KR101930563B1 - 수세식 변기에 흘려보낼 수 있는 생분해성 다층 필름 - Google Patents

수세식 변기에 흘려보낼 수 있는 생분해성 다층 필름 Download PDF

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제임스 에이치 왕
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킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
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Abstract

생분해성이고 수세식 변기에 흘려보낼 수 있지만, 사용 동안에는 물 또는 다른 유체에 대한 차단벽으로서 여전히 작용할 수 있는 필름이 제공된다. 더 특히, 이 필름은 수세식 변기에 흘려보낸 후 필름이 그의 완전성을 잃는 것을 돕는 수분산성 코어층, 뿐만 아니라 사용 동안 필름의 완전성을 유지하는 것을 돕는 수차단성 외피층을 함유한다. 수차단성 층 중의 성분들의 성질 및 상대 농도는 상이한 기능의 조합을 달성하도록 선택적으로 조절된다. 즉, 수차단성 층에 이용되는 중합체의 대부분은 수성 환경(예를 들어, 정화조, 폐수 처리 시설 등)에 있는 동안에 미생물에 의해 분해될 수 있는 생분해성 중합체이다. 층의 전체 재생성을 훨씬 더 향상시키기 위해, 생분해성 중합체 중 상대적으로 높은 양이 전분 중합체이고, 이것은 또한 재생성도 있다. 또한, 전분 중합체는 때로는 일부 유형의 합성 중합체에 기인할 수 있는 필름의 끈적거림 정도를 최소화할 수 있다. 심지어 높은 전분 함량에서도, 본 발명자들은 용융 가공을 촉진하기 위해 합성 생분해성 폴리에스테르를 전분과 함께 이용함으로써 여전히 필름을 쉽게 형성할 수 있다는 것을 발견하였다.

Description

수세식 변기에 흘려보낼 수 있는 생분해성 다층 필름{BIODEGRADABLE AND FLUSHABLE MULTI-LAYERED FILM}
일회용 흡수용품은 현재 유아 및 소아용 기저귀 및 배변연습용 팬츠, 여성용 위생 제품, 예컨대 생리대 또는 탐폰, 성인 실금자용 제품 및 건강 관리 제품, 예컨대 수술용 드레이프 또는 상처 드레싱을 포함해서 많은 상이한 응용에서 이용된다. 일회용 흡수용품은 보통 상면시트, 배면시트, 및 상면시트와 배면시트 사이에 위치하는 흡수 코어를 포함한다. 관련된 용도의 유형에 의존해서, 일회용 흡수용품에는 수성 액체, 예컨대 물, 소변, 월경 분비물 또는 혈액으로부터 하나 이상의 인설트가 발생할 수 있다. 따라서, 이들 일회용 제품의 배면시트 물질은 대표적으로 일회용 흡수용품이 착용자에 의해 이용되는 동안에 그의 완전성을 보유하여 제품으로부터 액체의 누출을 허용하지 않도록 충분한 강도 및 취급 성능을 나타내는 액체 불투과성 물질, 예컨대 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌 필름으로 제조된다.
많은 일회용 흡수용품은 수성 환경에 폐기하기 어려울 수 있다. 예를 들어, 많은 일회용 흡수용품을 수세식 변기 아래로 흘려 보내려는 시도는 변기, 또는 변기와 하수 시스템을 연결하는 파이프의 막힘을 야기할 수 있다. 특히, 수세식 변기 아래로 흘려보낼 때 이 일회용 흡수용품에 이용되는 배면시트 물질이 일반적으로 쉽게 용해, 붕괴 또는 분산되지 않으므로, 일회용 흡수용품은 이러한 방식으로 처분될 수 없다. 일회용 흡수용품의 전체 벌크를 감소시켜서 변기 또는 하수 파이프의 막힘 가능성을 감소시키기 위해 배면시트 물질을 매우 얇게 한다면, 그것은 물질이 착용자에 의한 정상적인 이용의 응력을 받을 때 찢김 또는 뜯어짐을 방지하기에 충분한 강도를 나타낼 수 없다. 많은 경우에서, 이러한 일회용 흡수용품을 수세식 변기 아래로 흘려보낼 수 있는 것이 바람직할 것이다. 이것은 음순 또는 음순간 생리대 또는 생리 패드로 알려진 일부 월경 제품을 포함한다. 음순간 패드는 그의 작은 크기 및 누출 위험 감소 때문에 불편함으로부터 더 큰 자유를 제공할 잠재성을 가진다. 사실상, 이들 음순간 패드는 쉽게 수세식 변기 아래로 흘려보낼 수 있을 정도로 충분히 작아서 대표적으로 변기 또는 하수 파이프를 막히게 하지 않는다. 비록 수세식 변기에 흘려보낼 수 있을지라도, 수세식 변기에 흘려보낸 후 그것이 쉽게 분해 및 붕괴되지 않는다면, 이러한 제품은 하수 처리 또는 정화조 시스템에 상당한 환경적 요구를 부담할 것이다.
따라서, 이 문제를 해결하기 위해 다양한 시도를 해왔다. 예를 들어, 자오(Zhao) 등의 미국 특허 제6,514,602호는 수불투과성 생분해성 층 및 수분산성 층을 함유하는 수세식 변기에 흘려보낼 수 있는 필름을 기술한다. 생분해성 층은 65% 내지 100%의 수불용성 생분해성 열가소성 중합체 및 0% 내지 30%의 수용성 열가소성 중합체를 포함하고, 수분산성 층은 60% 내지 100%의 수용성 열가소성 중합체 및 0 내지 40%의 수불용성 열가소성 중합체를 함유한다. 한 예에서, 필름은 25% 바이오놀레(Bionolle)(폴리부틸렌 숙시네이트 아디페이트 공중합체) 및 75% PEO의 제1 층; 25% 바이오놀레 및 75% PEO의 제2 층; 및 100% 바이오놀레의 제3 층을 함유한다. 필름에 어느 정도의 차단성 성질을 부여함에도 불구하고, 그런데도 이 필름에는 다양한 문제가 남아 있다. 예를 들어, 자오 등의 특허에서 이용되는 합성 생분해성 중합체 중 몇몇은 건조하거나 또는 젖을 때 바람직하지 않은 끈적거림, 뿐만 아니라 상대적으로 열악한 기계적 성질을 초래할 수 있다. 또한, 이 중합체들은 값비싸다. 게다가, 거기에 이용되는 합성 생분해성 중합체들은 용융 가공될 수 있지만, 그들은 일반적으로 재생될 수 없으며, 이는 필름의 전체 재생성을 제한한다. 불행하게도, 생분해성 및 재생성 둘 모두를 가지는 중합체는 종종 필름으로 용융 가공하기 어렵다.
이러해서, 현재, 양호한 기계적 성질을 가지고, 그렇지만 적어도 일부 재생가능한 성분을 이용할 수 있는 수세식 변기에 흘려보낼 수 있는 생분해성 필름이 요구된다.
발명의 요약
본 발명의 한 실시양태에 따르면, 액체 투과성 상면시트, 일반적으로 액체 불투과성인 배면시트, 및 배면시트와 상면시트 사이에 위치하는 흡수 코어를 포함하는 흡수용품이 게재된다. 배면시트는 수분산성 코어층 및 수분산성 코어층에 인접해서 위치하는 수차단성(water barrier) 외피층을 포함하는 수세식 변기에 흘려보낼 수 있는 생분해성 필름을 포함한다. 코어층은 필름의 약 50 중량% 내지 약 99 중량%를 구성한다. 수분산성 층은 수용성 중합체를 포함하고, 외피층은 생분해성 중합체로부터 형성된다. 생분해성 중합체의 약 10 중량% 내지 약 60 중량%는 전분 중합체이고, 생분해성 중합체의 약 40 중량% 내지 약 90 중량%는 합성 생분해성 폴리에스테르이다.
본 발명의 또 다른 실시양태에 따르면, 약 50 ㎛ 이하의 두께를 가지는 수세식 변기에 흘려보낼 수 있는 생분해성 필름이 게재된다. 필름은 수분산성 코어층 및 수분산성 코어층에 인접해서 위치하는 수차단성 외피층을 포함한다. 코어층은 필름의 약 50 중량% 내지 약 99 중량%를 구성하고, 외피층은 필름의 약 1 중량% 내지 약 50 중량%를 구성한다. 수분산성 층은 수용성 중합체를 포함한다. 생분해성 중합체는 수차단성 층의 중합체 함량의 약 80 중량% 내지 100 중량%를 구성하고, 생분해성 중합체의 약 10 중량% 내지 약 60 중량%는 전분 중합체이고, 생분해성 중합체의 약 40 중량% 내지 약 90 중량%는 합성 생분해성 폴리에스테르이다.
본 발명의 다른 특징 및 측면을 아래에서 더 상세히 논의한다.
당 업계 통상의 기술을 가진 자를 겨냥한, 본 발명의 가장 좋은 방식을 포함하는 본 발명에 대한 충분한 권능적 게재를 첨부 도면을 참고하는 명세서의 나머지에서 더 구체적으로 나타낸다.
도 1은 본 발명의 필름 형성 방법의 한 실시양태의 개략도.
도 2는 본 발명의 한 실시양태에 따라서 형성될 수 있는 흡수용품의 상면도.
본 명세서 및 도면에서 참조 부호의 반복 사용은 본 발명의 동일 또는 유사 특징 또는 요소를 나타내는 것을 의도한다.
대표적 실시양태에 대한 상세한 설명
정의
본원에서 사용되는 "생분해성"이라는 용어는 일반적으로 자연 발생 미생물, 예컨대 세균, 진균 및 조류; 환경의 열; 수분; 또는 다른 환경 요인의 작용으로부터 분해되는 물질을 의미한다. 분해 정도는 ASTM 시험 방법 5338.92에 따라서 결정할 수 있다.
상세한 설명
이제, 본 발명의 다양한 실시양태를 상세히 언급할 것이고, 그의 하나 이상의 예를 아래에 나타낸다. 각 예는 본 발명을 제한하는 것이 아니라 본 발명을 설명하기 위해 제공된 것이다. 사실상, 본 발명의 범위 또는 취지에서 벗어남이 없이 본 발명에 다양한 변경 및 변화를 가할 수 있다는 것이 당 업계 숙련자에게 명백할 것이다. 예를 들어, 한 실시양태의 일부로서 도시되거나 또는 기술된 특징을 또 다른 실시양태에서 이용하여 추가의 실시양태를 생성할 수 있다. 따라서, 본 발명이 첨부된 특허청구범위 및 그의 동등물의 범위 내에 있는 이러한 변경 및 변화를 망라하는 것을 의도한다.
일반적으로 말하면, 본 발명은 생분해성이고 수세식 변기에 흘려보낼 수 있지만, 사용 동안에는 물 또는 다른 유체에 대한 차단벽으로서 여전히 작용할 수 있는 필름에 관한 것이다. 더 특히, 이 필름은 수세식 변기에 흘려보낸 후 필름이 그의 완전성을 잃는 것을 돕는 수분산성 코어층, 뿐만 아니라 사용 동안 필름의 완전성을 유지하는 것을 돕는 수차단성 외피층을 함유한다. 본 발명에 따르면, 수차단성 층 중의 성분들의 성질 및 상대 농도는 상이한 기능의 조합을 달성하도록 선택적으로 조절된다. 즉, 수차단성 층에 이용되는 중합체의 대부분은 수성 환경(예를 들어, 정화조, 폐수 처리 시설 등)에 있는 동안에 미생물에 의해 분해될 수 있는 생분해성 중합체이다. 층의 전체 재생성을 훨씬 더 향상시키기 위해, 생분해성 중합체 중 상대적으로 높은 양이 전분 중합체이고, 이것은 또한 재생성도 있다. 또한, 전분 중합체는 때로는 일부 유형의 합성 중합체에 기인할 수 있는 필름의 끈적거림 정도를 최소화할 수 있다. 심지어 높은 전분 함량에서도, 본 발명자들은 용융 가공을 촉진하기 위해 합성 생분해성 폴리에스테르를 전분과 함께 이용함으로써 여전히 필름을 쉽게 형성할 수 있다는 것을 발견하였다. 이제, 필름 층들의 다양한 실시양태, 뿐만 아니라 일부 용품에서의 필름의 이용을 더 상세히 기술할 것이다.
I. 수차단성 외피층
필름의 수차단성 층은 그것이 사용되는 시기 동안에 그것이 그를 통한 액체 흐름을 효과적으로 제한하도록 실질적으로 액체 불투과성이다. 이 필름이 예를 들어 흡수용품에 이용될 때, 수차단성 층은 체액(예를 들어, 소변)이 필름을 통해 빠져나가서 신체와 접촉하는 것을 저지할 수 있다.
위에서 나타낸 바와 같이, 수차단성 층을 형성하는 데 이용되는 중합체는 일반적으로 본래 생분해성이다. 예를 들어, 일부 실시양태에서는, 생분해성 중합체가 수차단성 층의 중합체 함량의 약 70 중량% 내지 100 중량%, 일부 실시양태에서는 약 80 중량% 내지 100 중량%, 일부 실시양태에서는 약 90 중량% 내지 약 99 중량%를 구성할 수 있다. 이러한 중합체들에 대해, 또한, 합성 생분해성 폴리에스테르 및 전분 중합체의 상대 비율이 재생성과 용융가공성 사이에 균형을 달성하도록 조절된다. 더 구체적으로, 수차단성 층에 이용되는 생분해성 중합체 중에서 약 10 중량% 내지 약 60 중량%, 일부 실시양태에서는 약 15 중량% 내지 약 55 중량%, 일부 실시양태에서는, 약 20 중량% 내지 약 50 중량%가 대표적으로 전분 중합체이다. 마찬가지로, 대표적으로 합성 생분해성 폴리에스테르가 생분해성 중합체의 약 40 중량% 내지 약 90 중량%, 일부 실시양태에서는 약 45 중량% 내지 약 85 중량%, 일부 실시양태에서는 약 50 중량% 내지 약 80 중량%를 구성한다. 본원에서 언급된 전분의 중량은 그것을 다른 성분들과 혼합하기 전에 전분에 자연 발생하는 어떠한 결합수도 포함한다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 전분은 전분의 약 5 중량% 내지 16 중량%의 결합수 함량을 가질 수 있다.
A. 전분 중합체
전분 중합체는 많은 식물에서 생산되지만, 대표적인 공급원은 곡물의 씨, 예컨대 옥수수, 찰옥수수, 밀, 수수, 쌀 및 찹쌀; 괴경, 예컨대 감자; 뿌리, 예컨대 타피오카(즉, 카사바 및 마니옥), 고구마, 및 칡; 및 사고야자의 심을 포함한다. 넓게 말하면, 본 발명에는 어떠한 천연(변형되지 않은) 및/또는 변형된 전분(예를 들어, 화학적으로 또는 효소적으로 변형된)도 이용될 수 있다. 화학적으로 변형된 전분이 대표적으로 더 높은 정도의 물 민감성을 가지고 따라서 필름을 수세식 변기에 흘려보낼 때 분해를 촉진하는 것을 도울 수 있기 때문에, 일부 실시양태에서는 화학적으로 변형된 전분이 특히 바람직하다. 이러한 화학적으로 변형된 전분은 당 업계에 알려진 대표적인 방법(예를 들어, 에스테르화, 에테르화, 산화, 산 가수분해, 효소 가수분해 등)을 통해 얻을 수 있다. 전분 에테르 및/또는 에스테르, 예컨대 히드록시알킬 전분, 카르복시메틸 전분 등이 특히 바람직하다. 히드록시알킬 전분의 히드록시알킬기는 예를 들어 2 내지 10 개의 탄소 원자, 일부 실시양태에서는 2 내지 6 개의 탄소 원자, 일부 실시양태에서는 2 내지 4 개의 탄소 원자를 함유할 수 있다. 대표적인 히드록시알킬 전분, 예컨대 히드록시에틸 전분, 히드록시프로필 전분, 히드록시부틸 전분 및 그의 유도체이다. 전분 에스테르는 예를 들어 폭넓은 다양한 무수물(예를 들어, 아세트산 무수물, 프로피온산 무수물, 부티르산 무수물 등), 유기산, 산 염화물, 또는 다른 에스테르화 시약을 이용해서 제조할 수 있다. 에스테르화 정도는 요망되는 대로 다양할 수 있고, 예컨대 전분의 글리코시드 단위 당 1 내지 3 개의 에스테르기일 수 있다.
전분 중합체는 상이한 중량 백분율의 아밀로스 및 아밀로펙틴, 상이한 중합체 분자량 등을 함유할 수 있다. 고아밀로스 전분은 약 50 중량% 초과의 아밀로스를 함유하고, 저아밀로스 전분은 약 50 중량% 미만의 아밀로스를 함유한다. 요구되지는 않지만, 약 10 중량% 내지 약 40 중량%, 일부 실시양태에서는 약 15 중량% 내지 약 35 중량%의 아밀로스 함량을 가지는 저아밀로스 전분이 본 발명에 이용하기에 특히 적당하다. 이러한 저아밀로스 전분의 예는 옥수수 전분 및 감자 전분을 포함하고, 이들은 둘 모두 약 20 중량%의 아밀로스 함량을 가진다. 특히 적당한 저아밀로스 전분은 약 50000 내지 약 1000000 g/mole, 일부 실시양태에서는 약 75000 내지 약 800000 g/mole, 일부 실시양태에서는 약 100000 내지 약 600000 g/mole의 범위의 수 평균 분자량("Mn"), 및/또는 약 5000000 내지 약 25000000 g/mole, 일부 실시양태에서는 약 5500000 내지 약 15000000 g/mole, 일부 실시양태에서는 약 6000000 내지 약 12000000 g/mole의 중량 평균 분자량("Mw")을 가지는 것이다. 중량 평균 분자량 대 수 평균 분자량의 비("Mw/Mn"), 즉, "다분산성 지수"도 또한 상대적으로 높다. 예를 들어, 다분산성 지수는 약 10 내지 약 100, 일부 실시양태에서는 약 20 내지 약 80의 범위일 수 있다. 중량 및 수 평균 분자량은 당 업계 숙련자에게 알려진 방법으로 결정할 수 있다.
B. 합성 생분해성 폴리에스테르
본 발명에 이용되는 생분해성 폴리에스테르는 대표적으로 필름의 강성을 감소시키고 중합체의 가공성을 개선하기 위해 상대적으로 낮은 유리전이온도("Tg")를 가진다. 예를 들어, Tg는 약 25 ℃ 이하, 일부 실시양태에서는 약 0 ℃ 이하, 일부 실시양태에서는 약 -10 ℃ 이하일 수 있다. 마찬가지로, 생분해성 폴리에스테르의 용융점은 또한 생분해 속도를 개선하기 위해 상대적으로 낮다. 예를 들어, 용융점은 대표적으로 약 50 ℃ 내지 약 180 ℃, 일부 실시양태에서는 약 80 ℃ 내지 약 160 ℃, 일부 실시양태에서는 약 100 ℃ 내지 약 140 ℃이다. 용융 온도 및 유리전이온도는 당 업계에 잘 알려진 ASTM D-3417에 따라서 시차주사열량법("DSC")을 이용해서 결정할 수 있다. 이러한 시험은 티.에이. 인스트루먼츠 인크.(T.A. Instruments Inc.; 미국 델라웨어주 뉴캐슬)로부터 입수가능한 DSC Q100 시차주사열량계(액체 질소 냉각 부속품이 설비됨)를 써멀 어드밴티지(THERMAL ADVANTAGE) (릴리스(release) 4.6.6) 분석 소프트웨어 프로그램과 함께 사용해서 이용할 수 있다.
