(57)【要約】  （ａ）熱可塑性デンプンと、（ｂ）熱可塑性ポリマーと、（ｃ）組成物の総重量に基づいて５重量％〜４０重量％の量で存在する油、ワックス又はこれらの組み合わせと、の均質混和物を含む組成物を溶融紡糸することにより製造される繊維であって、油、ワックス又はこれらの組み合わせが熱可塑性ポリマー全体に分散される、繊維。【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）熱可塑性デンプンと、
（ｂ）熱可塑性ポリマーと、
（ｃ）組成物の総重量に基づいて５重量％〜４０重量％の量で存在する油、ワックス又はこれらの組み合わせと、の均質混和物（intimate admixture）を含む組成物を溶融紡糸することにより製造される繊維であって、
前記油、前記ワックス又はこれらの組み合わせが前記熱可塑性ポリマーの中で１０μｍ未満の液滴直径を有するように、前記油、前記ワックス又はこれらの組み合わせが前記熱可塑性ポリマーの中に分散される、繊維。
【請求項２】
前記熱可塑性ポリマーがポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、これらのコポリマー、又はこれらの組み合わせを含む、請求項１に記載の繊維。
【請求項３】
前記熱可塑性ポリマーが、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリプロピレンコポリマー、ポリエチレンコポリマー、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ乳酸、ポリヒドロキシアルカノエート、ポリアミド−６、ポリアミド−６，６、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項２に記載の繊維。
【請求項４】
前記熱可塑性ポリマーが、ポリプロピレンを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の繊維。
【請求項５】
前記熱可塑性ポリマーが、前記組成物の総重量に基づいて２０重量％〜９０重量％を構成する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の繊維。
【請求項６】
前記油、前記ワックス又はこれらの組み合わせが脂質を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の繊維。
【請求項７】
前記脂質が、モノグリセリド、ジグリセリド、トリグリセリド、脂肪酸、脂肪族アルコール、エステル化脂肪酸、エポキシ化脂質、マレイン化脂質、水素添加脂質、脂質から誘導されるアルキド樹脂、スクロースポリエステル又はこれらの組み合わせを含む、請求項６に記載の繊維。
【請求項８】
前記油、前記ワックス又はこれらの組み合わせが、大豆油、エポキシ化大豆油、マレイン化大豆油、コーン油、綿実油、キャノーラ油、牛脂、ヒマシ油、ココナッツ油、ココナッツ種子油、コーン胚芽油、魚油、亜麻仁油、オリーブ油、オイチシカ油、パーム核油、パーム油、パーム種子油、ピーナッツ油、菜種油、ベニバナ油、マッコウクジラ油、ヒマワリ種子油、トール油、キリ油、鯨油、トリステアリン、トリオレイン、トリパルミチン、１，２−ジパルミトオレイン、１，３−ジパルミトオレイン、１−パルミト−３−ステアロ−２−オレイン、１−パルミト−２−ステアロ−３−オレイン、２−パルミト−１−ステアロ−３−オレイン、トリリノレイン、１，２−ジパルミトリノレイン、１−パルミト−ジリノレイン、１−ステアロ−ジリノレイン、１，２−ジアセトパルミチン、１，２−ジステアロ−オレイン、１，３−ジステアロ−オレイン、トリミリスチン、トリラウリン、カプリン酸、カプロン酸、カプリル酸、ラウリン酸、ラウロレイン酸、リノール酸、リノレン酸、ミリスチン酸、ミリストレイン酸、オレイン酸、パルミチン酸、パルミトレイン酸、ステアリン酸及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１〜７のいずれか一項に記載の繊維。
【請求項９】
前記油、前記ワックス又はこれらの組み合わせの液滴直径が１μｍ未満である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の繊維。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱可塑性デンプンと、熱可塑性ポリマーと、油、ワックス又はこれらの組み合わせと、の均質混和物（intimate admixture）を含む組成物から形成される繊維に関する。本発明はまた、これらの組成物を作製する方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
