所选的成膜工艺。例如，当挤出为铸膜时，通常要求更高熔体流动指数的聚合物，例如约2克/10分钟或者更高，在一些实施方案中约4至约12克/10分钟，和在一些实施方案中约6至约9克/10分钟。同样地，当成型为吹塑膜时，通常要求更低熔体流动指数的聚合物，例如低于约12克/10分钟或者更低，在一些实施方案中约1至约7克/10分钟，和在一些实施方案中约2至约5克/10分钟。

适合的可生物降解的聚酯的实例包括如聚己内酯的脂族聚酯、聚酯酰胺、改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乳酸(PLA)及其共聚物、基于聚乳酸的三元共聚物、聚乙醇酸、聚碳酸亚烷基酯(如聚碳酸亚乙酯)、聚羟基链烷酸酯(PHA)、聚-3-羟基丁酸酯(PHB)、聚-3-羟基戊酸酯(PHV)、3-羟基丁酸酯与4-羟基丁酸酯的共聚物、3-羟基丁酸酯与3-羟基戊酸的共聚物(PHBV)、3-羟基丁酸酯与3-羟基己酸酯的共聚物、3-羟基丁酸酯与3-羟基辛酸酯的共聚物、3-羟基丁酸酯与3-羟基癸酸酯的共聚物、3-羟基丁酸酯与3-羟基十八酸酯的共聚物和基于琥珀酸酯的脂族聚合物(如，聚琥珀酸亚丁酯、聚琥珀酸己二酸亚丁酯、聚琥珀酸亚乙酯等)；芳族聚酯和改性的芳族聚酯；以及脂族-芳族共聚酯。在一个具体实施方案中，可生物降解的聚酯是脂族-芳族共聚酯(如，嵌段、无规、接枝等)。脂族-芳族共聚酯可采用任意已知技术来合成，如通过多元醇与脂族和芳族二羧酸或者其酸酐结合的缩聚来合成。多元醇可以是取代或者未取代的、线性或者支化的多元醇，其选自含有2至约12个碳原子的多元醇和含有2至8个碳原子的聚亚烷基醚二醇(polyalkylene ether glycols)。可以使用的多元醇的实例包括但不限于，乙二醇、二甘醇、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、二甘醇、2,2,4-三甲基-1,6-己二醇、硫代双乙醇(thiodiethanol)、1,3-环己烷二甲醇、1,4-环己烷二甲醇、2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇、环戊二醇、三甘醇和四甘醇。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、二甘醇和1,4-环己烷二甲醇。

可用的代表性的脂族二羧酸包括选自含1至约10个碳原子的脂族二羧酸的、取代或者未取代的、线性或者支化的非芳族二羧酸及其衍生物。脂族二羧酸的非限制性实例包括丙二酸、苹果酸、琥珀酸、草酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、壬二酸、癸二酸、富马酸、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-降冰片烷二羧酸。可用的代表性的芳族二羧酸包括选自含8或更多个碳原子的芳族二羧酸的、取代和未取代的、线性或者支化的芳族二羧酸及其衍生物。芳族二羧酸的非限制性实例包括对苯二甲酸、对苯二甲酸二甲酯、间苯二甲酸、间苯二甲酸二甲酯、2,6-萘二羧酸、2,6-萘二甲酸二甲酯(naphthalate)、2,7-萘二羧酸、2,7-萘二甲酸二甲酯、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'-二苯硫醚二羧酸、3,4'-二苯硫醚二羧酸二甲酯、4,4'-二苯硫醚二羧酸、4,4'-二苯硫醚二羧酸二甲酯、3,4'-二苯砜二羧酸、3,4'-二苯砜二羧酸二甲酯、4,4'-二苯砜二羧酸、4,4'-二苯砜二羧酸二甲酯、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-萘二甲酸二甲酯、4,4'-亚甲基双(苯甲酸)、4,4'-亚甲基双(苯甲酸二甲酯)等及其混合物。

聚合可以在催化剂，如基于钛的催化剂(如，钛酸四异丙酯、四异丙氧基钛、二丁氧基二乙酰乙酰氧基钛或者钛酸四丁酯)的存在下进行。如果希望，二异氰酸酯扩链剂可以与共聚酯反应，以增加其分子量。代表性的二异氰酸酯可包括甲苯2,4-二异氰酸酯、甲苯2,6-二异氰酸酯、2,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、萘-1,5-二异氰酸酯、亚二甲苯基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯(“HMDI”)、异佛尔酮二异氰酸酯和亚甲基双(2-异氰酸基环己烷)。也可使用三官能的异氰酸酯化合物，其含有异氰脲酸酯和/或双脲(biurea)基团，官能度不小于3，或者用三或聚异氰酸酯部分替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。所用的扩链剂的量通常为基于该聚合物总重量百分比的约0.3至约3.5wt.％，在一些实施方案中约0.5至约2.5wt.％。

共聚酯可以是线性聚合物或长链支化聚合物。长链支化聚合物一般是通过使用低分子量支化剂，如多元醇、聚羧酸、羟基酸等制备。可以用作支化剂的代表性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)异氰脲酸酯以及二季戊四醇。可用作支化剂的代表性的较高分子量多元醇(分子量为400至3000)包括由具有2至3个碳的环氧烷烃，如环氧乙烷和环氧丙烷，与多元醇引发剂缩合而获得的三醇。可用作支化剂的代表性的聚羧酸包括连三甲苯酸、偏苯三酸(1,2,4-苯三羧酸)和酸酐、均苯三酸(1,3,5-苯三羧酸)、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。可用作支化剂的代表性羟基酸包括苹果酸、柠檬酸、酒石酸、3-羟基戊二酸、粘酸、三羟基戊二酸、4-羧基邻苯二甲酸酐、羟基间苯二甲酸和4-(β-羟乙基)邻苯二甲酸。这样的羟基酸包括3个或更多个羟基和羧基的组合。尤其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。

芳族二羧酸单体成分可以以约10摩尔％至约40摩尔％，在一些实施方案中约15摩尔％至约35摩尔％，并且在一些实施方案中约15摩尔％至约30摩尔％的量存在于共聚酯中。脂族二羧酸单体成分可以同样地以约15摩尔％至约45摩尔％，在一些实施方案中约20摩尔％至约40摩尔％，和在一些实施方案中约25摩尔％至约35摩尔％的量存在于共聚酯中。多元醇单体成分也可以以约30摩尔％至约65摩尔％，在一些实施方案中约40摩尔％至约50摩尔％，和在一些实施方案中约45摩尔％至约55摩尔％的量存在于脂族-芳族共聚酯中。

在一个具体的实施方案中，例如，脂族-芳族共聚酯可包括以下结构：

其中，

m为2至10,在一些实施方案中2至4的整数，并且在一个实施方案中m为4；

n为0至18,在一些实施方案中2至4的整数，并且在一个实施方案中n为4；

p为2至10,在一些实施方案中2至4的整数，并且在一个实施方案中p为4。

x为大于1的整数；并且

y为大于1的整数。这样的共聚酯的一个实例为聚己二酸对苯二甲酸亚丁酯(polybutylene adipate terephthalate)，其可以商购自巴斯夫公司，名称为F BX 7011。另一个适合的含芳族对苯二甲酸单体成分的共聚酯的实例可获自IRE Chemicals(韩国)，名称为ENPOL^TM 8060M。其它适合的脂族-芳族共聚酯可描述于第5,292,783、5,446,079、5,559,171、5,580,911、5,599,858、5,817,721、5,900,322和6,258,924号美国专利，为了所有目的通过引用于此将它们全部纳入本文。还有其它适合的可生物降解的聚酯描述于Loercks等人的第6,472,497号美国专利和Khemani等人的第2005/0182196号美国公开专利申请，为了所有目的通过引用于此将它们全部纳入本文。

C.其它组分

本发明的一个有益的方面在于，在无需通常认为熔融加工聚碳酸亚烷基酯所必需的增容剂或者增塑剂的情况下，可以容易地形成膜。因此，在某些实施方案中，膜层可以不含这样的成分，这进一步增强了膜的整体生物降解性和再生性。另外，在一个实施方案中，所述膜可以不含其它聚合物材料。

然而，在一些情况下，增容剂和/或增塑剂仍然可以用于膜层中，通常以不大于膜层的约40wt.％，在一些实施方案中约0.1wt.％至约30wt.％，在一些实施方案中约0.5wt.％至约25wt.％，和在一些实施方案中约1wt.％至约15wt.％的量。