또한, 생분해성 폴리에스테르는 약 40000 내지 약 120000 g/mole, 일부 실시양태에서는 약 50000 내지 약 100000 g/mole, 일부 실시양태에서는 약 60000 내지 약 85000 g/mole의 범위의 수 평균 분자량("Mn")을 가질 수 있다. 마찬가지로, 또한, 폴리에스테르는 약 70000 내지 약 300000 g/mole, 일부 실시양태에서는 약 80000 내지 약 200000 g/mole, 일부 실시양태에서는 약 100000 내지 약 150000 g/mole의 중량 평균 분자량("Mw")을 가질 수 있다. 또한, 중량 평균 분자량 대 수 평균 분자량의 비("Mw/Mn"), 즉, "다분산성 지수"도 상대적으로 낮다. 예를 들어, 다분산성 지수는 대표적으로 약 1.0 내지 약 4.0, 일부 실시양태에서는 약 1.2 내지 약 3.0, 일부 실시양태에서는 약 1.4 내지 약 2.0의 범위일 수 있다. 중량 및 수 평균 분자량은 당 업계 숙련자에게 알려진 방법으로 결정할 수 있다.
또한, 생분해성 폴리에스테르는 170 ℃의 온도 및 1000 sec-1의 전단 속도에서 결정할 때 약 100 내지 약 1000 Pa·s(Pascal seconds), 일부 실시양태에서는 약 200 내지 약 800 Pa·s, 일부 실시양태에서는 약 300 내지 약 600 Pa·s의 겉보기 점도를 가질 수 있다. 또한, 생분해성 폴리에스테르의 용융 유동 지수는 약 0.1 내지 약 30 g/10분, 일부 실시양태에서는 약 0.5 내지 약 10 g/10분, 일부 실시양태에서는 약 1 내지 약 5 g/10분의 범위일 수 있다. 용융 유동 지수는 ASTM 시험 방법 D1238-E에 따라서 측정되는, 어느 일정 온도(예를 들어, 190 ℃)에서 2160 g의 하중을 10 분 이내 받을 때 압출 레오미터 오리피스(직경: 0.0825 인치)를 통해 강제로 통과될 수 있는 중합체의 중량(g)이다.
물론, 생분해성 중합체의 용융 유동 지수는 궁극적으로 선택된 필름 형성 방법에 의존할 것이다. 예를 들어, 캐스트 필름으로서 압출될 때는, 대표적으로 약 4 g/10분 이상, 일부 실시양태에서는 약 5 내지 약 12 g/10분, 일부 실시양태에서는 약 7 내지 약 9 g/10분 같은 더 높은 용융 유동 지수 중합체가 요망된다. 마찬가지로, 블로운 필름으로서 형성될 때는, 대표적으로 약 12 g/10분 이하, 일부 실시양태에서는 약 1 내지 약 7 g/10분, 일부 실시양태에서는 약 2 내지 약 5 g/10분 같은 더 낮은 용융 유동 지수 중합체가 요망된다.
적당한 생분해성 폴리에스테르의 예는 지방족 폴리에스테르, 예컨대 폴리카프로락톤, 폴리에스테르아미드, 변형된 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리락트산(PLA) 및 그의 공중합체, 폴리락트산 기반 삼원공중합체, 폴리글리콜산, 폴리알킬렌 카르보네이트(예컨대, 폴리에틸렌 카르보네이트), 폴리히드록시알카노에이트(PHA), 폴리-3-히드록시부티레이트(PHB), 폴리-3-히드록시발레레이트(PHV), 폴리-3-히드록시부티레이트-코-4-히드록시부티레이트, 폴리-3-히드록시부티레이트-코-3-히드록시발레레이트 공중합체(PHBV), 폴리-3-히드록시부티레이트-코-3-히드록시 헥사노에이트, 폴리-3-히드록시부티레이트-코-3-히드록시옥타노에이트, 폴리-3-히드록시부티레이트-코-3-히드록시데카노에이트, 폴리-3-히드록시부티레이트-코-3-히드록시옥타데카노에이트, 및 숙시네이트 기반 지방족 중합체(예를 들어, 폴리부틸렌 숙시네이트, 폴리부틸렌 숙시네이트 아디페이트, 폴리에틸렌 숙시네이트 등); 방향족 폴리에스테르 및 변형된 방향족 폴리에스테르; 및 지방족-방향족 코폴리에스테르를 포함한다. 한 특정 실시양태에서, 생분해성 폴리에스테르는 지방족-방향족 코폴리에스테르(예를 들어, 블록, 랜덤, 그래프트 등)이다. 지방족-방향족 코폴리에스테르는 어떠한 공지된 기술을 이용해서도 합성될 수 있고, 예컨대 지방족 및 방향족 디카르복실산 또는 그의 무수물과 함께 폴리올의 축중합을 통해서 합성될 수 있다. 폴리올은 2 내지 약 12 개의 탄소 원자를 함유하는 폴리올 및 2 내지 8 개의 탄소 원자를 함유하는 폴리알킬렌 에테르 글리콜로부터 선택되는 치환된 또는 비치환된, 직쇄 또는 분지쇄 폴리올일 수 있다. 이용될 수 있는 폴리올의 예는 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 1,2-프로판디올, 1,3-프로판디올, 2,2-디메틸-1,3-프로판디올, 1,2-부탄디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 1,2-펜탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 폴리에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 2,2,4-트리메틸-1,6-헥산디올, 티오디에탄올, 1,3-시클로헥산디메탄올, 1,4-시클로헥산디메탄올, 2,2,4,4-테트라메틸-1,3-시클로부탄디올, 시클로펜탄디올, 트리에틸렌 글리콜, 및 테트라에틸렌 글리콜을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 바람직한 폴리올은 1,4-부탄디올, 1,3-프로판디올, 에틸렌 글리콜, 1,6-헥산디올, 디에틸렌 글리콜, 및 1,4-시클로헥산디메탄올을 포함한다.
이용될 수 있는 대표적인 지방족 디카르복실산은 1 내지 약 10 개의 탄소 원자를 함유하는 지방족 디카르복실산 및 그의 유도체로부터 선택되는 치환된 또는 비치환된, 직쇄 또는 분지쇄, 비방향족 디카르복실산을 포함한다. 지방족 디카르복실산의 비제한적 예는 말론산, 말산, 숙신산, 옥살산, 글루타르산, 아디프산, 피멜산, 아젤라산, 세바스산, 푸마르산, 2,2-디메틸 글루타르산, 수베르산, 1,3-시클로펜탄디카르복실산, 1,4-시클로헥산디카르복실산, 1,3-시클로헥산디카르복실산, 디글리콜산, 이타콘산, 말레산 및 2,5-노르보르난디카르복실산을 포함한다. 이용될 수 있는 대표적인 방향족 디카르복실산은 8 개 이상의 탄소 원자를 함유하는 방향족 디카르복실산으로부터 선택되는 치환된 및 비치환된, 직쇄 또는 분지쇄, 방향족 디카르복실산, 및 그의 유도체를 포함할 수 있다. 방향족 디카르복실산의 비제한적인 예는 테레프탈산, 디메틸 테레프탈레이트, 이소프탈산, 디메틸 이소프탈레이트, 2,6-나프탈렌 디카르복실산, 디메틸-2,6-나프탈레이트, 2,7-나프탈렌디카르복실산, 디메틸-2,7-나프탈레이트, 3,4'-디페닐 에테르 디카르복실산, 디메틸-3,4'디페닐 에테르 디카르복실레이트, 4,4'-디페닐 에테르 디카르복실산, 디메틸-4,4'-디페닐 에테르 디카르복실레이트, 3,4'-디페닐 술피드 디카르복실산, 디메틸-3,4'-디페닐 술피드 디카르복실레이트, 4,4'-디페닐 술피드 디카르복실산, 디메틸-4,4'-디페닐 술피드 디카르복실레이트, 3,4'-디페닐 술폰 디카르복실산, 디메틸-3,4'-디페닐 술폰 디카르복실레이트, 4,4'-디페닐 술폰 디카르복실산, 디메틸-4,4'-디페닐 술폰 디카르복실레이트, 3,4'-벤조페논디카르복실산, 디메틸-3,4'-벤조페논디카르복실레이트, 4,4'-벤조페논디카르복실산, 디메틸-4,4'-벤조페논디카르복실레이트, 1,4-나프탈렌 디카르복실산, 디메틸-1,4-나프탈레이트, 4,4'-메틸렌 비스(벤조산), 디메틸-4,4'-메틸렌비스(벤조에이트) 등 및 그의 혼합물을 포함한다.
중합은 촉매, 예컨대 티타늄 기반 촉매(예를 들어, 테트라이소프로필티타네이트, 테트라이소프로폭시 티타늄, 디부톡시디아세토아세톡시 티타늄, 또는 테트라부틸티타네이트) 존재 하에서 수행할 수 있다. 요망되면, 디이소시아네이트 사슬 연장제는 그의 분자량을 증가시키기 위해 코폴리에스테르와 반응할 수 있다. 대표적인 디이소시아네이트는 톨루엔 2,4-디이소시아네이트, 톨루엔 2,6-디이소시아네이트, 2,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 나프틸렌-1,5-디이소시아네이트, 크실릴렌 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트("HMDI"), 이소포론 디이소시아네이트 및 메틸렌비스(2-이소시아네이토시클로헥산)을 포함할 수 있다. 또한, 3 이상의 관능성을 갖는 이소시아누레이트기 및/또는 바이우레아기를 함유하거나 또는 디이소시아네이트 화합물을 트리 또는 폴리이소시아네이트로 부분적으로 대체한 삼관능성 이소시아네이트 화합물이 이용될 수 있다. 바람직한 디이소시아네이트는 헥사메틸렌 디이소시아네이트이다. 이용되는 사슬연장제의 양은 대표적으로 중합체의 총 중량%를 기준으로 약 0.3 내지 약 3.5 중량%, 일부 실시양태에서는 약 0.5 내지 약 2.5 중량%이다.
코폴리에스테르는 선형 중합체 또는 장쇄 분지쇄 중합체일 수 있다. 장쇄 분지쇄 중합체는 일반적으로 저분자량 분지화제, 예컨대 폴리올, 폴리카르복실산, 히드록시산 등을 이용해서 제조한다. 분지화제로 이용될 수 있는 대표적인 저분자량 폴리올은 글리세롤, 트리메틸올프로판, 트리메틸올에탄, 폴리에테르트리올, 1,2,4-부탄트리올, 펜타에리트리톨, 1,2,6-헥산트리올, 소르비톨, 1,1,4,4-테트라키스(히드록시메틸)시클로헥산, 트리스(2-히드록시에틸)이소시아누레이트, 및 디펜타에리트리톨을 포함한다. 분지화제로 이용될 수 있는 대표적인 고분자량 폴리올(분자량: 400 내지 3000)은 2 내지 3 개의 탄소를 갖는 알킬렌 옥시드, 예컨대 에틸렌 옥시드 및 프로필렌 옥시드와 폴리올 개시제를 축합시킴으로써 유래된 트리올을 포함한다. 분지화제로 이용될 수 있는 대표적인 폴리카르복실산은 헤미멜리트산, 트리멜리트산(1,2,4-벤젠트리카르복실산) 및 무수물, 트리메스산((1,3,5-벤젠트리카르복실산), 피로멜리트산 및 무수물, 벤젠테트라카르복실산, 벤조페논 테트라카르복실산, 1,1,2,2-에탄-테트라카르복실산, 1,1,2-에탄트리카르복실산, 1,3,5-펜탄트리카르복실산, 및 1,2,3,4-시클로펜탄테트라카르복실산을 포함한다. 분지화제로 이용될 수 있는 대표적인 히드록시산은 말산, 시트르산, 타르타르산, 3-히드록시글루타르산, 무신산, 트리히드록시글루타르산, 4-카르복시프탈산 무수물, 히드록시이소프탈산 및 4-(베타-히드록시에틸)프탈산을 포함한다. 이러한 히드록시산은 3 개 이상의 히드록실기 및 카르복실기의 조합을 함유한다. 특히 바람직한 분지화제는 트리멜리트산, 트리메스산, 펜타에리트리톨, 트리메틸올 프로판 및 1,2,4-부탄트리올을 포함한다.
방향족 디카르복실산 단량체 구성성분은 코폴리에스테르에 약 10 mole% 내지 약 40 mole%, 일부 실시양태에서는 약 15 mole% 내지 약 35 mole%, 일부 실시양태에서는 약 15 mole% 내지 약 30 mole%의 양으로 존재할 수 있다. 마찬가지로, 지방족 디카르복실산 단량체 구성성분은 코폴리에스테르에 약 15 mole% 내지 약 45 mole%, 일부 실시양태에서는 약 20 mole% 내지 약 40 mole%, 일부 실시양태에서는 약 25 mole% 내지 약 35 mole%의 양으로 존재할 수 있다. 또한, 폴리올 단량체 구성성분은 지방족-방향족 코폴리에스테르에 약 30 mole% 내지 약 65 mole%, 일부 실시양태에서는 약 40 mole% 내지 약 50 mole%, 일부 실시양태에서는 약 45 mole% 내지 약 55 mole%의 양으로 존재할 수 있다.
한 특별한 실시양태에서, 예를 들어, 지방족-방향족 코폴리에스테르는 다음 구조를 포함할 수 있다:
Figure 112013042272511-pct00001
여기서,
m은 2 내지 10, 일부 실시양태에서는 2 내지 4의 정수이고, 한 실시양태에서는 4이고,
n은 0 내지 18, 일부 실시양태에서는 2 내지 4의 정수이고, 한 실시양태에서는 4이고,
p는 2 내지 10, 일부 실시양태에서는 2 내지 4의 정수이고, 한 실시양태에서는 4이고,
x는 1 초과의 정수이고,
y는 1 초과의 정수이다. 이러한 코폴리에스테르의 한 예는 바스프 코프.(BASF Corp.)로부터 에코플렉스(ECOFLEX)®F BX 7011이라는 상표명으로 상업적으로 입수가능한 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트이다. 방향족 테레프탈산 단량체 구성성분을 함유하는 적당한 코폴리에스테르의 또 다른 예는 아이알이 케미칼즈(IRE Chemicals; 대한민국)으로부터 엔폴(ENPOL)™ 8060M이라는 상표명으로 입수가능하다. 다른 적당한 지방족-방향족 코폴리에스테르는 미국 특허 제5,292,783호, 제5,446,079호, 제5,559,171호, 제5,580,911호, 제5,599,858호, 제5,817,721호, 제5,900,322호, 및 제6,258,924호에 기술되어 있고, 이들 특허는 그 전문이 모든 목적으로 본원에 참고로 포함된다. 다른 적당한 생분해성 폴리에스테르는 로억스(Loercks) 등의 미국 특허 제6,472,497호 및 케마니(Khemani) 등의 미국 특허 출원 공개 제2005/0182196호에 기술되어 있고, 이들 특허는 그 전문이 모든 관련 목적으로 본원에 참고로 포함된다.
C. 다른 성분
요망되면, 또한, 전분이 용융 가공될 수 있는 능력을 더 향상시키기 위해 가소제가 이용될 수 있다. 가소제가 이용될 때, 가소제는 대표적으로 연화되어 전분의 외막 안으로 침투해서 내부 전분 사슬이 물을 흡수해서 팽윤하게 한다. 이 팽윤은 어떤 시점에서 외부 껍질이 파열되게 하여, 전분 과립의 비가역적 파괴를 초래한다. 일단 파괴되면, 처음에는 과립 내에 압축되어 있던 전분 중합체 사슬이 쭉 펴서 중합체 사슬들의 일반적으로 무질서한 뒤섞임을 형성할 수 있다. 그러나, 재고화시 사슬들이 자신을 재배향하여 전분 중합체 사슬의 배향에 의존해서 다양한 강도를 갖는 결정질 또는 비정질 고체를 형성할 수 있다.
적당한 가소제는 예를 들어 다가 알콜 가소제, 예컨대 당(예를 들어, 글루코스, 수크로스, 프럭토스, 라피노스, 말토덱스트로스, 갈락토스, 크실로스, 말토스, 락토스, 만노스 및 에리트로스), 당 알콜(예를 들어, 에리트리톨, 크실릴톨, 말리톨, 만니톨 및 소르비톨), 폴리올(예를 들어, 에틸렌 글리콜, 글리세롤, 프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 부틸렌 글리콜 및 헥산 트리올) 등을 포함할 수 있다. 또한, 우레아 및 우레아 유도체; 당 알콜의 무수물, 예컨대 소르비탄; 동물 단백질, 예컨대 젤라틴; 식물성 단백질, 예컨대 해바라기 단백질, 대두 단백질, 면 종자 단백질; 및 그의 혼합물을 포함하는 히드록실기를 갖지 않는 수소 결합 형성 유기 화합물도 적당하다. 다른 적당한 가소제는 프탈레이트 에스테르, 디메틸 및 디에틸숙시네이트 및 관련 에스테르, 글리세롤 트리아세테이트, 글리세롤 모노 및 디아세테이트, 글리세롤 모노, 디 및 트리프로피오네이트, 부타노에이트, 스테아레이트, 락트산 에스테르, 시트르산 에스테르, 아디프산 에스테르, 스테아르산 에스테르, 올레산 에스테르 및 다른 산 에스테르를 포함할 수 있다. 또한, 지방족 산, 예컨대 에틸렌 및 아크릴산의 공중합체, 말레산이 그래프팅된 폴리에틸렌, 폴리부타디엔-코-아크릴산, 폴리부타디엔-코-말레산, 폴리프로필렌-코-아크릴산, 폴리프로필렌-코-말레산, 및 다른 탄화수소 기반 산이 이용될 수 있다. 저분자량 가소제, 예컨대 약 20000 g/mol 미만, 바람직하게는 약 5000 g/mol 미만, 더 바람직하게는 약 1000 g/mol 미만의 가소제가 바람직하다.
가소제는 다양한 공지 기술 중 어느 것이든 이용해서 수차단성 층에 포함될 수 있다. 예를 들어, 전분 중합체는 필름에 포함되기 전에 "미리 가소화"되어 종종 "열가소성 전분"이라고 불리는 것을 형성한다. 열가소성 전분에 이용된 전분 및 가소제의 상대적인 양은 다양한 인자, 예컨대 요망되는 분자량, 전분 유형, 전분에 대한 가소제의 친화도 등에 의존해서 다양할 수 있다. 그러나, 대표적으로, 전분 중합체는 열가소성 전분의 약 40 중량% 내지 약 98 중량%, 일부 실시양태에서는 약 50 중량% 내지 약 95 중량%, 일부 실시양태에서는 약 60 중량% 내지 약 90 중량%를 구성한다. 마찬가지로, 가소제는 대표적으로 열가소성 전분의 약 2 중량% 내지 약 60 중량%, 일부 실시양태에서는 약 5 중량% 내지 약 50 중량%, 일부 실시양태에서는 약 10 중량% 내지 약 40 중량%를 구성한다. 마찬가지로, 가소제는 수차단성 층의 약 0.1 중량% 내지 약 40 중량%, 일부 실시양태에서는 약 1 중량% 내지 약 35 중량%, 일부 실시양태에서는 약 5 중량% 내지 약 30 중량%를 구성할 수 있다. 게다가, 전분은 필름의 약 0.5 중량% 내지 약 45 중량%, 일부 실시양태에서는 약 5 중량% 내지 약 35 중량%, 일부 실시양태에서는 약 10 내지 약 30 중량%를 구성할 수 있다.
