Микротекстурированные пленки, создающие улучшенные тактильные ощущения и/или пониженное восприятие шума

Микротекстурированные пленки, создающие улучшенные тактильные ощущения и/или пониженное восприятие шума

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение в целом относится к термопластичным полимерным пленкам, создающим тактильные ощущения мягкости, и к изделиям, содержащим такие пленки.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В настоящее время в конструкции многих изделий используются полимерные пленки. Некоторые из этих изделий изготавливают на высокоскоростных производственных линиях, при этом желательно, чтобы пленки, используемые для изготовления этих изделий, имели хорошие свойства при растяжении. Кроме того, в некоторых из этих изделий используются пленки, которых касается пользователь, или которые расположены рядом с кожей пользователя, поэтому ощущение мягкости пленки является важным качеством для пользователя. Примеры таких изделий включают, но не ограничиваются ими, абсорбирующие изделия, такие как подгузники, трусики для приучения к горшку, предметы одежды (например, для страдающих недержанием, для активного отдыха, для защиты), гигиенические изделия для женщин (например, гигиенические салфетки, тампоны), медицинские изделия (например, перевязочные материалы), салфетки, влажные салфетки, ткани (например, для применения вне помещений, для активного отдыха, для защиты) и т.п., а также упаковки изделий (например, наружная, внутренняя), мешки для мусора и пакеты для пищевых продуктов.

При изготовлении одноразовых абсорбирующих изделий, таких как подгузники, полимерные пленки обычно включают в конструкцию изделия в качестве части слоев, которые расположены на противоположной стороне от тела пользователя во время использования (часто называемой «нижний лист»). Предлагаются некоторые одноразовые подгузники с нижними листами, которые обеспечивают внешний вид и тактильные ощущения, как от ткани, на наружной стороне предмета одежды, вследствие чего пользователи и лица, осуществляющие уход, испытывают ощущения комфорта, подобные ощущениям от предмета одежды. Тактильное ощущение, как от ткани, и мягкость неразрывно связаны. Кроме того, шум, который пленка производит при деформации, влияет на восприятие потребителем мягкости. В целом, если пленка не производит шума, то потребитель может ощущать, что пленка является мягкой, фактически даже не прикоснувшись к пленке.

Одним из наилучших примеров коммерчески доступной мягкой на ощупь пленки считается оберточный материал санитарно-гигиенического назначения от Oji Nepia Co. Go, Токио, Япония. Однако данная пленка имеет неудовлетворительные характеристики при растяжении, что делает ее неприемлемой для использования в наиболее востребованных потребительских товарах. Считается, что мягкость пленки является результатом ее высокоточной микротекстуры, которая по всей видимости формируется в ходе процессов отливки с нанесением тиснения. Известно, что термопластичный крахмал (TPS), смешанный с полимерными материалами, придает пленкам микротекстуру (см., например, документ USPN 2012/0009387). Другие композиции и/или пленки, включающие возобновляемые материалы, также известны из уровня техники (см., например, документы WO 2012/162,136, WO 2011/009165 и US 2012/0022188). Было бы желательно обеспечить мягкую на ощупь пленку, которая включает возобновляемый материал. Также было бы желательно обеспечить мягкую на ощупь пленку, включающую возобновляемый материал и имеющую свойства при растяжении, подходящие для использования в высокоскоростных операциях переработки. Более того, было бы желательно обеспечить мягкую на ощупь пленку, включающую возобновляемый материал, имеющий свойства при растяжении, подходящие для использования в высокоскоростных операциях переработки, и который можно изготовить с применением процесса получения пленки раздувом, который является более простым и менее затратным, чем отливка пленки.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В одном аспекте предлагается слой пленки, содержащий микротекстурированную поверхность. Слой пленки содержит дисперсионную фазу с одним или более термопластичными полимерами, при этом по меньшей мере один из термопластичных полимеров представляет собой низкомодульный полимер, характеризующийся секущим модулем при 2% деформации менее или равным 140 МПа, причем слой пленки содержит от 10 вес. % до 100 вес. % низкомодульного термопластичного полимера. Слой пленки также содержит дисперсную фазу с термопластичным крахмалом в количестве от 5 вес. % до 45 вес. %.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 - микрофотография наружной поверхности мягкой на ощупь пленки.

