KR102209321B1

KR102209321B1 - 낮은 탄성률 및 높은 인장 연신율을 갖는 재생성 폴리에스테르 필름

Info

Publication number: KR102209321B1
Application number: KR1020207007482A
Authority: KR
Inventors: 바실리 에이 토폴카라에프; 라이언 제이 맥케닌니; 닐 티 숄; 톰 에비
Original assignee: 킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
Priority date: 2012-02-10
Filing date: 2013-01-28
Publication date: 2021-01-29
Also published as: CN104144974B; BR112014019496A2; WO2013118023A1; EP2812381A4; JP2015510537A; EP2812381B1; US10815374B2; CN104144974A; JP6153208B2; MX343476B; AU2013217366A1; US8980964B2; EP2812381A1; MX2014009538A; US20130209770A1; BR112014019496B1; BR112014019496A8; RU2618561C2; KR20200032754A; RU2014134788A

Abstract

열가소성 조성물로부터 형성된 필름이 제공된다. 열가소성 조성물은 경질 재생성 폴리에스테르 및 중합체 강인화 첨가제를 함유한다. 강인화 첨가제는 재생성 폴리에스테르의 연속적 매트릭스 내에 불연속적 물리적 도메인으로서 분산될 수 있다. 변형력 및 연신 변형률의 증가는 재생성 폴리에스테르 매트릭스의 불연속 도메인에 인접하게 위치하는 영역에서 탈결합을 발생시킨다. 이는 불연속 도메인에 인접하게 복수의 공극 형성을 초래할 수 있고, 이는 하중 에너지를 소산시키고 인장 연신율을 증가시키는 데에 도움이 될 수 있다. 이러한 방식으로 필름이 에너지를 소산시키는 능력을 더욱 증가시키기 위해, 본 발명의 발명자들은 강인화 첨가제와 재생성 폴리에스테르 사이의 마찰 크기를 감소시켜 필름의 강성도 (인장 탄성률)를 감소시키는 상간 개질제가 사용될 수 있음을 발견하였다.

Description

낮은 탄성률 및 높은 인장 연신율을 갖는 재생성 폴리에스테르 필름 {RENEWABLE POLYESTER FILM HAVING A LOW MODULUS AND HIGH TENSILE ELONGATION}

필름은 포장품 (예를 들어, 식품) 및 개인 위생 흡수 용품 (예를 들어, 기저귀, 여성 위생 용품 등)을 비롯하여, 다양한 용도로 사용된다. 다수의 통상의 필름과 관련된 한 문제점은 이들이 일반적으로 재생성이 아닌 합성 중합체 (예를 들어, LLDPE)로부터 형성된다는 점이다. 안타깝게도, 이러한 필름에서의 재생성 중합체의 사용은 이러한 중합체의 열 가공과 관련된 어려움 때문에 문제가 된다. 예를 들어, 재생성 폴리에스테르는 비교적 높은 유리 전이 온도를 가지며, 전형적으로 매우 높은 강성도 및 인장 탄성률을 나타냄과 동시에, 낮은 연성/파단 연신율을 갖는다. 예를 들어, 폴리락트산은 약 59℃의 유리 전이 온도 및 약 2 GPa 이상의 인장 탄성률을 갖는다. 그러나, PLA 물질의 인장 연신율 (파단시)은 약 5% 밖에 안 된다. 이러한 높은 탄성률 및 낮은 연신율은, 물질 강성도와 연신율 사이의 양호한 균형이 요구되는 필름에서의 이러한 중합체의 사용을 상당히 제한한다. 상기 문제점 이외에도, 폴리락트산은, 예를 들어, 무소음 연질 필름 용도에 있어서 너무 경질이고, 성인 여성 제품의 경우에 바스락거리는 소리가 나는 것과 같이, 사용 중에 성능 수행에 있어서 문제를 초래하는 경향이 있다.

그러므로, 재생성 폴리에스테르로부터 형성되지만, 비교적 낮은 탄성률 및 높은 인장 연신율을 나타낼 수 있는 필름이 현재 요구되고 있다.

본 발명의 한 실시양태에 따라서, 열가소성 조성물을 포함하는 필름이 기재된다. 열가소성 조성물은 약 0℃ 이상의 유리 전이 온도를 갖는 1종 이상의 경질 재생성 폴리에스테르, 재생성 폴리에스테르의 중량을 기준으로 약 1 중량% 내지 약 30 중량%의 1종 이상의 중합체 강인화 첨가제 및 재생성 폴리에스테르의 중량을 기준으로 약 0.1 중량% 내지 약 20 중량%의 1종 이상의 상간 개질제를 포함한다. 열가소성 조성물은 복수의 불연속적 주 도메인이 연속상 내에 분산되어 있는 형태를 가지며, 상기 도메인은 중합체 강인화 첨가제를 함유하고 상기 연속상은 재생성 폴리에스테르를 함유한다. 필름은 또한 약 2500 메가파스칼(Megapascal) 이하의 종방향(machine direction) 및 횡방향(cross-machine direction) 인장 탄성률, 약 10% 이상의 파단시 종방향 인장 연신율, 및 약 15% 이상의 파단시 횡방향 인장 연신율을 나타내고, 여기서 인장 탄성률 및 파단시 인장 연신율은 23℃에서 ASTM D638-10에 따라 측정된 것이다. 추가로, 열가소성 조성물의 유리 전이 온도 대 재생성 폴리에스테르의 유리 전이 온도의 비율은 약 0.7 내지 약 1.3이다.

본 발명의 또 다른 실시양태에 따라서, 약 1 내지 약 200 마이크로미터의 두께를 가지며, 열가소성 조성물을 포함하는 필름이 기재된다. 열가소성 조성물은 약 70 중량% 이상의, 약 0℃ 이상의 유리 전이 온도를 갖는 1종 이상의 폴리락트산, 약 0.1 중량% 내지 약 30 중량%의 1종 이상의 중합체 강인화 첨가제 및 약 0.1 중량% 내지 약 20 중량%의 1종 이상의 상간 개질제를 포함한다. 필름은 약 2500 메가파스칼 이하의 종방향 및 횡방향 인장 탄성률, 약 10% 이상의 파단시 종방향 인장 연신율, 및 약 15% 이상의 파단시 횡방향 인장 연신율을 나타내고, 여기서 인장 탄성률 및 파단시 인장 연신율은 23℃에서 ASTM D638-10에 따라 측정된 것이다.

본 발명의 또 다른 실시양태에 따라서, 본원에 기재된 바와 같은 필름을 포함하는, 대체로 액체 불침투성인 층을 포함하는 흡수 용품이 기재된다.

본 발명의 기타 특징 및 측면이 하기에서 더욱 상세히 논의된다.

당업자에게 지시되는, 본 발명의 최선의 양식을 포함한, 본 발명의 완전하고 가능한 개시내용은, 첨부된 도면을 참조하여, 본 명세서의 나머지 부분에서 더욱 구체적으로 상술되어 있다.
도 1은 본 발명의 필름을 형성하는 방법의 한 실시양태의 개략도이고;
도 2는 외력을 적용하기 전의 실시예 3 샘플의 SEM 현미경 사진이고;
도 3은 외력을 적용한 후의 실시예 3 샘플의 SEM 현미경 사진이다.
본 명세서 및 도면에서 도면 부호의 반복적인 사용은 본 발명의 동일하거나 유사한 특징부 또는 요소를 나타내려는 것이다.

본 발명의 다양한 실시양태가 이제부터 상세하게 언급될 것이고, 그의 하나 이상의 예가 하기에서 상술된다. 각각의 예는 본 발명을 설명하는 방식으로 제공되며, 본 발명을 제한하지 않는다. 실제로, 본 발명의 범주 또는 취지에서 벗어나지 않으면서 본 발명을 다양하게 변경 및 변형시킬 수 있음이 당업자에게 자명할 것이다. 예를 들어, 한 실시양태의 일부로서 도해되었거나 기재된 특징은 또 다른 실시양태에서 사용되어 추가 실시양태를 제공할 수 있다. 따라서, 첨부된 특허청구범위 및 그의 등가물의 범주 내에 속하는 이러한 변경 및 변형을 본 발명에 포함시키고자 한다.

일반적으로 말하자면, 본 발명은 열가소성 조성물로부터 형성된 필름에 관한 것이다. 열가소성 조성물은 경질 재생성 폴리에스테르 및 중합체 강인화 첨가제를 함유한다. 본 발명의 발명자들은 상기 성분의 특별한 특성을 바람직한 형태학적 특징을 갖는 조성물을 달성하기 위해 신중히 조절할 수 있음을 발견하였다. 보다 구체적으로, 강인화 첨가제는 재생성 폴리에스테르의 연속적 매트릭스 내에 불연속적 물리적 도메인으로서 분산될 수 있다. 낮은 연신 변형률로 외력을 초기 적용하는 동안에, 조성물은 높은 경도 및 인장 탄성률을 나타내는 모놀리식(monolithic) 물질로서 거동할 수 있다. 그러나, 변형력 및 연신 변형률의 증가는 재생성 폴리에스테르 매트릭스에서, 불연속 도메인에 인접하게 위치하는 그러한 영역에서 탈결합 발생을 초래한다. 이는 하중 에너지를 소산시키고 인장 연신율을 증가시키는 데에 도움이 될 수 있는, 불연속 도메인에 인접한 복수의 공극의 형성을 초래할 수 있다. 이러한 방식으로 필름이 에너지를 소산시키는 능력을 더욱 증대시키기 위해, 본 발명의 발명자들은 강인화 첨가제와 재생성 폴리에스테르 사이의 연결성 및 마찰 크기를 감소시킴으로써, 필름의 강성도 (인장 탄성률)를 감소시키는 상간 개질제가 사용될 수 있음을 발견하였다. 중합체 사이의 연결성 및 마찰의 감소는 또한 탈결합도 및 그의 균일성을 증대시키고, 이는 조성물 전체에서 실질적으로 균질한 방식으로 생성 공극을 분포시키는 데에 도움이 될 수 있다. 예를 들어, 공극은, 응력이 적용되는 방향에 대하여 일반적으로 수직 방향으로 배향된 세로 열로 분포될 수 있다. 이론에 구애됨이 없이, 이러한 균질 분포된 공극 시스템의 존재는 상당한 하중 에너지 소산 및 그에 따라 상당한 연신율 증대를 초래할 수 있는 것으로 생각된다.

본 발명의 다양한 실시양태가 이제부터 더욱 상세하게 기재될 것이다.

I. 열가소성 조성물

A. 재생성 폴리에스테르

재생성 폴리에스테르는 전형적으로 열가소성 조성물의 약 70 중량% 내지 약 99 중량%, 일부 실시양태에서는 약 75 중량% 내지 약 98 중량%, 또한 일부 실시양태에서는 약 80 중량% 내지 약 95 중량%를 구성한다. 임의의 다양한 재생성 폴리에스테르, 예컨대 지방족 폴리에스테르, 예컨대 폴리카프로락톤, 폴리에스테르아미드, 폴리락트산 (PLA) 및 그의 공중합체, 폴리글리콜산, 폴리알킬렌 카르보네이트 (예를 들어, 폴리에틸렌 카르보네이트), 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-히드록시헥사노에이트, 폴리-3-히드록시부티레이트-코-3-히드록시옥타노에이트, 폴리-3-히드록시부티레이트-코-3-히드록시데카노에이트, 폴리-3-히드록시부티레이트-코-3-히드록시옥타데카노에이트, 및 숙시네이트-기재 지방족 중합체 (예를 들어, 폴리부틸렌 숙시네이트, 폴리부틸렌 숙시네이트 아디페이트, 폴리에틸렌 숙시네이트 등); 지방족-방향족 코폴리에스테르 (예를 들어, 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 아디페이트 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 아디페이트 이소프탈레이트, 폴리부틸렌 아디페이트 이소프탈레이트 등); 방향족 폴리에스테르 (예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 등) 등이 일반적으로 열가소성 조성물에 사용될 수 있다.

전형적으로, 열가소성 조성물은 그 특성이 경질이고, 따라서 비교적 높은 유리 전이 온도를 갖는 1종 이상의 재생성 폴리에스테르를 함유한다. 예를 들어, 유리 전이 온도 ("T_g")는 약 0℃ 이상, 일부 실시양태에서는 약 5℃ 내지 약 100℃, 일부 실시양태에서는 약 30℃ 내지 약 80℃, 또한 일부 실시양태에서는 약 50℃ 내지 약 75℃일 수 있다. 재생성 폴리에스테르는 또한 약 140℃ 내지 약 260℃, 일부 실시양태에서는 약 150℃ 내지 약 250℃, 또한 일부 실시양태에서는 약 160℃ 내지 약 220℃의 용융 온도를 가질 수 있다. 용융 온도는 ASTM D-3417에 따라 시차 주사 열량측정법 ("DSC")을 사용하여 측정할 수 있다. 유리 전이 온도는 ASTM E1640-09에 따라 동역학적 분석법으로 측정할 수 있다.

특히 적합한 한 경질 폴리에스테르는, 일반적으로 좌선성 락트산 ("L-락트산"), 우선성 락트산 ("D-락트산"), 메조-락트산 또는 이들의 혼합물과 같은 락트산의 임의의 이성질체의 단량체 단위로부터 유래될 수 있는 폴리락트산이다. 단량체 단위는 또한 L-락티드, D-락티드, 메조-락티드 또는 이들의 혼합물을 포함하는 락트산의 임의의 이성질체의 무수물로부터 형성될 수 있다. 이러한 락트산 및/또는 락티드의 시클릭 이량체가 또한 사용될 수 있다. 임의의 공지된 중합 방법, 예컨대 중축합 또는 고리-열림 중합을 사용하여 락트산을 중합시킬 수 있다. 소량의 쇄 연장제 (예를 들어, 디이소시아네이트 화합물, 에폭시 화합물 또는 산 무수물)가 또한 사용될 수 있다. 폴리락트산은 단일중합체 또는 공중합체, 예컨대 L-락트산으로부터 유래된 단량체 단위 및 D-락트산으로부터 유래된 단량체 단위를 함유하는 것일 수 있다. 필수적인 것은 아니지만, L-락트산으로부터 유래된 단량체 단위와 D-락트산으로부터 유래된 단량체 단위 중 어느 하나의 함량 비율은 바람직하게는 약 85 몰% 이상, 일부 실시양태에서는 약 90 몰% 이상, 또한 일부 실시양태에서는 약 95 몰% 이상이다. L-락트산으로부터 유래된 단량체 단위와 D-락트산으로부터 유래된 단량체 단위 사이의 비율이 각각 상이한 다수의 폴리락트산을 임의의 %로 블렌딩할 수 있다. 물론, 폴리락트산을 다른 유형의 중합체 (예를 들어, 폴리올레핀, 폴리에스테르 등)와 블렌딩할 수도 있다.

