KR20020079954A

KR20020079954A - 폴리락티드 및 폴리비닐 알코올의 블렌드를 포함하는수감응성 필름 및 제품

Info

Publication number: KR20020079954A
Application number: KR1020027012008A
Authority: KR
Inventors: 제임스 홍슈 왕; 데이비드 마이클 쉐르쯔
Original assignee: 킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
Priority date: 2000-03-14
Filing date: 2001-03-14
Publication date: 2002-10-19
Also published as: MXPA02008883A; WO2001068157A1; AU2001247418A1; GB0219976D0; CO5180655A1; GB2375541A; US6552162B1; AR027658A1; BR0108806A

Abstract

본 발명은 폴리락티드 및 폴리비닐 알코올의 수감응성 블렌드이다. 본 발명은 폴리비닐 알코올 및 폴리락티드의 블렌드를 포함하는 필름 및 개인 위생 용품을 포함하며 그러한 필름 및 제품의 제조 방법 및 그러한 필름 및 제품의 수감응성을 변화시키는 방법을 포함한다. 바람직한 실시양태에서, 그 조성물, 필름 및 제품은 폴리비닐 알코올 및 개질된 폴리락티드의 블렌드를 포함한다. 본원에 기재된 조성물 및 필름은 플러쉬가능하고 분해가능한 제품 내의 구성부분으로서 유용하다.

Description

폴리락티드 및 폴리비닐 알코올의 블렌드를 포함하는 수감응성 필름 및 제품{WATER-RESPONSIVE FILMS AND ARTICLES COMPRISING A BLEND OF POLYLACTIDE AND POLYVINYL ALCOHOL}

각종 소비자 제품, 포장 및 의료용품에 사용되는 플라스틱, 더욱 정확하게는 중합체의 사용량이 과거 20년에 비해 크게 증가한 것은 아니지만, 더욱 더 많은 비분해성 플라스틱이 우리의 제한된 매립 공간을 채우고 있다는 것이 통상적인 인식이다. 알려진 이러한 단점에도 불구하고, 중합체는 더욱 전통적인 재료인 목재, 유리, 종이 및 금속에 비해 많은 이점을 제공하므로 소비자 제품, 포장 및 의료용품의 제조에 계속 사용되고 있다. 중합체를 사용하는 이점으로는 제조 시간의 감소 및 비용 감소, 기계적 및 화학적 특성의 개선, 및 중량과 운송 비용의 감소를 들 수가 있다. 대부분의 플라스틱이 갖는 개선된 내화학약품성은 그의 비분해성의원인이 된다.

음식물 쓰레기, 포장 재료 및 의료 폐기물을 비롯한 폐기물의 전형적인 쓰레기 매립지로의 처분은 감지할 수 있는 속도로의 재료 분해가 관찰되지 않는 비교적 변화가 없는 환경을 제공한다. 쓰레기 매립지 내의 매장에서 일부분의 폐기물을 전용하기 위해 대안적인 폐기물 처리 방법이 점점 더 많이 논의되고 이용되고 있다. 이들 대안 방법의 예는 도시 고체 폐기물 퇴비화, 혐기성 분해, 효소적 분해 및 폐수 하수 처리를 포함한다.

많은 논의는 의료 폐기물의 처리에 관련된다. 정부 기관 및 민간 부문은 둘다 이 주제에 대해 철저한 감시와 기금을 점점 집중하고 있다. 감염성 물질로 오염된 재료의 처리 과정에 대한 관심은 당연한 것이며 의료 종사자 및 일반 대중의 안전을 보장하기 위한 적절한 조처가 취해져야 한다.

현재, 의료 폐기물은 재생용 또는 1회용으로 분류될 수 있다. 특정 폐기물이 재생용인지 또는 1회용인지에 관한 분류는 관례상 제품을 제조하는 재료 및 제품의 사용 목적에 따라서 결정된다.

사용 후에, 재생용 의료 제품은 살균되는 엄격한 조건 하에서 세정되고 멸균된다. 반면, 1회용 의료 제품은 일반적으로 단 한번만 사용된다. 그후에도, 폐기 절차는 간단한 것이 아니며, 오히려 예상 위험에 대한 안전 조치에 필요한 몇가지 단계를 포함하게 된다. 전형적으로, 일회용 의료 제품은 사용 후에 특별하게 지정된 매립지 또는 폐기물 소각로에 폐기하기 전에 살균 또는 멸균되어야 하는데, 이는 상당한 비용을 추가하게 된다. 결과적으로, 오염된 1회용 제품에 대한 폐기 비용은 아주 비싸다.

폐기 비용이 많이 들긴 하지만, 1회용 의료 제품은 청정의 오염되지 않은 장치라는 확실성 때문에 바람직하다. 의료 상황에서 여러 차례 부적절하게 행해진 멸균 절차는 한 환자에서 다른 환자로의 감염 물질의 전염과 같은 유해한 결과를 초래할 수 있다. 부적절한 멸균은 실험실 셋팅에 재해를 일으킬 수도 있으며, 예를 들면 오염된 장치가 실험을 망쳐서 굉장한 비용의 시간 및 돈을 들게 할 수 있다.

현재에는, 일회용 의료 직물은 일반적으로 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리아미드 및 아크릴과 같은 비분해성 재료인 열가소성 섬유로 구성된다. 이 직물은 또한 폴리아미드, 폴리아리미드 및 셀룰로오스 재료와 같은 열경화성 섬유의 혼합물을 포함할 수도 있다. 그것은 전형적으로 중량이 10-100 g/yard²이고 직조되거나, 편직되거나 또는 직물 분야의 숙련인에게 공지된 방법에 의해 형성될 수 있는 반면 부직포는 열결합되거나, 수얽혀지거나, 습식 레잉되거나 또는 니들 천공될 수 있고 필름은 블로우 또는 캐스트 압출에 의해 또는 용액 캐스팅에 의해 형성될 수 있다. 일단 사용되면, 이 직물은 폐기되기 어렵고 비용이 많이 들며 비분해성이다.

각종 일회용 제품을 위한 중합체의 사용은 폭 넓으며 당 업계에 잘 알려져 있다. 사실상, 필름 및 섬유 형태의 중합체의 가장 많은 용도는 포장 및 일회용 제품 산업에 있다. 포장 산업에 이용되는 필름은 식품 및 비식품 포장, 상품 봉투및 쓰레기 봉투에 사용되는 것을 포함한다. 일회용 제품 산업에서, 중합체의 일반적인 용도는 기저귀, 개인 위생 용품, 의료용 드레이프 및 병원 가운, 장치 패드, 붕대 및 각종 제품용 보호 커버를 제작하는데 있다.

고갈되는 쓰레기 매립 공간 및 부적절한 처리 장소 면에서, 수감응성인 중합체가 필요하다. 현재에는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 나일론, 폴리스티렌, 폴리비닐 클로라이드 및 폴리비닐리덴 클로라이드와 같은 중합체가 그의 탁월한 압출 및 필름 및 섬유 제조 특성 면에서 대중적이다. 그러나, 이들 중합체는 수감응성이 아니다. 또한, 이들 중합체는 일반적으로 퇴비화가능하지 않으며, 그것은 환경적 견지에서 바람직하지 않다.

일반적으로 수감응성인 것으로 간주되는 중합체 및 중합체 블렌드가 개발되고 있다. 이것은 퇴비화를 유도하는 조건에 노출될 때 중합체를 분해되게 하는 적절한 특성을 갖는 중합체이다. 그렇게 논의될 수 있는 수감응성 중합체의 예는 전분 생중합체 및 폴리비닐 알코올로부터 제조되는 것을 포함한다.

이들 중합체로부터 제조되는 재료가 필름 및 섬유 함유 제품에 이용되긴 하지만, 그들의 사용에는 많은 문제점이 있다. 종종, 중합체 및 이들 중합체로부터 제조된 제품은 완전히 수감응성이거나 또는 퇴비화가능하지 않다. 또한, 일부 수감응성 중합체는 또한 과도하게 수민감성일 수도 있어 중합체의 용도를 제한하거나 또는 종종 중합체를 비-수감응성으로 만드는 중합체에 대한 일부 유형의 표면 처리를 필요로 하게 된다. 다른 중합체는 폭 넓은 용도에 대해 부적절한 내열성을 가지므로 바람직하지 않다.