Фиг. 2 - микрофотография поперечного разреза мягкой на ощупь пленки.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Мягкие на ощупь пленки необходимы во многих областях применения. Без ограничения какой-либо теорией, мягкость воспринимается кожей в основном посредством кожных сосочков и связанных с ними чувствительными тельцами Мейснера. Чувствительные тельца Мейснера («МС») реагируют на деформацию кожных сосочков, вызванную приложением внешнего давления к эпидермису. МС имеют фазический характер и обеспечивают только краткосрочный отклик на указанную деформацию. Для восприятия мягкости деформация должна иметь циклический характер с повторным применением и прекращением приложения давления к МС. На практике такой циклической деформации достигают путем «скользящего перемещения» кожных сосочков по поверхности выпуклостей с определенным рисунком. Мягкость обычно не воспринимается при приложении постоянной деформации.

В имеющихся в настоящее время пленках сформирована микротекстура, которая характерна для самой пленки, но она не сформирована в результате процесса механической деформации, такого как отливка с нанесением тиснения. Создание микротекстуры на месте обеспечивает возможность придания мягкости пленкам без тиснения, таким как пленки, полученные раздувом. В целом, оборудование для отливки пленки является менее адаптируемым и более дорогостоящим в эксплуатации. Пленки содержат дисперсную область, содержащую термопластичный крахмал внутри дисперсионной области полимера в комбинации с низкомодульным термопластичным полимером (LMP) и необязательно средством обеспечения поверхностной миграции (SMA). В некоторых воплощениях дисперсионная фаза содержит дополнительно один или более высокомодульных термопластичных полимеров, предпочтительно полиэтилен. Неожиданно было обнаружено, что слишком большое количество термопластичного крахмала может привести к созданию ощущения шероховатости или ощущения как от наждачной бумаги, которое можно ослабить путем включения низкомодульного полимера и опционального включения средства обеспечения поверхностной миграции, при этом слишком низкое количество термопластичного крахмала может привести к созданию недостаточной текстуры поверхности для обеспечения желаемого уровня мягкости. Также было обнаружено, что слишком большое количество низкомодульного полимера может привести к ухудшению свойств при растяжении, необходимых для высокоскоростной обработки и переработки. Композиции пленки могут быть сформированы в виде одно- или монослойной пленки, или использоваться для формирования одного или более слоев многослойной или слоистой пленки.

I. ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Используемые в настоящем документе следующие термины должны подразумеваться в значениях, определенных ниже:

Используемый в настоящем документе термин «абсорбирующее изделие» означает любой абсорбирующий потребительский товар или его часть, включая абсорбирующие изделия личной гигиены (например, влажные салфетки, подгузники, компоненты подгузника, такие как нижние листы или часть нижнего листа, трусики для приучения к горшку, абсорбирующие трусы, изделия для взрослых, страдающих недержанием, гигиенические изделия для женщин, такие как прокладки и тампоны; покрытия (например, напольные покрытия, скатерти, покрытия для площадок для пикников); медицинские изделия (например, хирургические халаты и простыни, лицевые маски, медицинские шапочки, бахилы, раневые повязки, перевязочные материалы, стерилизационные обертки и т.п. для медицинских, стоматологических или ветеринарных применений); и предметы одежды (любой тип одежды, которую можно носить, например, спецодежда и комбинезоны для работы на производстве, нижнее белье, штаны, рубашки, пиджаки, перчатки, носки, медицинские шапочки, бахилы, фартуки, хирургическая одежда и т.п.).

Термин «сополимер» относится к полимеру, полученному из двух или более полимеризуемых мономеров. При использовании в качестве общего обозначения термин «сополимер» также включает более двух различных мономеров, например, терполимеры. Термин «сополимер» также включает статистические сополимеры, блок-сополимеры и привитые сополимеры.

Используемые в настоящем документе термины «сополимер и «полимер» включают гомополимеры и сополимеры, которые могут характеризоваться как гомогенным, так и гетерогенным строениями.

Термин «компатибилизатор» означает полимерную добавку, которая, при добавлении в смесь несмешиваемых полимеров, изменяет их границы раздела и стабилизирует морфологию смеси (например, увеличивает межфазную адгезию между фазами).

Термин «прилегающий» подразумевает нахождение в непосредственном контакте. Если слой является «прилегающим», значит он находится в непосредственном контакте по меньшей мере с одним смежным слоем.

Термин «дисперсионная фаза» означает область фазы, по существу состоящую из одной фазы в гетерогенной смеси, через которую может проходить непрерывный путь ко всем границам раздела области фазы без пересечения границы раздела области фазы. Например, в смеси полимеров дисперсионная фаза несмешиваемого полимера представляет собой по существу сеть взаимно соединенных областей.