한 특정 실시양태에서, 폴리락트산은 하기의 일반 구조를 갖는다:

본 발명에서 사용가능한 적합한 폴리락트산 중합체의 한 구체적 예는 독일 크래일링에 소재하는 바이오머, 인크.(Biomer, Inc.)로부터 바이오머™ L9000이라는 상품명으로 시판되는 것이다. 다른 적합한 폴리락트산 중합체는 미국 미네소타주 미네톤카에 소재하는 네이처웍스 엘엘씨(Natureworks LLC) (네이처웍스®) 또는 미츠이 케미컬(Mitsui Chemical) (LACEA™)로부터 시판되고 있다. 또 다른 적합한 폴리락트산은 미국 특허 4,797,468; 5,470,944; 5,770,682; 5,821,327; 5,880,254; 및 6,326,458에 개시된 것일 수 있고, 이들 특허는 모든 목적을 위해 그 전문이 본원에 참조로 포함된다.

폴리락트산은 전형적으로 약 40,000 내지 약 160,000 그램/몰, 일부 실시양태에서는 약 50,000 내지 약 140,000 그램/몰, 또한 일부 실시양태에서는 약 80,000 내지 약 120,000 그램/몰 범위의 수평균 분자량 ("M_n")을 갖는다. 또한, 중합체는 전형적으로 약 80,000 내지 약 200,000 그램/몰, 일부 실시양태에서는 약 100,000 내지 약 180,000 그램/몰, 또한 일부 실시양태에서는 약 110,000 내지 약 160,000 그램/몰 범위의 중량 평균 분자량 ("M_w")을 갖는다. 중량 평균 분자량 대 수평균 분자량의 비율 ("M_w/M_n"), 즉 "다분산 지수" 역시 비교적 낮다. 예를 들어, 다분산 지수는 전형적으로 약 1.0 내지 약 3.0, 일부 실시양태에서는 약 1.1 내지 약 2.0, 또한 일부 실시양태에서는 약 1.2 내지 약 1.8의 범위이다. 중량 평균 및 수평균 분자량은 당업자에게 공지된 방법으로 측정할 수 있다.

폴리락트산은 또한 약 50 내지 약 600 파스칼·초 (Pa·s), 일부 실시양태에서는 약 100 내지 약 500 Pa·s, 또한 일부 실시양태에서는 약 200 내지 약 400 Pa·s의 겉보기 점도를 가질 수 있고, 이는 190℃의 온도 및 1000초^-1의 전단 속도에서 측정된 것이다. 폴리락트산의 용융 유량 (건량 기준)은 또한 약 0.1 내지 약 40 그램/10분, 일부 실시양태에서는 약 0.5 내지 약 20 그램/10분, 또한 일부 실시양태에서는 약 5 내지 약 15 그램/10분의 범위일 수 있고, 이는 2160 그램의 하중하에 190℃에서 측정된 것이다.

일부 유형의 미가공 폴리에스테르 (예를 들어, 폴리락트산)는 주위 환경으로부터 물을 흡수할 수 있어, 출발 폴리락트산의 건조 중량을 기준으로 약 500 내지 600 백만분율 ("ppm") 또는 그 초과의 수분 함량을 갖는다. 수분 함량은 당업계에 공지된 다양한 방식으로, 예컨대 하기에 기재된 바와 같이 ASTM D 7191-05에 따라 측정할 수 있다. 용융 가공 동안에 물의 존재는 가수분해에 의해 폴리에스테르를 열화시키고 그의 분자량을 감소시킬 수 있으므로, 때로는 블렌딩 전에 폴리에스테르를 건조시키는 것이 바람직하다. 대부분의 실시양태에서, 예를 들어, 재생성 폴리에스테르가 강인화 첨가제와의 블렌딩 전에, 약 300 백만분율 ("ppm") 이하, 일부 실시양태에서는 약 200 ppm 이하, 일부 실시양태에서는 약 1 내지 약 100 ppm의 수분 함량을 갖는 것이 바람직하다. 폴리에스테르의 건조는, 예를 들어 약 50℃ 내지 약 100℃, 또한 일부 실시양태에서는 약 70℃ 내지 약 80℃의 온도에서 발생할 수 있다.

B. 중합체 강인화 첨가제

상기에서 나타낸 바와 같이, 본 발명의 열가소성 조성물은 중합체 강인화 첨가제를 또한 함유한다. 그의 중합체 특성 때문에, 강인화 첨가제는 열가소성 조성물의 용융 강도 및 안정성 개선에 도움이 될 수 있는, 비교적 높은 분자량을 갖는다. 필수적인 것은 아니지만, 중합체 강인화 첨가제는 일반적으로 재생성 폴리에스테르와 비혼화성일 수 있다. 이러한 방식으로, 강인화 첨가제는 재생성 폴리에스테르의 연속상 내에서 불연속상 도메인으로 더욱 잘 분산될 수 있다. 불연속 도메인은 외력으로부터 발생하는 에너지를 흡수할 수 있고, 이는 생성 물질의 전반적인 인성 및 강도를 증가시킨다. 도메인은 다양한 형상, 예컨대 타원형, 구형, 원통형 등을 가질 수 있다. 한 실시양태에서, 예를 들어, 도메인은 실질적으로 타원형인 형상을 갖는다. 각 도메인의 물리적 치수는 전형적으로 외부 응력의 적용시 중합체 물질을 통한 균열의 확산을 최소화할 정도로 충분히 작지만, 미시적인 소성 변형을 개시하고 입자 포접부 및 그 주변에서 전단 구역을 허용할 정도로 충분히 크다.

중합체가 비혼화성일 수 있지만, 강인화 첨가제는 재생성 폴리에스테르와 비교적 유사한 용해도 파라미터를 갖는 것으로 선택될 수 있다. 이로써 불연속상과 연속상의 경계에서의 계면 상용성 및 물리적 상호작용이 개선될 수 있고, 그에 따라 조성물이 분열될 가능성이 감소한다. 이와 관련해서, 재생성 폴리에스테르의 용해도 파라미터 대 강인화 첨가제의 용해도 파라미터의 비율은 전형적으로 약 0.5 내지 약 1.5, 또한 일부 실시양태에서는 약 0.8 내지 약 1.2이다. 예를 들어, 중합체 강인화 첨가제는 약 15 내지 약 30 MJoules^1/2/m^3/2, 또한 일부 실시양태에서는 약 18 내지 약 22 MJoules^1/2/m^3/2의 용해도 파라미터를 가질 수 있는 반면에, 폴리락트산은 약 20.5 MJoules^1/2/m^3/2의 용해도 파라미터를 가질 수 있다. 본원에서 사용된 용어 "용해도 파라미터"는 "힐데브랜드(Hildebrand) 용해도 파라미터"를 지칭하는 것으로서, 응집 에너지 밀도의 제곱근이고 하기 방정식에 따라 계산된다:

여기서,

ΔHv는 증발열이고,

R은 이상 기체 상수이고,

T는 온도이고,

Vm은 분자 부피이다.

수많은 중합체에 대한 힐데브랜드 용해도 파라미터가, 본원에 참조로 포함되는 문헌 [Solubility Handbook of Plastics, by Wyeych (2004)]으로부터 제공될 수 있다.

중합체 강인화 첨가제는 또한 불연속 도메인 및 생성 공극이 적절하게 유지될 수 있도록 보장하는 특정 용융 유량 (또는 점도)을 가질 수 있다. 예를 들어, 강인화 첨가제의 용융 유량이 너무 높으면, 강인화 첨가제는 연속상을 통해 유동하여 연속상 전체에 걸쳐 조절 불가능하게 분산되는 경향이 있다. 이는 유지되기 어렵고 또한 조기에 분열되기 쉬운 층상 또는 판상 도메인을 초래한다. 반대로, 강인화 첨가제의 용융 유량이 너무 낮으면, 강인화 첨가제는 서로 뭉쳐져서 매우 큰 타원형 도메인을 형성하는 경향이 있고, 이것은 블렌딩 동안에 분산되기 어렵다. 이는 강인화 첨가제가 연속상 전체에 걸쳐 불균일하게 분포되도록 할 수 있다. 이와 관련해서, 본 발명의 발명자들은 강인화 첨가제의 용융 유량 대 재생성 폴리에스테르의 용융 유량의 비율이 전형적으로 약 0.2 내지 약 8, 일부 실시양태에서는 약 0.5 내지 약 6, 또한 일부 실시양태에서는 약 1 내지 약 5임을 발견하였다. 중합체 강인화 첨가제는, 예를 들어 약 0.1 내지 약 250 그램/10분, 일부 실시양태에서는 약 0.5 내지 약 200 그램/10분, 또한 일부 실시양태에서는 약 5 내지 약 150 그램/10분의 용융 유량을 가질 수 있고, 이는 2160 그램의 하중하에 190℃에서 측정된 것이다.

상기에서 언급한 성질 이외에도, 중합체 강인화 첨가제의 기계적 특징이 또한 인성의 바람직한 증가를 달성하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 재생성 폴리에스테르와 강인화 첨가제의 블렌드에 외력이 적용될 때, 전단 및/또는 소성 발생 구역이 강인화 첨가제와 재생성 폴리에스테르의 탄성 계수의 차이로부터 발생하는 응력 집중의 결과로 불연속상 도메인 및 그 주변에서 개시될 수 있다. 응력 집중이 클수록 도메인에서 보다 더 국소화된 소성 유동을 촉진하고, 이는 응력이 부여될 때 도메인이 상당히 연신되도록 한다. 이러한 연신된 도메인은 조성물이 그렇지 않은 경우의 경질 폴리에스테르 수지보다 더 유연하고 부드러운 거동을 나타내도록 한다. 응력 집중을 증대시키기 위해, 강인화 첨가제는 재생성 폴리에스테르와 비교하여 상대적으로 낮은 영 탄성 계수(Young's modulus of elasticity)를 갖는 것으로 선택된다. 예를 들어, 재생성 폴리에스테르의 탄성 계수 대 강인화 첨가제의 탄성 계수의 비율은 전형적으로 약 1 내지 약 250, 일부 실시양태에서는 약 2 내지 약 100, 또한 일부 실시양태에서는 약 2 내지 약 50이다. 강인화 첨가제의 탄성 계수는, 예를 들어 약 2 내지 약 500 메가파스칼 (MPa), 일부 실시양태에서는 약 5 내지 약 300 MPa, 또한 일부 실시양태에서는 약 10 내지 약 200 MPa의 범위일 수 있다. 이와 달리, 폴리락트산의 탄성 계수는 전형적으로 약 800 MPa 내지 약 2000 MPa이다.

바람직한 인성 증가를 제공하기 위해, 중합체 강인화 첨가제는 또한 재생성 폴리에스테르보다 큰 파단 연신율 (즉, 중합체의 항복점에서의 연신율 (%))을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 중합체 강인화 첨가제는 약 50% 이상, 일부 실시양태에서는 약 100% 이상, 일부 실시양태에서는 약 100% 내지 약 2000%, 또한 일부 실시양태에서는 약 250% 내지 약 1500%의 파단 연신율을 나타낼 수 있다.

상기에 명시된 성질을 갖는 매우 다양한 중합체 첨가제가 사용될 수 있지만, 이러한 중합체의 특히 적합한 예는, 예를 들어 폴리올레핀 (예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌 등); 스티렌계 공중합체 (예를 들어, 스티렌-부타디엔-스티렌, 스티렌-이소프렌-스티렌, 스티렌-에틸렌-프로필렌-스티렌, 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌 등); 폴리테트라플루오로에틸렌; 폴리에스테르 (예를 들어, 재생 폴리에스테르, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등); 폴리비닐 아세테이트 (예를 들어, 폴리(에틸렌 비닐 아세테이트), 폴리비닐 클로라이드 아세테이트 등); 폴리비닐 알콜류 (예를 들어, 폴리비닐 알콜, 폴리(에틸렌 비닐 알콜) 등); 폴리비닐 부티랄; 아크릴 수지 (예를 들어, 폴리아크릴레이트, 폴리메틸아크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트 등); 폴리아미드 (예를 들어, 나일론); 폴리비닐 클로라이드; 폴리비닐리덴 클로라이드; 폴리스티렌; 폴리우레탄 등을 포함할 수 있다. 적합한 폴리올레핀은, 예를 들어 에틸렌 중합체 (예를 들어, 저 밀도 폴리에틸렌 ("LDPE"), 고 밀도 폴리에틸렌 ("HDPE"), 선형 저 밀도 폴리에틸렌 ("LLDPE") 등), 프로필렌 단일중합체 (예를 들어, 신디오택틱(syndiotactic), 아택틱(atactic), 이소택틱(isotactic) 등), 프로필렌 공중합체 등을 포함할 수 있다.

한 특정 실시양태에서, 중합체는 프로필렌 중합체, 예컨대 호모폴리프로필렌 또는 프로필렌의 공중합체이다. 프로필렌 중합체는, 예를 들어 실질적인 이소택틱 폴리프로필렌 단일중합체 또는 다른 단량체를 약 10 중량% 이하 함유하는, 즉 프로필렌을 약 90 중량% 이상 함유하는 공중합체로부터 형성될 수 있다. 이러한 단일중합체는 약 160℃ 내지 약 170℃의 융점을 가질 수 있다.