当使用时，增容剂可以包含与聚碳酸亚烷基酯相容的组分和与聚酯相容的另外组分。例如，增容剂可以是官能化的聚酯或聚烯烃，其具有由一种或多种与聚碳酸亚烷基酯相容的官能团所提供的极性组分和由与聚酯相容的烯烃所提供的非极性组分。极性组分可以例如由一种或多种官能团提供，非极性组分可以由烯烃提供。增容剂的烯烃组分一般可以由任意的线性或者支化的α-烯烃单体、低聚物或者源自烯烃单体的聚合物(包括共聚物)来形成。α-烯烃单体通常具有2至14个碳原子，优选地2至6个碳原子。适合的单体的实例包括但不限于，乙烯、丙烯、丁烯、戊烯、己烯、2-甲基-1-丙烯、3-甲基-1-戊烯、4-甲基-1-戊烯和5-甲基-1-己烯。聚烯烃的实例包括均聚物和共聚物二者，即聚乙烯、乙烯共聚物如EPDM、聚丙烯、丙烯共聚物和聚甲基戊烯聚合物。烯烃共聚物可包含少量的非烯烃单体，如苯乙烯、醋酸乙烯酯、二烯、或者丙烯酸和非丙烯酸单体。可以用各种已知技术将官能团并入聚合物主链。例如，包含官能团的单体可以接枝到聚烯烃主链上以形成接枝共聚物。这样的接枝技术是本领域中熟知的，并例如描述于第5,179,164号美国专利中。在其它实施方案中，含官能团的单体可以与烯烃单体共聚以形成嵌段或者无规共聚物。不管以何种方式将其并入，增容剂的官能团可以是向分子提供极性节段的任何基团，如羧基、酸酐基团、酰胺基团、酰亚胺基团、羧酸酯基团、环氧基团、氨基、异氰酸酯基团、具有噁唑啉环的基团、羟基等等。马来酸酐改性的聚烯烃特别适合用于本发明。这样的改性聚烯烃一般通过将马来酸酐接枝到聚合物主链材料上来形成。这样的马来酸化的聚烯烃可购自E.I.du Pont de Nemours and Company，名称为例如，P系列(化学改性的聚丙烯)、E系列(化学改性的聚乙烯)、C系列(化学改性的乙烯醋酸乙烯酯)、A系列(化学改性的乙烯丙烯酸酯共聚物或者三元共聚物)或者N系列(化学改性的乙烯-丙烯、乙烯-丙烯二烯单体("EPDM")或者乙烯-辛烯)。供选择地，马来酸化的聚烯烃也可得自Chemtura Corp.，名称为以及得自Eastman Chemical Company，名称为Eastman G系列和AMPLIFY^TM GR官能聚合物(马来酸酐接枝的聚烯烃)。如所述的，接枝的聚酯也可包括在内，并且可包括例如如上所述的接枝的可生物降解的脂族聚酯和脂族芳族共聚酯。

同样地，当使用时，适合的增塑剂可包括多元醇增塑剂，如糖(如葡萄糖、蔗糖、果糖、棉子糖、麦芽葡萄糖(maltodextrose)、半乳糖、木糖、麦芽糖、乳糖、甘露糖和赤藓糖)、糖醇(如赤藓糖醇、木糖醇、麦芽糖醇(malitol)、甘露醇和山梨糖醇)、多元醇(如乙二醇、甘油、丙二醇、二丙二醇、丁二醇及己烷三醇)等。还适合的是不具有羟基的形成氢键的有机化合物，包括：尿素和尿素衍生物；糖醇的酸酐，如脱水山梨糖醇；动物蛋白，如明胶；植物蛋白，如向日葵蛋白、大豆蛋白、棉籽蛋白；以及其混合物。其它适合的增塑剂可包括：酞酸酯(phthalate esters)；琥珀酸二甲酯和琥珀酸二乙酯及相关的酯；三醋酸甘油酯；单和二醋酸甘油酯；单、二和三丙酸甘油酯；丁酸酯；硬脂酸酯(stearate)；乳酸酯；柠檬酸酯；己二酸酯；硬脂酸的酯(stearic acid esters)、油酸酯及其它酸的酯。也可使用脂族酸，例如乙烯和丙烯酸的共聚物、马来酸接枝的聚乙烯、丁二烯与丙烯酸的共聚物、丁二烯与马来酸的共聚物、丙烯与丙烯酸的共聚物、丙烯与马来酸的共聚物以及其它的基于烃的酸。低分子量增塑剂是优选的，如小于约20,000g/mol，优选地小于约5,000g/mol和更优选地小于约1,000g/mol。

除上述组分以外，还可将其它的添加剂引入膜中，例如熔体稳定剂、分散助剂(如表面活性剂)、加工助剂(PPA)或稳定剂、热稳定剂、光稳定剂、抗氧化剂、热老化稳定剂、增白剂、防粘连剂(antiblocking agents)、粘合剂、润滑剂、填料、抗静电添加剂等。

例如，分散助剂可改善所述层的水分散性。当使用时，一种或多种分散助剂通常构成聚碳酸亚烷基酯的约0.01wt.％至约10wt.％，在一些实施方案中约0.1wt.％至约5wt.％，并且在一些实施方案中约0.5wt.％至约4wt.％。

虽然任意分散助剂一般均可用于本发明，但是具有某种亲水/亲脂平衡(“HLB”)的表面活性剂可改善该组合物的长期稳定性。HLB指数是本领域熟知的，并且是测量化合物的亲水和亲脂溶液倾向间平衡的量度。HLB量度的范围是1至约50，较低的数表示高度亲脂倾向并且较高的数表示高度亲水倾向。在本发明的一些实施方案中。表面活性剂的HLB值为约1至约20，在一些实施方案中约1至约15和在一些实施方案中约2至约10。如果希望，可以使用两种或更多种表面活性剂，它们具有要么低于要么高于希望值的HLB值，但在一起具有在所希望范围内的平均HLB值。

一类特别适用于本发明的表面活性剂是非离子型表面活性剂，其通常具有疏水基体(例如，长链烷基或者烷基化的芳基)和亲水链(如含环氧基和/或丙氧基部分的链)。例如，一些可以使用的适合的非离子型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、脂肪酸(C₈-C₁₈)的乙氧基化酯、环氧乙烷与长链胺或酰胺的缩合产物、环氧乙烷与醇的缩合产物、脂肪酸酯、长链羧酸的单甘油酯或者二甘油酯、以及其混合物。在一个具体实施方案中，非离子型表面活性剂可以是脂肪酸酯，如脂肪酸蔗糖酯、脂肪酸甘油酯、脂肪酸丙二醇酯、脂肪酸失水山梨糖醇酯、脂肪酸季戊四醇酯、脂肪酸山梨糖醇酯等等。用来形成这样的酯的脂肪酸可以是饱和或者不饱和的、取代或未取代的，并且可包含6至22个碳原子，在一些实施方案中8至18个碳原子，和在一些实施方案中12至14个碳原子。在一个具体的实施方案中，脂肪酸单甘油酯和二甘油酯可用于本发明中。

II.水分散性芯层

当放在水性环境中时，所述膜的水分散性层一般将分解成小片或者完全溶解。水分散性层的分散所需时间的量通常将至少部分地取决于具体的最终应用的设计标准。通常地，水分散性层将在约60分钟内，适当地在约15分钟内，更适当地在约5分钟内，并且最适当地在约30秒内完全分散于水性环境内。