Термин «компатибилизированная» смесь полимеров означает несмешиваемую в других случаях смесь, в которой снижено межфазное натяжение между границами раздела фазы (например, путем добавления полимера, улучшающего совместимость), вследствие чего фазы могут образовывать по существу макроскопически гомогенную смесь при охлаждении, при этом смесь в целом характеризуется макроскопически одинаковыми физическими свойствами по всему ее объему.

Используемый в настоящем документе термин «поперечное направление» или CD означает в направлении ширины пленки, т.е. в целом перпендикулярно к MD.

Термин «прерывная» или «дисперсная», или «дискретная» область фазы означает область фазы в смеси с разделенными фазами, которая окружена дисперсионной фазой, но изолирована от всех остальных подобных областей фазы в смеси.

Термин «пленка» относится к листообразному материалу, у которого длина и ширина материала значительно превышают толщину материала. Используемые в настоящем документе термины «пленка» и «лист» используются взаимозаменяемо.

Используемый в настоящем документе термин «машинное направление» или MD означает длину пленки в условиях ее изготовления.

Используемый в настоящем документе термин «матричный полимер» или «композиция матричного полимера» означает полимер, используемый для разбавления суперконцентрата.

Используемый в настоящем документе термин «суперконцентрат» или «композиция суперконцентрата» означает предварительно приготовленную смесь и/или концентрат композиции полимера. Изделия могут быть сформированы либо из композиции суперконцентрата, либо из расплавленной смеси композиции суперконцентрата с матричным полимером.

Термин «морфология» смеси полимеров описывает структуры и формы, наблюдаемые, например, посредством микроскопии, различных областей фазы, присутствующих в пределах композиции.

Термин «гетерофазный» описывает морфологию системы несмешиваемого полимера, в которой дисперсная меньшая фаза диспергирована в дисперсионной преобладающей фазе.

Термин «отсутствие тиснения» означает полное отсутствие тиснения на контрольной поверхности.

Термин «без тиснения» означает отсутствие тиснения или по существу отсутствие тиснения на контрольной поверхности.

Термин «область фазы» или «фаза» означает участок материала, который характеризуется однородным химическим составом и физическим состоянием.

Термин «возобновляемый» относится к материалу, который может быть произведен или получен из естественного источника, который периодически (например, ежегодно или постоянно) восполняется в результате деятельности растений наземной, водной или океанической экосистем (например, сельскохозяйственные культуры, съедобные и несъедобные травянистые растения, лесные продукты, ряска или водоросли), или микроорганизмов (например, бактерий, грибов или дрожжей).

Термин «по существу без тиснения» означает лишь незначительное тиснение, которое по существу не влияет на мягкость/ощущение контрольной поверхности. Термин «по существу без тиснения» достаточно широк, чтобы охватывать также термин «отсутствие тиснения».

Используемые в настоящем документе термины «по существу без», «по существу не содержащий», и/или «по существу свободный от» означают, что указанный материал присутствует в самом минимальном количестве и непреднамеренно добавлен в композицию для формирования ее части, или, более предпочтительно, не присутствует на аналитически обнаруживаемых уровнях. Под это определение подпадают композиции, в которых указанный материал присутствует только в виде примеси в одном из других материалов, включенных преднамеренно. В некоторых случаях «по существу не содержащий» означает менее 0,5 вес. %, 0,25 вес. %, 0,1 вес. % или 0,05 вес. %.

Используемые в настоящем документе формы единственного числа следует понимать, как означающие один или более заявляемых или описываемых элементов.

Используемые в настоящем документе термины «включать», «содержать» и «иметь», а также их различные формы, не имеют ограничительного характера.

Все процентные содержания и соотношения вычисляют на основании веса всей композиции, за исключением случаев, когда указано иное.

Если не указано иное, уровни всех компонентов или композиций указаны применительно к активной части данного компонента или композиции и указаны без учета примесей, например, остаточных растворителей или побочных продуктов, которые могут присутствовать в коммерчески доступных источниках таких компонентов или композиций.

II. КОМПОЗИЦИИ МЯГКИХ НА ОЩУПЬ ПЛЕНОК

Композиции мягких на ощупь пленок содержат дисперсионную фазу и дисперсную фазу. Один неограничивающий пример микротекстурированной поверхности пленки, сформированной из композиций пленки, описываемых в настоящем документе, показан на фиг. 1. Поперечное сечение другого образца такой пленки показано на фиг. 2, где видны некоторые из областей дисперсной фазы. Дисперсная фаза содержит термопластичный крахмал, а дисперсионная фаза содержит один или более термопластичных полимеров, один из которых представляет собой низкомодульный полимер, и необязательно средство обеспечения поверхностной миграции.

