Биоразлагаемая и пригодная для смывания в туалет многослойная пленка

Биоразлагаемая и пригодная для смывания в туалет многослойная пленка

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

В настоящее время одноразовые поглощающие изделия применяют во множестве областей, и примеры таких изделий включают подгузники и спортивные шорты для младенцев и детей, изделия женской гигиены, такие как гигиенические салфетки или тампоны, изделия для взрослых, страдающих недержанием, и медицинские изделия, например, хирургические простыни или перевязочные материалы. Одноразовое поглощающее изделие обычно включает верхний лист, подкладочный лист и поглощающий внутренний слой, расположенный между подкладочным листом и верхним листом. В зависимости от назначения, одноразовые поглощающие изделия могут подвергаться одному или более непосредственному воздействию водной среды, например, воды, мочи, менструальной или обычной крови. По этой причине материалы, из которых изготавливают подкладочные листы таких одноразовых изделий, обычно получают из материалов, непроницаемых для жидкости, например, полипропиленовых или полиэтиленовых пленок, обладающих достаточной прочностью и технологическими свойствами, позволяющими одноразовому поглощающему изделию сохранять целостность во время ношения изделия пользователем и предотвращать вытекание жидкости из изделия.

Выбрасывание различных одноразовых поглощающих изделий в водную окружающую среду может вызывать затруднения. Например, попытки смыть различные одноразовые поглощающие изделия в туалет могут приводить к засорению туалета или труб, соединяющих туалет с канализационной системой. В частности, материалы, из которых получены подкладочные листы одноразовых поглощающих изделий, обычно не подвергаются быстрому растворению, разрушению или диспергированию при их смывании в туалет, то есть одноразовое поглощающее изделие не может быть выброшено указанным образом. Если материалы, из которых получены подкладочные листы, имеют очень незначительную толщину, что снижает общий объем одноразового поглощающего изделия, а, следовательно, вероятность засорения туалета или канализационной трубы, то изделие может иметь недостаточную прочность и трескаться или рваться под действием обычных напряжений, создаваемых при ношении материала пользователем. В ряде случаев было бы желательно иметь возможность смывать одноразовые поглощающие изделия в туалет. Такие изделия включают некоторые изделия, используемые при менструациях, известные как гигиенические или менструальные салфетки или прокладки. Благодаря небольшим размерам и пониженному риску протекания, менструальные прокладки могут обеспечивать большую свободу движений и создавать меньшие неудобства. Кроме того, размеры менструальных прокладок позволяют легко смывать их в туалет, что обычно не вызывает засорения туалета или канализационных труб. Даже если такие изделия пригодны для смывания в туалет, их смыв в канализацию может создавать значительные экологические проблемы в системах обработки сточных вод или в системах септик-танков, если после их смыва в туалет они не подвергаются разложению и разрушению.

Предпринимались многочисленные попытки решения этой проблемы. Например, в патенте US 6514602, Zhao, et al., описана пригодная для смывания в водную среду пленка, которая содержит непроницаемый для воды биоразлагаемый слой и диспергируемый в воде слой. Биоразлагаемый слой включает от 65% до 100% нерастворимого в воде биоразлагаемого термопластического полимера и от 0% до 30% водорастворимого термопластического полимера, а диспергируемый в воде слой содержит от 60% до 100% водорастворимого термопластического полимера и от 0 до 40% нерастворимого в воде термопластического полимера. В одном из примеров пленка содержит первый слой, содержащий 25% Bionolle (сополимер полибутиленсукцината и полибутиленадипата) и 75% ПЭО (полиэтиленоксида); второй слой, содержащий 25% Bionolle и 75% ПЭО; и третий слой, содержащий 100% Bionolle. Несмотря на то что получаемая пленка обладает некоторыми барьерными свойствами, ее использование, тем не менее, не лишено проблем. Например, некоторые из синтетических биоразлагаемых полимеров, применяемых в патенте Zhao, et al., как в сухом состоянии, так и при намокании, могут прилипать к телу, что нежелательно, и, кроме того, их механические свойства не вполне удовлетворительны. Кроме того, эти полимеры дорогостоящи. Кроме того, несмотря на то что применяемые в цитируемом документе синтетические биоразлагаемые полимеры поддаются формованию из расплава, их обычно получают из невозобновляемых источников, что снижает общую экологичность пленки. К сожалению, биоразлагаемые и получаемые из возобновляемых источников полимеры часто плохо поддаются формованию из расплава с образованием пленки.

