KR20120113220A - 천연 바이오폴리머 열가소성 필름 - Google Patents

천연 바이오폴리머 열가소성 필름 Download PDF

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제임스 에이치. 왕
얀 왕
슈엔 죠지 하오
통통 장
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킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
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Abstract

다수의 본질적으로 비혼화성인 폴리머 성분의 폴리머 블렌드를 포함하는 열가소성 필름 조성물이 기술된다. 상기 조성물은 가소화된 천연 폴리머 약 5중량% 내지 약 45중량%, 폴리올레핀 약 5중량% 내지 약 40중량%, 생분해성 폴리머 및 동일한 폴리머 분자에 극성 부분 및 비-극성 부분 모두를 갖는 상용화제를 포함한다. 총 가소화된 천연 성분 및 생분해성 폴리머 성분이 다수상 혹은 우세한 상(≥51중량%)를 구성하며, 페트롤륨-베이스 올레핀 폴리머가 소수상을 형성한다. 상기 조성물은 적어도 하나의 재생가능한, 천연 폴리머 성분을 포함하는 필름으로 제조될 수 있다. 또한, 이러한 필름을 사용할 수 있는 제조 물품이 개시된다.

Description

천연 바이오폴리머 열가소성 필름{NATURAL BIOPOLYMER THERMOPLASTIC FILMS}
본 발명은 열가소성 필름 조성물에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 다수의 본질적으로 비혼화성인(비상용성, incompatible) 폴리머 성분들의 폴리머 혼합물로 된 필름 및 결과물인 필름의 용도를 기술한다. 상기 필름은 적어도 하나의 재생가능한, 천연 폴리머 성분을 포함한다.
일반적인 대중의 사회적으로 널리 인식되어 있는 소위 "녹색(green)"기술 및 재생가능한(renewable) 물질로 제조된 제품의 구매 욕구로 인하여, 제조업자는 이러한 소비자의 욕구에 대한 부응에 직면하고 있다. 더욱이, 정부 규제의 강화로 인하여, 특정 종류의 일회용 제품에서 재생가능한 또는 재사용가능한 물질의 사용이 폐기물을 처분하는 우수하고 혁신적인 방식의 개발 필요에 대한 원동력이 되고 있다. 근래에, 플라스틱 또는 열가소성 제품 혹은 물질의 제조업자는 셀룰로스 혹은 스타치(starch, 녹말)계 물질에 대하여 중요하고, 친환경적인 천연 공급원으로 높은 관심을 보이고 있다. 생분해성 바이오폴리머의 종류로서, 녹말은 해마다 다량 재생가능한 가장 풍부한 천연 폴리머 중의 하나이다. 제조업자는 재생가능하거나 혹은 천연이고 생분해가능한 물질을 다른 통상의 폴리머-베이스 제품에 포함시키는 새로운 방법을 찾고 있다.
천연 폴리머는 이산화탄소의 흡수에 의해 자연적으로 생성되며, 온실가스로 인하여 지구 온난화가 야기된다. 천연 바이오폴리머를 포함하는 물질은 원료물질의 생산, 제조, 분배, 사용, 사용기간 종료 후의 폐기 등을 포함하는 제품의 라이프 사이클을 통한, 전반적인 에너지 절약 측면에서, 환경적으로 차지하는 공간이 감소되며, 온실가스 방출이 감소된다.
특히, 흡수 물품 분야, 예컨대, 유아 및 어린이 보호 제품, 여성용 위생 물품 및 성인용 실금 제품 등과 같은 흡수 물품 분야에 사용되는 바이오물질-베이스 및 생분해성 박막(thin film, 얇은 필름)의 개발이 사업상 현저하게 요구된다. 예를들어, 이들 필름은 기저귀 및 배변 연습용 팬츠, 성인용 실금 물품 혹은 의류, 및 여성용 팬티라이너, 패드 및 실금 패드용 배플(baffle) 필름에 외부커버(outercover) 필름으로 포함될 수 있다. 현재 상업적으로 이용가능한 바이오물질-베이스 및 생분해성 물질 만으로는 어느 것도 이러한 제품의 필요사항을 만족시키지 못한다. 통상의 폴리락트산(polylactic acid, PLA)은 상당히 플렉서블한 필름 용도로는 너무 단단(rigid)하고 성인 여성용 제품에서는 바스락거리는 소리를 내는 것과 같은 사용상의 성능 문제가 있을 수 있다. 지방족-방향족 코폴리에스테 필름, 예컨대 Ecoflex? 필름은 페트롤륨(petroleum)으로 제조된 합성 폴리머 필름이며, 의도하는 용도에 필요한 어떠한 천연 또는 바이오물질-베이스 폴리머를 포함하지 않으며, 이들은 이러한 의도하는 용도에 사용하기에는 비용이 너무 높다. 순수한 코폴리에스테르는 또한, 캐스트 필름 제작시 저조한 컨버팅 가공성(converting processability, 전환 가공성)을 나타낸다. 결과물인 필름은 또한, 너무 끈적거리므로 롤에 권취하여 수집할 수 없다. 또한, 코폴리에스테르 캐스트 필름은 뭉치는 경향이 있어서, 불가능하지는 않더라도, 이를 제조한 다음에 각각의 층으로 분리하기 매우 어렵다. 전형적으로, 코폴리에스테르는 상기한 결함을 극복하기 위해 다른 폴리머와 함께 폴리머 블렌드로 사용된다.
열가소성 스타치(Thermoplastic starch, TPS) 만으로는 제한된 가공성으로 인하여 박막으로 제조될 수 없으며, 순수한 열가소성 스타치로 부터 얻어진 결과물인 필름은 또한 부드러운 플렉서블한 필름 용도로는 사용하기에 매우 브리틀(brittle, 잘 부러짐)하고 단단하다. 열가소성 스타치 및 코폴리에스테르의 혼합물로 제조된 필름은 부드러운 박막으로 제조될 수 있으며, 상기 물질(재료)의 비용은 의도하는 용도에 사용하기에는 너무 비싸다.
현재 이용가능한 물질의 이러한 어려움 및 결함 측면에서, 개인용 보호 제품 분야에서 박막에 대한 충족되지 않은 필요성이 있다. 자연적으로-유래된 생분해성 성분을 상당한 양으로 포함하는 부드럽고 가단성 있는(malleable) 열가소성 캐스트 필름의 제조에 사용될 수 있는 비교적 비싸지 않은 폴리머 블렌드 배합물의 발명이 매우 요구된다.
본 발명의 일부는 얇은 캐스트 필름 제조에 사용될 수 있는 생분해성 내용물을 다량 포함하는 폴리머 블렌드 조성물용 배합물에 관한 것이다. 본 발명의 조성물은 다수의 본질적으로 비혼화성(incompatible)인 폴리머 성분의 엔지니어 폴리머 블렌드(engineered polymer blends)이다. 상기 조성물은 가소화된 천연 폴리머(plasticized natural polymer), 예컨대 열가소성 스타치, 열가소성 식물성 단백질(thermoplastic plant protein), 혹은 미생물 폴리에스테르-폴리히드록시알카노에이트(polyester-polyhydroxyalkanoate, PHA), 생분해성 폴리머, 예컨대 코폴리에스테르(예를들어, Ecoflex), 폴리올레핀 (예를들어, 폴리에틸렌), 및 동일한 폴리머에 극성 부분 및 비-극성 부분 모두를 갖는 상용화제(compatibilizer)(예를들어, 말레산 무수물, 아크릴산, 히드록시에틸 메타크릴레이트, 글리시딜 (메트)아크릴레이트 등, 그라프트 폴리올레핀)를 포함한다. 생분해성 성분의 총량은 건조 폴리머 블렌드의 대부분의 상(phase)(다수상)(>50중량%)를 구성한다. 전형적인 실시태양에서, 생분해성 함량은 적어도 53중량% 혹은 약 55-60 중량% 내지 최고 약 70-80중량% 혹은 85중량%일 수 있다. 폴리올레핀의 중량은 약 5% 내지 약 40% 범위, 가소화된 천연 폴리머는 약 5% 내지 약 45%, 생분해성 폴리머(즉, 코폴리에스테르)는 약 5% 내지 약 75%, 그리고 상용화제는 약 0.5% 내지 약 15%의 범위일 수 있다. 상기 조성물에 또한 포함될 수 있는 부가적인 성분은 안료(예를들어, T1O2), 산화방지제, 슬립 첨가제(slip additives) 및 블로킹 방지제(anti-blocking agents) 등이 총 최대 약 5 wt.% 혹은 6 wt.%일 수 있다. 결과물인 얇은 캐스트 필름은 바이오물질-베이스이며, 주로 생분해성인 것으로, 다양한 성인용 실금 케어 및 여성용 케어 제품용 배플 필름(baffle film); 기저귀, 배변용 팬츠, 수영 팬츠 제품용 외부커버 필름; 패키징 필름으로 제조될 수 있다. 따라서, 본 발명은 또한, 본 발명의 폴리머 블렌드로 제조된 부분을 포함하는 흡수 물품에 관한 것이다. 본 발명의 다른 실시태양은 본 발명의 조성물로 제조된 블로운 필름(blown film)이며, 이는 패키징 필름, 흡수 제품용 외부 커버 필름(outer cover films) 혹은 흡수 제품용 배플 필름으로 사용될 수 있다.
다른 견지에서, 본 발명은 캐스트 열가소성 필름을 제작하기 위한 폴리머 블렌드 시스템을 제조하는 방법으로 기술한다. 상기 방법은 하나 이상의 용융 압출 단계에서 다수의 폴리머 성분을 블렌딩하는 단계를 포함하며, 상기 폴리머 조성물로 부터 별도로 혹은 동시에 박막이 압출(extruding) 된다. 일 실시태양에서, 열가소성 천연 폴리머는 별도의 단계에서 제조되며, 이는 하나 이상의 가소제(plasticizers)를 멜트 블렌딩하는 천연 폴리머의 가소화(plasticization)를 포함한다.
도 1A 및 1B는 캐스트 열가소성 필름내의 중합 성분 및 생분해 성분을 개략적으로 나타낸다. 도 1A는 통상의 필름 샘플에서 중합 성분과 생분해 성분의 상대적인 양을 나타내며, 도 1B는 본 발명에 의한 필름 실시태양에서 각 성분의 상대적인 양을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시태양에 따라 제조된 필름 횡단면의 SEM 이미지이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시태양에 따라 제조된 필름 횡단면의 SEM 이미지이다.
섹션 Ⅰ - 정의
본 명세서에서 사용된 용어 "생분해성"은 일반적으로 자연에 존재하는 미생물, 예를 들면 박테리아, 균류, 이스트 및 조류; 주위의 열, 습기 또는 다른 환경적 요인의 작용에 의해 분해되는 물질을 말한다. 필요에 따라, 생분해성의 정도를 ASTM 시험법 5338.92를 사용하여 측정할 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어 "재생가능한(renewable, 재사용)"은 지구, 해양 또는 대양의 생태계의 식물(예를들어, 농작물, 식용 및 비식용 풀, 임산물(forest products), 해초류 혹은 조류) 또는 미생물(예를 들어, 박테리아, 균류, 또는 이스트)의 작용에 의해 주기적으로(예를들어, 해마다 한번씩 혹은 연중 지속적으로) 보충되는 천연 공급원으로 부터 제조되거나 혹은 유래되는 물질을 말한다.
섹션 Ⅱ -설명
본 발명은 화학적으로 비혼화성인(incompatible) 성분을 포함하는 생분해성 컴플렉스, 다-성분 폴리머 블렌드 시스템을 제조하기 위한 기술 개발에 기인한 것으로, 결과물인 폴리머 블렌드는 다량(majority)의 생분해성 폴리머 내용물을 갖는다. 상기 폴리머 블렌드 시스템은 새롭고 상승적인 상호작용을 특징으로 한다. 집합적인 시스템으로서, 올레핀 폴리머 혼화성 폴리머 미세구조 및 올레핀 폴리머의 혁신적인 형성 및 상호작용에 의해, 미분된 폴리머 시스템이 형성되었으며, 이는 각각의 폴리머 성분이 개별적으로는 적합하거나 혹은 요구되는 물성 및 가공성 특징을 나타내지 않지만, 의도하는 일회용 제품 마켓에서의 용도에 요구되는 우수한 폴리머 가공성, 생분해성 및 기계적 강도 성능의 결합된 바람직한 특성 및 특징을 나타낸다.
종래, TPS/Ecoflex, PE/TPS/상용화제(compatibilizer) 등의 블렌드와 같은 이성분 및 삼성분 폴리머 블렌드 시스템이 개발되었으나, 이러한 종류의 결과물인 블렌드는 원하는 가공성이 결여되거나 혹은 일회용(disposable) 제품 용도로는 고가이다. 상기한 물성 및 우수한 가공성을 갖는 4-성분 폴리머 블렌드 시스템은 이 기술 분야의 기술자에게 자명하지 않은 것으로 생각된다. 나아가, 본 발명은 원하는 특성 및 물성을 갖는 필름을 제조에 사용되는 상호 비혼화성인 성분으로 여겨져 왔던 폴리머 블렌드 시스템의 제조를 포함한다. 광범위한 제어 시스템이 또한, 개발되었으며, 이는 자명하지 않은 것이다.
A. 필름 물질 성분
본 발명의 개념은 부분적으로는 도 1A 및 1B의 개략적인 도면을 참고하여 설명 및 예시될 수 있으며, 도 1A 및 1B는 폴리올레핀(PE) 다수상(majority phase)이 TPS(열가소성 스타치(Thermoplastic starch)) 다수상으로 바뀌는 것을 나타낸다. 도 1A는 TPS 혹은 다른 물질 혹은 필러의 소수상(minority phase)을 가지며, 폴리올레핀(PE)(예를들어, 폴리프로필렌)으로 우세하게 제조된 통상의 필름 기재를 나타낸다. 기계적으로, 도 1A에 나타낸 바와 같이, 폴리올레핀이 다수상인 경우에, 이는 연속상(continuous phase)을 형성한다. 폴리올레핀은 박막 형성에 필요한 물리적 특징을 가지므로, 결과물인 블렌드는 상황을 복합하게 만드는 어떠한 문제없이 박막으로 제조될 수 있다. 도 1B는 본 발명의 목적에 따른 필름을 나타내며, 여기서, 가소화된 천연 폴리머(plasticized natural polymer) 및 생분해성 폴리머(biodegradable polymer)가 다수 혹은 우세한 상(phase)을 구성하고, 페트롤륨-베이스 올레핀 폴리머(petroleum-based olefinic polymer)가 소수상(minority phase)을 형성한다. 종래, 60% 열가소성 스타치 마스터배치 및 40% 폴리올레핀을 제조하기 위한 노력은 상기 물질이 쉽게 찢어지고, 매우 브리틀하고 (부서지기 쉽고), 낮은 인장 특성을 갖는 경향이 있으므로 어떠한 용도의 박막으로 제조하는데 실패하였다. 바이오폴리머 TPS의 양을 50부피%를 초과하도록 증가시킴에 따라(예를들어, 53%, 55%, 58%, 또는 60%), TPS 혹은 TPS 마스터배치는 우수한 품질의 필름 제조에 동일한 가공성을 나타내지 않으므로, 순수한 TPS는 정상적으로 1 내지 2mils의 박막 형성에 사용될 수 없으며, 이는 종종 매우 단단하고 브리틀하며, 결과물인 폴리머 블렌드는 박막으로 가공되기 위해 필요로하는 기계적 물성 및 능력이 결여된다. 물질의 가공성(processibility) 및 특성은 물질의 연속상(대개 종종 다수상)에 의해 결정되므로, 상기 두 비례하는 조성은 필름 제조의 메카니즘에 다르게 기여한다. 조성 및 공정에서의 새로운 시도가 이러한 기술적 문제를 극복하기 위해 필요로 하며, 이것이 본 발명에서 다루는 것이다.
