[发明专利]具有结构化表面的膜及其制造方法

说明书

背景技术

全球塑料使用量估计为每年3500亿磅。使用塑料的成功由于其对全球基础设施的影响而产生了问题。因此，包含可再生、可降解聚合物的可用制品得到了极大的关注。可再生聚合物定义为衍生自天然或生物质材料的那些聚合物。许多问题推动使用可再生、可降解聚合物替代石油基聚合物，包括废弃物管理、可用性和成本。

塑料在一次性纸尿裤和家居护理产品中的使用构成了全球市场中塑料消费量的显著部分。由此，在此类产品中需要可再生、可降解的聚合物膜。例如，此类应用包括作为纸尿裤中闭合机构的可再生聚合物钩环扣件。其它应用包括在纸尿裤和如去毛带等家居护理应用中，使用可再生聚合物磨砂膜。

经济地生产具有适当物理特性的此类膜是一个挑战。例如，用于钩环扣件的钩的聚合物必须具有高模量和韧性的属性，以反复固定到环上。它们还必须具有一定量的结晶度，以具有一定的温度和时效稳定性。此类聚合物需要具有相对低的成本，能够快速结晶，能够成形为钩杆并以高速率从工具辊中脱离，并且在一些情况下能够随后在加帽操作中成形为钩。对压印的或印花的磨砂膜而言需要类似特性。由此，例如，钩环扣件的钩通常在高速率下由聚丙烯制得。

第一种市售的、相对低成本、可再生和可降解的聚合物是由乳酸或丙交酯聚合制得的。采用细菌发酵由玉米淀粉或蔗糖制造乳酸；但是，乳酸不能直接聚合成可用产品，因为每一聚合反应生成一个水分子，水分子的存在将形成的聚合物链降解至仅能观察到极低分子量的程度。由此，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。此类材料通常称为“聚乳酸”聚合物或“聚交酯”聚合物或“PLA”。PLA具有高表面能，由此制成的膜是光滑的，具有高光泽度、闪亮的和类似塑料的表面光洁度。由无定形PLA制成的典型的磨砂膜不能保持所述的一种或多种表面结构，并在被加热高于其玻璃化转变温度(Tg)(大约58℃)时变得光滑和闪亮。

将PLA快速加工为连续膜的一个问题在于其结晶非常缓慢。已知加入增塑剂和成核剂以提高该结晶速度；但是，在通常的连续膜制造过程中，当PLA挤出到高于65℃的骤冷工具辊上时，其粘结到该骤冷冷却辊上。由此，建议使用65℃或更低的骤冷温度制造膜。这使得非常难以形成在后继加热时结构保留下来的结构化膜。

例如，JP 2007-130893说明了在较低浇铸温度下成形非结构化PLA膜的方法，但是依赖于依次排列的两个辊，其中第一辊冷却或骤冷该材料(以便形成结晶成核材料)，第二辊将该材料重新加热至退火温度。在该方法中，公开了这样的内容：即使由第一辊施加了糙面精整层，其随后在第二辊上重新加热时仍退火成光滑表面。

同样，冷的骤冷温度不能使该聚合物流入钩杆模具中来形成足够的杆长。冷的骤冷还抑制了钩杆的充分结晶，这对随后在加帽操作中成形为钩而言和对热稳定性与时效稳定性而言是重要的。

由此，需要以快速、成本有效的方法制得包含PLA的压印的、结构化膜。

发明内容

本发明提供包含结晶聚交酯的膜及制造所述膜的方法。此类膜具有压印的、结构化表面。值得注意地，该压印的、结构化表面的一种或多种结构在最高至130℃的温度下加热该膜时保持不变(例如，在尺寸与形状方面)。

在一个实施例中，本发明提供用于形成膜的方法，该方法包括：将包含聚交酯的熔融组合物施加到具有结构化表面的工具辊，其中该工具辊处在高于该含聚交酯的组合物的Tg但低于其Tm的温度下；使该熔融组合物保持与该工具辊接触足以将至少一部分聚交酯转化为结晶聚交酯的时间；和从该工具辊上移去包含结晶聚交酯的膜；其中该膜是连续的，并具有压印的、结构化表面，该表面包括形式为所述工具辊结构化表面的反印痕的一种或多种结构；并且进一步地，其中该压印的、结构化表面的一种或多种结构在最高至130℃的温度下加热该膜时保持不变。

在某些实施例中，该聚交酯具有至少1重量％的结晶度。在某些实施例中，该聚交酯具有不高于40重量％的结晶度。这种结晶度有助于该压印的、结构化表面的一种或多种结构在例如运输和储存过程中保持不变的能力。通常，在最高至130℃的温度下加热该膜时，所述一种或多种结构的尺寸和形状保持不变。