전분 및 가소제를 블렌딩하는 데는 회분 및/또는 연속 용융 블렌딩 기술이 이용될 수 있다. 예를 들어, 혼합기/니더, 밴버리(Banbury) 혼합기, 파렐(Farrel) 연속 혼합기, 일축 스크류 압출기, 이축 스크류 압출기, 롤 밀 등이 이용될 수 있다. 특히 적당한 한 용융 블렌딩 장치는 동회전 이축 스크류 압출기(예를 들어, 써모 일렉트론 코포레이션(Thermo Electron Corporation; 영국 스톤)으로부터 입수가능한 유에스에이랩(USALAB) 이축 스크류 압출기 또는 코페리온 워너 프레이더러(Coperion Werner Pfreiderer; 미국 뉴저지주 람세이)로부터 입수가능한 압출기)이다. 이러한 압출기는 공급 및 배출 포트를 포함할 수 있고, 고강도 분배 및 분산 혼합을 제공한다. 예를 들어, 전분 중합체는 처음에 이축 스크류 압출기의 공급 포트에 공급될 수 있다. 이어서, 가소제가 전분 조성물에 주입될 수 있다. 대안적으로, 전분은 압출기의 공급 쓰로트(throat)에 동시에 공급될 수 있거나 또는 그의 길이를 따라서 상이한 지점에서 개별적으로 공급될 수 있다. 용융 블렌딩은 다양한 어느 온도에서도, 예컨대 약 30 ℃ 내지 약 200 ℃, 일부 실시양태에서는 약 40 ℃ 내지 약 160 ℃, 일부 실시양태에서는 약 50 ℃ 내지 약 150 ℃에서 일어날 수 있다.
물론, 또한, 다른 첨가제도 수차단성 층에 이용될 수 있다. 예를 들어, 상기 전분/가소제 혼합물의 균일한 분산액 생성을 돕고 열가소성 전분이 구성 상으로 분리되는 것을 지연시키거나 또는 방지하기 위해 분산 조제가 이용될 수 있다. 마찬가지로, 또한, 분산 조제는 수분산성을 개선할 수 있다. 분산 조제(들)가 이용될 때, 그것은 대표적으로 열가소성 전분의 약 0.01 중량% 내지 약 10 중량%, 일부 실시양태에서는 약 0.1 중량% 내지 약 5 중량%, 일부 실시양태에서는 약 0.5 중량% 내지 약 4 중량%를 구성한다.
본 발명에서는 일반적으로 어떠한 분산 조제도 이용될 수 있지만, 어느 일정한 친수성/친지성 균형("HLB")을 가지는 계면활성제는 조성물의 장기 안정성을 개선할 수 있다. HLB 지수는 당 업계에 잘 알려져 있고, 한 화합물의 친수성 용해 경향과 친지성 용해 경향 사이의 균형을 측정하는 등급이다. HLB 등급은 1 내지 약 50의 범위이고, 낮은 수치는 높은 친지성 경향을 나타내고, 높은 수치는 높은 친수성 경향을 나타낸다. 본 발명의 일부 실시양태에서, 계면활성제의 HLB 값은 약 1 내지 약 20, 일부 실시양태에서는 약 1 내지 약 15, 일부 실시양태에서는 약 2 내지 약 10이다. 요망되면, 요망되는 값보다 낮거나 높은 HLB 값을 가지지만 이와 함께 요망되는 범위 내의 평균 HLB 값을 가지는 둘 이상의 계면활성제가 이용될 수 있다.
본 발명에 이용하기 위한 특히 적당한 한 부류의 계면활성제는 대표적으로 소수성 베이스(예를 들어, 장쇄 알킬기 또는 알킬화 아릴기) 및 친수성 사슬(예를 들어, 에톡시 및/또는 프로폭시 모이어티를 함유하는 사슬)을 가지는 비이온성 계면활성제이다. 예를 들어, 이용될 수 있는 일부 적당한 비이온성 계면활성제는 에톡실화 알킬페놀, 에톡실화 및 프로폭실화 지방 알콜, 메틸 글루코스의 폴리에틸렌 글리콜 에테르, 소르비톨의 폴리에틸렌 글리콜 에테르, 에틸렌 옥시드-프로필렌 옥시드 블록 공중합체, 지방(C8-C18)산의 에톡실화 에스테르, 에틸렌 옥시드와 장쇄 아민 또는 아미드의 축합 생성물, 에틸렌 옥시드와 알콜의 축합 생성물, 지방산 에스테르, 장쇄 카르복실산의 모노글리세리드 또는 디글리세리드 및 그의 혼합물을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 한 특별한 실시양태에서, 비이온성 계면활성제는 지방산 에스테르, 예컨대 수크로스 지방산 에스테르, 글리세롤 지방산 에스테르, 프로필렌 글리콜 지방산 에스테르, 소르비탄 지방산 에스테르, 펜타에리트리톨 지방산 에스테르, 소르비톨 지방산 에스테르 등일 수 있다. 이러한 에스테르를 형성하는 데 이용되는 지방산은 포화 또는 불포화, 치환 또는 비치환일 수 있고, 6 내지 22 개의 탄소 원자, 일부 실시양태에서는 8 내지 18 개의 탄소 원자, 일부 실시양태에서는 12 내지 14 개의 탄소 원자를 함유할 수 있다. 한 특정 실시양태에서는, 지방산의 모노- 및 디-글리세리드가 본 발명에 이용될 수 있다.
위에서 지적한 성분 외에, 또한, 여전히 다른 첨가제도 본 발명의 필름에 포함될 수 있고, 예컨대 용융 안정제, 가공 안정제, 열 안정제, 광 안정제, 항산화제, 열노화 안정제, 증백제, 블록킹방지제, 결합제, 윤활제, 충전제 등이 포함될 수 있다.
II. 수분산성 코어층
필름의 수분산성 층은 수성 환경에 놓일 때 일반적으로 더 작은 조각으로 쪼개지거나 또는 완전히 용해될 것이다. 수분산성 층의 분산에 필요한 시간의 양은 대표적으로 적어도 부분적으로 특정 최종 용도 설계 척도에 의존할 것이다. 대표적으로, 수분산성 층은 수성 환경 내에서 약 60 분 이내에, 적당하게는 약 15 분 이내에, 더 적당하게는 약 5 분 이내에, 가장 적당하게는 약 30 초 이내에 완전히 분산될 것이다.
A. 수용성 중합체
요망되는 정도의 분산성을 부여하기 위해, 수분산성 층은 적어도 하나의 수용성 중합체를 포함한다. 수용성 중합체는 비닐 피롤리돈, 히드록시에틸 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트(예를 들어, 2-히드록시에틸 메타크릴레이트), 히드록시프로필 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트, 아크릴산 또는 메타크릴산, 아크릴산 에스테르 또는 메타크릴산 에스테르 또는 비닐 피리딘, 아크릴아미드, 비닐 아세테이트, 비닐 알콜, 에틸렌 옥시드, 그의 유도체 등 같은 단량체로부터 형성될 수 있다. 적당한 단량체의 다른 예는 제임스(James) 등의 미국 특허 제4,499,154호에 기술되어 있고, 이 특허는 그 전문이 모든 목적으로 본원에 참고로 포함된다. 얻은 중합체는 단일중합체 또는 혼성중합체(예를 들어, 공중합체, 삼원공중합체 등)일 수 있고, 비이온성, 음이온성, 양이온성, 또는 양쪽성일 수 있다. 추가로, 중합체는 한 가지 유형일 수 있거나(즉, 균질하거나), 또는 상이한 중합체들의 혼합물(즉, 불균질)이 이용될 수 있다. 한 특정 실시양태에서, 수용성 중합체는 관능성 히드록실기를 갖는 반복 단위를 함유하고, 예컨대 폴리비닐 알콜("PVOH"), 폴리비닐 알콜의 공중합체(예를 들어, 에틸렌 비닐 알콜 공중합체, 메틸 메타크릴레이트 비닐 알콜 공중합체 등) 등일 수 있다.
예를 들어, 비닐 알콜 중합체는 분자 내에 적어도 둘 이상의 비닐 알콜 단위를 가지고, 비닐 알콜의 단일중합체, 또는 다른 단량체 단위를 함유하는 공중합체일 수 있다. 비닐 알콜 단일중합체는 비닐 알카노에이트 중합체, 예컨대 비닐 포르메이트, 비닐 아세테이트, 비닐 프로피오네이트 등의 완전 가수분해에 의해 얻을 수 있다. 비닐 알콜 공중합체는 2 내지 30 개의 탄소 원자를 가지는 올레핀, 예컨대 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐 등을 갖는 비닐 알카노에이트; 3 내지 30 개의 탄소 원자를 가지는 불포화 카르복실산, 예컨대 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산, 말레산, 푸마르산 등, 또는 그의 에스테르, 염, 무수물 또는 아미드; 3 내지 30 개의 탄소 원자를 가지는 불포화 니트릴, 예컨대 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴 등; 3 내 30 개의 탄소 원자를 가지는 비닐 에테르, 예컨대 메틸 비닐 에테르, 에틸 비닐 에테르 등의 불완전 가수분해에 의해 얻을 수 있다. 가수분해 정도는 중합체의 용해도 등을 최적화하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 가수분해 정도는 약 60 mole% 내지 약 95 mole%, 일부 실시양태에서는 약 80 mole% 내지 약 90 mole%, 일부 실시양태에서는 약 85 mole% 내지 약 89 mole%일 수 있다. 적당한 부분 가수분해된 폴리비닐 알콜 중합체의 예는 셀라니즈 코프.(Celanese Corp.)로부터 셀볼(CELVOL)™ 203, 205, 502, 504, 508, 513, 518, 523, 530 또는 540이라는 상표명으로 얻을 수 있다. 다른 적당한 부분 가수분해된 폴리비닐 알콜 중합체는 듀폰(DuPont)으로부터 엘바놀(ELVANOL)™ 50-14, 50-26, 50-42, 51-03, 51-04, 51-05, 51-08, 52-22이라는 상표명으로 입수가능하다.
B. 생분해성 중합체
요망되면, 또한, 저장 조건 하에서 수분산성 층의 생분해성을 향상시키기 위해 생분해성 중합체를 수분산성 층에 이용할 수 있다. 생분해성 중합체는 수용성일 수 있거나 또는 수용성이 아닐 수 있다. 예를 들어, 적당한 수용성 생분해성 중합체는 상기 화학적으로 변형된 전분 중합체(예를 들어, 히드록시알킬 전분)을 포함할 수 있다. 마찬가지로, 수용성이 아닌 생분해성 중합체는 상기 합성 폴리에스테르(예를 들어, 지방족-방향족 코폴리에스테르)를 포함할 수 있다. 또한, 이러한 중합체의 조합도 이용될 수 있다. 생분해성 중합체가 이용될 때, 생분해성 중합체는 대표적으로 수분산성 층의 중합체 함량의 약 50 중량% 내지 약 95 중량%, 일부 실시양태에서는 약 60 중량% 내지 약 90 중량%, 일부 실시양태에서는 약 70 중량% 내지 약 85 중량%를 구성한다. 마찬가지로, 이러한 실시양태에서, 수용성 중합체는 대표적으로 층의 중합체 함량의 약 5 중량% 내지 약 50 중량%, 일부 실시양태에서는 약 10 중량% 내지 약 40 중량%, 일부 실시양태에서는 약 15 중량% 내지 약 30 중량%를 구성한다.
한 특정 실시양태에서, 예를 들어, 수분산성 층은 수용성 중합체(예를 들어, 폴리비닐 알콜), 전분 중합체(예를 들어, 화학적으로 변형된 전분), 및 합성 생분해성 폴리에스테르(예를 들어, 지방족-방향족 코폴리에스테르)의 조합을 함유한다. 이러한 실시양태에서, 전분 중합체는 층의 중합체 함량의 약 30 중량% 내지 약 70 중량%, 일부 실시양태에서는 약 40 중량% 내지 약 60 중량%, 일부 실시양태에서는 약 45 중량% 내지 약 55 중량%를 구성할 수 있고, 합성 생분해성 폴리에스테르는 층의 중합체 함량의 약 10 중량% 내지 약 40 중량%, 일부 실시양태에서는 약 15 중량% 내지 약 35 중량%, 일부 실시양태에서는 약 20 중량% 내지 약 30 중량%를 구성할 수 있다.
또 다른 실시양태에서, 예를 들어, 수분산성 층은 수용성 중합체(예를 들어, 폴리비닐 알콜) 및 합성 생분해성 폴리에스테르(예를 들어, 지방족-방향족 코폴리에스테르)의 조합을 함유한다. 이러한 실시양태에서, 수용성 중합체는 층의 중합체 함량의 약 50 중량% 내지 약 95 중량%, 일부 실시양태에서는 약 60 중량% 내지 약 90 중량%, 일부 실시양태에서는 약 70 중량% 내지 약 85 중량%를 구성할 수 있고, 합성 생분해성 폴리에스테르는 층의 중합체 함량의 약 10 중량% 내지 약 50 중량%, 일부 실시양태에서는 약 10 중량% 내지 약 40 중량%, 일부 실시양태에서는 약 15 중량% 내지 약 30 중량%를 구성할 수 있다.
C. 가소제
또한, 수분산성 층의 일부 실시양태에서는 가소제도 이용될 수 있다. 적당한 가소제는 상기한 것들, 예컨대 다가 알콜을 포함할 수 있다. 이용될 때, 가소제는 대표적으로 수분산성 층의 약 5 중량% 내지 약 50 중량%, 일부 실시양태에서는 약 10 중량% 내지 약 40 중량%, 일부 실시양태에서는 약 15 중량% 내지 약 30 중량%를 구성한다. 한 특정 실시양태에서, 예를 들어, 수분산성 층은 수용성 중합체(예를 들어, 폴리비닐 알콜) 및 가소제의 조합을 함유한다. 수용성 중합체는 수분산성 층의 약 50 중량% 내지 약 95 중량%, 일부 실시양태에서는 약 60 중량% 내지 약 90 중량%, 일부 실시양태에서는 약 70 중량% 내지 약 85 중량%를 구성할 수 있고, 가소제는 층의 중합체 함량의 약 5 중량% 내지 약 50 중량%, 일부 실시양태에서는 약 10 중량% 내지 약 40 중량%, 일부 실시양태에서는 약 15 중량% 내지 약 30 중량%를 구성할 수 있다.
D. 충전제
요망되면, 또한, 수분산성 층에는 충전제도 이용될 수 있다. 충전제는 필름 중합체 압출 블렌드에 첨가될 수 있고 압출된 필름에 화학적으로 지장을 주지 않지만 필름 전체에 균일하게 분산될 수 있는 물질의 미립자 또는 다른 형태이다. 충전제는 필름 붙투명도 및/또는 통기성(즉, 증기 투과성 및 실질적으로 액체 불투과성) 향상을 포함해서 다양한 목적에 쓰일 수 있다. 예를 들어, 충전된 필름은 신장에 의해 통기성이 되게 할 수 있는데, 신장은 중합체가 충전제로부터 떨어져 나가서 미세다공성 통로를 생성하게 할 수 있다. 통기성 미세다공성 탄성 필름은 예를 들어 맥코맥(McCormack) 등의 미국 특허 제5,997,981호; 제6,015,764호; 및 제 6,111,163호; 모르만(Morman) 등의 미국 특허 제5,932,497호; 테일러(Taylor) 등의 미국 특허 제6,461,457호에 기술되어 있고, 이들 특허는 그 전문이 모든 목적으로 본원에 참고로 포함된다. 게다가, 힌더드 페놀이 필름 제조시 항산화제로 이용된다. 일부 적당한 힌더드 페놀은 시바 스페셜티 케미칼즈(Ciba Specialty Chemicals)로부터 "어가녹스"(Irganox)®라는 상표명으로 입수가능한 것, 예컨대 어가녹스® 1076, 1010 또는 E201을 포함한다. 게다가, 필름과 첨가 물질(예를 들어, 부직 웹)의 결합을 촉진하기 위해 필름에 결합제도 첨가될 수 있다. 이러한 결합제의 예는 수소화 탄화수소 수지를 포함한다. 다른 적당한 결합제는 키에퍼(Kieffer) 등의 미국 특허 제4,789,699호 및 맥코맥(McCormack)의 미국 특허 제5,695,868호에 기술되어 있고, 이들 특허는 그 전문이 모든 목적으로 본원에 참고로 포함된다.
충전제가 이용될 때, 충전제는 어떠한 요망되는 크기도 가지는 입자, 예컨대 약 0.5 내지 약 10 ㎛, 일부 실시양태에서는 약 1 내지 약 8 ㎛, 일부 실시양태에서는 약 2 내지 약 6 ㎛의 평균 크기를 가지는 것을 포함할 수 있다. 충전제로 사용하기 위한 적당한 입자는 무기 산화물, 예컨대 탄산칼슘, 카올린 점토, 실리카, 알루미나, 탄산바륨, 탄산나트륨, 이산화티탄, 제올라이트, 탄산마그네슘, 산화칼슘, 산화마그네슘, 수산화알루미늄, 활석 등; 황산염, 예컨대 황산바륨, 황산마그네슘, 황산알루미늄 등; 셀룰로오스 유형 분말(예를 들어, 펄프 분말, 목재 분말 등); 탄소; 시클로덱스트린; 합성 중합체(예를 들어, 폴리스티렌) 등을 포함할 수 있다. 다른 적당한 입자는 맥코맥 등의 미국 특허 제6,015,764호 및 제6,111,163호; 모르만 등의 미국 특허 제5,932,497호; 맥코맥의 미국 특허 제5,695,868호; 맥코맥 등의 미국 특허 제5,855,999호; 맥코맥 등의 미국 특허 제5,997,981호; 및 테일러(Taylor) 등의 미국 특허 제6,461,457호에 기술되어 있고, 이들 특허는 모든 목적으로 그 전문이 본원에 참고로 포함된다.