이들 문제를 극복하기 위해, 코폴리에스테르 자체로는 캐스트 필름 형성이 제한되지만, 혼합물에 지방족-방향족 코폴리에스테르, 부가적인 합성 생분해성 폴리머의 정확한 양을 첨가하므로써 놀랍게도 창의적인 블렌드 조성물이 생성되었다. 전체적인 성분은 하나 이상의 상용화제에 의해 혼화성(compatible)이 있게 되었다. 결과물인 필름은 놀랍게도 소프트하고, 균일하며, 배플 필름 용도에서 요구되는 균형있는 기계적인 물성을 갖는다.
상기 폴리올레핀 및 열가소성 스타치 분자는 서로 화학적으로 결합하지 않으며, 스타치-폴리에스테르 그라프트 코폴리머가 포함되지 않는다. 폴리머 블렌스 시스템은 수-베이스(water-based) 서스펜션이다. 필름 캐스팅 공정은 증발 단계를 포함하지 않는다. 스타치 입자는 가교되지 않는다. 비-가교 스타치가 박막을 형성하는 것이 중요하며, 그렇지 않으며, 입자는 필러이며, 필름 탈착을 야기할 수 있다.
본 발명에 의하면, 천연 및 생분해성 성분이 폴리머 블렌드의 다수상을 구성하며, 폴리올레핀이 소수상을 이룬다. 상기 폴리올레핀 함량은 약 5중량% 내지 약 45중량% 일수 있으며, 보다 전형적으로는 중간 범위(예를들어, 약 10-35 wt.%, 15-30 wt.%, 20-40 wt.%, 혹은 22-37 wt.%)이다. 가소화된 천연 폴리머와 생분해성 폴리머의 이론치 최대 합한 양은 총 100%일 수 있으나, 다른 성분이 포함되는 것이 바람직하므로, 이들 천연 및 생분해성 성분의 실제 최대치는 폴리머 블렌드의 최대 약 98%일 수 있다. 본 발명의 배합물에 산화제가 사용되지 않는 것이 바람직하다.
1. 생분해성 폴리에스테르
감수성(water-sensitive) 생분해성 필름에 관한 것으로 그 내용이 본 명세서에 참고로 포함되는 미국 특허 출원공개 2008-0147034A1에 기술되어 있는 물질과 같이, 본 발명의 필름은 하나 이상의 생분해성 폴리에스테르를 포함한다. 본 발명에 사용되는 생분해성 폴리에스테르는 필름의 강성(stiffness)을 감소시키고 폴리머의 가공성을 개선하기 위해 비교적 낮은 유리 전이 온도("Tg")를 전형적으로 갖는다. 예를 들면, Tg는 약 25℃ 이하, 일부 실시태양에서 약 0℃ 이하, 일부 실시태양에서는 약 -10℃ 이하일 수 있다. 마찬가지로, 상기 생분해성 폴리에스테르의 융점 또한 생분해의 속도를 개선하기 위해 비교적 낮다. 예를 들면, 상기 융점은 전형적으로 약 50℃ 내지 약 180℃, 일부 실시태양에서 약 80℃ 내지 약 160℃, 일부 실시태양에서는 약 100℃ 내지 약 140℃이다. 융점 및 유리 전이 온도는 당업계에 공지된 바와 같이 ASTM D-3417에 따라 시차 주사 열량계("DSC")를 이용하여 측정될 수 있다. 상기 시험은 티.에이. 인스트루먼츠 사(T.A. Instruments Inc., 미국 델라웨어주 뉴캐슬 소재)로부터 입수가능한, THERMAL ANALYST 2910 시차 주사 열량계(Differential Scanning Calorimeter)(액체 질소 냉각 액세서리 장착)와 THERMAL ANALYST 2200(버젼 8.10) 분석 소프트웨어 프로그램을 이용하여 수행될 수 있다.
본 발명의 필름에 사용되는 생분해성 폴리에스테르는 또한 약 40,000 내지 약 120,000 g/몰, 일부 실시태양에서 약 50,000 내지 약 100,000 g/몰, 일부 실시태양에서는 약 60,000 내지 약 85,000 g/몰 범위의 수 평균 분자량("Mn")을 가질 수 있다. 마찬가지로, 상기 폴리에스테르는 또한 약 70,000 내지 약 240,000 g/몰, 일부 실시태양에서 약 80,000 내지 약 190,000 g/몰, 일부 실시태양에서는 약 100,000 내지 약 150,000 g/몰 범위의 중량 평균 분자량("Mw")을 가질 수 있다. 중량 평균 분자량 대 수 평균 분자량의 비("Mw/Mn"), 즉 "다분산지수" 또한 비교적 낮다. 예를 들면, 다분산지수는 전형적으로 약 1.0 내지 약 4.0, 일부 실시태양에서 약 1.2 내지 약 3.0, 일부 실시태양에서는 약 1.4 내지 약 2.0의 범위이다. 상기 중량 및 수 평균 분자량은 당업자에게 공지된 방법에 의해 결정될 수 있다.
상기 생분해성 폴리에스테르는 또한, 170℃의 온도 및 1000 sec-1의 전단 속도에서 측정 시, 약 100 내지 약 1000 파스칼·초(Pa·s), 일부 실시태양에서 약 200 내지 약 800 Pa·s, 일부 실시태양에서는 약 300 내지 약 600 Pa·s의 겉보기 점도를 가질 수 있다. 생분해성 폴리에스테르의 용융 유동 지수는 또한 약 0.1 내지 약 10 g/10분, 일부 실시태양에서 약 0.5 내지 약 8g/10분, 일부 실시태양에서는 약 1 내지 약 5 g/10분의 범위일 수 있다. 용융 유동 지수는 ASTM 시험 방법 D1238-E에 따라 측정한, 특정 온도(예를 들어, 190℃)에서 10분 동안 2160 g의 하중을 받을 때, 압출 리오미터(rheometer) 오리피스(0.0825-인치 직경)를 통해 강제주입될 수 있는 폴리머의 중량(그램)이다.
물론, 생분해성 폴리에스테르의 용융 유동 지수는 궁극적으로 선택된 필름 형성 공정에 의존할 것이다. 예를 들어, 캐스트 필름으로 압출될 경우, 약 4 g/10분 이상, 일부 실시태양에서 약 5 내지 약 12 g/10분, 일부 실시태양에서는 약 7 내지 약 9 g/10분과 같이, 보다 높은 용융 유동 지수의 폴리머가 전형적으로 요구된다. 마찬가지로, 블로운 필름으로 형성될 경우에는, 약 12 g/10분 이하, 일부 실시태양에서 약 1 내지 약 7 g/10분, 일부 실시태양에서는 약 2 내지 약 5 g/10분과 같이, 보다 낮은 용융 지수의 폴리머가 전형적으로 요구된다.
적합한 생분해성 폴리에스테르의 예는 지방족 폴리에스테르, 예를 들어 폴리카프로락톤, 폴리에스테르아미드, 개질된 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리락트산(PLA) 및 그의 공중합체, 폴리락트산을 베이스로 하는 삼원공중합체, 폴리글리콜산, 폴리알킬렌 카르보네이트(예를 들어 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-히드록시헥사노에이트, 폴리-3-히드록시부티레이트-코-3-히드록시옥타노에이트, 폴리-3-히드록시부티레이트-코-3-히드록시데카노에이트, 폴리-3-히드록시부티레이트-코-3-히드록시옥타데카노에이트 및 숙시네이트-베이스 지방족 폴리머(예를 들어, 폴리부틸렌 숙시네이트, 폴리부틸렌 숙시네이트 아디페이트, 폴리에틸렌 숙시네이트 등); 방향족 폴리에스테르 및 개질된 방향족 폴리에스테르; 및 지방족-방향족 코폴리에스테르를 포함한다. 하나의 특별한 실시태양에서, 상기 생분해성 폴리에스테르는 지방족-방향족 코폴리에스테르(예를 들어, 블록, 랜덤, 그래프트 등)이다. 상기 지방족-방향족 코폴리에스테르는 지방족 및 방향족 디카르복실산 또는 그의 산무수물과 함께 폴리올의 축중합 등에 의한 임의의 공지 기술을 이용하여 합성될 수 있다. 상기 폴리올은 2 내지 약 12 개의 탄소 원자를 함유하는 폴리올, 및 2 내지 8 개의 탄소 원자를 함유하는 폴리알킬렌 에테르 글리콜에서 선택된, 치환 또는 비치환, 직쇄 또는 분지쇄의 폴리올일 수 있다. 사용될 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 포함하되, 이에 제한되는 것은 아니다. 바람직한 폴리올은 1,4-부탄디올; 1,3-프로판디올; 에틸렌 글리콜; 1,6-헥산디올; 디에틸렌 글리콜; 및 1,4-시클로헥산디메탄올을 포함한다.
사용될 수 있는 대표적인 지방족 디카르복실산은 1 내지 약 10 개의 탄소 원자를 함유하는 지방족 디카르복실산 및 그의 유도체에서 선택된, 치환 또는 비치환, 직쇄 또는 분지쇄의 비-방향족 디카르복실산을 포함한다. 지방족 디카르복실산의 비제한적인 예는 말론산, 말산, 숙신산, 옥살산, 글루타르산, 아디프산, 피멜산, 아젤라산, 세바크산, 푸마르산, 2,2-디메틸 글루타르산, 수베르산, 1,3-시클로펜탄디카르복실산, 1,4-시클로헥산디카르복실산, 1,3-시클로헥산디카르복실산, 디글리콜산, 이타콘산, 말레산 및 2,5-노르보르난디카르복실산을 포함한다. 사용될 수 있는 대표적인 방향족 디카르복실산은 1 내지 약 6개의 탄소 원자를 함유하는 방향족 디카르복실산 및 이들의 유도체에서 선택된, 치환 및 비치환된, 직쇄 또는 분지쇄의 방향족 디카르복실산을 포함한다. 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 설파이드 디카르복실산, 디메틸-3,4'-디페닐 설파이드 디카르복실레이트, 4,4'-디페닐 설파이드 디카르복실산, 디메틸-4,4'-디페닐 설파이드 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 이들의 혼합물을 포함한다.
중합은 티탄-베이스 촉매(예를 들어, 테트라이소프로필티타네이트, 테트라이소프로폭시 티탄, 디부톡시디아세토아세톡시 티탄, 또는 테트라부틸티타네이트)와 같은 촉매에 의해 촉매 작용될 수 있다. 필요하다면, 디이소시아네이트 사슬 연장제를 코폴리에스테르와 반응시켜 분자량을 증가시킬 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. 3 이상의 관능성을 갖는 이소시아누레이트 및/또는 비우레아 기를 함유하는 3 관능성 이소시아네이트 화합물이 또한 사용되거나, 디이소시아네이트 화합물을 트리- 또는 폴리이소시아네이트로 부분적으로 대체할 수도 있다. 바람직한 디이소시아네이트는 헥사메틸렌 디이소시아네이트이다. 사슬 연장제의 사용량은 전형적으로 폴리머의 총 중량 퍼센트를 기준으로 약 0.3 내지 약 3.5 중량％, 일부 실시태양에서 약 0.5 내지 약 2.5 중량％이다.
상기 코폴리에스테르는 선형 폴리머 또는 장쇄 분지화된 폴리머일 수 있다. 장쇄 분지화된 폴리머는 저분자량 분지화제, 예를 들면 폴리올, 폴리카르복실산, 히드록시산 등을 이용하여 일반적으로 제조된다. 분지화제로 사용될 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 사용될 수 있는 대표적인 고분자량 폴리올(400 내지 3000의 분자량)은 에틸렌 옥사이드 및 프로필렌 옥사이드와 같은 2 내지 3 개의 탄소를 갖는 알킬렌 옥시드를 폴리올 개시제와 함께 축합시킴으로써 유래된 트리올을 포함한다. 분지화제로 사용될 수 있는 대표적인 폴리카르복실산은 헤미멜리트산, 트리멜리트(1,2,4-벤젠트리카르복실)산 및 무수물, 트리메스(1,3,5-벤젠트리카르복실)산, 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 사용될 수 있는 대표적인 히드록시 산은 말산, 시트르산, 타르타르산, 3-히드록시글루타르산, 무스(mucic)산, 트리히드록시글루타르산, 4-카르복시프탈산 무수물, 히드록시이소프탈산, 및 4-(베타-히드록시에틸)프탈산을 포함한다. 상기 히드록시 산은 3 개 이상의 히드록실 및 카르복실 기의 조합을 함유한다. 특히 바람직한 분지화제는 트리멜리트산, 트리메스산(trimesic acid), 펜타에리트리톨, 트리메틸올 프로판 및 1,2,4-부탄트리올을 포함한다.
방향족 디카르복실산 모노머 성분은 상기 코폴리에스테르 중 약 10 몰％ 내지 약 40 몰％, 일부 실시태양에서 약 15 몰％ 내지 약 35 몰％, 일부 실시태양에서는 약 15 몰％ 내지 약 30 몰％의 양으로 존재할 수 있다. 지방족 디카르복실산 모노머 성분도 마찬가지로 상기 코폴리에스테르 중에 약 15 몰％ 내지 약 45 몰％, 일부 실시태양에서 약 20 몰％ 내지 약 40 몰％, 그리고 일부 실시태양에서는 약 25 몰％ 내지 약 35 몰％의 양으로 존재할 수 있다. 상기 폴리올 모노머 성분은 또한 상기 지방족-방향족 코폴리에스테르 중에 약 30 몰％ 내지 약 65 몰％, 일부 실시태양에서는 약 40 몰％ 내지 약 50 몰％, 그리고 일부 실시태양에서는 약 45 몰％ 내지 약 55 몰％의 양으로 존재할 수 있다.
하나의 특별한 실시태양에서, 예를 들면 지방족-방향족 코폴리에스테르는 다음 구조를 포함할 수 있다:
Figure pct00001
상기 식 중,
m은 2 내지 10, 일부 실시태양에서 2 내지 4의 정수, 하나의 실시태양에서는 4이고;
n은 0 내지 18, 일부 실시태양에서 2 내지 4의 정수, 하나의 실시태양에서는 4이며;
p는 2 내지 10, 일부 실시태양에서 2 내지 4의 정수, 하나의 실시태양에서는 4이고;
x는 1보다 큰 정수이며; y는 1보다 큰 정수이다.
이러한 코폴리에스테르의 일 예는 바스프 사(BASF Corp.)로부터 상품명 ECOFLEX? F BX 7011 하에 시판되는 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트이다. 방향족 테레프탈산 모노머 성분을 함유하는 적합한 코폴리에스테르의 또 다른 예는 이래 화학(IRE Chemicals, 대한민국)으로부터 상품명 ENPOL™ 8060M 하에 입수가능하다. 다른 적합한 지방족-방향족 코폴리에스테르가 모든 목적을 위해 그 전체로서 본원에 참고로 포함된 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 기재되어 있을 수 있다.