Таким образом, в настоящее время существует необходимость получения пригодной для смывания в туалет и биоразлагаемой пленки, имеющей хорошие механические свойства, в которую включены по меньшей мере некоторые получаемые из возобновляемых источников компоненты.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно одному из примеров осуществления настоящего изобретения предложено поглощающее изделие, которое включает проницаемый для жидкости верхний лист, обычно непроницаемый для жидкости подкладочный лист и поглощающий внутренний слой, расположенный между подкладочным листом и верхним листом. Подкладочный лист включает биоразлагаемую и пригодную для смывания в туалет пленку, которая включает диспергируемый в воде внутренний слой и непроницаемый для воды (обладающий барьерными свойствами по отношению к воде) покровный слой, прилегающий к диспергируемому в воде внутреннему слою. Внутренний слой составляет от приблизительно 50% масс. до приблизительно 99% масс. пленки. Диспергируемый в воде слой включает водорастворимый полимер, а покровный слой сформован из биоразлагаемых полимеров. От приблизительно 10% масс. до приблизительно 60% масс. биоразлагаемых полимеров представляют собой полимеры на основе крахмала, и от приблизительно 40% масс. до приблизительно 90% масс. биоразлагаемых полимеров представляют собой синтетические биоразлагаемые сложные полиэфиры.

Согласно другому примеру осуществления настоящего изобретения предложена биоразлагаемая и пригодная для смывания в туалет пленка, толщина которой составляет приблизительно 50 микрометров или менее. Пленка включает диспергируемый в воде внутренний слой и непроницаемый для воды покровный слой, прилегающий к диспергируемому в воде внутреннему слою. Внутренний слой составляет от приблизительно 50% масс. до приблизительно 99% масс. пленки, а покровный слой составляет от приблизительно 1% масс. до приблизительно 50% масс. пленки. Диспергируемый в воде слой включает водорастворимый полимер. Биоразлагаемые полимеры составляют от приблизительно 80% масс. до 100% масс. от содержания полимера в непроницаемом для воды слое, и от приблизительно 10% масс. до приблизительно 60% масс. биоразлагаемых полимеров представляют собой полимеры на основе крахмала, и от приблизительно 40% масс. до приблизительно 90% масс. биоразлагаемых полимеров представляют собой синтетические биоразлагаемые сложные полиэфиры.

Другие признаки и аспекты настоящего изобретения более подробно обсуждены ниже.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Полное и подробное описание настоящего изобретения, включающее наилучшие примеры его осуществления, предлагаемое вниманию специалистов в данной области техники, приведено ниже и сопровождается следующими графическими материалами, в которых:

На Фиг.1 схематично представлен один из примеров осуществления способа формования пленки согласно настоящему изобретению; и

На Фиг.2 представлен вид сверху поглощающего изделия, которое может быть получено согласно одному из примеров осуществления настоящего изобретения.

Обозначения, многократно упоминаемые в предлагаемом описании и графических материалах, относятся к одинаковым или аналогичным признакам или элементам изобретения.

СВЕДЕНИЯ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Определения

Употребляемый в настоящем описании термин ”биоразлагаемый”, в общем, относится к материалу, который разлагается под действием встречающихся в природе микроорганизмов, например, бактерий, грибков и водорослей; тепла окружающей среды; влаги; или других воздействий окружающей среды. Степень разложения может быть определена согласно способу испытаний ASTM 5338.92.

ОПИСАНИЕ ПРИМЕРОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ниже с помощью одного или более примеров подробно описаны различные варианты осуществления изобретения. Каждый пример приведен для иллюстрации изобретения и не ограничивает настоящее изобретение. Действительно, специалистам в данной области техники должно быть понятно, что в настоящем изобретении могут быть произведены различные модификации и изменения, не выходящие за пределы объема или сущности изобретения. Например, признаки, показанные или описанные как часть одного примера осуществления, могут быть включены в другой пример осуществления, в результате чего получают дополнительный пример осуществления. Таким образом, настоящее изобретение включает все модификации и изменения, не выходящие за пределы объема, ограниченного прилагаемыми пунктами формулы изобретения и их эквивалентами.