A. ДИСПЕРСНАЯ ФАЗА, СОДЕРЖАЩАЯ ТЕРМОПЛАСТИЧНЫЙ КРАХМАЛ

Дисперсная фаза содержит термопластичный крахмал, который может быть добавлен в качестве суперконцентрата, содержащего термопластичный крахмал и другие ингредиенты. Композиция мягкой на ощупь пленки может содержать от приблизительно 5 вес. % до приблизительно 45 вес. %, предпочтительно от приблизительно 5 вес. % до приблизительно 25 вес. %, или более предпочтительно от приблизительно 10 вес. % до приблизительно 25 вес. % термопластичного крахмала. Весовые проценты, указанные для термопластичного крахмала, относятся к комбинации крахмала и его пластификатора.

Используемый в настоящем документе термин «термопластичный крахмал» или «TPS» означает нативный крахмал или производное крахмала, которое сделали деструктурированным и термопластичным путем обработки посредством одного или более пластификаторов, причем по меньшей мере один пластификатор крахмала по-прежнему остается. Композиции термопластичного крахмала хорошо известны и раскрыты в некоторых патентах, например: патенты US 5,280,055; 5,314,934; 5,362,777; 5,844,023; 6,214,907; 6,242,102; 6,096,809; 6,218,321; 6,235,815; 6,235,816 и 6,231,970.

Поскольку природный крахмал обычно имеет зернистую структуру, его необходимо подвергнуть деструктуризации перед тем, как его можно будет формовать из расплава как термопластичный материал. Для клейстеризации, например, процесса деструктуризации крахмала, крахмал можно деструктурировать в присутствии растворителя, который действует в качестве пластификатора. Смесь растворителя и крахмала нагревают, как правило, в условиях повышенного давления и с приложением сдвигающего усилия для ускорения процесса клейстеризации. Химические или ферментные средства также можно использовать для деструктуризации, окисления или получения производных крахмала. Обычно крахмал подвергают деструктуризации путем растворения крахмала в воде. При получении полностью деструктурированного крахмала размер частиц любого оставшегося недеструктурированного крахмала не влияет на процесс экструзии. Размеры частиц любого оставшегося недеструктурированного крахмала, как правило, составляют менее 30 мкм (в среднем), часто менее 15 мкм, еще чаще менее 5 мкм или менее 2 мкм. Размер оставшихся частиц можно определить путем сжатия окончательного состава с получением тонкой пленки (50 мкм или менее) и размещения пленки в оптическом микроскопе под кросс-поляризованным светом. Под кросс-поляризованным светом можно наблюдать знак в виде мальтийского креста, который указывает наличие недеструктурированного крахмала. Альтернативный процесс измерения количества и размера недеструктурированного крахмала осуществляют посредством фильтрационного исследования расплава, в ходе которого композиция, содержащая крахмал, проходит через ряд фильтров, которые могут улавливать оставшийся недеструктурированный крахмал.

Подходящие крахмалы натурального происхождения включают, но не ограничиваются ими, кукурузный крахмал, картофельный крахмал, бататовый крахмал, пшеничный крахмал, крахмал саговой пальмы, тапиоковый крахмал, рисовый крахмал, соевый крахмал, марантовый крахмал, папоротниковый крахмал, лотосовый крахмал, маниоковый крахмал, крахмал восковой кукурузы, кукурузный крахмал с высоким содержанием амилозы и коммерчески доступный амилозный порошок. Также можно использовать смеси крахмала. Большую часть крахмала добывают из злаков (например, пшеницы, кукурузы, риса) и клубней (например, картошки), при этом он является основным хранилищем энергии растений. Хотя согласно настоящему документу можно использовать множество крахмалов, природные крахмалы, полученные из сельскохозяйственных источников, обеспечивают преимущества, заключающиеся в наличии значительных запасов, простоте возобновления и невысокой цене. Крахмалы природного происхождения, в частности кукурузный крахмал, пшеничный крахмал и крахмал восковой кукурузы, могут представлять собой полимеры крахмала, которые рекомендуется выбрать вследствие их невысокой цены и доступности.