A.水溶性聚合物

为赋予所希望的可分散度，水分散性层包含至少一种水溶性聚合物。水溶性聚合物可由单体如乙烯基吡咯烷酮、丙烯酸羟乙酯或者甲基丙烯酸羟乙酯(如，甲基丙烯酸2-羟乙酯)、丙烯酸羟丙酯或者甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸或者甲基丙烯酸、丙烯酸酯或者甲基丙烯酸酯或者乙烯基吡啶、丙烯酰胺、醋酸乙烯酯、乙烯醇、环氧乙烷、它们的衍生物等形成。适合单体的其它实例描述于James等人的第4,499,154号美国专利中，为了所有目的通过引用于此将其全部纳入本文。所产生的聚合物可以是均聚物或者互聚物(如，共聚物、三元共聚物等)，并且可以是非离子型、阴离子型、阳离子型或者两性型。此外，所述聚合物可以是一种类型的(即同质的)，或者可以使用不同聚合物的混合物(即异质的)。在一个具体实施方案中，水溶性聚合物包含具有羟基官能团的重复单元，如聚乙烯醇(“PVOH”)、聚乙烯醇的共聚物(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，在分子中具有至少两个或者更多个乙烯醇单元，并且可以是乙烯醇的均聚物、或者包含其它单体单元的共聚物。乙烯醇均聚物可以通过链烷酸乙烯酯聚合物，如甲酸乙烯酯、醋酸乙烯酯、丙酸乙烯酯等的完全水解来获得。乙烯醇共聚物可以通过链烷酸乙烯酯的不完全水解来获得，所述链烷酸乙烯酯含有：具有2至30个碳原子的烯烃，例如乙烯、丙烯、1-丁烯等；具有3至30个碳原子的不饱和羧酸，如丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、马来酸、富马酸等，或者其酯、盐、酸酐或者酰胺；具有3至30个碳原子的不饱和腈，如丙烯腈、甲基丙烯腈等；具有3至30个碳原子的乙烯醚，如甲基乙烯基醚、乙基乙烯基醚等；以及等等。可以选择水解度，以优化所述聚合物的溶解度等。例如，水解度可以是约60摩尔％至约95摩尔％,在一些实施方案中约80摩尔％至约90摩尔％，和在一些实施方案中约85摩尔％至约89摩尔％。适合的部分水解的聚乙烯醇聚合物的实例可购自Celanese Corp.，名称为CELVOL^TM 203、205、502、504、508、513、518、523、530或者540。其它适合的部分水解的聚乙烯醇聚合物可购自DuPont，名称为ELVANOL^TM 50-14、50-26、50-42、51-03、51-04、51-05、51-08和52-22。

在一个实施方案中，水溶性芯层包含乙烯醇聚合物、增塑剂和无机填料(如下面在小节II.D中描述的)。

B.可生物降解的聚合物

如果希望，可生物降解的聚合物也可用于水分散性层中，以增强其在储存条件下的生物降解性。可生物降解的聚合物可以是或者可以不是水溶性的。例如，适合的水溶性的可生物降解的聚合物可包括天然淀粉和化学改性的淀粉聚合物(例如，淀粉醚如羟烷基淀粉、淀粉酯如淀粉醋酸酯等)。淀粉是由直链淀粉和支链淀粉构成的天然聚合物。直链淀粉基本上是分子量范围为100,000-500,000的线性聚合物，而支链淀粉是分子量最高达几百万的高度支化的聚合物。虽然淀粉在多种植物中产生，但典型的来源包括：谷类颗粒的种子，如玉米、糯玉米(waxy corn)、小麦、高粱、大米和糯米；块茎，如土豆；根茎，如木薯淀粉(即木薯和树薯)、甘薯和竹芋；西谷椰子(sago palm)的髓(pith)。

一般地说，具有希望的水敏感性的任意天然(未改性)和/或改性淀粉均可用于本发明。例如，通常使用已通过本领域中已知的典型工艺(例如，酯化、醚化、氧化、酸解、酶水解等)化学改性的改性淀粉。淀粉醚和/或酯可以是特别希望的，例如羟烷基淀粉、羧基甲基淀粉等。羟烷基淀粉的羟烷基可包含例如1至10个碳原子，在一些实施方案中1至6个碳原子,在一些实施方案中1至4个碳原子，和在一些实施方案中2至4个碳原子。代表性的羟烷基淀粉例如羟乙基淀粉、羟丙基淀粉、羟丁基淀粉以及其衍生物。淀粉酯例如可使用各种酸酐(例如，醋酸酐、丙酸酐、丁酸酐等)、有机酸、酰氯或者其它酯化试剂来制备。酯化程度可以如所希望地变化，例如每淀粉糖苷单元1至3个酯基。

增塑剂通常也用于热塑性淀粉中，以促使淀粉可熔融加工。淀粉通常以颗粒形式存在，所述颗粒具有将更加水溶性的直链淀粉和支链淀粉链包封在所述颗粒的内部的涂层或者外膜。当被加热时，极性溶剂(“增塑剂”)可软化并穿透外膜，并且导致内部的淀粉链吸收水并溶胀。该溶胀将导致外壳在某一位置破裂并造成淀粉颗粒的不可逆的变性。一旦变性，起初压缩在所述颗粒内的、包含直链淀粉和支链淀粉聚合物的淀粉聚合物链将伸展并形成聚合物链的通常无序的交混(intermingling)。然而，一旦再凝固，所述链可以再自我调整，以形成具有取决于淀粉聚合物链的取向的不同强度的结晶或者无定形固体。由于所述淀粉(天然或者改性)因此能够熔融并再凝固，其一般被认为是“热塑性淀粉”。

适合的增塑剂可以例如包括：多元醇增塑剂，如糖(如葡萄糖、蔗糖、果糖、棉子糖、麦芽葡萄糖、半乳糖、木糖、麦芽糖、乳糖、甘露糖和赤藓糖)、糖醇(如赤藓糖醇、木糖醇、麦芽糖醇、甘露醇、甘油和山梨糖醇)、多元醇(如乙二醇、丙二醇、二丙二醇、丁二醇及己烷三醇)等。还适合的是不具有羟基的形成氢键的有机化合物，包括：尿素和尿素衍生物；糖醇的酸酐如脱水山梨糖醇；动物蛋白，如明胶；植物蛋白，如向日葵蛋白、大豆蛋白、棉籽蛋白；以及其混合物。其它适合的增塑剂可包括：酞酸酯；琥珀酸二甲酯和琥珀酸二乙酯及相关的酯；三醋酸甘油酯；单和二醋酸甘油酯；单、二和三丙酸甘油酯；丁酸酯；硬脂酸酯；乳酸酯；柠檬酸酯；己二酸酯；硬脂酸的酯、油酸酯及其它酸的酯。也可使用脂族酸，例如乙烯丙烯酸、乙烯马来酸、丁二烯丙烯酸、丁二烯马来酸、丙烯丙烯酸、丙烯马来酸以及其它的基于烃的酸。低分子量增塑剂是优选的，如小于约20,000g/mol，优选地小于约5,000g/mol和更优选地小于约1,000g/mol。

在热塑性淀粉中采用的淀粉和增塑剂的相对量可根据各种因素变化，如淀粉的分子量、淀粉种类(例如，改性或者未改性)、增塑剂对淀粉的亲和性等。然而通常地，淀粉构成热塑性组合物的约40wt.％至约95wt.％，在一些实施方案中约50wt.％至约90wt.％，和在一些实施方案中约60wt.％至约80wt.％。同样地，增塑剂通常构成热塑性组合物的约5wt.％至约60wt.％，在一些实施方案中约10wt.％至约50wt.％，和在一些实施方案中约20wt.％至约40wt.％。应当理解，本文中提及的淀粉重量包括在将淀粉与其它组分混合以形成热塑性淀粉之前，淀粉中天然存在的任何结合水。淀粉例如通常具有按淀粉重量计约5％至16％的结合水含量。

同样地，水不溶性可生物降解的聚合物可包含前文提及的可生物降解的聚酯(例如，脂族聚酯、脂族-芳族共聚酯等)。也可使用这样的聚合物的组合。当使用时，可生物降解的聚合物通常构成水分散性层的聚合物含量的约50wt.％至约95wt.％，在一些实施方案中约60wt.％至约90wt.％，和在一些实施方案中约70wt.％至约85wt.％。同样地，在这样的实施方案中，水溶性聚合物通常构成该层的聚合物含量的约5wt.％至约50wt.％，在一些实施方案中约10wt.％至约40wt.％，和在一些实施方案中约15wt.％至约30wt.％。

在一个具体实施方案中，例如，水分散性层包含水溶性聚合物(例如，聚乙烯醇)、淀粉聚合物(例如，化学改性的淀粉)以及可生物降解的聚酯(例如，脂族聚酯、脂族-芳族共聚酯等)的组合。在这样的实施方案中，淀粉聚合物可构成该层的聚合物含量的约30wt.％至约70wt.％，在一些实施方案中约40wt.％至约60wt.％，和在一些实施方案中约45wt.％至约55wt.％，并且可生物降解的聚酯可构成该层的聚合物含量的约10wt.％至约40wt.％，在一些实施方案中约15wt.％至约35wt.％，和在一些实施方案中约20wt.％至约30wt.％。