熱可塑性ポリマーは、非常に様々な用途に使用される。しかしながら、ポリプロピレン及びポリエチレンのような熱可塑性ポリマーは、他のポリマー種と比較して、特に、例えば繊維の形成に関して、追加の課題を提起している。これは、繊維の製造のための材料及び加工要件が例えば、フィルムのような他の形態を製造するためのものよりもはるかに厳しいからである。繊維の製造のために、ポリマー溶融流動特性は、材料の物理的及びレオロジー特性において他のポリマー加工方法よりも要求が厳しい。また、局所せん断／伸長速度及びせん断速度は他のプロセスよりも繊維製造においてはるかに大きく、非常に微細な繊維を紡糸するには、小さな欠陥、わずかな不整合又は溶融物における不相溶性でも、商業的に実行可能なプロセスにとって許容できない。その上、高分子量熱可塑性ポリマーは、容易に又は効果的に微細繊維に紡糸することができない。これらの入手しやすさ及び強度の改善の余地を前提として考えると、このような高分子量ポリマーを容易にかつ効果的に紡糸する方法を提供することが望ましい。
【０００３】
ポリエチレン、ポリプロピレン及びポリエチレンテレフタレートといったほとんどの熱可塑性ポリマーは、再生不可能な化石系資源（例えば、石油、天然ガス及び石炭）から得られるモノマー（例えば、それぞれ、エチレン、プロピレン及びテレフタル酸）から誘導される。それゆえに、これらの資源の価格及び入手しやすさは、究極的には、これらのポリマーの価格に著しい影響を有する。これらの資源の世界価格が上昇すると、これらのポリマーから作製される材料の価格も上昇する。更に、多くの消費者は、再生不可能な資源である石油化学物質のみから誘導される製品を購入することに嫌悪感を呈している。場合によっては、消費者は、再生不可能な化石系資源から作られた製品を購入することに躊躇する。他の消費者は、石油化学物質に由来する製品について「非天然」である又は環境に優しくないものであるとして嫌悪感を有している場合もある。
【０００４】
熱可塑性ポリマー及び熱可塑性デンプンは、多くの場合、下流の物品の製造においてこれらのポリマーの消費の低減に貢献したかもしれない添加剤（油、顔料、有機染料、香料など）と、不相溶性であるか又は貧弱な混和性しか有さない。従来、これらのポリマーを採用している一般的な物品の製造において再生不可能な化石系資源から誘導される熱可塑性ポリマーの量をどのように低減させるかという技術は、効果的に取り組まれて来なかった。したがって、この不備に取り組むことは望ましい。既存の技術は、ポリプロピレンを添加剤と組み合わせてきたが、ポリプロピレンはセル状構造を形成するための少量成分として組み合わされてきた。これらのセル状構造は、背後に、その構造が形成された後に、後から除去されるか又は抽出される再生可能な材料を含むという目的を有する。米国特許第３，０９３，６１２号は、ポリプロピレンと脂肪酸の組み合わせを記載しており、ここでは、脂肪酸が除去される。科学誌Ｊ．Ａｐｐｌｙ．Ｐｏｌｙｍ．Ｓｃｉ  ８２（１）ｐｐ．１６９〜１７７（２００１）は、熱誘起相分離が低ポリマー比率だが開いた大きなセル状構造を作り出すためのポリプロピレン上での希釈剤の使用（希釈剤はその後、最終構造から除去される）を開示している。科学誌Ｊ．Ａｐｐｌｙ．Ｐｏｌｙｍ．Ｓｃｉ  １０５（４）ｐｐ．２０００〜２００７（２００７）は、少量成分のポリプロピレンを有するフタル酸ジブチルと大豆油の混合物による熱誘起相分離を介して微多孔性膜を製造している。希釈剤は、最終構造において除去される。科学誌Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  １０８（１〜２）ｐｐ．２５〜３６（１９９５）は、少量成分のポリプロピレンを有する大豆油とポリプロピレンの混合物を用い、熱誘起相分離を用いて中空繊維微多孔性膜を製造して、所望の多孔性構造を製造している。希釈剤は、最終構造において除去される。これらの場合の全てにおいて、説明されているような希釈剤は、最終構造を製造するために除去される。希釈剤が除去される前のこれらの構造は油分が多く、＞１０μｍの孔径を有する非常に開放的な微多孔性構造を製造するために過剰な量の希釈剤が存在する。
【０００５】
不織布物品を作るために多くの試みがなされてきた。しかしながら、コスト、加工における困難、及び最終使用特性のため、オプションの数は非常に限定されている。不織布物品に有用な繊維は、製造が困難であり、フィルム及び積層体と比較して更なる課題を提起している。これは、繊維のための材料及び加工特性がフィルム、吹込成形物品及び射出成形物品を製造するための材料及び加工特性よりもはるかに厳しいからである。繊維の製造のための構造形成中の加工時間は典型的にははるかに短く、流動特性は材料の物理的及びレオロジー特性に対して要求がより厳しい。局所的ひずみ速度及びせん断速度は、他のプロセスよりも繊維製造においてはるかに大きい。加えて、繊維紡糸には均質組成物が必要とされる。非常に微細な繊維を紡糸するには、小さな欠陥、わずかな不整合又は溶融物における不相溶性でも、商業的に実行可能なプロセスにとって許容できない。繊維が弱いほど、加工条件及び材料の選択は決定的に重要になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第３，０９３，６１２号
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｊ．Ａｐｐｌｙ．Ｐｏｌｙｍ．Ｓｃｉ  ８２（１）ｐｐ．１６９〜１７７（２００１）
