KR20150035700A - 폴리알킬렌 카르보네이트를 함유하는 필름 - Google Patents

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polyalkylene carbonate
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제임스 홍쉬에 왕
그레고리 제임스 와이드맨
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킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
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Abstract

약 10 중량％ 내지 약 90 중량％의 하나 이상의 폴리알킬렌 카르보네이트 및 약 10 중량％ 내지 약 90 중량％의 하나 이상의 폴리올레핀을 포함하는 필름이 일반적으로 제공된다. 필름은 포장용 필름 (예를 들어, 랩(wrap), 파우치 또는 백(bag)을 형성함)으로서, 또는 흡수 용품의 구성요소로서 (예를 들어, 용품의 외부 커버/배면시트로서) 사용될 수 있다. 필름은 필름의 두께의 약 20％ 내지 약 90％를 구성하는 코어 층 및 코어 층에 인접하여 위치하는 외층을 포함하며, 코어 층은 약 10 중량％ 내지 약 90 중량％의 하나 이상의 폴리알킬렌 카르보네이트 및 약 10 중량％ 내지 약 90 중량％의 하나 이상의 폴리올레핀을 포함하는 다층 필름일 수 있다. 외층은 약 50 중량％ 이상의 하나 이상의 폴리올레핀을 함유할 수 있다.

Description

폴리알킬렌 카르보네이트를 함유하는 필름 {FILM CONTAINING A POLYALKYLENE CARBONATE}
최근, 석유 자원은 더 부족해지고 비싸졌으며, 지속가능한 자원으로부터 유도된 환경적으로 지속가능한 필름에 대한 필요가 더 증가하고 있다. 촉매 과학에서의 최근의 진보는 기후에 유해한 CO2의 생분해성 중합체, 즉 폴리알킬렌 카르보네이트 (PAC)로의 중합을 이끌었다. 가장 일반적인 PAC는 폴리에틸렌 카르보네이트 (PEC), 폴리프로필렌 카르보네이트 (PPC) 및 폴리부틸렌 카르보네이트 (PBC)이다. PAC는 상당량의 이산화탄소를 함유할 수 있으며, 예를 들어 PPC는 약 43 중량％의 고정된 이산화탄소를 함유한다. 환경적인 이점 이외에, 이산화탄소는 또한 저렴하고 풍부한 탄소 공급원이다. 이산화탄소의 생분해성 중합체로의 전환은 이러한 온실 가스를 사용하여 유용한 중합체 재료를 제조할 수 있는 기회를 제공하였다. 불행하게도, PAC 중합체들은 비교적 낮은 유리 전이 온도라는 공통적인 결함을 가지며, 이것은 PAC 중합체를 순수한 형태에서 실제 응용에 손쉽게 이용할 수 없게 만든다.
따라서, PAC 중합체를 함유하지만, 용융 가공성이고, 우수한 특성을 달성할 수 있는 필름에 대한 요구가 현재 존재한다.
일 실시양태에서, 약 10 중량％ 내지 약 90 중량％의 하나 이상의 폴리알킬렌 카르보네이트 및 약 10 중량％ 내지 약 90 중량％의 하나 이상의 폴리올레핀을 포함하는 필름이 일반적으로 제공된다. 필름은 포장용 필름 (예를 들어, 랩(wrap), 파우치 또는 백(bag)을 형성함)으로서, 또는 흡수 용품의 구성요소로서 (예를 들어, 용품의 외부 커버/배면시트로서) 사용될 수 있다.
일 특정 실시양태에서, 약 250 ㎛ 이하의 두께를 갖는 다층 필름이 일반적으로 제공된다. 필름은 필름의 두께의 약 20％ 내지 약 90％를 구성하는 코어 층 및 코어 층에 인접하여 위치하는 외층을 포함할 수 있으며, 코어 층은 약 10 중량％ 내지 약 90 중량％의 하나 이상의 폴리알킬렌 카르보네이트 및 약 10 중량％ 내지 약 90 중량％의 하나 이상의 폴리올레핀을 포함한다. 외층은 약 50 중량％ 이상의 하나 이상의 폴리올레핀을 함유할 수 있다.
본 발명의 다른 특징 및 측면은 이하에 더 상세하게 논의된다.
당업자를 겨냥한, 본 발명의 가장 좋은 방식을 포함하는 본 발명에 대한 충분한 권능적 게재를 첨부 도면을 참고하는 명세서의 나머지에서 더 구체적으로 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시양태에 따른 다층 필름의 예시적인 제조 방법의 개략도이다.
도 2는 필름 조성물의 함수로서 기계 방향에서의 피크 응력의 그래프를 나타낸다.
도 3은 실시예에 따른 제1 가열 사이클로부터 LLDPE/PPC 블렌드 필름의 DSC 서모그램(thermogram)을 나타낸다.
도 4는 일 실시예에 따른 LLDPE/PPC 80:20 필름의 횡단면의 SEM 이미지를 나타낸다.
도 5는 일 실시예에 따른 LLDPE/PPC 60:40 필름의 횡단면의 SEM 이미지를 나타낸다.
도 6은 일 실시예에 따른 LLDPE/PPC 40:60 필름의 횡단면의 SEM 이미지를 나타낸다.
도 7은 일 실시예에 따른 LLDPE/PPC 20:80 필름의 횡단면의 SEM 이미지를 나타낸다.
본 명세서 및 도면에서 참조 부호의 반복 사용은 본 발명의 동일 또는 유사 특징 또는 요소를 나타내는 것을 의도한다.
대표적 실시양태에 대한 상세한 설명
이제, 본 발명의 다양한 실시양태를 상세히 언급할 것이고, 그의 하나 이상의 예를 아래에 나타낸다. 각 예는 본 발명을 제한하는 것이 아니라 본 발명을 설명하기 위해 제공된 것이다. 사실상, 본 발명의 범위 또는 취지에서 벗어남이 없이 본 발명에 다양한 변경 및 변화를 가할 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 예를 들어, 한 실시양태의 일부로서 도시되거나 또는 기술된 특징을 또 다른 실시양태에서 이용하여 추가의 실시양태를 생성할 수 있다. 따라서, 본 발명이 첨부된 특허청구범위 및 그의 동등물의 범위 내에 있는 이러한 변경 및 변화를 망라하는 것을 의도한다.
일반적으로 말하면, 본 발명은 생분해성이고 재생가능한 하나 이상의 폴리알킬렌 카르보네이트와 폴리올레핀의 조합을 함유하는 필름에 관한 것이다. 생분해성이고 재생가능하지만, 다수의 폴리알킬렌 카르보네이트는 그의 순수한 형태에서의 비교적 낮은 유리 전이 온도로 인하여, 실온에서 비교적 점착성이다. 예를 들어, 폴리프로필렌 카르보네이트는 약 40℃의 유리 전이 온도를 갖는 비정질 중합체인 반면, 폴리에틸렌 카르보네이트는 약 25℃의 유리 전이 온도를 갖는다. 이러한 특성으로 인하여, 통상적으로, 낮은 유리 전이 필름은 서로 달라붙고, 떼어놓을 수 없게 되는(블로킹(blocking)) 경향이 있기 때문에 이러한 폴리알킬렌 카르보네이트는 유용한 필름으로 쉽게 형성될 수 없다고 생각되었다. 그러나, 본 발명자들은 성분에 대한 선택적 제어를 통해, 본원에 개시된 필름 조성물이 유용성을 유지하면서 사용 및 저장 동안 블로킹 문제를 극복하였다는 것을 발견하였다. 특히, 이것은 폴리알킬렌 카르보네이트(들)를 하나 이상의 폴리올레핀과 블렌딩함으로써 이루어진다. 또한, 놀랍게도, 순수한 폴리알킬렌 카르보네이트 및 폴리올레핀의 특성으로부터 예상될 수 없었던 피크 응력과 같은 상승작용적 특성을 본 발명의 필름이 갖는다는 것을 발견하였다.
필름은 단일층 필름 (즉, 추가의 층이 없음) 또는 다층 필름으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 다층 필름에서, 코어 층은 하나 이상의 폴리알킬렌 카르보네이트 및 하나 이상의 폴리올레핀을 모두 포함할 수 있는 한편, 폴리올레핀은 또한 코어층에 부착 및/또는 라미네이트된 외층에 사용된다. 필름에 기능성을 제공하는 것(예를 들어, 가열 밀봉, 인쇄 등) 이외에, 폴리올레핀-함유 외층은 또한 코어 층에서 폴리알킬렌 카르보네이트의 연성을 상쇄하는 데 도움을 줄 수 있고, 가공성을 개선시키는 데 도움을 줄 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 외부 필름 층은 또한 하나 이상의 폴리알킬렌 카르보네이트 및 하나 이상의 폴리올레핀을 포함할 수 있고, 외부 층에서 폴리알킬렌 카르보네이트 대 폴리올레핀의 비는 코어 층에서 폴리알킬렌 카르보네이트 대 폴리올레핀의 비와 상이할 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 2층 이상의 다층 필름이 동일한 조성을 가질 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 모든 층이 동일한 조성을 갖는다.
이와 관련하여, 이제 본 발명의 다양한 실시양태가 이하에 보다 상세하게 기재될 것이다.
I. 필름 층
상기 지시된 바와 같이, 필름 층은 하나 이상의 폴리알킬렌 카르보네이트와 하나 이상의 폴리올레핀의 블렌드를 함유한다. 전형적으로, 필름 층에 사용되는 폴리알킬렌 카르보네이트의 양은 선택적으로 제어되어 생분해성과 연성의 균형을 달성한다. 폴리알킬렌 카르보네이트는, 예를 들어 필름 층의 중합체 함량의 약 10 중량％ 내지 90 중량％, 일부 실시양태에서는 약 50 중량％ 내지 90 중량％, 일부 실시양태에서는 약 60 중량％ 내지 약 85 중량％를 구성할 수 있다. 또한, 폴리올레핀은 전형적으로 필름 층의 중합체 함량의 약 10 중량％ 내지 약 90 중량％, 일부 실시양태에서는 약 10 중량％ 내지 약 50 중량％, 일부 실시양태에서는 약 15 중량％ 내지 약 40 중량％를 구성한다.
