專利名稱：香的水敏膜的制作方法
CN 102066467 A
說明書
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香的水敏膜
背景技術(shù)：
膜用于品種眾多的一次性商品中，如尿布、衛(wèi)生棉、成人失禁衣物、繃帶、包裝等。 在這點(diǎn)上，已進(jìn)行多種嘗試將香料加入到膜中從而它們能夠釋放所需的氣味。例如，已將 香料加入包裝膜和包裝袋中以消除和特定應(yīng)用(例如，垃圾處理)有關(guān)的惡臭。例如，Van Gelder等人的美國專利申請No. 2003/0204001中描述了一種用于生產(chǎn)具有香料的聚乙烯 或聚丙烯膜的方法。該膜通過下述方法形成將液體香料加入至聚乙烯或聚丙烯的多孔球 粒，將混合物和保味劑(例如，二脂肪酸酰胺)共混，然后將該共混物擠出成粒以形成“母 料”。隨后可按100 1至20 1的比例(聚合物對(duì)母料的比例)將母料和聚乙烯或聚丙 烯聚合物混合以形成膜。然而，不幸的是，這些技術(shù)過于復(fù)雜和昂貴，因?yàn)樗鼈兪紫刃枰?成母料，它們也需要使用保味劑以防止香料的過早揮發(fā)。也已嘗試將添加劑加入到膜中使添加劑僅在膜分解時(shí)釋放。例如，Dihel等人的美 國專利申請公開No. 2005/0186256中描述了用于釋放封裝于水溶性密封材料中的物質(zhì)(例 如，香料)的膜。被封裝的物質(zhì)噴灑或噴撒在可溶性膜上。然而，這些技術(shù)存在與上面所述 的相同的問題。例如，該技術(shù)首先需要將物質(zhì)預(yù)包襄，這為制造方法增添了不必要的復(fù)雜程 度和成本。因而，目前存在著對(duì)將香料加入到膜中的改進(jìn)技術(shù)的需求。發(fā)明概述根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，公開了形成香的膜的方法，該方法包括將至少一種 水溶性聚合物供給擠出機(jī)；將至少一種液體香料注入擠出機(jī)中，以形成包含所述水溶性聚 合物和香料的共混物，其中，所述液體香料在大氣壓下的沸點(diǎn)為約125°C至約350°C ；以及將 共混物擠出到表面上以形成膜。下面更詳細(xì)地描述本發(fā)明的其它特征和方面。附圖的簡要說明在說明書的其余部分中，針對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明充分的和可 實(shí)施的公開內(nèi)容(包括其最佳實(shí)施方式)進(jìn)行更具體的闡述，附圖包括

圖1是可用于本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的擠出機(jī)的部分側(cè)面剖視圖；和圖2是本發(fā)明形成膜的方法的一個(gè)實(shí)施方案的示意圖。在本說明書和附圖中重復(fù)使用的附圖標(biāo)記用于表示本發(fā)明的相同或相似特征或 元件。發(fā)明詳述現(xiàn)在將對(duì)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)說明，下面闡述其中的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施 例。各個(gè)實(shí)施例作為本發(fā)明的說明而提供，不是本發(fā)明的限制。事實(shí)上，在不脫離本發(fā)明范 圍或精神的情況下可對(duì)本發(fā)明作多種修改和變化對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。 例如，可將作為一個(gè)實(shí)施方案的一部分說明或描述的特征用于另一個(gè)實(shí)施方案以得到再一 個(gè)實(shí)施方案。因此，本發(fā)明旨在覆蓋落入權(quán)利要求及其等同方式范圍內(nèi)的這些修改和變化。一般說來，本發(fā)明涉及由水溶性聚合物基體形成的膜，所述基體內(nèi)含有至少一種香料。該膜是水敏性的(例如，可溶于水、可被水分散等)，從而在與足量水接觸時(shí)，聚合物 基體隨著時(shí)間而失去其完整性，逐漸將香料暴露于周圍環(huán)境以釋放其氣味。在本發(fā)明中，通 過控制膜結(jié)構(gòu)的多個(gè)方面(包括香料的性質(zhì)、水溶性聚合物的性質(zhì)、熔融加工聚合物基體 和香料的方式等)實(shí)現(xiàn)了能夠?qū)⑾懔霞尤氲骄酆衔锘w中。例如，可將香料直接注入擠出 機(jī)中并與水溶性聚合物熔融共混。按此方式，就不需要將香料加入母粒的昂貴且費(fèi)時(shí)的預(yù) 包囊或預(yù)混煉步驟。此外，為了獲得香料在使用中能夠釋放出所需的氣味與在熔融加工過 程中將過早揮發(fā)的氣味減少到最少之間的平衡，選擇沸點(diǎn)(大氣壓下)在特定范圍內(nèi)的香 料，例如從約125°C至約350°C。為此，下面將更詳細(xì)地描述本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施方案。I.膜組分A.香料盡管通常任何種類的香料都可用于本發(fā)明的膜以產(chǎn)生所需的氣味，但采用至少一 種在環(huán)境溫度和壓力下處于液體形態(tài)的香料。一般選擇沸點(diǎn)在一定范圍內(nèi)的液體香料，使 得它的揮發(fā)性足以產(chǎn)生所需氣味，但不至于達(dá)到香料的大部分在膜的熔融加工過程中釋放 的程度。