기저귀, 위생 냅킨, 성인 실금자용 가먼트 등과 같은 개인 위생 용품은 일반적으로 많은 여러가지 성분과 재료로부터 제조된다. 그러한 제품은 일반적으로 액체 방수 또는 수차단 중합체 재료로 제조되는 일반적으로 이면층을 이루는 일부 구성부분을 갖는다. 통상적으로 사용되는 수차단 재료는 중합체 재료, 예를 들면 폴리에틸렌 필름 또는 에틸렌과 다른 극성 및 비극성 단량체의 공중합체를 포함한다. 수차단층의 목적은 흡수된 액체가 사용 중에 흡수제 성분으로부터 삼출되어 사용자 또는 인접 의복을 더럽히는 것을 최소화하거나 또는 방지하는 것이다. 수차단층은 또한 제품의 흡수 능력을 더 많이 활용할 수 있는 이점을 갖는다.

그러한 제품이 비교적 값싸고, 위생적이고 사용하기가 쉽긴 하지만, 오염된 제품의 처리가 문제점이 있다. 전형적으로, 오염된 제품은 고체 폐기물 저장소 내에 폐기된다. 이는 고체 폐기물 처리 축적을 증가시키고 비용이 들게 하며 오염된 제품과 접촉하게 될 수 있는 사람에게 건강 상의 위험을 나타낸다. 이상적인 대안적 처리 방법은 오염된 제품을 변기에서 수세하여 도시 하수 처리 및 단독 주택 정화조 시스템을 사용하는 것이다. 하수 시스템에서의 처리에 적합한 제품은 "수세가능한" 것으로 불리운다. 그러한 제품을 수세해버리는 것이 편리하긴 하지만, 선행 기술의 재료는 물에 녹지 않는다. 따라서 변기와 하수관을 막히게 하기 쉬우므로, 배관공의 수리가 자주 필요하게 될 것이다. 도시 하수 처리 설비에서, 액체 방수 재료는 스크린을 막고 하수 처리 문제를 야기시킴으로써 운전을 중단시킬 수 있다. 그러므로, 바람직하지 않긴 하지만 수세 전에 흡수성 제품으로부터 차단 막 재료를 분리할 필요가 있다.

제품 자체 뿐 아니라, 전형적으로 일회용 제품을 싸는 포장도 수 차단, 특히 내수 재료로 제조된다. 내수성은 환경 조건으로부터 포장의 분해를 방지하고 그 안의 일회용 제품을 보호하는데 필요하다. 이러한 포장이 상업적 처리를 위해 또한 특히 제품의 낱개의 포장의 경우에 다른 폐기물과 안전하게 저장될 수 있긴 하지만, 포장을 폐기되는 일회용 제품과 함께 변기에 버린다면 더욱 편리할 것이다. 그러나, 그러한 포장이 내수 재료로 구성될 때, 상기 문제는 지속된다.

수안정성 중합체를 제조하기 위한 락트산 및 락티드의 사용은 의료 산업에 잘 알려져 있다. 그러한 중합체는 과거에 수안정성 봉합, 클램프, 뼈 평판 및 생물학적 활성 제어형 방출 장치를 제조하는데 사용되었다. 의료 산업에 이용될 그러한 중합체의 제조를 위해 개발된 방법은 최종 제품에서 고순도 및 생체적합성에 대한 필요에 부응하는 기술을 포함하였다. 그러나, 이 방법은 전형적으로 제조 비용 및 수율의 측면이 별로 고려되지 않은 소량의 고가 제품을 생산하도록 고안된 것이다.

일반적으로 락티드 중합체 또는 폴리(락티드)는 불안정한 것으로 알려져 있다. 그러나, 이러한 불안정성의 결과는 몇가지 면을 갖는다. 한가지 면은 락티드 중합체, 또는 락티드 중합체로 제조된 제품이 폐기되거나 또는 그의 유효 수명을 다한 후에 퇴비화될 때 일어나는 생분해 또는 다른 형태의 분해이다. 그러한 불안정성의 다른 면은, 예를 들면 중합체 수지의 최종 사용 구입자에 의한 용융 가공 중에서와 같은 고온 가공 중의 락티드 중합체의 분해이다.

의료 분야에서는, 고도로 안정성이 있고 의료 장치에 사용하기에 바람직한중합체를 주로 필요로 한다. 그러한 요구는 역사적으로 높은 경제 가치의 소량의 의료 전문 시장에서 많이 있어왔지만, 현재에는 낮은 경제 가치의 대량의 의료 시장에도 동일하게 요구된다.

미국 특허 제5,472,518호에 기재된 바와 같이, 다층 중합체 막으로 구성된 조성물은 당 업계에 알려져 있다. 그러한 구조물의 유용성은 그의 사용 중에 안정성 또는 유효수명을 증가시키기 위해 물리적 특성을 조작하는데 있다. 예를 들면, 미국 특허 제4,826,493호는 기저귀 구성부분 및 개구수술 봉투용 차단막과 같은 다층 구조물의 구성부분으로서의 히드록시부티레이트 중합체 박층의 용도를 기재한다.

다층 필름의 용도의 또다른 예는 수불용성 필름으로 코팅되거나 또는 그에 적층된 수용성 필름의 일회용 봉투로서의 용도를 기재하는 미국 특허 제4,620,999호에 기재되어 있다. 이 특허는 사용 중에 인체 배설물에 대해서는 안정하지만, 부식성 물질을 첨가하여 12 이상의 pH 농도에 도달하게 함으로써 막힘 없이 하수도로 유입하기에 적합한 속도로 변기에서 분해되도록 만들어질 수 있는 신체 배설물용 포장을 기재한다. 그러한 구조물은 폴리히드록시부티레이트로 코팅된 폴리비닐 알코올 필름 층으로 이루어진다.

수세식 변기 또는 슬러지 용기에서 폐기가능한 유사한 배설물-처리 봉투는 JP 61-42127에 개시되어 있다. 그것은 폴리락티드와 같은 내수성 내분산성 수지의 내부층 및 폴리비닐 알코올의 외부층으로 구성된다. 이 특허에 개시된 바와 같이, 일회용 물품에 이용되는 다층 필름의 많은 예가 있다. 이들 예의 대부분은 환경적으로 분해가능한 중합체의 외부층 및 수감응성 중합체의 내부층으로 이루어진 필름 또는 섬유로 이루어진다. 전형적으로, 외부층은 폴리카프로락톤 또는 에틸렌 비닐 아세테이트를 포함하며 내부층은 폴리비닐 알코올을 포함한다. 그러나, 이들 예는 모두 다층의 여러가지 중합체로 이루어진 조성물에 제한되며, 여러 중합체의 실질적인 블렌드를 포함하지 않는다.

일련의 특허, EP 241178, JP 62-223112 및 미국 특허 제4,933,182호는 치주염을 치료하기 위한 서방성 조성물을 기재한다. 서방성 조성물은 수용성 중합체에 분산된 제한된 수용해도를 갖는 중합체의 입자를 포함하는 담체 중의 치료학적 유효제를 포함한다. 본 발명의 담체가 하나 이상의 중합체의 사용을 포함하긴 하지만, 제한된 용해도의 수용성 중합체가 1 내지 500 미크론 범위의 평균 입도를 가진 입자로서 수용성 중합체에 포함되므로 개시된 담체는 블렌드가 아니다.

수감응성 제품에서의 사용 중합체의 용도는 미국 특허 제5,508,101호, 미국 특허 제5,567,510호 및 미국 특허 제5,472,518호에 개시되어 있다. 이러한 부류의 특허는 가수분해성 중합체 및 수용성 중합체를 포함하는 일련의 수감응성 조성물을 개시한다. 그러나, 이러한 부류의 조성물은 중합체로부터 제작되는 제품을 구성하며, 그것은 먼저 섬유 또는 필름으로 형성되고 그후에 결합된다. 그와 같이, 조성물은 실제로는 개개의 중합체 필름 또는 섬유의 미니층이다. 그러므로, 그러한 조성물의 중합체의 섬유 및 필름이 서로와 아주 밀접한 것으로 간주되지만, 그들은 실제적인 블렌드가 아니다. 이들 조성물에서 한 중합체의 다른 중합체 내의 분산은, 그 개개의 중합체가 본질적으로 구별되는 별개의 섬유 또는 필름이므로 거의균일한 것으로 간주되지 않는다.