본 명세서에 참고로 포함된 미국 특허출원 공개 제 2009-0157020A1에 기술되어 있는 바와 같이, 둘 이상의 지방족-방향족 폴리에스테르의 혼합물이 또한 사용될 수 있다.
2. 열가소성 천연 폴리머
본 발명의 필름에 포함될 수 있는 열가소성 천연 폴리머로는 예를들어, 열가소성 스타치(starch), 다른 열가소성 카르보하이드레이트 폴리머, 예컨대 열가소성 셀룰로오스, 열가소성 헤미셀룰로오스, 열가소성 리그닌 유도체, 열가소성 단백질 물질 (예를 들면, 열가소성 글루텐, 열가소성 콩단백질, 열가소성 제인(zein) 등), 열가소성 조류(algae) 물질, 열가소성 알긴산염 등을 포함할 수 있다.
스타치는 아밀로오스 및 아밀로펙틴으로 이루어진 천연의 폴리머이다. 아밀로오스는 근본적으로 100,000 내지 500,000 범위의 분자량을 갖는 선형 폴리머인 한편, 아밀로펙틴은 수백만에 이르는 분자량을 갖는 고도로 분지된 폴리머이다. 스타치는 많은 공장에서 생산되지만, 전형적인 공급원은 곡류의 종자, 예를 들어 옥수수, 찰옥수수, 밀, 수수, 쌀, 및 찹쌀; 덩이줄기 작물, 예를 들어 감자; 뿌리, 예를 들어 타피오카(즉, 카사바 및 마니옥), 고구마 및 칡; 및 사고 야자의 나무심을 포함한다.
넓은 의미로 말하면, 어떠한 천연(개질되지 않은) 및/또는 개질된 스타치가 본 발명에 사용될 수 있다. 예를 들면, 당업계에 공지된 전형적인 공정(예를 들어, 에스테르화, 에테르화, 산화, 산 가수분해, 효소 가수분해 등)에 의해 화학적으로 개질된 개질 스타치가 종종 사용된다. 히드록시알킬 스타치, 카르복시메틸 스타치 등과 같은 스타치 에테르 및/또는 에스테르가 특히 바람직할 수 있다. 히드록실알킬 스타치의 히드록시알킬기는 예를 들면 1 내지 10 개의 탄소 원자, 일부 실시태양에서는 1 내지 6 개의 탄소 원자, 일부 실시태양에서는 1 내지 4개의 탄소 원자 그리고 일부 실시태양에서는 2 내지 4 개의 탄소 원자를 함유할 수 있다. 대표적인 히드록시알킬 스타치는 히드록시에틸 스타치, 히드록시프로필 스타치, 히드록시부틸 스타치 및 이들의 유도체와 같은 것이다. 스타치 에스테르는 예를 들면, 광범하게 다양한 산무수물(예를 들어, 아세트산, 프로피온산, 부티르산 등), 유기 산, 산 염화물, 또는 기타 에스테르화 시약을 이용하여 제조될 수 있다. 에스테르화의 정도는 스타치의 글리코시드 단위 당 1 내지 3 개의 에스테르기와 같이, 필요에 따라 변할 수 있다.
스타치에 용융-가공성을 부여하기 위해서 열가소성 스타치에 가소제가 또한 전형적으로 사용된다. 스타치는 과립의 내부에 더욱 수용성인 아밀로오스와 아밀로펙틴 사슬을 감싸는 피복 또는 외부 막을 갖는 과립의 형태로 통상적으로 존재한다. 가열 시, 극성 용매("가소제")가 외부 막을 연화시키고 침투하여 내부 스타치 사슬로 하여금 물을 흡수하여 팽윤되게 할 수 있다. 이러한 팽윤은 어떤 시점에서, 외피를 파괴하고 스타치 과립의 비가역적인 해체를 초래할 것이다. 일단 해체되면, 과립 내부에 초기에 압축된 아밀로오스 및 아밀로펙틴 폴리머를 함유하는 스타치 폴리머 사슬이 밖으로 뻗어나와 폴리머 사슬의 일반적으로 무질서한 혼합을 형성할 것이다. 그러나, 다시 고체화되면, 사슬은 스스로 재배향되어 스타치 폴리머 사슬의 배향에 따라 변하는 강도를 갖는 결정성 또는 무정형 고체를 형성할 수 있다. 이에 따라 스타치가 용융 및 재고체화될 수 있기 때문에, 이는 일반적으로 "열가소성 스타치"로 간주된다.
적합한 가소제는 예를 들면 당(예컨대, 글루코스, 자당, 과당, 라피노오스, 말토덱스트로오스, 갈락토오스, 크실로오스, 말토오스, 유당, 만노오스 및 에리트로오스), 당 알코올(예컨대, 에리트리톨, 자일리톨, 말리톨, 만니톨, 글리세롤 및 소르비톨), 폴리올(예컨대, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 부틸렌 글리콜 및 헥산 트리올) 등과 같은 다가 알코올 가소제를 포함할 수 있다. 요소 및 요소 유도체; 소르비탄과 같은 당 알코올의 무수물; 젤라틴과 같은 동물성 단백질; 해바라기 단백질, 대두 단백질, 면실 단백질과 같은 식물성 단백질; 및 이들의 혼합물을 포함하는, 히드록실기를 갖지 않은 수소결합 형성 유기 화합물이 또한 적합하다.
다른 적합한 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 기타 산 에스테르를 포함할 수 있다. 에틸렌 아크릴산, 에틸렌 말레산, 부타디엔 아크릴산, 폴리부타디엔 말레산, 프로필렌 아크릴산, 프로필렌 말레산 및 다른 탄화수소계산과 같은 지방족산이 또한 사용될 수 있다. 예를 들면 약 20,000 g/몰 미만, 바람직하게는 약 5,000 g/몰 미만, 더욱 바람직하게는 약 1,000 g/몰 미만과 같은 저분자량의 가소제가 바람직하다.
열가소성 스타치에 사용된 스타치 및 가소제의 상대적인 양은 다양한 요인, 예를 들면 스타치의 분자량, 스타치의 종류(예컨대, 개질 혹은 비개질), 가소제의 스타치에 대한 친화성 등에 따라 달라질 수 있다. 그러나, 전형적으로, 스타치는 열가소성 조성물의 약 40 중량% 내지 약 95 중량%, 일부 실시태양에서 약 50 중량% 내지 약 90 중량%, 그리고 일부 실시태양에서는 약 60 중량% 내지 약 80 중량%를 구성한다. 마찬가지로, 가소제는 전형적으로 열가소성 조성물의 약 5 중량% 내지 약 60 중량%, 일부 실시태양에서 약 10 중량% 내지 약 50 중량%, 그리고 일부 실시태양에서는 약 20 중량% 내지 약 40 중량%를 구성한다. 여기에서 언급된 스타치의 중량은 다른 성분과 혼합하여 열가소성 스타치를 형성하기 전에 스타치에서 자연적으로 나타나는 어떠한 결합수(bound water)를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 스타치는 전형적으로 스타치 중량의 약 5 % 내지 16 %의 결합수 함량을 갖는다.
본 발명의 필름에서 그 사용을 용이하게 하도록 상기 열가소성 스타치에 다른 첨가제가 사용될 수 있다. 예를 들면, 스타치/가소제 혼합물의 균일한 분산을 이루는 것을 돕고 열가소성 스타치가 구성성분의 상들로 분리되는 것을 지연시키거나 방지하도록 분산 보조제가 사용될 수 있다. 마찬가지로, 분산 보조제는 또한, 필름의 수 분산성을 향상시킬 수 있다. 사용되는 경우에, 분산 보조제(들)는 전형적으로 상기 열가소성 조성물의 약 0.01 중량% 내지 약 10 중량%, 일부 실시태양에서는 약 0.1 중량% 내지 약 5 중량%, 그리고 일부 실시태양에서는 약 0.5 중량% 내지 약 4 중량%를 구성한다.
어떠한 분산 보조제가 본 발명에 일반적으로 사용될 수 있지만, 특정한 친수성/소수성 균형("HLB")을 갖는 계면활성제가 조성물의 장기 안정성을 개선할 수 있다. HLB 지수는 당 분야에 주지되어 있으며, 화합물의 친수성과 소수성 용액 성향 사이의 균형을 측정하는 척도이다. HLB 척도는 1 내지 대략 50의 범위이고, 작은 수일수록 매우 친유성인 경향을, 큰 수일수록 매우 친수성인 경향을 나타낸다. 본 발명의 일부 실시태양에서, 계면활성제의 HLB 값은 약 1 내지 약 20, 일부 실시태양에서 약 1 내지 약 15, 일부 실시태양에서는 약 2 내지 약 10이다. 필요하다면, 원하는 값보다 낮거나 높은 HLB 값을 갖지만, 함께 원하는 범위 내의 평균 HLB 값을 갖는 2종 이상의 계면활성제를 사용할 수 있다.
본 발명에 사용하기 특히 적합한 계면활성제의 부류는, 소수성 기재(예컨대, 장쇄 알킬기 또는 알킬화 아릴기) 및 친수성 사슬(예컨대, 에톡시 및/또는 프로폭시 잔기를 함유하는 사슬)을 전형적으로 갖는 비이온성 계면활성제이다. 예를 들면, 사용될 수 있는 일부 적합한 비이온성 계면활성제는 에톡실화된 알킬페놀, 에톡실화 및 프로폭실화 지방 알코올, 메틸 글루코오스의 폴리에틸렌 글리콜 에테르, 소르비톨의 폴리에틸렌 글리콜 에테르, 에틸렌 옥사이드-프로필렌 옥사이드 블록 공중합체, 지방(C8-C18)산의 에톡실화 에스테르, 에틸렌 옥시드와 장쇄 아민 또는 아미드의 축합 생성물, 에틸렌 옥시드와 알코올, 지방산 에스테르, 장쇄 알코올의 모노글리세리드 또는 디글리세리드와의 축합 생성물, 및 이들의 혼합물을 비제한적으로 포함한다. 하나의 특별한 실시태양에서, 비이온성 계면활성제는 자당 지방산 에스테르, 글리세롤 지방산 에스테르, 프로필렌 글리콜 지방산 에스테르, 소르비탄 지방산 에스테르, 펜타에리트리톨 지방산 에스테르, 소르비톨 지방산 에스테르 등과 같은 지방산 에스테르일 수 있다. 이러한 에스테르를 형성하는 데 사용되는 지방산은 포화 또는 불포화, 치환 또는 비치환된 것일 수 있고, 6 내지 22 개의 탄소 원자, 일부 실시태양에서는 8 내지 18 개의 탄소 원자, 일부 실시태양에서는 12 내지 14 개의 탄소 원자를 함유할 수 있다. 일 특정 실시태양에서, 지방산의 모노- 및 디-글리세리드가 본 발명에 사용될 수 있다.
열가소성 스타치는 어떠한 다양한 공지의 기술을 사용하여 형성될 수 있다. 예를들어, 일 실시태양에서, 열가소성 스타치는 생분해성 폴리에스테르, 폴리올레핀, 상용화제, 착색제 등과 배합하기 전에 형성된다. 이러한 실시태양에서, 스타치는 열가소성 스타치를 형성하도록, 가소제, 에멀션화 계면활성제 등과 처음에 블렌드될 수 있다. 배치식 및/또는 연속식 용융 블렌딩 기술을 사용할 수 있다. 예를 들면, 믹서/혼련기(kneader), 반버리(Banbury) 믹서, 패럴(Farrel) 연속식 믹서, 1축 압출기, 2축 압출기, 롤 밀 등이 상기 물질의 블렌드에 사용될 수 있다. 하나의 특별히 적합한 용융-블렌딩 디바이스는 동시 회전하는, 2축 압출기이다(예를 들어, 영국 스톤 소재의 Thermo Electron Corporation 으로부터 입수가능한 USALAB 2축 압출기, 또는 미국 뉴저지주 람세이 소재의 Werner-Pfreiderer로부터 입수가능한 압출기). 상기 압출기는 공급 및 배기 포트(venting ports)를 포함할 수 있으며, 높은 강도의 분배 및 분산 혼합을 제공할 수 있다. 예를 들면, 스타치 조성물을 상기 2축 압출기의 공급 포트에 먼저 공급할 수 있다. 그 후, 가소제를 상기 스타치 조성물 내에 주입할 수 있다. 그렇지 않으면, 상기 스타치 조성물을 압출기의 공급 구에 동시에, 또는 그 길이를 따라 다른 지점에서 별도로 공급할 수 있다. 용융 블렌딩은 약 30℃ 내지 약 200℃, 일부 실시태양에서는 약 40℃ 내지 약 160℃, 그리고 일부 실시태양에서는 약 50℃ 내지 약 150℃와 같은 어떠한 다양한 온도에서 수행될 수 있다.
3. 폴리올레핀
본 발명에 포함될 수 있는 폴리올레핀의 예로는 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 엑손 모바일의 Vistamaxx와 같은 폴리올레핀 엘라스토머, 혹은 비닐 아세테이트 혹은 메타크릴레이트 등과의 에틸렌 공중합체일 수 있다. 둘 이상의 폴리올레핀의 혼합물이 또한 본 발명에 이로우며, 배합된 폴리올레핀은 기계적 물성과 물리적 물성의 균형된 프로파일을 제공할 수 있다.
상용화제로는 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), 에틸렌 비닐 알코올(EVOH), 에틸렌-코-아크릴산의 폴리머 및 말레산 무수물이 그라프트된 폴리에틸렌과 같은 극성 모노머가 그라프트된 비-극성 폴리머의 그라프트 코폴리머를 포함할 수 있다. 극성 작용성 모노머는 말레산 무수물, 아크릴산, 2-히드록시에틸 메타크릴레이트, 글리시딜 (메트)아크릴레이트, 비닐 아세테이트, 비닐 알코올, 아미노, 아미드 혹은 아크릴레이트이다. 극성 작용성 모노머는 약 0.1중량% 혹은 0.3중량% 내지 약 40중량% 혹은 45중량%; 바람직하게는 약 0.5중량% 혹은 1 중량% 내지 약 35 중량% 혹은 37중량%로 이들을 포함하는 범위의 양으로 존재할 수 있다. 조성물은 또한, 생분해성 폴리머를 또한 약 0.5% 내지 약 30% 포함할 수 있다.
폴리머 필름은 약 5중량% 혹은 8중량% 내지 약 33중량% 혹은 35중량%의 양으로 존재하는 무기 충전제를 포함할 수 있다. 전형적으로, 상기 무기 충전제는 약 10중량% 혹은 12중량% 내지 약 25중량% 혹은 30중량%의 양으로 존재한다. 상기 무기 충전제는 다음의 어떠한 하나 또는 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다: 탤컴 파우더, 탄산칼슘, 탄산 마그네슘, 점토, 실리카, 알루미나, 보론 산화물, 티타늄 산화물, 세륨 산화물, 게르마늄 산화물 등. 충진제-함유 필름은 스트레치되어 통기성 필름으로 형성될 수 있다.