요구되지는 않지만, 충전제는 임의로 벌크 중에서의 입자의 자유 유동 및 조성물에서의 그의 용이한 분산을 촉진하기 위해 개질제(예를 들어, 지방산, 예컨대 스테아르산 또는 베헨산)으로 코팅될 수 있다. 게다가, 또한, 충전제는 수지-충전제 계면에서 커플링을 감소시키고 신장 동안 중합체 매트릭스로부터 충전제의 탈결합을 촉진하기 위해 액체 첨가제로 코팅될 수 있다. 이것은 특히 극성 생분해성 중합체에 유용하고, 이것은 충전제와의 강한 상호작용을 입증한다. 이러한 첨가제의 예는 계면활성제, 예컨대 다우 코닝 코포레이션(Dow Corning Corporation)으로부터 입수가능한 실리콘 글리콜 공중합체를 포함한다. 이 목적을 위한 다른 적당한 첨가제는 켄리치 페트로케미칼즈, 인크.(Kenrich Petrochemicals, Inc.; 미국 뉴저지주 베이오네)로부터 켄-리액트(Ken-React)® 리카(LICA)® 01, 리액트® 리카® 12, 켄-리액트® 카포우(CAPOW)®, 켄-리액트® 캡스(CAPS)®라는 상표명으로 입수가능한 티타네이트 및 켄리치로부터 켄-리액트® 캡스(CAPS) NZ 01/L이라는 상표명으로 입수가능한 지르코네이트를 포함할 수 있다. 수지와 혼합하기 전에 충전제를 이러한 첨가제와 미리 배합할 수 있거나, 또는 첨가제를 용융 블렌딩 단계에서 수지 및 충전제와 배합할 수 있다.
한 특정 실시양태에서, 예를 들어, 수분산성 층은 수용성 중합체 및 충전제의 조합을 함유한다. 이러한 실시양태에서, 충전제는 대표적으로 수분산성 층의 약 1 중량% 내지 약 30 중량%, 일부 실시양태에서는 약 2 중량% 내지 약 25 중량%, 일부 실시양태에서는 약 5 중량% 내지 약 20 중량%를 구성한다. 마찬가지로, 수용성 중합체는 대표적으로 수분산성 층의 약 70 중량% 내지 약 99 중량%, 일부 실시양태에서는 약 75 중량% 내지 약 98 중량%, 일부 실시양태에서는 약 80 중량% 내지 약 95 중량%을 구성한다.
E. 추가 첨가제
위에서 지적한 성분 외에, 여전히 다른 첨가제, 예컨대 용융 안정제, 가공 안정제, 열 안정제, 광 안정제, 항산화제, 열노화 안정제, 증백제, 블록킹방지제, 결합제, 윤활제 등도 수분산성 층에 포함될 수 있다.
III. 필름 제작
본 발명의 필름은 수차단성 외피층에 인접해서 위치하는 수분산성 코어층을 함유한다. 물론, 요망되는 대로 다양한 다른 층들도 필름에 이용될 수 있다. 한 실시양태에서는, 예를 들어, 코어층을 사이에 넣은 두 외피층을 이용하는 것이 바람직할 수 있다. 요망되면, 외피층 둘 모두가 본원에 기술된 방식으로 생분해성 수차단벽으로서 형성될 수 있다. 대안적으로, 한 외피층은 상이한 성분들, 예컨대 전통적 필름 형성 물질(예를 들어, 폴리올레핀)로부터 형성될 수 있다. 그러나, 층의 수와 상관없이, 수분산성 코어층은 대표적으로 필름 중량의 상당한 부분을 구성하고, 예컨대 필름의 약 50 중량% 내지 약 99 중량%, 일부 실시양태에서는 약 55 중량% 내지 약 90 중량%, 일부 실시양태에서는 약 60 중량% 내지 약 85 중량%를 구성한다. 다른 한편, 외피층(들)은 예컨대 필름의 약 1 중량% 내지 약 50 중량%, 일부 실시양태에서는 약 10 중량% 내지 약 45 중량%, 일부 실시양태에서는 약 15 중량% 내지 약 40 중량%를 구성한다.
또한, 각 외피층은 약 0.1 내지 약 10 ㎛, 일부 실시양태에서는 약 0.5 내지 약 5 ㎛, 일부 실시양태에서는 약 1 내지 약 2.5 ㎛의 두께를 가질 수 있다. 마찬가지로, 코어층은 약 1 내지 약 40 ㎛, 일부 실시양태에서는 약 2 내지 약 25 ㎛, 일부 실시양태에서는 약 5 내지 약 20 ㎛의 두께를 가질 수 있다. 필름의 총 두께는 일반적으로 그의 용도에 의존해서 다양할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 필름 두께는 대표적으로 필름이 물에서 분산하는 데 필요한 시간을 감소시키기 위해 최소화한다. 따라서, 본 발명의 대부분의 실시양태에서, 필름은 약 50 ㎛ 이하, 일부 실시양태에서는 약 1 내지 약 40 ㎛, 일부 실시양태에서는 약 2 내지 약 35 ㎛, 일부 실시양태에서는 약 5 내지 약 30 ㎛의 총 두께를 가진다.
이러한 작은 두께 및 양호한 물 민감성을 가짐에도 불구하고, 그런데도 본 발명의 필름은 사용 동안 양호한 건조 기계적 성질을 보유할 수 있다. 필름의 상대 건조 강도를 지시하는 한 매개변수는 극한 인장강도이고, 이것은 응력-변형률 곡선에서 얻어지는 피크 응력과 같다. 바람직하게는, 본 발명의 필름은 약 10 내지 약 80 MPa(Megapascal), 일부 실시양태에서는 약 15 내지 약 60 MPa, 일부 실시양태에서는 약 20 내지 약 50 MPa의 기계 방향("MD") 극한 인장강도 및 약 2 내지 약 40 MPa, 일부 실시양태에서는 약 4 내지 약 40 MPa, 일부 실시양태에서는 약 5 내지 약 30 MPa의 교차 방향("CD") 극한 인장강도를 나타낸다. 비록 양호한 강도를 가질지라도, 또한, 필름이 너무 강직하지 않은 것이 바람직하다. 필름의 상대 강직성(건조시)을 지시하는 한 매개변수는 영 탄성계수이고, 이것은 인장 응력 대 인장 변형률의 비와 같고 응력-변형률 곡선의 기울기로부터 결정된다. 예를 들어, 필름은 대표적으로 약 50 내지 약 1200 MPa(Megapascal), 일부 실시양태에서는 약 100 내지 약 800 MPa, 일부 실시양태에서는 약 150 내지 약 600 MPa의 기계 방향("MD") 영 탄성계수 및 약 50 내지 약 1000 MPa(Megapascal), 일부 실시양태에서는 약 100 내지 약 800 MPa, 일부 실시양태에서는 약 150 내지 약 500 MPa의 교차 방향("CD") 영 탄성계수를 나타낸다. 또한, 필름의 MD 신장률은 약 40% 이상, 일부 실시양태에서는 약 60% 이상, 일부 실시양태에서는 약 80% 이상일 수 있다.
얻은 필름의 다른 성질은 일반적으로 요망되는 대로 다양할 수 있다. 예를 들어, 의도된 응용에 의존해서, 필름은 일반적으로 액체 및 증기 불투과성일 수 있거나, 또는 일반적으로 액체 불투과성이지만 증기 투과성(즉, "통기성")일 수 있다. 통기성 필름은 예를 들어 수분이 흡수 코어로부터 필름을 통해 빠져나가는 것을 허용하는 것이 요망되는 흡수용품(예를 들어, 외부 커버)에 종종 이용된다. 통기성 필름은 상기한 것 같은 충전제를 사용해서 형성될 수 있다. 충전된 필름은 중합체가 충전제로부터 떨어져 나가서 미세기공 통로를 생성하게 하는 신장에 의해 통기성이 될 수 있다. 미세기공 필름 형성 기술은 예를 들어 카우프만(Kaufman) 등의 미국 특허 제7,153,569호, 뿐만 아니라 카우프만 등의 미국 출원 공개 제2005/0208294호 및 토폴카라에브(Topolkaraev) 등의 제2006/0149199호에 기술되어 있고, 이들 문헌은 그 전문이 모든 목적으로 본원에 참고로 포함된다.
통기성을 부여하는 것이 요망되는 실시양태에서, 필름은 대표적으로 약 800 g/㎡ - 24 시간 이상, 일부 실시양태에서는 약 1000 g/㎡ - 24 시간 이상, 일부 실시양태에서는 약 1200 g/㎡ - 24 시간 이상, 일부 실시양태에서는 약 1500 내지 약 10000 g/㎡ - 24 시간의 수증기 전달률(WVTR)을 나타낸다. 또한, 필름은 압력 적용시 그를 통해 통과하는 액체 물의 양을 제한할 수 있고, 즉, 그것은 약 50 mbar 이상, 일부 실시양태에서는 약 70 mbar 이상, 일부 실시양태에서는 약 80 mbar 이상, 일부 실시양태에서는 약 100 mbar 이상의 정수압("히드로헤드")에 저항하여 액체 물이 통과하는 것을 허용하지 않는다.
본 발명의 다층 필름은 층들의 공압출, 압출 코팅, 또는 어떠한 통상적인 층화 방법에 의해서도 제조될 수 있다. 특히 유리한 두 가지 방법은 캐스트 필름 공압출 방법 및 블로운 필름 공압출 방법이다. 이러한 방법에서는, 필름 층들 중 둘 이상이 동시에 형성되어 다층 형태로 압출기를 나간다. 이러한 방법의 일부 예는 맥코맥 등의 미국 특허 제6,075,179호 및 맥코맥 등의 미국 특허 제6,309,736호에 기술되어 있고, 이들 문헌은 그 전문이 모든 목적으로 본원에 참고로 포함된다. 마찬가지로, 블로운 필름 제조 방법은 예를 들어 랠레이(Raley)의 미국 특허 제3,354,506호, 쉬퍼스(Schippers)의 미국 특허 제3,650,649호; 및 쉬렌크(Schrenk) 등의 미국 특허 제3,801,429호, 뿐만 아니라 맥코맥 등의 미국 출원 공개 제2005/0245162호 및 보그스(Boggs) 등의 미국 특허 출원 공개 제2003/0068951호에 기술되어 있고, 이들 모든 문헌은 그 전문이 모든 목적으로 본원에 참고로 포함된다.
도 1에 대해 설명하면, 예를 들어, 공압출된 캐스트 필름을 형성하는 방법의 한 실시양태를 나타낸다. 도 1의 특정 실시양태에서는, 외피층(나타내지 않음)의 원료가 제1 압출기 (81)에 공급되고, 코어층(나타내지 않음)의 원료가 제2 압출기 (82)에 공급된다. 압출기가 배합된 물질을 다이 (80)에 공급하고, 다이가 층들을 캐스팅 롤 (90) 위에 캐스팅하여 2층 전구체 필름 (10a)을 형성한다. 캐스팅 롤 (90)에는 필름에 패턴을 부여하기 위해 임의로 엠보싱 요소가 제공될 수 있다. 대표적으로, 캐스팅 롤 (90)은 시트 (10a)가 형성될 때 그것을 캐스팅해서 급랭시키기에 충분한 온도, 예컨대 약 20 내지 60 ℃로 유지된다. 요망되면, 전구체 필름 (10a)을 롤 (90) 표면 가까이에 유지시키는 것을 돕기 위해 진공 상자가 캐스팅 롤 (90)에 인접해서 위치할 수 있다. 추가로, 에어 나이프 또는 정전 피너(pinner)는 전구체 필름 (10a)이 스피닝 롤 둘레에서 이동할 때 강제로 전구체 필름 (10a)을 캐스팅 롤 (90)의 표면에 맞닿게 하는 것을 도울 수 있다. 에어 나이프는 매우 높은 유속의 공기 스트림을 집속하여 필름의 가장자리를 피닝(pinning)하는 당 업계에 알려진 장치이다.
일단 캐스팅되면, 그 다음, 필름 (10a)이 하나 이상의 방향으로 배향되어 필름 균일성을 더 개선하고 두께를 감소시킬 수 있다. 또한, 배향은 충전제를 함유하는 필름에 미세기공을 형성할 수 있고, 이렇게 해서 필름에 통기성을 제공한다. 예를 들어, 필름은 필름 중의 하나 이상의 중합체의 용융점보다 낮지만 조성물이 연신되거나 또는 신장되기에 충분히 높은 온도로 즉시 재가열될 수 있다. 연속 배향의 경우, "연화된" 필름은 상이한 회전 속도로 회전하는 롤에 의해 연신되어 시트가 종방향(기계 방향)으로 요망되는 연신비로 신장된다. 그 다음, 이 "일축" 배향 필름을 섬유상 웹에 적층할 수 있다. 추가로, 일축 배향 필름을 또한 교차 기계 방향으로 배향하여 "이축 배향" 필름을 형성할 수 있다. 예를 들어, 필름은 사슬 클립에 의해 그의 횡방향 가장자리에서 클램핑되어 텐터 오븐 안으로 운반된다. 텐터 오븐에서, 필름은 재가열되고, 전진 이동시 갈라지는 사슬 클립에 의해 요망되는 연신비로 교차 기계 방향으로 연신될 수 있다.
도 1에 대해 다시 설명하면, 예를 들어, 일축 배향 필름 형성 방법을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 전구체 필름 (10a)을 필름 배향 유닛 (100) 또는 기계 방향 배향기("MDO"), 예컨대 마샬 앤드 윌암즈, 코.(Marshall and Willams, Co.; 미국 로드 아일랜드주 프로비던스)로부터 상업적으로 입수가능한 것으로 향해 나아간다. MDO는 도 1에 나타낸 방법을 통한 필름의 이동 방향인 기계 방향에서 필름을 점진적으로 신장하여 박화하는 다수의 신장 롤(예컨대, 5 내지 8 개)을 가진다. MDO (100)는 8 개의 롤을 가진 것으로 도시되어 있지만, 롤의 수는 요망되는 신장 수준 및 각 롤 사이에서의 신장 정도에 의존해서 더 많거나 또는 더 적을 수 있다는 것을 이해해야 한다. 필름은 단일의 신장 작업 또는 다수의 불연속 신장 작업으로 신장될 수 있다. MDO 장치에서 롤 중 일부는 점진적으로 더 빨라지는 속도로 작동하지 않을 수 있다는 것을 주목해야 한다. 요망되면, MDO (100)의 롤 중 일부는 예열 롤로서 작용할 수 있다. 존재하는 경우, 이들 처음 몇 개의 롤은 필름 (10a)을 실온보다 높게(예를 들어, 125 ℉) 가열한다. MDO에서 점진적으로 빨라지는 속도의 인접하는 롤들이 필름 (10a)을 신장하는 작용을 한다. 신장 롤들이 회전하는 속도가 필름에서의 신장의 양 및 최종 필름 중량을 결정한다.
그 다음, 얻은 필름 (10b)이 권취 롤 (60)에 감겨서 저장된다. 여기에 나타내지는 않았지만, 본 발명의 취지 및 범위에서 벗어남이 없이 당 업계에 알려진 다양한 추가의 잠재적 가공 및/또는 마무리 단계, 예컨대 슬릿팅, 처리, 개구 형성, 그래픽 인쇄, 또는 필름과 다른 층(예를 들어, 부직웹 물질)의 적층을 수행할 수 있다.
IV. 용품
본 발명의 물 민감성 생분해성 필름은 폭넓고 다양한 응용에 이용될 수 있다. 예를 들어, 위에서 지시한 바와 같이, 필름은 흡수용품에 이용될 수 있다. "흡수용품"은 일반적으로 물 또는 다른 유체를 흡수할 수 있는 어떠한 용품도 의미한다. 일부 흡수용품의 예는 개인 위생 흡수용품, 예컨대 기저귀, 배변연습용 팬츠, 흡수 언더팬츠, 실금자용 용품, 여성 위생 제품(예를 들어, 생리대, 팬티라이너 등), 수영복, 아기용 닦개 등; 의료용 흡수용품, 예컨대 가먼트, 천공술용 물질, 언더패드, 침대 패드, 붕대, 흡수 드레이프 및 의료용 닦개; 음식 서비스 닦개; 의류 등을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 이러한 흡수용품의 몇 가지 예는 디팔마(DiPalma) 등의 미국 특허 제5,649,916호, 키엘피코우스키(Kielpikowski)의 미국 특허 제6,110,158호, 블래니(Blaney) 등의 미국 특허 제6,663,611호에 기술되어 있고, 이들 특허는 그 전문이 모든 목적으로 본원에 참고로 포함된다. 다른 적당한 물품은 펠(Fell) 등의 미국 특허 출원 공개 제2004/0060112 A1호, 뿐만 아니라 다미코(Damico) 등의 미국 특허 제4,886,512호, 쉐로드(Sherrod) 등의 미국 특허 제5,558,659호, 펠 등의 미국 특허 제6,888,044호, 및 프레이버거(Freiburger) 등의 미국 특허 제6,511,465호에 기술되어 있고, 이들 특허는 모두 그 전문이 모든 목적으로 본원에 참고로 포함된다. 이러한 흡수용품을 형성하는 데 적당한 물질 및 방법은 당 업계 숙련자에게 잘 알려져 있다.
본 발명의 필름은 일회용 흡수용품, 특히 수세식 변기에 흘려보낼 수 있는 음순간 패드의 배면시트로서 특히 유용하다. 이러한 실시양태에서, 필름은 수차단성 외피층이 사용자 신체에 대향하도록 위치하고, 그렇게 함으로써 체액(예를 들어, 소변, 월경분비물 등)에 노출될 때 수차단성 외피층이 붕괴 및 분해 속도를 제한할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 수분산성 코어층의 존재는 수세식 변기에 흘려보낸 후에 필름이 쉽게 붕괴될 수 있게 한다.
이와 관련해서, 이제, 본 발명의 필름을 이용할 수 있는 생리대의 한 특정 실시양태를 더 상세히 기술할 것이다. 단지 예시 목적으로, 도 2에 흡수용품 (20)을 여성 위생용 생리대로서 나타낸다. 도시된 실시양태에서, 흡수용품 (20)은 상면시트 (40), 외부 커버 또는 배면 시트 (42), 배면시트 (42)와 상면시트 (40) 사이에 위치하는 흡수 코어 (44)를 함유하는 본체부 (22), 및 본체부 (22)의 각 종방향 측부 (22a)로부터 연장되는 1쌍의 플랩 (24)을 포함한다. 상면시트 (40)는 흡수용품 (20)의 신체 접촉 표면을 형성한다. 흡수 코어 (44)는 흡수용품 (20)의 바깥 주변으로부터 안쪽에 위치하고, 상면시트 (40)에 인접해서 위치하는 신체 접촉 면 및 배면시트 (42)에 인접해서 위치하는 가먼트 접촉 표면을 포함한다.
배면시트 (42)는 일반적으로 액체 불투과성이고, 안쪽 표면, 즉, 언더가먼트의 가랑이 부분(나타내지 않음)에 접하도록 설계된다. 한 특정 실시양태에서, 본 발명의 필름은 수차단성 층이 신체 접촉 표면에 접하고 수분산성 층이 가먼트 접촉 표면에 접하도록 배면시트 (42)를 형성하는 데 이용된다. 배면시트 (42)는 흡수용품 (20) 밖으로 공기 또는 증기의 통과를 허용하지만, 여전히 액체의 통과는 막는다.