폴리올레핀은 일반적으로 폴리알킬렌 카르보네이트와 (그들의 상이한 극성으로 인하여) 화학적으로 비상용성이지만, 본 발명자들은 예상치 못한 상 미세구조가 필름의 특정 측면, 예컨대 폴리올레핀의 성질 및 농도를 선택적으로 제어함으로써 얻어질 수 있다는 것을 발견하였다. 예를 들어, 필름은 폴리알킬렌 카르보네이트 및 폴리올레핀의 상대적인 양을 기초로 독특한 중합체 모폴로지(morphology)를 나타낼 수 있다. 일 실시양태에서, 폴리알킬렌 카르보네이트가 PAC와 폴리올레핀의 총중량의 약 20 중량％ 이하일 경우, PAC는 폴리올레핀의 연속상 내에 분산된 도메인을 형성한다. 그러나, 놀랍게도, 필름은 PAC 함량이 PAC와 폴리올레핀의 총중량의 약 40 중량％ (67 부피％) 내지 약 60 중량％ (48 부피％)일 경우, 공동-연속상 구조를 나타낸다. 본원에서 사용된 용어 "공동-연속" 상 구조는, 각각의 상 도메인을 통한 연속적인 경로가 임의의 상 도메인 경계를 가로지르지 않고 모든 상 도메인 경계로 그려질 수 있는 상-분리된 2-성분 혼합물의 토폴로지(topological) 상태를 의미한다.
A. 폴리알킬렌 카르보네이트
언급된 바와 같이, 필름은 폴리알킬렌 카르보네이트 (PAC)를 포함할 수 있다. 일반적으로, PAC는 적합한 촉매 (예를 들어, 아연 카르복실레이트 촉매)의 존재 하에 단량체들을 반응시킴으로써 제조된 이산화탄소와 하나 이상의 알킬렌 옥시드의 공중합체이다. 하나 이상의 알킬렌 옥시드 단량체로서 사용하기에 특히 적합한 알킬렌 옥시드는 에틸렌 옥시드, 프로필렌 옥시드, 시클로펜텐 옥시드, 시클로헥센 옥시드, 시스-2-부텐 옥시드, 스티렌 옥시드, 에피클로로히드린 또는 이들의 혼합물을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
따라서, 생성된 PAC는 단일중합체 또는 1종 초과의 알킬렌 옥시드 단량체의 공중합체일 수 있다. 적합한 폴리알킬렌 카르보네이트 구조는 3 내지 22개의 카르보네이트 원자를 갖는 반복 알킬렌 카르보네이트 구조 단위를 포함할 수 있다. 따라서, PAC 단일중합체는 폴리에틸렌 카르보네이트, 폴리프로필렌 카르보네이트, 폴리부틸렌 카르보네이트, 폴리헥실렌 카르보네이트 등을 포함하나, 이에 제한되지 않는다. PAC 공중합체는 2개 이상의 상이한 알킬렌 카르보네이트 구조 단위 (즉, 단량체), 예컨대 폴리에틸렌 카르보네이트-코-프로필렌 카르보네이트 등을 포함할 수 있다. 또 다른 실시양태에서, PAC는 하나 이상의 알킬렌 옥시드 단량체와 다른 단량체 단위 (예를 들어, 에스테르, 에테르, 아미드 등)의 공중합체일 수 있다.
특정 실시양태에서, 알킬렌 옥시드와 이산화탄소의 공중합은 이산화탄소 및 촉매(들)의 존재 하에 적합한 시간 동안 약 40℃ 내지 약 150℃ (예를 들어, 약 60℃ 내지 약 120℃)하에 용매에서 알킬렌 옥시드를 가열함으로써 이루어질 수 있다. 이산화탄소는 광범위한 범위의 압력 하에 중합 반응에 첨가될 수 있다. 그러나, 이산화탄소의 압력은, 일 실시양태에서 유용한 중합 속도를 갖기 위하여 100 psig 이상이다. 이산화탄소 압력의 상한은 단지 중합이 수행되는 장비에 의해서만 제한된다.
이산화탄소와 하나 이상의 알킬렌 옥시드의 공중합을 촉매화시키는 몇가지 촉매계, 예컨대 본원에 참고로 포함되는 미국 특허 제4,789,727호에 기재된 바와 같은 아연 카르복실레이트 촉매 (예를 들어, 아연 말로네이트, 아연 숙시네이트, 아연 글루타레이트, 아연 아디페이트, 아연 헥사플루오로글루타레이트, 아연 피멜레이트, 아연 수베레이트, 아연 아젤레이트, 아연 세바케이트 또는 이들의 혼합물)가 공지되어 있다. 추가의 촉매 및 계가 미국 특허 출원 공개 제2011/0309539호 (스테인케(Steinke) 등), 미국 특허 제6,815,529호 (자오(Zhao) 등), 미국 특허 제6,599,577호 (자오 등), 미국 공개 제2002/0082363호 (자오 등), 미국 공개 제2011/0152497호 (알렌(Allen) 등) 및 미국 공개 제2011/0230580호 (알렌 등)에 개시되어 있으며, 이들 문헌은 모두 본원에 참고로 포함된다.
생성된 PAC 중합체는 그의 주쇄에 에테르와 카르보네이트 연결을 모두 함유할 수 있다. 카르보네이트 연결의 백분율은 반응 조건 및 촉매의 성질을 비롯한 다양한 인자에 따라 달라질 수 있다. 일 특정 실시양태에서, 예를 들어, PAC 중합체는 선행 알킬렌 옥시드 단량체들 사이의 모든 연결 중 약 85％ 초과의 카르보네이트 연결을 가질 수 있다.
특정 실시양태에서, 필름 중 PAC는 약 20,000 내지 약 200,000 g/mol (예를 들어, 약 30,000 내지 100,000 g/mol, 예컨대 약 35,000 내지 약 80,000 g/mol)의 수 평균 분자량 (Mn)을 가질 수 있다. 또한, PAC는 약 50,000 내지 약 300,000 g/mol, 일부 실시양태에서는 약 70,000 내지 약 200,000 g/mol, 일부 실시양태에서는 약 800,000 내지 약 150,000 g/mol 범위의 중량 평균 분자량 ("Mw")을 가질 수 있다. 수 평균 분자량에 대한 중량 평균 분자량의 비 ("Mw/Mn"), 즉, "다분산 지수"는 또한 비교적 낮다. 예를 들어, 다분산 지수는 전형적으로 약 1.0 내지 약 4.0, 일부 실시양태에서는 약 1.2 내지 약 3.0, 일부 실시양태에서는 약 1.4 내지 약 2.0 범위이다. 중량 및 수 평균 분자량은 당업자에게 공지된 방법에 의해 측정될 수 있다.
폴리알킬렌 카르보네이트의 용융 유동 지수 (MI)는 일반적으로 다양할 수 있지만, 전형적으로 190℃에서 측정시 약 0.1 g/10분 내지 약 100 g/10분, 일부 실시양태에서는 약 0.5 g/10분 내지 약 30 g/10분, 일부 실시양태에서는 약 1 내지 약 10 g/10분 범위이다. 용융 유동 지수는 190℃에서 10분 동안 2160 g의 힘에 노출되었을 때 압출 레오미터 오리피스 (직경 0.0825 인치)를 통해 빠져나갈 수 있는 중합체의 중량 (g)이며, ASTM 시험 방법 D1238-E에 따라 측정될 수 있다.
필름에 포함시키기 위한 한가지 특히 적합한 폴리알킬렌 카르보네이트는 상표명 멜릭세아(Melicsea) 폴리프로필렌 카르보네이트 (예를 들어, 150℃에서 3.6 g/10분의 용융 유동을 갖는 MXJJ-001) 하에 이너 몽골리아 멩시 하이-테크 그룹 코., 리미티드(Inner Mongolia Mengxi High-Tech Group Co., Ltd.)로부터 입수가능한 폴리프로필렌 카르보네이트 (PPC)이다.
B. 폴리올레핀
상기 지시된 바와 같이, 폴리올레핀이 또한 필름에 사용된다. 특히, 폴리올레핀은 폴리알킬렌 카르보네이트의 낮은 유리 전이 온도를 상쇄하여, 필름의 기계적 특성 및 용융 가공성을 개선시키는 데 도움을 준다. 이러한 목적을 위한 예시적인 폴리올레핀은, 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 이들의 블렌드 및 공중합체를 포함할 수 있다. 일 특정 실시양태에서, 에틸렌과 α-올레핀, 예컨대 C3-C20 α-올레핀 또는 C3-C12 α-올레핀의 공중합체인 폴리에틸렌이 사용된다. 적합한 α-올레핀은 선형 또는 분지형 (예를 들어, 하나 이상의 C1-C3 알킬 분지쇄 또는 아릴기)일 수 있다. 구체적인 예로는 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 들 수 있다. 특히 바람직한 α-올레핀 공단량체는 1-부텐, 1-헥센 및 1-옥텐이다. 이러한 공중합체의 에틸렌 함량은 약 60 mol％ 내지 약 99 mol％, 일부 실시양태에서는 약 80 mol％ 내지 약 98.5 mol％, 일부 실시양태에서는 약 87 mol％ 내지 약 97.5 mol％일 수 있다. 또한, α-올레핀 함량은 약 1 mol％ 내지 약 40 mol％, 일부 실시양태에서는 약 1.5 mol％ 내지 약 15 mol％, 일부 실시양태에서는 약 2.5 mol％ 내지 약 13 mol％ 범위일 수 있다.