상기 폴리머 필름 및 패키징은 다층, 예를들어, 1 내지 7 혹은 8층; 혹은 일부 실시태양에서는 약 2 혹은 3 내지 10층일 수 있다. 상기 결합된(combined) 폴리머 필름층은 약 0.5 밀(mil) 내지 약 5 밀, 전형적으로 약 0.7 혹은 1 밀 내지 약 3 혹은 4밀의 두께를 가질 수 있다. 각각의 층은 다른 조성일 수 있으나, 상기 층중 적어도 하나는 본 발명의 필름 조성물로 형성된다. 적어도 하나의 층은 열가소성 스타치 함량이 높은, 일부 경우에, 상기 TPS 함량이 50중량% 내지 90중량% 범위일 수 있는, 열가소성 스타치, 폴리에틸렌 및 상용화제의 블렌드와 같은 열가소성 스타치 농축물로 형성된다. 상기 층에서, 폴리에틸렌은 저밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌 혹은 에틸렌 코폴리머 혹은 폴리올레핀의 혼합물일 수 있다. 밀봉면(seal side)에서 적어도 하나의 층은 폴리에틸렌층이다. 또한, 폴리머 플렉서블 필름층은 약 10 혹은 15 마이크로미터 내지 약 90 혹은 100 마이크로미터의 두께를 갖는다. 전형적으로 상기 필름은 약 15 혹은 20 마이크로미터 내지 약 45 혹은 50 마이크로미터의 두께를 갖는다. 바람직하게, 상기 필름 두께는 약 15 내지 약 35 마이크로미터이다.
일반적으로, 본 발명에 의한 플렉서블 폴리머 필름은 약 50 MPa 내지 약 300 MPa의 모듈러스, 및 약 15 MPa 내지 약 50 MPa 범위의 최대 응력(peak stress), 본래 치수의 약 200% 내지 약 1000%의 신율(elongation)을 나타낸다. 전형적으로, 상기 모듈러스는 약 55 혹은 60 MPa 내지 약 260 혹은 275MPa 범위이고 보다 전형적으로는 약 67 혹은 75 MPa 내지 약 225 혹은 240 MPa범위이며, 또한, 이들 사이 범위의 어떠한 조합을 포함한다. 전형적으로, 최대 응력은 약 20 혹은 23 MPa 내지 약 40 혹은 45 MPa의 범위일 수 있으며, 이들 사이 범위의 어떠한 조합을 포함한다.
폴리머 필름은 크기가 약 0.5 혹은 1 마이크로 미터 내지 최고 약 10 혹은 12 마이크로미터의 솟은 부분(ridges) 혹은 울퉁불퉁한 부분과 같은 지형(feature)을 갖는 마이크로-질감(micro-textured) 표면을 갖는 경향이 있을 수 있다. 전형적으로, 상기 지형은 약 2 혹은 3 마이크로미터 내지 약 7 혹은 8 마이크로미터 혹은 평균 약 4,5 혹은 6 마이크로 미터의 치수를 가질 수 있다. 상기 지형의 특정한 크기는 각각의 스타치 입자 및/또는 이들의 집합체(agglomerations)의 크기에 의존하는 경향이 있다.
4. 상용화제 및 기타 성분
지방족 폴리에스테르 같은 다른 물질이, 그 내용이 본 명세서에 참고로 포함된 미국 특허출원 공개 제 2009-0203281A1에 기술되어 있는 바와 같이 또한 포함될 수 있다.
나아가, 그 내용이 본 명세서에 참고로 포함된 중국 특허출원 제 2009-10146604.6에 기술되어 있는 바와 같이, 본 발명의 필름 조성물에 상용화제가 또한 사용될 수 있다. 폴리올레핀 및 생분해성 폴리에스테르에서의 TPS의 상용성 및 분산성을 향상시키기 위해서, 극성 및 비극성 그룹 모두를 갖는 몇 가지 상용화제가 본 발명에 포함될 수 있다. 상기 상용화제로는 몇 가지 다른 종류의 코폴리머, 예를들어, 폴리에틸렌-코-비닐 아세테이트(EVA), 폴리에틸렌-코-비닐 알코올(EVOH), 폴리에틸렌-코-아크릴(EAA), 및 폴리올레핀(예를들어, 폴리에틸렌)(예를들어, DuPont Fusabond? MB-528D) 및 말레산 무수물, 2-히드록시에틸 메타크릴레이트, 아크릴산, 글리시딜 (메트)아크릴레이트 등과 같은 극성 모노머의 그라프트 코폴리머를 포함할 수 있다. EVA, EVOH, EAA 등은 모두 이들의 백본에 비-극성 폴리에틸렌 서브유니트를 갖는다. 상기 비닐 아세테이트 서브유니트는 에스테르 그룹을 포함하며, 이는 아밀로펜틴 및 아밀로스의 히드록시와 관련된다. 비닐 아세테이트의 에스테르 그룹 대신에, EVOH는 비닐 알코올 그룹을 가지며, 스타치는 히드록시기는 갖는다. EVA에서의 에스테르 그룹과 EVOH에서의 히드록시 그룹 모두 히드록시 그룹 스타치 분자와 화학적으로 반응하지 않는다. 이들은 수소 결합 혹은 극성-극성 분자간 상호작용을 통해서 스타치와 관련된다. 이들 두 가지 물리적 상용화제, TPS 및 EVA 혹은 EVOH 블렌드의 사용은 상용화되지 않은 PE/TPS 블렌드에 비하여 개선된 상용성을 나타낸다.
폴리에틸렌과 말레산 무수물의 그라프트 코폴리머로서, Fusabond? MB-528D는 도 4에 나타낸 구조를 갖는다:
Figure pct00002
[도 4] - DuPont Fusabond? MB-528D의 분자 구조
일 말단의 시클릭 무수물(cyclic anhydride)은 폴리에틸렌 사슬에 직접 화학적으로 결합된다. 분자의 극성 무수물 그룹은 수소 결합 및 극성-극성 분자 상호작용 모두에 의해 스타치의 히드록시 그룹과 관련될 수 있으며, 화학적 반응으로 용융 압출 공정 도중에 에스테르 결합을 형성한다. 상기 스타치의 히드록시는 무수물과의 에스테르화 반응에 의한 고리-열림 반응으로 TPS를 말레산 무수물에 화학적으로 연결하여 그라프트 폴리올레핀이 되도록 한다. 상기 반응은 압출 공정의 높은 온도 및 압력에서 달성된다.
예를들어, 농도 약 1-5%의 DuPont Fusabond? MB-528D는 열가소성 스타치를 필름에 완전히 분산시킨다. 상기 EVA 및 EVOH는 상기 스타치 입자를 충분히 잘 분산시키도록 작용한다. 그러나, 폴리에틸렌과 말레산 무수물의 그라프트 코폴리머에 비하여, EVA 및 EVOH는, 약 10 혹은 15%의 높은 퍼센트에서도 TPS를 필름에 완전히 분산시키지 못한다. 따라서, 폴리에틸렌과 말레산 무수물의 그라프트 코폴리머가 보다 효과적인 상용화제로 여겨진다.
B. 필름 구조
본 발명의 필름은 단층 또는 다층일 수 있다. 다층 필름은 층들의 공압출, 압출 코팅, 또는 어떠한 종래의 층 형성 방법으로 제조될 수 있다. 이러한 다층 필름은 일반적으로 적어도 하나의 기재층(base layer) 및 적어도 하나의 스킨층(skin layer)을 포함하지만, 원하는 어떠한 수의 층을 포함할 수 있다. 예를 들면, 다층 필름은 기재층 및 하나 이상의 스킨층으로부터 형성될 수 있으며, 여기에서 기재층은 본 발명의 생분해성 폴리에스테르와 열가소성 스타치의 블렌드로 형성된다. 대부분의 실시태양에서, 스킨층(들)은 전술한 것과 같은 생분해성 폴리에스테르 및/또는 열가소성 스타치로 부터 형성된다. 그러나, 폴리올레핀 폴리머(예를들어, 선형 저-밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 혹은 폴리프로필렌)와 같은 다른 폴리머가 또한 스킨층(들)에 사용될 수 있음이 이해되어야 한다. 용어 "선형 저-밀도 폴리에틸렌(LLDPE)"는 190℃에서 약 0.5 내지 약 30 그램/10분의 용융지수 (Melt Index, ASTM D-1238로 측정)를 갖는, 에틸렌과 고급(higher) 알파 올레핀 공단량체, 예컨대 C3-C12 및 이들의 조합의 폴리머를 말한다. 우세한 선형 폴리올레핀 폴리머의 예로는 이로써 제한하는 것은 아니지만, 다음의 단량체로 부터 제조된 폴리머를 포함한다: 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐, 4-메틸-펜텐, 1-헥센, 1-옥텐 및 고급 올레핀 뿐만 아니라, 상기한 것의 코폴리머(공중합체) 및 터폴리머(삼중합체). 나아가, 에틸렌 및 부텐, 4-메틸-펜텐, 헥센, 헵텐, 옥텐, 데센 등을 포함하는 다른 올레핀의 코폴리머가 또한 우세한 선형 폴리올레핀 폴리머의 예이다. 본 발명에 사용하기에 적합할 수 있는 부가적인 필름-형성 폴리머로는 에틸렌 비닐 아세테이트, 에틸렌 에틸 아크릴레이트, 에틸렌 아크릴산, 에틸렌 메틸 아크릴레이트, 에틸렌 노르말 부틸 아크릴레이트, 나일론, 에틸렌 비닐 알코올, 폴리스티렌, 폴리우레탄 등을 포함하며, 이들은 단독으로 혹은 다른 폴리머와 함께 사용될 수 있다.
배합된 물질로부터 필름을 형성하는데 블로잉, 캐스팅, 플랫 다이 압출 등을 포함하는, 어떠한 공지 기술을 사용할 수 있다. 하나의 특별한 실시태양에서, 필름은 기체(예, 공기)를 이용하여 압출된 폴리머 블렌드의 버블을 환상의 다이를 통해 팽창시키는 블로운 공정에 의해 형성될 수 있다. 그 후 버블은 파괴되어 편평한 필름 형태로 수집된다. 블로운 필름을 제조하는 방법은 예를 들면 미국 특허 제3,354,506호 (Raley); 미국 특허 제 3,650,649호 (Schippers); 및 미국 특허 제 3,801,429 호 (Schrenk 등), 뿐만 아니라 미국 특허 출원 공개 제2005/0245162호(McCormack 등) 및 제2003/0068951호(Boggs 등)에 기재되어 있으며, 이들은 모두 모든 목적을 위해 그 전체로서 여기에 참고문헌으로 도입된다. 그러나 또 다른 실시태양에서, 필름은 캐스팅 기술을 이용하여 형성된다.
예를 들어, 필름 형성 방법은 가소화된 천연 폴리머, 생분해성 폴리머, 폴리올레핀 및 동일한 폴리머 분자에 극성 및 비-극성 부분 모두를 갖는 상용화제를 포함하며, 캐스트 필름에서 총 생분해성 성분이 건조 폴리머 블렌드의 적어도 53중량%의 다수상을 구성하는, 폴리머 블렌드를 제공하는 단계; 상기 폴리머 블렌드를 용융 압출 조건하에서 혼합하는 단계; 상기 폴리머 블렌드를 압출하는 단계 및 필름 시트를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
예를들어, 캐스트 필름을 형성하는 방법의 일 실시태양에 의하면, 원료(예를 들면, 생분해성 폴리에스테르, 열가소성 스타치 등)은 용융 블렌딩 디바이스에 별도로 또는 블렌드로 공급될 수 있다. 일 실시태양에서는, 예를 들면, 미리-형성된 열가소성 스타치 및 생분해성 폴리에스테르가 용융 블렌딩 디바이스에 별도로 공급되며, 여기서 이들이 전술한 것과 같은 방식으로 분산 블렌딩된다. 예를 들면, 공급 및 배기 포트(venting ports)를 포함하는 압출기가 사용될 수 있다. 하나의 실시태양에서, 생분해성 폴리에스테르는 이축 나사 압출기의 공급 포트에 공급되어 용융될 수 있다. 그 후, 열가소성 스타치가 폴리머 용융물 내에 공급될 수 있다. 어쨌든, 상기 물질은 충분한 혼합을 보장하기 위해 높은 전단/압력 및 가열 하에 블렌딩된다. 예를 들면, 용융 블렌딩은 약 50 ℃ 내지 약 300 ℃, 일부 실시태양에서는, 약 70 ℃ 내지 약 250 ℃, 일부 실시태양에서는 약 90 ℃ 내지 약 180 ℃의 온도에서 일어날 수 있다. 마찬가지로, 용융 블렌딩 도중 겉보기 전단 속도는 약 100 s-1 내지 약 10,000 s-1, 일부 실시태양에서 약 500 s-1 내지 약 5000 s-1, 일부 실시태양에서는 약 800 s-1 내지 약 1200 s-1의 범위일 수 있다. 겉보기 전단 속도는 4Q/πR3과 같다 (식 중, Q는 폴리머 용융물의 부피 유량("m3/s")이고 R은 그를 통해 용융된 폴리머가 흐르는 모세관(예, 압출기 다이)의 반경("m")이다).
그 후, 압출된 물질을 급냉시키고 펠렛 형태로 절단할 수 있다. 특히, 배합된 물질을 압출 장치에 공급하고 캐스팅 롤 상에서 캐스팅(성형,cast)하여 단일-층의 전구체 필름을 형성한다. 다층의 필름이 제조되어야 할 경우에는, 다수의 층이 캐스팅 롤 상에 함께 공-압출된다. 캐스팅 롤은 엠보싱 요소를 임의적으로 구비하여 필름에 패턴을 부여할 수 있다. 전형적으로, 캐스팅 롤은 시트를 그것이 형성될 때 고체화 및 켄칭(quench)시키기 충분한 온도, 예를 들면 약 20 내지 60 ℃로 유지된다. 필요하다면, 캐스팅 롤에 인접하게 진공 상자를 위치시켜 롤의 표면에 전구체 필름을 가까이 유지하는 것을 도울 수 있다. 뿐만 아니라, 에어 나이프 또는 정전기 피너가 전구체 필름을 캐스팅 롤의 표면에 대하여, 그것이 스피닝 롤 주위로 움직일 때 압박하는 것을 도울 수 있다. 에어 나이프는 공기의 스트림을 매우 높은 유량으로 필름의 에지(edge)에 고정하도록 집중시키는 당 분야에 공지된 장치이다.
일단 캐스팅되면, 필름은 그 후 선택적으로 필름 균일성을 더 개선하고 두께를 감소시키도록 하나 이상의 방향에서 배향될 수 있다. 배향은 또한 충전제를 포함하는 필름에 미세공을 형성하여, 필름에 통기성을 부여할 수도 있다. 예를 들면, 필름을 필름 중 1종 이상의 폴리머의 융점 보다 낮지만 조성물을 당기거나 신장시키기 충분한 온도로 즉시 재가열할 수 있다. 순차적 배향의 경우, "연화된(softed)" 필름을 다른 회전 속도로 회전하는 롤로 당겨, 시트가 세로 방향(기계 방향)에서 원하는 인장비(draw ratio)로 스트레치(신장)되도록 한다. 이 "단축" 배향된 필름을 그 후 섬유성 웹에 적층할 수 있다. 뿐만 아니라, 단축 배향된 필름을 횡 기계 방향에서 배향하여 "이축 배향된" 필름을 형성할 수도 있다. 예를 들면, 필름은 사슬 클립을 이용하여 그 측부 에지(edge)에서 클램프로 고정되고 텐터 오븐 내로 운반될 수 있다. 텐터 오븐에서, 상기 필름은 재가열되고 그 전방 이동에서 갈라진 사슬 클립에 의해 원하는 인장비로 횡-기계 방향에서 당겨질 수 있다.