Также можно использовать модифицированный крахмал. Модифицированный крахмал определяют как незамещенный или замещенный крахмал, характеристики естественного молекулярного веса которого были изменены (т.е., молекулярный вес изменен, но другие изменения крахмала не требуются). Если желателен модифицированный крахмал, химические модификации крахмала могут, как правило, включать гидролиз в кислой или щелочной среде и обрыв окислительной цепи для снижения молекулярного веса и молекулярно-весового распределения. Природный, немодифицированный крахмал обычно имеет очень высокий средний молекулярный вес и широкое молекулярно-весовое распределение (например природный кукурузный крахмал имеет средний молекулярный вес вплоть до 60000000 грамм/моль (г/моль)). Средний молекулярный вес крахмала может быть снижен до желаемого диапазона путем кислотного восстановления, окислительного восстановления, ферментативного восстановления, гидролиза (катализированного кислотой или щелочью), физической/механической деструкции (например, путем подвода термомеханической энергии от оборудования для обработки) или их комбинации. Термомеханический способ и окислительный способ обеспечивают дополнительное преимущество при осуществлении их на месте. Точные химические свойства крахмала и способ снижения молекулярного веса не являются критичными.

Пластификатор можно использовать для деструктуризации крахмала и обеспечения возможности крахмалу течь (т.е., для создания термопластичного крахмала). Тот же пластификатор можно использовать для увеличения способности к обработке расплава, или можно использовать два отдельных пластификатора. Неограничивающие примеры пригодных гидроксильных пластификаторов включают сахара, например, глюкозу, сахарозу, фруктозу, рафинозу, мальтодекстрозу, галактозу, ксилозу, мальтозу, лактозу, маннозу, эритрозу, глицерин и пентаэритрит; сахарные спирты, например, эритрит, ксилит, малит, маннит и сорбит; полиолы, например, этиленгликоль, пропиленгликоль, дипропиленгликоль, бутиленгликоль, гексантриол и т.п., и их полимеры; и их смеси. Также подходят для использования согласно настоящему документу образующие водородную связь органические соединения, которые не содержат гидроксильные группы, включая полоксамеры, полоксамины, мочевину и производные мочевины; ангидриды сахарных спиртов, такие как сорбитан; животные белки, такие как желатин; растительные белки, такие как белок подсолнуха, белки сои, белки семян хлопчатника; и их смеси. Другие подходящие пластификаторы представляют собой фталевые эфиры, диметиловый и диэтиловый эфир янтарной кислоты и связанные с ними сложные эфиры, триацетат глицерина, моно- и диацетаты глицерина, моно-, ди- и трипропионаты глицерина, и бутаноаты, которые являются биоразлагаемыми. Алифатические кислоты, такие как этилен-акриловая кислота, этилен-малеиновая кислота, бутадиен-акриловая кислота, бутадиен-малеиновая кислота, пропилен-акриловая кислота, пропилен-малеиновая кислота и другие кислоты на углеводородной основе. Все пластификаторы можно использовать по отдельности или в их смесях.

Обычные пластификаторы включают глицерин, маннит и сорбит, причем сорбит является наиболее распространенным. Количество пластификатора зависит от молекулярного веса, количества крахмала и сродства пластификатора к крахмалу. В целом, количество пластификатора увеличивается с повышением молекулярного веса крахмала.

В некоторых случаях термопластичный крахмал можно добавлять в качестве композиции суперконцентрата, которая содержит крахмал, пластификатор (пластификаторы) и другие полимеры и материалы. В одном воплощении суперконцентрат может содержать кукурузный крахмал, глицерин, сорбит, этилен-акриловую кислоту, полиэтилен очень низкой плотности, полиэтилен низкой плотности, стеариновую кислоту и/или стеарат кальция. В одном воплощении композиция суперконцентрата содержит от 50 вес. % до 80 вес. % термопластичного крахмала по весу композиции суперконцентрата TPS (с содержанием пластификатора от 5 вес. % до 50 вес. % термопластичного крахмала), от 5 вес. % до 25 вес. % полиэтилена очень низкой плотности по весу композиции суперконцентрата, от 5 вес. % до 25 вес. % этилен-акриловой кислоты по весу композиции суперконцентрата и от 5 вес. % до 20 вес. % полиэтилена низкой плотности по весу композиции суперконцентрата. Особенно предпочтительная композиция суперконцентрата содержит кукурузный крахмал (приблизительно 50 вес. %), глицерин (приблизительно 10 вес. %), сорбит (приблизительно 5 вес. %), этилен-акриловую кислоту (приблизительно 10 вес. %), полиэтилен очень низкой плотности (приблизительно 10 вес. %), полиэтилен низкой плотности (приблизительно 14 вес. %) и другие технологические добавки/наполнители (приблизительно 1 вес. %). Подобные композиции суперконцентрата TPS доступны от Cardia Bioplastics, Inc. (США) под наименованием BLF-02, а также предложены в документе US 2012/0222188.

