专利名称：制备聚交酯膜的方法
制备聚交酯膜的方法本发明涉及由熔融聚交酯组合物制备聚交酯膜的新方法。
背景技术：
可再生聚合物衍生自天然或生物质材料。由于期望解决由石油基聚合物的使用引起的问题，例如废物管理、可利用性和成本，可再生、可降解聚合物受到关注。长期以来一直需要适用于多种产品中的任一种中的可再生、可降解聚合物膜。市售的可再生和可降解的聚合物是由乳酸或丙交酯聚合制得的。乳酸是通过玉米淀粉或蔗糖的细菌发酵而获得的。但是，乳酸无法直接聚合为可用的产品，因为聚合反应生成水，而水的存在会降解聚合物链的形成，导致低的分子量。为了避免此问题，通常将乳酸转化为环状丙交酯单体，其可以更容易地聚合为具有宽范围分子量的聚合物。所得聚合材料通常称为“聚乳酸”、“聚交酯”或“PLA”。PLA具有高的表面能，并且PLA膜通常通过高光泽度表面精整而是平滑的。由无定形PLA制成的糙面膜在被加热至超过其玻璃化转变温度(Tg)时不保持其表面结构，并将变得平滑和光亮。PLA具有低的结晶速度，这阻碍其快速加工成连续膜。可向PLA组合物添加增塑剂和成核剂以增大其结晶速度。然而，当将PLA挤出到65°C以上的骤冷工具辊上时， 所得PLA膜常常将粘到辊上，因此使此类膜的处理变得复杂。尽管本领域已推荐使用65°C 或更低的骤冷温度来制备PLA膜，但这一温度使得形成具有所需表面结构的膜变得非常困难，因为相对低的骤冷温度加速了膜形成过程，但常常无法给予时间使熔融的PLA充分流到模具的结构赋予腔内。较低的骤冷温度还会阻止PLA膜充分结晶。
发明内容
仍需要快速、高性价比的方法来制造结晶PLA膜，本发明即满足这种需要。在一个方面，本发明提供一种形成聚交酯膜的方法，所述方法包括步骤(a)提供包括防粘涂层的经处理工具表面，所述经处理工具表面处于约所述聚交酯的玻璃化转变温度或更高的预定温度下；(b)使所述经处理工具表面与熔融聚交酯组合物接触以形成聚交酯膜，所述膜至少部分地结晶，并且其中所述聚交酯膜的结晶度由于所述熔融聚交酯组合物暴露于处于所述预定温度下的所述经处理工具表面而提高；(c)将所述聚交酯膜从所述经处理工具表面移除。在另一方面，本发明提供一种通过上述方法制备的膜。在另一方面，本发明提供一种包括上述膜的制品。在另一方面，所述制品为一次性衣服，例如尿片。在另一方面，本发明提供一种包括上述膜的带，所述膜具有第一和第二主表面以及在所述第一或第二主表面的至少一个上的粘合剂层。如本文所用，用于描述本发明实施例的各种术语应根据其正常用法来解释，如本领域普通技术人员所理解的。然而，为了清晰起见而定义某些术语。出现在说明书和权利要求书中的术语“包括”及其变型不具有限制的意思。
本文所用的“一种(个)”、“所述(该)”、“至少一种(个)”以及“一种或多种(一个或多个)”可互换使用。由此，例如，包含“一种”成核剂的组合物可以解释为是指该组合物包括“一种或多种”成核剂。类似地，包含“一种”增塑剂的组合物可以解释为是指该组合物包括“一种或多种”增塑剂。如本文所用，除非上下文清楚表明，否则术语“或”通常按其意义应用，包括“和/ 或”。术语“和/或”意指所列要素的一个或全部，或所列要素的任何两个或更多个的组合。如本文所用，假设所有数值均由术语“约，，来修饰。应当理解，本文中通过端值对数值范围进行的任何表述均包括所表述范围内包含的所有数(例如，1至5包括1、1. 5、2、2. 75,3,3. 80、4、5等)。另外，包括“最多至”某一值的数值范围将被理解为包括该值。上述发明内容并非旨在描述本发明的每一个可能的实施例或实施方式。本领域普通技术人员在阅读包括
、非限制性实例和所附权利要求书在内的本文其余部分之后将会更好地理解本发明。
本文中在描述本发明的实施例时参照了附图，提供所述附图是为了方便理解所描述的实施例，但未必按比例绘制。所描述的实施例的元件和结构在附图中利用参考标号来标识，其中相似元件/结构用相似标号标识，并且其中图1是具有结构化表面的工具辊和形成在其上的膜的局部示意图。