예를 들면, 단축 배향된 필름을 형성하기 일 방법을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 전구체 필름을 마샬 앤 윌럼즈 사(Marshall and Willams, Co., Providence, Rhode Island)로부터 시판되는 것과 같은 필름-배향 유니트 혹은 기계 방향 배향기("MDO")로 보낸다. MDO는, 공정을 통해 필름의 이동 방향인 기계 방향에서 필름을 점차적으로 스트레치(신장)시키고 얇게 하는 복수의 스트레칭 롤을 갖는다. MDO 공정은 필요한 스트레치(신장)의 정도 및 각 롤 사이 신장의 정도에 따른 롤의 수로 행하여질 수 있다. 필름은 단일 또는 복수의 불연속인 신장 오퍼레이션으로 신장될 수 있다. MDO 장치에서 롤의 일부는 점차적으로 빨라지는 속도로 작동되지 않을 수도 있음을 인식해야 한다. 필요하다면, MDO의 롤의 일부는 예열 롤로 작용할 수도 있다. 존재한다면, 이들 제1의 몇 개 롤이 필름을 실온 보다 높은 온도로 (예, 125°F까지) 가열한다. 점차적으로 더 빠른 속도의 MDO 내 인접한 롤들이 필름을 신장시키도록 작용한다. 신장 롤이 회전하는 속도가 필름의 신장 정도 및 최종 필름 중량을 결정한다.
그 후, 결과물인 필름은 권취 롤 상에 감아서 보관할 수 있다. 칼집내기, 처리, 천공, 그림 인쇄 또는 필름의 다른 층(예, 부직 웹 재료)과의 적층과 같이 당 분야에 공지된 다양한 추가의 가능한 공정 및/또는 마무리 단계가 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않고 수행될 수 있다.
결과물인 박막(얇은 필름)의 두께는 일반적으로 원하는 용도에 따라 달라질 수 있다. 그럼에도 불구하고, 필름 두께는, 필름이 물에 분산되는데 필요한 시간이 줄어들도록 전형적으로 최소화된다. 따라서, 본 발명의 대부분의 실시태양에서, 감수성인 생분해성 필름은 약 50 ㎛ 이하, 일부 실시태양에서 약 1 내지 약 40 ㎛, 일부 실시태양에서는 약 2 내지 약 35 ㎛, 그리고 일부 실시태양에서는 약 5 내지 약 30 ㎛의 두께를 갖는다.
이와 같이 얇은 두께 및 우수한 감수성(water-sensitive)을 가짐에도 불구하고, 본 발명의 필름은 사용 도중 양호한 드라이 기계적 성질을 유지할 수 있다. 필름의 상대적인 드라이 강도의 지표인 하나의 변수는 최종 인장 강도이며, 이는 응력-변형 곡선에서 얻어지는 최대 응력과 같다. 바람직하게는, 본 발명의 필름은 약 10 내지 약 80 메가파스칼(MPa), 일부 실시태양에서 약 15 내지 약 60 MPa, 그리고 일부 실시태양에서는 약 20 내지 약 50 MPa의 기계 방향("MD")에서의 최종 인장 강도, 및 약 2 내지 약 40 메가파스칼(MPa), 일부 실시태양에서 약 4 내지 약 40 MPa, 그리고 일부 실시태양에서는 약 5 내지 약 30 MPa의 횡 기계 방향("CD")에서의 최종 인장 강도를 나타낸다. 양호한 강도를 가짐에도 불구하고, 필름은 너무 뻣뻣하지 않은 것이 또한 바람직하다. 필름의 상대적 강성도(stiffness)의 지표인 하나의 변수는 영(Young) 탄성률이며, 이는 인장 응력 대 인장 변형의 비와 같고, 응력-변형 곡선의 기울기로부터 결정된다. 예를 들면, 필름은 전형적으로 약 50 내지 약 1200 메가파스칼(MPa), 일부 실시태양에서 약 200 내지 약 1000 MPa, 그리고 일부 실시태양에서는 약 400 내지 약 800 MPa의 기계 방향("MD")에서의 영 탄성률, 및 약 50 내지 약 1000 메가파스칼(MPa), 일부 실시태양에서 약 100 내지 약 800 MPa, 그리고 일부 실시태양에서는 약 150 내지 약 500 MPa의 횡 기계 방향("CD")에서의 영 탄성률을 나타낸다.
본 발명의 필름은 광범하게 다양한 응용에 사용될 수 있다. 예를 들면, 위에 나타낸 것과 같이, 필름은 흡수성 물품에 사용될 수 있다. "흡수성 물품"은 물 또는 다른 유체를 흡수할 수 있는 어떠한 물품을 일반적으로 의미한다. 일부 흡수성 물품의 예는 기저귀, 배변연습용 팬츠, 흡수성 언더팬츠, 실금자용 물품, 여성 위생 제품(예를 들어, 생리대, 팬티라이너 등), 수영복, 유아용 닦개 등과 같은 개인 위생 흡수성 물품; 의류, 천공 재료, 언더패드, 침대패드, 붕대, 흡수성 드레이프 및 의료용 닦개와 같은 의료용 흡수성 물품; 식품 서비스 닦개; 의류 물품 등을 포함하되, 이에 제한되는 것은 아니다. 이러한 흡수성 물품의 몇 가지 예가 모든 목적을 위해 그 전체로서 본원에 참고문헌으로 포함된 미국 특허 제5,649,916호(DiPalma 등); 미국 특허 제6,110,158호(Kielpikowski); 미국 특허 제6,663,611호(Blaney 등)에 기재되어 있다. 또 다른 적합한 물품이 모두 모든 목적을 위해 그 전체로서 본원에 참고로 포함된 미국 특허 출원 공보 제2004/0060112 A1호(Fell 등), 뿐만 아니라 미국 특허 제4,886,512호(Damico 등); 미국 특허 제5,558,659호(Sherrod 등); 미국 특허 제6,888,044호(Fell 등); 및 미국 특허 제6,511,465호(Freiburger 등)에 기재되어 있다. 이러한 흡수성 물품을 형성하기 적합한 재료 및 방법은 당업자에게 공지되어 있다.
흡수성 물품은 상기 물품을 속옷의 가랑이 부분에 제거가능하게 고정시키고/거나 상기 물품을 폐기하기 위해 싸는 것을 돕는 접착제(예를 들어, 감압 접착제)를 구비할 수 있다. 적합한 감압-접착제는, 예를 들면 아크릴계 접착제, 천연 고무 접착제, 점착부여된 블록 공중합체 접착제, 폴리비닐 아세테이트 접착제, 에틸렌 비닐 아세테이트 접착제, 실리콘 접착제, 폴리우레탄 접착제, 열경화성 감압 접착제, 예를 들면 에폭시 아크릴레이트 또는 에폭시 폴리에스테르 감압 접착제 등을 포함할 수 있다. 이러한 감압 접착제는 당업계에 알려져 있고 Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology, Satas(Donatas), 1989, 2nd edition, Van Nostrand Reinhold에 기재되어 있다. 상기 감압 접착제는 또한 가교제, 충전제, 기체, 발포제, 유리 또는 중합체성 미소구, 실리카, 탄산칼슘 섬유, 계면활성제 등과 같은 첨가제를 포함할 수 있다. 첨가제는 원하는 성질에 영향을 주기 충분한 양으로 포함된다.
상기 흡수성 물품 상의 접착제의 위치는 결정적이지 않으며, 물품의 의도되는 용도에 따라 광범하게 변할 수 있다. 예를 들면, 특정 여성 위생 제품(예를 들어, 생리대)은 중앙 흡수성 코어로부터 측부에 날개 또는 플랩을 가질 수 있고, 가랑이 영역에서 착용자의 팬티 에지 주위로 접히도록 의도된다. 상기 플랩은 그 플랩을 착용자의 팬티의 아래 면에 부착시키기 위한 접착제(예를 들어, 감압 접착제)를 구비할 수 있다. 그러나, 접착제의 특정 위치와 상관없이, 이형 라이너가 상기 접착제를 덮음으로써, 그를 오손, 말라버림, 및 사용 전의 때 이른 접착으로부터 보호하도록 사용될 수 있다. 이형 라이너는 그 라이너가 접착제로부터 벗겨지는 능력을 향상시키는 이형 피복을 함유할 수 있다.
상기 이형 피복은 소수성 중합체와 같은 이형제를 함유한다. 예시적인 소수성 중합체는 예를 들면 실리콘(예를 들어, 폴리실록산, 에폭시 실리콘 등), 퍼플루오로에테르, 플루오로카본, 폴리우레탄 등을 포함한다. 이러한 이형제의 예는 예를 들면 모든 목적을 위해 그 전체로서 본원에 참고로 포함된 미국 특허 제6,530,910호(Pomplun 등); 미국 특허 제5,985,396호(Kerins 등); 및 미국 특허 제5,981,012호(Pomplun 등)에 기재되어 있다. 하나의 특히 적합한 이형제는 유.에스. 렉센 캄파니(U.S. Rexene Company)로부터 상품명 REXTAC?(예를 들어, RT2315, RT2535 및 RT2330)로 제조되는 것과 같이, 190℃에서 약 400 내지 약 10,000 cps의 용융 점도를 갖는 무정형 폴리올레핀이다. 상기 이형 피복은 또한, 저분자량의 고도로 분지화된 폴리올레핀과 같은 탈점착제를 함유할 수 있다. 특히 적합한 저분자량의 고도로 분지화된 폴리올레핀은 페트롤라이트 코포레이션(Petrolite Corporation)에서 제조한 VYBAR? 253이다. 상용화제, 가공 보조제, 가소제, 점착부여제, 활제(slip agent), 및 항균제 등과 같은 기타 첨가제가 또한 상기 이형 피복에 사용될 수 있다. 상기 이형 피복은 라이너의 한 면 또는 양면에 적용될 수 있고, 표면의 전부 또는 일부만을 덮을 수 있다. 용매 기재 피복, 고온 용융 피복, 무용매 피복 등과 같은 임의의 적합한 기술이 이형 피복을 적용하는 데 사용될 수 있다. 용매 기재 피복은 전형적으로, 롤 피복, 나이프 피복, 커텐 피복, 그라비어 피복, 감긴 막대 피복 등과 같은 방법에 의해 상기 이형 라이너에 적용된다. 그 후 오븐에서 건조시킴으로써 용매(예를 들어, 물)를 제거하고, 상기 피복은 선택적으로 오븐에서 경화시킨다. 무용매 피복은 실리콘 또는 에폭시 실리콘과 같은 고체 조성물을 포함할 수 있고, 이는 라이너 위에 피복된 후 자외선에 노출시킴으로써 경화된다. 선택적인 단계는 상기 라이너를 피복 전에 하도하는 것, 코로나 처리와 같은 라이너의 표면 개질을 포함한다. 폴리에틸렌 또는 퍼플루오로에테르와 같은 고온 용융 피복은 가열한 다음 다이를 통해서 또는 가열된 나이프를 이용하여 적용될 수 있다. 고온 용융 피복은, 피복의 용이성 및 공정 효율을 위해, 상기 이형제를 이형 라이너와 함께 블로운 필름 또는 시트 압출기에서 공압출시킴으로써 적용될 수 있다.
쉽게 폐기될 수 있도록 하기 위해, 상기 이형 라이너는 본 발명에 의한 필름으로 형성될 수 있다. 이와 관련하여, 본 발명의 필름을 사용할 수 있는 생리대의 하나의 특별한 실시태양을 이제 더욱 상세히 기재한다. 단지 예시의 목적으로, 흡수성 물품을 여성 위생용 생리대일 수 있다. 이러한 실시태양에서, 흡수성 물품은 상면시트, 외부 커버 또는 배면시트를 포함하는 주요 몸체 부분, 상기 배면시트와 상면시트 사이에 위치한 흡수성 코어, 상기 주요 몸체 부분의 각 세로 측부로부터 뻗어있는 한 쌍의 플랩을 포함한다. 상기 상면시트는 흡수성 물품의 신체접촉 표면을 형성한다. 흡수성 코어는 흡수성 물품의 외부 주변으로부터 안쪽으로 위치하며, 상면시트에 인접하여 위치한 신체 접촉 면과 상기 배면시트에 인접하여 위치한 의류 접촉 표면을 포함한다.
상면시트는 일반적으로 사용자의 신체에 접촉하도록 디자인되며 액체 투과성이다. 상기 상면시트는 그것이 흡수성 물품을 완전히 싸도록 흡수성 코어를 둘러쌀 수 있다. 그렇지 않으면, 상면시트와 배면시트는, 공지의 기술을 이용하여, 상기 흡수성 코어를 너머 뻗어있어 완전히 또는 부분적으로 주위에서 함께 접합될 수도 있다. 전형적으로, 상면시트와 배면시트는 접착제 접착, 초음파 접착, 또는 당업계에 공지된 어떠한 다른 적합한 접합 방법에 의해 접합된다. 상면시트는 외관이 위생적이고 청결하며, 흡수성 코어에 의해 수거 및 흡수된 신체 배출물을 감추기 위해 어느 정도 불투명하다. 상면시트는 또한 양호한 침투 및 재습윤 성질을 나타내어, 신체 배출물로 하여금 상면시트를 신속하게 투과하여 흡수성 코어에 이르도록 하지만, 신체 유체가 상면시트를 통해 다시 흘러 착용자의 피부에 이르는 것은 허용하지 않는다. 예를 들면, 상면시트에 사용될 수 있는 몇 가지 적합한 재료는 부직 재료, 천공된 열가소성 필름, 또는 이들의 조합을 포함한다. 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 2-성분, 나일론, 레이온 등의 섬유로부터 제조된 부직포가 사용될 수 있다. 예를 들면, 백색의 균일한 스펀본드 재료가 특히 바람직한데, 그 이유는 그 색상이 그를 통과한 생리혈을 숨기도록 양호한 가림 성질을 나타내기 때문이다. 미국 특허 제4,801,494호(Datta 등), 미국 특허 제4,908,026호(Sukiennik 등)가 본 발명에 사용될 수 있는 다양한 다른 덮개 재료를 교시한다.
상면시트는 또한, 신체 유체를 상기 흡수성 코어 내로 더욱 쉽게 통과시키기 위해, 그를 통해 형성된 복수의 구멍(도시되지 않음)을 포함할 수도 있다. 구멍은 상면시트에 걸쳐 랜덤하게 또는 균일하게 배열되거나, 또는 좁은 세로 밴드 또는 흡수성 물품의 세로 축을 따라 배열된 스트립에만 위치할 수 있다. 상기 구멍들은 신체 유체가 흡수성 코어 내로 신속하게 투과되게 한다. 구멍의 크기, 형태, 직경 및 수는 특별한 필요에 맞도록 변할 수 있다.