В целом, настоящее изобретение относится к пленке, которая является биоразлагаемой и в то же время пригодной для смывания в туалет, и во время использования может служить барьером для воды или других жидких сред. В частности, пленка содержит диспергируемый в воде внутренний слой, который способствует разрушению пленки после ее смыва в туалет, а также непроницаемый для воды покровный слой, который позволяет сохранять целостность пленки во время использования. Согласно настоящему изобретению, для получения комбинации различных функций соответствующим образом выбирают тип и относительные концентрации компонентов в непроницаемом для воды слое. Это означает, что большую часть полимеров, включаемых в непроницаемый для воды слой, составляют биоразлагаемые полимеры, которые могут разлагаться под действием микроорганизмов в водной окружающей среде (например, в септик-танке, в установке для очистки сточных вод и т.д.). Для дополнительного повышения общей степени использования возобновляемых ресурсов в слое, относительно большое количество биоразлагаемых полимеров представляют собой полимеры на основе крахмала, которые получают из возобновляемых источников. Использование полимеров на основе крахмала также может снижать липкость пленки, иногда возникающую в результате применения некоторых типов синтетических полимеров. Заявителями настоящего изобретения было обнаружено, что пленки могут быть легко сформованы даже при высоких содержаниях крахмала, если исходный материал содержит синтетические биоразлагаемые сложные полиэфиры в комбинации с крахмалом, что улучшает формование из расплава. Ниже более подробно описаны различные примеры осуществления пленочных слоев, а также применение пленки для получения некоторых изделий.

I. Непроницаемый для воды покровный слой

Непроницаемый для воды (обладающий барьерными свойствами по отношению к воде) слой пленки по существу непроницаем для жидкости, то есть во время использования потоки жидкостей не могут проникать через этот слой. Например, при использовании пленки в составе поглощающего изделия, непроницаемый для воды слой может предотвращать проникновение физиологических жидкостей (например, мочи) через пленку и их контакт с телом пользователя.

Как указано выше, полимеры, применяемые для формования непроницаемого для воды слоя, обычно представляют собой биоразлагаемые вещества. Например, в некоторых примерах осуществления биоразлагаемые полимеры могут составлять от приблизительно 70% масс. до 100% масс., в некоторых примерах осуществления от приблизительно 80% масс. до 100% масс., и в некоторых примерах осуществления от приблизительно 90% масс. до приблизительно 99% масс. от содержания полимера в непроницаемом для воды слое. При использовании таких полимеров относительные пропорции синтетических биоразлагаемых сложных полиэфиров и полимеров на основе крахмала выбирают таким образом, чтобы достичь баланса между степенью использования возобновляемых ресурсов и способностью к формованию из расплава. В частности, полимеры на основе крахмала обычно составляют от приблизительно 10% масс. до приблизительно 60% масс., в некоторых примерах осуществления от приблизительно 15% масс. до приблизительно 55% масс. и в некоторых примерах осуществления от приблизительно 20% масс. до приблизительно 50% масс. от общего количества биоразлагаемых полимеров, включаемых в непроницаемый для воды слой. Аналогично, синтетические биоразлагаемые сложные полиэфиры обычно составляют от приблизительно 40% масс. до приблизительно 90% масс., в некоторых примерах осуществления от приблизительно 45% масс. до приблизительно 85% масс. и в некоторых примерах осуществления от приблизительно 50% масс. до приблизительно 80% масс. биоразлагаемых полимеров. Следует учитывать, что упоминаемая в настоящем описании масса крахмала включает любую связанную воду, которая может содержаться во встречающемся в природе крахмале перед его смешиванием с другими компонентами. Содержание связанной воды в крахмалах может составлять, например, от приблизительно 5% до 16% масс. крахмала.

A. Полимер на основе крахмала

Несмотря на то что полимеры на основе крахмала вырабатываются многими растениями, характерные их источники включают семена зерновых культур, например, кукурузы, восковой кукурузы, пшеницы, сорго, риса и воскового риса; корнеплоды, например, картофель; корни, например, тапиоку (т.е. кассаву и маниоку), сладкий картофель (батат) и маранту; и сердцевину саговой пальмы. Вообще говоря, согласно настоящему изобретению может быть использован любой природный (немодифицированный) и/или модифицированный крахмал (например, химически или ферментативно модифицированный). В некоторых примерах осуществления особенно предпочтительно применение химически модифицированных крахмалов, поскольку они обычно имеют более высокую степень чувствительности к воде и, следовательно, могут ускорять разложение пленки после ее смывания в туалет. Химически модифицированные крахмалы могут быть получены обычными способами, известными в данной области техники (например, способами этерификации с образованием сложных или простых эфиров, окисления, кислотного гидролиза, ферментативного гидролиза и т.д.). Особенно предпочтительными могут быть простые эфиры и/или сложные эфиры крахмала, например, гидроксиалкилкрахмалы, карбоксиметилкрахмалы и т.д. Гидроксиалкильная группа в гидроксиалкилкрахмалах может содержать, например, от 2 до 10 атомов углерода, в некоторых примерах осуществления от 2 до 6 атомов углерода, и в некоторых примерах осуществления от 2 до 4 атомов углерода. Репрезентативные гидроксиалкилкрахмалы включают, например, гидроксиэтилкрахмал, гидроксипропилкрахмал, гидроксибутилкрахмал и их производные. Например, сложные эфиры крахмала могут быть получены в реакциях с различными ангидридами (например, уксусным, пропионовым, масляным и т.д.), органическими кислотами, хлоридами кислот или другими этерифицирующими реагентами. Глубина этерификации может быть различной в зависимости от требований и составлять, например, от 1 до 3 сложноэфирных групп на глюкозидное звено крахмала.