為此，香料的沸點(diǎn)(大氣壓下)一般為約125°C至約350°C，在一些實(shí)施方案中為 約150°C至約300°C，而在一些實(shí)施方案中為約175°C至約250°C。這樣的香料的一些實(shí)例可 包括例如，苯甲醛、乙酸苯甲酯、樟腦、香芹酮、冰片、乙酸冰片酯、癸醇、桉油精、芳樟醇、乙 酸己酯、乙酸異戊酯、麝香草酚、香芹酚、檸檬烯、薄荷醇、異戊醇、苯乙醇、α-菔烯、α-萜 品醇、香茅醇、α-側(cè)柏酮、苯甲醇、β-Υ-己烯醇、二甲基苯甲基甲醇、苯基乙基二甲基甲 醇、阿道克醛、環(huán)己烷丙酸烯丙酯(allyl cyclohexane propionate), β-菔烯、檸檬醛、香 茅醇乙酸酯、香茅腈、二氫月桂烯醇、香葉醇、乙酸香葉酯、香葉腈、氫醌二甲基醚、羥基香茅 醛、乙酸芳樟酯、苯乙醛二甲縮醛、苯丙醇、乙酸異戊二烯酯、女貞醛、四氫化芳樟醇、乙酸鄰 叔丁基環(huán)己酯(verdox)、順-3-己烯基乙酸酯等，以及它們的混合物。當(dāng)然，其它本領(lǐng)域公知的香料也可用于本發(fā)明。例如，這樣的香料可包括茴香 腦、庚炔羧酸甲酯、乙酰乙酸乙酯、對(duì)-傘花烴(para cymene)、橙花醇、癸醛、對(duì)甲酚、乙 酸蘇合香酯、α-紫羅酮、β-紫羅酮、十一烯醛、十一醛、2，6_壬二醛、壬醛、辛醛、苯乙 醛、茴香醛、苯甲基丙酮、2-甲基丁酸乙酯、大馬烯酮、α-大馬酮、β-大馬酮、氟乙酸酯 (f lor acetate)、芬美意(frutene)、蘋果酮(fructone)、草質(zhì)素(herbavert)、異環(huán)梓 檬醛、甲基異丁烯基四氫吡喃、異丙基喹啉、2，6_壬二烯-1-醇、2-甲氧基-3-(2-甲基 丙基)_吡嗪、甲基辛炔碳酸酯、十三烯-2-腈、戊基甘醇酸乙酸烯丙酯、環(huán)格逢酯、女貞 醛(cyclal C)、甜瓜醛、γ -壬內(nèi)酯、2-甲基-4-丙基-順-1，3_氧硫雜環(huán)己烷(cis 1， 3-oxathiane-2-methyl-4-propyl)等，以及它們的混合物。其它合適的香料描述于美國專 利No. 4，145，184 ；4, 209，417 ；4, 515，705 ；和4，152，272，在此出于所有目的將它們?nèi)空?體引入作為參考。B.水溶性聚合物本發(fā)明的膜也包含形成聚合物基體的一種或多種水溶性聚合物，在膜分解前，所 述聚合物基體中含有香料。在一個(gè)具體的實(shí)施方案中，所述水溶性聚合物含有具有官能羥 基的重復(fù)單元，比如乙烯醇均聚物(例如，“PV0H”)、乙烯醇共聚物(例如，乙烯乙烯醇共聚 物、甲基丙烯酸甲酯乙烯醇共聚物等)等。例如，乙烯醇聚合物在分子中具有至少兩個(gè)或更多個(gè)乙烯醇單元，且可以是乙烯醇的均聚物，或含有其它單體單元的共聚物。乙烯醇均聚物 可通過乙烯基酯聚合物(如甲酸乙烯酯、乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯等)的水解而獲得。乙烯 醇共聚物可以由乙烯酯與含有2至30個(gè)碳原子的烯烴；含有3至30個(gè)碳原子的不飽和羧 酸或其酯、鹽、酸酐或酰胺；含有3至30個(gè)碳原子的不飽和腈；含有3至30個(gè)碳原子的乙 烯醚等的共聚物水解得到，所述烯烴例如乙烯、丙烯、1- 丁烯等；所述不飽和羧酸例如丙烯 酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、馬來酸、富馬酸等；所述不飽和腈例如丙烯腈、甲基丙烯腈等；，所 述乙烯醚例如甲基乙烯醚、乙基乙烯醚等。可選擇水解度以使聚合物的溶解度等最佳。例如，水解度可為約60摩爾％至約 95摩爾％，在一些實(shí)施方案中為約80摩爾％至約90摩爾％，而在一些實(shí)施方案中為約85 摩爾％至約89摩爾％。合適的部分水解的聚乙烯醇聚合物的實(shí)例可從Celanese公司以 CELV0L 203、205、502、504、508、513、518、523、530 或 540 的名稱購得。其它合適的部分 水解的聚乙烯醇聚合物可從DuPont公司以ELVAN0L 50-14、50-26、50-42、51-03、51_04、 51-05、51-08、和52-22的名稱購得。除上述聚合物外，其它水溶性聚合物也可用于本發(fā)明。例如，水溶性聚合物也可 由單體形成，所述單體如乙烯基吡咯烷酮、丙烯酸羥乙酯或甲基丙烯酸羥乙酯(例如，甲基 丙烯酸2-羥乙酯)、丙烯酸羥丙酯或甲基丙烯酸羥丙酯、丙烯酸或甲基丙烯酸、丙烯酸酯或 甲基丙烯酸酯或乙烯基吡啶、丙烯酰胺、乙酸乙烯酯、環(huán)氧乙烷以及它們的衍生物等。本發(fā) 明也可以使用兩種或更多種水溶性聚合物的混合物或共混物，以提供均衡的水溶性、熔融 加工性、機(jī)械性能和或物理性能。水溶性聚合物的共混物的實(shí)例包括Wang等人的美國專 利6，958，371中公開的聚乙烯醇和聚氧化乙烯的共混物。合適的單體的其它實(shí)例記載在 James等人的美國專利No. 4，499，154中，在此出于所有目的將這些專利整體引入作為參 考。也可使用經(jīng)過化學(xué)改性(例如，酯化、醚化、氧化、酶水解等)以使其通?？扇苡谒?的淀粉。特別希望的是淀粉醚和/或酯，如羥烷基淀粉、羧甲基淀粉等。羥烷基淀粉的羥烷 基可含有，例如，2至10個(gè)碳原子，在一些實(shí)施方案中可含有2至6個(gè)碳原子，而在一些實(shí)施 方案中可含有2至4個(gè)碳原子。代表性的羥烷基淀粉如羥乙基淀粉、羥丙基淀粉、羥丁基淀 粉，以及它們的衍生物。淀粉酯，例如，可使用多種酐(例如，乙酸酐、丙酸酐、丁酸酐等)、有 機(jī)酸、?；然蚱渌セ噭┒苽?。酯化度可根據(jù)需要而變，例如每糖苷單元的淀粉1至 3個(gè)酯基。