에바토 (Ebato) 등의 미국 특허 제5,525,671호는 락티드 단량체 및 히드록실기 함유 단량체로부터 선형 락티드 공중합체를 제조하는 방법을 개시하고 있다. 에바토에 의해 개시된 중합체는 블록 또는 랜덤 구조를 가진 선형 중합체를 형성하기 위하여 두 단량체를 반응시킴으로써 형성되는 선형 락티드 공중합체이다. 에바토는 그래프트 공중합체를 개시하지 않는다.

최적으로 결합된 섬유 및 필름을 제조하기 위한 중합체 블렌드 조성물은 아주 안정하므로 바람직하다. 중합체의 최적의 결합이란 중합체가 공중합의 필요 없이 가능한한 밀접하게 연결되는 것을 의미한다. 블렌딩된 중합체 조성물이 알려져 있긴 하지만, 섬유 및 필름이 더욱 친밀하게 연결된 개선된 중합체 블렌드가 바람직한데, 그 이유는 결과 조성물이 더욱 안정하고, 유연하고 용도가 다양하기 때문이다.

아주 안정하고 따라서 대부분의 일회용 제품에서 일반적인 용도에 적합한 중합체 조성물에 대한 필요 이외에, 그러한 중합체 조성물이 동시에 수감응성이 될 필요가 있다. 그러므로, 필요한 것은 일회용 제품의 제조에 이용될 수 있고 수감응성인 재료이다. 그러한 재료는 용도가 다양하고 저렴하게 생산되어야 한다. 그 재료는 의도된 용도에 충분히 안정하여야 하지만, 정해진 조건 하에서 분해되어야 한다.

또한, 환경적으로 안전한 재료 및 코팅에 대한 중요성이 증가된다. 이 코팅은 용제 기재 코팅의 사용을 감소시키며 수 기재 재료와 같은 극성 코팅에 더 많이좌우된다. 본 발명의 그래프트 공중합체의 유용성은 극성 코팅에 대한 더 큰 친화도를 갖는 재료를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.

그러므로, 본 발명의 목적은 생분해성 중합체 조성물, 필름, 섬유 및 제품을 제조하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 열가공성 중합체 조성물, 필름, 섬유 및 제품을 제조하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상업성이 있는 중합체 조성물, 필름, 섬유 및 제품을 제조하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 극성 중합체 및 다른 극성 기질과 더욱 상용성인 열가공성, 생분해성 중합체 조성물, 필름, 섬유 및 제품을 제조하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 수감응성, 생분해성 중합체 조성물, 필름, 섬유 및 제품을 제조하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 기계적 및 물리적 특성이 개선된 수감응성, 생분해성 중합체 조성물, 필름, 섬유 및 제품을 제조하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 수분산성, 수약화성 또는 수안정성인 것으로 될 수 있는 수감응성 조성물, 필름, 섬유 및 제품의 제조 방법을 개발하는 것이다.

본 발명의 요약

본 발명은 폴리비닐 알코올 및 폴리락티드의 블렌드를 포함하는 수감응성 조성물, 필름, 섬유 및 제품을 개시한다. 본원에 기재된 수감응성 조성물, 필름, 섬유 및 제품은 수분산성에서 수분해성 및 수안정성까지의 넓은 범위의 감응성을 가질 수 있다. 본 발명은 또한 폴리비닐 알코올의 양을 블렌드의 약 1 중량% 내지 약 99 중량%로 변화시키고 폴리락티드의 양을 블렌드의 약 1 중량% 내지 약 99 중량%로 변화시킴으로써 조성물 및 그 조성물을 포함하는 필름, 섬유 및 제품의 수감응성을 조절하는 방법을 개시한다. 각 유형의 수감응성에 원인이 되는 조성 범위가 개시된다.

본 발명의 조성물로부터 제조된 필름은 여성 및 성인 위생 용품용 배플 필름 및 기저귀용 외부 커버와 같은, 플러쉬가능한 개인 위생 용품의 구성부분으로서 유용하다. 본 발명에 개시된 수감응성 블렌드 및 필름 및 섬유는 그 블렌드, 필름, 섬유 및 그 블렌드 및 필름으로 제조된 제품이 폭기조 (aeration tank)에서, 호기성 분해에 의해, 혐기성 소화조에서, 혐기성 분해에 의해 또한 폐수 처리 설비에서 분해될 수 있도록 생분해성이 되는 독특한 이점을 갖는다. 그러므로, 본 발명의 블렌드를 포함하는 제품은 폐수 처리 설비에 축적되는 슬리지의 부피를 상당히 증가시키지는 않을 것이다.

본 발명은 수감응성 조성물 및 그러한 조성물을 포함하는 필름, 섬유 및 제품에 관한 것이다. 본 발명은 그러한 조성물의 제조 방법 및 그러한 조성물의 수감응성을 변화시키는 방법을 포함한다. 본 발명의 조성물은 폴리(비닐 알코올) 및 폴리락티드의 블렌드를 포함한다. 한 실시양태에서, 폴리락티드는 극성 비닐 단량체로 그래프팅된다.

본 발명은 본 발명의 다음의 상세한 설명 및 도면을 참고로 할 때 더욱 완전히 이해되고 또다른 이점이 명확해질 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 그래프팅된 폴리락티드 및 그래프팅되지 않은 폴리락티드의 점도 대 전단 속도의 플롯이며, 이는 그래프팅되지 않은 폴리락티드에 대비한 그래프팅된 폴리락티드의 점도의 감소를 입증하는 것이다.

도 2는 기저귀 또는 성인 실금자용 가먼트와 같은 일회용 가먼트의 사시도를대표적으로 나타낸다.

도 3은 여성용 패드와 같은 여성 위생 용품의 평면도를 대표적으로 나타낸다.

도 4는 도 3의 단면 44-44를 따라 취한 여성 위생 용품의 단면 입측면도이다.

폴리락티드 (본원에서 PLA로서 약칭됨) 수지는 다른 합성 방법, 예를 들면 락티드의 개환 중합 또는 락트산으로부터의 직접적인 축합 중합에 의해 생성된다. 두 중합 방법이 다 본 발명에 유용하다. PLA는 생분해성 중합체이며 다음 화학식을 갖는다.

[-CH(CH₃)CO₂-]_n-

다음 실시예에 기재된 블렌드 및 조성물 내의 PLA 성분은 알드리치 케미칼 캄파니 (Aldrich Chemical Company; Milwaukee, Wisconsin 소재 (Aldrich Catalog number 42,232-6))로부터 구입한 시약 등급 PLA를 사용하여 만들었다. 알드리치 케미칼 캄파니로부터 구입한 PLA는 생분해성이며 약 60,000의 수평균 분자량 및 약 144,000의 중량 평균 분자량을 갖는다. 이 PLA는 주로 L-이성질체로 이루어졌으며 60 ℃의 유리 전이 온도 (T_g)를 갖는다. 임의의 PLA는 본 발명에서의 사용을 위해 선택될 수 있으며, PLA의 분자량은 목적하는 특성 및 용도에 따라 다양할 수 있다. PLA 성분은 임의로 PLA와 폴리(비닐 알코올)의 블렌딩 전에 또는 그와 동시에 개질되거나 또는 그래프팅될 수 있다.