상면시트 (40)는 일반적으로 사용자 신체에 접촉하도록 설계되고 액체 투과성이다. 상면시트 (40)는 그것이 흡수용품 (20)을 완전히 감싸도록 흡수 코어 (44)를 둘러쌀 수 있다. 대안적으로, 상면시트 (40) 및 배면시트 (42)가 흡수 코어 (44)를 지나서 연장되어 공지 기술을 이용해서 주변에서 함께 전체적으로 또는 부분적으로 접합될 수 있다. 대표적으로, 상면시트 (40) 및 배면시트 (42)는 접착제 결합, 초음파 결합, 또는 당 업계에 알려진 어떠한 다른 적당한 접합 방법을 이용해서 접합된다. 상면시트 (40)는 위생적이고, 외관이 깨끗하고, 흡수 코어 (44)에 수집되어 흡수 코어 (44)에 의해 흡수되는 신체 배출물을 가리기 위해 다소 불투명하다. 추가로, 상면시트 (40)는 양호한 배어 나옴(strike-through) 및 재습윤 특성을 나타내어서, 신체 배출물이 상면시트 (40)를 통해서 흡수 코어(44)로 신속하게 통과하는 것을 가능하게 하지만 체액이 상면시트 (40)를 통해 착용자 피부로 다시 흘러가는 것을 허용하지 않는다. 예를 들어, 상면시트 (40)에 이용될 수 있는 일부 적당한 물질은 부직 물질, 구멍이 있는 열가소성 필름 또는 그의 조합을 포함한다. 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 이성분 나일론, 레이온 또는 유사 섬유로부터 제조된 부직 직물이 이용될 수 있다. 예를 들어, 백색 균일 스펀본드 물질이 특히 바람직한데, 그 이유는 그 색이 그것을 통과하는 월경 분비물을 가리는 양호한 차폐 성질을 나타내기 때문이다. 대터(Datta) 등의 미국 특허 제4,801,494호 및 수키에닉(Sukiennik) 등의 미국 특허 제4,908,026호는 본 발명에 이용될 수 있는 다양한 다른 커버 물질을 알려준다.
또한, 상면시트 (40)는 체액이 흡수 코어 (44)로 더 쉽게 통과하는 것을 가능하게 하도록 그를 통해 형성된 다수의 개구(나타내지 않음)를 함유할 수 있다. 개구는 상면시트 (40) 전체에 걸쳐 랜덤하게 또는 균일하게 배열될 수 있거나, 또는 그것은 흡수용품 (20)의 종축 X-X을 따라서 배열된 좁은 종방향 밴드 또는 스트립에만 위치할 수 있다. 개구는 체액이 흡수 코어 (44) 내로 아래로 신속하게 통과하는 것을 가능하게 한다. 개구의 크기, 모양, 직경 및 수는 특정 필요에 적합하도록 변화시킬 수 있다.
또한, 흡수용품 (20)은 상면시트 (40)와 배면시트 (42) 사이에 위치하는 흡수 코어 (44)를 함유한다. 흡수 코어 (44)는 단일의 흡수 부재로부터 또는 분리된 뚜렷이 다른 흡수 부재들을 함유하는 복합체로부터 형성될 수 있다. 그러나, 본 발명에서는 흡수 부재를 몇 개이든 얼마든지 이용할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 한 실시양태에서, 흡수 코어 (44)는 상면시트 (40)와 이송 지연 부재 (나타내지 않음) 사이에 위치하는 흡입 부재(나타내지 않음)를 함유할 수 있다. 흡입 부재는 상면시트 (40)에 전달된 체액을 z 방향으로 신속하게 이송할 수 있는 물질로 제조될 수 있다. 흡입 부재는 일반적으로 요망되는 어떠한 모양 및/또는 크기도 가질 수 있다. 한 실시양태에서, 흡입 부재는 흡수용품 (20)의 전체 길이와 같거나 또는 그보다 작은 길이 및 흡수용품 (20)의 폭보다 작은 폭을 갖는 직사각형 모양을 가진다. 예를 들어, 약 150 ㎜ 내지 약 300 ㎜의 길이 및 약 10 ㎜ 내지 약 60 ㎜의 폭이 이용될 수 있다.
상기 기능을 달성하기 위해 흡입 부재에는 어떠한 다양한 상이한 물질도 이용될 수 있다. 그 물질은 합성 물질, 셀룰로오스 물질, 또는 합성 물질과 셀룰로오스 물질의 조합일 수 있다. 예를 들어, 에어레이드 셀룰로오스 티슈가 흡입 부재에 이용하기에 적당할 수 있다. 에어레이드 셀룰로오스 티슈는 약 10 gsm(gram per square meter) 내지 약 300 gsm, 일부 실시양태에서는 약 100 내지 약 250 gsm의 범위의 기초 중량을 가질 수 있다. 한 실시양태에서, 에어레이드 셀룰로오스 티슈는 약 200 gsm의 기초 중량을 가진다. 에어레이드 티슈는 경목 및/또는 연목 섬유로부터 형성될 수 있다. 에어레이드 티슈는 미세 기공 구조를 가지고, 우수한 흡상 능력, 특히 월경 분비물에 대해 우수한 흡상 능력을 제공한다.
요망되면, 이송 지연 부재(나타내지 않음)는 흡입 부재의 수직 아래에 위치할 수 있다. 이송 지연 부재는 다른 흡수 부재보다 덜 친수성인 물질을 함유할 수 있고, 일반적으로 실질적으로 소수성이라고 특징지을 수 있다. 예를 들어, 이송 지연 부재는 상대적으로 소수성인 물질, 예컨대 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에스테르 등으로 이루어진 부직 섬유 웹일 수 있고, 또한, 이러한 물질의 블렌드로 이루어질 수 있다. 이송 지연 부재에 적당한 물질의 한 예는 폴리프로필렌 다엽형(multilobal) 섬유로 이루어진 스펀본드웹이다. 적당한 이송 지연 부재 물질의 추가 예는 원형, 삼엽형(trilobal) 또는 다엽형(polylobal) 단면 모양을 가질 수 있고 속이 비거나 또는 속이 찬 구조를 가질 수 있는 폴리프로필렌 섬유로 이루어진 스펀본드 웹을 포함한다. 대표적으로, 웹은 웹 면적의 약 3% 내지 약 30%에서 예컨대 열 결합에 의해 결합된다. 이송 지연 부재에 이용될 수 있는 적당한 물질의 다른 예는 메이어(Meyer) 등의 미국 특허 제4,798,603호 및 세르비악(Serbiak)의 미국 특허 제5,248,309호에 기술되어 있고, 이들 특허는 그 전문이 모든 목적으로 본원에 참고로 포함된다. 본 발명의 성능을 조정하기 위해서, 또한, 이송 지연 부재는 그의 초기 젖음성을 증가시키기 위해 선택된 양의 계면활성제로 처리될 수 있다.
이송 지연 부재는 일반적으로 어떠한 크기도 가질 수 있고, 예컨대 약 150 ㎜ 내지 약 300 ㎜의 길이를 가질 수 있다. 대표적으로, 이송 지연 부재의 길이는 흡수용품 (20)의 길이와 거의 같다. 또한, 이송 지연 부재는 흡입 부재와 폭이 같을 수 있지만, 대표적으로 더 넓다. 예를 들어, 이송 지연 부재의 폭은 약 50 ㎜ 내지 약 75 ㎜, 특히 약 48 ㎜일 수 있다. 이송 지연 부재는 대표적으로 다른 흡수 부재보다 작은 기초 중량을 가진다. 예를 들어, 이송 지연 부재의 기초 중량은 대표적으로 약 150 gsm 미만, 일부 실시양태에서는 약 10 gsm 내지 약 100 gsm이다. 한 특정 실시양태에서, 이송 지연 부재는 약 30 gsm의 기초 중량을 갖는 스펀본디드 웹으로부터 형성된다.
상기 부재 이외에, 흡수 코어 (44)는 또한 복합 흡수 부재(나타내지 않음), 예컨대 코폼 물질을 포함할 수 있다. 이 경우, 유체가 이송 지연 부재로부터 복합 흡수 부재로 흡상될 수 있다. 복합 흡수 부재는 흡입 부재 및/또는 이송 지연 부재와 별도로 형성될 수 있거나, 또는 그와 동시에 형성될 수 있다. 한 실시양태에서, 예를 들어 복합 흡수 부재는 이송 지연 부재 또는 흡입 부재 상에 형성될 수 있고, 이것은 상기 코폼 방법 동안에 캐리어로 작용한다.
또한, 흡수용품 (20)은 언더가먼트에 고정하기 위한 접착제를 함유한다. 접착제는 흡수용품 (20)의 어느 위치에도 제공될 수 있고, 예컨대 배면시트 (42)의 하부 표면에 제공될 수 있다. 이 특정 실시양태에서, 배면시트 (42)는 사용 전에는 박리가능한 이형 라이너 (58)에 의해 덮이는 가먼트 접착제 (54)의 종방향 중심 스트립을 가지고, 이형 라이너는 임의로 본 발명의 필름으로부터 형성될 수 있다. 또한, 각 플랩 (24)은 플랩 (24)의 원위 가장자리 (34)에 인접해서 위치하는 접착제 (56)를 함유할 수 있다. 박리가능한 이형 라이너 (57)가 사용 전에 접착제 (56)를 덮을 수 있고, 이 라이너는 또한 본 발명에 따라서 형성될 수 있다. 따라서, 위생 흡수용품 (20) 사용자가 접착제 (54) 및 (56)를 노출시켜 흡수용품 (20)을 언더가먼트 아랫면에 고정하고 싶을 때, 사용자는 간단히 라이너 (57) 및 (58)를 박리 제거하고 그것을 물 기반 처분 시스템(예를 들어, 변기)에 폐기할 수 있다.
물론, 본 발명의 필름은 또한 흡수용품 외의 다른 응용에 이용될 수 있다. 예를 들어, 필름은 다양한 용품, 예컨대 식품, 흡수용품 등의 처분을 위한 개별 싸개, 포장 파우치, 또는 봉지로 이용될 수 있다. 흡수용품을 위한 다양한 적당한 파우치, 싸개 또는 봉지 구성은 예를 들어 소레보(Sorebo) 등의 미국 특허 제6,716,203호 및 모더(Moder) 등의 미국 특허 제6,380,445호, 뿐만 아니라 소레보 등의 미국 특허 출원 공개 제2003/0116462호에 게재되어 있고, 이들은 모두 그 전문이 모든 목적으로 본원에 참고로 포함된다.
본 발명은 다음 실시예를 참고하여 더 잘 이해할 수 있다.
시험 방법
인장 성질:
스트립 인장 강도 값은 실질적으로 ASTM 표준 D-5034에 따라서 결정하였다. 정속 연신형 인장 시험기를 이용하였다. 인장 시험 시스템은 엠티에스 시스템즈 코프.(MTS Systems Corp)로부터 입수가능한 신테크(Sintech) 1/D 인장 시험기였다. 인장 시험기는 시험을 지원하는 엠티에스 시스템즈 코프.로부터의 테스트웍스(TESTWORKS) 4.08B 소프트웨어를 갖추었다. 시험된 값이 전체 크기 하중의 10 - 90 %의 범위 내에 있도록 적당한 하중 셀을 선택하였다. 시험 전에 처음에 시험 샘플을 중심 폭 3.0 ㎜의 도그본 모양으로 잘랐다. 샘플을 25.4 ㎜ x 76 ㎜의 전방 및 후방 면을 갖는 그립 사이에 유지시켰다. 그립 면에 고무를 입혔고, 그립의 긴 치수는 당김 방향에 수직이었다. 그립 압력은 공압에 의해 40 파운드/in2의 압력으로 유지시켰다. 인장 시험은 18.0 ㎜의 게이지 길이 및 40%의 파단 민감도를 이용해서 시행하였다. 5 개의 샘플은 기계 방향을 따라서 시험 하중을 적용함으로써 시험하였고, 5 개의 샘플은 교차 방향을 따라서 시험 하중을 적용함으로써 시험하였다. 시험 동안, 샘플을 파단이 일어날 때까지 약 127 ㎜/분의 크로스헤드 속도로 신장하였다. 탄성계수, 피크 응력, 피크 변형률(즉, 피크 하중에서의 %변형), 및 신장률을 측정하였다.
수붕괴 시험:
아래에 기술하는 INDA/EDANA "슬로쉬 박스 (Slosh Box) 붕괴 시험"(FG 522.2 Tier 2)을 이용해서 수돗물에서의 필름 붕괴 속도를 시험하였다.
시험 매개변수
슬로쉬 박스 물 수송 시뮬레이터는 속도 및 유지 시간 조절기와 함께 진동 플랫폼 위에 탑재된 투명 플라스틱 탱크로 이루어진다. 캠 시스템에 의해 발생한 경사각은 봉입된 수집 시스템에서의 폐수 유속의 최소 설계 표준인 60 ㎝/s(2 ft/s)와 등등한 물 운동을 발생한다. 진동 속도는 캠 및 레벨 시스템의 회전에 의해 기계적으로 조절되고, 시험 전반에 걸쳐서 주기적으로 측정해야 한다. 이 사이클은 폐수가 하수 파이프를 통해 흐를 때 폐수의 정상적인 전후진 운동을 모방한다.
물질 및 장치
1. 깨끗한 플라스틱 탱크(내부 치수: 18 in(45.75 ㎝) L x 12 in(30.5 ㎝) W x 6.5 in(16.5 ㎝) H). 장치를 비우고 청정하게 하는 것을 돕기 위해 탱크에 배수관을 추가한다.
2. 2.678 in(68 ㎜)의 리프트를 갖는 캠 시스템. 50 rpm까지 속도를 올릴 수 있는 모터 및 조절기로 운전한다.
3. 천공된 플레이트 스크린(둥근 구멍 및 엇갈린 패턴을 갖는 304 스테인리스 스틸 플레이트) 세부사항:
구멍 크기, 구멍 중심 패턴 게이지, % 개방 면적
25 ㎜ 1", 11/4" 엇갈린 11SWG, 58%
12 ㎜ 1/2", 11/16" 엇갈린 16SWG, 48%
6 ㎜ 1/4", 5/16" 엇갈린 16SWG, 58%
3 ㎜ 1/8", 3/16" 엇갈린 20SWG, 40%
1.5 ㎜ 1/16", 3/32" 엇갈린 20SWG, 41%
4. 열가소성 물질의 경우에는 40±3 ℃, 비가소성 물질의 경우에는 103±3 ℃의 온도를 유지할 수 있는 건조 오븐.
5. 물 공급 수도꼭지/탭을 위한 고무 부품을 갖는 샤워 헤드(약 2 in 또는 5 ㎝ 직경) 및 호스 어셈블리.
6. 알루미늄 칭량 팬: 43 ㎜ 및 57 ㎜ 직경.
7. 겸자
8. 적어도 소수점 아래 둘째 자리까지 중량을 측정할 수 있는 분석 저울(더 나은 정확성을 위해, 소수점 아래 넷째 자리까지 측정하는 저울이 바람직하다). 샘플의 건조 중량(최초 및 최종)은 샘플을 용량 무게를 공제한 알루미늄 칭량 팬에 놓고 오븐에서 열가소성 시험 물질의 경우에는 40±3 ℃ 또는 비가소성 시험 물질의 경우에는 103±3 ℃에서 건조함으로써 결정한다. 샘플은 건조 후 대기 수분 흡수를 방지하기 위해 칭량 전에 데시케이터에서 냉각시킨다.
시험 개시
실온의 수돗물(연화된 및/또는 연화되지 않은) 또는 원폐수 2000 mL를 플라스틱 용기/탱크에 넣는다. 타이머를 6 시간(또는 그 초과)으로 설정하고 사이클 속도를 26 rpm으로 설정한다. 미리 중량을 잰 제품을 탱크에 넣고, 그것이 교반 기간을 거칠 때 관찰한다. 화장실용 티슈의 경우에는 1 내지 3 g의 중량 범위의 많은 시트를 첨가한다. 모든 다른 제품은 시험당 1 개 이하의 용품을 통째로 첨가할 수 있다. 적절한 손실 측정을 할 수 있도록 최소 1 g의 시험 제품이 권장된다. 최초 분해 및 완전 분산에 소요된 시간을 실험 공책에 기록한다. 미리 축축하게 한 제품의 경우에는, 그것을 슬로쉬 박스 장치에 넣기 전에 그것을 수세식 변기 및 배수관 장치 아래로 흘려보내거나 또는 그것을 어떤 다른 수단으로 헹구는 것이 권장된다. 다른 미리 헹굼 기술은 연구 기록서에 기술해야 한다.
시험 종료
제품이 1 in(25 ㎜) x 1 in(25 ㎜) 정사각형 크기보다 큰 조각이 없는 분산점에 도달할 때 또는 지정된 파괴적 샘플 채취 시점에서 시험을 종료한다. 지정된 파괴적 샘플 채취 시점에서, 진동 플랫폼으로부터 깨끗한 플라스틱 탱크를 제거한다. 플라스틱 탱크의 전체 내용물을 다음 순서로 위에서부터 아래로 배열된 차곡차곡 포개져 있는 한 벌의 스크린을 통해 붓는다: 25.40 ㎜, 12.70 ㎜, 6.35 ㎜, 3.18 ㎜, 1.59 ㎜(구멍 직경). 천공된 플레이트 스크린들이 매끈한 면이 반드시 위로 향하게 한다. 샤워헤드 분사 노즐을 체 위 약 10 - 15 ㎝(4 - 6 in)에서 유지시킨 채, 잔류한 물질이 그 다음 작은 스크린을 통해 통과하지 못하도록 주의하면서 4 L/분(1 gal/분)의 유속으로 2 분 동안 차곡차곡 포개져 있는 스크린들을 통해서 샘플을 온화하게 헹군다. 유속은 4 L 비이커를 채우는 데 걸리는 시간을 측정함으로써 평가할 수 있다. 3 개의 유속의 평균은 60±2 초이어야 한다. 그 절차는 INDA/EDANA 분사 충격 시험 방법(WSP 80.3)에서 이용되는 것과 유사하다. 2 분 동안 헹군 후, 맨 위에 있는 스크린을 제거하고, 여전히 차곡차곡 포개져 있는 그 다음 작은 스크린을 추가 2 분 동안 계속 헹군다. 다시, 잔류한 물질이 그 다음 작은 스크린을 통과하지 못하도록 주의한다. 헹굼이 완료된 후, 겸자 또는 시판 페인트붓을 이용해서 각 스크린으로부터 잔류한 물질을 제거한다. 내용물을 각 스크린으로부터 표지가 붙은 개별 알루미늄 칭량 팬에 옮긴다. 팬을 하룻밤 동안 103 ± 3 ℃(또는 시험 물질의 열안정성에 의존해서 어떤 다른 적당한 온도)의 건조 오븐에 둔다. 이 절차를 각 지정된 샘플 채취 시점에서 모든 시험 제품의 샘플을 채취할 때까지 계속한다. 건조된 샘플을 데시케이터에서 냉각되도록 둔다. 모든 샘플이 건조된 후, 각각의 잔류한 분획으로부터 물질을 칭량하고 시험 물질의 최초 출발 중량을 기준으로 붕괴 백분율을 계산한다.
호기성 생붕괴 시험:
호기성 생붕괴는 아래에 기술하는 INDA/EDANA 시험(FG 514.1 Tier 1)을 이용해서 시험하였다. 이 시험 방법은 호기성 환경에서 수세식 변기에 흘려보낼 수 있는 제품의 생물에 의한 붕괴 속도 및 정도를 평가하는 데 이용된다. 이 시험으로부터의 결과를 이용해서 생물에 의한 도시 폐수 처리, 호기성 슬러지 소화, 호기성 현지(onsite) 폐수 처리 및 호기성 수중 환경에서 제품의 붕괴를 예측한다.