淀粉的來源可以變化，但代表性地包括谷粒的種子，如玉米、糯玉米、小麥、高粱、 大米和糯米；塊莖類，如馬鈴薯；根類，如木薯淀粉(即，木薯和樹薯)、甘薯和竹芋；和西谷 椰子瓤。水溶性聚合物通常具有較低的粘度以提高它們和香料的熔融相容性。按此方式， 得到的膜基本上沒有多個(gè)明確的相，否則這些相會(huì)使香料成為屏障限制水溶性聚合物與水 的接觸而分散的能力。例如，所述水溶性聚合物的溶液粘度可為約50至約800毫帕斯卡秒 (mPa · s)，在一些實(shí)施方案中為約100至約700mPa · s，而在一些實(shí)施方案中為約200至約 600mPa *s。溶液粘度根據(jù)ASTM-D 1343-56第8部分，1958，486頁通過Ho印pier落球法在 20°C按4%水溶液測量?？梢赃x擇聚合物的分子量以實(shí)現(xiàn)所需粘度。例如，乙烯醇聚合物的 數(shù)均分子量(“Mn”)一般為約1，000至約80，000克每摩爾，在一些實(shí)施方案中為約5，000 至約60，000克每摩爾，而在一些實(shí)施方案中為約10，000至約40，000克每摩爾。同樣，乙烯醇聚合物的重均分子量(“Mw”)也可為約10，000至約150,000克每摩爾，在一些實(shí)施 方案中為約20，000至約100，000克每摩爾，而在一些實(shí)施方案中為約30，000至約75，000 克每摩爾。另一方面，淀粉可具有較高的分子量，如數(shù)均分子量(“Mn”)為約50，000至約 1，000, 000克每摩爾，在一些實(shí)施方案中為約75，000至約800，000克每摩爾，而在一些實(shí)施 方案中為約100，000至約600，000克每摩爾，以及重均分子量(“Mw”)為約5，000, 000至 約25，000，000克每摩爾，在一些實(shí)施方案中為約5，500，000至約15，000，000克每摩爾，而 在一些實(shí)施方案中為約6，000, 000至約12，000, 000克每摩爾。無論使用何種具體的聚合物，本發(fā)明也可使用增塑劑以使水溶性聚合物可熔融加 工。合適的增塑劑可包括，例如，多元醇增塑劑，如糖(例如，葡萄糖、蔗糖、果糖、棉子糖、麥 芽右旋糖、半乳糖、木糖、麥芽糖、乳糖、甘露糖和赤蘚糖)、糖醇(例如，赤蘚糖醇、木糖醇、 麥芽糖醇、甘露糖醇和山梨糖醇)、多元醇(例如，乙二醇、甘油、丙二醇、二丙二醇、丁二醇、 和己三醇)等。不具有羥基基團(tuán)而由氫鍵形成的有機(jī)化合物也是合適的，包括尿素和尿素 衍生物；糖醇的酐，如山梨糖醇的酐；動(dòng)物蛋白，如明膠；植物蛋白，如向日葵蛋白、大豆蛋 白、棉子蛋白；以及它們的混合物。其它合適的增塑劑以可包括鄰苯二甲酸酯、琥珀酸二 甲酯和琥珀酸二乙酯以及相關(guān)的酯類、甘油三乙酸酯、甘油單乙酸酯和甘油二乙酸酯、甘油 單丙酸酯、甘油二丙酸酯和甘油三丙酸酯、丁酸酯、硬脂酸酯、乳酸酯、檸檬酸酯、己二酸酯、 硬脂酸酯、油酸脂和其它酸酯。也可以使用脂肪族酸，如乙烯和丙烯酸的共聚物、馬來酸接 枝的聚乙烯、聚丁二烯-共-丙烯酸、聚丁二烯-共-馬來酸、聚丙烯-共-丙烯酸、聚丙 烯-共-馬來酸，和其它烴基酸。優(yōu)選低分子量的增塑劑，如分子量小于約20，000克/摩 爾，優(yōu)選小于約5，000克/摩爾，更優(yōu)選小于約1，000克/摩爾。一般地，膜中的水溶性聚合物與增塑劑的重量比可以為約1至約50，在一些實(shí)施 方案中為約2至約25，而在一些實(shí)施方案中為約3至約15。例如，增塑劑和水溶性聚合物 的共混物(“增塑的水溶性聚合物”)可含有約1重量％至約40重量％的增塑劑，在一些實(shí) 施方案中為約2重量％至約30重量％，而在一些實(shí)施方案中為約5重量％至約25重量 還含有約60重量％至約99重量％的水溶性聚合物，在一些實(shí)施方案中為約70重量％至約 98重量％，而在一些實(shí)施方案中為約75重量％至約95重量％。通過選擇性控制水溶性聚合物的性質(zhì)(例如，分子量、粘度等)、增塑劑的性質(zhì)和 水溶性聚合物與增塑劑的相對(duì)量，增塑的水溶性聚合物可以實(shí)現(xiàn)與香料相符合的熔融粘 度，這進(jìn)一步有助于在膜形成過程中使相分離最小化。例如，增塑的水溶性聚合物在195°C 的溫度和1000秒―1的剪切速率下的表觀熔融粘度可為約10至約400帕斯卡秒(Pa · s)， 在一些實(shí)施方案中為約20至約200Pa · s，而在一些實(shí)施方案中為約30至約IOOPa · S。也可選擇膜中使用的水溶性聚合物與香料的相對(duì)量以有助于進(jìn)一步使相分離最 小化。例如，水溶性聚合物和香料的重量比一般為約1至約500，在一些實(shí)施方案中為約10 至約200，而在一些實(shí)施方案中為約20至約80。例如，香料可占膜的約0. 1重量％至約15 重量％，在一些實(shí)施方案中為約0.5重量％至約10重量％，而在一些實(shí)施方案中為約1重 量％至約5重量<%。水溶性聚合物可占膜的約40重量％至約99. 9重量％，在一些實(shí)施方 案中為約50重量％至約99. 5重量％，而在一些實(shí)施方案中為約60重量％至約99重量％。 同樣，當(dāng)使用時(shí)，增塑劑可占膜的約1重量％至約30重量％，在一些實(shí)施方案中為約2重 量％至約25重量％，而在一些實(shí)施方案中為約5重量％至約20重量％。