Полимер на основе крахмала может содержать различные массовые процентные доли амилозы и амилопектина, иметь различные молекулярные массы полимера и т.д. Крахмалы с высоким содержанием амилозы содержат более приблизительно 50% масс. амилозы, а крахмалы с низким содержанием амилозы содержат менее приблизительно 50% масс. амилозы. Несмотря на то что это необязательно, крахмалы с низким содержанием амилозы, содержание амилозы в которых составляет от приблизительно 10% до приблизительно 40% масс., и в некоторых примерах осуществления от приблизительно 15% до приблизительно 35% масс., особенно подходят для осуществления настоящего изобретения. Примеры крахмалов с низким содержанием амилозы включают кукурузный крахмал и картофельный крахмал, в каждом из которых содержание амилозы составляет приблизительно 20% масс. Особенно подходящие крахмалы с низким содержанием амилозы представляют собой крахмалы, среднечисловая молекулярная масса ("M_n") которых составляет от приблизительно 50000 до приблизительно 1000000 граммов на моль, в некоторых примерах осуществления от приблизительно 75000 до приблизительно 800000 граммов на моль, и в некоторых примерах осуществления от приблизительно 100000 до приблизительно 600000 граммов на моль, и/или среднемассовая молекулярная масса ("M_w") составляет от приблизительно 5000000 до приблизительно 25000000 граммов на моль, в некоторых примерах осуществления от приблизительно 5500000 до приблизительно 15000000 граммов на моль, и в некоторых примерах осуществления от приблизительно 6000000 до приблизительно 12000000 граммов на моль. Отношение среднемассовой молекулярной массы к среднечисловой молекулярной массе ("M_w/M_n"), т.е. "коэффициент полидисперсности" этих полимеров также относительно высок. Например, коэффициент полидисперсности может составлять от приблизительно 10 до приблизительно 100, и в некоторых примерах осуществления от приблизительно 20 до приблизительно 80. Среднемассовая и среднечисловая молекулярные массы могут быть определены способами, известными специалистам в данной области техники.

B. Синтетический биоразлагаемый сложный полиэфир

Применяемые согласно настоящему изобретению биоразлагаемые сложные полиэфиры обычно имеют относительно низкую температуру стеклования ("T_g"), что позволяет снижать жесткость пленки и улучшать способность полимеров к обработке. Например, T_g может составлять приблизительно 25°C или менее, в некоторых примерах осуществления приблизительно 0°C или менее, и в некоторых примерах осуществления приблизительно -10°C или менее. Аналогично, для повышения скорости биоразложения выбирают относительно низкую температуру плавления биоразлагаемых сложных полиэфиров. Например, температура плавления обычно составляет от приблизительно 50°C до приблизительно 180°C, в некоторых примерах осуществления от приблизительно 80°C до приблизительно 160°C, и в некоторых примерах осуществления от приблизительно 100°C до приблизительно 140°C. Как хорошо известно в данной области техники, температура плавления и температура стеклования могут быть определены способом дифференциальной сканирующей калориметрии (англ. Differential Scanning Calorimetry, сокращенно DSC) в соответствии со способом ASTM D-3417. Подобные испытания могут быть проведены с использованием дифференциального сканирующего калориметра DSC Q100 (снабженного охлаждающим устройством с жидким азотом) и аналитической компьютерной программы THERMAL ADVANTAGE (версия 4.6.6), которые поставляет T.A. Instruments Inc., New Castle, Delaware.