또 다른 실시양태에서, 폴리올레핀은 에틸렌 또는 프로필렌과 또 다른 α-올레핀, 예컨대 C₃-C₂₀ α-올레핀 또는 C₃-C₁₂ α-올레핀의 공중합체일 수 있다. 적합한 α-올레핀의 구체적인 예는 1-부텐; 3-메틸-1-부텐; 3,3-디메틸-1-부텐; 1-펜텐; 하나 이상의 메틸, 에틸 또는 프로필 치환기를 갖는 1-펜텐; 하나 이상의 메틸, 에틸 또는 프로필 치환기를 갖는 1-헥센; 하나 이상의 메틸, 에틸 또는 프로필 치환기를 갖는 1-헵텐; 하나 이상의 메틸, 에틸 또는 프로필 치환기를 갖는 1-옥텐; 하나 이상의 메틸, 에틸 또는 프로필 치환기를 갖는 1-노넨; 에틸, 메틸 또는 디메틸-치환된 1-데센; 1-도데센; 및 스티렌을 포함한다. 특히 바람직한 α-올레핀 공단량체는 1-부텐, 1-헥센 및 1-옥텐이다. 이러한 공중합체의 에틸렌 또는 프로필렌 함량은 약 60 몰% 내지 약 99 몰%, 일부 실시양태에서는 약 80 몰% 내지 약 98.5 몰%, 또한 일부 실시양태에서는 약 87 몰% 내지 약 97.5 몰%일 수 있다. α-올레핀 함량은 또한 약 1 몰% 내지 약 40 몰%, 일부 실시양태에서는 약 1.5 몰% 내지 약 15 몰%, 또한 일부 실시양태에서는 약 2.5 몰% 내지 약 13 몰%의 범위일 수 있다.

본 발명에서 사용되는 올레핀 공중합체의 예는 미국 텍사스주 휴스톤에 소재하는 엑손모바일 케미컬 캄파니(ExxonMobil Chemical Company)로부터 익색트(EXACT)™라는 상품명으로 시판되는 에틸렌-기재 공중합체를 포함한다. 다른 적합한 에틸렌 공중합체는 미국 미시건주 미드랜드에 소재하는 다우 케미컬 캄파니(Dow Chemical Company)로부터 인게이지(ENGAGE)™, 어피니티(AFFINITY)™, 다우렉스(DOWLEX)™ (LLDPE) 및 아테인(ATTANE)™ (ULDPE)이라는 상품명으로 시판되고 있다. 다른 적합한 에틸렌 중합체는 미국 특허 4,937,299 (Ewen et al.); 5,218,071 (Tsutsui et al.); 5,272,236 (Lai, et al.); 및 5,278,272 (Lai, et al.)에 개시되어 있으며, 이들 특허는 모든 목적을 위해 그 전문이 본원에 참조로 포함된다. 적합한 프로필렌 공중합체는 또한 미국 텍사스주 휴스톤에 소재하는 엑손모바일 케미컬 캄파니로부터 비스타맥스(VISTAMAXX)™라는 상품명으로; 벨기에 펠루이에 소재하는 아토피나 케미컬즈(Atofina Chemicals)로부터 피나(FINA)™ (예를 들어, 8573)라는 상품명으로; 미츠이 페트로케미컬 인더스트리즈(Mitsui Petrochemical Industries)로부터 타프머(TAFMER)™라는 상품명으로; 또한 미국 미시건주 미드랜드에 소재하는 다우 케미컬 캄파니로부터 베르시파이(VERSIFY)™라는 상품명으로 시판되고 있다. 적합한 프로필렌 중합체의 다른 예는 미국 특허 6,500,563 (Datta, et al.); 5,539,056 (Yang, et al.); 및 5,596,052 (Resconi, et al.)에 개시되어 있으며, 이들 특허는 모든 목적을 위해 그 전문이 본원에 참조로 포함된다.

임의의 다양한 공지된 기술이 일반적으로 올레핀 공중합체를 형성하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 올레핀 중합체를 자유 라디칼 또는 배위 촉매 (예를 들어, 지글러-나타(Ziegler-Natta))를 사용하여 형성할 수 있다. 바람직하게는, 올레핀 중합체를 메탈로센 촉매와 같은 단일활성점 배위 촉매로부터 형성한다. 이러한 촉매 시스템은, 공단량체가 분자 쇄 내에 랜덤하게 분포되고 상이한 분자량 분획들에 걸쳐 균일하게 분포된 에틸렌 공중합체를 제조한다. 메탈로센-촉매 폴리올레핀은, 예를 들어 미국 특허 5,571,619 (McAlpin et al.); 5,322,728 (Davis et al.); 5,472,775 (Obijeski et al.); 5,272,236 (Lai et al.); 및 6,090,325 (Wheat, et al.)에 개시되어 있고, 이들 특허는 모든 목적을 위해 그 전문이 본원에 참조로 포함된다. 메탈로센 촉매의 예는 비스(n-부틸시클로펜타디에닐)티타늄 디클로라이드, 비스(n-부틸시클로펜타디에닐)지르코늄 디클로라이드, 비스(시클로펜타디에닐)스칸듐 클로라이드, 비스(인데닐)지르코늄 디클로라이드, 비스(메틸시클로펜타디에닐)티타늄 디클로라이드, 비스(메틸시클로펜타디에닐)지르코늄 디클로라이드, 코발토센, 시클로펜타디에닐티타늄 트리클로라이드, 페로센, 하프노센 디클로라이드, 이소프로필(시클로펜타디에닐, -1-플로우레닐)지르코늄 디클로라이드, 몰리브도센 디클로라이드, 니켈로센, 니오보센 디클로라이드, 루테노센, 티타노센 디클로라이드, 지르코노센 클로라이드 히드라이드, 지르코노센 디클로라이드 등을 포함한다. 메탈로센 촉매를 사용하여 제조된 중합체는 전형적으로 좁은 분자량 범위를 갖는다. 예를 들어, 메탈로센-촉매 중합체는 4 미만의 다분산 지수 (M_w/M_n), 조절된 단쇄 분지 분포, 및 조절된 이소택틱성을 가질 수 있다.

사용 물질과 상관없이, 열가소성 조성물 중의 중합체 강인화 첨가제의 상대 백분율은 생성 조성물의 재생성에 유의하게 영향을 미치지 않으면서 바람직한 성질을 달성하도록 선택된다. 예를 들어, 강인화 첨가제는 전형적으로 조성물에 사용된 재생성 폴리에스테르의 중량을 기준으로, 열가소성 조성물에 약 1 중량% 내지 약 30 중량%, 일부 실시양태에서는 약 2 중량% 내지 약 25 중량%, 또한 일부 실시양태에서는 약 5 중량% 내지 약 20 중량%의 양으로 사용된다. 전체 열가소성 조성물 중의 강인화 첨가제의 농도는 또한 약 0.1 중량% 내지 약 30 중량%, 일부 실시양태에서는 약 0.5 중량% 내지 약 25 중량%, 또한 일부 실시양태에서는 약 1 중량% 내지 약 20 중량%를 구성할 수 있다.

C. 상간 개질제

강인화 첨가제와 재생성 폴리에스테르 매트릭스 사이의 상호작용을 변경시키기 위해 상간 개질제가 또한 열가소성 조성물에 사용된다. 개질제는 일반적으로 실온 (예를 들어, 25℃)에서 액체 또는 반고체 형태이므로, 비교적 낮은 점도를 가져 열가소성 조성물에 보다 용이하게 혼입되고 중합체 표면으로 용이하게 이동한다. 이와 관련해서, 상간 개질제의 동점도는 40℃에서 측정하였을 때, 전형적으로 약 0.7 내지 약 200 센티스토크 ("cs"), 일부 실시양태에서는 약 1 내지 약 100 cs, 또한 일부 실시양태에서는 약 1.5 내지 약 80 cs이다. 또한, 상간 개질제는 전형적으로 소수성이므로, 중합체 강인화 첨가제에 대하여 친화성을 가져 재생성 폴리에스테르와 강인화 첨가제 사이의 계면 장력을 변화시킨다. 폴리에스테르와 강인화 첨가제 사이의 계면에서의 물리적인 힘을 감소시킴으로써, 개질제의 저 점도, 소수성 특성이 외력의 적용시 폴리에스테르 매트릭스로부터의 탈결합을 촉진하는 데에 도움이 될 수 있는 것으로 생각된다. 본원에서 사용된 용어 "소수성"은 전형적으로 약 40° 이상, 또한 일부 경우에는 약 60° 이상의 공기 중 물의 접촉각을 갖는 물질을 지칭하는 것이다. 이와 달리, 용어 "친수성"은 전형적으로 약 40° 미만의 공기 중 물의 접촉각을 갖는 물질을 지칭하는 것이다. 접촉각을 측정하는 한 적합한 테스트는 ASTM D5725-99 (2008)이다.

적합한 소수성, 저 점도 상간 개질제는, 예를 들어 실리콘, 실리콘-폴리에테르 공중합체, 지방족 폴리에스테르, 방향족 폴리에스테르, 알킬렌 글리콜 (예를 들어, 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 폴리부틸렌 글리콜 등), 알칸 디올 (예를 들어, 1,3-프로판디올, 2,2-디메틸-1,3-프로판디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 2,2,4-트리메틸-1,6 헥산디올, 1,3-시클로헥산디메탄올, 1,4-시클로헥산디메탄올, 2,2,4,4-테트라메틸-1,3-시클로부탄디올 등), 아민 옥시드 (예를 들어, 옥틸디메틸아민 옥시드), 지방산 에스테르 등을 포함할 수 있다. 특히 적합한 한 상간 개질제는 폴리에테르 폴리올, 예컨대 바스프 코포레이션(BASF Corp.)으로부터 플루리올(PLURIOL)® WI라는 상표명으로 시판되는 것이다. 또 다른 적합한 개질제는 부분 재생성 에스테르, 예컨대 홀스타(Hallstar)로부터 홀그린(HALLGREEN)® IM이라는 상표명으로 시판되는 것이다.

실제 양이 달라질 수도 있지만, 상간 개질제는 조성물에 사용된 재생성 폴리에스테르의 중량을 기준으로, 전형적으로 열가소성 조성물에 약 0.1 중량% 내지 약 20 중량%, 일부 실시양태에서는 약 0.5 중량% 내지 약 15 중량%, 또한 일부 실시양태에서는 약 1 중량% 내지 약 10 중량%의 양으로 사용된다. 전체 열가소성 조성물 중의 상간 개질제의 농도는 또한 약 0.05 중량% 내지 약 20 중량%, 일부 실시양태에서는 약 0.1 중량% 내지 약 15 중량%, 또한 일부 실시양태에서는 약 0.5 중량% 내지 약 10 중량%를 구성할 수 있다.

상기에 언급된 양으로 사용될 경우에, 상간 개질제는 중합체의 계면 표면으로의 용이한 이동을 가능하게 하고 열가소성 조성물의 전반적인 용융 성질을 방해하지 않으면서 탈결합을 촉진하는 특징을 갖는다. 예를 들어, 상간 개질제는 전형적으로 유리 전이 온도의 강하에 의해 중합체에 대하여 가소화 효과를 미치지 않는다. 이와 달리, 본 발명의 발명자들은 열가소성 조성물의 유리 전이 온도가 초기 재생성 폴리에스테르와 실질적으로 동일할 수 있음을 발견하였다. 이와 관련해서, 조성물의 유리 온도 대 폴리에스테르의 유리 온도의 비율은 전형적으로 약 0.7 내지 약 1.3, 일부 실시양태에서는 약 0.8 내지 약 1.2, 또한 일부 실시양태에서는 약 0.9 내지 약 1.1이다. 열가소성 조성물은, 예를 들어 약 35℃ 내지 약 80℃, 일부 실시양태에서는 약 40℃ 내지 약 80℃, 또한 일부 실시양태에서는 약 50℃ 내지 약 65℃의 유리 전이 온도를 가질 수 있다. 열가소성 조성물의 용융 유량은 또한 재생성 폴리에스테르의 용융 유량과 유사할 수 있다. 예를 들어, 조성물의 용융 유량 (건량 기준)은 약 0.1 내지 약 70 그램/10분, 일부 실시양태에서는 약 0.5 내지 약 50 그램/10분, 또한 일부 실시양태에서는 약 5 내지 약 25 그램/10분일 수 있고, 이는 2160 그램의 하중하에 190℃의 온도에서 측정된 것이다.

D. 상용화제

상기에서 나타낸 바와 같이, 중합체 강인화 첨가제는 일반적으로 재생성 폴리에스테르의 용해도 파라미터에 비교적 근접한 용해도 파라미터를 갖는 것으로 선택된다. 이는 특히 상의 상용성을 향상시키고 연속상 내에서의 불연속 도메인의 전체 분포를 개선할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 특정 실시양태에서, 재생성 폴리에스테르와 중합체 강인화 첨가제 사이의 상용성을 더욱 향상시키기 위해 상용화제가 임의로 사용될 수 있다. 이는 중합체 강인화 첨가제가 극성 잔기, 예컨대 폴리우레탄, 아크릴 수지 등을 가질 경우에 특히 바람직할 수 있다. 상용화제는, 사용될 경우에, 전형적으로 열가소성 조성물의 약 0.5 중량% 내지 약 20 중량%, 일부 실시양태에서는 약 1 중량% 내지 약 15 중량%, 또한 일부 실시양태에서는 약 1.5 중량% 내지 약 10 중량%를 구성한다. 적합한 상용화제의 한 예는 관능화된 폴리올레핀이다. 극성 성분은, 예를 들어 하나 이상의 관능기에 의해 제공될 수 있고, 비-극성 성분은 올레핀에 의해 제공될 수 있다. 상용화제의 올레핀 성분은 일반적으로 상기에 기재된 바와 같은 올레핀 단량체로부터 유래된 임의의 선형 또는 분지형 α-올레핀 단량체, 올리고머, 또는 중합체 (공중합체 포함)로부터 형성될 수 있다.