C.其它組分也可按本領(lǐng)域所公知將其它組分加入膜中。例如，所述膜可含有一種或多種可生 物降解的聚酯。術(shù)語“可生物降解的”通常是指能在天然產(chǎn)生的微生物(如細(xì)菌、真菌和 藻類)、環(huán)境熱、水分或其它環(huán)境因素的作用下發(fā)生降解的物質(zhì)，例如，可以根據(jù)ASTM測試 法5338. 92來測定。合適的可生物降解的聚酯的實(shí)例包括脂肪族聚酯(如聚己酸內(nèi)酯)、 聚酰胺酯、改性的聚對(duì)苯二甲酸乙二酯、聚乳酸(PLA)及其共聚物、基于聚乳酸的三聚物、 聚乙醇酸、聚亞烷基碳酸酯(如聚亞乙基碳酸酯)、聚羥基烷酸酯(PHA)、聚3-羥基丁酸 酯(PHB)、聚3-羥基戊酸酯(PHV)、聚3-羥基丁酸酯-共-4-羥基丁酸酯、聚3-羥基丁酸 酯-共-3-羥基戊酸酯的共聚物(PHBV)、聚3-羥基丁酸酯-共-3-羥基己酸酯、聚3-羥 基丁酸酯-共-3-羥基辛酸酯、聚3-羥基丁酸酯-共-3-羥基癸酸酯、聚3-羥基丁酸 酯-共-3-羥基十八酸酯、和基于琥珀酸酯的脂肪族聚合物(例如，聚丁二酸丁二酯、聚丁 二酸己二酸丁二酯、聚丁二酸乙二酯等)；芳香族聚酯和改性的芳香族聚酯；和脂肪族-芳 香族共聚酯。例如，可生物降解的聚酯可以是具有如下結(jié)構(gòu)的脂肪族-芳香族共聚酯
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—-O—(CH2)m—O— C——(CH2)n- C —O-H-(CH2)p — O—C ~~、hC 一 O-一 .JxLJy其中，m為2到10的整數(shù)，在一些實(shí)施方案中為2到4，而在一個(gè)實(shí)施方案中為4;η為O到18的整數(shù)，在一些實(shí)施方案中為2到4，而在一個(gè)實(shí)施方案中為4 ；ρ為2到10的整數(shù)，在一些實(shí)施方案中為2到4，而在一個(gè)實(shí)施方案中為4 ；χ為大于1的整數(shù)；并且y為大于1的整數(shù)。這樣的共聚酯的一個(gè)實(shí)例是聚己二酸-對(duì)苯二甲酸-丁二醇 酯，可從BASF公司以ECOFLEX F BX 7011的名稱商購得到。。含有芳香族對(duì)苯二甲酸單 體成分的合適的共聚酯的另一實(shí)例可從IREChemicals (韓國)以ENPOL 8060M的名稱購 得。其它合適的脂肪族-芳香族共聚酯可以為記載在美國專利No. 5，292, 783,5, 446，079、 5，559，171,5, 580，911,5, 599，858,5, 817，721,5, 900，322 和 6，258，924 中的那些，在此出 于所有目的將這些專利整體引入作為參考。當(dāng)使用時(shí)，可生物降解的聚酯一般占膜的約1 重量％至約40重量％，在一些實(shí)施方案中為約2重量％至約35重量％，而在一些實(shí)施方案 中為約5重量％至約30重量％。除上述組分外，也可將其它添加劑加入到本發(fā)明的膜中，如增滑添加劑(例如，脂 肪酸鹽、脂肪酸酰胺等)、增溶劑(例如，功能化的聚烯烴)、分散助劑、熔融穩(wěn)定劑、加工穩(wěn) 定劑、熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑、抗氧化劑、熱老化穩(wěn)定劑、增白劑、抗粘連劑、粘合劑、潤滑劑、填 料等。例如，分散助劑也可以用于幫助使生物可降解聚合物與香料均勻分散以及延緩或防 止其分離成多個(gè)成分相。同樣，分散助劑也可改善膜的水分散性。當(dāng)使用時(shí)，分散助劑通常 占膜的約0. 01重量％至約15重量％，在一些實(shí)施方案中為約0. 1重量％至約10重量％，而 在一些實(shí)施方案中為約0. 5重量％至約5重量％。盡管本發(fā)明通?？墒褂萌魏畏稚⒅鷦?但具有特定親水/親油平衡(“HLB”)的表面活性劑可改進(jìn)組合物的長期穩(wěn)定性。HLB系 數(shù)在本領(lǐng)域是公知的，是衡量化合物在傾向親水性溶液和傾向親油性溶液之間的平衡的量度。HLB的數(shù)值范圍為1至大約50數(shù)值越小表示親油性傾向越大，數(shù)值越大表示親水性傾 向越大。。在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，表面活性劑的HLB值為約1至約20，在一些實(shí)施方 案中為約1至約15，而在一些實(shí)施方案中為約2至約10。如果需要，可采用HLB值在所需 值以下或以上的兩種或更多種表面活性劑，但總的平均HLB值在所需范圍內(nèi)。特別適合用于本發(fā)明的一類表面活性劑是非離子型表面活性劑，其一般具有疏水 基(如長鏈烷基基團(tuán)或烷基化的芳基基團(tuán))和親水鏈(如含有乙氧基和/或丙氧基的鏈)。 例如，可使用的一些合適的非離子型表面活性劑包括，但不限于，乙氧基化的烷基酚、乙氧 基化的脂肪醇和丙氧基化的脂肪醇、甲基葡萄糖的聚乙二醇醚、山梨醇的聚乙二醇醚、氧化 乙烯-氧化丙烯嵌段共聚物、乙氧基化的脂肪酸(C8-C18)的酯、氧化乙烯與長鏈胺或酰胺的 縮合產(chǎn)物、氧化乙烯與醇的縮合產(chǎn)物、脂肪酸酯、長鏈醇的甘油單酯或甘油二酯以及它們的 混合物。在一個(gè)特別的實(shí)施方案中，所述非離子表面活性劑可以是脂肪酸酯，如蔗糖脂肪酸 酯、甘油脂肪酸酯、丙二醇脂肪酸酯、脫水山梨醇脂肪酸酯、季戊四醇脂肪酸酯、山梨醇脂肪 酸酯等。用于形成這些酯的脂肪酸可以是飽和或不飽和的，取代或未取代的，并可含有6到 22個(gè)碳原子，在一些實(shí)施方案中為8到18個(gè)碳原子，而在一些實(shí)施方案中為12到14個(gè)碳 原子。在一個(gè)具體的實(shí)施方案中，可在本發(fā)明中使用脂肪酸的甘油單酯和甘油二酯。