在另一个实施方案中，例如，水分散性层包含水溶性聚合物(例如，聚乙烯醇)与可生物降解的聚酯(例如，脂族聚酯、脂族-芳族共聚酯等)的组合。在这样的实施方案中，水溶性聚合物可构成该层的聚合物含量的约50wt.％至约95wt.％，在一些实施方案中约60wt.％至约90wt.％，和在一些实施方案中约70wt.％至约85wt.％，并且可生物降解的聚酯可构成该层的聚合物含量的约10wt.％至约50wt.％，在一些实施方案中约10wt.％至约40wt.％，和在一些实施方案中约15wt.％至约30wt.％。

C.增塑剂

在水分散性层的某些实施方案中也可使用增塑剂。适合的增塑剂可包括以上描述的那些，例如多元醇。当使用时，增塑剂通常构成水分散性层的约5wt.％至约50wt.％，在一些实施方案中约10wt.％至约40wt.％，和在一些实施方案中约15wt.％至约30wt.％。在一个具体的实施方案中，例如，水分散性层包含水溶性聚合物(例如聚乙烯醇)与增塑剂的组合。水溶性聚合物可构成水分散性层的约50wt.％至约95wt.％，在一些实施方案中约60wt.％至约90wt.％，和在一些实施方案中约70wt.％至约85wt.％，增塑剂可构成该层的聚合物含量的约5wt.％至约50wt.％，在一些实施方案中约10wt.％至约40wt.％，和在一些实施方案中约15wt.％至约30wt.％。

D.填料

如果希望，在水分散性层中也可使用填料。填料是微粒或者其它形式的材料，其可加到膜聚合物挤出共混物中，并且不会以化学方式影响该挤出的膜，而是可以均匀地分散于整个膜中。填料可用于各种目的，包括增强膜的不透明性和/或透气性(即，蒸汽可渗透的并且基本上液体不可渗透的)。例如，填充的膜可以通过拉伸使其可透气，所述拉伸使得该聚合物从填料脱离并产生微孔通道。透气性微孔弹性膜描述于例如：McCormack等人的第5,997,981、6,015,764和6,111,163号美国专利；Morman等人的第5,932,497号美国专利；Taylor等人的第6,461,457号美国专利，为了所有目的通过引用于此将它们全部纳入本文。另外，受阻酚在膜的制备中惯常用作抗氧化剂。一些适合的受阻酚包括可购自Ciba Specialty Chemicals的那些，商品名为如1076、1010或者E 201。另外，粘合剂也可加到膜中以促使膜粘合到附加材料(例如，非织造纤网)。这样的粘合剂的实例包括氢化的烃树脂。其它适合的粘合剂描述于Kieffer等人的第4,789,699号美国专利和McCormack的第5,695,868号美国专利，为了所有目的通过引用于此将它们全部纳入本文。

当使用时，填料可包括具有任意希望尺寸的颗粒，例如平均尺寸为约0.5至约10微米，在一些实施方案中约1至约8微米，和在一些实施方案中约2至约6微米的那些。适合用作填料的颗粒可包括无机氧化物，例如碳酸钙、高岭土、二氧化硅、氧化铝、碳酸钡、碳酸钠、二氧化钛、沸石、碳酸镁、氧化钙、氧化镁、氢氧化铝、滑石等；硫酸盐，如硫酸钡、硫酸镁、硫酸铝等；纤维素类粉末(例如，浆粉、木粉等)；碳；环糊精；合成聚合物(例如，聚苯乙烯)；等等。另外的适合颗粒还描述于McCormack等人的第6,015,764和6,111,163号美国专利；Morman等人的第5,932,497号美国专利；McCormack的第5,695,868号美国专利；McCormack等人的第5,855,999号美国专利；McCormack等人的第5,997,981号美国专利；Taylor等人的第6,461,457号美国专利，为了所有目的通过引用于此将它们全部纳入本文。

虽然不要求，但是填料可任选地涂有改性剂(例如脂肪酸，如硬脂酸或者山萮酸(behenic acid))，以促进整批颗粒的自由流动并且使其易于分散到组合物中。另外，填料也可涂有液体添加剂，以减少在树脂-填料界面处的耦合并促进在拉伸期间填料从聚合物基质的剥离。这对于极性的可生物降解的聚合物是尤其有用的，该极性的可生物降解的聚合物展示出与填料的强相互作用。这样的添加剂的实例包括表面活性剂，如可购自Dow CorningCorporation的硅氧烷乙二醇共聚物。用于该目的的其它适合的添加剂可包括可以钛酸盐，可购自NJ州Bayonne的Kenrich Petrochemicals,Inc.，名称为01、12、 和锆酸盐，可购自Kenrich，名称为CAPSNZ 01/L。填料可以在与树脂混合之前与这样的添加剂预复合，或者添加剂可以在熔融共混步骤中与树脂和填料复合。

在一个具体的实施方案中，例如，水分散性层包含水溶性聚合物与填料的组合。在这样的实施方案中，填料通常构成水分散性层的约1wt.％至约30wt.％，在一些实施方案中约2wt.％至约25wt.％，和在一些实施方案中约5wt.％至约20wt.％。同样地，水溶性聚合物通常构成水分散性层的约70wt.％至约99wt.％，在一些实施方案中约75wt.％至约98wt.％，和在一些实施方案中约80wt.％至约95wt.％。

在另一实施方案中，水分散性层包含一种或多种水溶性聚合物(例如聚乙烯醇聚合物)、一种或多种可生物降解的聚合物(例如可生物降解的聚酯)、改性淀粉聚合物(例如，羟烷基淀粉聚合物)、增塑剂以及填料的组合。

E.附加添加剂

除上述组分以外，也可向水分散性层中引入另外其它的添加剂，例如熔体稳定剂、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、防粘连剂、粘合剂、润滑剂等。

II.膜的构建

本发明的膜包括邻近隔水皮层设置的水分散性芯层。当然，各种其它层也可按需地用于该膜。在一个实施方案中，例如，可能希望使用夹着芯层的两个皮层。如果希望，所述两个皮层均可以按本文所描述的方式成型为可生物降解的隔水层。供选择地，一个皮层可由不同组分形成，例如由传统的成膜材料(如聚烯烃)形成。然而，无论层数如何，水分散性芯层通常构成膜重的大部分，例如膜的约50wt.％至约99wt.％，在一些实施方案中约55wt.％至约90wt.％，和在一些实施方案中约60wt.％至约85wt.％。另一方面，一个或多个皮层例如是膜的约1wt.％至约50wt.％，在一些实施方案中约5wt.％至约30wt.％，和在一些实施方案中约10wt.％至约20wt.％。

每个皮层也可具有约0.1至约10微米，在一些实施方案中约0.5至约5微米，和在一些实施方案中约1至约2.5微米的厚度。同样地，芯层可具有约1至约40微米，在一些实施方案中约2至约25微米，和在一些实施方案中约5至约20微米的厚度。膜的总厚度一般可根据所希望的用途而变化。不过，通常使膜厚度最小化以减少膜分散于水中所需的时间。因此，在本发明的大多数实施方案中，膜的总厚度为约50微米或者更小，在一些实施方案中约1至约40微米，在一些实施方案中为约2至约35微米，和在一些实施方案中为约5至约30微米。

尽管具有这样的小的厚度和良好的水敏感性，但是本发明的膜能够在使用期间保持优良的干燥机械性能。指示膜的相对干燥强度的一个参数是最终拉伸强度，其等于在应力应变曲线中获得的峰值应力。所希望的是，本发明的膜展示出约10至约80兆帕(MPa)，在一些实施方案中约15至约60MPa，和在一些实施方案中约20至约50MPa的机器方向(“MD”)上的最终拉伸强度，并且展示出约2至约40兆帕(MPa)，在一些实施方案中约4至约40MPa，和在一些实施方案中约5至约30MPa的机器横向(“CD”)上的最终拉伸强度。虽然具有优良的强度，但是也希望的是，膜不太硬。指示膜(当干燥时)的相对刚度的一个参数是杨氏弹性模量，其等于拉伸应力与拉伸应变之比并由应力应变曲线的斜率来确定。例如，该膜通常展示出约50至约1200兆帕(“MPa”),在一些实施方案中约100至约800MPa，和在一些实施方案中约150至约600MPa的机器方向(“MD”)上的杨氏模量，并且展示出约50至约1000兆帕(“MPa”),在一些实施方案中约100至约800MPa，和在一些实施方案中约150至约500MPa的机器横向(“CD”)上的杨氏模量。该膜的MD伸长率也可为约40％或者更高，在一些实施方案中约60％或者更高，和在一些实施方案中约80％或者更高。