Среднечисловая молекулярная масса ("M_n") биоразлагаемых сложных полиэфиров может составлять от приблизительно 40000 до приблизительно 120000 граммов на моль, в некоторых примерах осуществления от приблизительно 50000 до приблизительно 100000 граммов на моль, и в некоторых примерах осуществления от приблизительно 60000 до приблизительно 85000 граммов на моль. Аналогично, среднемассовая молекулярная масса ("M_w") сложных полиэфиров может составлять от приблизительно 70000 до приблизительно 300000 граммов на моль, в некоторых примерах осуществления от приблизительно 80000 до приблизительно 200000 граммов на моль, и в некоторых примерах осуществления от приблизительно 100000 до приблизительно 150000 граммов на моль. Отношение среднемассовой молекулярной массы к среднечисловой молекулярной массе ("M_w/M_n"), т.е. "коэффициент полидисперсности" также имеет относительно небольшое значение. Например, коэффициент полидисперсности обычно составляет от приблизительно 1,0 до приблизительно 4,0, в некоторых примерах осуществления от приблизительно 1,2 до приблизительно 3,0, и в некоторых примерах осуществления от приблизительно 1,4 до приблизительно 2,0. Среднемассовая и среднечисловая молекулярные массы могут быть определены способами, известными специалистам в данной области техники.

Кажущаяся (динамическая) вязкость биоразлагаемых сложных полиэфиров, определенная при температуре 170°C и скорости сдвига 1000 сек^-1, может составлять от приблизительно 100 до приблизительно 1000 Паскаль·секунд (Па·с), в некоторых примерах осуществления от приблизительно 200 до приблизительно 800 Па·с, и в некоторых примерах осуществления от приблизительно 300 до приблизительно 600 Па·с. Показатель текучести расплава биоразлагаемых сложных полиэфиров может составлять от приблизительно 0,1 до приблизительно 30 граммов за 10 минут, в некоторых примерах осуществления от приблизительно 0,5 до приблизительно 10 граммов за 10 минут, и в некоторых примерах осуществления от приблизительно 1 до приблизительно 5 граммов за 10 минут. Показатель текучести расплава, измеренный согласно способу испытания ASTM D1238-E, представляет собой массу полимера (в граммах), которая может быть продавлена через отверстие экструзионного реометра (диаметром 0,0825 дюйма (приблизительно 2 мм)) под нагрузкой 2160 граммов за 10 минут при определенной температуре (например, 190°C).

Разумеется, выбор показателей текучести расплавов биоразлагаемых сложных полиэфиров в конечном итоге зависит от выбранного способа формования пленки. Например, при экструзионом отливе пленки обычно требуются полимеры с более высокими показателями текучести расплава, например, приблизительно 4 грамма за 10 минут или более, в некоторых примерах осуществления от приблизительно 5 до приблизительно 12 граммов за 10 минут, и в некоторых примерах осуществления от приблизительно 7 до приблизительно 9 граммов за 10 минут. Аналогично, при формовании пленки раздувом обычно требуются полимеры с более низкими показателями текучести расплава, например, менее приблизительно 12 граммов за 10 минут или менее, в некоторых примерах осуществления от приблизительно 1 до приблизительно 7 граммов за 10 минут, и в некоторых примерах осуществления от приблизительно 2 до приблизительно 5 граммов за 10 минут.

Примеры подходящих биоразлагаемых сложных полиэфиров включают алифатические сложные полиэфиры, например, поликапролактон, сложные полиэфирамиды, модифицированный полиэтилентерефталат, полимолочную кислоту (англ. обозначение PLA) и ее сополимеры, тройные полимеры на основе полимолочной кислоты, полигликолевую кислоту, полиалкиленкарбонаты (например, полиэтиленкарбонат), полигидроксиалканоаты (англ. обозначение PHA), поли-3-гидроксибутират (англ. обозначение PHB), поли-3-гидроксивалерат (англ. обозначение PHV), сополимеры 3-гидроксибутирата и 4-гидроксибутирата, сополимеры 3-гидроксибутирата и 3-гидроксивалерата (англ. обозначение PHBV), сополимер 3-гидроксибутирата и 3-гидроксигексаноата, сополимер 3-гидроксибутирата и 3-гидроксиоктаноата, сополимер 3-гидроксибутирата и 3-гидроксидеканоата, сополимер 3-гидроксибутирата и 3-гидроксиоктадеканоата и алифатические полимеры на основе сукцинатов (например, полибутиленсукцинат, полибутиленсукцинат-адипат, полиэтиленсукцинат и т.д.); сложные ароматические полиэфиры и модифицированные сложные ароматические полиэфиры; и сополимеры алифатических и ароматических сложных эфиров. В одном из конкретных примеров осуществления биоразлагаемый сложный полиэфир представляет собой сополимер алифатических и ароматических сложных эфиров (например, блок-сополимер, статистический сополимер, графт-сополимер и т.д.). Сополимер алифатических и ароматических сложных эфиров может быть синтезирован согласно любой известной методике, например, поликонденсацией полиола с алифатическими и ароматическими дикарбоновыми кислотами или их ангидридами. Полиолы могут быть замещенными или незамещенными, неразветвленными или разветвленными, полиолы выбирают из полиолов, содержащих от 2 до приблизительно 12 атомов углерода и простых эфиров полиалкиленгликолей, содержащих от 2 до 8 атомов углерода. Неограничивающие примеры полиолов, которые могут быть использованы согласно изобретению, включают: этиленгликоль, диэтиленгликоль, пропиленгликоль, 1,2-пропандиол, 1,3-пропандиол, 2,2-диметил-1,3-пропандиол, 1,2-бутандиол, 1,3-бутандиол, 1,4-бутандиол, 1,2-пентандиол, 1,5-пентандиол, 1,6-гександиол, полиэтиленгликоль, диэтиленгликоль, 2,2,4-триметил-1,6-гександиол, тиодиэтанол, 1,3-циклогександиметанол, 1,4-циклогександиметанол, 2,2,4,4-тетраметил-1,3-циклобутандиол, циклопентандиол, триэтиленгликоль и тетраэтиленгликоль. Предпочтительные полиолы включают 1,4-бутандиол; 1,3-пропандиол; этиленгликоль; 1,6-гександиол; диэтиленгликоль; и 1,4-циклогександиметанол.