也可在本發(fā)明中使用填料。填料為可以加入膜聚合物擠出共混物中且不會(huì)對(duì)擠 出的膜產(chǎn)生化學(xué)干擾，但可以在整個(gè)膜中均勻分散的顆?；蚱渌问降牟牧稀Ｌ盍峡捎米?各種目的，包括增強(qiáng)膜的不透明度和/或透氣性(如可透過蒸氣和基本上不可透過液體)。 例如，可以通過拉伸使填料從聚合物中脫離而產(chǎn)生微孔通道，從而使填充的膜變得透氣?？?透氣的微孔彈性膜記載在，例如McCormack等人的美國專利No. 5，997，981,6, 015，764和 6，111，163、Morman等人的5，932，497、Taylor等人的6，461，457中，此處出于所有目的將 這些專利全部引入作為參考。此外，在膜的生產(chǎn)中常將受阻酚用作抗氧化劑。一些合適的 受阻酚包括可從Ciki Specialty Chemicals以〃 Irganox⑧”的名稱購得的受阻酚，如 Irganox 1076、Irganox 1010或Irganox E 201。此外，也可將粘合劑加入膜中以促 進(jìn)膜與其它材料(例如，無紡網(wǎng)幅)的粘合。這樣的粘合劑的實(shí)例包括氫化烴樹脂。其它 合適的粘合劑記載在Kieffer等人的美國專利No. 4，789，699和McCormack的5，695，868 中，在此處于所有目的將這些專利整體弓I入作為參考。II.膜的制造如上面指出的，一般直接將液態(tài)的香料注入擠出機(jī)中并與水溶性聚合物熔融共 混。按此方式，不需要昂貴且耗時(shí)的香料的預(yù)包囊或預(yù)混煉步驟。例如，參照圖1，說明了可 為此目的使用的擠出機(jī)80的一個(gè)實(shí)施方案。如圖所示，擠出機(jī)80包括殼體或料筒114和 在一端可由合適的驅(qū)動(dòng)器124( —般包括馬達(dá)和變速箱)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的螺桿120(例如，阻擋 螺桿)。如果需要的話，可使用具有兩個(gè)單獨(dú)螺桿的雙螺桿擠出機(jī)。擠出機(jī)80通常包括三 個(gè)部分進(jìn)料段132，熔融段134和混合段136。進(jìn)料段132是加入塑性材料的料筒114的 輸入部分。熔融段134是塑性材料由固體轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w的相變區(qū)域?；旌隙?36與料筒114 的輸出端相鄰，并且是將液體塑性材料完全混合的部分。雖然在制造擠出機(jī)時(shí)沒有對(duì)這些 段進(jìn)行精確的劃分，但是具有本領(lǐng)域普通技能的人能夠鑒別出發(fā)生固體至液體相變的擠出 機(jī)料筒114的熔融段134。料斗40也位于驅(qū)動(dòng)器124附近，用于通過料筒114的開口 142將水溶性聚合物和/或其它材料(例如，增塑劑)供給進(jìn)料段132。與驅(qū)動(dòng)器IM相對(duì)的是擠出機(jī)80的輸出 端144，擠出的塑料在這里輸出，用于進(jìn)一步加工成膜，下面將更詳細(xì)地對(duì)它進(jìn)行描述。液體 香料供應(yīng)站150也設(shè)置于擠出機(jī)料筒114上，包括至少一個(gè)料斗154，所述料斗與泵160相 連以選擇性地通過開口 162將液體香料供給熔融段134。按此方式，可通過一致和均勻的方 式將香料和水溶性聚合物混合。當(dāng)然，除了將液體香料供給熔融段134之外或者代替將液 體香料供給熔融段134，也應(yīng)理解的是，可以將液體香料供給擠出機(jī)的其它區(qū)域，如進(jìn)料段 132和/或混合段136。泵160可以是具有注射閥的高壓泵(例如，容積式泵)以將穩(wěn)定的選擇量的香料 量供給料筒114。如果需要，也可使用可編程邏輯控制器170將驅(qū)動(dòng)器IM和泵160相連， 從而提供基于螺桿120的傳動(dòng)比的選定體積的香料。也就是說，控制器170可控制驅(qū)動(dòng)器 螺桿120和泵160的旋轉(zhuǎn)速率以按照基于螺桿轉(zhuǎn)速的速率注入香料。因此，如果增大螺桿 120的轉(zhuǎn)速以在給定的單位時(shí)間內(nèi)驅(qū)動(dòng)更大量的塑性材料通過料筒114，可同樣增大泵160 的泵速以相應(yīng)地將更大量的香料泵入料筒114?！┳⑷霐D出機(jī)80，可在高剪切/壓力和熱量下將香料和水溶性聚合物共混以保 證充分混合。例如，熔融共混可在約75°C至約350°C的溫度下進(jìn)行，在一些實(shí)施方案中為 約100°C至約300°C，而在一些實(shí)施方案中為約150°C至約250°C。同樣地，在熔融混合過程 中的表觀剪切速率可以為約100秒鐘―1至約10，000秒鐘―1，在一些實(shí)施方案中為約500秒 鐘―1至約5000秒鐘、而在一些實(shí)施方案中為約800秒鐘―1至約1200秒鐘Λ表觀剪切 速率等于4Q/ π R3，其中Q為聚合物熔體的體積流速(“m3/s”)，R為聚合物熔體流經(jīng)的毛細(xì) 管(例如，擠出機(jī)模頭)的半徑(“m”)。任何已知技術(shù)都可以用于由共混材料制成膜，包括吹制、流延、平模擠出等。在一 個(gè)特別的實(shí)施方案中，膜可以通過吹制法形成，其中通過環(huán)形?？谟脷怏w(例如，空氣)將 擠出的聚合物共混物的氣泡膨脹。然后該氣泡塌陷并以平膜形態(tài)收集。