시험 개시: 각 시험 제품을 3 회씩 시행하고, 대표적으로 최소 3 회의 소정의 파괴적 샘플 채취 시점이 있다(총 9 개의 샘플). 또한, 각 파괴적 샘플 채취 시점에 대해서 대조 샘플을 포함시켜야 한다(총 3 개의 샘플). 각 플라스크는 1L의 1:3(폐수 1부 : 강물 2 부) 희석의 미리 스크리닝된 활성화된 슬러지(상기 현장 샘플 채취 참조) 또는 미리 스크리닝된 원폐수 및 강물, 및 시험 제품(대표적으로 하나의 용품, 또는 화장실용 티슈의 경우, 1 - 3 g)을 함유한다. 강물은 단지 비처리 방출 상태를 평가하기 위해 사용된다. 이 시험을 위해, 원폐수 대 강물의 희석비는 유럽 생태 위해성 평가(EU, 1996)를 수행하는 데 이용되는 것과 상응하도록 선택하였다. 각 시험 제품은 적어도 소수점 아래 둘째 자리까지 측정하는 저울(바람직하게는, 소수점 아래 넷째 자리까지 측정하는 저울)로 3회씩 미리 중량을 측정해야 하고, 이들 중량을 최종 %붕괴 계산을 위해 실험 공책에 기록해야 한다. 미리 축축하게 한 제품(예를 들어, 젖은 닦개)은 사용 전에 미리 헹구어야 한다. 5 개 제품의 평균 고형물 백분율(즉, 미리 헹구고 건조한 샘플의 중량을 축축한 샘플의 중량으로 나눈 값)을 측정하고 그 양을 젖은 중량에 곱함으로써 건조 중량을 보정해야 한다. 또한, 추가의 플라스크(각 제품에 대해 적어도 1 개)를 준비한다. 그들은 동일한 양의 시험 제품을 함유하지만, 1 L의 수돗물 중에 함유한다. 이들 샘플은 중량 손실 계산에는 이용되지 않지만, 이 플라스크로부터 얻은 결과는 생물학적 활성과 대조적으로 물리적 힘 또는 가수분해 때문에 붕괴가 얼마나 일어나는지를 평가하는 데 이용된다. 시험 전체에 걸쳐 관찰하고, 이 플라스크들은 활성화된 슬러지(또는 원폐수/강물) 샘플과 동일한 시점에서 샘플을 채취한다.
기준 물질을 갖는 대조 플라스크도 3 회의 샘플 채취 시점에서 평가한다. 각 플라스크는 1 L의 미리 스크리닝된 활성화된 슬러지(또는 원폐수 및 강물) 및 1 개의 탐폰 또는 적당한 대체 기준 물질을 함유한다. 대조 제품은 소수점 아래 둘째 자리까지(바람직하게는, 넷째 자리까지) 측정하는 분석 저울로 미리 중량을 재야 하고, 최종 %붕괴 계산을 위해 이 중량을 실험 공책에 기록해야 한다.
미리 체가름한 후, 1 L의 활성화된 슬러지(또는 원폐수 및 강물)를 각 플라스크에 옮기고, 이어서 회전 진탕기 위에 놓는다. 그 다음, 시험 제품을 플라스크에 첨가한다. 이어서, 회전 진탕기를 켜고 150 rpm의 속도로 설정한다. 처음 1 주 동안에는 수돗물 대조구의 시험 제품의 시각적 관찰을 1 시간 후, 3 시간 후 및 그 다음에는 매일 기록해야 한다. 인큐베이션 기간 동안 주기적으로, 플라스크의 옆면에서 소용돌이치는 고형물을 세척병에서 수돗물로 헹궈 내야 한다. 또한, 이것은 이 시험 과정 동안에 증발에 의해 손실된 물을 보충할 것이다. 대부분 제품에 대해서 권장된 샘플 채취 시점은 제7일, 제14일 및 제28일이다. 더 긴 시간이 진행되면, 플라스크의 활성화된 슬러지를 28일마다 교체해야 한다. 이 시험은 실온(22 ± 3 ℃)에서 수행한다.
시험 종료: 지정된 샘플 채취 시점에서, 각 세트의 시험 제품 및 대조 제품의 플라스크를 진탕기 테이블로부터 제거한다. 또한, 반복 실험 횟수에 의존해서, 이 시점에서 수돗물 플라스크에서 샘플을 채취한다. 각 샘플 채취 시점에서, 단일 플라스크의 내용물을 1 ㎜ 크기 체를 통해 통과시킨다. (반드시 제품이 환경에서 보이지 않도록 하기 위해 1 ㎜ 크기 체를 이용한다.) 손으로 잡는 샤워헤드 분사 노즐을 체 위 약 10 - 15 ㎝(4 - 6 in)에 유지시킨 채, 제품 잔분으로부터 어떠한 활성화된 슬러지도 제거하기 위해 4 L/분(1 gal/분)의 유속으로 2 분 동안 온화하게 헹군다. 유속은 4 L 비이커를 채우는 데 걸리는 시간을 측정함으로써 평가할 수 있다. 세 유속(초 단위 시간)의 평균은 60±2 초이어야 한다. 이 절차는 INDA/EDANA 분사 충격 시험 방법(WSP 80.3)에 이용된 것과 유사하다. 헹군 후, 겸자를 이용해서 스크린으로부터 잔류한 물질을 제거하고, 이어서, 표지가 붙은 알루미늄 칭량 팬에 옮긴다. 체에 잔류한 물질에 더 큰 중량을 야기할 수 있는 활성화된 슬러지 고형물과 시험 제품의 결합이 있는 것으로 보이는지를 연구 기록서에 기록한다. 팬을 103±3 ℃ 오븐에서 하룻밤 동안 둔다(또는 물질의 열안정성 성질에 의존해서 어떤 다른 적당한 온도 및 시간; 온도 및 유지 시간을 기록한다). 데시케이션 하에서 건조 및 냉각한 후, 샘플의 중량을 다시 측정한다. 모든 시험 제품 및 대조구의 샘플이 채취될 때까지 이 절차를 각 지정된 샘플 채취 시점에서 반복한다. 모든 샘플을 건조해서 중량을 측정한 후, 시험 물질(샘플 및 대조구)의 초기 출발 중량을 기준으로 한 붕괴 백분율을 실험 공책에 기록한다.
계산: 제품 %붕괴는 다음 방정식을 이용해서 계산할 수 있다:
% 질량 손실 = [1 - 체 위에 잔류한 분획의 건조 중량 (g)/샘플의 최초 건조 중량 (g)] x 100
% 질량 손실은 각 샘플에 대해 결정해야 하고, 그 결과는 각 샘플 채취 시점의 평균으로 기록해야 한다.
혐기성 생붕괴 시험:
혐기성 생붕괴는 아래에서 기술하는 INDA/EDANA 시험(FG 514.2 Tier 1)을 이용해서 시험하였다. 이 방법에서는 대표적으로 시험 물질을 35±3 ℃의 생물학적 활성 혐기성 소화기 슬러지에 28일의 기간에 걸쳐 노출하지만, 시험 물질의 성질에 의존해서 다른 시험 기간(예를 들어, 56일)이 이용될 수 있고, 적당한 경우, 다른 노출 매질(예를 들어, 비처리 방출 상태를 평가하는 경우, 강 침전물)이 이용될 수 있다. 시험 물질의 붕괴는 시간에 따른 중량 및/또는 인장 강도 손실로 측정한다. 이 시험의 조건은 시험 물질이 생물학적으로 붕괴되는 속도를 최대화하기 위해 온도 및 고형물 농도에 대해 최적화한다. 혐기성 슬러지 시험으로부터의 결과를 이용해서 도시 폐수 처리 플랜트의 정화조 또는 혐기성 소화기의 슬러지층에서 제품의 생물학적 붕괴를 평가한다. 또한, 이 결과들을 혐기성 표면수 침전물 환경에 외삽할 수 있거나, 또는 비처리 폐수 방출 상태에 대해 더 실제적인 시뮬레이션이 요망된다면, 시험을 강 침전물로 시행할 수 있다.
시험 개시:
1. 18번 메쉬 크기 스크린(1 ㎜ 구멍)을 통해 혐기성 슬러지(또는 비처리 폐수 방출 상태를 평가하는 데 이용되는 경우, 강 침전물)를 체가름하여 1 ㎜ 초과의 크기를 갖는 어떠한 고형물도 제거한다. 스크리닝에 자동 분리기(예를 들어, 스웨코(Sweco)™ 분리기)가 이용되면, 더 조대한 스크린을 위에 놓은 2 개의 스크리닝 덱(deck)이 권장된다. 이 더 조대한 스크린은 1 ㎜ 스크린이 가려지지 않게 하는데 도움을 준다. 강 침전물이 이용되는 경우에는, 고형물을 체를 통해 통과시키는 데 1:1 침전물/강물 슬러리가 필요할 수 있다.
2. 스크리닝된 혐기성 슬러지(또는 비처리 폐수 방출 상태를 평가하는 데 이용되는 경우, 강 침전물)을 플라스틱 혼합 배럴(시험을 수행하기에 충분히 큰 부피)에 붓고, 플라스틱 봉지 또는 다른 유형의 뚜껑으로 덮는다.
3. 질소 기체 실린더로부터 봉지 또는 뚜껑에 있는 작은 구멍을 통해 튜빙을 삽입하고, 그것을 혐기성 슬러지(또는 강 침전물) 위의 위치에서 클램프 또는 덕트 테이프로 배럴에 고정하여 기체 블랭킷을 생성한다.
4. 질소 기체가 배럴 내에서 슬러지(또는 침전물)의 표면 위를 완전히 뒤덮도록 낮은 유속으로 질소 기체를 흐르게 한다. 이것은 슬러지(또는 침전물)를 옮기는 과정 동안에 혐기성으로 유지시키는 것을 돕는다.
5. 봉지의 또 다른 작은 구멍을 통해 교반기 블레이드 및 샤프트를 삽입하고, 교반기를 배럴 바닥에 가깝게 아래로 낮춘다. 질소 기체가 배럴 내의 헤드스페이스를 채우는 데 수 분이 걸렸을 때, 혼합기를 작동시킨다.
6. 연동 펌프를 이용해서 1.5 L의 혐기성 슬러지(또는 비처리 폐수 방출 상태를 평가하는 데 이용되는 경우, 강 침전물)를 미리 표지를 붙인 2 L 반응기 병(통계적 분석 목적으로 각 시점에서 적어도 3 개의 병)에 옮긴다. 병이 채워진 후 하나의 구멍이 있는 부틸 고무 마개를 각 병 위에 끼운다.
7. 미리 축축하게 한 제품(예를 들어, 젖은 닦개)은 사용 전에 미리 헹구어야 한다. 5 개 제품의 평균 고형물 백분율(즉, 미리 헹구어서 건조한 샘플의 중량을 축축한 샘플의 중량으로 나눔)을 측정해서 젖은 중량에 그 양을 곱함으로써 건조 중량을 보정해야 한다. 미리 중량을 잰 샘플 또는 기준 물질을 각 샘플 병에 첨가하고, 부틸 고무 마개로 다시 막고, 각 병을 온화하게 거꾸로 뒤집어서(대표적으로 2 내지 3 회) 샘플을 슬러지(또는 침전물) 안으로 들어가게 한다. 정확한 중량 손실을 결정할 수 있도록 1 내지 3 g의 제품을 첨가하는(최소 1 g) 것이 권장되고, 각 샘플 채취 시점에서 3 개의 샘플을 준비하는 것이 권장된다. 어떠한 다른 샘플 준비(예를 들어, 건조, 헹굼, 접음) 또는 반복 실험 횟수도 연구 기록서에 기록해야 한다.
8. 병을 35 ± 3 ℃로 설정된 인큐베이터에 둔다.
시험 종료: 샘플 채취일(대표적으로, 제7일, 제14일 및 제28일)에, 각 병의 내용물을 1 ㎜ 크기 체를 통해 붓는다. 환경에서 제품이 더 이상 보이지 않도록 하는 것을 보장하기 위해 1 ㎜ 크기 체를 이용한다. 수돗물 샤워 분사기를 스크린 위 약 10 - 15 ㎝(4 - 6 in)에서 2 분 동안 4 L/분(1 gal/분)의 유속으로 유지해서 남은 슬러지(또는 침전물) 고형물을 체를 통해 헹군다. 유속은 4 L 비이커를 채우는 데 걸리는 시간을 측정함으로써 평가할 수 있다. 3 개의 유속의 평균(초 단위 시간)은 60±2 초이어야 한다. 이 절차는 INDA/EDANA 분사 충격 시험 방법(WSP 80.3)에 이용된 것과 유사하다. 헹군 후, 겸자를 이용해서 스크린으로부터 잔류한 물질을 제거한 후 표지가 붙은 알루미늄 칭량 팬에 옮긴다. 체에 잔류한 물질에 더 큰 중량을 야기할 수 있는 혐기성 슬러지 고형물(또는 비처리 방출 상태를 평가하는 경우, 침전물 고형물)과 시험 제품의 결합이 있는 것으로 보이는지를 연구 기록서에 기록한다. 팬을 103 ± 3 ℃ 오븐에서 하룻밤 동안(또는 시험 물질의 열안정성 성질에 의존해서 어떤 다른 적당한 온도 및 시간) 둔다. 데시케이션 하에서 건조 및 냉각한 후, 샘플의 중량을 다시 측정한다. 이 절차를 모든 시험 제품 및 대조구의 샘플이 채취될 때까지 각 지정된 샘플 채취 시점에서 반복한다. 모든 샘플을 건조해서 중량을 측정한 후, 시험 물질(샘플 및 대조구)의 초기 출발 중량을 기준으로 한 붕괴 백분율을 실험 공책에 기록한다.
계산: 제품 %붕괴는 다음 방정식을 이용해서 계산할 수 있다:
% 질량 손실 = [1 - 체 위에 잔류한 분획의 건조 중량 (g)/샘플의 최초 건조 중량 (g)] x 100
% 질량 손실은 각 샘플에 대해 결정해야 하고, 그 결과는 각 샘플 시점에 대해 평균으로 기록해야 한다.
실시예 1
열가소성 히드록시프로필화 전분을 다음과 같이 형성하였다. 처음에, 히드록시프로필화 전분(글루코솔(Glucosol) 800, 켐스타 프로덕츠 컴파니(Chemstar Products Company; 미국 미네소타주 미네아폴리스)에서 제조), 계면활성제(엑셀(Excel P-40S, 카오 코포레이션(Kao Corporation; 일본 동격)) 및 가소제(소르비톨)의 혼합물을 전분 66 부, 계면활성제 4 부 및 가소제 30 부의 비로 제조하였다. 글루코솔 800은 2900000 g/mole(겔 투과 크로마토그래피로 결정함)의 중량 평균 분자량 및 약 28의 다분산성 지수를 가진다.
혼합에는 호바트(Hobart) 혼합기를 이용하였다. 이어서, 혼합물을 케이-트론(K-Tron) 공급기(케이-트론 어메리카(K-Tron America; 미국 뉴저지주 피트만))에 첨가하였고, 이 공급기는 그 물질을 워너 앤드 플레이더러 코포레이션(Werner and Pfleiderer Corporation; 미국 뉴저지주 람세이)에서 제조한 동회전 이축 스크류 압출기(ZSK-30, 직경 30 ㎜)에 공급하였다. 스크류 길이는 1328 ㎜였다. 압출기는 공급 호퍼로부터 다이까지 연속해서 1부터 14까지 번호를 매긴 14 개의 배럴을 가졌다. 압출기가 대역 1 내지 7에 대해 각각 100 ℃, 110 ℃, 124 ℃, 124 ℃, 124 ℃, 110 ℃ 및 105 ℃의 온도로 가열될 때 제1 배럴 #1은 혼합물을 19 lb/hr로 받아들였다. 400 - 500 psi의 용융 압력 및 50 - 60%의 토크를 달성하기 위해 스크류 속도를 160 rpm으로 설정하였다. 몇몇 경우에서는, 또한, 가소제에 첨가된 물의 존재 및 전분 중에 고유 수분의 존재 때문에 생성되는 증기를 방출하기 위해 배기구를 개방하였다. 스트랜드를 냉각 벨트(미나릭 일렉트릭 컴퍼니(Minarik Electric Company; 미국 캘리포니아주 글렌데일))를 통과시켜 냉각하였다. 펠렛화기(콘에어(Conair; 미국 미시간주 베이 시티))를 이용해서 스트랜드를 절단해서 열가소성 전분 펠렛을 생성하였고, 이어서 펠렛을 수집하여 봉지에 밀봉하였다.
실시예 2
열가소성 가소화된 폴리비닐 알콜("PVA")을 다음과 같이 형성하였다. 처음에, 폴리비닐 알콜(엘바놀(Elvanol) 51-05, 듀폰에서 제조한 87.0 - 89.0 mole%의 가수분해 정도를 가지는 과립형 중합체) 및 가소제(소르비톨)의 혼합물을 폴리비닐 알콜 80 부 및 가소제 20 부의 비로 제조하였다. 혼합에는 호바트 혼합기를 이용하였다. 이어서, 혼합물을 케이-트론 공급기(케이-트론 어메리카, 미국 뉴저지주 피트만)에 첨가하였고, 이 공급기는 그 물질을 상기한 ZSK-30 동회전 이축 스크류 압출기에 공급하였다. 압출기가 대역 1 내지 7에 대해 각각 150 ℃, 160 ℃, 185 ℃, 190 ℃, 190 ℃, 170 ℃ 및 110 ℃의 온도로 가열될 때 제1 배럴 #1은 혼합물을 25 lb/hr로 받아들였다. 280 - 300 psi의 용융 압력 및 34 - 40%의 토크를 달성하기 위해 스크류 속도를 160 rpm으로 설정하였다. 몇몇 경우에서는, 또한, 가소제에 첨가된 물의 존재 및 전분 중에 고유 수분의 존재 때문에 생성되는 증기를 방출하기 위해 배기구를 개방하였다. 스트랜드를 냉각 벨트(미나릭 일렉트릭 컴퍼니, 미국 캘리포니아주 글렌데일)를 통과시켜 냉각하였다. 펠렛화기(콘에어, 미국 미시간주 베이 시티)를 이용해서 스트랜드를 절단해서 폴리비닐 알콜 펠렛을 생성하였고, 이어서 펠렛을 수집하여 봉지에 밀봉하였다.