상용화제의 관능기는 분자에 극성 세그먼트를 제공하는 임의의 기일 수 있다. 특히 적합한 관능기는 말레산 무수물, 말레산, 푸마르산, 말레이미드, 말레산 히드라지드, 말레산 무수물과 디아민의 반응 생성물, 메틸나딘산 무수물, 디클로로말레산 무수물, 말레산 아미드 등이다. 말레산 무수물 개질된 폴리올레핀이 본 발명에서 사용하기에 특히 적합하다. 이러한 개질된 폴리올레핀은 전형적으로 말레산 무수물을 중합체 백본 물질 상에 그라프팅함으로써 형성된다. 이러한 말레에이트화된 폴리올레핀은 이. 아이. 듀폰 드 네무어 앤드 캄파니(E. I. du Pont de Nemours and Company)로부터 푸사본드(Fusabond)®라는 상품명으로 시판되는 것, 예컨대 P 시리즈 (화학적으로 개질된 폴리프로필렌), E 시리즈 (화학적으로 개질된 폴리에틸렌), C 시리즈 (화학적으로 개질된 에틸렌 비닐 아세테이트), A 시리즈 (화학적으로 개질된 에틸렌 아크릴레이트 공중합체 또는 삼원공중합체), 또는 N 시리즈 (화학적으로 개질된 에틸렌-프로필렌, 에틸렌-프로필렌 디엔 단량체 ("EPDM") 또는 에틸렌-옥텐)이다. 별법으로, 말레에이트화된 폴리올레핀은 또한 켐투라 코포레이션(Chemtura Corp.)으로부터 폴리본드(Polybond)®라는 상품명으로, 또한 이스트만 케미컬 캄파니(Eastman Chemical Company)로부터 이스트만 G 시리즈라는 상품명으로 시판되고 있다.

특정 실시양태에서, 상용화제는 또한 반응성일 수 있다. 이러한 반응성 상용화제의 한 예는 평균적으로, 분자 당 2개 이상의 옥시란 고리를 함유하는 폴리에폭시드 개질제이다. 이론에 구애됨이 없이, 이러한 폴리에폭시드 분자는 특정 조건하에서 재생성 폴리에스테르의 반응을 유도함으로써, 유리 전이 온도를 유의하게 낮추지 않으면서 그의 용융 강도를 개선할 수 있는 것으로 생각된다. 반응은 쇄 연장, 측쇄 분지화, 그라프팅, 공중합체 형성 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 쇄 연장은 다양한 반응 경로를 통해 발생할 수 있다. 예를 들어, 개질제는 재생성 폴리에스테르의 카르복실 말단기를 통한 (에스테르화) 또는 히드록실 기를 통한 (에테르화) 친핵성 고리-열림 반응을 가능하게 할 수 있다. 옥사졸린 부반응이 또한 발생하여 에스테르아미드 잔기를 형성할 수 있다. 이러한 반응을 통해, 재생성 폴리에스테르의 분자량이 증가하여 용융 가공 동안에 종종 관찰되는 열화에 대응할 수 있다. 상기에 기재된 바와 같이 재생성 폴리에스테르와의 반응을 유도하는 것이 바람직하지만, 본 발명의 발명자들은 이러한 반응이 너무 과도하면 폴리에스테르 백본 간의 가교가 유도될 수 있음을 발견하였다. 이러한 가교가 상당히 진행되도록 둔다면, 생성 중합체 블렌드는 취약해질 수 있고 바람직한 탄성률 및 연신율 성질을 갖는 필름으로 형성하기가 어려울 수 있다.

이와 관련해서, 본 발명의 발명자들은 "에폭시 당량"으로 정량화될 수 있는, 비교적 낮은 에폭시 관능도를 갖는 폴리에폭시드 개질제가 특히 효과적임을 발견하였다. 에폭시 당량은 에폭시 기 한 분자를 함유하는 수지의 양을 반영하고, 개질제의 수평균 분자량을 분자내 에폭시 기의 개수로 나누어 계산할 수 있다. 본 발명의 폴리에폭시드 개질제는 전형적으로 약 7,500 내지 약 250,000 그램/몰, 일부 실시양태에서는 약 15,000 내지 약 150,000 그램/몰, 또한 일부 실시양태에서는 약 20,000 내지 100,000 그램/몰의 수평균 분자량을 가지며, 다분산 지수는 전형적으로 2.5 내지 7의 범위를 갖는다. 폴리에폭시드 개질제는 50개 미만, 일부 실시양태에서는 5 내지 45개, 또한 일부 실시양태에서는 15 내지 40개의 에폭시 기를 함유할 수 있다. 결국, 에폭시 당량은 약 15,000 그램/몰 미만, 일부 실시양태에서는 약 200 내지 약 10,000 그램/몰, 또한 일부 실시양태에서는 약 500 내지 약 7,000 그램/몰일 수 있다.

폴리에폭시드는 말단 에폭시 기, 골격 옥시란 단위, 및/또는 펜던트(pendent) 에폭시 기를 함유하는 선형 또는 분지형의, 단일중합체 또는 공중합체 (예를 들어, 랜덤, 그라프트, 블록 등)일 수 있다. 이러한 폴리에폭시드를 형성하는 데에 사용되는 단량체는 다양할 수 있다. 한 특정 실시양태에서, 예를 들어, 폴리에폭시드 개질제는 하나 이상의 에폭시-관능성 (메트)아크릴 단량체 성분을 함유한다. 본원에서 사용된 용어 "(메트)아크릴"은 아크릴 및 메타크릴 단량체 뿐만 아니라, 이들의 염 또는 에스테르, 예컨대 아크릴레이트 및 메타크릴레이트 단량체를 포함한다. 예를 들어, 적합한 에폭시-관능성 (메트)아크릴 단량체는 1,2-에폭시 기를 함유하는 것, 예컨대 글리시딜 아크릴레이트 및 글리시딜 메타크릴레이트를 포함할 수 있으나, 이들로 제한되지는 않는다. 다른 적합한 에폭시-관능성 단량체는 알릴 글리시딜 에테르, 글리시딜 에타크릴레이트, 및 글리시딜 이토코네이트를 포함한다.

폴리에폭시드는 상기에서 나타낸 바와 같이, 전형적으로 비교적 높은 분자량을 가지므로, 재생성 폴리에스테르의 쇄 연장을 초래할 뿐만 아니라, 바람직한 블렌드 형태를 달성하는 데에 도움이 될 수 있다. 따라서, 중합체의 그에 따른 용융 유량은 전형적으로 약 10 내지 약 200 그램/10분, 일부 실시양태에서는 약 40 내지 약 150 그램/10분, 또한 일부 실시양태에서는 약 60 내지 약 120 그램/10분의 범위 내에 있고, 이는 2160 그램의 하중하에 190℃의 온도에서 측정된 것이다.

필요에 따라, 바람직한 분자량을 달성하는 데에 도움이 되기 위해 추가의 단량체가 또한 폴리에폭시드에 사용될 수 있다. 이러한 단량체는 다양할 수 있고, 예를 들어 에스테르 단량체, (메트)아크릴 단량체, 올레핀 단량체, 아미드 단량체 등을 포함한다. 예를 들어, 한 특정 실시양태에서, 폴리에폭시드 개질제는 하나 이상의 선형 또는 분지형 α-올레핀 단량체, 예컨대 2 내지 20개의 탄소 원자, 바람직하게는 2 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 것을 포함한다. 구체적인 예는 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐; 3-메틸-1-부텐; 3,3-디메틸-1-부텐; 1-펜텐; 하나 이상의 메틸, 에틸 또는 프로필 치환기를 갖는 1-펜텐; 하나 이상의 메틸, 에틸 또는 프로필 치환기를 갖는 1-헥센; 하나 이상의 메틸, 에틸 또는 프로필 치환기를 갖는 1-헵텐; 하나 이상의 메틸, 에틸 또는 프로필 치환기를 갖는 1-옥텐; 하나 이상의 메틸, 에틸 또는 프로필 치환기를 갖는 1-노넨; 에틸, 메틸 또는 디메틸-치환된 1-데센; 1-도데센; 및 스티렌을 포함한다. 특히 바람직한 α-올레핀 공단량체는 에틸렌 및 프로필렌이다.

또 다른 적합한 단량체는 에폭시-관능성이 아닌 (메트)아크릴 단량체를 포함할 수 있다. 이러한 (메트)아크릴 단량체의 예는 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, n-프로필 아크릴레이트, i-프로필 아크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트, s-부틸 아크릴레이트, i-부틸 아크릴레이트, t-부틸 아크릴레이트, n-아밀 아크릴레이트, i-아밀 아크릴레이트, 이소보르닐 아크릴레이트, n-헥실 아크릴레이트, 2-에틸부틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, n-옥틸 아크릴레이트, n-데실 아크릴레이트, 메틸시클로헥실 아크릴레이트, 시클로펜틸 아크릴레이트, 시클로헥실 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 2-히드록시에틸 메타크릴레이트, n-프로필 메타크릴레이트, n-부틸 메타크릴레이트, i-프로필 메타크릴레이트, i-부틸 메타크릴레이트, n-아밀 메타크릴레이트, n-헥실 메타크릴레이트, i-아밀 메타크릴레이트, s-부틸-메타크릴레이트, t-부틸 메타크릴레이트, 2-에틸부틸 메타크릴레이트, 메틸시클로헥실 메타크릴레이트, 신나밀 메타크릴레이트, 크로틸 메타크릴레이트, 시클로헥실 메타크릴레이트, 시클로펜틸 메타크릴레이트, 2-에톡시에틸 메타크릴레이트, 이소보르닐 메타크릴레이트 등 뿐만 아니라, 이들의 조합을 포함할 수 있다.

본 발명의 특히 바람직한 한 실시양태에서, 폴리에폭시드 개질제는 에폭시-관능성 (메트)아크릴 단량체 성분, α-올레핀 단량체 성분, 및 비-에폭시 관능성 (메트)아크릴 단량체 성분으로부터 형성된 삼원공중합체이다. 예를 들어, 폴리에폭시드 개질제는 하기 구조를 갖는 폴리(에틸렌-코-메틸아크릴레이트-코-글리시딜 메타크릴레이트)일 수 있다:

식 중, x, y, 및 z는 1 이상이다.

에폭시 관능성 단량체는 다양한 공지된 기술을 사용하여 중합체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 극성 관능기를 함유하는 단량체를 중합체 백본 상에 그라프팅시켜 그라프트 공중합체를 형성할 수 있다. 이러한 그라프팅 기술은 당업계에 널리 공지되어 있고, 예를 들어 모든 목적을 위해 그 전문이 본원에 참조로 포함되는 미국 특허 5,179,164에 개시되어 있다. 다른 실시양태에서, 에폭시 관능기를 함유하는 단량체는 공지된 자유 라디칼 중합 기술, 예컨대 고압 반응, 지글러-나타 촉매 반응 시스템, 단일활성점 촉매 (예를 들어, 메탈로센) 반응 시스템 등을 사용하여, 단량체와 공중합되어 블록 또는 랜덤 공중합체를 형성할 수 있다.

단량체 성분(들)의 상대 비율은 에폭시-반응성과 용융 유량 사이의 균형을 달성하도록 선택될 수 있다. 보다 구체적으로, 높은 에폭시 단량체 함량은 재생성 폴리에스테르와의 양호한 반응성을 초래할 수 있지만, 너무 높은 함량은 용융 유량을 폴리에폭시드 개질제가 중합체 블렌드의 용융 강도에 악영향을 미칠 정도로 감소시킬 수 있다. 따라서, 대부분의 실시양태에서, 에폭시-관능성 (메트)아크릴 단량체(들)는 공중합체의 약 1 중량% 내지 약 25 중량%, 일부 실시양태에서는 약 2 중량% 내지 약 20 중량%, 또한 일부 실시양태에서는 약 4 중량% 내지 약 15 중량%를 구성한다. α-올레핀 단량체(들)는 마찬가지로 공중합체의 약 55 중량% 내지 약 95 중량%, 일부 실시양태에서는 약 60 중량% 내지 약 90 중량%, 또한 일부 실시양태에서는 약 65 중량% 내지 약 85 중량%를 구성할 수 있다. 다른 단량체 성분 (예를 들어, 비-에폭시 관능성 (메트)아크릴 단량체)은, 사용될 경우에, 공중합체의 약 5 중량% 내지 약 35 중량%, 일부 실시양태에서는 약 8 중량% 내지 약 30 중량%, 또한 일부 실시양태에서는 약 10 중량% 내지 약 25 중량%를 구성할 수 있다. 본 발명에서 사용가능한 적합한 폴리에폭시드 개질제의 한 구체적인 예는 아르케마(Arkema)로부터 로타더(LOTADER)® AX8950 또는 AX8900이라는 상품명으로 시판되는 것이다. 예를 들어, 로타더® AX8950은 70 내지 100 g/10분의 용융 유량을 가지며 7 중량% 내지 11 중량%의 글리시딜 메타크릴레이트 단량체 함량, 13 중량% 내지 17 중량%의 메틸 아크릴레이트 단량체 함량, 및 72 중량% 내지 80 중량%의 에틸렌 단량체 함량을 갖는다.

폴리에폭시드 개질제를 형성하는 데에 사용되는 단량체의 유형 및 상대 함량을 조절하는 것 이외에도, 전체 중량%를 또한 조절하여 바람직한 이점을 달성할 수 있다. 예를 들어, 개질 수준이 너무 낮으면, 바람직한 용융 강도 및 기계적 성질의 증가가 달성되지 않을 수 있다. 그러나, 본 발명의 발명자들은 또한, 개질 수준이 너무 높으면, 강력한 분자 상호작용 (예를 들어, 가교) 및 에폭시 관능기에 의한 물리적 네트워크의 형성으로 인해 필름을 형성하는 능력이 제한될 수 있음을 발견하였다. 따라서, 폴리에폭시드 개질제는 조성물에 사용된 재생성 폴리에스테르의 중량을 기준으로, 전형적으로 약 0.05 중량% 내지 약 10 중량%, 일부 실시양태에서는 약 0.1 중량% 내지 약 8 중량%, 일부 실시양태에서는 약 0.5 중량% 내지 약 5 중량%, 또한 일부 실시양태에서는 약 1 중량% 내지 약 3 중량%의 양으로 사용된다. 폴리에폭시드 개질제는 또한 조성물의 총 중량을 기준으로, 약 0.05 중량% 내지 약 10 중량%, 일부 실시양태에서는 약 0.05 중량% 내지 약 8 중량%, 일부 실시양태에서는 약 0.1 중량% 내지 약 5 중량%, 또한 일부 실시양태에서는 약 0.5 중량% 내지 약 3 중량%를 구성할 수 있다.