生產(chǎn)吹制膜的方法 記載在例如，Raley 的美國專利 No. 3，354, 506 ；Schippers 的 3，650，649 ；和 Schrenk 等人 的3，801, 429以及McCormack等人的美國專利申請公開No. 2005/0245162和Bogqs等人的 2003/0068951中，在此出于所有目的將這些專利整體引入作為參考。然而，在另一個(gè)實(shí)施方 案中，用流延技術(shù)成膜。例如，參考圖2，顯示了用于形成流延膜的方法的一個(gè)實(shí)施方案。在該實(shí)施方案中， 按照上面所述和圖1所示的方式將原料(未示出))供給擠出機(jī)80，然后流延到流延輥90 上以形成單層的前體膜10a。如果要生產(chǎn)多層膜，將多層一起共擠出到流延輥90上。流延 輥90可任選地具有壓花元件以為膜提供圖案。一般將流延輥90保持在足以使形成的片材 IOa固化和冷卻的溫度下，如約20°C到60°C。如果需要，可在流延輥90附近放置真空箱以 助于保持前體膜IOa靠近輥90的表面。另外，當(dāng)前體膜IOa繞著旋轉(zhuǎn)輥移動(dòng)時(shí)，氣刀或靜 電栓可以有助于把前體膜IOa壓在鑄造軋輥90上。氣刀是本領(lǐng)域所公知的裝置，它以非常 高的流動(dòng)速率集中一股空氣流釘住膜的邊緣。一旦流延完成，然后可沿著一個(gè)或多個(gè)方向任選地使膜取向以進(jìn)一步改進(jìn)膜的均 勻性和降低厚度。取向也可在含有填料的膜中形成微孔，由此為膜提供透氣性。例如，可立 即將膜再加熱至低于膜的一種或多種聚合物的熔點(diǎn)，但足夠高以使組合物被拉伸或延展的 溫度。在進(jìn)行連續(xù)取向時(shí)，用以不同旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)的輥拉伸“被軟化的”膜，使膜片在縱向
9(機(jī)器方向)上被延展至期望的拉伸比。隨后可以將該“單向”取向的膜層壓為纖維狀網(wǎng)。 此外，還可以使單向拉升取向的膜在橫向上進(jìn)行取向，以形成“雙取向的”膜。例如，可以用 鏈夾(chain clip)夾緊膜的橫向邊緣后將其送入拉幅爐(tenter oven)中。膜在拉幅爐 內(nèi)被再次加熱，并從橫向被位于其拉伸方向上的鏈夾拉伸至期望的拉伸比。例如，再次參考圖2，顯示了一種用于形成單向取向膜的方法。如圖所示，使前體膜 IOa進(jìn)入膜取向單元100或縱向取向器(“MD0”)，如商購自Providence,Rhode Island的 Marshall and Willams公司的產(chǎn)品。MDO具有多個(gè)(如5_8個(gè))沿著縱向逐漸將膜拉伸并 減薄的拉伸輥，所述縱向?yàn)槟ねㄟ^圖2所示方法中的運(yùn)動(dòng)方向。盡管所示的MDO 100具有 八個(gè)輥，但應(yīng)理解輥的是，輥的數(shù)目可以更高或更低，取決于所需的拉伸水平和各個(gè)輥之間 的拉伸程度?？梢酝ㄟ^一個(gè)或多個(gè)獨(dú)立的拉伸操作對(duì)膜進(jìn)行拉伸。應(yīng)當(dāng)說明的是，MDO設(shè) 備中的部分輥可能不能以逐漸提高的速度運(yùn)行。如果需要，MDO 100的一些輥可充當(dāng)預(yù)熱 輥。如果存在預(yù)熱輥的話，先用這少數(shù)輥將膜IOa加熱至超過室溫(例如，加熱至125 T )。 MDO中相鄰輥的逐漸加快速度，用于拉伸膜10a。拉伸輥轉(zhuǎn)速的選擇決定膜的拉伸量和最終 膜的重量。然后可將得到的膜IOb卷繞并保存在卷繞輥60上。盡管圖中未示出，但在不脫離 本發(fā)明的精神和范圍的情況下可進(jìn)行本領(lǐng)域公知的多種另外的可能處理和/或精加工步 驟，如切縫、處理、鉆孔、印刷圖案或?qū)⒛づc其它層(例如，無紡網(wǎng)幅材料)進(jìn)行層壓。得到的水敏膜的厚度通?？筛鶕?jù)所需用途而變化。不過，一般使膜的厚度最小化， 以減少膜分散在水中所需的時(shí)間。因此，在本發(fā)明的大多數(shù)實(shí)施方案中，水敏膜的厚度為約 50微米或以下，在一些實(shí)施方案中為約1至約100微米，在一些實(shí)施方案中為約5至約75 微米，而在一些實(shí)施方案中為約10至約60微米。雖然具有這樣小的厚度和在水中良好的敏感性，不過本發(fā)明的膜能夠在使用過程 中保持良好的干燥機(jī)械性質(zhì)。極限拉伸強(qiáng)度是能反映膜的相對(duì)干燥強(qiáng)度的一個(gè)參數(shù)，它等 于應(yīng)力-應(yīng)變曲線中得到的峰值應(yīng)力。如所預(yù)期的，本發(fā)明的膜表現(xiàn)出縱向(“MD”)的極 限拉伸強(qiáng)度為約1至約50兆帕斯卡(Mpa)，在一些實(shí)施方案中為約5至約40MPa，而在一些 實(shí)施方案中為約10至約30MPa ；橫向(“⑶”)的極限拉伸強(qiáng)度為約1至約50兆帕(Mpa)， 在一些實(shí)施方案中為約5至約40MPa，而在一些實(shí)施方案中為約10至約30MPa。盡管具有 良好的強(qiáng)度，但該膜也不會(huì)過于僵硬。楊氏彈性模量是能反映膜的相對(duì)剛度(干燥時(shí))的 一個(gè)參數(shù)，它等于拉伸應(yīng)力與拉伸應(yīng)變的比值，由應(yīng)力-應(yīng)變曲線的斜率決定。例如，膜在 縱向(“MD”)的楊氏模量一般為約100至約1500兆帕斯卡(“MPa”)，在一些實(shí)施方案中 為約200至約lOOOMPa，而在一些實(shí)施方案中為約300至約900MPa ；橫向(“⑶”)的楊氏 模量為約75至約1200兆帕斯卡(“MPa”)，在一些實(shí)施方案中為約175至約900MPa，而在 一些實(shí)施方案中為約250至約850MPa。本發(fā)明的膜可以是單層的或多層的。多層膜可通過層的共擠出、擠壓涂布或通過 任何常規(guī)的形成層的方法制備。這樣的多層膜通常包括至少一個(gè)基層和至少一個(gè)表層，也 可以包括任意所需數(shù)量的層。例如，多層膜可以由一個(gè)基層和一個(gè)或多個(gè)表層形成，其中， 所述基層由水溶性聚合物和香料的共混物形成。在大多數(shù)實(shí)施方案中，表層也由上述共混 物形成。然而，應(yīng)該理解其它聚合物也可用于表層。III.制品