폴리에틸렌의 밀도는 사용되는 중합체의 유형에 따라 달라질 수 있지만, 일반적으로 0.85 내지 0.96 g/㎤("gram per cubic centimeter") 범위이다. 폴리에틸렌 "플라스토머"는 예를 들어, 0.85 내지 0.91 g/㎤ 범위의 밀도를 가질 수 있다. 또한, "선형 저 밀도 폴리에틸렌" ("LLDPE")은 0.91 내지 0.940 g/㎤ 범위의 밀도를 가질 수 있고; "저 밀도 폴리에틸렌" ("LDPE")은 0.910 내지 0.940 g/㎤ 범위의 밀도를 가질 수 있고; "고 밀도 폴리에틸렌" ("HDPE")은 0.940 내지 0.970 g/㎤ 범위의 밀도를 가질 수 있다. 밀도는 ASTM 1505에 따라 측정될 수 있다. 본 발명에 사용하기에 특히 적합한 에틸렌-기재 중합체는 미국 텍사스주 휴스톤 소재 엑손모빌 케미칼 컴파니(ExxonMobil Chemical Company)로부터 상표명 이그잭트(EXACT)™ 하에 입수할 수 있다. 다른 적합한 폴리에틸렌 플라스토머는 미국 미시간주 미들랜드 소재 다우 케미칼 컴파니(Dow Chemical Company)로부터 상표명 인게이지(ENGAGE)™ 및 어피니티(AFFINITY)™ 하에 입수가능하다. 또 다른 적합한 에틸렌 중합체는 더 다우 케미칼 컴파니로부터 상표명 다우렉스(DOWLEX)™ (LLDPE) 및 어테인(ATTANE)™ (ULDPE) 하에 입수가능하다. 다른 적합한 에틸렌 중합체는 미국 특허 제4,937,299호 (이웬(Ewen) 등); 동 제5,218,071호 (츠츠이(Tsutsui) 등); 동 제5,272,236호 (라이(Lai) 등); 및 동 제5,278,272호 (라이 등)에 기재되어 있으며, 상기 문헌은 모든 목적을 위하여 전문이 본원에 참고로 포함된다.
물론, 본 발명은 에틸렌 중합체의 사용에 결코 제한되지 않는다. 예를 들어, 프로필렌 중합체가 반결정질(semi-crystalline) 폴리올레핀으로서 사용하기에 또한 적합할 수 있다. 적합한 프로필렌 중합체로는, 예를 들어 폴리프로필렌 단일중합체 뿐만 아니라, 프로필렌과 α-올레핀 (예를 들어, C3-C20), 예컨대 에틸렌, 1-부텐, 2-부텐, 다양한 펜텐 이성질체, 1-헥센, 1-옥텐, 1-노넨, 1-데센, 1-운데센, 1-도데센, 4-메틸-1-펜텐, 4-메틸-1-헥센, 5-메틸-1-헥센, 비닐시클로헥센, 스티렌 등의 공중합체 또는 삼원공중합체를 들 수 있다. 프로필렌 중합체의 공단량체 함량은 약 35 중량％ 이하, 일부 실시양태에서는 약 1 중량％ 내지 약 20 중량％, 일부 실시양태에서는 약 2 중량％ 내지 약 10 중량％일 수 있다. 폴리프로필렌 (예를 들어, 프로필렌/α-올레핀 공중합체)의 밀도는 0.95 g/㎤(gram per cubic centimeter) 이하, 일부 실시양태에서는 0.85 내지 0.92 g/㎤, 일부 실시양태에서는 0.85 g/㎤ 내지 0.91 g/㎤일 수 있다. 적합한 프로필렌 중합체는 상표명 비스타맥스(VISTAMAXX)™ 하에 미국 텍사스주 휴스턴 소재 엑손모빌 케미칼 코.(ExxonMobil Chemical Co.)로부터; 상표명 피나(FINA)™ (예를 들어, 8573) 하에 벨기에 펠루이 소재 아토피나 케미칼즈(Atofina Chemicals)로부터 시판되고 있으며; 미츠이 페트로케미칼 인더스트리즈(Mitsui Petrochemical Industries)로부터 입수가능한 상표명 타프머(TAFMER)™ 하에; 및 미국 미시간주 미들랜드 소재 다우 케미칼 코.로부터 입수가능한 베르시파이(VERSIFY)™ 하에 시판되고 있다. 적합한 프로필렌 중합체의 다른 예는 미국 특허 제6,500,563호 (다타(Datta) 등); 동 제5,539,056호 (양(Yang) 등); 및 동 제5,596,052호 (레스코니(Resconi) 등)에 기재되어 있으며, 상기 문헌은 모든 목적을 위하여 본원에 전문이 참고로 포함된다.
폴리올레핀을 형성하기 위하여 임의의 다양한 공지된 기술이 일반적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 올레핀 중합체는 자유 라디칼 또는 배위 촉매 (예를 들어, 지글러-나타(Ziegler-Natta) 또는 메탈로센)를 사용하여 형성될 수 있다. 메탈로센-촉매화된 폴리올레핀은, 예를 들어 미국 특허 제5,571,619호 (맥알핀(McAlpin) 등); 동 제5,322,728호 (다비스(Davis) 등); 동 제5,472,775호 (오비제스키(Obijeski) 등); 동 제5,272,236호 (라이(Lai) 등); 및 동 제6,090,325호 (위트(Wheat) 등)에 기재되어 있으며, 상기 문헌은 모든 목적을 위하여 본원에 전문이 참고로 포함된다.
폴리올레핀의 용융 유동 지수 (MI)는 일반적으로 다양할 수 있지만, 전형적으로 190℃에서 측정시 약 0.1 g/10분 내지 약 100 g/10분, 일부 실시양태에서는 약 0.5 g/10분 내지 약 30 g/10분, 일부 실시양태에서는 약 1 내지 약 10 g/10분 범위이다. 용융 유동 지수는 190℃에서 10분 동안 2160 g의 힘에 노출되었을 때 압출 레오미터 오리피스 (직경 0.0825 인치)를 통해 빠져나갈 수 있는 중합체의 중량 (g)이며, ASTM 시험 방법 D1238-E에 따라 측정될 수 있다.
C. 다른 성분
본 발명의 한 이로운 측면은, 통상적으로 폴리알킬렌 카르보네이트를 용융 가공하기 위하여 필요한 것으로 생각되는 상용화제 또는 가소제를 필요로 하지 않고 필름이 용이하게 형성될 수 있다는 점이다. 따라서, 특정 실시양태에서, 필름 층은 이러한 성분을 포함하지 않을 수 있으며, 이것은 추가로 필름의 전체 생분해성 및 재생성을 강화시킨다. 또한, 일 실시양태에서, 필름은 다른 중합체 물질을 갖지 않을 수 있다. 예를 들어, 필름은 폴리에스테르 (생분해성 폴리에스테르, 예컨대 폴리락트산, 폴리카프로락톤, 폴리히드록시알카노에이트 등 포함), 폴리우레탄 등을 갖지 않을 수 있다.
그럼에도 불구하고, 일부 경우에, 상용화제 및/또는 가소제가 전형적으로 필름 층의 약 40 중량％ 이하, 일부 실시양태에서는 약 0.1 중량％ 내지 약 30 중량％, 일부 실시양태에서는 약 0.5 중량％ 내지 약 25 중량％, 일부 실시양태에서는 약 1 중량％ 내지 약 15 중량％의 양으로 필름 층에 여전히 사용될 수 있다.
사용될 경우, 상용화제는 폴리알킬렌 카르보네이트와 상용성인 하나 이상의 관능기에 의해 제공된 극성 성분 및 폴리올레핀과 상용성인 올레핀에 의해 제공된 비극성 성분을 갖는 관능화된 폴리올레핀일 수 있다. 극성 성분은, 예를 들어 하나 이상의 관능기에 의해 제공될 수 있고, 비극성 성분은 올레핀에 의해 제공될 수 있다. 상용화제의 올레핀 성분은 일반적으로 임의의 선형 또는 분지형 α-올레핀 단량체, 올리고머, 또는 올레핀 단량체로부터 유도된 중합체 (공중합체 포함)로부터 형성될 수 있다. α-올레핀 단량체는 전형적으로 2 내지 14개의 탄소 원자, 바람직하게는 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는다. 적합한 단량체의 예는 에틸렌, 프로필렌, 부텐, 펜텐, 헥센, 2-메틸-1-프로펜, 3-메틸-1-펜텐, 4-메틸-1-펜텐 및 5-메틸-1-헥센을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 폴리올레핀의 예로는 단일중합체 및 공중합체 둘다, 즉 폴리에틸렌, 에틸렌 공중합체, 예컨대 EPDM, 폴리프로필렌, 프로필렌 공중합체 및 폴리메틸펜텐 중합체를 들 수 있다. 올레핀 공중합체는 소량의 비올레핀 단량체, 예컨대 스티렌, 비닐 아세테이트, 디엔, 또는 아크릴 및 비아크릴 단량체를 포함할 수 있다. 관능기는 다양한 공지된 기술을 사용하여 중합체 주쇄에 도입될 수 있다. 예를 들어, 관능기를 함유하는 단량체를 폴리올레핀 주쇄에 그래프트시켜 그래프트 공중합체를 형성할 수 있다. 이러한 그래프팅 기술은 당업계에 널리 공지되어 있으며, 예를 들어 미국 특허 제5,179,164호에 기재되어 있다. 다른 실시양태에서, 관능기를 함유하는 단량체를 올레핀 단량체와 공중합하여 블록 또는 랜덤 공중합체를 형성할 수 있다. 도입되는 방식에 무관하게, 상용화제의 관능기는 분자에 극성 세그먼트를 제공하는 임의의 기, 예컨대 카르복실기, 산 무수물기, 산 아미드기, 이미드기, 카르복실레이트기, 에폭시기, 아미노기, 이소시아네이트기, 옥사졸린 고리를 갖는 기, 히드록실기 등일 수 있다. 말레산 무수물 및 에폭시 변형된 폴리올레핀이 본 발명에 사용하기에 특히 적합하다. 이러한 변형된 폴리올레핀은 전형적으로 말레산 무수물을 중합체 주쇄 물질에 그래프팅함으로써 형성된다. 이러한 말레에이트화 폴리올레핀은 이. 아이. 듀폰 디 네마우어즈 앤드 컴파니(E. I. du Pont de Nemours and Company)로부터 상표명 푸사본드(Fusabond)®, 예컨대 P 시리즈 (화학적으로 변형된 폴리프로필렌), E 시리즈 (화학적으로 변형된 폴리에틸렌), C 시리즈 (화학적으로 변형된 에틸렌 비닐 아세테이트), A 시리즈 (화학적으로 변형된 에틸렌 아크릴레이트 공중합체 또는 삼원공중합체), 또는 N 시리즈 (화학적으로 변형된 에틸렌-프로필렌, 에틸렌-프로필렌 디엔 단량체 ("EPDM") 또는 에틸렌-옥텐) 하에 입수가능하다. 별법으로, 말레에이트화 폴리올레핀은 또한 켐투라 코포레이션(Chemtura Corp.)으로부터 상표명 폴리본드(Polybond)®, 및 이스트만 케미칼 컴파니(Eastman Chemical Company)로부터 상표명 이스트만(Eastman) G 시리즈, 및 앰플리파이(AMPLIFY)™ GR 관능성 중합체 (말레산 무수물 그래프트된 폴리올레핀) 하에 입수가능하다. 에폭시-함유 상용화제는 올레핀-아크릴레이트-글리시딜 (메트)아크릴레이트 삼원공중합체, 예컨대 에틸렌-메틸 에틸 아크릴레이트 삼원공중합체, 에틸렌-메틸 아크릴레이트-글리시딜 메타크릴레이트, 예컨대 로타도르(Lotador)® AX 8840, AX 8900 (용융 유동 지수: 6 g/10분, 메틸 아크릴레이트 함량: 24％, 글리시딜 메타크릴레이트 함량: 8％), AX 8950 (용융 유동 지수: 81 g/10분, 메틸 아크릴레이트 함량: 24％, 글리시딜 메타크릴레이트 함량: 8％), CX 8902, CX 8904 등을 포함한다.