所产生的膜的其它性能一般可按需变化。例如，取决于预期的应用，膜可以是一般液体和蒸汽不可渗透的，或者一般液体不可渗透而蒸汽可渗透的(即，透气的)。透气膜，例如，通常用于吸收性制品(例如，外罩)中，其中希望使水分经由该膜从吸收芯逸出。透气膜可在使用填料的情况下形成，例如上文所描述的。填充的膜可以通过拉伸使其可透气，所述拉伸使得聚合物从填料脱离并产生微孔通道。用于形成微孔膜的技术描述于例如：Kaufman等人的第7,153,569号美国专利以及Kaufman等人的第2005/0208294号美国公开专利申请和Topolkaraev等人的第2006/0149199号美国公开专利申请，为了所有目的通过引用于此将它们全部纳入本文。

在希望赋予透气性的实施方案中，该膜通常展示出约800克/m²-24小时或者更高,在一些实施方案中约1,000克/m²-24小时或者更高,在一些实施方案中约1,200克/m²-24小时或者更高,和在一些实施方案中约1,500至约10,000克/m²-24小时的水蒸汽透过率(WVTR)。该膜也可限制当施加压力时流经的液体水的量，即，其抵抗约50毫巴或者更高，在一些实施方案中约70毫巴或者更高，在一些实施方案中约80毫巴或者更高，和在一些实施方案中约100毫巴或者更高的液体静压力(“静水压(hydrohead)”)而不允许液体水经过。

本发明的多层膜可以通过层的共挤出、挤出涂覆或者通过常规成层方法来制备。两种特别有利的工艺是铸膜共挤出方法和吹塑膜共挤出方法。在这样的方法中，两种或更多种膜层同时形成并以多层的形式离开挤出机。这样的方法的一些实例被描述于McCormack等人的第6,075,179号美国专利和McCormack等人的第6,309,736号美国专利，为了所有目的通过引用于此将它们全部纳入本文。用于制备吹塑膜的方法同样地描述于例如Raley的第3,354,506号美国专利、Schippers的第3,650,649号美国专利和Schrenk等人的第3,801,429号美国专利以及McCormack等人的第2005/0245162号美国公开专利申请、Boggs等人的第2003/0068951号美国公开专利申请，为了所有目的通过引用于此将它们全部纳入本文。

参照图1，例如，其示出了用于形成共挤出铸膜的方法的一个实施方案。在图1的具体实施方案中，将用于皮层(未示出)的原料供至第一挤出机81，并将用于芯层(未示出)的原料供至第二挤出机82。挤出机将经复合的材料进料至模具80，模具80将所述层浇铸到铸轧辊90上，以形成两层的前体膜10a。铸轧辊90可任选地装有压花元件以赋予所述膜图案。通常地，铸轧辊90保持在这样的温度，该温度在片10a形成时足以使其凝固并骤冷，例如约20至60℃。如果希望，可以邻近铸轧辊90设置真空箱，以有助于保持前体膜10a接近辊90的表面。另外，当前体膜围绕旋转辊移动时，气刀或者静电针可有助于迫使前体膜10a压在铸轧辊90的表面上。气刀是本领域已知的装置，其将处于很高流速的气流聚焦，以压住膜的边缘。

一经铸塑，膜10a随后可任选地在一个或者多个方向上取向，以进一步改善膜的均匀性并减小厚度。取向也可以在含有填料的膜中形成微孔，从而为该膜提供透气性。例如，可立即将该膜再加热到低于该膜中的一种或多种聚合物的熔点、但足够高以使该组合物被拉拔或者拉伸的温度。在相继取向的情况下，通过以不同旋转速度旋转的辊拉拔“经软化”的膜，以使所述片在纵向(机器方向)上拉伸到希望的拉伸比。随后将该“单轴”取向的膜层压到纤维纤网。此外，单轴取向的膜也可在机器横向上取向，以形成“双轴取向”的膜。例如，可将膜用链夹(chain clip)夹在其横边上并输送至拉幅机炉(tenter oven)中。在拉幅机炉中，可将膜再次加热并通过在它们的前进运动中分离的链夹在机器横向上拉拔到所希望的拉伸比。

再次参照图1，例如，其示出了一种用于形成单向取向的膜的方法。如所示的，将前体膜10a牵引到膜取向单元100或者机器方向取向器(“MDO”)，如可商购自Rhode Island州Providence的Marshall and Willams,Co.。MDO具有在机器方向上逐渐拉伸并减薄膜的多个张力辊(例如5至8个)，所述机器方向是该膜行进经过如图1所示的方法的方向。虽然，MDO 100图示有8个辊，但应当理解，根据所希望的拉伸水平以及在每个辊之间的拉伸程度，辊数可以更高或者更低。膜可以在单个或多个离散的拉伸操作中被拉伸。应当注意，在MDO设备中的一些辊可以不以逐渐更高的速度来操作。如果希望，MDO 100的一些辊可以充当预热辊。如果存在，这些在先的几个辊将膜10a加热到室温以上(例如加热到125°F)。在MDO中的相邻辊的速度逐渐更快用来使膜10a拉伸。张力辊的旋转速度决定了膜中的拉伸量以及最终膜重。

随后将所产生的膜10b缠绕并储存在卷起辊60上。虽然本文中未示出，但是在不背离本发明的精神和范围的前提下，也可以进行本领域中已知的各种另外的可能加工和/或精加工步骤，例如切割、处理、开孔、印图、或者将该膜与其它层(例如，非织造纤网材料)层压。

III.制品

本发明的水敏感的可生物降解的膜也可用于各种各样的应用。例如，如上所示的，该膜可用于吸收性制品中。“吸收性制品”一般是指能够吸收水或者其它流体的任何制品。一些吸收性制品的实例包括但不限于，个人护理吸收性制品，如尿布、训练裤、吸收性内裤、失禁制品、女性卫生产品(例如卫生巾、护垫等)、游泳衣、婴儿揩巾等；医用吸收性制品，如服装、开窗术材料、垫料、床垫、绷带、吸收性帘和医用揩巾；食品服务擦拭物；服装制品；等。这样的吸收性制品的几个实例描述于DiPalma等人的第5,649,916号美国专利、Kielpikowski的第6,110,158号美国专利、Blaney等人的第6,663,611号美国专利，为了所有目的通过引用于此将它们全部纳入本文。另外适合的制品还描述于Fell等人的第2004/0060112A1号美国公开专利申请以及Damico等人的第4,886,512号美国专利、Sherrod等人的第5,558,659号美国专利、Fell等人的第6,888,044号美国专利和Freiburger等人的第6,511,465号美国专利，为了所有目的通过引用于此将它们全部纳入本文。适合于形成这样的吸收性制品的材料和方法是本领域技术人员熟知的。

作为用于一次性吸收性制品的底片，尤其是用于可冲走的女性衬垫、护垫和唇间垫的底片，本发明的膜是特别有用的。在这样的实施方案中，该膜的设置使得隔水皮层面向使用者的身体，从而使其能够限制暴露至体液(例如尿、月经等)时的分解和降解的速率。然而，水分散性芯层的存在使得该膜在其被冲走后容易分解。

在该方面，现将更详细地描述可使用本发明的膜的卫生巾的一个具体实施方案。仅仅为了举例说明的目的，图2中的吸收性制品20显示为用于女性卫生的卫生巾。在图示的实施方案中，吸收性制品20包括主体部分22，其包括顶片40、外罩或者底片42、设置在底片42和顶片40之间的吸收芯44、以及从主体部分22的每个纵向侧22a延伸的一对侧翼24。顶片40限定了吸收性制品20的面向身体的表面。吸收芯44从吸收性制品20的外周朝里设置并包括邻近顶片40设置的面向身体侧和邻近底片42设置的面向服装的表面。

底片42是一般液体不可渗透的并设计成面向内表面，即内衣的胯部(未示出)。在一个具体实施方案中，本发明的膜用来形成底片42，使得隔水层朝着面向身体的表面并且水分散性层朝着面向服装的表面。底片42可允许空气或者蒸汽通过而从吸收性制品20离开，而同时仍然阻断液体的通过。