극성 관능기, 예를 들면 히드록실, 카르복실, 아미노, 카르보닐, 할로, 티올, 술폰산, 술포네이트 등을 함유하는 에틸렌계 불포화 단량체는 본 발명의 PLA를 개질시키는데 바람직하다. 제안된 에틸렌계 불포화 극성 단량체는 2-히드록시에틸 메타크릴레이트 (이후에, HEMA), 폴리(에틸렌 글리콜) 에틸 에테르 메타크릴레이트를 포함한 폴리(에틸렌 글리콜) 메타크릴레이트 (이후에, PEG-MA), 폴리(에틸렌 글리콜) 아크릴레이트, 폴리(에틸렌 글리콜) 에틸 에테르 아크릴레이트, 말단 히드록실기를 가진 폴리(에틸렌 글리콜) 메타크릴레이트, 아크릴산, 말레산 무수물, 이타콘산, 소듐 아크릴레이트, 3-히드록시프로필 메타크릴레이트, 아크릴아미드, 글리시딜 메타크릴레이트, 2-브로모에틸 아크릴레이트, 카르복시에틸 아크릴레이트, 메타크릴산, 2-클로로아크릴로니트릴, 4-클로로페닐 아크릴레이트, 2-시아노에틸 아크릴레이트, 글리시딜 아크릴레이트, 4-니트로페닐 아크릴레이트, 펜타브로모페닐 아크릴레이트, 폴리(프로필렌 글리콜) 메타크릴레이트, 폴리(프로필렌 글리콜) 아크릴레이트, 2-프로펜-1-술폰산 및 그의 나트륨염, 술포 에틸 메타크릴레이트, 3-술포프로필 메타크릴레이트 및 3-술포프로필 아크릴레이트를 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 특히 바람직한 폴리(에틸렌 글리콜) 메타크릴레이트는 폴리(에틸렌 글리콜)에틸 에테르 메타크릴레이트이다. 극성 관능기를 함유하는 바람직한 에틸렌계 불포화 단량체는 이후에 극성 비닐 단량체로서 언급되며 2-히드록시에틸 메타크릴레이트 (본원에서 HEMA로서 약칭됨) 및 폴리(에틸렌 글리콜) 메타크릴레이트 (본원에서 PEG-MA로서 약칭됨)을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

광범위한 극성 비닐 단량체는 폴리락티드 수지에 HEMA 및 PEG-MA와 동일한 효과를 부여할 수 있고 그래프팅에 대해 효과적인 단량체일 것이 예상된다. 그래프팅된 PLA는 1 내지 20 중량%의 그래프팅된 극성 단량체, 올리고머, 중합체 또는 그의 혼합물을 함유할 수 있다. 바람직하게는, 그래프팅 PLA는 2.5 내지 20 중량%의 그래프팅된 극성 단량체, 올리고머 또는 중합체, 가장 바람직하게는 2.5 내지 10 중량%의 그래프팅된 극성 단량체, 올리고머 또는 중합체를 함유한다.

실시예에 사용된 HEMA (알드리치 카탈로그 넘버 12,863-8) 및 PEG-MA (알드리치 카탈로그 넘버 40,954-5) 둘다 알드리치 케미칼 캄파니에 의해 공급된다. 상세하게는, 알드리치 케미칼 캄파니로부터 구입된 PEG-MA는 약 246 g/몰의 수평균 분자량을 갖는 폴리(에틸렌 글리콜) 에틸 에테르 메타크릴레이트였다.

개질된 PLA 조성물의 제조 방법은 단량체 또는 단량체 혼합물을 PLA 상에 그래프팅하는 반응-압출 과정에 의해 입증되었다. 그래프팅 반응은 또한 PLA 및 단량체, 올리고머, 중합체 또는 그의 혼합물의 필요한 혼합이 이루어지고 PLA 및 단량체, 올리고머, 중합체 또는 그의 혼합물 사이의 그래프팅 반응을 실시하는데 충분한 에너지가 공급되기만 하면 다른 반응 장치에서 수행될 수도 있다.

본 발명의 조성물에 첨가될 수 있는 다른 반응성 성분은 개시제, 예를 들면 엘프 아토켐 노쓰 아메리카, 인크. (Elf Atochem North America, Inc.; Philadelphia, PA 소재)로부터 판매되는 액상 유기 퍼옥시드인 루페솔 (Lupersol) 101을 포함한다. 본 발명을 실시하는데 유용한 자유 라디칼 개시제는 아실 퍼옥시드, 예를 들면 벤조일 퍼옥시드; 디알킬; 디아릴; 또는 아랄킬 퍼옥시드, 예를 들면 디-t-부틸 퍼옥시드; 디쿠밀 퍼옥시드; 쿠밀 부틸 퍼옥시드; 1,1 디-t-부틸 퍼옥시-3,5,5-트리메틸시클로헥산; 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산; 2,5-디메틸-2,5-비스(t-부틸퍼옥시)헥신-3 및 비스(a-t-부틸 퍼옥시이소프로필벤젠); t-부틸 퍼옥시피발레이트와 같은 퍼옥시에스테르; t-부틸 퍼옥토에이트; t-부틸 퍼벤조에이트; 2,5-디메틸헥실-2,5-디(퍼벤조에이트)t-부틸 디(퍼프탈레이트); 디알킬 퍼옥시모노카르보네이트 및 퍼옥시디카르보네이트; 히드로퍼옥시드, 예를 들면 t-부틸 히드로퍼옥시드, p-메탄 히드로퍼옥시드, 피난 히드로퍼옥시드 및 쿠멘 히드로퍼옥시드 및 케톤 퍼옥시드, 예를 들면 시클로헥사논 퍼옥시드 및 메틸 에틸 케톤 퍼옥시드를 포함한다. 아조비스이소부티로니트릴과 같은 아조 화합물이 이용될 수도 있다.

또한, 당 업계에 공지된 다른 성분은 최종 재료의 물성을 더욱 향상시키기 위해 본 발명의 그래프트 중합체에 첨가될 수 있다. 예를 들면, 폴리에틸렌 글리콜은 용융 점도를 개선시키기 위해 더 첨가될 수 있다. 다른 유형의 첨가제가 원하는 특정 물성을 제공하기 위해 함유될 수도 있다. 예를 들면, 대전방지제, 안료, 착색제 등이 중합체 조성물에 함유될 수도 있다. 추가로, 가공 특성은 본 발명의 중합체로부터 제조된 블렌드에 윤활제 또는 슬립제를 함유시킴으로써 개선될 수 있다. 이들 첨가제 모두는 일반적으로 비교적 소량으로, 일반적으로 최종 조성물의 3 중량% 미만으로 사용된다.

폴리락티드 및 극성 단량체, 올리고머 또는 중합체의 혼합물은 적합한 혼합 장치, 예를 들면 브라벤더 플라스티코더 (Brabender Plasticorder), 롤 밀, 단축또는 다축 압출기, 또는 중합체를 혼합, 배합, 가공 또는 제조하는데 사용될 수 있는 임의의 다른 기계적 혼합 장치에서 기계적 변형된다. 특히 바람직한 반응 장치는 하나 이상의 입구를 가진 압출기이다. 바람직한 실시양태에서, 반응 장치는 동시 회전하는 이축 압출기, 예를 들면 워너 앤 플레이더러 코포레이션 (Werner & Pfleiderer Corporation; Ramsey, New Jersey 소재)에 의해 제조된 ZSK-30 이축 배합 압출기이다. 이 압출기는 다중 공급 및 통기구를 가질 수 있다.

폴리(비닐 알코올) (본원에서 PVOH로서 약칭됨)과의 블렌드 내의 PLA 또는 개질된 PLA의 존재는 사용시에 PVOH의 수민감도를 감소시킨다. PLA는 생분해성 중합체이므로, PVOH와의 블렌드 내의 PLA의 존재는 그 블렌드를 포함하는 최종 필름, 섬유 및 다른 제품의 생분해성을 증가시킨다. 극성 단량체 또는 단량체의 혼합물로 그래프팅된 PLA는 탁월한 가공 및 기계 및 물리적 성질을 얻고 PLA 및 PVOH의 블렌드를 포함하는 개선된 필름, 섬유 및 다른 제품을 제조하기 위해 PVOH와의 상용성을 향상시키는데 바람직하다. 블렌드 내의 PVOH의 양에 대한 PLA의 양은 블렌드 및 조성물, 그러한 블렌드를 포함하는 필름, 섬유 및 다른 제품의 수감응성을 변화시키기 위해 변화될 수 있다. 상세하게는, 블렌드 내의 수용성 PVOH의 양은 블렌드의 수감응성을 증가시키기 위해 증가될 수 있다.

바람직하게는, 본 발명의 조성물의 PVOH 성분은 열가소성이다. 제안되는 열가소성 PVOH 수지는 니폰 고세이, 저팬 (Nippn Gohsei, Japan)으로부터 판매된다. 특별히 제안되는 열가소성 PVOH 수지는 상품명 에코마티 (Ecomaty) AX10000 PVOH로 판매되며 그것은 측쇄를 함유하는 부분 가수분해된 폴리비닐 아세테이트로부터 합성된 냉수 가용성 중합체이다. 열가소성인 다른 PVOH 수지는 본 발명의 조성물의 PVOH 성분으로서 사용될 수도 있으며 PVOH는 비극성 측쇄를 함유할 수 있다. 다른 이용가능한 PVOH의 예는 그의 전문이 인용된 미국 특허 제6,020,425호 (발명의 명칭: "Unmodified Polyvinyl Alcohol Films and Fibers and Methods of Making the Same", 2000년 2월 1일에 발표됨)에 기재되어 있다.