상기한 바와 같이, 흡수성 물품은 배면시트를 또한 포함한다. 배면시트는 전체적으로 액체 비투과성이고 내부 표면, 즉 속옷의 가랑이 부분(도시되지 않음)을 향하도록 디자인된다. 배면시트는 흡수성 물품으로부터 공기나 증기의 통과를 허용할 수 있지만, 여전히 액체의 통과는 차단한다. 어떠한 액체 비투과성 물질이 배면시트를 형성하는 데 일반적으로 사용될 수 있다. 예를 들면, 사용될 수 있는 하나의 적합한 재료는, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌과 같은 미세엠보싱된 폴리머 필름이다. 특별한 실시태양에서는, 약 0.2 mils 내지 약 5.0 mils, 특히 약 0.5 내지 약 3.0 mils 범위의 두께를 갖는 폴리에틸렌 필름이 사용된다.
흡수성 물품은 또한 상면시트와 배면시트 사이에 위치한 흡수성 코어를 함유한다. 흡수성 코어는 단일의 흡수성 요소 또는 별도의 구별되는 흡수성 요소들을 함유하는 복합재로부터 형성될 수 있다. 그러나, 어떠한 수의 흡수성 요소가 본 발명에 사용될 수 있음이 이해되어야 한다. 예를 들면, 일 실시태양에서, 흡수성 코어는 상면시트와 전달 지연 요소 사이에 위치한 흡수 요소를 포함할 수 있다. 흡수 요소는 상면시트로 전달되는 신체 유체를 z-방향에서 신속하게 전달할 수 있는 재료로 만들어질 수 있다. 흡수 요소는 일반적으로 어떠한 원하는 형태 및/또는 크기를 가질 수 있다. 일 실시태양에서, 흡수 요소는 흡수성 물품의 전체 길이보다 짧거나 같은 길이, 및 상기 흡수성 물품의 폭보다 좁은 폭을 갖는 직사각형 형태를 갖는다. 예를 들면, 약 150 mm 내지 약 300 mm 사이의 길이 및 약 10 mm 내지 약 60 mm 사이의 폭이 사용될 수 있다.
어떠한 다양한 재료가 상기-언급된 기능을 수행하도록 흡수 요소에 사용될 수 있다. 상기 재료는 합성 재료, 셀룰로오스 재료, 또는 합성 재료 및 셀룰로오스 재료의 조합일 수 있다. 예를 들면, 에어레이(airlaid) 셀룰로오스 티슈가 흡수 요소에 사용되기 적합할 수 있다. 에어레이 셀룰로오스 티슈는 1 평방 미터 당 약 10 g(gsm) 내지 약 300 gsm, 일부 실시태양에서, 약 100 gsm 내지 약 250 gsm 사이 범위의 기본 중량(base weight)을 가질 수 있다. 일 실시태양에서, 에어레이 셀룰로오스 티슈는 약 200 gsm의 기본 중량을 갖는다. 에어레이 티슈(tissue)는 경질목 및/또는 연질목 섬유로부터 형성될 수 있다. 상기 에어레이 티슈는 미세한 세공 구조를 가지며, 특히 생리혈에 대한 우수한 위킹(wicking, 흡수 현상) 능력을 제공한다.
필요하다면, 전달 지연 요소(도시되지 않음)가 흡수 요소의 수직으로 아래에 위치할 수 있다. 전달 지연 요소는 다른 흡수성 요소보다 덜 친수성인 재료를 포함할 수 있고, 일반적으로 실질적으로 소수성인 것으로 특징될 수 있다. 예를 들면, 상기 전달 지연 요소는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에스테르 등과 같은 비교적 소수성인 재료로 이루어진 섬유성 부직 웹일 수 있고, 또한 이러한 재료의 배합물로 이루어질 수 있다. 전달 지연 요소에 적합한 재료의 일 예는 폴리프로필렌, 이형단면(multi-lobal) 섬유로 이루어진 스펀본드 웹이다. 적합한 전달 지연 요소 재료의 추가의 예는, 단면 형태가 원형, 3형단면 또는 다형단면일 수 있고, 구조 상 속이 비거나 속이 찬 구조를 가질 수 있는, 폴리프로필렌 섬유로 이루어진 스펀본드 웹을 포함한다. 전형적으로 웹은 웹 면적의 약 3％ 내지 약 30％에 걸쳐 열 접착 등에 의해 접착된다. 전달 지연 요소로 사용될 수 있는 적합한 재료의 다른 예가 모든 목적을 위해 그 전체로서 본원에 참고로 포함된 미국 특허 제4,798,603호(Meyer 등), 및 미국 특허 제5,248,309호(Serbiak 등)에 기재되어 있다. 본 발명의 성능을 조절하기 위해, 상기 전달 지연 요소는 그 초기 습윤적성을 증가시키기 위해 선택된 양의 계면활성제로 또한, 처리될 수도 있다.
상기 전달 지연 요소는 일반적으로 약 150 mm 내지 약 300 mm의 길이와 같은 어떠한 크기를 가질 수 있다. 전형적으로 상기 전달 지연 요소의 길이는 상기 흡수성 물품의 길이와 거의 같다. 상기 전달 지연 요소도 흡수 요소와 폭이 동일할 수 있지만, 전형적으로 더 넓다. 예를 들면, 상기 전달 지연 요소의 폭은 약 50 mm 내지 약 75 mm 사이, 특히 약 48 mm일 수 있다. 상기 전달 지연 요소는 전형적으로 다른 흡수성 요소의 것보다 작은 기본 중량을 갖는다. 예를 들면, 전달 지연 요소의 기본 중량은 1 평방 미터 당 약 150 그램(gsm) 미만, 일부 실시태양에서 약 10 gsm 내지 약 100 gsm이다. 하나의 특별한 실시태양에서, 상기 전달 지연 요소는 약 30 gsm의 기본 중량을 갖는 스펀본드 웹으로부터 형성된다.
상기-언급된 요소들 외에, 흡수성 코어는 또한, 공형성(coform) 재료와 같은 복합 흡수성 요소(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 이러한 경우에, 유체가 상기 전달 지연 요소로부터 상기 복합 흡수성 요소 내로 위킹될 수 있다. 상기 복합 흡수성 요소는 흡수 요소 및/또는 전달 지연 요소로부터 별도로 형성되거나, 그와 동시에 형성될 수 있다. 일 실시태양에서는, 예를 들어, 상기 복합 흡수성 요소가 전달 지연 요소 또는 흡수 요소 위에 형성될 수 있고, 전술한 공형성 공정 도중에 캐리어로 작용한다.
특정 구조와 무관하게, 흡수성 물품은 전형적으로 속옷에 고정하기 위한 접착제를 함유한다. 접착제는 흡수성 물품의 어떠한 위치, 예를 들면 배면시트의 아래 표면 상에 구비될 수 있다. 상기 특정 실시태양에서, 배면시트는, 본 발명에 따라 형성될 수 있는, 사용 전에 벗겨낼 수 있는 이형 라이너에 의해 덮여있는 의류 접착제의 세로 중앙 스트립을 갖는다. 각각의 플랩은 또한 플랩의 말단 에지에 인접하여 위치한 접착제를 함유할 수 있다. 역시 본 발명에 따라 형성될 수 있는, 벗겨낼 수 있는 이형 라이너가 사용 전에 상기 접착제를 덮을 수 있다. 따라서, 흡수성 위생 물품의 사용자가 접착제를 노출시켜 상기 흡수성 물품을 속옷의 아래 면에 고정시키고자 할 경우, 사용자는 단순히 라이너를 벗겨내고 이들을 수성-베이스 폐기 시스템(예를 들어, 화장실)에 폐기한다.
이형 라이너의 다양한 형태를 위에 기재하였으나, 다른 이형 라이너 형태가 또한 본 발명의 범위 내에 포함된다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 본 발명은 어떠한 식으로든 이형 라이너에 제한되지 않으며, 상기 수분 민감성 생분해성 필름은 흡수성 물품의 다양한 다른 요소 내에 도입될 수 있다. 예를 들어, 생리대의 배면시트가 본 발명의 감수성 필름을 포함할 수 있다. 이러한 실시태양에서, 필름은 배면시트를 형성하기 위해 단독으로 사용되거나, 부직 웹과 같은 1종 이상의 추가 재료에 라미네이트 될 수 있다. 본 발명의 감수성인 생분해성 필름은 흡수성 물품 외의 용도에 사용될 수도 있다. 예를 들면, 필름은 개개의 랩(wrap), 포장 파우치(pouch), 또는 식품, 흡수성 물품 등과 같은 다양한 물품의 폐기를 위한 백(bag)로 사용될 수 있다. 흡수성 물품용의 각종 적합한 파우치, 랩, 또는 백의 형태는 예를 들면 모두 모든 목적을 위해 그 전체로서 본원에 참고로 포함된 미국 특허 제6,716,203호(Sorebo 등) 및 미국 특허 제6,380,445호(Moder 등), 뿐만 아니라 미국 특허 출원 공개 제2003/0116462호(Sorebo 등)에 개시되어 있다.
섹션 Ⅲ - 실시예
다음 섹션의 상세한 사항인 일부 비교예 필름 샘플은 본 발명에 따라 제조된 실시예의 필름을 더 잘 설명하고 실시예의 필름과 구별된다. 광범위한 실험 조사를 통한, 실시 범위의 조성물이 다음의 실시예에 기술되었다. 그러나, 이러한 조성물 만으로는 박막 층에 필요한 적합한 성능 특성 및 가공성을 겸비한 배합물을 생산하기에 충분하지 않다. 공정 방법 또한, 높은 성능 및 원하는 가공성을 달성하기에 중요하다.
비교예 1
직경 30mm 그리고 스크류 길이 1328 mm인 동시-회전, 트윈 스크류 압출기인 ZSK-30 (미국 뉴저지주 람세이 소재의 웨르너 앤드 플라이더러 코포레이션)에서 글리세린 25중량%와 함께 천연 옥수수 전분(native corn starch, NCS)으로 부터 열가소성 스타치(TPS)를 제조하였다. 상기 압출기는 14 배럴을 갖는다. 상기 압출기는 7 가열 영역에 연결되었다. 가열 영역의 온도는 각각 70℃, 80℃, 140℃, 150℃, 150℃, 150℃ 및 150℃ 였다. 컴파운딩 하기 전에, Excel P40-S를 천연 옥수수 전분에 첨가하였으며 (2중량%), 혼합된 전분은 중력 공급기를 사용하여 12 lbs/hr의 속도로 가열되지 않은 압출기의 공급관(feed throat)에 공급되었다. 원하는 수준의 글리세린에 대하여 필요한 펌프 이동 속도(pump delivery rate)가 되도록 상기 글리세린을 가온하였다. 글리세린은 Eldex 펌프(나파(Napa), 캘리포니아)를 사용하여 4 lbs/hr의 속도로 가압 인젝터를 사용하여 배럴 2로 주입되었다. 스크류 속도는 160rpm이었으며, 용융온도는 125 내지 130℃ 범위로 측정되었다. 용융 공정은 압출도중에 420 내지 800psi였다. 토크(torque)는 27 내지 43%의 범위였다. 공정 조건을 또한 표 1에 정리하였다. 전환된 열가소성 스타치 스탠드를 팬-냉각 컨베이어 벨트상에서 냉각하고 펠릿화하였다. 그 후, 펠릿화된 TPS를 사용하여 장차 필름 캐스팅용으로 사용되는 수지를 제조하였다.
[표 1] 모든 실시예의 수지 조성
Figure pct00003
* Ecoflex: TPS (60:40)은 ETPS로 불리며, 다른 실시예에서 샘플을 제조하는데 사용된다.
가르길 겔 옥수수 전분(Cargill Gel Corn Starch)는 가르길(Cargill)(세다 라피드(Cedar Rapids) 아이오와)에서 구입하였다.
글리세린, 공정 조제는 코그니스 코퍼레이션(신시네티, 오하이오)에서 구입하였다.
수지 컴파운딩에 계면활성제로 사용되는 Excel P-40S, 수소화된 글리세리드는 카오 코퍼레이션(토교, 일본)에서 구입하였다.
Ecoflex™ F BX 7011, 지방족 방향족 코폴리에스테르는 BASF(루드윙스하펜, 독일)에서 구입하였으며, 표에는 Exoflex로 간단히 나타내었다.
Dowlex EG 2244G 폴리에틸렌 수지는 다우 케미칼 캄파니(미드랜드, 미시건)에서 구입하였으며, PE로 나타내었다.
Escorene Ultra LD 755.12, 및 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA) 코폴리머는 ExxonMobil 케미컬 캄파니(휴스톤, 텍사스)에서 구입하였다.
Fusabond? MB 528D, 화학적으로 개질된 폴리에틸렌 수지는 듀퐁 캄파니(윌밍톤, 델라웨어)에서 구입하였으며, FB로 나타내었다.
듀퐁 Ti-퓨어 티타늄 디옥사이드는 듀퐁 캄파니(윌밍톤, 델라웨어)에서 구입하였으며, TiO2로 나타내었다.
Ampacet 110313 B White PE, 백색 착색제는 앰파세트 코퍼레이션(Ampacet Corporation)(테레 호트, 인디아나)에서 구입하였으며, Amp로 나타내었다.
비교예 2
비교예 1과 같이 설정된 동일한 장치를 본 비교예의 샘플 제조에 사용하였다. 본 비교예에서, BASF에서 구입한 Ecoflex F BX 7011을 중력 공급기를 통해 15 lbs/hr의 속도로 그리고 비교예 1에서 제조된 TPS는 10 lbs/hr의 속도로 각각 압출기의 공급관에 공급하였다. 본 비교예를 제조하는 조건은 표 1에 나타내었다. 용융 온도는 148℃ 내지 155℃로 관찰되었다. 결과물인 블렌드를 ETPS로 나타내었다.
비교예 3
본 비교예는 Ecoflex:PE를 65:35 비율로 하여 제조되었다. Ecoflex 및 PE를 별도의 공급기(feeder)에 놓고 압출기의 배럴 1에 공급하였다. Ecoflex는 13 lb/h의 속도로 그리고 PE는 7 lb/h의 속도로 공급되었다. 결과물인 ETPS 압출물(extrudate) 스트랜드(strand)를 무빙 벨트(moving belt)상에서 냉각하고 필름을 주조하고 다른 수지와 블렌드하도록 펠릿화하였다.
비교예 4
Ecoflex, PE, 및 티타늄 디옥사이드를 별도의 공급기에 놓고 압출기의 ㅂ축배럴 1에 공급하였다. Ecoflex는 13 lb/h의 속도로 공급하였으며, PE는 7 lb/h의 속도로 공급하고 2% Ti02는 0.4 lb/hr의 속도로 공급하였다 (코드 10). 결과물인 압출물 스트랜드를 무빙 벨트상에서 냉각하고 필름 캐스팅에 사용하기 위해 펠릿화하였다.
실시예 1
ETPS:PE:FB를 약 63:34:3 비율로 제조하였다. 각각의 블렌드에 대한 별도의 성분을 별도의 공급기를 사용하여 압출기의 배럴 1에 공급하였다. ETPS는 13 lb/h의 속도로 공급하였으며 (12.675 lb/h의 원하는 속도로 공급할 수 없었음), PE는 6.825 lb/h의 속도로 공급하였으며, FB는 0.5 lb/h의 속도로 공급하였다. 스크류 속도, 공급 속도, 압출기의 설정 온도, 용융 온도, 용융 압력 및 토크를 포함하는 상세한 공정 조건은 표 2에 나타내었다. 놀랍게도 결과물인 스트랜드는 매끄러운 표면를 가지며 매우 강했으며, 이는 우수한 예비적인 상용성(혼화성, compatibility)을 나타낸다. 결과물인 압출물 스트랜드를 무빙 벨트 상에서 냉각하고 필름을 주조하기 위해 펠릿화하였다.