폴리에폭시드 개질제는 또한, 사용될 경우에, 재생성 폴리에스테르와의 반응성을 추가로 향상시키는 방식으로 열가소성 조성물의 형태에 영향을 미칠 수 있다. 보다 구체적으로, 생성 형태는 연속적 폴리에스테르 매트릭스 전체에 걸쳐 분포된 복수의 불연속적 폴리에폭시드 개질제 도메인을 가질 수 있다. 이러한 "2차" 도메인은 다양한 형상, 예컨대 타원형, 구형, 원통형 등을 가질 수 있다. 그러나, 형상과 상관없이, 각 2차 도메인의 크기는 블렌딩 후에 재생성 폴리에스테르와의 반응을 위한 증가한 표면적을 제공하도록 작다. 예를 들어, 2차 도메인의 크기 (예를 들어, 길이)는 전형적으로 약 10 내지 약 1000 나노미터, 일부 실시양태에서는 약 20 내지 약 800 나노미터, 일부 실시양태에서는 약 40 내지 약 600 나노미터, 또한 일부 실시양태에서는 약 50 내지 약 400 나노미터의 범위이다. 상기에서 언급한 바와 같이, 강인화 첨가제 또한 조성물의 "주" 도메인이라 간주되는 불연속 도메인을 폴리에스테르 매트릭스 내에 형성한다. 물론, 도메인이 폴리에폭시드, 강인화 첨가제, 및/또는 블렌드의 기타 성분의 조합에 의해 형성될 수도 있음을 알아야 한다.

폴리에폭시드 이외에도, 다른 반응성 상용화제, 예컨대 옥사졸린-관능화된 중합체, 시아나이드-관능화된 중합체 등이 또한 본 발명에서 사용될 수 있다. 이러한 반응성 상용화제는, 사용될 경우에, 폴리에폭시드 개질제에 대하여 상기에서 언급한 농도 내에서 사용될 수 있다. 한 특정 실시양태에서, 옥사졸린 고리-함유 단량체가 그라프팅된 폴리올레핀인 옥사졸린-그라프팅된 폴리올레핀이 사용될 수 있다. 옥사졸린은 2-옥사졸린, 예컨대 2-비닐-2-옥사졸린 (예를 들어, 2-이소프로페닐-2-옥사졸린), 2-지방-알킬-2-옥사졸린 (예를 들어, 올레산, 리놀레산, 팔미톨레산, 가돌레산, 에루신산 및/또는 아라키돈산의 에탄올아미드로부터 수득가능한 것) 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 옥사졸린은, 예를 들어 리시놀옥사졸린 말레이네이트, 운데실-2-옥사졸린, 소야-2-옥사졸린, 리시누스-2-옥사졸린 및 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 옥사졸린은 2-이소프로페닐-2-옥사졸린, 2-이소프로페닐-4,4-디메틸-2-옥사졸린 및 이들의 조합으로부터 선택된다.

E. 기타 성분

본 발명의 한 유익한 측면은 양호한 기계적 성질 (예를 들어, 연신율)이 통상의 가소제, 예컨대 다우 케미컬로부터 카르보왁스(Carbowax)™라는 상품명으로 시판되는 것과 같은 고체 또는 반고체 폴리에틸렌 글리콜을 필요로 하지 않으면서 제공될 수 있다는 점이다. 열가소성 조성물은 일반적으로 이러한 가소제가 존재하지 않을 수 있다. 그럼에도 불구하고, 가소제가 본 발명의 특정 실시양태에서 사용될 수도 있음을 알아야 한다. 그러나, 가소제는, 사용될 경우에, 전형적으로 열가소성 조성물의 약 10 중량% 미만, 일부 실시양태에서는 약 0.1 중량% 내지 약 5 중량%, 또한 일부 실시양태에서는 약 0.2 중량% 내지 약 2 중량%의 양으로 존재한다. 물론, 다양한 이유로 다른 성분이 사용될 수도 있다. 예를 들어, 사용가능한 물질은 촉매, 안료, 산화방지제, 안정화제, 계면활성제, 왁스, 고체 용매, 충전제, 기핵제 (예를 들어, 이산화티타늄, 탄산칼슘 등), 미립자, 및 열가소성 조성물의 가공성을 향상시키기 위해 첨가되는 다른 물질을 비제한적으로 포함한다. 사용될 경우에, 이러한 부가적인 성분의 양은 최적의 상용성 및 비용-효과를 보장하도록 최소화되는 것이 일반적으로 바람직하다. 따라서, 예를 들어, 이러한 성분은 열가소성 조성물의 약 10 중량% 미만, 일부 실시양태에서는 약 8 중량% 미만, 또한 일부 실시양태에서는 약 5 중량% 미만을 구성하는 것이 일반적으로 바람직하다.

II. 블렌딩

원료 (예를 들어, 재생성 폴리에스테르, 강인화 첨가제, 및 상간 개질제)는 다양한 공지된 기술을 사용하여 블렌딩될 수 있다. 한 실시양태에서, 예를 들어, 원료는 개별적으로 또는 조합되어 공급될 수 있다. 예를 들어, 원료를 우선 함께 건식 혼합하여 본질적으로 균질한 건조 혼합물을 형성할 수 있다. 원료는 또한 동시에 또는 순차적으로, 물질을 분산가능하게 블렌딩하는 용융 가공 장치에 공급될 수 있다. 배치식 및/또는 연속식 용융 가공 기술이 이용될 수 있다. 예를 들어, 혼합기/혼련기, 밴버리(Banbury) 혼합기, 파렐(Farrel) 연속식 혼합기, 단축 압출기, 이축 압출기, 롤밀 등을 이용하여 물질을 블렌딩하고 용융 가공할 수 있다. 특히 적합한 용융 가공 장치는 동방향 회전 이축 압출기 (예를 들어, 미국 뉴저지주 람세이에 소재하는 워너 앤드 플라이더러 코포레이션(Werner & Pfleiderer Corporation)으로부터 입수가능한 ZSK-30 압출기 또는 영국 스톤에 소재하는 써모 일렉트론 코포레이션(Thermo Electron Corp.)으로부터 입수가능한 써모 프리즘™ 유에스에이랩 16(Thermo Prism™ USALAB 16) 압출기)일 수 있다. 이러한 압출기는 공급구 및 배출구를 포함할 수 있고 고 강도의 분배 및 분산 혼합을 제공한다. 예를 들어, 원료는 이축 압출기의 동일하거나 상이한 공급구에 공급되고 용융 블렌딩되어 실질적으로 균질한 용융 혼합물을 형성할 수 있다. 필요에 따라, 다른 첨가제가 또한 중합체 용융물에 주입되고/거나 압출기의 길이를 따라 상이한 지점에서 별도로 압출기에 공급될 수 있다. 별법으로, 첨가제는 재생성 폴리에스테르, 강인화 첨가제, 및/또는 상간 개질제와 예비-블렌딩될 수 있다.

선택된 특정 가공 기술에 상관없이, 원료는 충분한 분산을 보장하나, 불연속 도메인의 크기를 불리하게 감소시켜 바람직한 인성 및 연신율을 달성할 수 없을 정도로 높지는 않은 충분한 전단/압력 및 가열하에 블렌딩된다. 예를 들어, 블렌딩은 전형적으로 약 180℃ 내지 약 260℃, 일부 실시양태에서는 약 185℃ 내지 약 250℃, 또한 일부 실시양태에서는 약 190℃ 내지 약 240℃의 온도에서 발생한다. 또한, 용융 가공 동안의 겉보기 전단 속도는 약 10초^-1 내지 약 3000초^-1, 일부 실시양태에서는 약 50초^-1 내지 약 2000초^-1, 또한 일부 실시양태에서는 약 100초^-1 내지 약 1200초^-1의 범위일 수 있다. 겉보기 전단 속도는 4Q/πR³에 해당되고, 여기서 Q는 중합체 용융물의 부피 유량 ("m³/s")이고, R은 용융된 중합체가 유동하는 모세관 (예를 들어, 압출기 다이)의 반경 ("m")이다. 물론, 목적하는 균질도를 달성하기 위해 처리 속도에 반비례하는, 용융 가공 동안의 체류 시간과 같은 다른 변수가 또한 조절될 수 있다.

바람직한 전단 조건 (예를 들어, 속도, 체류 시간, 전단 속도, 용융 가공 온도 등)을 달성하기 위해, 압출기 스크류(들)의 속도가 특정 범위에서 선택될 수 있다. 일반적으로, 스크류 속도가 증가함에 따라 시스템으로의 부가적인 기계적 에너지 투입으로 인해 생성물 온도의 상승이 관찰된다. 예를 들어, 스크류 속도는 약 50 내지 약 500회의 회전/분 ("rpm"), 일부 실시양태에서는 약 70 내지 약 300 rpm, 또한 일부 실시양태에서는 약 100 내지 약 200 rpm의 범위일 수 있다. 이는 생성 도메인의 크기에 악영향을 미치지 않으면서 강인화 첨가제 및 상간 개질제를 분산시킬 정도로 충분히 높은 온도를 초래할 수 있다. 용융 전단 속도, 및 그에 따른 중합체의 분산도는 또한 압출기의 혼합 구역 내의 하나 이상의 분배 및/또는 분산 혼합 요소의 사용을 통해 증가할 수 있다. 단축 압출기에 적합한 분배 혼합기는, 예를 들어 색손(Saxon), 둘마지(Dulmage), 캐비티 트랜스퍼(Cavity Transfer) 혼합기 등을 포함할 수 있다. 또한, 적합한 분산 혼합기는 블리스터 링(Blister ring), 리로이(Leroy)/매독(Maddock), CRD 혼합기 등을 포함할 수 있다. 당업계에 널리 공지된 바와 같이, 혼합은 중합체 용융물의 폴딩(folding) 및 재배향을 초래하는 배럴(barrel) 내 핀(pin), 예컨대 부스(Buss) 혼련 압출기, 캐비티 트랜스퍼 혼합기, 및 볼텍스 인터메싱 핀 (Vortex Intermeshing Pin; VIP) 혼합기에 사용되는 것들의 사용에 의해 추가로 개선될 수 있다.

III. 필름 구성

블로잉(blowing), 캐스팅(casting), 평다이 압출 등을 포함하는 임의의 공지된 기술이 블렌딩된 조성물로부터 필름을 형성하는 데에 사용될 수 있다. 한 특정 실시양태에서, 필름은 기체 (예를 들어, 공기)가 환상 다이를 통해 압출된 중합체 블렌드의 기포를 팽창시키는 데에 사용되는 블로잉 공정에 의해 형성될 수 있다. 그 후에, 기포는 붕괴되어 평필름 형태로 집합된다. 블로잉 필름의 제조 방법은, 예를 들어 미국 특허 3,354,506 (Raley); 3,650,649 (Schippers); 및 3,801,429 (Schrenk et al.) 뿐만 아니라, 미국 특허 출원 공보 2005/0245162 (McCormack, et al.) 및 2003/0068951 (Boggs, et al.)에 개시되어 있다. 그러나, 또 다른 실시양태에서는, 필름이 캐스팅 기술을 사용하여 형성되기도 한다.

예를 들어, 도 1을 참조하면, 캐스트 필름 형성 방법의 한 실시양태가 도시되어 있다. 이 실시양태에서, 원료 (도시되지 않음)는 압출기 (80)에 공급된 다음, 캐스팅 롤 (90) 상으로 캐스팅되어 단층 전구 필름 (10a)을 형성한다. 다층 필름을 제조하고자 한다면, 복수의 층을 캐스팅 롤 (90) 상으로 함께 공압출시킨다. 캐스팅 롤 (90)은 임의로 필름에 패턴을 부여하기 위해 엠보싱(embossing) 요소가 제공될 수 있다. 전형적으로, 캐스팅 롤 (90)은 시트 (10a)가 형성될 때, 시트를 고화시키고 켄칭시키기에 충분한 온도, 예컨대 약 20 내지 60℃에서 유지된다. 필요에 따라, 진공 박스가 캐스팅 롤 (90)에 인접하게 위치하여, 전구 필름 (10a)을 롤 (90)의 표면에 근접 유지하는 데에 도움이 될 수 있다. 추가로, 에어 나이프(air knife) 또는 정전기 피너(pinner)가 전구 필름 (10a)이 방사 롤 주위를 이동할 때 전구 필름을 캐스팅 롤 (90)의 표면에 대하여 대항시키는 데에 도움이 될 수 있다. 에어 나이프는 필름의 연부를 고정시키기 위해 매우 고 유량으로 공기 스트림을 집중시키는, 당업계에 공지된 장치이다.

캐스팅되었으면, 필름 (10a)은 이어서 하나 이상의 방향으로 임의로 배향되어 필름 균일성을 추가로 개선하고 두께를 감소시킬 수 있다. 필름은 필름의 1종 이상의 중합체의 융점보다는 낮지만, 조성물을 연신 또는 신장시킬 정도로 충분히 높은 온도로 즉시 재가열될 수 있다. 순차적인 배향의 경우에는, "연화된" 필름이 상이한 회전 속도로 회전하는 롤에 의해 연신되어, 시트가 세로 방향 (종방향)으로 바람직한 연신비로 신장된다. 그 후에, 이러한 "단축" 배향 필름은 섬유상 웹으로 라미네이팅될 수 있다. 또한, 단축 배향 필름은 횡방향으로 배향되어 "이축 배향" 필름을 형성할 수 있다. 예를 들어, 필름은 그의 측연부에서 체인 클립에 의해 클램핑되고 텐터 오븐(tenter oven)으로 이송될 수 있다. 텐터 오븐에서, 필름은 재가열되고 그의 정방향 이동에서 분기된 체인 클립에 의해 횡방향으로 바람직한 연신비로 연신될 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 예를 들어, 단축 배향 필름의 한 형성 방법이 도시되어 있다. 도해된 바와 같이, 전구 필름 (10a)은 필름-배향 유닛 (100) 또는 종방향 배향기 ("MDO"), 예컨대 미국 로드 아일랜드주 프로피던스에 소재하는 마샬 앤드 윌람스, 캄파니(Marshall and Willams, Co.)로부터 시판되는 것으로 인도된다. MDO는 복수의 신장 롤 (예컨대, 5 내지 8개)을 가지며, 이들은 필름을 도 1에 도시된 공정을 통한 필름의 이동 방향인 종방향으로 점진적으로 신장시키고 박화(thin)시킨다. MDO (100)가 8개의 롤을 갖는 것으로 도해되었지만, 롤의 개수는 바람직한 신장 수준 및 각 롤 사이의 신장도에 따라, 그보다 많거나 적을 수 있음을 알아야 한다. 필름은 단일 또는 복수의 별개의 신장 작업으로 신장될 수 있다. MDO 장치의 롤 중 일부는 점진적으로 증가하는 속도로 작동되지 않을 수 있음을 주목해야 한다. 필요에 따라, MDO (100)의 롤 중 일부는 예열 롤로서 작용할 수 있다. 존재한다면, 이러한 처음 몇 개의 롤은 필름 (10a)을 실온 이상으로 (예를 들어, 125℉까지) 가열한다. MDO의 인접해 있는 롤의 점진적으로 빨라지는 속도는 필름 (10a)을 신장시키는 작용을 한다. 신장 롤이 회전하는 속도는 필름의 신장 정도 및 최종 필름 중량을 결정한다.