Без ограничения какой-либо теорией считается, что термопластичный крахмал обеспечивает, по меньшей мере частично, формирование на месте микротекстурированной поверхности во время обработки, вследствие чего механическое тиснение не требуется. Микротекстура сама по себе частично представлена дисперсной областью TPS, которая слегка выступает с поверхности пленки. В некоторых воплощениях микротекстурированная поверхность мягкой на ощупь пленки по существу не содержит механического тиснения и сформирована в результате операции получения пленки раздувом. Это не исключает либо тиснения для придания дополнительной текстуры, либо применения процесса отливки с тиснением с композициями пленки, описанными в настоящем документе.

Зернистые крахмалы не являются предпочтительными для включения в качестве материала дисперсной фазы вследствие их большого размера и высокой жесткости. При использовании в качестве гетерофазных включений зернистые крахмалы, как правило, образуют микротекстуру со шкалой размеров (Ra) > приблизительно 20 микрометров, что приводит к созданию ощущения шероховатости и поверхности типа «наждачной бумаги». Кроме того, ухудшаются свойства при растяжении вследствие появления крупных дефектов, представленных областями зернистого крахмала. Следовательно, TPS, который был в значительной степени деструктурирован и пластифицирован, представляет собой идеальный материал дисперсной фазы. Полная деструктуризация крахмала может не быть необходимой, но, по всей вероятности, полная грануляция является недопустимой. Деструктуризацию крахмала, как правило, выполняют в двухшнековом экструдере или в ходе процесса периодического перемешивания. Как правило, TPS смешивают с компатибилизаторами и блок-полимером, совместимым с дисперсионной фазой, с получением суперконцентрата.

Считается, что указанное количество TPS может влиять на тактильные ощущения. Оказалось, что с увеличением концентрации TPS мягкость улучшается до некоторого уровня, после которого мягкость начинает падать. При слишком высоких концентрациях TPS ощущение как от «наждачной бумаги» становится явным. Эффект добавления слишком большого количества TPS в полиэтиленовую пленку показан с помощью сравнительных примеров №4 и №5 в таблице 2. Экспертная группа оценила мягкость в сравнительном примере №4 (17 вес. % TPS) как 4,9 по шкале от 1 до 10 (10 - самый мягкий) и восприятие шума как 7,0 по шкале от 1 до 10 (10 - самый громкий). Та же экспертная группа оценила мягкость в сравнительном примере №5 (47 вес. % TPS) как 3,5 и восприятие шума как 6,5.

B. ТЕРМОПЛАСТИЧНЫЕ ПОЛИМЕРЫ ДИСПЕРСИОННОЙ ФАЗЫ

Дисперсионная фаза содержит один или более низкомодульных термопластичных полимеров. В некоторых воплощениях дисперсионная фаза может дополнительно содержать один или более высокомодульных термопластичных полимеров. При включении высокомодульного термопластичного полимера низкомодульный термопластичный полимер должен быть способен смешиваться в расплаве с высокомодульным термопластичным полимером.

Низкомодульные термопластичные полимеры

Неожиданно было обнаружено, что композиции пленки, содержащие низкомодульный термопластичный полимер и/или средство обеспечения поверхностной миграции, могут оказывать противодействие, до некоторой степени отрицательному влиянию на мягкость слишком высоких концентраций TPS. Без ограничения какой-либо теорией считается, что можно поддерживать мягкость путем увеличения концентрации низкомодульного термопластичного полимера и/или средства обеспечения поверхностной миграции при повышенной концентрации термопластичного крахмала. Оказалось, что включение достаточного количества низкомодульного полимера способствует дополнительному увеличению концентрации TPS (тем самым обеспечивая более возобновляемое содержание в композиции пленки), при этом поддерживая заданный уровень мягкости. Однако даже при использовании низкомодульного полимера и/или средства обеспечения поверхностной миграции, было обнаружено, что может произойти ухудшение механических свойств (например, секущего модуля при 2% деформации и/или предела прочности) при увеличении концентраций низкомодульного полимера. Для потребительских товаров, для которых требуются высокоскоростные операции переработки при их изготовлении, таких как подгузники и гигиенические изделия для женщин, был обнаружен баланс между концентрацией TPS (для обеспечения микротекстуры, улучшающей мягкость), концентрацией низкомодульного термопластичного полимера (для улучшения мягкости, но не слишком, чтобы не ухудшить механическую прочность) и концентрацией средства обеспечения поверхностной миграции (для улучшения мягкости, но без ухудшения механической прочности).