실시예 2
ETPS:EVA:FB를 약 63:34:3 비율로 제조하였다. 각각의 블렌드에 대한 별도의 성분을 별도의 공급기를 사용하여 압출기의 배럴 1에 공급하였다. ETPS는 13 lb/h의 속도로 공급하였으며 (12.675 lb/h의 원하는 속도로 공급할 수 없었음), EVA는 6.825 lb/h의 속도로 공급하였으며, FB는 0.5 lb/h의 속도로 공급하였다. 스크류 속도, 공급 속도, 압출기의 설정 온도, 용융 온도, 용융 압력 및 토크를 포함하는 상세한 공정 조건은 표 2에 나타내었다. 다시 한번, 놀랍게도 매끄러운 스트랜드가 얻어졌다. 상기 스트랜드는 실시예 1에서 얻어진 스트랜드 보다 더 부드럽고 더 유연(플렉서블)하였다. 결과물인 압출물 스트랜드를 무빙 벨트 상에서 냉각하고 필름을 주조하기 위해 펠릿화하였다.
실시예 3
ETPS:PE 블렌드를 65:35 비율로 제조하였으며, 2% Ti02를 함유하였다 (코드 3). ETPS, PE, 및 TiO2를 별도의 공급기에 놓고 압출기의 배럴 1에 공급하였다. 65:35 블렌드에 대하여, ETPS는 13 lb/h로, PE는 7 lb/h로 그리고 TiO2는 0.4 lb/h로 공급되었다. 스크류 속도, 공급 속도, 압출기의 설정 온도, 용융 온도, 용융 압력 및 토크를 포함하는 상세한 공정 조건은 표 2에 나타내었다. 결과물인 압출물 스트랜드를 무빙 벨트 상에서 냉각하고 필름을 주조하기 위해 펠릿화하였다.
[표 2] ZSK-30에서 생분해성 필름용 열가소성 스타치 블렌드의 제조공정 조건
Figure pct00004
* 글리세린(Gly)은 30.2 g/min(= 4 lb/h)의 속도로 펌핑되었다.
** 실제 비율은 38.025/19.0125/6.3375/34.125/2.5이다.
실시예 4
ETPS:EVA 블렌드를 65:35 비율로 제조하였으며, 2% Ti02를 함유하였다. ETPS, EVA, 및 TiO2를 별도의 공급기에 놓고 압출기의 배럴 1에 공급하였다. 상기 블렌드에 대하여, ETPS는 13 lb/h로, EVA는 7 lb/h로 그리고 TiO2는 0.4 lb/h로 공급되었다. 스크류 속도, 공급 속도, 압출기의 설정 온도, 용융 온도, 용융 압력 및 토크를 포함하는 상세한 공정 조건은 표 2에 나타내었다. 결과물인 압출물 스트랜드를 무빙 벨트 상에서 냉각하고 필름을 주조하기 위해 펠릿화하였다.
실시예 5
ETPS:PE 블렌드를 60:40 비율로 제조하였으며, 2% Ti02를 함유하였다. ETPS, PE 및 TiO2를 별도의 공급기에 놓고 압출기의 배럴 1에 공급하였다. 상기 블렌드에 대하여, ETPS는 12 lb/h로, PE는 8 lb/h로 그리고 TiO2는 0.4 lb/h로 공급되었다. 스크류 속도, 공급 속도, 압출기의 설정 온도, 용융 온도, 용융 압력 및 토크를 포함하는 상세한 공정 조건은 표 2에 나타내었다. 결과물인 압출물 스트랜드를 무빙 벨트 상에서 냉각하고 필름을 주조하기 위해 펠릿화하였다.
실시예 6
ETPS:EVA 블렌드를 60:40 비율로 제조하였으며, 2% Ti02를 함유하였다. ETPS, EVA 및 TiO2를 별도의 공급기에 위치시키고 압출기의 배럴 1에 공급하였다. 상기 60:40 블렌드에 대하여, ETPS는 12 lb/h로, EVA는 8 lb/h로 그리고 TiO2는 0.4 lb/h로 공급되었다. 스크류 속도, 공급 속도, 압출기의 설정 온도, 용융 온도, 용융 압력 및 토크를 포함하는 상세한 공정 조건은 표 2에 나타내었다. 결과물인 압출물 스트랜드를 무빙 벨트 상에서 냉각하고 필름을 주조하기 위해 펠릿화하였다.
실시예 7
Ecoflex:TPS:Ti02 (60:40:2)를 실시예 6과 유사하여 제조하였다. 스크류 속도, 공급 속도, 압출기의 설정 온도, 용융 온도, 용융 압력 및 토크를 포함하는 상세한 공정 조건은 표 2에 나타내었다. 결과물인 압출물 스트랜드를 무빙 벨트 상에서 냉각하고 필름을 주조하기 위해 펠릿화하였다.
실시예 8
2% Ti02를 포함하는 수지를 같은 비율의 ETPS:PE:FB를 사용하여 또한, 제조하였다. 코드 11에 대하여, 상기 Fusabond는 6.8:93.2 비율의 Dowlex 및 EVA와 드라이 블렌드되고 압출기의 배럴 1으로 7.325 lb/h 속도로 공급되었다. 스크류 속도, 공급 속도, 압출기의 설정 온도, 용융 온도, 용융 압력 및 토크를 포함하는 상세한 공정 조건은 표 2에 나타내었다. 결과물인 압출물 스트랜드를 무빙 벨트 상에서 냉각하고 필름을 주조하기 위해 펠릿화하였다.
실시예 9
2% Ti02를 포함하는 수지를 같은 비율의 ETPS:EVA:FB를 사용하여 또한, 제조하였다. 본 실시예에서, 상기 Fusabond는 6.8:93.2 비율의 Dowlex 및 EVA와 드라이 블렌드(dry blend)되고 압출기의 배럴 1으로 7.325 lb/h 속도로 공급되었다. 스크류 속도, 공급 속도, 압출기의 설정 온도, 용융 온도, 용융 압력 및 토크를 포함하는 상세한 공정 조건은 표 2에 나타내었다. 결과물인 압출물 스트랜드를 무빙 벨트 상에서 냉각하고 필름 캐스팅에 사용하도록 펠릿화하였다.
실시예 10
TiO2 대신에 Ampacet TiO2 농축물(concentrate)을 포함하는 수지를 제조하였다. 상기 조성물은 ETPS/PE/Fusabond이 대략 63:34:3 비율이었으며, 5% Ampacet이 첨가되었다. 상기 ETPS, PE/Fusabond (~93/7), 및 Ampacet을 별도의 공급기에 놓고 각각 13.0 lb/h, 7.325 lb/h, 및 1.0 lb/h의 속도로 압출기의 배럴 1에 공급하였다. 스크류 속도, 공급 속도, 압출기의 설정 온도, 용융 온도, 용융 압력 및 토크를 포함하는 상세한 공정 조건은 표 2에 나타내었다. 결과물인 압출물 스트랜드를 무빙 벨트 상에서 냉각하고 필름 캐스팅에 사용하도록 펠릿화하였다.
실시예 11
TiO2 대신에 Ampacet을 포함하는 수지를 제조하였다. 본 실시예는 5% Ampacet가 첨가된 ETPS:PE의 65:35 블렌드였다. 상기 ETPS, PE 및 Ampacet을 별도의 공급기에 놓고 각각 13.0 lb/h, 7.0 lb/h, 및 1.0 lb/h의 속도로 압출기의 배럴 1에 공급하였다. 스크류 속도, 공급 속도, 압출기의 설정 온도, 용융 온도, 용융 압력 및 토크를 포함하는 상세한 공정 조건은 표 2에 나타내었다. 결과물인 압출물 스트랜드를 무빙 벨트 상에서 냉각하고 필름을 주조하기 위해 펠릿화하였다.
필름 캐스팅(주조)( Film Casting )
실시예 12
ZSK-30 압출기에서 제조된 수지 블렌드를 사용하여 필름을 주조하였다. 또한, 100% Ecoflex, Dowlex EG 2244G PE, 및 EVA 755.12 수지를 사용하여 부가적인 규준 필름(control film)을 또한 주조하였다. 필름 캐스팅은 직경 18.75 mm, 스크류 길이 450 mm이며, 부착된 4-인치 필름 다이가 구비된 단일 스크류 압출기-HAAKE Rheomex 252 (하케, 칼스루헤, 독일)에서 행하였다. 압출기 스크류는 Haake Rheocord 90로 구동되었다. 상기 ETPS:PE:FB, Ecoflex, Dowlex EG 2244G PE, 및 EVA 755.12 수지를 상기 압출기에 플러드(직접) 공급(flood fed)하였다. ETPS, ETPS:EVA:FB, 및 Ecoflex:Dowlex EG 2244G PE 수지는 K-Tron 펠릿 공급기(K-트론(K-Tron) 코퍼레이션, 피트먼, 뉴저지)를 사용하여 압출기에 공급되었다. 결과물인 필름을 수집하기 전에 Haake TP1를 통해 이동시켰다.
모든 필름은 하기 표 3에 기술되어 있는 조건으로 성공적으로 주조되었으며, 표 3에는 최종 필름 조성, 용융 온도 및 토크를 또한 나타내었다. 필름의 평균 두께는 약 0.6 밀(mil) 내지 1.50밀의 범위였다.
[표 3] HAAKE Rheocord 90에서의 생분해성 필름 주조 조건
Figure pct00005

상기 ETPS 필름(비교예 2)은 우유빛 백색의 매끄러운 필름이었다. 설정온도를 165℃의 최대 온도로 조금 높였다 (초기의 최대 온도 150℃로 부터). 상기 수지 펠릿은 본래 압출기에 플러드 공급되었으나, 이는 압출기의 브리지(bridge) 형성을 초래하며, 따라서, 그 후, 수지는 압출기에 펠릿 압출기를 사용하여 공급되었다.
비교예 3(Ecoflex:PE) 필름은 다소 반투명하며, 우유빛 백색이며, 부드럽고, 스트레치성 있는 (신장가능한) 필름이다. 압출기의 온도는 홀(holes)을 야기하는 용융되지 않은 입자가 필름에 존재하므로, (초기 최대 온도 160℃에서) 최대 온도 185℃로 높였다. 변동시 가압을 초래하는 물질의 어느 정도의 서징(surging)이 일어났다. 이온 에어 나이프를 Haake T1상의 초기 세트 롤러 상부에 위치시켜서 필름의 두께 감소를 도왔다. 규준(Control) 2의 캐스팅 중에 격게되는 문제는 필름 성분의 비혼화성(비상용성, incompatibility)에 기인한 것으로 여겨졌다.
Ecoflex (비교예 5), Dowlex 2244G PE (비교예 5), 및 EVA 755.12 (비교예 6) 필름은 모두 플렉스블하고, 깨끗하고(clear) 매끄러운 필름이었다. Ecoflex 및 EVA 필름은 매우 점착성이었으며, 이로 인하여 이형 페이퍼를 사용하더라도, 필름 샘플을 수집하기 다소 어려웠다. Dowlex 필름은 에지부분이 좀더 두꺼웠으며, 다소 점성이었다.
실시예 1의 필름은 매끄럽고, 플렉서블하고, 옅은 황백색(off-white) 색상이었다. 초기 필름 캐스팅 도중에, 필름에 작은, 검은색 입자가 존재하였으며, 이는 추가적인 캐스팅 후에 결국 없어졌다. 이들 입자가 실제 수지에 존재하는지 혹은 이들이 이전 시험에서 필름 다이로 부터 형성된 탄 수지인지는 알려지지 않았다. 작은 홀(hole)이 또한, 필름 전반에 산발적으로 위치한다. 이들 홀은 필름에 존재하는 미용융 입자에 기인하는 것으로, 압출기의 온도 조절이 해결방안이 아니었다.
실시예 2의 필름은 다소 반투명하고, 매끄럽고, 플렉서블하고, 부드러우며, 옆은 황백색(off-white) 색상이었다. 수지가 압출기에 일관되게 공급되지 않으므로 압출기에 쌓이는(build-up)되는 문제가 간혹 발생하였다. 실시예 1의 필름과 마찬가지로, 상기 필름 또한, 작은 미용융 입자의 존재에 기인하는 산발적인 홀이 있었다.
실시예 3 및 5의 필름은 매끄럽고,소프트하고(부드럽고), 강하고 플렉서블하였다. 실시예 3의 필름은 때때로 미용융 입자를 포함하며, 이는 TiO2로 여겨졌다. 실시예 5의 필름은 관찰되는 용융된 수지의 다소의 서징(surging)이 있으므로, 두께가 균일하지 않았다. 실시예 5의 일면의 다소의 리본감기(ribboning)가 또한 관찰되었다.
실시예 4 및 6의 필름은 소프트(soft)하고 약간 거친 질감(texture)이었으며, 이는 TiO2의 작은 미용융 입자에 기인한 것으로 여겨졌다. 미용융 입자는 필름에 작은 은점(fish-eye, 어안) 홀의 존재를 초래한다. 상기 필름은 EVA 대신 PE를 포함하는 실시예 3 및 5의 필름 처럼 강하지 않았다. 상기 필름은 또한, 외관이 대리석 같았으며, 이는 특히 두께가 감소되는 경우에 그러하였다. 대리석 같은 외관은 수지 중에 TiO2의 불균일한 분포 혹은 다소의 ETPS, EVA 및 TiO2 사이의 비혼화성에 기인하였다.
실시예 7의 필름은 소프트하고 백색이었다. 상기 필름이 얇게 주조됨에 따라, 미용융 TiO2 입자가 뚜렷해지며, 홀이 형성되지 시작한다. 대리석 효과(marbling effect)는 얇아짐에 따라, 필름의 착색으로 인하여 관찰되었다. 또한, 다이에서 압력의 변동이 있었으며, 이는 낮게는 5 psi 이고 높게는 1200psi 였다.
실시예 8 및 9의 필름은 모두 매끄럽고, 소프트하고, 플렉서블하고, 백색이었으며, 종이 같은 느낌이었다. 2가지 필름의 에지에 리본감기가 있었다. 실시예 8의 필름은 여기에 때때로 작은 홀이 있었으며, 이는 미용융 입자에 기인하였다. 실시예 9의 필름은 두께가 약 1.0-1.2 밀(mil)이 될 때까지 홀이 없었다.
실시예 10 및 11의 필름은 필름이 주조될 수 있는 최대 온도를 결정하고 온도가 필름 캐스팅 및 기계적 물성에 어떻게 영향을 미치는지를 알아내도록 모두 주조되었다.
필름의 기계적 물성 시험
실시예 13
두 가지의 다른 방법으로 필름의 인장 특성(최대 응력(peak stress), 파괴 인성(strain at break), 및 파괴시의 체적당 에너지)을 시험하였다. 인장 시험은 Sintech 1/D에서 행하였다. 다섯개의 샘플을 각각의 필름에 대하여 기계 방향 (MD) 및 횡방향(cross direction , CD) 모두에서 시험하였다. TestWorks 4로 불리는 컴퓨터 프로그램이 시험 도중에 데이타를 수집하고, 결과 및 논고 섹션에서 언급될 모듈러스, 최대 응력, 신율(elongation), 및 인성(toughness)을 포함하는 다수의 물성을 알아낼 수 있는 응력 대 변형(stress versus strain) 곡선을 얻도록 사용되었다.