本發(fā)明的水敏層可用于多種應(yīng)用。例如，如上所述，膜可用于吸收性制品?！拔?性制品”泛指任何能吸收水或其它流體的物品。一些吸收性制品的實(shí)例包括，但不限于，個(gè) 人護(hù)理吸收性制品，如尿布、訓(xùn)練褲、吸收襯褲、防失禁用品、女性衛(wèi)生用品(例如，衛(wèi)生棉、 衛(wèi)生巾等)、泳裝、嬰兒拭巾等；醫(yī)用吸收性制品，如服裝、開窗術(shù)材料、內(nèi)襯墊、床墊、繃帶、 吸收簾和醫(yī)用拭巾；餐巾；衣著用品等。這樣的吸收性制品的幾個(gè)實(shí)例記載在Dil^lma等人 的美國專禾U No. 5，649，916 ；Kielpikowski 的 6，110，158 ；Blaney 等人的 6，663，611 中，在 此出于所有目的將這些專利整體引入作為參考。其它合適的制品品記載在等人的美 國專利申請公開No. 2004/0060112A1,以及Damico等人的美國專利No. 4，886，512 ；Sherrod 等人的5，558，659 ；Fell等人的6，888，044 ；Freiburger等人的6，511，465中，在此出于所 有目的將這些專利整體引入作為參考。當(dāng)用于吸收性制品時(shí)，本發(fā)明的膜可形成吸收性制 品的底層、頂層、隔離襯里、腰帶、側(cè)板和/或本領(lǐng)域所公知的任何其它材料或組件。當(dāng)然，本發(fā)明的水敏膜是多用途的，也可用于制造其它種類的制品。例如，該膜可 用作多種產(chǎn)品的包裝膜，如食品、組織、醫(yī)療產(chǎn)品、衣服、吸收性制品(例如，尿布)等。該膜 也可用作馬桶的蓋子、通馬桶器等。參照下列實(shí)施例可更好地理解本發(fā)明。試驗(yàn)方法拉伸性能基本上根據(jù)ASTM Standard D638-99測定條的拉伸強(qiáng)度。使用常速拉伸型的拉伸 測定儀。拉伸測定系統(tǒng)是Sintech 1/D拉伸測定儀，可從北卡羅來納州Cary的Sintech公 司購得。拉伸測定儀上安裝有MTS公司的TESTW0RKS 4. 08B軟件以支持測試的進(jìn)行。選擇 適當(dāng)?shù)妮d荷元件使得測試值落入滿載荷的10-90%內(nèi)。測試前，先將膜樣品剪切成中心寬度 為3. Omm的狗骨頭形狀。將樣品固定在正面和反面為25. 4毫米X76毫米的夾具之間。夾 具的表面涂膠，使夾具的較長方向垂直于拉力方向。夾具的壓力通過氣動(dòng)保持為每平方英 寸40磅的。用長度為18.0毫米的標(biāo)距長度、斷裂靈敏度為40%來進(jìn)行拉伸測試。在縱向 方向施加測試載荷對(duì)五個(gè)樣品進(jìn)行測試，并在橫向方向施加測試載荷對(duì)另五個(gè)樣品進(jìn)行測 試。測試過程中，以每分鐘約127毫米的十字頭速度對(duì)樣品十字方向進(jìn)行延伸直到發(fā)生斷 裂。測量斷裂時(shí)在縱向(“MD”)和橫向(“CD”)上的模量、峰值應(yīng)力和伸長量。水分解測試在鉸臺(tái)上使用“濺潑箱”測試自來水中的膜分解速率，所述濺潑箱的物理尺寸為 14〃 X 18" X 12〃的高塑料箱。平臺(tái)的一端連接往復(fù)式凸輪。通常振幅是士2〃 G〃范 圍)，濺潑按每秒0.5-1. 5次濺潑進(jìn)行。優(yōu)選的作用是每秒0.9-1. 3次濺潑。測試過程中， 濺潑箱隨著內(nèi)部的水上下晃動(dòng)，來回“濺潑”。該作用在易分散于水中的樣品上產(chǎn)生波峰和 間歇運(yùn)動(dòng)。為了不進(jìn)行圖像分析而定量測量樣品膜在水中的分解，僅計(jì)時(shí)就足夠了。將三 升自來水加入到濺潑箱中并在箱中得到約5. 5"深的水。選擇3. 5的頻率進(jìn)行測試。將各 個(gè)膜樣品切成1" X3"的尺寸。將三片投入濺潑箱中。在限定的條件下分解每種樣品的 時(shí)間均記錄兩次。然后記錄樣品分解時(shí)間的平均值。通常，在6小時(shí)的攪動(dòng)時(shí)間內(nèi)，不存在 尺寸大于25mm2的片材時(shí)，膜達(dá)到可接受的分散點(diǎn)。實(shí)施例1制備一系列含有增塑的聚乙烯醇“PVOH” (Aqua-Sol 116，從A. khulman有限公司購得)和 Firmenich 179132 Fresh Linen 香料(瑞士 Geneva 的 Firmenich)的共混物。 使用Hiermo Prism雙螺桿擠出機(jī)(ThermoElectron公司)將PVOH樹脂與香料熔融混煉。 使用K-Tron (Pitman, NJ)的測重聚合物進(jìn)料器將PVOH樹脂球粒供入擠出機(jī)的窄口。Thermo I^ism由十個(gè)區(qū)域組成，其中液體注入口在區(qū)4和區(qū)8。隨著球粒的加入，用液體注射泵(由 Eldex Laboratories股份有限公司，Napa，CA制造)將香料油注入到位于擠出機(jī)的區(qū)4的 聚合物熔融物中。按基于聚合物進(jìn)料速率的2%、4%和6%將香料加入到可分散于水的聚 合物中，并用下面表1所示的條件。線股在離開擠出機(jī)時(shí)被冷卻，并隨后?；糜谀ち餮?。還在Thermo Prism雙螺桿擠出機(jī)上進(jìn)行膜流延；然而，將線股模頭換為膜模頭。 流延的條件列于下表2中。