본원에 사용된 바와 같은 용어 "수분산성"은 조성물이 약 5분 동안 물에 침지된 후에 20 메쉬 보다 작은 단편으로 용해 또는 파괴되는 것을 의미한다. 용어 "수붕해성"은 조성물이 물에 침지된 지 5분 내에 다중 단편으로 파괴되고 단편의 일부가 바늘 눈을 통과하는 실과 동일하게 미끄러져 통과하지 않고 20 메쉬 스크린에 의해 붙잡히는 것을 의미한다. 용어 "수약화성"은 조성물이 한 단편으로 남아있지만 물에 침지된 지 5분 후에 그의 강성이 약화되고 상실되며 그것이 늘어지게 되는, 즉 수평 위치에서 한쪽에서 붙잡을 때 그에 가해진 외부 압력 없이 휘어지는 것을 의미한다. 용어 "수안정성"은 조성물이 물에 침지된 지 5분 후에 늘어지게 되지 않으며 수 감응 시험 후에 한 단편으로 남아있는 것을 의미한다.

본원에 사용된 용어 "그래프트 공중합체"는 구성적으로 또는 구조적으로 다른 특징을 가진 2가지 이상의 사슬의 결합에 의해 생성되는 공중합체를 의미하며, 그 사슬 중 하나는 골격 주요 사슬로서 작용하고, 그 중 적어도 하나는 골격을 따라 어떤 위치(들)에 결합하여 측쇄를 구성한다. 그래프팅된 단량체, 올리고머 또는 중합체, 즉 측쇄 종의 몰량은 다양할 수 있지만 모 종의 몰량 보다 더 커야 한다. 용어 "그래프팅된"은 모 중합체의 골격을 따라 어떤 위치(들)에서 결합된 측쇄 또는 종을 포함하는 공중합체가 생성된 것을 의미한다. 중합체에 적용된 용어 "블렌드"는 서로에게 결합되지 않은 구성적으로 또는 구조적으로 다른 특징을 가진 2가지 이상의 중합체 사슬의 친밀한 배합물을 의미한다. 그러한 블렌드는 균일 또는 불균일할 수 있다 (본원에 그의 전문이 참고로 인용된 문헌 (Sperling, L.H., Introduction to Physical Polymer Science 1986 pp. 44-47) 참조). 바람직하게는, 블렌드는 각 중합체의 융점 이상의 온도에서 2가지 이상의 중합체의 배합에 의해 생성된다.

본 발명은 다음 특정 실시예에 의해 더욱 상세히 예시된다. 이들 실시예는 예시적 실시양태이며 본 발명이 임의의 실시예 또는 발명의 상세한 설명에 의해 제한되지 않음을 이해하여야 한다. 오히려, 이에 첨부된 청구의 범위는 본 발명의 영역 및 취지 내에서 광범위하게 해석되어야 한다.

실시예 1

워너 앤 플레이더러 코포레이션 (Werner & Pfleiderer Corporation; Ramsey, New Jersey 소재)에 의해 동시 회전하는, 이축 압출기, ZSK-30을 사용하여 실시예의 개질된 PLA를 제조하였다. 압출기의 직경은 30 ㎜였다. 스크류의 길이는 1388 ㎜였다. 이 압출기는 공급 호퍼에서부터 다이까지 연속적으로 1에서 14까지 번호 매겨진 14 배럴을 가졌다. 첫번째 배럴, 배럴 #1은 PLA를 수용하였고 가열되었지만 물로 냉각되었다. 비닐 단량체, HEMA는 배럴 #5에 주입되었으며 아토켐에 의해 제조된 루페솔 101 퍼옥시드는 배럴 #6에 주입되었다. 단량체 및 퍼옥시드 둘다는가압 노즐 주입기를 통해 주입되었다. 탈휘발화를 위한 흡인공은 배럴 #11에 포함되었다. 개질된 PLA 가닥을 압출하는데 사용된 다이는 직경이 3 ㎜이고 7 ㎜씩 분리된 4개의 개구를 가졌다. 그후에, 개질된 PLA 가닥은 냉수조에서 냉각되었고 펠릿화되었다.

PLA를 체적 공급기가 장치된 압출기에 20 lb/시간의 처리량으로 공급하였다. HEMA 및 퍼옥시드는 압출기에 각각 1.8 lb/시간 및 0.09 lb/시간의 처리량으로 주입되었다. 스크류 속도는 300 rpm이었다.

압출 과정 중에 다음 압출기 배럴 설정 온도가 이용되었다:

대역 1 대역 2 대역 3 대역 4 대역 5 대역 6 대역 7

180 ℃ 180 ℃ 180 ℃ 180 ℃ 180 ℃ 170 ℃ 160 ℃

패럴 #11에서의 탈휘발화를 위해 진공 상태가 되었고 공정은 안정하게 되었다. 압출된 HEMA 그래프팅된 PLA (PLA-g-HEMA) 가닥은 냉수조에서 냉각되고 그후에 펠릿화되었다.

용융 유변성 시험은 고트페르트 (Goettfert; Rock Hill, SC 소재)로부터 판매되는 고트페르트 로에그래프 (Goettfert Rhoegraph) 2000 상에서 개질된 또한 비개질된 PLA에 대해 수행되었다. 이 실시예의 개질된 PLA는 9 중량%의 HEMA 및 0.45 중량%의 루페솔로 제조되었다. HEMA 및 루페솔의 중량%는 PLA의 중량에 대한 것이다.

용융 유변성 시험은 30/l (길이/직경) ㎜ 다이로 180 ℃에서 수행되었다. 겉보기 용융 점도는 50, 100, 200, 500, 1000 및 2000 l/s의 겉보기 전단 속도로확인되었다. 유변성 곡선은 아래의 각 재료의 겉보기 점도 대 겉보기 전단 속도에 대해 플롯팅되었다.

샘플	PLA, 알드리치	PLA-g-HEMA(9%, 0.45%)
코멘트	압출된 대조군	그래프팅된 PLA
겉보기 전단 속도(l/s)	겉보기 전단 점도(Pa s)	겉보기 전단 점도(Pa s)
49.997	325.7	97.71
99.994	252.42	97.71
199.99	207.63	65.14
499.97	154.71	55.369
1000	112.35	46.407
2000	82.235	38.675

다양한 겉보기 전단 속도에서의 겉보기 용융 점도를 플롯팅하고 상기 실시예의 비개질된 PLA 및 개질된 PLA의 유변성 곡선이 도 1에 나타낸 바와 같이 작성되었다. 개질된 PLA의 유변성 곡선은 비개질된 PLA와 비교하여 개질된 PLA의 점도 감소를 입증한다. 개질된 PLA의 이러한 감소된 점도는 개질된 PLA의 가공성을 개선시키게 된다. PLA 상의 극성 단량체, 올리고머 또는 중합체의 그래프팅은 극성 재료 및 극성 기질 둘다와의 상용성을 개선시키게 된다.

실시예 2

PVOH 및 개질된 PLA 또는 비개질된 PLA를 포함하는 블렌드로부터 제조된 필름

다음 실시예의 수감응성 필름은 비개질된 또는 개질된 PLA 및 PVOH의 용융 블렌드로 이루어진다. 수감응성 필름에 대한 조성물의 범위는 블렌드 내에서 약 1 중량% 내지 약 99 중량%의 비개질된 또는 개질된 PLA로 변화된다. 필름을 제조하는데 사용되는 블렌드 내의 PLA 또는 개질된 PLA의 존재는 사용시에 순수한 PVOH의 수민감성을 감소시킨다. 극성 단량체 또는 단량체의 혼합물로 그래프팅된 PLA는탁월한 기계적 및 물리적 특성을 얻기 위하여 PVOH와의 상용성을 향상시키는데 바람직하다. 블렌드에 사용된 개질된 PLA는 실시예 1에서 상기한 바와 같으며 블렌드에 사용된 비개질된 PLA는 알드리치 케미칼 캄파니에 의해 공급된 것이었다. 블렌드에 사용된 PVOH는 니폰 고세이 (Nippon Gohsei, Japan 소재)에 의해 공급된 에코마티 AX10000였다. 에코마티 AX10000 PVOH 수지는 측쇄를 함유하는 부분 가수분해된 폴리비닐 아세테이트로부터 합성된 냉수 가용성 중합체이다.