제 1 시험 방법은 플라스틱의 인장 특성에 대한 ASTM D638-08 표준 시험법에 기초하였다. 필름 샘플을 시험하기 전에 중심 폭 3.0mm의 도그-본(dog-bone) 형태로 잘랐다. 도그-본 필름 샘플은 글립을 사용하여 게이지 길이 18.0mm로 Sintech 디바이스의 제자리에 위치되었다. 상기 샘플은 파단(파괴)이 발생할 때까지 5.0in/min의 크로스헤드 속도로 신장(스트레치)되었다.
필름은 플라스틱의 인장 특성에 대한 ASTM D638-08 표준 시험법으로 인장 특성을 시험하였다. 상기 시험 결과를 표 4에 나타내었다.
[표 4] 플라스틱의 인장 특성에 대한 ASTM D638-08 표준 시험법을 사용한 필름 인장 특성
Figure pct00006
* 실시예 10의 데이타는 160, 165, 170, 170, 175℃의 캐스팅 온도 설정을 나타낸다.
* 실시예 11의 데이타는 155, 160, 165, 165, 170℃의 캐스팅 온도 설정을 나타낸다.
상기 결과는 코드 1 및 2로 제조된 필름은 균형된 기계적 물성을 가짐을 나타낸다. 상기 필름은 소프트하고 플렉서블하였으며, 또한, 충분한 인장 특성을 가졌다.
제 2의 인장 시험법은 표준 ASTM D882-02를 사용하였다. 상기 방법에서, 폭 1.0인치(25.40mm) 및 대략적인 길이 3.0인치의 필름 샘플이 제조되었다. 상기 필름 샘플은 글립을 사용하여 게이지 길이 50.0mm로 Sintech 디바이스의 제자리에 위치되었다. 상기 샘플은 파단이 발생할 때까지 500.00 mm/min의 크로스헤드 속도로 늘렷다. 높은 하중(load) 제한을 10kgf로 설정하였다. 본 시험 결과를 표 5에 나타내었다.
[표 5] 플라스틱의 인장 특성에 대한 ASTM D882-02 표준 시험법에 근거한 생분해성 필름 인장 특성
Figure pct00007

실시예 14
실시예 1에서 사용된 ETPS의 제조에는 7쌍의 니딩 블록(kneading blocks)이 사용된 것에 비하여 17쌍의 니딩 스크류 구성요소가 구비된 고강도 스크류를 사용하여 동일한 투윈 스크류 압출기에서 ETPS(비교예 2)를 제조한 것을 제외하고, 배합은 실시예 1과 같다. 추가된 니딩 블록은 상승된 강도(intensity) 및 혼합 수준을 제공하였다. 본 발명의 조성물은 이들의 최종 필름에서 고상 입자로 보이는 경우에 결함인, 겔 입자 혹은 미용융 입자가 방지될 수 있다.
결과물인 펠릿은 Haake 캐스트 필름 라인을 사용하여 캐스트 필름으로 가공되었다. 상기 블렌드 펠릿은 실시예 12에 기술된 것과 동일한 필름 압출 장치에서 캐스트 필름으로 가공되었다. HAAKE 캐스트 필름 장치에서의 공정 조건은:
온도: 140℃. 150℃, 160℃, 160℃ 및 150℃.
용융 온도: 161℃
토크: 3600 내지 3700 m.g.
실시예 14의 블렌드 펠릿은 실시예 1 보다 훨씬 낮은 온도 (약 215 내지 25℃ 더 낮은)에서 가공될 수 있음을 놀랍게도 발견하였다. 용용 온도 또한, 약 20 내지 27℃ 더 낮았다. 상기 개선된 공정으로 제조된 필름 샘플은 겔이 없었으나, 저강도 혼합 스크류를 사용하여 상기 수지로 부터 제조된 필름은 일부 눈에 띄는 겔-같은 결함을 가졌다. 인장 특성이 시험되었다. 상기 개선은 필름 게이지가 1.8 밀(mil)에서 1.1밀로 감소되도록 하며, 그 결과 상당한 물질이 절약되었다.
상기 필름은 ASTM D638-08 표준 시험법을 사용하여 시험되었으며, 상기 필름은 각각 MD 및 CD에서 42 MPa 및 15 MPa의 인장 최대응력(tensile peak stress); MD 및 CD에서 639% 및 635%의 파괴 인성(strain-at-break); MD 및 CD에서 19 MPa 및 24 MPa의 모듈러스; 및 MD 및 CD에서 135 J/㎤ 및 54 J/㎤의 파괴 에너지(energy-at-break)를 가졌다.
이에도 불구하고, 심지어 더 얇은 필름의 경우에도, 발명에 의한 실시예 14는 실시예 1의 필름 샘플에 비하여 더 우수한 물리적 특성을 나타내었다. 향상된 인장 강도가 고강도 혼합으로 제조되고 겔이 포함되지 않은 실시예 14 필름 샘플에서 관찰되었다. 조성은 동일하지만 실시예 1과 같이, 낮은 강도(intensity)의 스크류를 사용하여 제조된 필름과 비교하여, 고강도 스크류로 제조된 필름(실시예 14)은 실시예 1의 필름의 값에 비하여, 각각 22% 및 24% 증가된 평균 MD 및 CD 인강 강도를 가졌다. 실시예 14의 필름은 또한, 실시예 1의 값에 비하여, MD 및 CD 각각에 대하여, 39% 및 41% 더 높은 파단 신율(elongation at break)을 가졌다. 동일한 경향이 파단 에너지(energy-at-break)에서도 발견되었으며, 실시예 14의 필름은 실시예 1의 값에 비하여, MD 및 CD 각각에 대하여, 59% 및 35% 더 높은 파단 에너지를 가졌다. 상기 필름은 다양한 제품에 대한 패키징 필름으로 사용될 수 있다. 또한, 기저귀, 배변연습용 팬츠 및 성인 실금 제품용 배면시트 필름; 뿐만 아니라 여성용 및 성인용 실금 패드 및 팬티라이너용 배플 필름으로 사용될 수 있다.
실시예 15
실시예 14에서 제조된 폴리머 블렌드 펠릿을 1인치 직경의 블로운 필름(blown film) 다이가 장착된 HAAKE Rheomex 252 단일 스크류 압출기 및 HAAKE에서 제조된 쿨링 타워를 사용하여 블로운 필름(blown film)으로 제조하였다. 상기 블로운 필름 공정 조건은 다음과 같다:
온도: 160℃, 170℃, 170℃, 160℃ 및 160℃.
용융 온도: 142℃
토크: 2150 내지 2200 m.g.
상기 블로운 필름은 ASTM D638-08 표준 시험법을 사용하여 시험하였다. 상기 필름은 각각 MD 및 CD에서 26.7 MPa 및 21.0 MPa의 인장 최대응력(tensile peak stress); MD 및 CD에서 722% 및 690%의 파괴 인성(strain-at-break); MD 및 CD에서 44 MPa 및 55 MPa의 모듈러스; 및 MD 및 CD에서 100 J/㎤ 및 81 J/㎤의 파괴 에너지(energy-at-break)를 가졌다. 실시예 14의 캐스트 필름에 비하여, 실시예 15의 필름이 MD 및 CD에서의 물성이 더 균형을 이룬다. 상기 필름은 다양한 제품에 대한 패키징 필름으로 사용될 수 있다. 또한, 기저귀, 배변연습용 팬츠 및 성인 실금 제품용 배면시트 필름; 뿐만 아니라 여성용 및 성인용 실금 패드 및 팬티라이너용 배플 필름으로 사용될 수 있다.
실시예 16
기계 방향 섹션은 필름 샘플을 액체 질소에서 극저온(cryogenic temperature)으로 냉각한 다음에 필름을 MD 방향에서 파단(fracturing)시켜서 준비하였다. 횡방향(cross direction) 섹션은 샘플을 극저온으로 유지하면서, 필름을 횡방향으로 극저온으로 냉각된 SUPER-KEEN 레이져를 사용하여 절단하여 준비하였다. 상기 섹션은 수직으로 탑재되고 어떠한 가능성 있는 샘플의 가열이 현저하게 감소되도록 라이트 버스트 어플리케이션(light burst applications)을 저 전류로 사용하여 금으로 스퍼터 코팅되었다.
모든 샘플은 저전압으로 가동되는 JEOL 6490LV 주사 전자 현미경(SEM)으로 검사되었다. 도 2는 실시예 1의 필름의 횡단면의 SEM 이미지이다. 도 3은 실시예 2의 필름의 횡단면의 SEM 이미지이다. 두 이미지는 본 발명의 필름이 블렌드에서 혼화성(상용성)인 다수의 상(phase)을 가짐을 나타내었다. 다양한 크기의 마이크로-구조로 분산된 상의 존재와 함께, 놀랍게도 결과물인 필름은 우수한 기계적 물성을 갖는 것으로 관찰되었다.
본 발명은 일반적으로 그리고 실시태양을 참조하여 상세하게 기술되었다. 당업자는 본 발명이 특히 개시된 실시태양으로 한정될 필요가 없으며, 이들의 개조물, 및 변형물이 후술하는 청구범위에서 규정되는 본 발명의 범위내에서 혹은 본 발명의 범위내에서 사용될 수 있는 현재 알려져 있거나 혹은 개발되는 다른 등가 구성성분을 포함하는 등가물 범위내에서 제조될 수 있음이 이해될 것이다. 따라서 본 발명의 범위를 벗어나서 변형되지 않는 한, 변형은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (22)

  1. 폴리올레핀 약 5중량% 내지 약 40중량%, 가소화된 천연 폴리머 약 5중량% 내지 약 45중량%, 생분해성 폴리머 약 5중량% 내지 약 75중량%, 및 동일한 폴리머 분자에 극성 부분 및 비-극성 부분 모두를 갖는 상용화제 약 0.5중량% 내지 약 15중량%를 포함하며, 캐스트 필름 중 천연 성분과 생분해성 성분의 총 양은 건조 폴리머 블렌드의 적어도 53중량%인 다수상을 구성하는 폴리머 블렌드 시스템으로 부터 제조되는 얇은 열가소성 필름.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 폴리머 블렌드 시스템은 겔 입자가 실질적으로 없는 상기 열가소성 필름.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 캐스트 필름에서 총 생분해성 성분은 폴리머 블렌드의 적어도 55중량%를 구성하는 상기 열가소성 필름.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 성분 종류의 각각의 중량은 폴리올레핀 약 7% 내지 약 30%; 가소화된 천연 폴리머는 약 5% 내지 약 35%; 생분해성 폴리머 약 15% 내지 약 65%; 및 상용화제 약 0.5% 내지 약 12.5%의 범위인 상기 열가소성 필름.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 가소화된 천연 폴리머는 열가소성 스타치, 열가소성 식물성 단백질, 열가소성 조류인 상기 열가소성 필름.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 생분해성 폴리머는 지방족-방향족 코폴리에스테르, 폴리카프로락톤, 폴리에스테르아미드, 개질된 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리락트산(PLA) 및 이의 공중합체, 폴리락트산을 베이스로 하는 삼원공중합체, 폴리글리콜산, 폴리알킬렌 카르보네이트(예를 들어 폴리에틸렌 카르보네이트), 폴리히드록시알카노에이트(PHA), 폴리-3-히드록시부티레이트(PHB), 폴리-3-히드록시발레레이트(PHV), 폴리-3-히드록시부티레이트-코-4-히드록시부티레이트, 폴리-3-히드록시부티레이트-코-3-히드록시발레레이트 코폴리머(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, 폴리부틸렌 숙시네이트, 폴리부틸렌 숙시네이트 아디페이트, 폴리에틸렌 숙시네이트인 상기 열가소성 필름.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 폴리올레핀은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌과 프로필렌의 공중합체, 폴리에틸렌-코-비닐 아세테이트, 및 둘 이상의 폴리올레핀의 혼합물인 상기 열가소성 필름.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 상용화제는 극성 모노머-그라프트 폴리올레핀인 상기 열가소성 필름.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 상용화제는 적어도 하나의 극성 모노머와 하나 이상의 올레핀 모노머의 코폴리머인 상기 열가소성 필름.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 상용화제는 말레산 무수물, 아크릴산, 글리시딜 아크릴레이트, 글리시딜 메타크릴레이트, 글리시딜 아크릴레이트 혹은 다른 극성 모노머 그라프트된 폴리올레핀 중 하나인 상기 열가소성 필름.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 얇은 필름은 약 10마이크로미터 내지 약 40 마이크로미터의 두께를 갖는 열가소성 필름.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 필름은 미세하게 분산된 소수 성분(minority component)과 상용화된 마이크로 구조를 갖는 상기 열가소성 필름.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 필름은 생분해성 폴리머의 연속상을 갖는 상기 열가소성 필름.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 필름은 분산된 열가소성 스타치를 갖는 상기 열가소성 필름.
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 필름은 MD에서 적어도 21 MPa 그리고 CD에서 적어도 7MPa의 최대응력을 갖는 상기 열가소성 필름.
  16. 제 1항에 있어서,
    상기 필름은 MD에서 적어도 600% 그리고 CD에서 적어도 약 300%의 파괴인성(strain-at-break)을 갖는 상기 열가소성 필름.
  17. 제 1항에 있어서,
    상기 필름은 MD에서 적어도 70 Joules/㎤ 그리고 CD에서 적어도 18 Joules/㎤의 파단에너지를 갖는 상기 열가소성 필름.
  18. 제 1항에 있어서,
    상기 필름은 안료, 산화방지제, 슬립 첨가제 및 블로킹 방지제를 또한 포함하는 열가소성 필름.
  19. 제 1항에 있어서,
    상기 안료, 산화방지제, 슬립 첨가제 및 블로킹 방지제 등은 최고 총 약 5 혹은 6중량%인 상기 열가소성 필름.
  20. 상면 시트, 배면 시트 및 상기 상면 시트와 배면 시트 사이에 위치되는 흡수성 코어를 포함하며, 상기 배면 시트는 가소화된 천연 폴리머, 생분해성 폴리머, 폴리올레핀 및 동일한 폴리머 분자에 극성 부분 및 비-극성 부분 모두를 갖는 상용화제를 갖는 폴리머 블렌드로 형성되는 필름을 포함하며, 캐스트 필름 중 모든 생분해성 성분이 건조 폴리머 블렌드의 적어도 53중량%인 다수상(majority phase)을 구성하는 흡수성 소비자 물품.
  21. 제 20항에 있어서,
    상기 제품은 기저귀, 성인용 실금 물품, 여성용 위생물품, 및 위생 흡수용의 다른 물품인 상기 흡수성 소비자 제품.
  22. 가소화된 천연 폴리머, 생분해성 폴리머, 폴리올레핀 및 동일한 폴리머 분자에 극성 및 비-극성 부분 모두를 갖는 상용화제를 포함하며, 캐스트 필름에서 총 생분해성 성분이 드라이 폴리머 블렌드의 적어도 53중량%의 다수상을 구성하는, 폴리머 블렌드를 제공하는 단계; 상기 폴리머 블렌드를 용융 압출 조건하에서 혼합하는 단계; 상기 폴리머 블렌드를 압출하는 단계 및 필름 시트를 형성하는 단계를 포함하는 필름 형성 방법.
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