具体实施例方式聚交酯为可再生聚合物材料。本发明所描述的实施例提供制备包含聚交酯的膜 (“PLA膜”)的方法，所述膜包含结晶聚交酯。在高湿度和热条件下，结晶度增大的PLA膜通常比无定形PLA膜降解得更慢。因此，结晶PLA的存在促进了温度和老化稳定性、以及结构化膜(例如，具有结构化表面的膜)的其他可取性质。乳酸具有两种光学异构体L_乳酸，也称为(S)-乳酸，以及D-乳酸，也称为 (R)-乳酸。由于乳酸的手性性质，存在若干不同形式的聚交酯L，L-丙交酯，也称为L-丙交酯，其包含两个( -乳酸残余；D，D-丙交酯，也称为D-丙交酯，其包含两个(R)-乳酸残余；内消旋-丙交酯，其包括一个(R)-和一个(S)-乳酸残余。L-和D-丙交酯的外消旋混合物的聚合通常导致合成聚-DL-丙交酯，其并非结晶的，而是无定形的。尽管在聚合过程中使用某些催化剂和/或控制D对L对映异构体的比率可影响PLA的结晶动力学，但是添加剂(例如成核剂)和加工参数也影响结晶度水平和结晶速度。在本发明的特定实施例中，提供一种形成PLA膜的方法，其会得到具有用于各种应用的合适结晶度的可用PLA膜。此种方法包括(a)提供处于预定温度的经处理工具表面；(b)使所述经处理工具表面与熔融聚交酯组合物接触以形成聚交酯膜，所述膜至少部分地结晶；(c)将所述聚交酯膜从所述经处理工具表面移除。在各种实施例中，聚交酯膜的结晶度由于聚交酯组合物暴露于处于预定温度的经处理工具表面而提高，所述预定温度通常高于所述聚交酯的玻璃化转变温度。在执行上述方法的步骤时，步骤(a)涉及提供经处理工具表面。如本文所用，“经处理工具表面”是指工具上的膜形成表面(例如，骤冷辊等的表面)，其中所述表面已用隔离剂处理以在所述表面上形成防粘涂层。因此，提供经处理工具表面可首先涉及将隔离剂施加到未处理工具表面。在一些实施例中，防粘涂层为工具表面上的基本上连续的单层膜的形式。如本文所用，“基本上连续的单层膜”是指其中膜的各个分子尽其分子结构允许地致密堆积的膜。在本发明的实施例中，这样的经处理工具表面在使用过程中通常将不会显著降解或剥离。在一些实施例中，工具表面包括多个型腔。在一些实施例中，所述型腔极其小(例如，直径为约0. 001至约1. Omm)，从而工具表面为负型表面，适合于在熔融材料施加于所述表面时形成结构。在如本文所述施加表面处理时，工具表面为经处理的负型表面。在一些实施例中，隔离剂选自一种或多种含氟苯并三唑、一种或多种氟化膦酸、以及上述两种或更多种的组合。合适的隔离剂包括美国专利No. 6，376，065 Bl (Korta等人) 和美国专利No. 6，拟4，882 B2 (Boardman等人)中所公开的那些，其整个内容以引用方式并入本文中。适合用于本发明实施例的含氟苯并三唑包括能够形成基本上连续的单层膜的那些材料。示例性含氟苯并三唑为具有化学式(I)的那些材料
权利要求
1.一种形成聚交酯膜的方法，所述方法包括以下步骤(a)提供包括防粘涂层的经处理工具表面，所述经处理工具表面处于约为所述聚交酯的玻璃化转变温度或更高的预定温度下；(b)使所述经处理工具表面与熔融聚交酯组合物接触以形成聚交酯膜，所述膜至少部分地结晶，并且其中所述聚交酯膜的结晶度由于所述熔融聚交酯组合物暴露于处于所述预定温度的所述经处理工具表面而提高；(c)将所述聚交酯膜从所述经处理工具表面移除。
2.根据权利要求1所述的方法，其中提供经处理工具表面的步骤包括将所述防粘涂层施加到未处理工具的表面。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其中所述经处理工具表面的所述预定温度在约85°C至约130°C范围内。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述经处理工具表面包括骤冷辊的表面。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述防粘涂层包括基本上连续的单层膜。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述经处理工具表面包括经处理的负型表面。
7.根据权利要求6中任一项所述的方法，其中使所述经处理工具表面与熔融聚交酯组合物接触会形成聚交酯膜，其中所述聚交酯膜包含结构化表面。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中所述防粘涂层选自含氟苯并三唑、氟化膦酸及其组合。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中所述含氟苯并三唑具有化学式
10.根据权利要求9所述的方法，其中“m”为6。