또한, 사용될 경우, 적합한 가소제는 다가 알콜 가소제, 예컨대 당(예를 들어, 글루코스, 수크로스, 프럭토스, 라피노스, 말토덱스트로스, 갈락토스, 크실로스, 말토스, 락토스, 만노스 및 에리트로스), 당 알콜(예를 들어, 에리트리톨, 크실리톨, 말리톨, 만니톨 및 소르비톨), 폴리올(예를 들어, 에틸렌 글리콜, 글리세롤, 프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 부틸렌 글리콜 및 헥산 트리올) 등을 포함할 수 있다. 또한, 우레아 및 우레아 유도체; 당 알콜의 무수물, 예컨대 소르비탄; 동물 단백질, 예컨대 젤라틴; 식물성 단백질, 예컨대 해바라기 단백질, 대두 단백질, 면 종자 단백질; 및 이들의 혼합물을 포함하는 히드록실기를 갖지 않는 수소 결합 형성 유기 화합물도 적당하다. 다른 적당한 가소제는 프탈레이트 에스테르, 디메틸 및 디에틸숙시네이트 및 관련 에스테르, 글리세롤 트리아세테이트, 글리세롤 모노 및 디아세테이트, 글리세롤 모노, 디 및 트리프로피오네이트, 부타노에이트, 스테아레이트, 락트산 에스테르, 시트르산 에스테르, 아디프산 에스테르, 스테아르산 에스테르, 올레산 에스테르 및 다른 산 에스테르를 포함할 수 있다. 또한, 지방족 산, 예컨대 에틸렌 및 아크릴산의 공중합체, 말레산이 그래프팅된 폴리에틸렌, 폴리부타디엔-코-아크릴산, 폴리부타디엔-코-말레산, 폴리프로필렌-코-아크릴산, 폴리프로필렌-코-말레산, 및 다른 탄화수소 기반 산이 이용될 수 있다. 저 분자량 가소제, 예컨대 약 20,000 g/mol 미만, 바람직하게는 약 5,000 g/mol 미만, 더 바람직하게는 약 1,000 g/mol 미만의 가소제가 바람직하다.
상기 언급된 성분 이외에, 또 다른 첨가제, 예컨대 안정화제, 분산 조제 (예를 들어, 계면활성제), 가공 조제 (PPA) 또는 안정화제, 열 안정화제, 광 안정화제, 산화방지제, 열 노화 안정화제, 증백제, 블록화 방지제, 결합제, 윤활제, 충전제, 정전기 방지 첨가제 등이 또한 필름에 도입될 수 있다.
II. 임의의 외층
또한, 본 발명자들은 극성 폴리알킬렌 카르보네이트(들) 및 비극성 폴리올레핀의 중합체 블렌드로부터 일반적으로 예상되는 전형적인 아일랜드-인-더-시(islands-in-the-sea) 모폴로지가 새로운 기계적 특성을 나타내는 신규한 공동-연속 모폴로지로 대체될 수 있다는 것을 발견하였다. 또한, 외층의 사용은 필름의 물리적 및 기계적 특성을 더 향상시킬 수 있다.
상기 지시된 바와 같이, 다층 필름의 외층은 일 실시양태에서 하나 이상의 폴리올레핀을 함유할 수 있다. 필름에 기능성을 제공하는 것(예를 들어, 가열 밀봉, 인쇄 등) 이외에, 외층은 또한 코어 층에서 폴리알킬렌 카르보네이트의 연성을 상쇄하는 데 도움을 주고, 가공성을 개선시키는 데 도움을 줄 수 있다. 이러한 목적을 위한 예시적인 폴리올레핀은, 예를 들어 상기 기재된 바와 같은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 이들의 블렌드 및 공중합체를 포함할 수 있다. 에틸렌 공중합체, 예컨대 LDPE, LLDPE, 폴리에틸렌 플라스토머, 단일-자리 촉매화된 폴리올레핀 (예를 들어, 메탈로센-촉매화됨), 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체, 에틸렌 아크릴산 공중합체, 에틸렌 메타크릴산 공중합체, 에틸렌 메틸 아크릴레이트 공중합체, 에틸렌 부틸 아크릴레이트 공중합체, 에틸렌 비닐 알콜 공중합체 등이 외층에 사용하기에 특히 적합하다.
원하는 특성이 얻어지는 것을 보장하는 데 도움을 주기 위하여, 폴리올레핀은 외층의 적어도 대부분, 예컨대 약 50 중량％ 이상, 일부 실시양태에서는 약 60 중량％ 이상, 일부 실시양태에서는 약 75 중량％ 이상을 구성한다. 특정 실시양태에서, 예를 들어 폴리올레핀은 외층의 전체 중합체 함량을 구성할 수 있다. 그러나, 다른 실시양태에서, 외층에 생분해성이거나, 재생가능하거나, 또는 이들 둘다인 하나 이상의 추가의 중합체를 전형적으로 외층의 중합체 함량의 약 50 중량％ 이하, 일부 실시양태에서는 약 1 중량％ 내지 약 45 중량％, 일부 실시양태에서는 약 5 중량％ 내지 약 40 중량％의 양으로 도입하는 것이 바람직할 수 있다.
외층에 사용될 경우, 추가의 중합체는 상기 언급한 중합체 중 어느 것을 포함할 수 있다. 상기 언급된 것 이외에, 외층에 사용될 수 있는 또다른 적합한 중합체는 생분해성이고 재생가능할 수 있는 전분층이다. 전분 중합체는 다양한 식물에서 생산되지만, 전형적인 공급원은 곡물의 종자, 예컨대 옥수수, 찰옥수수, 밀, 수수, 벼 및 찹쌀; 덩이줄기, 예컨대 감자; 뿌리, 예컨대 타피오카 (즉, 카사바 및 마니옥(manioc)), 고구마 및 애로루트; 및 사고야자의 중과피를 포함한다. 대체로, 임의의 천연 (비변형된) 및/또는 변형된 전분 (예를 들어, 화학적으로 또는 효소적으로 변형된 것)이 본 발명에 사용될 수 있다. 화학적으로 변형된 전분은, 예를 들어 당업계에 공지된 전형적인 방법 (예를 들어, 에스테르화, 에테르화, 산화, 산 가수분해, 효소 가수분해 등)에 의해 얻어질 수 있다. 전분 에테르 및/또는 에스테르, 예컨대 히드록시알킬 전분, 카르복시메틸 전분 등이 특히 바람직할 수 있다. 히드록시알킬 전분의 히드록시알킬기는, 예를 들어 2 내지 10개의 탄소 원자, 일부 실시양태에서는 2 내지 6개의 탄소 원자, 일부 실시양태에서는 2 내지 4개의 탄소 원자를 함유할 수 있다. 대표적인 히드록시알킬 전분으로는, 예컨대 히드록시에틸 전분, 히드록시프로필 전분, 히드록시부틸 전분 및 이들의 유도체가 있다. 전분 에스테르는, 예를 들어 광범위한 다양한 무수물 (예를 들어, 아세트산, 프로피온산, 부티르산 등), 유기산, 산 염화물 또는 다른 에스테르화 시약을 사용하여 제조될 수 있다. 에스테르화도는, 원할 경우 예컨대 전분의 글루코시드 단위 당 1 내지 3개의 에스테르기로 변할 수 있다.