顶片40一般设计成接触使用者的身体并且是液体可渗透的。顶片40可围绕吸收芯44，以使其完全围绕吸收性制品20。供选择地，顶片40和底片42可延伸到吸收芯44之外并使用已知技术在周边上完全地或部分地连接在一起。通常地，顶片40和底片42是通过胶粘剂结合、超声结合或者本领域已知的任意其它适合的连接方法来连接的。顶片40是卫生的、外观洁净的，并有些不透明以隐藏由吸收芯44收集在内并吸收的身体排出物。顶片40进一步展示出优良的透过(strike-through)和再润湿特性，这允许身体排出物迅速穿透顶片40到达吸收芯44，但不允许体液经过顶片40流回到穿戴者的皮肤。例如，可用于顶片40的一些适合材料包括非织造材料、穿孔热塑性膜或者其组合。可以利用由聚酯、聚乙烯、聚丙烯、双组分、尼龙或人造丝等纤维制成的非织造织物。例如，白色均匀的纺粘材料是特别希望的，这是因为该颜色展示出优良的掩饰性，以隐藏已经穿过其的月经。Datta等人的第4,801,494号美国专利和Sukiennik等人的第4,908,026号美国专利教导了可用于本发明的各种其它外罩材料。

顶片40也可包括多个贯穿其而形成的开孔(未示出)，以允许体液更容易进入吸收芯44。开孔可以是无规或者均匀遍及顶片40设置的或者它们可以仅位于沿着吸收性制品20的纵轴X--X设置的窄的纵向带或者条中。开孔允许体液迅速向下穿过进入吸收芯44。开孔的尺寸、形状、直径和数目可以变化，以符合人的具体要求。

吸收性制品20还包括设置在顶片40和底片42之间的吸收芯44。吸收芯44可由单个吸收性构件形成，或者由包括分开且不同的吸收性构件的复合材料形成。然而应当理解，任意数目的吸收性构件均可用于本发明。例如，在一个实施方案中，吸收芯44可包括设置在顶片40与转移延迟构件(未示出)之间的吸入构件(未示出)。吸入构件可由能够在z方向上迅速转移被传送到顶片40的体液的材料制成。吸入构件一般可具有所希望的任意形状和/或尺寸。在一个实施方案中，吸入构件具有矩形形状，长度等于或者小于吸收性制品20的整体长度，宽度小于吸收性制品20的宽度。例如，可以使用约150毫米至约300毫米的长度和约10毫米至约60毫米的宽度。

各种不同材料中的任一种均可用于吸入构件，以实现上述功能。该材料可以是合成的、纤维素的或者合成和纤维素材料的组合。例如，气流法纤维素织物可适合在本发明中使用。气流法纤维素织物(tissue)可具有约10克/平方米(gsm)至约300gsm，和在一些实施方案中约100gsm至约250gsm的基重。在一个实施方案中，气流法纤维素织物具有约200gsm的基重。气流法织物可由硬木和/或软木纤维形成。气流法织物可具有细孔结构并提供优异的芯吸能力，尤其是针对月经。

如果希望，转移延迟构件(未示出)可以设置于吸入构件的正下方。转移延迟构件可包含比其它吸收性构件亲水性差的材料，并且一般而言其特征可以是基本上疏水的。例如，转移延迟构件可以是由相对疏水的材料，如聚丙烯、聚乙烯或者聚酯等构成的非织造纤维纤网，并且还可由这样的材料的共混物构成。适用于转移延迟构件的材料的一个实例是由聚丙烯、多叶(multi-lobal)纤维构成的纺粘纤网。适合的转移延迟构件材料的进一步的实例包括由聚丙烯纤维构成的纺粘纤网，该聚丙烯纤维的横截面形状可以呈圆形、三叶或者多叶形并且在结构上可以是中空或者实心的。通常而言，所述纤网是在纤网面积的约3％至约30％上是结合的，例如通过热结合。可用于转移延迟构件的适合材料的其它实例描述于Meyer等人的第4,798,603号美国专利和Serbiak等人的第5,248,309号美国专利，为了所有目的通过引用于此将它们全部纳入本文。为了调整本发明的性能，转移延迟构件也可以用所选择量的表面活性剂处理，以增加其初始润湿性。

转移延迟构件一般可具有任意尺寸，例如约150毫米至约300毫米的长度。通常地，转移延迟构件的长度大致等于吸收性制品20的长度。转移延迟构件在宽度上也可等于吸入构件，但通常更宽。例如，转移延迟构件的宽度可为约50毫米至约75毫米，特别地约48毫米。转移延迟构件通常具有小于其它吸收性构件基重的基重。例如，转移延迟构件的基重通常小于约150克/平方米(gsm)，和在一些实施方案中为约10gsm至约100gsm。在一个具体实施方案中，转移延迟构件是由基重为约30gsm的纺粘纤网形成的。

除以上提及的构件以外，吸收芯44也可包括复合吸收构件(未示出)，例如共成型材料。在该情形下，流体可从转移延迟构件被芯吸至复合吸收性构件。复合吸收性构件可以与吸入构件和/或转移延迟构件分开形成，或者可以与其同时形成。在一个实施方案中，例如，复合吸收性构件可在上述共成型工艺期间充当载体的转移延迟构件或者吸入构件上形成。

吸收性制品20一般还包含用于固定到内衣的胶粘剂。胶粘剂可以提供在吸收性制品20的任意位置处，例如在底片42的下表面上。在该具体实施方案中，底片42带有纵向中心处的服装胶粘剂条54，其在使用前被可剥去的防粘衬里58覆盖，该防粘衬里58可任选由本发明的膜形成。每个侧翼24均可还包括邻近侧翼24的末端边缘34设置的胶粘剂56。也可根据本发明来形成的可剥去的防粘衬里57可在使用前覆盖胶粘剂56。因此，当卫生吸收性制品20的使用者希望将胶粘剂54和56暴露并将吸收性制品20固定至内衣的下侧时，使用者简单地剥去衬里57和58并将它们在基于水的处置系统(如在马桶中)丢弃。

当然，本发明的膜也可用于除了吸收性制品以外的应用。例如，该膜可用作用于处置各种制品如食品、吸收性制品等的单个包、包装小袋或者袋。用于吸收性制品的各种适用的小袋、包或者袋结构披露于例如Sorebo等人的第6,716,203号美国专利和Moder等人的第6,380,445号美国专利以及Sorebo等人的第2003/0116462号美国公开专利申请，为了所有目的通过引用于此将它们全部纳入本文。

参照以下实施例可更好地理解本发明。

测试方法

拉伸性能

使用用于塑料的拉伸性能的ASTM D638-08标准测试方法来测试膜的拉伸性能。使用恒速延伸型拉伸测试仪。拉伸测试系统是Sintech 1/D拉伸测试仪，其可购自MTS Systems Corp.。该拉伸测试仪配备有来自MTS SystemsCorp.的TESTWORKS 4.08B软件，以支持该测试。选择适宜的测力传感器，以使测试值落入满刻度载荷的10-90％范围内。

对每种膜在机器方向(MD)和横向(CD)上均测试5个样品。在70°F和50％湿度下调节24小时后，在测试前将膜样品切成中心宽度3.0毫米的狗骨头形状。将样品保持在具有经测量为25.4毫米x 76毫米的前面和后面的Sintech 1/D拉伸测试仪上的夹具之间。该夹具的面用橡胶处理，并且夹具的较长尺寸垂直于拉力方向。将夹具压力气动地维持在40磅/平方英寸的压力。拉伸测试是使用18.0毫米的标距长度和40％的断裂敏感性来进行的。5个样品通过沿着机器方向施加测试载荷来测试，5个样品通过沿着横向施加测试载荷来测试。在测试期间，将样品以约127毫米/分钟的十字头速度拉伸，直到发生断裂。使用计算机程序(Test Works 4)收集测试期间的数据，并生成应力应变的曲线，由该曲线确定许多性能，包括模量、峰值应力、伸长率和韧性。

实施例1-8

材料

1.聚碳酸亚丙酯(PPC)，可作为MXJJ-001购自中国内蒙古自治区乌海市的内蒙古蒙西高新技术集团有限公司，商标为Melicsea。在150℃下以3.6g/10分钟熔体流动速率，将MXJJ-001级用作聚碳酸亚烷基酯的实例。