Композиции мягких на ощупь пленок содержат менее 90 вес. %, или от 20 вес. % до 90 вес. %, или от 20 вес. % до 40 вес. %, или от 20 вес. % до 35 вес. % одного или более низкомодульных термопластичных полимеров. Низкомодульный термопластичный полимер может характеризоваться секущим модулем при 2% деформации менее или равным 140 МПа, или от 30 МПа до 140 МПа, или от 30 МПа до 75 МПа. В некоторых случаях низкомодульный термопластичный полимер может характеризоваться плотностью менее 0,915 г/см³ или от 0,85 г/см³ до 0,915 г/см³. Суперконцентрат термопластичного крахмала, при его использовании, может содержать некоторое количество низкомодульного термопластичного полимера, что способствует низкотемпературной обработке TPS.

Некоторые примеры низкомодульных термопластичных полимеров представляют собой полиэтилен очень низкой плотности (VLDPE) или полиэтилен сверхнизкой плотности (ULDPE), пластомеры (например, ATTANE™ 4404G, доступный от Dow Chemical Co.), и полиолефиновые эластомеры, которые обычно представляют собой сополимеры этилена и одного или более альфа-олефинов, например, 1-бутен, 1-гексен и 1-октен. Низкомодульный термопластичный полимер может обычно характеризоваться индексом расплава при температуре 190°C от приблизительно 0,5 г/10 минут до приблизительно 20 г/10 минут при приложенной нагрузке (силе) 2,16 кг. Некоторые примеры подходящих низкомодульных термопластичных полимеров, которые можно использовать, включают, но не ограничиваются ими, сополимер этилена/октена, характеризующийся плотностью приблизительно 0,904 г/см³ и индексом расплава при температуре 190°C приблизительно 4 г/10 минут при приложенной нагрузке 2,16 кг, и сополимер этилена/бутена, характеризующийся плотностью приблизительно 0,884 г/см³ и индексом расплава при температуре 190°C приблизительно 0,7 г/10 минут при приложенной нагрузке 2,16 кг, и сополимер этилена/бутена, характеризующийся плотностью приблизительно 0,8985 г/см³ и индексом расплава при температуре 190°C приблизительно 5 г/10 минут при приложенной нагрузке 2,16 кг. В настоящем документе ссылка на плотность или индекс расплава полимера этилена предполагает плотность или индекс расплава, определенный в соответствии с ASTM D792 и ASTM D 1238 соответственно.

Эффект добавления низкомодульного полимера в TPS, содержащий композицию пленки, представлен в сравнительном примере №4 (17 вес. % TPS, 2,5 вес. % низкомодульного термопластичного полимера), примере №1 (17 вес. % TPS, 22,5 вес. % низкомодульного термопластичного полимера) и примере №3 (17 вес. % TPS, 72,5 вес. % низкомодульного термопластичного полимера). Экспертная группа оценила мягкость в сравнительном примере №4 как 4,9 и примере №1 как 6,0, что демонстрирует улучшение мягкости при увеличении весового содержания низкомодульного термопластичного полимера, хотя и наблюдалось заметное падение секущего модуля при 2% деформации. Экспертная группа оценила мягкость в примере №1 как 6,0 и в примере №3 как 7,9, что опять-таки демонстрирует тенденцию к улучшению мягкости при увеличении весового содержания низкомодульного термопластичного полимера. Однако, как предел прочности, так и секущий модуль при 2% деформации значительно упали в примере №3 до значений, которые были бы нежелательны для композиций пленки, используемых в высокоскоростных операциях переработки.

Высокомодульные термопластичные полимеры

Дисперсионная фаза также может содержать один или более высокомодульных термопластичных полимеров. Один или более высокомодульных термопластичных полимеров могут характеризоваться секущим модулем при 2% деформации более 140 МПа, более 160 МПа или более 180 МПа, или от 140 МПа до 700 МПа. Один или более высокомодульных термопластичных полимеров могут характеризоваться суммарной концентрацией менее 70% по весу композиции мягкой на ощупь пленки, или от 0 вес. % до 70 вес. %, или от 30 вес. % до 70 вес. %, или от 30 вес. % до 60 вес. %, или от 30 вес. % до 50 вес. % по весу композиции пленки.