전분 중합체는 상이한 중량 백분율의 아밀로스 및 아밀로펙틴, 상이한 중합체 분자량 등을 함유할 수 있다. 고급 아밀로스 전분은 약 50 중량％ 초과의 아밀로스를 함유하고, 저급 아밀로스 전분은 약 50 중량％ 미만의 아밀로스를 함유한다. 요구되는 것은 아니지만, 약 10 중량％ 내지 약 40 중량％, 일부 실시양태에서는 약 15 중량％ 내지 약 35 중량％의 아밀로스 함량을 갖는 저급 아밀로스 전분이 본 발명에 사용하기에 특히 적합하다. 이러한 저급 아밀로스 전분의 예로는 옥수수 전분 및 감자 전분을 들 수 있으며, 이들 모두는 약 20 중량％의 아밀로스 함량을 갖는다. 특히 적합한 저급 아밀로스 전분은 약 50,000 내지 약 1,000,000 g/mol, 일부 실시양태에서는 약 75,000 내지 약 800,000 g/mol, 일부 실시양태에서는 약 100,000 내지 약 600,000 g/mol 범위의 수 평균 분자량 ("Mn") 및/또는 약 5,000,000 내지 약 25,000,000 g/mol, 일부 실시양태에서는 약 5,500,000 내지 약 15,000,000 g/mol, 일부 실시양태에서는 약 6,000,000 내지 약 12,000,000 g/mol 범위의 중량 평균 분자량 ("Mw")을 갖는 것이다. 수 평균 분자량에 대한 중량 평균 분자량의 비 ("Mw/Mn"), 즉 "다분산 지수"가 또한 비교적 높다. 예를 들어, 다분산 지수는 약 10 내지 약 100, 일부 실시양태에서는 약 20 내지 약 80 범위일 수 있다. 중량 및 수 평균 분자량은 당업자에게 공지된 방법에 의해 측정될 수 있다.
원할 경우, 가소제가 또한 외층에 사용되어 거기에 함유되어 용융 가공되는 추가의 중합체 (예를 들어, 전분 중합체, 셀룰로스 중합체 등)의 능력을 더욱 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 이러한 가소제는 연화되고 전분 중합체의 외막으로 침투하고, 내부 전분 사슬이 물을 흡수하여 팽윤되게 할 수 있다. 이러한 팽윤은 어느 시점에서 외부 껍질이 파열되게 하여 전분 과립의 비가역적 파괴를 초래한다. 일단 파괴되면, 처음에 과립 내에 압축되어 있던 전분 중합체 사슬이 쭉 펴져서 중합체 사슬들의 일반적으로 무질서한 뒤섞임을 형성할 수 있다. 그러나, 재고화시, 사슬들은 자신을 재배향하여 전분 중합체 사슬의 배향에 따라 다양한 강도를 갖는 결정질 또는 비정질 고체를 형성할 수 있다.
가소제는 임의의 다양한 공지된 기술을 사용하여 외층에 도입될 수 있다. 예를 들어, 중합체는 필름으로 도입되기 전에 "예비-가소화"되어 종종 "열가소성 마스터배치"로 칭해지는 것을 형성할 수 있다. 열가소성 마스터배치에 사용되는 중합체 및 가소제의 상대적인 양은 다양한 인자, 예컨대 원하는 분자량, 중합체의 유형, 중합체에 대한 가소제의 친화력 등에 따라 달라질 수 있다. 그러나, 전형적으로 중합체는 열가소성 마스터배치의 약 40 중량％ 내지 약 98 중량％, 일부 실시양태에서는 약 50 중량％ 내지 약 95 중량％, 일부 실시양태에서는 약 60 중량％ 내지 약 90 중량％를 구성한다. 또한, 가소제는 전형적으로 열가소성 마스터배치의 약 2 중량％ 내지 약 60 중량％, 일부 실시양태에서는 약 5 중량％ 내지 약 50 중량％, 일부 실시양태에서는 약 10 중량％ 내지 약 40 중량％를 구성한다. 배치식 및/또는 연속식 용융 블렌딩 기술을 사용하여 중합체 및 가소제를 블렌드하고, 마스터배치를 형성할 수 있다. 예를 들어, 믹서/혼련기, 밴버리(Banbury) 믹서, 파렐(Farrel) 연속 믹서, 일축 압출기, 이축 압출기, 롤 밀 등이 사용될 수 있다. 한 특히 적합한 용융-블렌딩 장치는 공동-회전식 이축 압출기 (예를 들어, 잉글랜드 스톤 소재 써모 일렉트론 코포레이션(Thermo Electron Corporation)으로부터 입수가능한 USALAB 이축 압출기 또는 미국 뉴저지주 램지 소재 코페리온 워너 플라이더러(Coperion Werner Pfleiderer)로부터 입수가능한 압출기)이다. 이러한 압출기는 공급 및 환기 포트를 포함하고, 고강도 분배 및 분산 혼합을 제공한다. 예를 들어, 중합체는 먼저 이축 압출기의 공급 포트로 공급될 수 있다. 이후에, 가소제를 중합체 조성물에 주입할 수 있다. 별법으로, 중합체를 동시에 압출기의 공급 목(throat)에 공급하거나, 그의 길이를 따라 상이한 지점에서 별도로 공급할 수 있다. 용융 블렌딩은 임의의 다양한 온도, 예컨대 약 30℃ 내지 약 200℃, 일부 실시양태에서는 약 40℃ 내지 약 160℃, 일부 실시양태에서는 약 50℃ 내지 약 150℃에서 수행될 수 있다.
별법으로, 외층 중 다른 중합체는 또한 폴리락트산, 폴리부틸렌 숙시네이트, 폴리히드록시알카노에이트, 열가소성 셀룰로스 등을 함유할 수 있다.
상기한 것 이외에, 당업계에 공지된 다른 첨가체, 예컨대 용융 안정화제, 분산 조제 (예를 들어, 계면활성제), 가공 조제 또는 안정화제, 열 안정화제, 광 안정화제, 산화방지제, 열 노화 안정화제, 증백제, 블록화 방지제, 결합제, 윤활제, 충전제, 정전기 방지 첨가제 등이 외층에 사용될 수 있다.
III. 다층 필름 제조
언급된 바와 같이, 다층을 갖는 실시양태에서, 필름은 외층에 인접하여 위치하는 코어 층 (상기 섹션 I에서 상기에 필름 층으로서 기재됨)을 함유할 수 있다. 이러한 층 이외에, 다양한 다른 층이 다층 필름에 또한 사용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 예를 들어, 다층 필름은 두개(2) 내지 열다섯개(15)의 층, 일부 실시양태에서는 세개(3) 내지 열두개(12)의 층을 함유할 수 있다. 일 실시양태에서, 예를 들어 다층 필름은 코어 층 및 외층 만을 함유하는 2층 필름이다. 또 다른 실시양태에서, 다층 필름은, 코어 층이 제1 외층과 제2 외층 사이에 위치하는 2개 초과의 층 (예를 들어, 세개(3)의 층)을 함유한다. 이러한 실시양태에서, 제1 외층은 다층 필름의 가열-밀봉 층으로서 기능하고, 제2 외층은 인쇄가능한 층으로서 기능할 수 있다. 제1 외층, 제2 외층 또는 이들 둘다는 상기한 방식으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 폴리올레핀은 제1 외층 및/또는 제2 외층의 적어도 대부분, 예컨대 약 50 중량％ 이상, 일부 실시양태에서는 약 60 중량％ 이상, 일부 실시양태에서는 약 75 중량％ 이상을 구성할 수 있다. 특정 실시양태에서, 예를 들어 폴리올레핀은 제1 외층 및/또는 제2 외층의 전체 중합체 함량을 구성할 수 있다. 다른 실시양태에서, 상기한 바와 같이, 생분해성이거나, 재생가능하거나, 또는 이들 둘다인 하나 이상의 추가의 중합체가 제1 외층 및/또는 제2 외층에 전형적으로 각각의 외층의 중합체 함량의 약 50 중량％ 이하, 일부 실시양태에서는 약 1 중량％ 내지 약 45 중량％, 일부 실시양태에서는 약 5 중량％ 내지 약 40 중량％의 양으로 사용될 수 있다. 제1 및 제2 외층은 동일한 조성 (예를 들어, 동일한 유형의 폴리올레핀 및 동일한 농도의 폴리올레핀 등), 또는 상이한 조성 (예를 들어, 상이한 유형의 폴리올레핀 및/또는 상이한 농도의 폴리올레핀)으로부터 형성될 수 있다는 것을 인지해야 한다.
사용되는 층의 수와 상관없이, 코어 층은 전형적으로 다층 필름의 두께의 상당 부분, 예컨대 다층 필름의 두께의 약 20％ 내지 약 90％, 일부 실시양태에서는 약 30％ 내지 약 80％, 일부 실시양태에서는 약 40％ 내지 약 70％를 구성한다. 반면, 외층(들)의 조합된 두께는 전형적으로 다층 필름의 두께의 약 10％ 내지 약 65％, 일부 실시양태에서는 약 20％ 내지 약 60％, 일부 실시양태에서는 약 25％ 내지 약 55％이다. 2개의 외층이 사용될 경우, 예를 들어 각각의 개별 외층은 다층 필름의 두께의 약 5％ 내지 약 35％, 일부 실시양태에서는 약 10％ 내지 약 30％, 일부 실시양태에서는 약 12％ 내지 약 28％를 구성할 수 있다. 다층 필름의 총 두께는 일반적으로 원하는 용도에 따라 달라질 수 있다. 그럼에도 불구하고, 다층 필름 두께는 가요성을 증가시키고, 필름 분해에 필요한 시간을 감소시키기 위하여 최소화된다. 따라서, 대부분의 실시양태에서, 다층 필름은 약 250 ㎛ 이하, 일부 실시양태에서는 약 1 내지 약 200 ㎛, 일부 실시양태에서는 약 2 내지 약 150 ㎛, 일부 실시양태에서는 약 5 내지 약 120 ㎛의 총 두께를 갖는다. 예를 들어, 2개의 외층이 사용될 경우, 각각의 개별 층은 약 0.5 내지 약 50 ㎛, 일부 실시양태에서는 약 1 내지 약 35 ㎛, 일부 실시양태에서는 약 5 내지 약 25 ㎛의 두께를 가질 수 있다. 또한, 코어 층은 약 10 내지 약 100 ㎛, 일부 실시양태에서는 약 15 내지 약 80 ㎛, 일부 실시양태에서는 약 20 내지 약 60 ㎛의 두께를 가질 수 있다.