중합체 블렌딩을 위한 압출 방법

수감응성 블렌드 조성물은 용융 압출 방법에 의해 제조되었다. 적절한 온도 및 저단/압력 조건 하에 이축 또는 단축 압출기와 같은 압출기에서 두 성분을 블렌딩 또는 혼합하는 것이 바람직하다. 블렌딩 과정은 또한 다음 단락에서 논의되는, 용융 혼합기 또는 혼연기와 같은 배치식 혼합 장치에서 수행될 수도 있다. PVOH 및 개질된 PLA 둘다는 분해 또는 탈색과 같은 중합체에 대한 부작용을 최소화하기 위하여 동시에 또는 순서대로 압출기에 공급될 수 있다.

이 실시예에서, 블렌드의 압출 방법은 역회전 이축 압출기인 하케 (Haake) TW-100을 사용하여 수행되었다. 4개의 가열 대역에 대한 압출 설정 온도는 각각 170, 180, 180 및 168 ℃였다. 스크류 속도는 150 rpm이었다. PLA 또는 개질된 PLA 및 PVOH의 수지 혼합물은 10 lb/시간의 속도로 압출기에 공급되었다. 용융물은 압출되고, 공기 냉각되고 펠릿화되었다.

이 실시예에서 각각 20, 30 및 40 중량%의 비개질된 PLA 또는 개질된 PLA 및 80, 70 및 60 중량%의 PVOH를 함유한 압출된 블렌드 조성물이 생성되었고 필름을제조하는데 사용되었다.

중합체 블렌딩을 위한 용융 혼합 과정

수감응성 블렌드 조성물은 용융 혼합 방법에 의해 제조되었다. 이 실시예에서, 용융 혼합 방법은 역회전 이축 롤러 혼합기인 하케 레오믹스 (Haake Rheomix) (등록상표) 600을 사용하여 수행되었다. 혼합기 설정 온도는 180 ℃였다. 스크류 속도는 150 rpm이었다. 총 수지 혼합물 70 g을 혼합기에 공급하고 5분 동안 블렌딩하였다. 용융물을 혼합기로부터 제거하고 공기 중에서 냉각하였다.

이 실시예에서 각각 30, 40, 50 및 60 중량%의 HEMA 그래프팅된 PLA 및 70, 60, 50 및 40 중량%의 PVOH를 함유한 용융 혼합기 조성물이 생성되었고 필름을 제조하는데 사용되었다.

필름 제조

2개의 가열 평판을 갖춘 카버 (Carver) 고온 프레스를 사용하여 190 ℃의 온도 및 15,000 psi의 압력에서 약 1분 동안 각 블렌드 조성물에 대해 필름이 제조되었다. 이 실시예에서의 필름의 두께는 약 4 mils이었다. 필름의 두께는 최종 용도 및 목적하는 특성에 따라 증가 또는 감소될 수 있다.

HEMA 그래프팅된 PLA/PVOH 필름의 수 감응 시험

각 조성물에 대하여, 제조된 필름의 약 1/4 inch x 약 1/2 inch의 단편을 절단하였다. 수감응 시험은 필름 단편을 지지하기 위해 한쌍의 핀셋을 사용하고, 그것을 20 ㎖의 물로 채워진 섬광 바이알에 침지시키고 그것을 5분 동안 그곳에 두는 것을 포함한다. 5분 후에, 캡을 섬광 바이알 상에 놓고 바이알을 모델 75 쉐이커(Burrell Corp. (Pittsburgh, PA 소재)로부터 판매됨)에 놓았다. 바이알을 최대 속도로 셋팅된 진탕기로 30 초 동안 진탕시켰다. 필름이 분산 또는 붕해되기 시작하였다면, 섬광 바이알의 내용물을 20 메쉬 스크린 (20 메쉬 U.S.A. Standard Testing Sieve, ASTM E-11 Specification, No. 20)을 통해 비웠다. 그후에, 바이알을 스퀴즈 바틀로부터의 물 20 ㎖로 헹구어 남아있는 필름 단편을 제거하고 체를 통해 비웠다. 필름이 분산 또는 붕해되지 않았다면, 필름은 강성의 손실에 대해 관찰되었다.

압출기 및 혼합기 블렌딩된 필름 및 조성물에 대한 수감응 지도

PVOH와의 블렌드에서의 비개질 또는 개질된 PLA의 중량%1 <------------> 40 50 60 <------------>99분산성 약화성 안정성

블렌드 내에 개질된 또는 비개질된 PLA가 약 40 중량% 이하인 블렌드 조성물로 제조된 필름은 수분산성이었다. 약 60 중량% 이상의 비개질된 또는 개질된 PLA를 가진 블렌드로 제조된 필름은 수안정성이었다. 이 두 범위 사이의 블렌드로부터 제조된 필름은 수약화성인 것으로 간주되어야 한다. 약 50 중량%의 개질된 또는 비개질된 PLA를 가진 블렌드로부터 제조된 필름은 수약화성이었다.

PLA 및 PVOH를 포함하는 일회용 제품

PLA 및 PVOH의 수감응성 및 수안정성 블렌드 및 그러한 블렌드를 포함하는 조성물 및 그러한 블렌드를 포함하는 필름 및 섬유는 일회용 제품, 특히 일회용 개인 위생 용품의 제조에 유용성을 갖는다. 개인 위생 용품, 예를 들면 기저귀, 위생 냅킨, 성인 실금자용 가먼트, 붕대, 의료용 마스크, 가운 및 발 커버 등을 통상의 변기 아래로 플러쉬시켜 안전하게 폐기될 수 있도록 제작하는 것이 바람직하다. 상세하게는, 변기 또는 변기를 지난 하수도의 어느 부분이 막힐 걱정 없이 통상의 변기 아래로 플러쉬될 수 있는 기저귀, 여성용 패드, 팬티라이너, 위생 냅킨 및 배변연습용 팬츠를 제조하는 것이 아주 바람직하다. 플러쉬에 의해 폐기될 수 있는 제품은 매립 공간에 대한 현재의 수요를 감소시키고 소각 비용을 감소시킬 것이다. 그러한 조성물로부터 제조된 제품은 생분해성을 가지며 폐수 처리 설비에서 생성되는 슬러지의 양을 감소시킬 수 있다. 그 조성물을 포함하는 사용 또는 오염된 개인 위생 용품이 때때로 도시 폐기물 내에 폐기되고 이후에 매립지에서 처리된다면 그 조성물의 생분해성도 또한 유리하다.

일회용 기저귀 및 일회용 여성용 패드의 상황에서 다음 설명이 이루어지긴 하지만, 본 발명의 조성물 및 본 발명의 조성물을 포함하는 필름 및 섬유가 각종의 다른 유형의 제품, 예를 들면 위생 냅킨, 팬티라이너, 실금자용 가먼트, 붕대, 흡수성 와이프, 배변연습용 팬츠 등에 이용될 수도 있다는 것이 쉽게 이해될 것이다. 이들 제품 모두는 본 발명의 영역 내에 드는 것으로 생각된다.