2.可生物降解的脂族-芳族共聚酯，在190℃下以4.2g/10分钟的熔体流动速率，将FBX 7011(巴斯夫公司)用作可生物降解的聚酯的实例。

3.所用的聚乙烯醇是51-05，是由杜邦生产的、水解度为87.0-89.0摩尔％的颗粒状聚合物。

4.甘油是由Cognis corporation(Cincinnati,OH)供应的。

5.2SST碳酸钙由Omya,Alpharetta,GA生产。

实施例1-4

实施例1至4是通过铸膜工艺形成的、重量比分别为80:20、60:40、40:60和20:80的共聚酯(Ecoflex)与PPC的干共混物。随后将聚合物共混物在具有单螺杆挤出机的铸膜线上加工，该单螺杆挤出机具有25:1的L/D，配有HAAKE 6”的铸膜模具。在实施例1至4中，将Ecoflex/PPC树脂按给定比例干共混并大批地进料到铸膜挤出机中。

实施例5-8

实施例5至8是在Thermo Prism 16毫米双螺杆挤出机上分别按80:20、60:40、40:60和20:80的重量比制备的共聚酯和PPC的熔融共混物。将共混物冷却并造粒。

实施例5-8的熔融共混条件在表1中列出。

表1：用于PPC与共聚酯的熔融共混的加工条件

设定点		130	140	150	150	150	150	160	160	160	160
															速度	T-1	T-2	T-3	T-4	T-5	T-6	T-7	T-8	T-9	T-10	TQ	压力
材料	(RPM)	(℃)	(℃)	(℃)	(℃)	(℃)	(℃)	(℃)	(℃)	(℃)	(℃)	(％)	(巴)
														Ecoflex/PPC，80：20	140	130	140	150	150	150	150	160	160	160	160	87-94	19
Ecoflex/PPC，60：40	140	130	140	150	150	150	150	160	160	160	160	70-74	18
														Ecoflex/PPC，40：60	140	130	140	150	150	150	150	160	160	160	160	70-74	16
Ecoflex/PPC，20：80	140	130	140	150	150	150	150	160	160	160	160	74-82	15

实施例5(按80：20比例的共聚酯Ecoflex)在颜色为白色的线(strand)上显示出光滑表面。当拉紧时线是结实的。将材料以固态干共混(共1000克)并以3磅/小时进料到Thermo Prism挤出机中。

实施例6(按60：40比例的共聚酯Ecoflex)在颜色为白色的线上显示出光滑表面。当拉紧时线的强度优良。将材料以固态干共混(共1000克)并以3磅/小时进料到Thermo Prism挤出机中。

实施例7(按40：60比例的共聚酯Ecoflex)在颜色为白色的线上显示出光滑表面。当拉紧时线的强度优良。注意到来自挤出机喉部的咕噜声，可能是水分积聚。没有肉眼可观察到水分积聚。将材料以固态干共混(共1000克)并以3磅/小时进料到Thermo Prism挤出机中。

实施例8(按20：80比例的共聚酯Ecoflex)在颜色为白色的线上显示出光滑表面。当拉紧时线的强度优良。注意到来自挤出机喉部的咕噜声，可能是水分积聚。没有肉眼可观察到水分积聚。将材料以固态干共混(共1000克)并以3磅/小时进料到Thermo Prism挤出机中。

铸膜工艺

铸膜条件在表2中列出。对于所有8个实施例均使用相同的加工条件。然而，由于组成不同，观察所产生的模具压力和扭矩并总结于表2中。作为比较，分别由纯PPC和纯Ecoflex形成了两个对照例(1和2)。

表2:用于PPC和共聚酯共混物的铸膜工艺条件

实施例1(按80:20比例的共聚酯/PPC DB)形成具有光滑表面、半透明且有韧性的膜。

实施例2(按60:40比例的共聚酯/PPC DB)形成具有光滑表面、触感半柔软、当弄皱时有噪音、半透明的膜。当其自身卷起时未观察到粘连或者粘附。

实施例3(按40:60比例的共聚酯/PPC DB)形成具有光滑闪亮的表面、触感半柔软、当弄皱时有噪音、半透明的膜。当其自身卷起时未观察到粘连或者粘附。

实施例4(按20:80比例的共聚酯/PPC DB)形成了具有光滑闪亮的表面、当弄皱时有噪音、半透明的膜。当其自身卷起时观察到略微粘连或者粘附。

实施例5(按80:20比例的共聚酯/PPC(MB))形成了具有光滑表面、触感柔软、半透明且有韧性的膜。当弄皱时观察到略微噪音。感觉象LDPE。

实施例6(按60:40比例的共聚酯/PPC(MB))形成了具有光滑表面、触感柔软、半透明且有韧性的膜。当弄皱时观察到略微噪音。

实施例7(按40:60比例的共聚酯/PPC(MB))形成了具有光滑闪亮的表面、触感半柔软、当弄皱时有噪音、半透明的膜。当其自身卷起时未观察到粘连或者粘附。

实施例8(按20:80比例的共聚酯/PPC(MB))形成了具有光滑闪亮的表面、当弄皱时有噪音、半透明的膜。当其自身卷起时观察到略微粘连或者粘附。

对照例1Melicsea PPC(100％)形成触感柔软且透明的膜。在制备该膜后不久被卷起时，该膜会粘连或者自我粘附。

对照例2共聚酯(100％)形成触感柔软、透明且有韧性的膜。

测试铸膜的机械性能

如上所述的，使用用于塑料的拉伸性能的ASTM D638-08标准测试方法来测试所述膜的拉伸性能。对于每种膜在机器方向(MD)和在横向(CD)上均测试5个样品。使用计算机软件Test Works 4收集测试期间的数据并生成应力应变的曲线，由该曲线确定许多性能，包括模量、峰值应力、伸长率和韧性。

在70F50％湿度下调节24小时后，在测试前将膜样品切成中心宽度为3.0毫米的狗骨头形状。使用Sintech装置上的、标距长度为18.0毫米的夹具适当夹持狗骨头膜样品。使所述膜样品以127.0毫米/分钟的十字头速度拉伸，直到发生断裂。

所有这些共混物膜均具有优良的机械性能，如表3和4中所示。由于铸膜工艺，MD性能好于CD性能。令人惊讶地，干共混物膜-实施例1至4具有比熔融共混物实施例5至8的那些明显稍好的峰值压力。在实施例1至4中，MD峰值压力为26至38MPa，而在MD上的断裂应变为约340％至约670％。令人惊讶地，实施例2至4的模量高于纯PPC或者共聚酯膜，这是不可预料的，不过其可能是形态结构造成的增强(reinforcing)或者加强(stiffening)作用的结果。

实施例5至8在MD上具有20至38MPa的峰值应力和约310至约700％的断裂应变。

表3：PPC和共聚酯的共混物铸膜的MD拉伸性能

表4:PPC和共聚酯的共混物铸膜的CD拉伸性能

聚合物共混物的形态

所有膜均是同样制备的。切割方向横跨CD完成，这是从膜中可见的条纹来确定的。从膜中不同位置切下2块。将其在液氮蒸汽中冷却1分钟(不是浸入液氮浴中)以变硬，然后使用冷却的涂有聚四氟乙烯的手术刀片迅速切割。随后使用导电碳胶带将节段安装在铝制SEM桩上。立即将样品放在等离子体加工单元(Emitech Model K1050X)中并且用O₂等离子体轻微地进行氧等离子体刻蚀3分钟。用该方法，样品温度应当很好地保持在90℃以下。等离子体刻蚀增强了相结构并为二次电子SEM成像提供了改进的对比。在等离子体加工完成后，立即使用Denton Desk V溅射镀膜机将样品溅射镀金2分钟。随后样品在用7kV电子束操作的JEOL 6490LV SEM中成像。

对于每个样品，均扫描两个节段以评估在成像前的典型形态。随后摄取3000倍、6000倍和15,000倍的图像。这些图像显示出对于该代码有代表性的各自的相分离和结构。

实施例1的SEM示于图3。分散相为PPC，其在所述膜中作为亚微米至2微米最高达2至3微米的精细分散的椭圆形结构存在。

实施例5的SEM图像示于图4。实施例5具有与实施例2相同的组成不过是熔融共混的。图4中的分散相的尺寸明显大于图3，大多数较大的分散结构高达4至5微米。这是意外的，由于在熔融共混工艺中高的剪切变形和混合，熔融共混通常产生比干共混工艺更细的分散相分散体。该形态变化显示出PPC和共聚酯的形态在熔融加工期间更多是动力学控制的，分散相在熔融挤出期间合并以形成更大的结构。