이러한 작은 두께를 가짐에도 불구하고, 그런데도 본 발명의 다층 필름은 사용 동안 양호한 기계적 특성을 보유할 수 있다. 필름의 상대 건조 강도를 지시하는 한 매개변수는 극한 인장 강도이고, 이것은 예컨대 ASTM 표준 D-5034에 따라 얻어지는 응력-변형률 곡선에서 얻어지는 피크 응력과 같다. 바람직하게는, 본 발명의 필름은 약 10 내지 약 100 MPa(Megapascal), 일부 실시양태에서는 약 15 내지 약 70 MPa, 일부 실시양태에서는 약 20 내지 약 60 MPa의 기계 방향("MD") 피크 응력(건조시) 및 약 2 내지 약 40 MPa(Megapascal), 일부 실시양태에서는 약 4 내지 약 40 MPa, 일부 실시양태에서는 약 5 내지 약 30 MPa의 교차 기계 방향("CD") 피크 응력을 나타낸다. 또한, 필름은 일 실시양태에서 그의 기계 방향으로 약 400％ 내지 약 600％의 파단 신장률을 가질 수 있다. 또한, 필름은 일 실시양태에서 기계 방향으로 70 내지 120 J/㎤ 범위의 파단 에너지를 가질 수 있다.
양호한 강도를 갖고 있지만, 필름은 비교적 연성이다. 필름의 연성을 나타내는 한 파라미터는, 예컨대 ASTM 표준 D-5034에 따라 얻어지는 응력-변형률 곡선에 의해 측정되는, 필름의 그의 파단점에서의 신장률이다. 예를 들어, 필름의 기계 방향 파단 신장률은 약 200％ 이상, 일부 실시양태에서는 약 250％ 이상, 일부 실시양태에서는 약 300％ 내지 약 800％일 수 있다. 또한, 필름의 교차-기계 방향 파단 신장률은 약 300％ 이상, 일부 실시양태에서는 약 400％ 이상, 일부 실시양태에서는 약 500％ 내지 약 1000％일 수 있다. 강성을 나타내는 또 다른 파라미터는, 응력-변형률 곡선의 기울기로부터 결정되고, 인장 변형률에 대한 인장 응력의 비인 필름의 탄성 모듈러스이다. 예를 들어, 필름은 전형적으로 약 50 내지 약 1200 MPa("Megapascal"), 일부 실시양태에서는 약 60 내지 약 800 MPa, 일부 실시양태에서는 약 100 내지 약 400 MPa의 기계 방향 ("MD") 탄성 모듈러스 (건조시), 및 약 50 내지 약 600 MPa("Megapascal"), 일부 실시양태에서는 약 60 내지 약 500 MPa, 일부 실시양태에서는 약 100 내지 약 400 MPa의 교차-기계 방향 ("CD") 모듈러스를 나타낸다.
다층 필름은 층들의 공압출, 압출 코팅, 또는 어떠한 통상적인 층화 방법에 의해서도 제조될 수 있다. 특히 유리한 두 가지 방법은 캐스트 필름 공압출 및 블로운 필름 공압출이다. 이러한 방법에서는, 필름 층들 중 둘 이상이 동시에 형성되어 다층 형태로 압출기를 나간다. 이러한 방법의 일부 예는 맥코맥 등의 미국 특허 제6,075,179호 및 맥코맥 등의 미국 특허 제6,309,736호에 기술되어 있고, 이들 문헌은 그 전문이 모든 목적으로 본원에 참고로 포함된다. 도 1에 대해 설명하면, 예를 들어, 공압출된 캐스트 다층 필름을 형성하는 방법의 한 실시양태를 나타낸다. 도 1의 특정 실시양태에서는, 외층(나타내지 않음)의 원료가 제1 압출기 (81)에 공급되고, 코어층(나타내지 않음)의 원료가 제2 압출기 (82)에 공급된다. 압출기가 배합된 물질을 다이 (80)에 공급하고, 다이가 층들을 캐스팅 롤 (90) 위에 캐스팅하여 2층 전구체 필름 (10a)을 형성한다. 추가의 압출기(나타내지 않음)를 임의로 사용하여 당업계에 공지된 바와 같은 필름의 다른 층을 형성할 수 있다. 캐스팅 롤 (90)에는 필름에 패턴을 부여하기 위해 임의로 엠보싱 요소가 제공될 수 있다. 전형적으로, 캐스팅 롤 (90)은 시트 (10a)가 형성될 때 그것을 고화시켜서 급랭시키기에 충분한 온도, 예컨대 약 20 내지 60℃로 유지된다. 요망되면, 전구체 필름 (10a)을 롤 (90) 표면 가까이에 유지시키는 것을 돕기 위해 진공 상자가 캐스팅 롤 (90)에 인접해서 위치할 수 있다. 추가로, 에어 나이프 또는 정전 피너(pinner)는 전구체 필름 (10a)이 스피닝 롤 둘레에서 이동할 때 강제로 전구체 필름 (10a)을 캐스팅 롤 (90)의 표면에 맞닿게 하는 것을 도울 수 있다. 에어 나이프는 매우 높은 유속의 공기 스트림을 집속하여 필름의 가장자리를 피닝(pinning)하는 당업계에 알려진 장치이다.
캐스팅 이외에, 또한 필름을 형성하기 위하여 다른 방법, 예컨대 블로윙, 플랫 다이 압출 등이 사용될 수 있다. 예를 들어, 필름은, 가스 (예를 들어, 공기)를 사용하여 환상 다이를 통해 압출된 중합체 블렌드의 버블을 팽창시키는 블로운 방법에 의해 형성될 수 있다. 이어서, 버블은 붕괴되고, 평평한 필름 형태로 수집된다. 블로운 필름의 제조 방법은, 예를 들어 미국 특허 제3,354,506호 (랠리(Raley)); 미국 특허 제3,650,649호 (쉬퍼즈(Schippers)); 및 미국 특허 제3,801,429호 (쉬렝크(Schrenk) 등) 뿐만 아니라, 미국 특허 출원 공보 제2005/0245162호 (맥코맥 등) 및 동 제2003/0068951호 (보그스(Boggs) 등)에 기재되어 있다.
그 다음, 필름은 그것이 형성된 방법과 상관없이, 임의로 하나 이상의 방향으로 배향되어 필름 균일성을 더 개선하고 두께를 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 필름은 필름 중의 하나 이상의 중합체의 융점보다 낮지만 조성물이 연신되거나 또는 신장되기에 충분히 높은 온도로 즉시 재가열될 수 있다. 연속 배향의 경우, "연화된" 필름은 상이한 회전 속도 또는 속력으로 회전하는 롤에 의해 연신되어 시트가 종방향(기계 방향)으로 요망되는 연신비로 신장된다. 그 다음, 이 "일축" 배향 필름을 섬유상 웹에 적층할 수 있다. 추가로, 일축 배향 필름을 또한 교차 기계 방향으로 배향하여 "이축 배향" 필름을 형성할 수 있다. 예를 들어, 필름은 사슬 클립에 의해 그의 횡방향 가장자리에서 클램핑되어 텐터 오븐 안으로 운반된다. 텐터 오븐에서, 필름은 재가열되고, 전진 이동시 갈라지는 사슬 클립에 의해 요망되는 연신비로 교차 기계 방향으로 연신될 수 있다.
도 1에 대해 다시 설명하면, 예를 들어, 일축 배향 필름 형성 방법을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 전구체 필름 (10a)을 필름 배향 유닛 (100) 또는 기계 방향 배향기("MDO"), 예컨대 마샬 앤드 윌암즈, 코.(Marshall and Willams, Co.; 미국 로드 아일랜드주 프로비던스)로부터 상업적으로 입수가능한 것으로 향해 나아간다. MDO는 도 1에 나타낸 방법을 통한 필름의 이동 방향인 기계 방향에서 필름을 점진적으로 신장하여 박화하는 다수의 신장 롤(예컨대, 5 내지 8개)을 가진다. MDO (100)는 8개의 롤을 가진 것으로 도시되어 있지만, 롤의 수는 요망되는 신장 수준 및 각 롤 사이에서의 신장 정도에 따라 더 많거나 또는 더 적을 수 있다는 것을 이해해야 한다. 필름은 단일의 신장 작업 또는 다수의 불연속 신장 작업으로 신장될 수 있다. MDO 장치에서 롤 중 일부는 점진적으로 더 빨라지는 속도로 작동하지 않을 수 있다는 것을 주목해야 한다. 요망되면, MDO (100)의 롤 중 일부는 예열 롤로서 작용할 수 있다. 존재하는 경우, 이들 처음 몇 개의 롤은 필름 (10a)을 실온보다 높게(예를 들어, 125℉) 가열한다. MDO에서 점진적으로 빨라지는 속도의 인접하는 롤들이 필름 (10a)을 신장하는 작용을 한다. 신장 롤들이 회전하는 속도가 필름에서의 신장의 양 및 최종 필름 중량을 결정한다. 그 다음, 얻은 필름 (10b)이 권취 롤 (60)에 감겨서 저장된다. 여기에 나타내지는 않았지만, 본 발명의 취지 및 범위에서 벗어남이 없이 당업계에 알려진 다양한 추가의 잠재적 가공 및/또는 마무리 단계, 예컨대 슬릿팅, 처리, 개구 형성, 그래픽 인쇄, 또는 필름과 다른 층(예를 들어, 부직웹 물질)의 적층을 수행할 수 있다.
IV. 응용
본 발명의 필름은 포장용 필름, 예컨대 다양한 용품, 예컨대 식품, 종이 제품 (예를 들어, 티슈, 와이프, 종이 타월 등), 흡수 용품 등의 사용을 위한 개별 랩, 포장용 파우치, 번들 필름 또는 백으로서 사용하기에 특히 적합하다. 흡수 용품을 위한 다양한 적합한 파우치, 랩 또는 백 구성이, 예를 들어 소레보(Sorebo) 등의 미국 특허 제6,716,203호 및 모더(Moder) 등의 미국 특허 제6,380,445호, 뿐만 아니라 소레보 등의 미국 특허 출원 공개 제2003/0116462호에 게재되어 있고, 이들은 모두 그 전문이 모든 목적으로 본원에 참고로 포함된다.