실시예 3
가소화된 폴리비닐 알콜을 다음과 같이 형성하였다. 처음에, 폴리비닐 알콜(셀볼(Celvol) 203, 셀라니즈 케미칼즈(Celanese Chemicals)에서 제조한 87.0 - 89.0 mole%의 가수분해 정도를 가지는 중합체) 및 가소제(소르비톨)의 혼합물을 폴리비닐 알콜 80 부 및 가소제 20 부의 비로 제조하였다. 혼합에는 호바트 혼합기를 이용하였다. 이어서, 혼합물을 케이-트론 공급기(케이-트론 어메리카, 미국 뉴저지주 피트만)에 첨가하였고, 이 공급기는 그 물질을 상기한 ZSK-30 동회전 이축 스크류 압출기에 공급하였다. 압출기가 대역 1 내지 7에 대해 각각 150 ℃, 160 ℃, 185 ℃, 190 ℃, 190 ℃, 170 ℃ 및 110 ℃의 온도로 가열될 때 제1 배럴 #1은 혼합물을 25 lb/hr로 받아들였다. 280 - 300 psi의 용융 압력 및 34 - 40%의 토크를 달성하기 위해 스크류 속도를 160 rpm으로 설정하였다. 몇몇 경우에서는, 또한, 가소제에 첨가된 물의 존재 및 전분 중에 고유 수분의 존재 때문에 생성되는 증기를 방출하기 위해 배기구를 개방하였다. 스트랜드를 냉각 벨트(미나릭 일렉트릭 컴퍼니, 미국 캘리포니아주 글렌데일)를 통과시켜 냉각하였다. 펠렛화기(콘에어, 미국 미시간주 베이 시티)를 이용해서 스트랜드를 절단해서 폴리비닐 알콜 펠렛을 생성하였고, 이어서 펠렛을 수집하여 봉지에 밀봉하였다.
실시예 4
히드록시프로필화 전분 및 폴리비닐 알콜의 블렌드를 다음과 같이 형성하였다. 처음에, 히드록시프로필화 전분(글루코솔 800), 계면활성제(엑셀 P-40S), 가소제(소르비톨) 및 폴리비닐 알콜(엘바놀 51-05)의 블렌드를 히드록시프로필화 전분 36부, 폴리비닐 알콜 30부, 계면활성제 4부 및 가소제 30부의 비로 제조하였다. 혼합에는 호바트 혼합기를 이용하였다. 이어서, 혼합물을 케이-트론 공급기(케이-트론 어메리카, 미국 뉴저지주 피트만)에 첨가하였고, 이 공급기는 그 물질을 상기한 ZSK-30 동회전 이축 스크류 압출기에 공급하였다. 압출기가 대역 1 내지 7에 대해 각각 95 ℃, 125 ℃, 140 ℃, 150 ℃, 150 ℃, 145 ℃ 및 130 ℃의 온도로 가열될 때 제1 배럴 #1은 혼합물을 20 lb/hr로 받아들였다. 530 - 550 psi의 용융 압력 및 80 - 90%의 토크를 달성하기 위해 스크류 속도를 150 - 160 rpm으로 설정하였다. 몇몇 경우에서는, 또한, 가소제에 첨가된 물의 존재 및 전분 중에 고유 수분의 존재 때문에 생성되는 증기를 방출하기 위해 배기구를 개방하였다. 스트랜드를 냉각 벨트(미나릭 일렉트릭 컴퍼니, 미국 캘리포니아주 글렌데일)를 통과시켜 냉각하였다. 펠렛화기(콘에어, 미국 미시간주 베이 시티)를 이용해서 스트랜드를 절단해서 펠렛을 생성하였고, 이어서 펠렛을 수집하여 봉지에 밀봉하였다.
실시예 5
전분 및 폴리비닐 알콜의 블렌드를 다음과 같이 형성하였다. 처음에, 천연 옥수수 전분(카르길(Cargill, 미국 미네소타주 미네아폴리스)), 계면활성제(엑셀 P-40S), 가소제(소르비톨) 및 폴리비닐 알콜(엘바놀 51-05)의 블렌드를 전분 38부, 폴리비닐 알콜 30부, 계면활성제 2부 및 가소제 30부의 비로 제조하였다. 혼합에는 호바트 혼합기를 이용하였다. 이어서, 혼합물을 케이-트론 공급기(케이-트론 어메리카, 미국 뉴저지주 피트만)에 첨가하였고, 이 공급기는 그 물질을 상기한 ZSK-30 동회전 이축 스크류 압출기에 공급하였다. 압출기가 대역 1 내지 7에 대해 각각 95 ℃, 125 ℃, 140 ℃, 150 ℃, 150 ℃, 145 ℃ 및 130 ℃의 온도로 가열될 때 제1 배럴 #1은 혼합물을 20 lb/hr로 받아들였다. 530 - 550 psi의 용융 압력 및 80 - 90%의 토크를 달성하기 위해 스크류 속도를 150 - 160 rpm으로 설정하였다. 몇몇 경우에서는, 또한, 가소제에 첨가된 물의 존재 및 전분 중에 고유 수분의 존재 때문에 생성되는 증기를 방출하기 위해 배기구를 개방하였다. 스트랜드를 냉각 벨트(미나릭 일렉트릭 컴퍼니, 미국 캘리포니아주 글렌데일)를 통과시켜 냉각하였다. 펠렛화기(콘에어, 미국 미시간주 베이 시티)를 이용해서 스트랜드를 절단해서 펠렛을 생성하였고, 이어서 펠렛을 수집하여 봉지에 밀봉하였다.
실시예 6
히드록시프로필화 전분 및 폴리비닐 알콜의 블렌드를 다음과 같이 형성하였다. 처음에, 히드록시프로필화 전분(글루코솔 800), 계면활성제(엑셀 P-40S), 가소제(소르비톨) 및 폴리비닐 알콜(셀볼 203)의 블렌드를 히드록시프로필화 전분 36부, 폴리비닐 알콜 30부, 계면활성제 4부 및 가소제 30부의 비로 제조하였다. 혼합에는 호바트 혼합기를 이용하였다. 이어서, 혼합물을 케이-트론 공급기(케이-트론 어메리카, 미국 뉴저지주 피트만)에 첨가하였고, 이 공급기는 그 물질을 상기한 ZSK-30 동회전 이축 스크류 압출기에 공급하였다. 압출기가 대역 1 내지 7에 대해 각각 95 ℃, 125 ℃, 140 ℃, 150 ℃, 150 ℃, 145 ℃ 및 130 ℃의 온도로 가열될 때 제1 배럴 #1은 혼합물을 10 lb/hr로 받아들였다. 530 - 550 psi의 용융 압력 및 80 - 90%의 토크를 달성하기 위해 스크류 속도를 160 rpm으로 설정하였다. 몇몇 경우에서는, 또한, 가소제에 첨가된 물의 존재 및 전분 중에 고유 수분의 존재 때문에 생성되는 증기를 방출하기 위해 배기구를 개방하였다. 스트랜드를 냉각 벨트(미나릭 일렉트릭 컴퍼니, 미국 캘리포니아주 글렌데일)를 통과시켜 냉각하였다. 펠렛화기(콘에어, 미국 미시간주 베이 시티)를 이용해서 스트랜드를 절단해서 펠렛을 생성하였고, 이어서 펠렛을 수집하여 봉지에 밀봉하였다.
실시예 7 - 9
상기한 ZSK-30 이축 스크류 압출기를 이용해서 실시예 1의 열가소성 변형된 전분 및 실시예 2 - 3의 폴리비닐 알콜의 다양한 조합을 에코플렉스(Ecoflex)® F BX 7011 수지(바스프(BASF; 미국 뉴저지주 플로햄 파크))와 배합하였다. 다이로부터 얻은 스트랜드를 펠렛화하였다. 압출 조건을 하기 표 1 - 2에 나타내었다.
Figure 112013042272511-pct00002
Figure 112013042272511-pct00003
실시예 10 - 12
처음에 호바트 혼합기에서 글루코솔 800 전분, 엘바놀 51-05, 소르비톨 및 계면활성제(엑셀 P-40S)를 각각 36%, 30%, 30% 및 4%로 혼합하였다. 혼합물을 케이-트론 공급기를 이용해서 ZSK-30에 공급하였다. 별도로, 단일 단계 배합을 위해 에코플렉스® F BX 7011 수지(바스프(미국 뉴저지주 플로햄 파크))를 또 다른 케이-트론 공급기로부터 ZSK-30에 공급하였다. 이 과정은 블렌드 제조 동안의 물질의 열 분해를 감소시킨다. 다이로부터 얻은 스트랜드를 펠렛화하였다. 압출 조건을 하기 표 3 및 4에 나타내었다.
Figure 112013042272511-pct00004
Figure 112013042272511-pct00005
실시예 13 - 15
실시예 1로부터의 열가소성 히드록시프로필화 전분("TPS"), 열가소성 가소화 폴리비닐 알콜(아쿠아-졸(Aqua-Sol)™ 116, 에이. 슐만 인크.(A. Schulman, Inc.)로부터 입수가능함), 및 에코플렉스®F BX 7011 수지(바스프(미국 뉴저지주 플로햄 파크))를 상기한 ZSK-30 이축 스크류 압출기를 이용해서 다양한 비로 배합하였다. 다이로부터 얻은 스트랜드를 펠렛화하였다. 압출 조건을 하기 표 5에 나타내었다.
Figure 112013042272511-pct00006
실시예 16
열가소성 옥수수 전분("옥수수 TPS")을 다음과 같이 형성하였다. 처음에 부엌용 혼합기에서 옥수수 전분 및 계면활성제(엑셀 P-40S, 카오 코포레이션(일본 동경))의 혼합물을 감자 전분 99 부 대 계면활성제 1 부의 비로 제조하였다. 혼합물을 중량식 공급기(케이-트론 어메리카(미국 뉴저지주 피트만), 모델 KCM-2)에 첨가하였고, 이 공급기는 그 물질을 2 lb/hr로 프리즘 유에스에이랩 16 (Prism USALAB 16) 이축 스크류 압출기(써모 일렉트론 코프.(Thermo Electron Corp.; 영국 스톤)에 공급하였다. 가소제(20 중량%의 물 및 80 중량%의 글리세롤의 혼합물)은 대역 1에 펌핑하였다. 가소제의 펌핑 속도는 타이머를 이용해서 결정하였고, 최종 조성물에서의 요망되는 가소제 대 전분의 비를 달성하도록 조정하였다. 또한, 가소제 중에 첨가된 물의 존재 및 전분 중에 고유 수분의 존재 때문에 생성되는 증기를 방출하기 위해 대역 9에 배기구를 제공하였다. 대역 1 내지 10의 온도 프로필은 각각 50 ℃, 80 ℃, 100 ℃, 140 ℃, 140 ℃, 140 ℃, 120 ℃, 100 ℃, 80 ℃ 및 60 ℃였다. 가공 동안 토크가 60 ~ 75% 사이에서 변동하도록 스크류 속도를 170 rpm으로 설정하였다. 압출된 옥수수 TPS 스트랜드는 70 중량% 전분(99 중량%의 감자 전분 및 1 중량%의 엑셀 P-40S의 혼합물) 및 30 중량% 가소제를 함유하였다. 스트랜드를 냉각 벨트(본다인 일렉트릭 코.(Bondine Electric Co.; 미국 일리노이주 시카코))를 통과시켜 냉각시켰다. 펠렛화기(에머슨 인더스트리얼 컨트롤즈(Emerson Industrial Controls; 미국 뉴욕주 그랜드 아일랜드))를 이용해서 스트랜드를 절단하여 열가소성 전분 펠렛을 생성하였다.
실시예 17
블렌드를 제조하기 위해, ZSK-30(워너 앤드 플레이더러(미국 뉴저지주 람세이)에서 제조)로 실시예 16의 옥수수 TPS와 에코플렉스®F BX7011 수지를 60 중량% 에코플렉스 및 40 중량% TPS의 비로 20 lb/hr의 처리량으로 배합하였다. 가공 온도는 압출기의 대역 1 내지 7에 대해 각각 140 ℃, 150 ℃, 155 ℃, 155 ℃, 155 ℃, 150 ℃ 및 140 ℃였다. 스크류 속도는 150 rpm이었다. 용융 온도는 160 ℃였다. 스트랜드를 팬 냉각 컨베이어 벨트 위에서 냉각시킨 후 펠렛화하였다.
상이한 에코플렉스®F BX 7011 대 TPS의 비를 함유하는 다른 블렌드의 제조는 이 공정 조건과 유사하였다. 블렌드 중의 TPS의 범위는 약 10 중량% 내지 60 중량%의 범위였다.
실시예 18
2층 공압출 필름은 실시예 11의 방법에 의해 형성하였고(수분산성 코어층), 블렌드는 실시예 17의 방법에 의해 제조하였다(수차단성 외피층). 더 특히, 수차단성 외피층은 70 중량%의 에코플렉스®F BX 7011 수지, 9 중량%의 소르비톨, 및 21 중량%의 옥수수 전분을 함유하였고, 수분산성 코어층은 16 중량%의 폴리비닐 알콜(엘바놀 51 - 05), 41 중량%의 히드록시프로필화 전분(글루코솔 800), 1.5 중량%의 계면활성제(엑셀 P-40S), 21 중량%의 가소제(소르비톨), 및 20.5 중량%의 에코플렉스®F BX 7011 수지를 함유하였다. 층들의 목표 중량은 외피층의 경우 필름의 16 중량%였고, 코어층의 경우 필름의 84 중량%였다. 압출 장비는 랜드캐슬(Randcastle; 미국 뉴저지주 리틀 폴스)에서 제조하였고, 이것은 공압출 필름의 2 개의 층을 형성하는 수직으로 탑재된 2 개의 압출기를 포함하였다. 코어층을 위한 압출기는 직경 0.75 인치의 스크류를 가졌고, 외피층을 위한 압출기는 0.625 인치의 직경을 가졌다. 압출물을 공급블록에 의해 조합하였다. 외피 압출기의 3 개의 대역 및 공급블록은 각각 320 ℉, 340 ℉, 340 ℉ 및 350 ℉의 온도로 설정하였고, 코어 압출기의 3 개의 대역 및 공급블록은 각각 320 ℉, 330 ℉, 340 ℉ 및 350 ℉으로 설정하였다. 다이 폭은 10 인치였다.
결과적으로 얻은 캐스트 필름을 15.6 ft/분의 속도로 수집하였다. 필름은 약 25.4 ㎛의 총 두께를 가졌다.
실시예 19
외피 압출기의 3 개의 대역 및 공급블록을 각각 330 ℉, 330 ℉, 350 ℉ 및 350 ℉의 온도로 설정하고 코어 압출기의 3 개의 대역 및 공급블록을 각각 330 ℉, 340 ℉, 350 ℉ 및 350 ℉으로 설정하는 것을 제외하고는 실시예 18에 기술한 바와 같이 2층 공압출 필름을 형성하였다. 용융 온도는 358 ℉였다.
실시예 20
수분산성 코어층이 또한 8 중량%의 충전제(활석 50 중량% 및 탄산칼슘 50 중량%)를 함유한다는 것을 제외하고는 실시예 18에 기술된 바와 같이 2층 공압출 필름을 형성하였다. 2층 필름을 수집하였고, 필름의 약 20 중량%의 양의 외피층을 함유하였다.
실시예 21
수분산성 코어층이 또한 3 중량%의 활석을 함유한다는 것을 제외하고는 실시예 18에 기술된 바와 같이 2층 공압출 필름을 형성하였다. 추가로, 외피 압출기의 3 개의 대역 및 공급블록은 각각 330 ℉, 330 ℉, 351 ℉ 및 350 ℉의 온도로 설정하였고, 코어 압출기의 3 개의 대역 및 공급블록은 각각 330 ℉, 340 ℉, 350 ℉ 및 350 ℉으로 설정하였다.
실시예 22
코어층이 72 중량%의 폴리비닐 알콜(엘바놀 51-05), 18 중량%의 소르비톨, 및 10 중량%의 엔티라(Entira)™ 스트롱(Strong) 중합체 첨가제(듀폰)를 함유한다는 것을 제외하고는 실시예 18에 기술된 바와 같이 2층 공압출 필름을 형성하였다. 층의 목표 중량은 외피층의 경우 필름의 30 중량% 및 코어층의 경우 필름의 70 중량%였다.
일단 형성되면, 실시예 19 - 22의 필름을 상기 인장 시험으로 시험하였다. 층들의 추정 중량 백분율을 광학 현미경으로 결정하였다. 그 결과를 하기 표 6에 나타내었다.
Figure 112013042272511-pct00007
실시예 23
2층 공압출 필름을 실시예 18의 방법에 의해 형성하였다. 수분산성 코어층의 제조는 실시예 15에 기술되었다. 더 특히, 수차단성 외피층은 100 중량%의 에코플렉스®F BX 7011 수지를 함유하였고, 수분산성 코어층은 20 중량%의 열가소성 가소화 폴리비닐 알콜(아쿠아졸(Aquasol)), 70 중량%의 히드록시프로필화 전분(글루코솔 800), 및 10 중량%의 에코플렉스®F BX 7011 수지를 함유하였다. 층들의 목표 중량은 외피층의 경우 필름의 16 중량%였고, 코어층의 경우 필름의 84 중량%였다. 압출 장비는 실시예 16에서 이용된 것과 동일하였다. 외피 압출기의 3 개의 대역 및 공급블록은 각각 320 ℉, 320 ℉, 320 ℉ 및 320 ℉의 온도로 설정하였고, 코어 압출기의 3 개의 대역 및 공급블록은 각각 320 ℉, 360 ℉, 360 ℉ 및 340 ℉으로 설정하였다.
그 결과로 얻은 필름을 코어 압출기로는 40 rpm의 속도로, 외피 압출기로는 9 rpm으로 수집하였다. 그러나, 필름은 매우 끈적거렸고 쉽게 분리할 수 없다는 것을 관찰하였다.
실시예 24
코어층이 60 중량%의 가소화 글루코솔 800(70 중량%의 글루코솔 800 및 30 중량%의 소르비톨을 함유함), 30 중량%의 가소화 폴리비닐 알콜(70 중량%의 엘바놀 51-05 및 30 중량%의 소르비톨), 및 10 중량%의 에코플렉스® F BX 7011 수지를 함유한다는 것을 제외하고는 실시예 23에 기술된 바와 같이 2층 공압출 필름을 형성하였다. 층들의 목표 중량은 외피층의 경우 필름의 8 중량%였고, 코어층의 경우 필름의 92 중량%였다. 필름이 매우 끈적거렸고 쉽게 분리할 수 없다는 것을 관찰하였다.
실시예 25
외피층이 감자 전분 및 생분해성 코폴리에스테르를 포함하는 바이오플라스트(Bioplast)™ 106/02(바이오텍(Biotec)) 100 중량%를 함유한다는 것을 제외하고는 실시예 23에 기술된 바와 같이 2층 공압출 필름을 형성하였다. 외피 압출기의 3 개의 대역 및 공급블록은 각각 320 ℉, 320 ℉, 320 ℉ 및 340 ℉의 온도로 설정하였고, 코어 압출기의 3 개의 대역 및 공급블록은 각각 320 ℉, 360 ℉, 360 ℉ 및 340 ℉으로 설정하였다. 층들의 목표 중량은 외피층의 경우 필름의 8 중량%였고, 코어층의 경우 필름의 92 중량%였다. 그 결과로 얻은 필름을 외피 압출기로 17.6 rpm의 속도로 수집하였다. 필름이 끈적거린다는 것이 관찰되지 않았고, 쉽게 수집되고 분리되었다.
실시예 26
층들의 목표 중량이 외피층의 경우 필름의 19 중량%이고, 코어층의 경우 필름의 81 중량%라는 것을 제외하고는 실시예 25에 기술된 바와 같이 2층 공압출 필름을 형성하였다.