Репрезентативные алифатические дикарбоновые кислоты, которые могут быть использованы согласно изобретению, включают замещенные или незамещенные, неразветвленные или разветвленные, неароматические дикарбоновые кислоты, выбранные из алифатических дикарбоновых кислот, содержащих от 1 до приблизительно 10 атомов углерода и их производных. Неограничивающие примеры алифатических дикарбоновых кислот включают малоновую, яблочную, янтарную, щавелевую, глутаровую, адипиновую, пимелиновую, азелаиновую, себациновую, фумаровую, 2,2-диметилглутаровую, пробковую (октандиовую), 1,3-циклопентандикарбоновую, 1,4-циклогександикарбоновую, 1,3-циклогександикарбоновую, дигликолевую, итаконовую, малеиновую и 2,5-норборнандикарбоновую кислоты. Репрезентативные ароматические дикарбоновые кислоты, которые могут быть использованы согласно изобретению, включают замещенные или незамещенные, неразветвленные или разветвленные, ароматические дикарбоновые кислоты, выбранные из ароматических дикарбоновых кислот, содержащих 8 или более атомов углерода и их производных. Неограничивающие примеры ароматических дикарбоновых кислот включают терефталевую кислоту, диметилтерефталат, изофталевую кислоту, диметилизофталат, 2,6-нафталиндикарбоновую кислоту, диметил-2,6-нафталат, 2,7-нафталиндикарбоновую кислоту, диметил-2,7-нафталат, 3,4'-дифениловый эфир-дикарбоновую кислоту, диметил-(3,4'-дифениловый эфир)дикарбоксилат, 4,4'-дифениловый эфир-дикарбоновую кислоту, диметил-(4,4'-дифениловый эфир)дикарбоксилат, 3,4'-дифенилсульфид-дикарбоновую кислоту, диметил-3,4'-дифенилсульфиддикарбоксилат, 4,4'-дифенилсульфид-дикарбоновую кислоту, диметил-4,4'-дифенилсульфиддикарбоксилат, 3,4'-дифенилсульфон-дикарбоновую кислоту, диметил-3,4'-дифенилсульфондикарбоксилат, 4,4'-дифенилсульфон-дикарбоновую кислоту, диметил-4,4'-дифенилсульфондикарбоксилат, 3,4'-бензофенондикарбоновую кислоту, диметил-3,4'-бензофенондикарбоксилат, 4,4'-бензофенондикарбоновую кислоту, диметил-4,4'-бензофенондикарбоксилат, 1,4-нафталиндикарбоновую кислоту, диметил-1,4-нафталат, 4,4'-метилен-бис(бензойную кислоту), диметил-4,4'-метилен-бис(бензоат) и т.д. и их смеси.

Полимеризация может быть проведена в присутствии катализатора, например, катализатора на основе титана (например, тетраизопропилтитаната, тетраизопропоксититана, дибутоксидиацетоацетоксититана или тетрабутилтитаната). При необходимости, для повышения молекулярной массы сложноэфирного сополимера, в реакцию может быть введен удлинитель цепи на основе диизоцианата. Репрезентативные диизоцианаты могут включать толуол-2,4-диизоцианат, толуол-2,6-диизоцианат, 2,4'-дифенилметандиизоцианат, нафтилен-1,5-диизоцианат, ксилилендиизоцианат, гексаметилендиизоцианат (англ. обозначение "HMDI" от «hexamethylene diisocyanate»), изофорондиизоцианат и метилен-бис(2-изоцианатоциклогексан). Также могут быть использованы трифункциональные производные изоцианата, которые содержат группы изоцианурата и/или бимочевины и имеют функционализацию не ниже трех, или соединения на основе диизоцианатов могут быть частично заменены три- или поли-изоцианатами. Предпочтительным диизоцианатом является гексаметилендиизоцианат. Используемое количество удлинителя цепи обычно составляет от приблизительно 0,3 до приблизительно 3,5% масс. в некоторых примерах осуществления от приблизительно 0,5 до приблизительно 2,5% масс. от общей массы полимера.