필름은 또한 다른 응용에 사용될 수 있다. 례를 들어, 필름은 흡수 용품에 사용될 수 있다. "흡수 용품"은 일반적으로 물 또는 다른 유체를 흡수할 수 있는 어떠한 용품도 의미한다. 일부 흡수 용품의 예는 개인 위생 흡수 용품, 예컨대 기저귀, 배변연습용 팬츠, 흡수 언더팬츠, 실금자용 용품, 여성 위생 제품(예를 들어, 생리대, 팬티라이너 등), 수영복, 아기용 닦개 등; 의료용 흡수 용품, 예컨대 가먼트, 천공술용 물질, 언더패드, 침대 패드, 붕대, 흡수 드레이프 및 의료용 닦개; 음식 서비스 닦개; 의류 등을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 이러한 흡수 용품의 몇 가지 예는 디팔마(DiPalma) 등의 미국 특허 제5,649,916호, 키엘피코우스키(Kielpikowski)의 미국 특허 제6,110,158호, 블래니(Blaney) 등의 미국 특허 제6,663,611호에 기술되어 있고, 이들 특허는 그 전문이 모든 목적으로 본원에 참고로 포함된다. 다른 적당한 물품은 펠(Fell) 등의 미국 특허 출원 공개 제2004/0060112 A1호, 뿐만 아니라 다미코(Damico) 등의 미국 특허 제4,886,512호, 쉐로드(Sherrod) 등의 미국 특허 제5,558,659호, 펠 등의 미국 특허 제6,888,044호, 및 프레이버거(Freiburger) 등의 미국 특허 제6,511,465호에 기술되어 있고, 이들 특허는 모두 그 전문이 모든 목적으로 본원에 참고로 포함된다. 필름은 여성용 위생 패드 및 팬티라이너를 위한 배플 필름, 성인 실금자용 패드 배플 필름, 유아용 기저귀, 소아 배변연습용 팬츠 및 성인 실금자용 팬츠를 위한 외부 커버 필름으로서 사용될 수 있다. 이러한 흡수 용품을 형성하는 데 적당한 물질 및 방법은 당업자에게 잘 알려져 있다.
본 발명은 다음 실시예를 참고하여 더 잘 이해할 수 있다.
재료
중국 내몽고 우하이에 소재하는 이너 몽골리아 멩시 하이-테크 컴파니 리미티드로부터의 폴리프로필렌 카르보네이트(PPC, CO2 중합체). 폴리알킬렌 카르보네이트의 예로서 사용된 등급은 150℃에서 용융 유동이 3.6 g/10분인 멜릭세아(Melicsea) MXJJ-001이었다.
다우렉스 2244G (다우 케미칼)는 190℃에서 1.0 g/10분의 용융 유동을 갖는 선형 저 밀도 폴리에틸렌이다.
비교예 1
다우렉스 2244G LLDPE를 L/D 비율이 25/1이고 하아케(HAAKE) 6" 캐스트 필름 다이가 장착된 하아케 일축 압출기에서 압출하였다. 캐스트 필름 압출기의 온도는 3개의 가열 대역 및 다이에서 각각 160, 160, 165, 및 170℃로 설정되었다. 스크류 속력은 50 rpm이었다. 용융 압력은 28 bar였고, 토크는 18 N·m였고, 용융 온도는 185℃였다. 얻어진 필름은 촉감이 부드럽고 투명하였다.
비교예 2
멜릭세아 PPC를 L/D 비율이 25/1이고 하아케 6" 캐스트 필름 다이가 장착된 하아케 일축 압출기에서 압출하였다. 캐스트 필름 압출기의 온도는 3개의 가열 대역 및 다이에서 각각 150, 155, 155, 및 160℃로 설정되었다. 스크류 속력은 50 rpm이었다. 용융 압력은 6 bar였고, 토크는 6 N·m였고, 용융 온도는 173℃였다. 얻어진 필름은 촉감이 부드럽고 투명하였다. 짧은 노화(aging) 후, 필름은 그 자체에 블로킹 및 접착되었다.
실시예 1
다우렉스 2244G LLDPE와 멜릭세아 PPC를 80:20 w/w로 건식 블렌딩하였다. 중합체 블렌드를 L/D 비율이 25/1이고 하아케 6" 캐스트 필름 다이가 장착된 하아케 일축 압출기에서 압출하였다. 캐스트 필름 압출기의 온도는 3개의 가열 대역 및 다이에서 각각 160, 160, 165, 및 170℃로 설정되었다. 스크류 속력은 50 rpm이었다. 용융 압력은 16 bar였고, 토크는 10 N·m였고, 용융 온도는 184℃였다. 얻어진 필름은 표면이 매끄러우며 촉감이 부드럽고 투명하였다. 필름 블로킹은 관찰되지 않았다.
실시예 2
다우렉스 2244G LLDPE와 멜릭세아 PPC를 60:40 w/w로 건식 블렌딩하였다. 중합체 블렌드를 L/D 비율이 25/1이고 하아케 6" 캐스트 필름 다이가 장착된 하아케 일축 압출기에서 압출하였다. 캐스트 필름 압출기의 온도는 3개의 가열 대역 및 다이에서 각각 160, 160, 165, 및 170℃로 설정되었다. 스크류 속력은 50 rpm이었다. 용융 압력은 13 bar였고, 토크는 9 N·m였고, 용융 온도는 184℃였다. 얻어진 필름은 표면이 매끄러우며 촉감이 부드럽고 투명하였다. 짧은 노화 후, 필름은 경미하게 그 자체에 블로킹 또는 접착되었다.
실시예 3
다우렉스 2244G LLDPE와 멜릭세아 PPC를 40:60 w/w로 건식 블렌딩하였다. 중합체 블렌드를 L/D 비율이 25/1이고 하아케 6" 캐스트 필름 다이가 장착된 하아케 일축 압출기에서 압출하였다. 캐스트 필름 압출기의 온도는 3개의 가열 대역 및 다이에서 각각 160, 160, 165, 및 170℃로 설정되었다. 스크류 속력은 50 rpm이었다. 용융 압력은 10 bar였고, 토크는 9 N·m였고, 용융 온도는 184℃였다. 얻어진 필름은 표면이 매끄러우며 촉감이 부드럽고 투명하였다. 짧은 노화 후, 필름은 그 자체에 블로킹 또는 접착되었다.
실시예 4
다우렉스 2244G LLDPE와 멜릭세아 PPC를 20:80 w/w로 건식 블렌딩하였다. 중합체 블렌드를 L/D 비율이 25/1이고 하아케 6" 캐스트 필름 다이가 장착된 하아케 일축 압출기에서 압출하였다. 캐스트 필름 압출기의 온도는 3개의 가열 대역 및 다이에서 각각 160, 160, 165, 및 170℃로 설정되었다. 스크류 속력은 50 rpm이었다. 용융 압력은 6 bar였고, 토크는 7 N·m였고, 용융 온도는 184℃였다. 얻어진 필름은 표면이 매끄러우며 촉감이 부드럽고 투명하였다. 짧은 노화 후, 필름은 그 자체에 블로킹 또는 접착되었다.
Figure pct00001
Figure pct00002
실시예 5
필름을 플라스틱의 인장 특성에 대한 ASTM D638-08 표준 시험 방법을 이용하여 인장 특성에 대해 시험하였다. 인장 시험은 신테크(Sintech) 1/D상에서 수행하였다. 5개의 샘플을 각각의 필름에 대하여 기계 방향(MD) 및 교차 방향(CD) 둘 다에서 시험하였다. 컴퓨터 프로그램 테스트 웍스(Test Works) 4를 사용하여 시험 동안 데이터를 수집하고 응력 대 변형률 곡선을 생성하였으며, 그로부터 모듈러스, 피크 응력, 신장률 및 인성을 비롯한 다수의 특성을 결정하였다.
24시간 동안 70℉ 및 50％ 습도에서 컨디셔닝한 후, 필름 샘플을 가운데 너비가 3.0 mm인 도그본(dog bone) 형상으로 절단한 후 시험하였다. 도그본 필름 샘플을 신테크 장치의 그립을 이용하여 18.0 mm의 게이지 길이로 제자리에 고정하였다. 필름 샘플을 파단이 일어날 때까지 5.0 in/분의 크로스헤드 속력으로 신장시켰다.
인장 시험 결과를 MD 및 CD 둘 다에 대해 각각 표 3에 요약하였다. 순수 PPC는 MD에서 겨우 20 MPa의 낮은 피크 응력을 가졌고, 20％, 40％, 60％ 및 80％의 PPC를 함유하는 블렌드로부터의 필름은 모두 MD에서 30 내지 45 MPa 범위의 보다 높은 피크 응력을 보였다.
기계 방향(MD)에서 필름의 피크 응력을 도 2에 나타내었다. 각각 40 MPa와 20 MPa인 순수 LLDPE 샘플 (PPC 중량％ = 0)의 피크 응력과 순수 PPC 샘플 (PPC 중량％ = 100)의 피크 응력을 연결하는 선이 PPC 및 LLDPE 둘 다를 함유하는 중합체 블렌드의 예상 피크 응력이었다. 조성물의 피크 응력은 20％ PPC (실시예 1)에서 45 MPa이었고, 40％ PPC (실시예 2)에서 42 MPa이었고, 60％ PPC (실시예 3)에서 43 MPa이었고, 80％ PPC (실시예 4)에서 29 MPa이었으며, 이들 데이터 점은 모두 중합체 블렌드의 첨가 규칙(additivity rule)으로부터 예상된 직선의 훨씬 위에 위치하였다. 결과는 MD에서의 피크 응력이 놀라울 정도로 예상치 못한 상승 효과를 가짐을 보여주었다. 이들 중합체 블렌드 필름은 또한 매우 연성으로서, MD에서 약 420 내지 약 560％ 범위의 파단 신장률 값을 가졌다.