그 후에, 생성 필름 (10b)은 테이크업(take-up) 롤 (60) 상에 권취되어 보관될 수 있다. 여기서 도시되지는 않았지만, 당업계에 공지된 다양한 부가적이고 잠재적인 가공 및/또는 마무리 단계, 예컨대 슬릿팅(slitting), 처리, 천공, 그래픽 인쇄, 또는 필름의 다른 층 (예를 들어, 부직 웹 물질)과의 라미네이팅이 본 발명의 취지 및 범주에서 벗어나지 않으면서 수행될 수 있다.

본 발명의 필름은 단층 또는 다층일 수 있다. 다층 필름은 층의 공압출, 압출 코팅, 또는 임의의 통상적인 층형성 공정에 의해 제조될 수 있다. 예를 들어, 필름은 2 내지 15개의 층, 또한 일부 실시양태에서는 3 내지 12개의 층을 함유할 수 있다. 이러한 다층 필름은 보통 하나 이상의 베이스 층 및 하나 이상의 추가 층 (예를 들어, 표면 층)을 함유하지만, 바람직한 임의의 개수의 층을 함유할 수 있다. 예를 들어, 다층 필름은 베이스 층 및 하나 이상의 표면 층으로부터 형성될 수 있고, 여기서 베이스 층은 본 발명의 열가소성 조성물로부터 형성된다. 대부분의 실시양태에서, 표면 층(들)은 상기에 기재된 바와 같은 열가소성 조성물로부터 형성된다. 그러나, 다른 중합체, 예컨대 폴리올레핀 중합체 (예를 들어, 선형 저 밀도 폴리에틸렌 (LLDPE) 또는 폴리프로필렌)가 또한 표면 층(들)에 사용될 수 있음을 알아야 한다.

본 발명의 필름의 두께는 유연성을 증가시키기 위해 비교적 얇을 수 있다. 예를 들어, 필름은 약 1 내지 약 200 마이크로미터, 일부 실시양태에서는 약 2 내지 약 150 마이크로미터, 일부 실시양태에서는 약 5 내지 약 100 마이크로미터, 또한 일부 실시양태에서는 약 10 내지 약 60 마이크로미터의 두께를 가질 수 있다. 이러한 얇은 두께를 가짐에도 불구하고, 본 발명의 필름은 사용 중에 양호한 기계적 성질을 유지할 수 있다. 예를 들어, 필름은 비교적 연성이다. 필름 연성의 지표인 한 파라미터는, 예컨대 23℃에서 ASTM 표준 D638-10에 따라 얻어진 응력 변형률 곡선에 의해 결정된 파단점에서의 필름의 연신율 (%)이다. 예를 들어, 필름의 파단시 종방향 ("MD") 연신율 (%)은 약 10% 이상, 일부 실시양태에서는 약 50% 이상, 일부 실시양태에서는 약 80% 이상, 또한 일부 실시양태에서는 약 100% 내지 약 600%일 수 있다. 또한, 필름의 파단시 횡방향 ("CD") 연신율 (%)은 약 15% 이상, 일부 실시양태에서는 약 40% 이상, 일부 실시양태에서는 약 70% 이상, 또한 일부 실시양태에서는 약 100% 내지 약 400%일 수 있다. 연성의 지표인 또 다른 파라미터는 인장 응력 대 인장 변형률의 비율에 해당되고 응력-변형률 곡선의 기울기로부터 결정된 필름의 인장 탄성률이다. 예를 들어, 필름은 전형적으로 약 2500 메가파스칼 ("MPa") 이하, 일부 실시양태에서는 약 2200 MPa 이하, 일부 실시양태에서는 약 50 MPa 내지 약 2000 MPa, 또한 일부 실시양태에서는 약 100 MPa 내지 약 1000 MPa의 MD 및/또는 CD 인장 탄성률을 나타낸다. 인장 탄성률은 23℃에서 ASTM D638-10에 따라 측정할 수 있다.

필름은 연성이더라도, 여전히 비교적 강성일 수 있다. 필름의 상대 강도의 지표인 한 파라미터는, 예컨대 ASTM 표준 D638-10에 따라 얻어진 응력-변형률 곡선에서 달성된 피크 응력에 해당되는 한계 인장 강도이다. 예를 들어, 본 발명의 필름은 약 5 내지 약 65 MPa, 일부 실시양태에서는 약 10 MPa 내지 약 60 MPa, 또한 일부 실시양태에서는 약 20 MPa 내지 약 55 MPa의 MD 및/또는 CD 피크 응력을 나타낼 수 있다. 필름은 또한 약 5 MPa 내지 약 60 MPa, 일부 실시양태에서는 약 10 MPa 내지 약 50 MPa, 또한 일부 실시양태에서는 약 20 MPa 내지 약 45 MPa의 MD 및/또는 CD 파단 응력을 나타낼 수 있다. 피크 응력 및 파단 응력은 23℃에서 ASTM D638-10에 따라 측정할 수 있다.

필요에 따라, 본 발명의 필름은 하나 이상의 부가적인 가공 단계에 적용될 수 있다. 이러한 공정의 예는, 예를 들어 그루브(groove) 롤 신장, 천공, 엠보싱, 코팅 등을 포함한다. 필름은 또한 그의 성질을 개선하기 위해 공지된 다양한 기술을 사용하여 표면 처리될 수 있다. 예를 들어, 고 에너지 빔 (예를 들어, 플라즈마, x선, 전자빔 등)을 사용하여 필름 상에 형성된 임의의 표면 층을 제거하거나 감소시키고, 표면 극성, 다공성, 위상 등을 변화시킬 수 있다.

필름은 또한 마찰 계수를 감소시키고 복합재 표면의 직물-유사 느낌을 향상시키기 위해 하나 이상의 부직 웹 외장재에 라미네이팅될 수 있다. 부직 웹 외장재의 형성에 사용되는 중합체의 예는, 예를 들어 폴리올레핀, 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌 등; 폴리테트라플루오로에틸렌; 폴리에스테르, 예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등; 폴리비닐 아세테이트; 폴리비닐 클로라이드 아세테이트; 폴리비닐 부티랄; 아크릴 수지, 예를 들어 폴리아크릴레이트, 폴리메틸아크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트 등; 폴리아미드, 예를 들어 나일론; 폴리비닐 클로라이드; 폴리비닐리덴 클로라이드; 폴리스티렌; 폴리비닐 알콜; 폴리우레탄; 폴리락트산; 이들의 공중합체 등을 포함할 수 있다. 필요에 따라, 상기에 기재된 바와 같은 재생성 중합체가 또한 사용될 수 있다. 셀룰로스 에스테르; 셀룰로스 에테르; 셀룰로스 니트레이트; 셀룰로스 아세테이트; 셀룰로스 아세테이트 부티레이트; 에틸 셀룰로스; 재생 셀롤로스, 예컨대 비스코스(viscose), 레이온(rayon) 등을 포함하나, 이들로 제한되지는 않는 합성 또는 천연 셀룰로스 중합체가 또한 사용될 수 있다. 중합체(들)가 또한 다른 첨가제, 예컨대 섬유에 바람직한 성질을 부여하는 공정 보조제 또는 처리 조성물, 나머지 양의 용매, 안료 또는 착색제 등을 함유할 수 있음을 주목해야 한다.

단일성분 및/또는 다성분 섬유가 부직 웹 외장재를 형성하는 데에 사용될 수 있다. 단일성분 섬유는 일반적으로 단일 압출기로부터 압출된 중합체 또는 중합체 블렌드로부터 형성된다. 다성분 섬유는 일반적으로 별도의 압출기로부터 압출된 2종 이상의 중합체로부터 형성된다 (예를 들어, 2성분 섬유). 중합체는 섬유의 단면에 걸쳐서 실질적으로 반복적으로 배치된 별개의 구역에 배열될 수 있다. 성분은 임의의 바람직한 구성으로, 예컨대 시쓰-코어형(sheath-core), 병렬형(side-by-side), 파이형(pie), 해중도형(island-in-the-sea), 쓰리 아일랜드형(three island), 불스 아이형(bull's eye)으로, 또는 당업계에 공지된 다양한 다른 배열로 배열될 수 있다. 다양한 비정형 형상을 갖는 다성분 섬유가 또한 형성될 수 있다.

임의의 바람직한 길이를 갖는 섬유, 예컨대 스테이플(staple) 섬유, 연속 섬유 등이 사용될 수 있다. 한 특정 실시양태에서, 예를 들어, 약 1 내지 약 150 밀리미터, 일부 실시양태에서는 약 5 내지 약 50 밀리미터, 일부 실시양태에서는 약 10 내지 약 40 밀리미터, 또한 일부 실시양태에서는 약 10 내지 약 25 밀리미터 범위의 섬유 길이를 갖는 스테이플 섬유가 사용될 수 있다. 필수적인 것은 아니지만, 당업계에 널리 공지된 바와 같이 스테이플 섬유로 섬유상 층을 형성하기 위해 카딩(carding) 기술이 이용될 수 있다. 예를 들어, 섬유는 섬유 뭉치를 섬유를 분리하는 피커(picker)에 넣음으로써 카딩 웹으로 형성될 수 있다. 그 후에, 섬유는 종방향-배향된 섬유상 부직 웹을 형성하기 위해 섬유를 추가로 분리하여 종방향으로 정렬시키는 코밍(combing) 또는 카딩 유닛을 통해 이송된다. 이어서, 카딩 웹은 본딩 카딩 부직 웹을 형성하기 위해 공지된 기술을 사용하여 결합될 수 있다.

필요에 따라, 부직 복합재를 형성하는 데에 사용되는 부직 웹 외장재는 다층 구조를 가질 수 있다. 적합한 다층 물질은, 예를 들어 스펀본드/멜트블로잉/스펀본드 (SMS) 라미네이트 및 스펀본드/멜트블로잉 (SM) 라미네이트를 포함할 수 있다. 다층 구조의 또 다른 예는 방사 뱅크(spin bank)가 섬유를 선행 방사 뱅크로부터 퇴적된 섬유 층 위에 퇴적시키는 복수의 방사 뱅크를 갖는 기기에서 제조된 스펀본드 웹이다. 이러한 개별 스펀본드 부직 웹은 또한 다층 구조인 것으로 생각될 수 있다. 이러한 상황에서, 부직 웹에서 퇴적된 섬유의 다양한 층은 동일할 수 있거나, 또는 기초 중량 및/또는 제조된 섬유의 조성, 유형, 크기, 권축 수준 및/또는 형상과 관련하여 상이할 수 있다. 또 다른 예로서, 단일 부직 웹이 스펀본드 웹, 카딩 웹 등의 2개 이상의 개별적으로 제조된 층으로서 제공될 수 있고, 이들은 함께 결합되어 부직 웹을 형성한다. 이러한 개별적으로 제조된 층은 상기에서 논의된 바와 같이, 제조 방법, 기초 중량, 조성 및 섬유와 관련하여 상이할 수 있다. 부직 웹 외장재는 추가의 섬유상 성분을 또한 함유할 수 있으므로 복합재로 간주된다. 예를 들어, 부직 웹은 당업계에 공지된 다양한 얽힘 기술 (예를 들어, 수력, 공기, 기계 등)을 사용하여 또 다른 섬유상 성분과 얽힐 수 있다. 한 실시양태에서, 부직 웹은 수력 얽힘을 사용하여 셀룰로스 섬유와 완전히 얽힌다. 전형적인 수력 얽힘 공정은 섬유를 얽히게 만들어 고도로 얽혀 있는 통합된 섬유상 구조, 예를 들어 부직 웹을 형성하기 위해 물의 고압 제트 스트림을 이용한다. 복합재의 섬유상 성분은 생성 기재를 임의의 바람직한 양으로 함유할 수 있다.

부직 웹 외장재의 기초 중량은 일반적으로 약 5 g/m² ("gsm") 내지 120 gsm, 일부 실시양태에서는 약 8 gsm 내지 약 70 gsm, 또한 일부 실시양태에서는 약 10 gsm 내지 약 35 gsm과 같이 다양할 수 있다. 다수의 부직 웹 외장재를 사용할 경우에, 이러한 물질은 동일하거나 상이한 기초 중량을 가질 수 있다.

IV. 용도

본 발명의 필름은 다양한 용도로, 예컨대 포장 필름, 예컨대 식품, 제지 제품 (예를 들어, 티슈, 와이프(wipe), 페이퍼 타올(paper towel) 등), 흡수 용품 등과 같은 다양한 용품의 폐기 처분을 위한 개별 포장지, 포장 파우치, 또는 백(bag)으로 사용될 수 있다. 흡수 용품을 위한 다양한 적합한 파우치, 포장지, 또는 백 구성은, 예를 들어 미국 특허 6,716,203 (Sorebo, et al.) 및 6,380,445 (Moder, et al.) 뿐만 아니라, 미국 특허 출원 공보 2003/0116462 (Sorebo, et al.)에 개시되어 있다.