權(quán)利要求
1.一種用于形成香的膜的方法，該方法包括 將至少一種水溶性聚合物供給擠出機(jī)；將至少一種液體香料注入到擠出機(jī)中，以形成包含所述水溶性聚合物和香料的共混 物，其中所述液體香料在大氣壓下的沸點(diǎn)為約125°C至約350°C ；和 將所述共混物擠出到表面上形成膜。
2.權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述香料在大氣壓下的沸點(diǎn)為約175°C至約250°C。
3.權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述水溶性聚合物包括乙烯基吡咯烷酮、丙烯酸 羥乙酯或甲基丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥丙酯或甲基丙烯酸羥丙酯、丙烯酸或甲基丙烯酸、丙 烯酸酯或甲基丙烯酸酯或乙烯基吡唆、丙烯酰胺、乙酸乙烯酯、乙烯醇、環(huán)氧乙烷、改性淀粉 或它們的組合。
4.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述水溶性聚合物包括乙烯醇聚合物。
5.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述水溶性聚合物包括改性淀粉。
6.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，該方法還包括將增塑劑供給所述擠出機(jī)。
7.權(quán)利要求6所述的方法，其中，在將增塑劑供給擠出機(jī)前將其與所述水溶性聚合物混合。
8.權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述增塑劑包括多元醇。
9.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述香料占所述膜的約0.1重量％至約15重量％。
10.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述香料占所述膜的約1重量％至約5重量％。
11.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述膜中的水溶性聚合物與香料的重量 比為約20至約80。
12.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在約75°C至約350°C的溫度下進(jìn)行擠出。
13.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，將所述液體香料注入所述擠出機(jī)的熔融段。
14.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，將所述水溶性聚合物供給所述擠出機(jī)的 料斗。
15.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，該方法還包括將至少一種可生物降解的聚酯 供給所述擠出機(jī)。
16.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述可生物降解的聚酯包括脂肪族-芳香族共聚酯。
17.一種水敏性香膜，其由前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法形成。
18.一種吸收性制品，其包括權(quán)利要求17所述的膜，其中，所述吸收性制品包括主體部 分，所述主體部分包括可透過液體的頂層、通常不可透過液體的底層，和位于所述底層和頂 層之間的吸收芯。
19.一種包裝，其包括權(quán)利要求17所述的膜。
全文摘要
本發(fā)明提供由水溶性聚合物基體形成的膜，所述基體中含有至少一種香料。該膜是水敏性的(例如，可溶于水、可分散于水等)，從而在和足量水接觸的情況下，聚合物基體隨著時(shí)間而失去其完整性，逐漸將香料暴露于周圍環(huán)境以釋放其氣味。在本發(fā)明中，通過控制膜結(jié)構(gòu)的多個(gè)方面(包括香料的性質(zhì)、水溶性聚合物的性質(zhì)、熔融加工聚合物基體和香料的方式等)實(shí)現(xiàn)了能夠?qū)⑾懔霞尤氲骄酆衔锘w中。例如，可將香料直接注入擠出機(jī)中并和水溶性聚合物熔融共混。按此方式，就不需要將香料加入母粒的昂貴且費(fèi)時(shí)的預(yù)包囊或預(yù)混煉步驟。此外，為了獲得香料在使用中能夠釋放出所需的氣味與在熔融過程中將過早揮發(fā)的氣味減少到最少之間的平衡，選擇沸點(diǎn)(大氣壓下)在特定范圍內(nèi)的香料，例如從約125℃至約350℃。
文檔編號(hào)C08J5/18GK102066467SQ200980123971
公開日2011年5月18日 申請日期2009年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月30日
發(fā)明者J·H·王, S·A·芬克 申請人:金伯利-克拉克環(huán)球有限公司