Сложноэфирные сополимеры могут представлять собой либо неразветвленные полимеры, либо длинноцепочечные разветвленные полимеры. Длинноцепочечные разветвленные полимеры обычно получают с применением низкомолекулярного агента, способствующего ветвлению, например, полиола, поликарбоновой кислоты, гидроксикислоты и т.д. Репрезентативные низкомолекулярные полиолы, которые могут быть использованы в качестве агентов, способствующих ветвлению, включают глицерин, триметилолпропан, триметилолэтан, простые полиэфиртриолы, 1,2,4-бутантриол, пентаэритрит, 1,2,6-гексантриол, сорбит, 1,1,4,4,-тетракис-(гидроксиметил)-циклогексан, трис(2-гидроксиэтил)изоцианурат и дипентаэритрит. Репрезентативные высокомолекулярные полиолы (молекулярная масса от 400 до 3000), которые могут быть использованы в качестве агентов, способствующих ветвлению, включают триолы, полученные конденсацией алкиленоксидов, содержащих от 2 до 3 атомов углерода, например, этиленоксида и пропиленоксида, с полиольными инициаторами. Репрезентативные поликарбоновые кислоты, которые могут быть использованы в качестве агентов, способствующих ветвлению, включают гемимеллитовую кислоту, тримеллитовую (1,2,4-бензолтрикарбоновую) кислоту и ее ангидрид, тримезиновую (1,3,5-бензолтрикарбоновую) кислоту, пиромеллитовую кислоту и ее ангидрид, бензолтетракарбоновую кислоту, бензофенонтетракарбоновую кислоту, 1,1,2,2-этантетракарбоновую кислоту, 1,1,2-этантрикарбоновую кислоту, 1,3,5-пентантрикарбоновую кислоту и 1,2,3,4-циклопентантетракарбоновую кислоту. Репрезентативные гидроксикислоты, которые могут быть использованы в качестве агентов, способствующих ветвлению, включают яблочную кислоту, лимонную кислоту, винную кислоту, 3-гидроксиглутаровую кислоту, слизевую (муциновую) кислоту, тригидроксиглутаровую кислоту, 4-карбоксифталевый ангидрид, гидроксиизофталевую кислоту и 4-(бета-гидроксиэтил)фталевую кислоту. Такие гидроксикислоты содержат комбинацию из 3 или более гидроксильных и карбоксильных групп. Особенно предпочтительные агенты, способствующие ветвлению, включают тримеллитовую кислоту, тримезиновую кислоту, пентаэритрит, триметилолпропан и 1,2,4-бутантриол.

Мономерная составляющая на основе ароматической дикарбоновой кислоты может присутствовать в сложноэфирном сополимере в количестве, составляющем от приблизительно 10% мол. до приблизительно 40% мол., в некоторых примерах осуществления от приблизительно 15% мол. до приблизительно 35% мол. и в некоторых примерах осуществления от приблизительно 15% мол. до приблизительно 30% мол. Аналогично, мономерная составляющая на основе алифатической дикарбоновой кислоты может присутствовать в сложноэфирном сополимере в количестве, составляющем от приблизительно 15% мол. до приблизительно 45% мол., в некоторых примерах осуществления от приблизительно 20% мол. до приблизительно 40% мол. и в некоторых примерах осуществления от приблизительно 25% мол. до приблизительно 35% мол. Мономерная составляющая на основе полиола также может присутствовать в сополимере алифатических и ароматических сложных эфиров в количестве, составляющем от приблизительно 30% мол. до приблизительно 65% мол., в некоторых примерах осуществления от приблизительно 40% мол. до приблизительно 50% мол. и в некоторых примерах осуществления от приблизительно 45% мол. до приблизительно 55% мол.