도 2를 참고로 하면, 일회용 기저귀 (4)는 액체 투과성 내측 라이너 (6), 이면시트 (8)와 같은 액체 불투과성 외부층 및 라이너 (6)와 이면시트 (8) 사이에 위치된 배트 (10)과 같은 흡수성 코어층을 포함한다. 내측 라이너 (6) 및 이면시트 (8)는 흡수성 배트 (10) 보다 더 크며, 배트 (10)의 말단 너머로 연장되는 말단 가장자리 부분 (12)을 갖는다. 라이너 (6) 및 이면시트 (8)는 또한 배트 (10)의 측면 너머로 연장되는 측면 가장자리 부분 (14)을 갖는다. 전형적으로, 라이너 (6)및 이면시트 (8)는 가장자리 부분 (12 및 14)을 따라 서로에게 고정된다. 라이너 (6)는 유체를 통과시키는 임의의 유연한, 가요성의 다공성 시트일 수 있으며, 그것은 예를 들면 폴리올레핀 섬유, 예를 들면 폴리프로필렌 섬유, 폴리락티드 섬유, 본 발명의 조성물 중의 하나를 포함하는 섬유 또는 그러한 섬유를 포함하는 혼합물의 부직 웹 또는 시트로 이루어질 수 있다. 한 실시양태에서, 섬유는 수민감성 또는 이온 유인성 결합제로 결합될 수 있다. 바람직한 이온 유인성 결합제는 뇨의 전형적인 이온 농도 미만의 이온 농도에서 수용성이거나 또는 수분산성이지만 뇨의 전형적인 이온 농도 이상의 농도에서는 수안정성이다. 바람직한 이온 유인성 결합제 및 접착제 조성물은 본원에 그의 전문이 참고로 인용된 미국 특허 제5,986,004호에 개시되어 있다. 라이너 (6)는 습윤 강도 티슈지, 스펀우번 (spunwoven) 필라멘트 시트 등으로 이루어질 수 있다. 또한, 라이너 (6)는 액체 전달을 돕기 위해 계면활성제로 처리될 수 있다.

이면시트 (8)는 액체 불투과성 층이고, 그것은 본 발명의 1종 이상의 조성물의 플라스틱 필름의 얇은 웹 또는 시트로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 이면시트 (8)는 본 발명의 수용성, 수분산성 또는 수붕해성 조성물의 제1층 및 폴리올레핀, 폴리에스테르 또는 본원에 개시된 수안정성 조성물 중 하나와 같은 수안정성 재료의 1개 이상의 제2층을 포함하는 다층 필름으로부터 형성될 수 있다. 이면시트는 수용성, 수분산성 또는 수붕해성 조성물 및 수안정성 조성물로부터 동시 압출될 수 있다. 이면시트 (8)는 라이너 (6)에 부착되며, 이면시트를 구성하는 다층 필름의 수안정성 층은 기저귀의 라이너 및 내부 쪽을 향하여 뇨가 이면시트에 역효과를 나타내지 않게 된다. 수안정성 층의 두께는 이면시트가 물에 노출될 때 이면시트의 수용성, 수분산성 또는 수붕해성 부분이 각각 용해, 분산 또는 붕해되고, 이면시트의 수안정성 부분이 붕해되도록 선택되어야 한다. 이면시트는 투명할 수 있거나 또는 그것을 불투명하게 하는 엠보싱된 또는 매트 표면을 가질 수 있다.

흡수성 배트 (10)는 임의의 적합한 재료일 수 있으며, 그것은 일반적으로 셀룰로오스 재료 및 초흡수성 재료의 블렌드이다. 배트 (10)의 성분으로서 유용한 셀룰로오스 재료의 예는 통상적으로 "플러프"로서 알려진 목재 펄프 섬유의 공기성형된 배트를 포함한다. 초흡수성 재료는 입상 초흡수제 또는 섬유상 초흡수제일 수 있다. 입상 초흡수제의 일례는 부분적으로 중화된, 가교결합된 폴리(아크릴산)을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 그러나, 섬유는 임의의 초흡수성 중합체의 스테이플 섬유일 수 있다. 초흡수성 재료의 시판 예는 오아시스 (OASIS)(등록상표) 스테이플 초흡수성 섬유 (부분적으로 중화된 폴리아크릴산, 테크니칼 업서번츠 (United Kingdom)로부터 판매됨) 및 파이버드라이 (FIBERDRI)(등록상표) 스테이플 초흡수성 섬유 (이소부틸렌-코-말레산 무수물의 가수분해염, 카멜롯 슈퍼업서번츠 엘티디 (Calgary, Canada)로부터 판매됨)를 포함한다.

흡수성, 크레이핑된 와딩 또는 티슈 시트는 각각 흡수성 배트 (10) 및 라이너 (6) 및 이면시트 (8) 사이에 위치될 수 있다. 라이너 (6), 이면시트 (8) 및 흡수성 배트 (10)는 임의의 적합한 방식으로 서로 통합되어 최종 기저귀를 형성한다. 요소들은 용융 또는 감압 접착제의 스트립 또는 패턴, 전체 또는 패턴화된 열 봉합, 양면 감압 접착 테잎의 스트립 등에 의해 서로에게 결합될 수 있다. 별법으로, 요소들은 초음파 결합 방법에 의해 결합될 수 있다. 특히 효과적인 결합 시스템은 이면시트 (8)의 내표면 상에 위치된 용융 접착제의 이격된 평행선을 이용한다. 흡수성 배트는 접착선의 일부를 따라 이면시트에 결합되며, 라이너 (6)는 가장자리 부분 (12 및 14) 내이긴 하지만 배트 (10)의 영역 밖에 위치된 접착선의 다른 부분을 따라서 이면시트 (8)에 결합된다. 바람직한 실시양태에서, 접착제는 또한 수감응성 또는 수민감성이며 물과의 접촉 시에 붕해, 분산 또는 용해된다.

기저귀 (4)는 일반적으로 모래시계 또는 I-형태를 가지며, 그것은 기저귀의 중심 부근의 좁은 가랑이 부분 (16)을 포함하며 기저귀의 각 말단에서 허리밴드 부분 (18)을 포함한다. 가늘고 긴 탄성 부재는 흡수성 배트 (10)에 인접하고 그의 각 측면 상에 있는 위치에 고정되어 유아의 다리에 적합한 주름잡힌 탄성 다리 부분을 형성할 수 있다. 통상의 감압 테잎 또는 벨크로 (VELCRO) 후크 앤 루프 체결구 (도시하지 않음)가 또한 하나의 허리밴드 부분 (18)에 부착될 수도 있다. 기저귀 (4)는 유아의 피부로 향하는 내측 라이너 (6)을 갖도록 유아에게 맞추어진다. 한 허리밴드 부분은 유아의 허리의 일부를 둘러싸고 다른 허리밴드 부분은 유아의 허리의 나머지를 둘러싼다. 두 허리밴드 부분은 기저귀를 위치 고정시키는 작용을 하는 감압 접착 테잎 또는 벨크로 체결구에 의해 겹쳐지고 함께 연결된다.

도 3 및 도 4에 관해서 보면, 예시적인 여성용 패드 또는 여성용 냅킨 (40)은 액체 투과성 표면 시트 (46), 이면시트 (48)와 같은 액체 불투과성 외부층, 및 표면 시트 (46)와 이면시트 (48) 사이에 위치된 배트 (50)와 같은 흡수제 층을 포함한다. 도 4는 도 3의 단면 44-44를 따라 취한 여성용 패드 (40)의 단면 입측면도이다. 표면 시트 (46) 및 이면시트 (48)는 흡수성 배트 (50) 보다 더 크며, 배트 (50)의 말단 너머로 연장되는 측면 및 말단 가장자리 부분 (54)을 갖는다. 전형적으로, 표면 시트 (46) 및 이면시트 (48)는 좁은 가랑이 부분 (56)을 포함하며 가장자리 부분 (54)을 따라 서로에게 고정된다. 표면 시트 (46)는 유체를 통과시키는 임의의 유연한, 가요성의 다공성 시트일 수 있으며, 그것은 예를 들면 폴리올레핀 섬유, 예를 들면 폴리프로필렌 섬유, 폴리락티드 섬유, 본 발명의 조성물 중의 하나를 포함하는 섬유 또는 섬유 혼합물의 부직 웹 또는 시트로 이루어질 수 있다. 표면 시트가 물과의 접촉 시에 붕해 및 분산되도록 표면 시트의 섬유는 수민감성 또는 이온 유인성 결합제로 결합될 것이다.