필름은 또한 다른 용도로도 사용될 수 있다. 예를 들어, 필름은 흡수 용품에 사용될 수 있다. "흡수 용품"은 일반적으로 물 또는 다른 유체를 흡수할 수 있는 임의의 용품을 지칭한다. 일부 흡수 용품의 예는 개인 위생 흡수 용품, 예컨대 기저귀, 배변 연습용 팬티, 흡수성 팬티, 실금 용품, 여성 위생 제품 (예를 들어, 생리대, 팬티라이너 등), 수영복, 유아용 와이프 등; 의료용 흡수 용품, 예컨대 의복, 천공술 재료, 언더패드, 침대패드, 붕대, 흡수성 드레이프, 및 의료용 와이프; 식품 산업 와이퍼; 의류 제품 등을 포함하나, 이들로 제한되지는 않는다. 이러한 흡수 용품의 다수의 예는 미국 특허 5,649,916 (DiPalma, et al.); 6,110,158 (Kielpikowski); 6,663,611 (Blaney, et al.)에 개시되어 있다. 또 다른 적합한 용품은 미국 특허 출원 공보 2004/0060112 A1 (Fell et al.) 뿐만 아니라, 미국 특허 4,886,512 (Damico et al.); 5,558,659 (Sherrod et al.); 6,888,044 (Fell et al.); 및 6,511,465 (Freiburger et al.)에 개시되어 있다. 이러한 흡수 용품의 형성에 적합한 재료 및 방법은 당업자에게 널리 공지되어 있다.

이와 관련해서, 본 발명의 필름을 사용할 수 있는 흡수 용품의 한 특정 실시양태가 이제부터 더욱 상세하게 기재될 것이다. 예를 들어, 흡수 용품은 상면시트, 외측 커버 또는 배면시트, 배면시트와 상면시트의 사이에 위치하는 흡수성 코어를 함유하는 본체 부분, 및 본체 부분의 각 세로 측으로부터 연장되는 한 쌍의 플랩(flap)을 포함할 수 있다. 상면시트는 흡수 용품의 신체 대향 표면을 한정한다. 흡수성 코어는 흡수 용품의 외주면으로부터 안쪽에 위치하고, 상면시트에 인접하게 위치하는 신체-대향 면 및 배면시트에 인접하게 위치하는 의복-대향 표면을 포함한다. 본 발명의 한 특정 실시양태에서, 배면시트는 본 발명의 열가소성 조성물로부터 형성된 필름이고, 일반적으로 액체-불침투성이며 임의로 증기-투과성이다. 배면시트를 형성하는 데에 사용되는 필름은 또한 상기에 기재된 바와 같은 하나 이상의 부직 웹 외장재에 라미네이팅될 수 있다.

상면시트는 일반적으로 사용자의 신체와 접촉하도록 설계되고 액체-투과성이다. 상면시트는 흡수 용품을 완전히 감싸도록 흡수성 코어를 둘러쌀 수 있다. 별법으로, 상면시트 및 배면시트는 흡수성 코어를 넘어서 연장되어, 공지된 기술을 사용하여 주변부에서 완전히 또는 부분적으로 함께 연결될 수 있다. 전형적으로, 상면시트와 배면시트는 접착제 결합, 초음파 결합, 또는 당업계에 공지된 임의의 다른 적합한 연결 방법에 의해 연결된다. 상면시트는 위생적이고, 외양이 깨끗하며, 흡수성 코어에 수집되고 그에 의해 흡수된 신체 분비물을 숨기기 위해 어느 정도 불투명하다. 상면시트는 또한 신체 분비물이 상면시트를 관통해 흡수성 코어로 신속히 침투되는 것을 허용하지만, 체액이 상면시트를 관통해 다시 착용자의 피부로 유동하는 것은 허용하지 않는, 양호한 투과(strike-through) 및 재습윤화 특징을 나타낸다. 예를 들어, 상면시트를 위해 사용가능한 일부 적합한 물질은 부직물, 천공 열가소성 필름, 또는 이들의 조합을 포함한다. 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 2성분, 나일론, 레이온, 또는 유사 섬유로부터 제조된 부직물이 사용될 수 있다. 예를 들어, 백색 균일 스펀본드 물질이 특히 바람직한데, 그 이유는 색상이 그것을 통과한 생리액을 숨기는 양호한 차폐 성질을 나타내기 때문이다. 미국 특허 4,801,494 (Datta, et al.) 및 4,908,026 (Sukiennik, et al.)에 본 발명에서 사용가능한 다양한 다른 커버 물질이 교시되어 있다.

상면시트는 또한 체액이 흡수성 코어로 보다 용이하게 통과하도록 그를 관통해 형성된 복수의 천공을 함유할 수 있다. 천공은 상면시트 전체에 걸쳐서 랜덤하게 또는 균일하게 배열될 수 있거나, 또는 흡수 용품의 세로 축을 따라 배열된 좁은 세로 밴드 또는 스트립에만 위치할 수도 있다. 천공은 체액의 흡수성 코어로의 신속한 침투를 허용한다. 천공의 크기, 형상, 직경 및 개수는 사용자의 특정 요구에 맞추어 달라질 수 있다.

흡수 용품은 또한 상면시트와 배면시트의 사이에 위치하는 흡수성 코어를 함유할 수 있다. 흡수성 코어는 단일 흡수성 부재 또는 독립적인 별개의 흡수성 부재를 함유하는 복합재로부터 형성될 수 있다. 그러나, 임의 개수의 흡수성 부재가 본 발명에서 사용될 수 있음을 알아야 한다. 예를 들어, 한 실시양태에서, 흡수성 코어는 상면시트와 전달 지연 부재의 사이에 위치하는 흡수 부재를 함유할 수 있다. 흡수 부재는 상면시트에 전달된 체액을 z-방향으로 신속히 전달할 수 있는 물질로 제조될 수 있다. 흡수 부재는 일반적으로 바람직한 임의의 형상 및/또는 크기를 가질 수 있다. 한 실시양태에서, 흡수 부재는 흡수 용품의 전체 길이와 같거나 그 보다 짧은 길이 및 흡수 용품의 너비보다 좁은 너비를 갖는 직사각형의 형상을 갖는다. 예를 들어, 약 150 mm 내지 약 300 mm의 길이 및 약 10 mm 내지 약 60 mm의 너비가 사용될 수 있다.

상기에 언급된 기능을 달성하기 위해 임의의 다양한 물질이 흡수 부재에 사용될 수 있다. 그러한 물질은 합성 물질, 셀룰로스 물질, 또는 합성 및 셀룰로스 물질의 조합일 수 있다. 예를 들어, 에어레잉(airlaid) 셀룰로스 티슈가 흡수 부재에 사용하기에 적합할 수 있다. 에어레잉 셀룰로스 티슈는 약 10 g/m² (gsm) 내지 약 300 gsm, 또한 일부 실시양태에서는 약 100 gsm 내지 약 250 gsm 범위의 기초 중량을 가질 수 있다. 한 실시양태에서, 에어레잉 셀룰로스 티슈는 약 200 gsm의 기초 중량을 갖는다. 에어레잉 티슈는 경재(hardwood) 및/또는 연재(softwood) 섬유로부터 형성될 수 있다. 에어레잉 티슈는 미세한 세공 구조를 가지며, 특히 생리액에 대하여 우수한 위킹(wicking) 능력을 제공한다.

필요에 따라, 전달 지연 부재는 흡수 부재 아래에 수직으로 위치할 수 있다. 전달 지연 부재는 다른 흡수성 부재보다 덜 친수성인 물질을 함유할 수 있고, 일반적으로 실질적으로 소수성인 것으로 특징화될 수 있다. 예를 들어, 전달 지연 부재는 비교적 소수성인 물질, 예컨대 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에스테르 등으로 구성된 부직 섬유상 웹일 수 있고, 또한 이러한 물질의 블렌드로 구성될 수도 있다. 전달 지연 부재에 적합한 물질의 한 예는 폴리프로필렌, 이형단면(multi-lobal) 섬유로 구성된 스펀본드 웹이다. 적합한 전달 지연 부재 물질의 추가 예는 단면 형상이 원형, 삼각단면(tri-lobal) 또는 이형단면일 수 있고, 구조가 중공형 또는 충실형일 수 있는 폴리프로필렌 섬유로 구성된 스펀본드 웹을 포함한다. 전형적으로, 웹은, 예컨대 열적 결합에 의해, 웹 면적의 약 3% 내지 약 30%에 걸쳐서 결합된다. 전달 지연 부재에 사용가능한 적합한 물질의 다른 예는 미국 특허 4,798,603 (Meyer, et al.) 및 5,248,309 (Serbiak, et al.)에 개시되어 있다. 본 발명의 성능 수행을 조정하기 위해, 전달 지연 부재는 또한 그의 초기 습윤성을 증가시키기 위해 선택된 양의 계면활성제로 처리될 수 있다.

전달 지연 부재는 일반적으로 임의의 크기, 예컨대 약 150 mm 내지 약 300 mm의 길이를 가질 수 있다. 전형적으로, 전달 지연 부재의 길이는 흡수 용품의 길이와 거의 동일하다. 전달 지연 부재는 또한 너비가 흡수 부재와 동일할 수 있지만, 전형적으로는 보다 넓다. 예를 들어, 전달 지연 부재의 너비는 약 50 mm 내지 약 75 mm, 특히 약 48 mm일 수 있다. 전달 지연 부재는 전형적으로 다른 흡수성 부재보다 적은 기초 중량을 갖는다. 예를 들어, 전달 지연 부재의 기초 중량은 전형적으로 약 150 g/m² (gsm) 미만, 또한 일부 실시양태에서는 약 10 gsm 내지 약 100 gsm이다. 한 특정 실시양태에서, 전달 지연 부재는 약 30 gsm의 기초 중량을 갖는 스펀본드 웹으로부터 형성된다.

상기에 언급된 부재 이외에도, 흡수성 코어는 복합 흡수성 부재, 예컨대 코폼(coform) 물질을 또한 포함할 수 있다. 이 경우에, 유체는 전달 지연 부재로부터 복합 흡수성 부재로 위킹될 수 있다. 복합 흡수성 부재는 흡수 부재 및/또는 전달 지연 부재와 별도로 형성될 수 있거나, 또는 그와 동시에 형성될 수 있다. 한 실시양태에서, 예를 들어, 복합 흡수성 부재는 상기에 기재된 코폼 공정 동안에 캐리어로서 작용하는 전달 지연 부재 또는 흡수 부재 상에 형성될 수 있다.

흡수 용품의 다양한 구성이 상기에 기재되었지만, 다른 구성이 또한 본 발명의 범주 내에 포함됨을 알아야 한다. 또한, 본 발명은 배면시트로 제한되지 않으며, 본 발명의 필름은 흡수 용품의 다양한 성분으로 혼입될 수 있다. 예를 들어, 흡수 용품의 박리 라이너가 본 발명의 필름을 포함할 수 있다.

본 발명은 하기 실시예를 참조하여 더욱 잘 이해될 수 있다.

테스트 방법

용융 유량:

용융 유량 ("MFR")은 중합체가 전형적으로 190℃ 또는 230℃에서, 10분 동안, 2160 그램의 하중에 적용되었을 때 압출 유변계 오리피스 (직경: 0.0825 인치)를 강제 통과하는 중합체의 중량 (그램)이다. 달리 나타내지 않는 한, 용융 유량은 티니우스 올센 익스트루젼 플라스토메터(Tinius Olsen Extrusion Plastometer)를 이용하여 ASTM 테스트 방법 D1239에 따라 측정된다.

열적 성질:

유리 전이 온도 (T_g)는 ASTM E1640-09에 따라 동역학적 분석법 (DMA)에 의해 측정할 수 있다. 티에이 인스트루먼츠(TA Instruments) 제조의 Q800 기구가 사용될 수 있다. 실험 전개는 장력/장력 기하하에, -120℃ 내지 150℃의 범위에서 3℃/분의 가열 속도로 온도 스윕(sweep) 방식으로 실행될 수 있다. 변형률 진폭 주파수는 테스트하는 동안에 일정하게 유지할 수 있다 (2 Hz). 3개의 독립 샘플을 테스트하여 tan δ 곡선의 피크 값에 의해 정의되는 평균 유리 전이 온도를 얻을 수 있고, 여기서 tan δ는 손실 탄성률 대 저장 탄성률의 비율로서 정의된다 (tan δ = E"/E').

용융 온도는 시차 주사 열량측정법 (DSC)에 의해 측정할 수 있다. 시차 주사 열량계는 DSC Q100 시차 주사 열량계일 수 있고, 이는 액체 질소 냉각 부속물 및 유니버셜 애널리시스(UNIVERSAL ANALYSIS) 2000 (4.6.6 버전) 분석 소프트웨어 프로그램이 설치되었으며, 이들은 미국 델라웨어주 뉴캐슬에 소재하는 티.에이. 인스트루먼츠 인크.로부터 입수가능하다. 샘플을 직접 취급하는 것을 피하기 위해, 족집게 또는 다른 도구가 사용된다. 샘플을 알루미늄 팬에 놓고 분석 저울에서 0.01 밀리그램의 정확도로 칭량한다. 뚜껑을 팬 상의 물질 샘플 위로 크림핑시킨다. 전형적으로, 수지 펠렛을 칭량 팬에 직접 놓는다.

시차 주사 열량계의 사용 설명서에 기술된 바와 같이, 인듐 금속 표준물을 사용하여 시차 주사 열량계를 보정하고 기준선 수정을 수행한다. 테스트를 위해 시차 주사 열량계의 테스트 챔버에 물질 샘플을 넣고, 비어 있는 팬을 기준으로서 사용한다. 모든 테스트를 테스트 챔버 상에서 55 세제곱 센티미터/분의 질소 (공업용) 퍼지를 사용하여 수행한다. 수지 펠렛 샘플의 경우에, 가열 및 냉각 프로그램은 -30℃로의 챔버의 평형화로 시작해, 200℃의 온도까지 10℃/분의 가열 속도에서의 제1 가열 기간, 3분 동안 200℃에서의 샘플의 평형화, -30℃의 온도까지 10℃/분의 냉각 속도에서의 제1 냉각 기간, 3분 동안 -30℃에서의 샘플의 평형화, 및 그 후 200℃의 온도까지 10℃/분의 가열 속도에서의 제2 가열 기간이 이어지는 2-주기 테스트이다. 모든 테스트를 테스트 챔버 상에서 55 세제곱 센티미터/분의 질소 (공업용) 퍼지를 사용하여 수행한다.