Например, в одном из конкретных примеров осуществления сополимер алифатических и ароматических сложных эфиров может включать следующую структуру:

в которой

m представляет собой целое число, составляющее от 2 до 10, в некоторых примерах осуществления от 2 до 4, и в одном из примеров осуществления 4;

n представляет собой целое число, составляющее от 0 до 18, в некоторых примерах осуществления от 2 до 4, и в одном из примеров осуществления 4;

p представляет собой целое число, составляющее от 2 до 10, в некоторых примерах осуществления от 2 до 4, и в одном из примеров осуществления 4;

x представляет собой целое число, составляющее более 1; и

y представляет собой целое число, составляющее более 1.

Одним из примеров такого сложноэфирного сополимера является полибутиленадипат-терефталат, коммерчески доступный под наименованием ECOFLEX® F BX 7011, поставляемый BASF Corp. Другой пример подходящего сложноэфирного сополимера, содержащего ароматическую мономерную составляющую на основе терефталевой кислоты, поставляет IRE Chemicals (Южная Корея) под наименованием ENPOL™ 8060M. Другие подходящие сополимеры алифатических и ароматических сложных эфиров описаны, например, в патентах US 5292783; US 5446079; US 5559171; US 5580911; US 5599858; US 5817721; US 5900322; и US 6258924, содержания которых полностью включены в настоящее описание посредством ссылки для всех целей. Другие подходящие биоразлагаемые сложные полиэфиры описаны в патенте US 6472497, Loercks, et al. и в опубликованной патентной заявке US 2005/0182196, Khemani, et al., содержания которых полностью включены в настоящее описание посредством ссылки для всех надлежащих целей.

C. Другие компоненты

При необходимости, для дополнительного улучшения способности крахмала к обработке в расплаве, может быть применен пластификатор. Если используют пластификаторы, то они обычно размягчаются и проникают во внешнюю мембрану крахмала, вызывая поглощение воды внутренними цепочками крахмала и их набухание. Спустя некоторое время это набухание приводит к разрушению внешней оболочки и в результате - к необратимой деструктуризации гранулы крахмала. После деструктуризации, цепочки крахмального полимера, изначально плотно упакованные внутри гранул, могут растягиваться и образовывать по большей части разупорядоченно переплетенные полимерные цепочки. Однако при повторном отверждении цепочки могут переориентироваться с образованием кристаллических или аморфных твердых веществ, имеющих различную прочность, зависящую от ориентации цепочек крахмального полимера.

Подходящие пластификаторы могут включать, например, пластификаторы на основе многоатомных спиртов, например, сахара (например, глюкозу, сахарозу, фруктозу, рафинозу, мальтодекстрозу, галактозу, ксилозу, мальтозу, лактозу, маннозу и эритрозу), сахарные спирты (например, эритрит, ксилит, мальтол, маннит и сорбит), полиолы (например, этиленгликоль, глицерин, пропиленгликоль, дипропиленгликоль, бутиленгликоль и гексантриол) и т.д. Подходящими также являются образующие водородные связи органические соединения, которые не содержат гидроксильных групп, включающие мочевину и производные мочевины; ангидриды сахарных спиртов, например, сорбит; животные белки, например, желатин; растительные белки, например, белок подсолнечника, соевые белки, хлопковые белки; и их смеси. Другие подходящие пластификаторы могут включать фталатные эфиры, диметил- и диэтил-сукцинат и схожие сложные эфиры, глицеринтриацетат, моно- и ди-ацетаты глицерина, моно-, ди- и три-пропионаты глицерина, бутаноаты, стеараты, сложные эфиры молочной кислоты, сложные эфиры лимонной кислоты, сложные эфиры адипиновой кислоты, сложные эфиры стеариновой кислоты, сложные эфиры олеиновой кислоты и сложные эфиры других кислот. Также могут быть применены алифатические кислоты, например, сополимеры этилена и акриловой кислоты, полиэтилен, привитой малеиновой кислотой, сополимер бутадиена и акриловой кислоты, сополимер бутадиена и малеиновой кислоты, сополимер пропилена и акриловой кислоты, сополимер пропилена и малеиновой кислоты и другие углеводородные кислоты. Предпочтительно применение низкомолекулярного пластификатора, например, с массой менее приблизительно 20000 г/моль, предпочтительно менее приблизительно 5000 г/моль и более предпочтительно менее приблизительно 1000 г/моль.

Пластификатор может быть введен в непроницаемый для воды слой с помощью любой из множества известных методик. Например, полимеры на основе крахмала могут быть подвергнуты "предварительному пластифицированию" до их введения в пленку, в результате чего получают так называемый "термопластический крахмал". Относительные количества крахмала и пластификатора, вводимого в термопластический крахмал, могут быть различными в зависимости от множества факторов, например, требуемой молекулярной