이면시트 (48)는 액체 불투과성 층이며, 그것은 본 발명의 1종 이상의 조성물의 플라스틱 필름의 얇은 웹 또는 시트로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 이면시트 (48)는 본 발명의 수용성, 수분산성 또는 수붕해성 조성물의 제1층 및 폴리올레핀, 폴리에스테르 또는 본원에 개시된 수안정성 조성물 중 하나와 같은 수안정성 재료의 1개 이상의 제2층을 포함하는 다층 필름으로부터 형성될 수 있다. 이면시트는 수용성, 수분산성 또는 수붕해성 조성물 및 수안정성 조성물로부터 동시 압출될 수 있다. 이면시트 (48)는 표면 시트 (46)에 부착되며, 이면시트를 구성하는 다층 필름의 수안정성 층은 여성용 패드의 표면 시트 및 내부 쪽을 향하여 생리혈 및(또는) 뇨가 이면시트에 역효과를 나타내지 않게 된다. 수안정성 층의 두께는 이면시트가 물에 노출될 때 이면시트의 수용성, 수분산성 또는 수붕해성 부분이 각각 용해, 분산 또는 붕해되고, 이면시트의 수안정성 부분이 붕해되도록 선택되어야한다.

흡수성 배트 (50)는 임의의 적합한 재료일 수 있으며, 그것은 일반적으로 셀룰로오스 재료, 예를 들면 통상적으로 "플러프"로서 알려진 목재 펄프 섬유의 공기성형된 배트이다. 초흡수성 재료는 흡수제 층에 포함될 수 있다. 표면 시트 (46), 이면시트 (48) 및 흡수성 배트 (50)는 임의의 적합한 방식으로 서로 통합되어 최종 여성용 패드를 형성한다. 요소들은 용융 또는 감압 접착제의 스트립 또는 패턴, 전체 또는 패턴화된 열 봉합 등에 의해 서로에게 결합될 수 있다. 예를 들면, 요소들은 접착제 조성물 대신 초음파 방법에 의해 결합될 수 있다. 특히 효과적인 결합 시스템은 이면시트 (48)의 내표면 상에 위치된 용융 접착제의 이격된 평행선을 이용한다. 흡수성 배트는 접착선의 일부를 따라 이면시트에 결합되며, 라이너 (46)는 가장자리 부분 내이긴 하지만 배트 (50)의 영역 밖에 위치된 접착선의 다른 부분을 따라서 이면시트 (48)에 결합된다. 바람직한 실시양태에서, 접착제는 또한 수감응성 또는 수민감성이며 물과의 접촉 시에 붕해, 분산 또는 용해된다.

이 실시예는 예시적인 실시양태이며 본 발명이 임의의 실시예 또는 발명의 상세한 설명에 의해 제한되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 여기에 첨부된 청구의 범위는 본 발명의 영역 및 취지 내에서 광범위하게 해석되어야 한다.

Claims

폴리(비닐 알코올) 및 폴리락티드의 블렌드를 포함하는 필름 또는 부직포를 포함하는 개인 위생 용품.
제1항에 있어서, 상기 폴리락티드가 개질된 것인 개인 위생 용품.
제2항에 있어서, 상기 폴리락티드가 극성 단량체, 올리고머 또는 중합체, 또는 그의 혼합물로 그래프팅된 개인 위생 용품.
제3항에 있어서, 상기 극성 단량체, 올리고머 또는 중합체가 2-히드록시에틸 메타크릴레이트, 폴리(에틸렌 글리콜) 메타크릴레이트, 폴리(에틸렌 글리콜) 에틸 에테르 메타크릴레이트, 폴리(에틸렌 글리콜) 아크릴레이트, 폴리(에틸렌 글리콜) 에틸 에테르 아크릴레이트, 말단 히드록실기를 가진 폴리(에틸렌 글리콜) 메타크릴레이트, 아크릴산, 말레산 무수물, 이타콘산, 소듐 아크릴레이트, 3-히드록시프로필 메타크릴레이트, 아크릴아미드, 글리시딜 메타크릴레이트, 2-브로모에틸 아크릴레이트, 카르복시에틸 아크릴레이트, 메타크릴산, 2-클로로아크릴로니트릴, 4-클로로페닐 아크릴레이트, 2-시아노에틸 아크릴레이트, 글리시딜 아크릴레이트, 4-니트로페닐 아크릴레이트, 펜타브로모페닐 아크릴레이트, 폴리(프로필렌 글리콜) 메타크릴레이트, 폴리(프로필렌 글리콜) 아크릴레이트, 2-프로펜-1-술폰산 및 그의 나트륨염, 술포 에틸 메타크릴레이트, 3-술포프로필 메타크릴레이트 및 3-술포프로필 아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 개인 위생 용품.
제1항에 있어서, 상기 폴리락티드가 폴리락티드 및 그 폴리락티드의 중량에 대하여 약 1 중량% 내지 약 30 중량%의 극성 단량체, 올리고머, 중합체 또는 그의 혼합물로 된 그래프트 공중합체인 개인 위생 용품.
제3항에 있어서, 상기 극성 단량체가 하나 이상의 극성 관능기를 함유하는 에틸렌계 불포화 단량체이거나 또는 상기 올리고머 또는 상기 중합체가 하나 이상의 극성 관능기를 함유하는 에틸렌계 불포화 단량체로부터 중합된 올리고머 또는 중합체인 개인 위생 용품.
제6항에 있어서, 상기 하나 이상의 극성 관능기가 히드록실, 카르복실 또는 술포산염기 또는 그의 혼합물인 개인 위생 용품.
제6항에 있어서, 상기 하나 이상의 극성 관능기가 히드록실기인 개인 위생 용품.
제5항에 있어서, 상기 극성 단량체가 극성 비닐 단량체인 개인 위생 용품.
제3항에 있어서, 상기 극성 단량체, 올리고머 또는 중합체가 2-히드록시에틸 메타크릴레이트 및 폴리에틸렌 글리콜 메타크릴레이트 및 그의 유도체로 이루어진 군에서 선택된 개인 위생 용품.
제3항에 있어서, 상기 극성 단량체, 올리고머 또는 중합체가 2-히드록시에틸 메타크릴레이트 및 그의 유도체로 이루어진 군에서 선택된 개인 위생 용품.
제1항에 있어서, 상기 블렌드가 약 1 내지 약 99 중량%의 폴리(비닐 알코올) 및 약 99 내지 약 1 중량%의 폴리락티드를 포함하는 개인 위생 용품.
제12항에 있어서, 상기 블렌드가 약 1 내지 약 40 중량%의 폴리락티드를 포함하며 수분산성인 개인 위생 용품.
제1항에 있어서, 상기 개인 위생 용품이 기저귀, 실금자용 제품, 배변연습용 팬츠, 여성용 패드 및 팬티라이너로 이루어진 군에서 선택된 개인 위생 용품.
폴리락티드 골격과 상기 폴리락티드 골격 상에 그래프팅된 다수의 극성 단량체, 올리고머, 중합체 또는 그의 혼합물을 포함하는 개질된 폴리락티드 및 폴리(비닐 알코올)을 포함하는 개인 위생 용품.
a) 특정량의 폴리(비닐 알코올) 및 특정량의 폴리락티드를 선택하는 단계;

b) 특정량의 폴리(비닐 알코올)과 특정량의 폴리락티드를 블렌딩하는 단계; 및

c) 블렌드로부터 개인 위생 용품 또는 개인 위생 용품의 구성부분을 형성하는 단계

를 포함하는 조성물의 수감응성을 변화시키는 방법.
제16항에 있어서, 상기 폴리락티드가 폴리(비닐 알코올)과의 블렌딩 전에 개질되는 방법.
제17항에 있어서, 상기 폴리락티드가

a) 폴리락티드 및 극성 단량체, 올리고머 또는 중합체를 반응 용기에서 배합하고;

b) 상기 폴리락티드 조성물을 개질시키기 위하여 상기 폴리락티드 및 상기 극성 단량체, 올리고머 또는 중합체의 배합에 충분한 에너지를 제공하는

단계에 의해 개질되는 방법.
제16항에 있어서, 필름이 수분산성이고 약 1 내지 약 40 중량%의 폴리락티드 및 약 60 내지 약 99 중량%의 폴리(비닐 알코올)을 포함하는 것인 방법.
제16항에 있어서, 필름이 수약화성이고 약 40 내지 약 60 중량%의 폴리락티드 및 약 40 내지 약 60 중량%의 폴리(비닐 알코올)을 포함하는 것인 방법.
제16항에 있어서, 필름이 수안정성이고 약 60 내지 약 99 중량%의 폴리락티드 및 약 1 내지 약 40 중량%의 폴리(비닐 알코올)을 포함하는 것인 방법.
제16항에 있어서, 블렌딩이 용융 압출에 의해 수행되는 방법.