실시예 27
2160 ㎜의 스크류 길이를 가지는 ZSK-57 이축 스크류 압출기를 이용해서 블렌드를 형성하였다. 블렌드는 41 중량%의 글루코솔 800, 16 중량%의 폴리비닐 알콜(엘바놀 51-05), 20 중량%의 글리세린, 2 중량%의 계면활성제, 및 20 중량%의 에코플렉스®F BX 7011 수지를 함유하였다. 압출 대역의 온도는 219 ℉, 278 ℉, 350 ℉, 344 ℉, 346 ℉, 313 ℉, 및 293 ℉이었다. 스크류 속도는 300 rpm이었고, 용융 온도는 333 ℉이고, 다이 온도는 319 ℉였다. 블렌드는 200 lbs/hr의 속도로 생성하였다. 수지의 필름 성질을 아래에 제공하였다.
Figure 112013042272511-pct00008
윗줄의 데이터는 주변 조건 하에서 얻었고, 아랫줄의 데이터는 22 ℃ 및 50% 상대습도에서 24 시간 동안 컨디셔닝한 후 얻었다.
실시예 28
처음에, 호바트 혼합기를 이용해서 글루코솔 800, 엘바놀 51-05 및 엑셀 P-40S(42/16/2)의 혼합물을 제조하였다. 혼합물을 중량식 공급기(케이-트론 어메리카, 미국 뉴저지주 피트만)로 ZSK-30 이축 스크류 압출기(워너 앤드 플레이더러 코포레이션, 미국 뉴저지주 람세이)의 공급 쓰로트(throat)에 공급하였다. 압출기 직경은 30 ㎜였고, 스크류의 길이는 1328 ㎜였다. 압출기는 공급 호퍼로부터 다이까지 연속해서 1부터 14까지 번호를 매긴 14 개의 배럴을 가졌다. 압출기가 대역 1 내지 7에 대해 각각 100 ℃, 121 ℃, 144 ℃, 155 ℃, 154 ℃, 150 ℃ 및 135 ℃로 가열될 때 제1 배럴 #1은 전분, 엘바놀 51-05 및 계면활성제의 혼합물을 12 lbs/hr로 받아들였다. 글리세린은 엘덱스(Eldex) 펌프를 이용해서 3.8 lb/hr로 제2 배럴 #2 내로 펌핑하였고, 별도로, 에코플렉스®F BX 7011 수지는 또 다른 케이-트론 공급기를 이용해서 4 lb/hr로 공급하였다. 스크류는 150 rpm으로 회전하도록 설정하였다. 용융 온도는 150 ℃였고, 용융 압력은 220 psi였고, 토크는 32 내지 35 %였다. 압출기 말단에 배기구를 개방하여 수분을 방출하였다. 전분을 열가소성 전분으로 전환하는 데 이용되는 다이는 3 ㎜ 간격으로 분리된 직경 5 ㎜의 구멍 3 개를 가졌다. 열가소성 전분 스트랜드를 컨베이어 벨트 위에서 냉각시켜서 펠렛화하였다.
그 결과로 얻은 블렌드는 17 중량%의 글리세린, 20 중량%의 에코플렉스®F BX 7011 수지, 44 중량%의 글루코솔 800, 17 중량%의 엘바놀 51-05, 및 2 중량%의 엑셀 P40S를 함유하였다.
실시예 29
실시예 18에 기술된 동일한 장비를 이용해서 2층 필름 캐스팅을 수행하였다. 수분산성 코어층은 실시예 28의 물질로부터 제조하였고, 수차단성 외피층은 실시예 17의 물질로부터 제조하였다. 필름 중의 코어/외피의 분포는 90/10(코어/외피)이었다. 코어 압출기의 가공 온도는 3 개의 가열 대역 및 공급블록으로부터 각각 320 ℉, 360 ℉, 360 ℉ 및 340 ℉였다. 외피 압출기의 경우, 온도 프로필은 각각 340 ℉, 340 ℉, 324 ℉ 및 340 ℉였다. 다이 온도는 335 ℉였다. 필름은 30 ft/분으로 가공하였다. 코어 압출기 공급 속도는 55 rpm으로 정하였고, 한편, 외피 압출기 공급 속도는 90/10의 비를 달성하도록 조정하였다.
필름의 기계적 성질은 엠티에스시너지(MTS Synergie) 200(엠티에스 시스템즈 코포레이션(MTS Systems Corporation; 미국 일리노이주 록포드))을 이용해서 시험하였다. 샘플을 70 ℉ 및 50% 습도에서 하룻밤 동안 컨디셔닝하고, 필름의 일부를 채취하여 5 개의 도그본 모양 샘플을 각 방향에서, 즉, 기계 방향(MD) 및 교차 방향(CD)에서 잘라서 시험 준비를 하였다. 각 도그본의 게이지 길이는 18 ㎜였고, 중심에서의 폭은 3 ㎜였고, 두께는 1 mil 근처에서 다양하였다. 각 도그본을 개별적으로 시험하였다. 시험 동안, 샘플을 파단이 일어날 때까지 5.0 인치/분의 크로스헤드 속도로 신장하였다. 컴퓨터 프로그램 테스트웍스 4가 시험 동안 데이터 점들을 수집해서, 응력(MPa) 대 변형률(%) 곡선을 생성하였고, 그 곡선으로부터 다양한 성질을 결정하였다: 탄성계수, 피크 응력, 신장률 및 인성. 필름의 기계적 성질 데이터를 아래에 실었다.
탄성계수: MD = 24 MPa, CD = 16 MPa
피크 응력: MD = 17 MPa, CD = 3 MPa
파단 변형률: MD = 196%, CD = 151%
파단 총에너지 MD = 21 J/㎤, CD = 4 J/㎤
실시예 30
코어/외피 중량비가 85/15라는 것을 제외하고는 실시예 29에 기술된 바와 같이 필름을 형성하였다. 필름의 기계적 성질을 아래에 나타내었다.
탄성계수: MD = 31 MPa, CD = 13 MPa
피크 응력: MD = 16 MPa, CD = 3 MPa
파단 변형률: MD = 173%, CD = 151%
파단 총에너지 MD = 18 J/㎤, CD = 3 J/㎤
실시예 31
실시예 18에 기술된 동일한 장비를 이용해서 2층 필름 캐스팅을 수행하였다. 수분산성 코어층은 실시예 27의 물질로부터 제조하였고, 수차단성 외피층은 100 중량%의 바이오플라스트™ 106/02(바이오텍)으로부터 제조하였다. 필름 중의 코어/외피의 분포는 80/20(코어/외피)이었다. 가공 조건은 실시예 29에서 이용된 것과 동일하였다. 필름의 기계적 성질을 아래에 나타내었다.
탄성계수: MD = 22 MPa, CD = 32 MPa
피크 응력: MD = 15 MPa, CD = 3 MPa
파단 변형률: MD = 136%, CD = 93%
파단 총에너지 MD = 12 J/㎤, CD = 2 J/㎤
실시예 32
ZSK-70의 이축 스크류 압출기(워너 앤드 플레이더러 코포레이션, 미국 뉴저지주 람세이)를 이용해서 2층 필름의 코어로 역할하는 전분 기반 블렌드를 제조하였다. 압출기는 2970 ㎜의 샤프트 길이 및 70.5 ㎜의 직경을 가졌다. 글루코솔 800(96%) 및 엑셀 P40S(4%)의 혼합물을 제조해서 제1 대역에 공급하였고, 그 결과 최종 블렌드에서 51%를 차지하였다. 엘바놀 51-05 (19%) 및 에코플렉스®F BX 7011 (20%)를 동일 배럴에 개별적으로 공급하였다. 글리세린 (10%)은 제3 대역에 펌핑하였다. 대역 1부터 10(다이)까지의 가공 온도는 200 ℉, 280 ℉, 300 ℉, 300 ℉, 300 ℉, 300 ℉, 270 ℉, 270 ℉, 270 ℉ 및 300 ℉로 설정하였다. 대역 1부터 10(다이)까지의 실제 온도는 216 ℉, 292 ℉, 311 ℉, 285 ℉, 303 ℉, 262 ℉, 284 ℉, 257 ℉, 272 ℉ 및 295 ℉였다. 용융 온도는 332 ℉였다. 스크류 회전 속도는 200 rpm이었고, 총 압출량은 300 lb/hr이었다. 또한, ZSK-70으로 스크류 회전 속도를 400 rpm까지 증가시켜서 400 lb/hr의 총 물질 압출량을 시행하였다. 다른 매개변수는 전분 기반 블렌드를 가공하는 동안 동일하였다.
실시예 33
ZSK-70의 이축 스크류 압출기(워너 앤드 플레이더러 코포레이션, 미국 뉴저지주 람세이)를 이용해서 2층 필름의 코어로 역할하는 전분 기반 블렌드를 제조하였다. 압출기는 2970 ㎜의 샤프트 길이 및 70.5 ㎜의 직경을 가졌다. 엘바놀 51-05(75%)를 제1 대역에 공급하였고, 2sst CaCO3(오미아, 인크.(Omya, Inc.), 15%)를 동일 배럴에 공급하였다. 물질 공급은 독립적으로 예비 혼합 단계를 없앴다. 글리세린(10%)을 제3 대역에 펌핑하였다. 대역 1부터 10(다이)까지의 가공 온도는 250 ℉, 280 ℉, 400 ℉, 400 ℉, 400 ℉, 400 ℉, 360 ℉, 360 ℉, 360 ℉ 및 380 ℉로 설정하였다. 대역 1부터 10(다이)까지의 실제 온도는 192 ℉, 283 ℉, 405 ℉, 326 ℉, 401 ℉, 406 ℉, 369 ℉, 366 ℉, 361 ℉ 및 378 ℉였다. 용융 온도는 413 ℉였다. 스크류 회전 속도는 200 rpm이었고, 총 압출량은 380 lb/hr이었다. 동일한 압출기 운전 조건에서, 셀볼(Celvol) 523S(폴리비닐 알콜)도 시도하였지만, 쓰로트에서 물질 축적이 관찰되었다. 또한, 셀볼 523S는 미세 분말이고, 반면, 엘바놀 51-05는 더 과립이라는 사실 때문에 회전 속도를 350 rpm으로 증가시켰다. 그럼에도 불구하고, 글리세린은 여전히 압출기에 고였다.
실시예 34 - 36
실시예 33으로부터의 가소화 폴리비닐 알콜을 이용해서 2층 필름을 제조하였다. 실시예 34는 80 중량%의 실시예 33으로부터의 건조된 가소화 폴리비닐 알콜(코어층) 및 20 중량%의 바이오플라스트™ 106/02(외피층)를 함유하였고, 실시예 35는 80 중량%의 실시예 33으로부터의 건조되지 않은 가소화 폴리비닐 알콜(코어층) 및 20 중량%의 바이오플라스트™ 106/02(외피층)를 함유하였고, 실시예 36은 86 중량%의 실시예 33으로부터의 건조되지 않은 가소화 폴리비닐 알콜(코어층) 및 14 중량%의 바이오플라스트™ 106/02(외피층)를 함유하였다. 필름의 목표 두께는 1 mil이었다. 1.25" 킬리온(Killion) 압출기(용융 펌프를 가짐)를 이용해서 코어층을 공급하였다. 압출기의 대역 1에서부터 5(용융 펌프)까지의 가공 온도는 실시예 34의 경우에는 330 ℉, 350 ℉, 350 ℉, 350 ℉ 및 350 ℉로 설정하였고, 실시예 35의 경우에는 350 ℉, 350 ℉, 360 ℉, 360 ℉ 및 360 ℉로 설정하였고, 실시예 36의 경우에는 350 ℉, 350 ℉, 360 ℉, 360 ℉ 및 360 ℉로 설정하였다. 스크류 회전 속도는 실시예 34 - 36에 대해 각각 30 rpm, 27 rpm 및 28 rpm이었다. 28 ㎜ 레이스트리츠(Leistriz) 이축 스크류 압출기(용융 펌프가 없음)를 이용해서 외피층을 공급하였다. 각 실시예에 대해, 압출기의 대역 1에서부터 10(다이)까지의 가공 온도는 70 ℃, 140 ℃, 150 ℃, 160 ℃, 165 ℃, 165 ℃, 165 ℃, 165 ℃, 165 ℃ 및 165 ℃였다. 스크류 회전 속도는 100 rpm이었다.
또한, 이들 샘플의 필름 기계적 성질도 아래에 나타내었다.
실시예 34로부터의 2층 필름의 기계적 성질
탄성계수: MD = 194 MPa, CD = 163 MPa
피크 응력: MD = 19 MPa, CD = 10 MPa
파단 변형률: MD = 213%, CD = 87%
파단 총에너지 MD = 29 J/㎤, CD = 7 J/㎤
실시예 35로부터의 2층 필름의 기계적 성질
탄성계수: MD = 206 MPa, CD = 196 MPa
피크 응력: MD = 32 MPa, CD = 21 MPa
파단 변형률: MD = 190%, CD = 269%
파단 총에너지 MD = 40 J/㎤, CD = 42 J/㎤
실시예 36으로부터의 2층 필름의 기계적 성질
탄성계수: MD = 162 MPa, CD = 148 MPa
피크 응력: MD = 40 MPa, CD = 22 MPa
파단 변형률: MD = 216%, CD = 258%
파단 총에너지 MD = 52 J/㎤, CD = 41 J/㎤
실시예 37
수분산성 코어층으로서 92 중량%의 실시예 32의 블렌드 및 수차단성 외피층으로서 8 중량%의 100 중량% 바이오플라스트™ 106/02(바이오텍)를 이용해서 2층 블로운 필름을 제조하였다. 장비 온도는 대역 1 내지 대역 3 및 어댑터 각각에 대해 340 ℉, 350 ℉, 360 ℉ 및 340 ℉였다. 용융 온도는 320 ℉ 내지 350 ℉의 범위였고, 용융 압력은 1447 psi에서부터 4300 psi까지 변하였다. 스크류 회전 속도는 바이오플라스트™ 106/02의 경우 14 rpm에서부터 실시예 32의 블렌드의 경우 약 40 rpm으로 다양하였다. 링 크기는 14 인치였고, 필름 버블 직경은 34 인치였고, 버블 길이는 45 ft였고, 이 경우, 필름 두께는 약 1.5 mil이었다. 기계적 성질을 아래에 나타내었다.
탄성계수: MD = 26 MPa, CD = 19 MPa
피크 응력: MD = 9 MPa, CD = 3 MPa
파단 변형률: MD = 234%, CD = 200%
파단 총에너지 MD = 21 J/㎤, CD = 4 J/㎤
또한, 이 필름을 위에서 언급한 호기성 및 혐기성 생붕괴 시험으로 시험하였다. 두 시험의 결과, 21일 후 96% 붕괴를 나타내었다.
본 발명을 그의 특정 실시양태에 대해서 상세히 기술하였지만, 당 업계 숙련자는 상기 내용을 이해할 때 이들 실시양태의 변경, 변화 및 동등물을 쉽게 생각해낼 수 있다는 것을 인식할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구범위 및 그의 어떠한 동등물의 범위로 평가해야 한다.

Claims (20)

  1. 액체 투과성 상면시트,
    액체 불투과성인 배면시트, 및
    배면시트와 상면시트 사이에 위치하는 흡수 코어
    를 포함하고,
    배면시트가 수분산성 코어층 및 수분산성 코어층에 인접해서 위치하는 수차단성 외피층을 포함하는 수세식 변기에 흘려보낼 수 있는 생분해성 필름을 포함하고,
    수분산성 코어층이 필름의 50 중량% 내지 99 중량%를 구성하고, 수차단성 외피층이 필름의 1 중량% 내지 50 중량%를 구성하고,
    수분산성 코어층이 10 중량% 내지 40 중량%의 부분 가수분해된 폴리비닐 알콜, 30 중량% 내지 70 중량%의 화학적으로 변형된 전분, 및 10 중량% 내지 40 중량%의 합성 생분해성 코폴리에스테르를 포함하고,
    수차단성 외피층이 20 중량% 내지 50 중량%의 화학적으로 변형된 전분 및 50 중량% 내지 80 중량%의 합성 생분해성 코폴리에스테르를 포함하고,
    필름이 5% 내지 151% 범위의 교차 방향에서의 파단 신장률을 갖는, 흡수용품.
  2. 제1항에 있어서, 화학적으로 변형된 전분 및 합성 생분해성 코폴리에스테르가 수차단성 외피층의 중합체 함량의 80 중량% 내지 100 중량%를 구성하는 흡수용품.
  3. 제1항에 있어서, 합성 생분해성 코폴리에스테르가 0 ℃ 이하의 유리전이온도 및 50 ℃ 내지 180 ℃의 용융점을 갖는 흡수용품.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 화학적으로 변형된 전분이
    감자 전분 또는 그의 유도체,
    옥수수 전분 또는 그의 유도체, 또는
    감자 전분, 감자 전분의 유도체, 옥수수 전분, 또는 옥수수 전분의 유도체의 혼합물을 포함하는 흡수용품.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 화학적으로 변형된 전분이 히드록시알킬 전분을 포함하는 흡수용품.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 화학적으로 변형된 전분이 5,000,000 내지 25,000,000 g/mole의 중량 평균 분자량을 가지는 흡수용품.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 합성 생분해성 코폴리에스테르가 지방족-방향족 코폴리에스테르를 포함하는 흡수용품.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 수차단성 외피층이 가소제를 더 함유하는 흡수용품.
  9. 제7항에 있어서, 합성 생분해성 코폴리에스테르가 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트를 포함하는 흡수용품.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제1항 또는 제2항에 있어서, 수분산성 코어층이 가소제를 더 함유하는 흡수용품.
  15. 삭제
  16. 제1항 또는 제2항에 있어서, 수분산성 코어층이 충전제를 더 함유하는 흡수용품.
  17. 제16항에 있어서, 충전제가 수분산성 코어층의 1 중량% 내지 30 중량%를 구성하는 흡수용품.
  18. 10 중량% 내지 40 중량%의 부분 가수분해된 비닐 알콜 중합체, 30 중량% 내지 70 중량%의 화학적으로 변형된 전분, 및 10 중량% 내지 40 중량%의 합성 생분해성 코폴리에스테르를 포함하는 수분산성 코어층, 및
    수분산성 코어층에 인접해서 위치하는 수차단성 외피층
    을 포함하고,
    수분산성 코어층이 필름의 50 중량% 내지 99 중량%를 구성하고 수차단성 외피층이 필름의 1 중량% 내지 50 중량%를 구성하고,
    수차단성 외피층이 20 중량% 내지 50 중량%의 화학적으로 변형된 전분 및 50 중량% 내지 80 중량%의 합성 생분해성 코폴리에스테르를 포함하고,
    필름이 5% 내지 151% 범위의 교차 방향에서의 파단 신장률을 갖는, 50 ㎛ 이하의 두께를 갖는, 수세식 변기에 흘려보낼 수 있는 생분해성 필름.
  19. 제18항에 있어서, 화학적으로 변형된 전분이 히드록시알킬 전분을 포함하고, 합성 생분해성 코폴리에스테르가 지방족-방향족 코폴리에스테르를 포함하는, 수세식 변기에 흘려보낼 수 있는 생분해성 필름.
  20. 제18항 또는 제19항에 있어서, 필름이 파우치, 싸개 또는 봉지 용으로 사용되는, 수세식 변기에 흘려보낼 수 있는 생분해성 필름.
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