Если высокомодульные термопластичные полимеры представляют собой полиэтилен или сополимер этилена, они могут характеризоваться плотностью более 0,915 г/см³ или от 0,915 г/см³ до 0,970 г/см³. В некоторых воплощениях один или более высокомодульных термопластичных полимеров представляют собой полиэтилен, такой как полиэтилен низкой плотности (LDPE), линейный полиэтилен низкой плотности (LLDPE), который может характеризоваться плотностью в диапазоне от 0,915 г/см³ до 0,925 г/см³, линейный полиэтилен средней плотности (LMDPE) или полиэтилен средней плотности (MDPE), который может характеризоваться плотностью в диапазоне от 0,926 г/см³ до 0,94 г/см³, и/или полиэтилен высокой плотности (HDPE), который может характеризоваться плотностью более или равной 0,941 г/см³, вплоть до 0,97 г/см³ или выше. Подходящие марки LDPE включают, но не ограничиваются ими, те марки, которые характеризуются индексом расплава при температуре 190°C от приблизительно 0,2 г/10 минут до приблизительно 7 г/10 минут при нагрузке 2,16 кг. В некоторых воплощениях дисперсионная фаза композиции мягкой на ощупь пленки содержит комбинацию LLDPE и LDPE или MDPE, некоторые примеры которой доступны от Baskem под наименованием SLH218 (LLDPE), от Exxon Mobil (LDPE), от Dow Chemical Co. под наименованием DOWLEX™ 2045 (oLLDPE) и от Dow Chemical Co. под наименованием DOWLEX™ 2027 (LMDPE).

Средства обеспечения поверхностной миграции («SMA»)

Композиция мягкой на ощупь пленки может необязательно содержать одно или более средств обеспечения поверхностной миграции. В некоторых воплощениях средство обеспечения поверхностной миграции может представлять собой амид ненасыщенной длинноцепочечной карбоновой кислоты, например, выбранный из эрукамида, олеамида, их производных и их комбинаций. SMA могут быть добавлены в композицию пленки в качестве композиции суперконцентрата, при этом SMA смешивают с другими материалами (например, LLPE или LDPE) для формирования композиции суперконцентрата, как правило, при от 1 вес. % до 10 вес. % SMA по весу композиции суперконцентрата. Композиции мягкой на ощупь пленки могут содержать от 0,05 вес. % до 0,5 вес. %, или от 0,1 вес. % до 0,3 вес. % SMA по весу композиции пленки.

Примеры №2 (17 вес. % TPS, 32,5 вес. % низкомодульного термопластичного полимера, 0 вес. % SMA), №5 (17 вес. % TPS, 32,5 вес. % низкомодульного термопластичного полимера, 0,05 вес. % SMA), №6 (17 вес. % TPS, 32,5 вес. % термопластичного полимера с очень низким модулем, 0,275 вес. % SMA), №7 (17 вес. % TPS, 32,5 вес. % низкомодульного термопластичного полимера, 0,55 вес. % SMA) и №8 (17 вес. % TPS, 30 вес. % низкомодульного термопластичного полимера, 2,2 вес. % SMA) демонстрируют эффект добавления SMA в композиции пленки. Экспертная группа оценила мягкость в примере №2 как 6,0 по сравнению с 6,3 в примере №5 и 6,7 в примере №6, что демонстрирует увеличение восприятия мягкости при повышении концентрации SMA. Та же тенденция очевидна, если сравнить примеры №7 и №8 (оценка мягкости 6,8 против 7,6 соответственно). В частности, экспертная группа оценила мягкость в примерах №4 (39 вес. % TPS, 36 вес. % низкомодульного термопластичного полимера, 0,275 вес. % SMA) и №6 (17 вес. % TPS, 32,5 вес. % низкомодульного термопластичного полимера, 0,275 вес. % SMA) аналогично (оценка мягкости 7,0 против 6,7 соответственно) при той же концентрации SMA, но значительно отличающихся концентрациях TPS. Таким образом, оказалось, что достаточная концентрация термопластичного полимера с очень низким модулем и SMA может преодолеть ощущение как от наждачной бумаги при высоких концентрациях TPS (см., сравнительный пример №5 и пример №4), хоть и с пониженными механическими свойствами, которые в меньшей степени подходят для использования в определенных потребительских товарах.

Неожиданно было обнаружено, что композиции пленки, содержащие комбинации термопластичного крахмала,