그 결과를 유니버셜 애널리시스 2000 분석 소프트웨어 프로그램을 사용하여 평가하며, 이는 DSC 플롯에서 유리 전이 온도 (T_g)의 변곡, 흡열 및 발열 피크 및 피크 아래 면적을 식별 및 정량화한다. 유리 전이 온도는 기울기의 뚜렷한 변화가 발생하는 플롯-선 상의 영역으로서 식별되며, 용융 온도는 자동 변곡 계산을 사용하여 결정된다.

인장 성질:

필름을 MTS 시너지(Synergie) 200 인장 프레임에서 인장 성질 (피크 응력, 탄성률, 파단시 변형률, 및 파단시 부피 기준 에너지)에 대하여 테스트한다. 테스트를 ASTM D638-10 (약 23℃)에 따라 수행한다. 필름 샘플을 테스트 전에 3.0 mm의 중심부 너비를 갖는 도그본(dog bone)의 형상으로 절단한다. 도그본 필름 샘플을 18.0 mm의 표점 거리를 갖는 MTS 시너지 200 장치에서 그립(grip)을 사용하여 제자리에 유지한다. 필름 샘플을 파단이 발생할 때까지 5.0 in/분의 크로스헤드 속도로 신장시킨다. 각 필름에 대하여 5개의 샘플을 종방향 (MD) 및 횡방향 (CD)으로 테스트한다. 테스트웍스(TestWorks) 4라 하는 컴퓨터 프로그램을 사용하여 테스트 동안에 데이터를 수집하여 응력 대 변형률 곡선을 생성하고, 그로부터 탄성률, 피크 응력, 연신율, 및 파단시 에너지를 포함하는 다수의 성질이 결정된다.

수분 함량:

수분 함량은 애리조나 인스트루먼츠 컴퓨트랙 베이포 프로(Arizona Instruments Computrac Vapor Pro) 수분 분석계 (모델 번호: 3100)를 사용하여, 실질적으로 ASTM D 7191-05에 따라 측정할 수 있고, 이는 모든 목적을 위해 그 전문이 본원에 참조로 포함된다. 테스트 온도 (§X2.1.2)는 130℃일 수 있고, 샘플 크기 (§X2.1.1)는 2 내지 4 그램일 수 있고, 바이알 퍼지 시간 (§X2.1.4)은 30초일 수 있다. 또한, 종료 기준 (§X2.1.3)은 "예측" 모드로서 정의될 수 있는데, 이는 내장된 프로그램 기준 (종료 시점의 수분 함량을 수학적으로 계산함)이 충족될 때 테스트가 종료됨을 의미한다.

실시예 1

PLA 6201D (네이처웍스®, 190℃에서 10 g/10분의 용융 유량)를 필름으로 압출시킴으로써, 100% 폴리락트산 (PLA)으로부터 형성된 필름을 대조군으로서 형성하였다. 펠렛을 약 208℃의 온도로 가열된 25:1의 L/D 비율을 갖는 레오믹스(Rheomix) 252 시그널 스크류 압출기에 침수 공급하였고, 여기서 용융된 블렌드가 6 인치 너비의 캐스트 필름 다이를 통해 배출되고 하케(Haake) 테이크업 롤러를 통해 41.9 ㎛ 내지 48.3 ㎛ 범위의 필름 두께로 연신되었다.

실시예 2

폴리락트산 (PLA 6201D, 네이처웍스®) 88.7 중량%, 강인화 첨가제 9.9 중량% 및 폴리에폭시드 개질제 1.4%의 블렌드로부터의 필름 형성능을 입증하였다. 강인화 첨가제는 29 g/10분의 용융 유량 (190℃, 2160 g) 및 0.866 g/cm³의 밀도를 갖는 폴리올레핀 공중합체/엘라스토머인 비스타맥스™ 2120 (엑손모바일)이었다. 폴리에폭시드 개질제는 70 내지 100 g/10분의 용융 유량 (190℃/2160 g), 7 내지 11 중량%의 글리시딜 메타크릴레이트 함량, 13 내지 17 중량%의 메틸 아크릴레이트 함량, 및 72 내지 80 중량%의 에틸렌 함량을 갖는 폴리(에틸렌-코-메틸 아크릴레이트-코-글리시딜 메타크릴레이트) (로타더® AX8950, 아르케마)였다. 컴파운딩을 위해 중합체를 미국 뉴저지주 람세이에 소재하는 워너 앤드 플라이더러 코포레이션에 의해 제조된, 동방향 회전 이축 압출기 (ZSK-30, 30 mm의 직경, 1328 밀리미터의 길이)에 공급하였다. 압출기는 14개의 구역을 가지며, 공급 호퍼(feed hopper)부터 다이까지 연속적으로 1-14번으로 번호를 매겼다. 제1 배럴 구역 #1은 중량제어식 공급장치를 통해 15 파운드/시간의 총 처리량으로 수지를 수용하였다. 수지를 압출시키기 위해 사용된 다이는 4 밀리미터씩 이격된 3개의 다이 개구부 (직경: 6 밀리미터)를 가졌다. 형성되었을 때, 압출된 수지를 팬-냉각된 컨베이어 벨트에서 냉각시키고, 콘에어(Conair) 펠렛화기에 의해 펠렛으로 형성하였다. 압출기 스크류 속도는 200회의 회전/분 ("rpm")이었다. 그 후에, 펠렛을 약 212℃의 온도로 가열된 25:1의 L/D 비율을 갖는 레오믹스 252 시그널 스크류 압출기에 침수 공급하였고, 여기서 용융된 블렌드가 하케 6 인치 너비의 캐스트 필름 다이를 통해 배출되고 하케 테이크업 롤러를 통해 39.4 ㎛ 내지 50.8 ㎛ 범위의 필름 두께로 연신되었다.

실시예 3

블렌드가 폴리락트산 (PLA 6201D, 네이처웍스®) 85.3 중량%, 강인화 첨가제 비스타맥스™ 2120 (엑손모바일) 9.5 중량%, 폴리에폭시드 개질제 (로타더® AX8950, 아르케마) 1.4 중량%, 및 내부 상간 개질제 (바스프 제조의 플루리올® WI 285 윤활제 베이스스톡) 3.8 중량%를 함유한다는 것을 제외하고는, 실시예 2에 기재된 바와 같이 필름을 형성하였다. 플루리올® WI285를 주입기 펌프를 통해 배럴 구역 #2에 첨가하였다. 필름을 38.1 ㎛ 내지 45.7 ㎛ 범위의 두께로 연신시켰다. 실시예 3의 SEM 현미경 사진을 테스트 전후에 촬영하였다. 그 결과가 도 2-3에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 실시예 3의 PLA 매트릭스는 탈결합이 진행되었고, 이는 비스타맥스™ 중합체의 불연속 도메인에 인접하게 복수의 공극 형성을 초래하였다.

실시예 4

필름이 110.5 ㎛ 내지 171.5 ㎛의 두께로 연신되는 것을 제외하고는, 실시예 3에 기재된 바와 같이 필름을 형성하였다.

다양한 기계적 성질을 상기에 기재된 바와 같이 실시예 1-4의 필름으로 테스트하였다. 그 결과가 하기 표 1에 상술되어 있다.

실시예 1-4의 필름 성질
실시예		평균 두께 (㎛)	평균 탄성률 (MPa)	평균 항복 응력 (MPa)	평균 파단 응력 (MPa)	평균 파단시 변형률 (%)	평균 부피 기준 에너지 (J/cm³)
1	MD	44.2	2535	69.5	60.4	6.3	3.3
1	CD	46.2	2458	64.7	50.9	10.1	5.1
2	MD	45.5	2078	53.8	41.6	54.6	19.4
2	CD	42.4	1765	40.5	35.9	125.3	42.0
3	MD	41.9	1963	49.0	37.0	252.0	80.7
3	CD	40.6	1682	34.6	34.1	192.0	60.0
4	MD	137.2	1892	46.5	41.5	299.8	91.3
4	CD	134.6	1603	34.2	33.0	227.7	67.6

본 발명이 그의 구체적 실시양태와 관련하여 상세히 기재되었지만, 당업자라면 상기 내용을 이해하였을 때 이들 실시양태의 변경물, 변형물 및 등가물을 용이하게 이해할 수 있음을 알 것이다. 따라서, 본 발명의 범주는 첨부된 특허청구범위 및 그의 등가물의 범주로서 평가되어야 한다.

Claims

열가소성 조성물을 포함하는 필름으로서, 열가소성 조성물은
열가소성 조성물의 70 중량% 이상을 구성하며, 30℃ 내지 100℃의 유리 전이 온도를 갖는 1종 이상의 경질 재생성 폴리에스테르;
열가소성 조성물에 사용되는 재생성 폴리에스테르의 중량을 기준으로, 1 중량% 내지 30 중량%의 1종 이상의 중합체 강인화 첨가제; 및
열가소성 조성물에 사용되는 재생성 폴리에스테르의 중량을 기준으로, 0.1 중량% 내지 10 중량%의 1종 이상의 상간(interphase) 개질제
를 포함하고,
열가소성 조성물은 중합체 강인화 첨가제를 함유하는 복수의 불연속 주 도메인이 재생성 폴리에스테르를 함유하는 연속상 내에 분산되어 있는 형태(morphology)를 갖고,
복수의 공극이 조성물 전체에 분포하며, 공극은 불연속 도메인에 인접하고, 공극은 재생성 폴리에스테르와 불연속 주 도메인 사이의 탈결합으로부터 형성되며,
재생성 폴리에스테르의 용융 유량 대 중합체 강인화 첨가제의 용융 유량의 비율이 0.2 내지 8이고, 재생성 폴리에스테르의 용해도 파라미터 대 중합체 강인화 첨가제의 용해도 파라미터의 비율이 0.5 내지 1.5이거나/이며, 재생성 폴리에스테르의 영 탄성 계수(Young's modulus elasticity) 대 중합체 강인화 첨가제의 영 탄성 계수의 비율이 2 내지 500인 것인 필름.
제1항에 있어서, 재생성 폴리에스테르가 폴리락트산인 필름.
제1항 또는 제2항에 있어서, 재생성 폴리에스테르 및 열가소성 조성물이 50℃ 내지 75℃의 유리 전이 온도를 갖는 것인 필름.
삭제
제1항 또는 제2항에 있어서, 중합체 강인화 첨가제가 폴리올레핀을 포함하는 것인 필름.
제5항에 있어서, 폴리올레핀은 프로필렌 단일중합체, 프로필렌/α-올레핀 공중합체, 에틸렌/α-올레핀 공중합체, 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 필름.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상간 개질제가 40℃의 온도에서 측정하였을 때, 0.7 내지 200 센티스토크(centistoke)의 동점도(kinematic viscosity)를 갖는 것인 필름.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상간 개질제가 소수성인 필름.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상간 개질제가 실리콘, 실리콘-폴리에테르 공중합체, 지방족 폴리에스테르, 방향족 폴리에스테르, 알킬렌 글리콜, 알칸 디올, 아민 옥시드, 지방산 에스테르, 또는 이들의 조합인 필름.
제1항 또는 제2항에 있어서, 불연속 도메인이 0.05 마이크로미터 내지 30 마이크로미터의 길이를 갖는 것인 필름.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상용화제, 폴리에폭시드 개질제, 또는 이들 둘다를 추가로 포함하는 필름.
제11항에 있어서, 조성물이 에폭시-관능성 (메트)아크릴 단량체 성분을 포함하는 폴리에폭시드 개질제를 포함하는 것인 필름.
제11항에 있어서, 폴리에폭시드 개질제는 폴리(에틸렌-코-메타크릴레이트-코-글리시딜 메타크릴레이트)를 포함하는 것인 필름.
제1항 또는 제2항에 있어서, 재생성 폴리에스테르가 열가소성 조성물의 75 중량% 내지 98중량%를 구성하는 것인 필름.
제1항 또는 제2항에 있어서, 23℃에서 ASTM D638-10에 따라 측정하였을 때, 50 내지 2000 메가파스칼의 종방향(machine direction) 및 횡방향(cross-machine direction) 인장 탄성률을 나타내는 필름.
제1항 또는 제2항에 있어서, 23℃에서 ASTM D638-10에 따라 측정하였을 때, 100% 내지 600%의 파단시 종방향 인장 연신율 및 100% 내지 400%의 파단시 횡방향 인장 연신율을 나타내는 필름.
제1항 또는 제2항에 있어서, 1 내지 200 마이크로미터의 두께를 갖는 필름.
제1항 또는 제2항에 있어서, 베이스 층 및 하나 이상의 추가 층을 함유하는 다층 필름이고, 여기서 베이스 층이 열가소성 조성물을 함유하는 것인 필름.
제1항 또는 제2항의 필름을 포함하는, 액체 불침투성인 층을 포함하는 흡수 용품.
제19항에 있어서, 액체 불침투성인 층과 액체 투과성인 층 사이에 위치하는 흡수성 코어를 추가로 포함하는 흡수 용품.
제19항에 있어서, 필름이 부직 웹 물질에 연결된 것인 흡수 용품.
제1항 또는 제2항에 있어서, 2500 메가파스칼 이하의 종방향 및 횡방향 인장 탄성률, 10% 이상의 파단시 종방향 인장 연신율, 및 15% 이상의 파단시 횡방향 인장 연신율을 나타내며, 여기서 인장 탄성률 및 파단시 인장 연신율은 23℃에서 ASTM D638-10에 따라 측정된 것인 필름.
제1항 또는 제2항에 있어서, 열가소성 조성물의 유리 전이 온도 대 재생성 폴리에스테르의 유리 전이 온도의 비율이 0.7 내지 1.3인 필름.