实施例2的SEM示于图5。按60％的共聚酯和40％的PPC的该干共混物具有两类分散相，接近表面的层状类型和接近膜的中心部分的水滴(椭圆)类型结构。

以与实施例2相同的组成只是熔融共混的实施例6的SEM图像示于图6。与图5相比，它颇为不同，缺少层状类型分散体。大的PPC分散体和纳米尺寸的PPC分散体共同存在。这再一次显示出加工方法对于PPC与共聚酯的共混物的形态的作用。

实施例7的SEM图像(按40/60熔融共混的共聚酯/PPC)示于图7。PPC占大多数的该熔融共混物令人惊讶地具有PPC分散相，而基于熔融体积考虑预期PPC形成连续相。因此，存在预料不到的相反转。这可能是由两种聚合物相的流变区别与界面张力的结合造成的。

采用熔融共混的20％共聚酯和80％PPC(按重量计)的实施例8的SEM图像示于图8。共混物膜具有预期的正常相结构，即PPC为连续相，共聚酯为分散相。然而，在20％水平的共聚酯的情况下，其形成与20％PPC的共混物膜(图4中的实施例2)相比完全不同的形态。具有由共聚酯形成的两类结构，一种是精细层状类型，另一种是在几乎纳米范围的分散体中的精细分散的水滴类型。图9中示出进一步放大的SEM图像。

实施例9

增塑的聚乙烯醇制备如下。水分散性组合物的组成由71份聚乙烯醇(Elvanol 51-05，水解度为87.0-89.0摩尔％的颗粒状聚合物，由DuPont生产)、14％的增塑剂(甘油，由OH州Cincinnati的Cognis corporation提供)和15％的碳酸钙(2SST碳酸钙，来自GA州Alpharetta的Omya)组成。使用重力型K-Tron进料器(NJ州Pitman的K-Tron America)将聚乙烯醇进料至ZSK-30(NJ州Ramsey的Werner Pfleiderer Corporation)共旋转、双螺杆挤出机(具有14个桶和螺杆长度为1328毫米)的进料斗。采用位于桶#6与#7之间的ZSB-25侧填充器(NJ州Ramsey的Werner PfleidererCorporation)来进料碳酸钙。用注射器将甘油引入桶#2中，用3头活塞泵(由Eldex制造)泵送甘油。挤出机具有7个加热区，所述7个加热区从1区至7区(从进料斗至模具)的温度分别为90℃、150℃、185℃、190℃、180℃、170℃和165℃。螺杆速度为150rpm。熔体压力为60-100psi。扭矩为64-70％。将线在风扇冷却的输送器冷却带(CA州Glendale市Minarik ElectricCompany)上冷却。使用造粒机(MI州Bay City市的Conair)来切割线以制备水分散性聚合物小球，随后将其收集并密封在袋中。

实施例10

在双螺杆挤出机上分别制备两种聚合物共混物。随后将每种所述共混物挤出成膜：

1.重量比为71:14:15的水分散性聚乙烯醇聚合物(PVOH)、甘油与CaCO₃的熔融共混物；和

2.重量比为60:40的Ecoflex(BASF)与PPC(Melicsea MXJJ-001)的熔融共混物。

根据表5中所述的铸膜加工条件，在由连接有HAAKE 6”铸膜模具的单螺杆挤出机(L/D＝25:1)组成的HAAKE铸膜线上加工这些聚合物共混物以制备两种膜。

表5–铸膜加工条件

随后使用15吨的水力Carver压机，将所产生的膜压在一起。该压机具有两个压板(platen)并且它们均设为250°F，在14,500磅(lbs.)力下停留时间为1.5分钟。

随后将膜在75°F、相对湿度50％下调节过夜。在调节过夜后，从调节室中取出膜，使用Synergie 200拉伸架进行机械测试。测力传感器为100牛顿(～22磅)并且使用Test works 4程序。该程序记载了峰值载荷(gf)、峰值应力(MPa)、断裂应变(％)、模量(MPa)、断裂应力(MPa)、屈服载荷(gf)、屈服应力(MPa)、屈服应变(％)和断裂时单位体积能(J/cm³)，结果列于表6。为了比较(对照例1和2)，还在不层压在一起的情况下，测试了单独两种膜样品。

表6–压制的膜的拉伸性能

已经借助其具体实施方案详细地描述了本发明，然而，本领域技术人员将可以领会的是，在理解前述内容时，可以容易地想到这些实施方案的替换、变化和等同方案。因此，本发明的范围应当理解成所附权利要求以及其任意等同方案的范围。

Claims (15)

1.一种可生物降解且可冲走的膜，所述膜的厚度为约50微米或者更小，所述膜包括：

包含水溶性聚合物的水分散性芯层；和

邻近所述水分散性芯层设置的隔水皮层，所述水分散性芯层构成所述膜的约50wt.％至约99wt.％，所述隔水皮层构成所述膜的约1wt.％至约50wt.％，其中可生物降解的聚合物构成所述隔水皮层的聚合物含量的约80wt.％至100wt.％，其中约10wt.％至约90wt.％的所述可生物降解的聚合物是聚碳酸亚烷基酯并且约10wt.％至约90wt.％的所述可生物降解的聚合物是可生物降解的聚酯。

2.根据权利要求1所述的膜，其中所述隔水皮层的可生物降解的聚合物包含约60wt.％或者更少的聚碳酸亚烷基酯，以使所述聚碳酸亚烷基酯限定在由所述可生物降解的聚酯形成的连续相内的分散区域。

3.根据权利要求1或2所述的膜，其中所述隔水皮层的可生物降解的聚合物包含约65wt.％或更多的聚碳酸亚烷基酯，以使所述聚碳酸亚烷基酯限定具有所述可生物降解的聚酯的分散区域的连续相。

4.根据前述权利要求中任一项所述的膜，其中所述聚碳酸亚烷基酯包括聚碳酸亚丙酯或者聚碳酸亚乙酯。

5.根据前述权利要求中任一项所述的膜，其中所述聚碳酸亚烷基酯为均聚物。

6.根据前述权利要求中任一项所述的膜，其中所述隔水皮层进一步包含增容剂，所述增容剂具有与所述聚碳酸亚烷基酯相容的组分以及与所述聚酯相容的另一组分，并且其中所述增容剂包含接枝共聚物。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的膜，其中所述隔水皮层不含增容剂、增塑剂或者两者。

8.根据前述权利要求中任一项所述的膜，其中所述可生物降解的聚酯包括脂族聚酯、脂族-芳族共聚酯或者其组合。

9.根据前述权利要求中任一项所述的膜，其中所述水溶性聚合物包括乙烯醇聚合物。

10.根据前述权利要求中任一项所述的膜，其中所述水分散性层进一步包含可生物降解的聚合物。

11.根据权利要求10所述的膜，其中所述水分散性层包含化学改性的淀粉聚合物和可生物降解的聚酯，并且其中化学改性的淀粉聚合物构成所述水分散性层的聚合物含量的约30wt.％至约70wt.％，并且可生物降解的聚酯构成所述水分散性层的聚合物含量的约10wt.％至约40wt.％。

12.根据前述权利要求中任一项所述的膜，其中所述水分散性层包含乙烯醇聚合物、增塑剂和无机填料，并且其中所述填料构成所述水分散性层的约1wt.％至约30w.％。

13.一种包含权利要求1所述的膜的包装膜，其中所述包装膜形成包、小袋或者袋。

14.一种形成可生物降解且可冲走的膜的方法，所述膜的厚度为约50微米或更小，所述方法包括：

将水分散性芯层与隔水皮层共挤出以形成所述膜，其中所述水分散性芯层包含水溶性聚合物，并且其中可生物降解的聚合物构成所述隔水皮层的聚合物含量的约80wt.％至100wt.％，其中约10wt.％至约90wt.％的所述可生物降解的聚合物是聚碳酸亚烷基酯并且约10wt.％至约90wt.％的所述可生物降解的聚合物是可生物降解的聚酯。

15.一种吸收性制品，其包括：

液体可渗透的顶片；

一般液体不可渗透的底片；和

设置在所述底片与顶片之间的吸收芯；

其中所述底片包括可生物降解且可冲走的膜，所述膜包括邻近隔水皮层设置的水分散性芯层，其中所述水分散性芯层包含水溶性聚合物，并且其中所述可生物降解的聚合物构成所述隔水皮层的聚合物含量的约80wt.％至100wt.％，其中约10wt.％至约90wt.％的所述可生物降解的聚合物是聚碳酸亚烷基酯并且约10wt.％至约90wt.％的所述可生物降解的聚合物是可生物降解的聚酯。