11.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中所述含氟苯并三唑具有化学式
12.根据权利要求11所述的方法，其中“m”为6。
13.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中所述氟化膦酸具有化学式
14.根据权利要求13所述的方法，其中R1为具有约10至约21个碳原子的直链亚烷基基团。
15.根据权利要求13或14中任一项所述的方法，其中R1为癸烷-1，10-二基或二十一焼 _1，21~ ._‘基。
16.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中所述氟化膦酸选自 CF3 (CF2) 3 (CH2) 8P03H2、CF3 (CF2) 3 (CH2) nP03H2、CF3 (CF2) 3 (CH2) 22Ρ03Η2。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的方法，其中所述熔融聚交酯组合物不含成核剂。
18.根据权利要求1至16中任一项所述的方法，其中所述熔融聚交酯组合物包含至少一种成核剂。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述至少一种成核剂选自滑石、氧化锌、糖精钠盐、硅酸钙、苯甲酸钠、钛酸钙、氮化硼、酞菁铜、酞菁以及上述两种或更多种的组合。
20.根据权利要求1至19中任一项所述的方法，其中所述熔融聚交酯组合物包括至少一种增塑剂，所述增塑剂选自磷酸烷基酯、二烷基醚二酯、三羧酸酯、环氧化油和酯、聚酯、聚二醇二酯、烷基烷基醚二酯、脂族二酯、烷基醚单酯、柠檬酸酯、二羧酸酯、植物油及其衍生物、甘油酯以及上述两种或更多种的组合。
21.根据权利要求1至20中任一项所述的方法，该方法还包括在挤出机中制备所述熔融聚交酯组合物，其中使所述经处理工具表面与所述熔融聚交酯组合物接触的步骤(b) 包括将所述熔融聚交酯组合物通过模头挤出到所述经处理工具表面上，以得到所述聚交酯膜。
22.根据权利要求1至21中任一项所述的方法，其中所述聚交酯膜包括具有至少1重量％的结晶度的聚交酯。
23.根据权利要求1至22中任一项所述的方法，其中所述聚交酯膜包括具有不大于40 重量％的结晶度的聚交酯。
24.根据权利要求1至23中任一项所述的方法，其中所述经处理工具表面带纹理，并且所述熔融聚交酯组合物在能够有效地将所述经处理工具表面的纹理转印到所述聚交酯膜上以在所述膜的至少一个表面上得到糙面精整的条件下被施加至所述经处理工具表面。
25.根据权利要求对所述的方法，其中所述聚交酯膜的表面上的结构具有至少1.25微米的Ra。
26.—种通过权利要求1至25中任一项所述的方法制得的膜。
27.一种包括权利要求沈所述的膜的制品。
28.根据权利要求27所述的制品，其中所述制品为一次性衣服。
29.根据权利要求观所述的一次性衣服，其形式为尿片。
30.一种包括权利要求沈所述的膜的带，所述膜具有第一和第二主表面以及在所述第一或所述第二主表面中的至少一个上的粘合剂层。
全文摘要
本发明公开了一种形成聚交酯膜的方法，所述方法包括步骤(a)至(c)。在步骤(a)中，提供带有防粘涂层的经处理工具表面。所述经处理工具表面保持在处于约所述聚交酯的玻璃化转变温度或更高的预定温度下。在步骤(b)中，使所述经处理工具表面与熔融聚交酯组合物接触，以得到聚交酯膜。所述膜至少部分地结晶，并且所述聚交酯膜的结晶度由于所述熔融聚交酯组合物暴露于处于所述预定温度的所述经处理工具表面而提高。在步骤(c)中，将所述聚交酯膜从所述经处理工具表面移除。另外，提供一种通过上述方法制得的膜，所述膜可形成为制品或为制品的一部分。在一些情况下，所述制品为一次性衣服，例如尿片。在其他情况下，所述制品可为用上述膜制得的带，其中所述膜包括第一和第二主表面以及在所述主表面的至少一个上的粘合剂层。
文档编号C08J5/18GK102597077SQ201080050937
公开日2012年7月18日 申请日期2010年11月10日 优先权日2009年11月10日
发明者加里·A·科巴, 斯蒂芬·W·巴尼, 杰伊·M·杰嫩, 罗纳德·W·奥森, 萨沙·B·迈尔斯 申请人:3M创新有限公司