Figure pct00003
Figure pct00004
실시예 6
DSC(시차 주사 열량계)법:
다양한 블렌드 필름 샘플을 TA 인스트루먼츠(TA Instruments)의 Q200 시차 주사 열량계를 사용하여 분석하였다. 밀봉된 알루미늄 팬에서의 샘플(5 내지 10 mg)에 대한 DSC 서모그램을 동적 질소 분위기하에 하기 프로토콜을 이용하여 -50℃ 내지 200℃의 온도 범위에서 기록하였다:
0℃까지 10℃/분으로 냉각, 2분간 등온(iso)
+200℃까지 10℃/분으로 가열, 2분간 등온
-50℃까지 10℃/분으로 냉각, 2분간 등온
+200℃ 또는 240℃까지 10℃/분으로 가열, 2분간 등온
TA 인스트루먼츠에 의해 제공된 유니버셜 분석 NT 소프트웨어를 사용하여 데이터를 분석하였다.
도 3은 제1 가열 사이클에서 LLDPE/PPC 블렌드 필름의 서모그램을 나타내며, PPC의 Tg는 블렌드 중 LLDPE의 양이 증가함에 따라 증가하는 것으로 밝혀졌다. 폴리에틸렌 용융에 대응하는 용융 피크 영역은 예상된 바와 같이 LLDPE의 양이 증가함에 따라 증가하는 것으로 밝혀졌다.
실시예 7
SEM (주사 전자 현미경)을 위한 필름 제조
모든 필름은 동일하게 제조하였다. 절단 방향은 CD 방향을 가로지르도록 했다. 2개의 조각을 필름 내의 상이한 위치에서 잘라냈다. 샘플을 1분 동안 액체 질소 증기 중에서 냉각시켜 강직화한 후 냉각된 테프론(Teflon) 코팅된 외과용 칼날을 이용하여 신속하게 절단하였다. 이어서, 단편들을 알루미늄 SEM 스터브(stub) 상에 도전성 탄소 테이프로 고정하였다. 곧바로, 샘플을 플라즈마 처리 장치(에미텍 모델(Emitech Model) K1050X)에 위치시키고, O2 플라즈마로 3분 동안 가볍게 산소 플라즈마 에칭하였다. 플라즈마 에칭은 상 구조를 돋보이게 하고, 2차 전자 SEM 영상화를 위한 향상된 대비를 제공한다. 플라즈마 처리 종료 직후, 샘플을 덴튼 데스크(Denton Desk) V 스퍼터 코터를 이용하여 2분 동안 금으로 스퍼터 코팅하였다. 이어서, 샘플을 7 kV 전자빔으로 작동하는 JEOL 6490LV SEM에서 영상화하였다.
도 4는 80 중량％의 LLDPE 및 20 중량％의 PPC를 함유하는 중합체 블렌드 필름(실시예 1)의 SEM 영상을 보여준다. PPC 상은 어두운 타원형 분산 상이고, LLDPE는 연속상이다. 영상은 15,000X의 배율로 찍었다. PPC는 그의 카르보네이트로 인해 비극성 폴리에틸렌에 비해 극성이 높으므로, 상기 2종의 중합체는 상용성이 아닐 것으로 예상된다.
도 5는 미세하게 분산된 PPC 상을 나타내며, 대부분의 PPC 분산물은 길이 방향으로 1 ㎛ 미만의 치수를 가졌다. 놀랍게도, 85:15 부피비의 LLDPE:PPC 중량비에서 양호한 분산이 이루어졌다. 이 구조에서는, LLDPE에 의한 PPC의 완전 캡슐화로 인해, 생분해성 PPC 상은 단면이 노출되지 않는 이상 미생물에 접근 가능하지 않다. 필름은 미생물에 대해 비교적 안정하다.
도 6은 60:40의 LLDPE:PPC를 함유하는 중합체 블렌드 필름의 단면 SEM 영상을 보여주며, PPC의 양이 20％에서 40％로 증가함에 따라(도 3), 매우 흥미롭고 놀라운 모폴로지의 변화가 관찰되었다. PPC 상은 더 이상 분상 상으로 존재하지 않는다. 그것은 낮은 40 중량％에서도 연속상과 유사한 구조를 형성한다. LLDPE는 0.92 g/cc의 밀도를 가지며, PCC는 1.26 g/cc의 밀도를 갖고, 이 필름의 LLDPE:PPC의 부피비는 사실상 67％:33％이다. 이 영상은 또한 LLDPE 상도 또한 연속상으로 존재함을 보여준다. PPC의 일부는 LLDPE 상의 내부에 분산되고, LLDPE 상의 일부는 또한 PPC 상에 분산되며, 이는 공동-연속상 모폴로지를 나타낸다. 이 모폴로지는 이 유형의 물질의 독특한 이점을 보여준다. PPC는 생분해성이므로 단지 1/3의 부피로 존재하더라도, 연속상은 미생물에 의한 생분해를 허용하여, 예상치 못한 접근을 허용한다.
도 6은 LLDPE/PPC 40:60 w/w 필름의 SEM 현미경 사진을 나타낸다. 이 필름의 부피비는 48％:52％의 LLDPE:PPC이다. 이 SEM 영상 또한 놀랍게도 공연속 구조가 관찰되었다.
LLDPE/PP 20/80 w/w의 영상을 도 7에 나타내었다. 부피비는 LLDPE:PPC 25％:75％였다. 이 경우, PPC의 연속상이 형성되었고, LLDPE는 거대한 층상(laminar) 구조 또는 거대한 기다란 타원형 구조로서 존재한다.
본 발명을 그의 특정 실시양태에 대해 상세히 설명하였으나, 통상의 기술자는 이를 이해한 후 이들 실시양태에 대한 변경, 변형 및 등가물을 쉽게 생각해 낼 수 있음을 알 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 첨부된 청구의 범위의 범위 및 그의 임의의 등가물로서 평가되어야 한다.

Claims (15)

  1. 약 10 중량％ 내지 약 90 중량％의 하나 이상의 폴리알킬렌 카르보네이트 및 약 10 중량％ 내지 약 90 중량％의 하나 이상의 폴리올레핀을 포함하는 필름.
  2. 제1항에 있어서, 약 10 중량％ 내지 약 20 중량％의 하나 이상의 폴리알킬렌 카르보네이트 및 약 80 중량％ 내지 약 90 중량％의 하나 이상의 폴리올레핀을 포함하며, 하나 이상의 폴리알킬렌 카르보네이트는 하나 이상의 폴리올레핀에 의해 형성된 연속상 내에 분산된 도메인을 형성하는 필름.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 약 40 중량％ 내지 약 60 중량％의 하나 이상의 폴리알킬렌 카르보네이트 및 약 40 중량％ 내지 약 60 중량％의 하나 이상의 폴리올레핀을 포함하며, 하나 이상의 폴리알킬렌 카르보네이트 및 하나 이상의 폴리올레핀은 필름 내에 공동-연속상 구조를 형성하는 필름.
  4. 제1항에 있어서, 폴리알킬렌 카르보네이트가 폴리프로필렌 카르보네이트 또는 폴리에틸렌 카르보네이트인 필름.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리알킬렌 카르보네이트가 단일중합체인 필름.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리올레핀이 α-올레핀과 에틸렌의 공중합체인 필름.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상용화제, 가소제 또는 이들 둘다를 갖지 않는 필름.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 기계 방향으로 약 10 MPa 내지 약 100 MPa의 피크 응력을 갖고, 기계 방향으로 약 400％ 내지 약 600％의 파단 신장률을 갖고, 기계 방향으로 70 내지 120 J/㎤ 범위의 파단 에너지를 갖는 필름.
  9. 제1항에 기재된 필름을 포함하며, 랩(wrap), 파우치 또는 백(bag)을 형성하는 포장용 필름.
  10. 액체 투과성 상면시트;
    일반적으로 액체 불투과성인 배면시트; 및
    배면시트와 상면시트 사이에 위치하는 흡수 코어
    를 포함하며, 배면시트는 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 필름을 포함하는 흡수 용품.
  11. 필름의 두께의 약 20％ 내지 약 90％를 구성하며, 약 10 중량％ 내지 약 90 중량％의 하나 이상의 폴리알킬렌 카르보네이트 및 약 10 중량％ 내지 약 90 중량％의 하나 이상의 폴리올레핀을 포함하는 코어 층; 및
    코어 층에 인접하여 위치하며, 약 50 중량％ 이상의 하나 이상의 폴리올레핀을 함유하는 외층
    을 포함하며, 약 250 ㎛ 이하의 두께를 갖는 다층 필름.
  12. 제11항에 있어서, 코어 층이 약 10 중량％ 내지 약 20 중량％의 하나 이상의 폴리알킬렌 카르보네이트 및 약 80 중량％ 내지 약 90 중량％의 하나 이상의 폴리올레핀을 포함하고, 하나 이상의 폴리알킬렌 카르보네이트는 하나 이상의 폴리올레핀에 의해 형성된 연속상 내에 분산된 포켓(pocket)을 형성하는 다층 필름.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 코어 층이 약 40 중량％ 내지 약 60 중량％의 하나 이상의 폴리알킬렌 카르보네이트 및 약 40 중량％ 내지 약 60 중량％의 하나 이상의 폴리올레핀을 포함하고, 하나 이상의 폴리알킬렌 카르보네이트 및 하나 이상의 폴리올레핀은 코어 층 내에 공동-연속상 구조를 형성하는 다층 필름.
  14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리알킬렌 카르보네이트가 폴리프로필렌 카르보네이트, 폴리에틸렌 카르보네이트 또는 이들의 혼합물인 다층 필름.
  15. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 코어 층, 외층 또는 이들 둘다의 폴리올레핀이 α-올레핀과 에틸렌의 공중합체인 다층 필름.
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