【非特許文献２】Ｊ．Ａｐｐｌｙ．Ｐｏｌｙｍ．Ｓｃｉ  １０５（４）ｐｐ．２０００〜２００７（２００７）
【非特許文献３】Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  １０８（１〜２）ｐｐ．２５〜３６（１９９５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
それゆえに、高分子量の材料を使用すること、並びに／又は、再生不可能な資源に基づく材料を減量して使用すること、並びに／又は、香料及び染料といった更なる添加剤を組み込むことを可能にする熱可塑性ポリマーの組成物からの繊維に対する必要が存在する。最終製品の中に再生可能な材料を供給するために添加剤を存在したままにし、また、例えば、染料及び香料といった更なる添加剤の最終構造の中への添加を可能にすることができる組成物からの繊維が更に必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一態様では、本発明は、熱可塑性デンプン（ＴＰＳ）と、熱可塑性ポリマーと、組成物の総重量に基づいて約５重量％〜約４０重量％の量で存在する油、ワックス又はこれらの組み合わせと、の均質混和物を含む組成物を溶融紡糸することにより製造される繊維を目的とする。この組成物は、そのまま使用されるために又は更なる使用（例えば、繊維の作製）のための保存のために、製造されるペレットの形態であり得る。場合により、この組成物は、繊維、フィルム及び成形物品といった最終の使用可能形態に更に加工され得る。繊維は、２００μｍ未満の直径を有し得る。繊維は、丸型又は形成済みであることに加えて、モノコンポーネント、バイコンポーネント、分離性及び／又は連続性であり得る。繊維は、熱接着性であり得る。
【００１０】
熱可塑性ポリマーは、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、これらのコポリマー、又はこれらの組み合わせを含み得る。この熱可塑性ポリマーは、ポリプロピレンを含み得、０．５ｇ／１０ｍｉｎを超える、又は５ｇ／１０ｍｉｎを超えるメルトフローインデックスを有し得る。この熱可塑性ポリマーは、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリプロピレンコポリマー、ポリエチレンコポリマー、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ乳酸、ポリヒドロキシアルカノエート、ポリアミド−６、ポリアミド−６，６、及びこれらの組み合わせからなる群から選択することができる。好ましい熱可塑性ポリマーは、ポリプロピレンを含む。このポリプロピレンは、約２０ｋＤａ〜約４００ｋＤａの重量平均分子量を有し得る。熱可塑性ポリマーは、組成物の総重量に基づいて、約２０重量％〜約９０重量％、約３０重量％〜約７０重量％の量で組成物中に存在し得る。この熱可塑性ポリマーは、バイオポリエチレン又はバイオポリプロピレンといった再生可能なバイオ系供給ストック由来のものから誘導することができ、並びに／あるいは、消費後の使用といった再生資源となり得る。
【００１１】
油、ワックス又はこれらの組み合わせは、組成物の総重量に基づいて約５重量％〜約４０重量％、約８重量％〜約３０重量％、又は約１０重量％〜約２０重量％の量で組成物中に存在し得る。この油、ワックス又はこれらの組み合わせは、脂質（モノグリセリド、ジグリセリド、トリグリセリド、脂肪酸、脂肪族アルコール、エステル化脂肪酸、エポキシ化脂質、マレイン化脂質、水素添加脂質、脂質から誘導されるアルキド樹脂、スクロースポリエステル又はこれらの組み合わせからなる群から選択され得る）を含み得る。ワックスは、水素添加植物油、部分水素添加植物油、エポキシ化植物油、マレイン化植物油からなる群から選択され得る。このような植物油の具体例としては、大豆油、コーン油、キャノーラ油及びパーム核油が挙げられる。油、ワックス又はこれらの組み合わせは、直鎖アルカン、分枝状アルカンといった、鉱油又はワックス、又はこれらの組み合わせを含み得る。この油、ワックス又はこれらの組み合わせは、大豆油、エポキシ化大豆油、マレイン化大豆油、コーン油、綿実油、キャノーラ油、牛脂、ヒマシ油、ココナッツ油、ココナッツ種子油、コーン胚芽油、魚油、亜麻仁油、オリーブ油、オイチシカ油、パーム核油、パーム油、パーム種子油、ピーナッツ油、菜種油、ベニバナ油、マッコウクジラ油、ヒマワリ種子油、トール油、キリ油、鯨油、トリステアリン、トリオレイン、トリパルミチン、１，２−ジパルミトオレイン、１，３−ジパルミトオレイン、１−パルミト−３−ステアロ−２−オレイン、１−パルミト−２−ステアロ−３−オレイン、２−パルミト−１−ステアロ−３−オレイン、トリリノレイン、１，２−ジパルミトリノレイン、１−パルミト−ジリノレイン、１−ステアロ−ジリノレイン、１，２−ジアセトパルミチン、１，２−ジステアロ−オレイン、１，３−ジステアロ−オレイン、トリミリスチン、トリラウリン、カプリン酸、カプロン酸、カプリル酸、ラウリン酸、ラウロレイン酸、リノール酸、リノレン酸、ミリスチン酸、ミリストレイン酸、オレイン酸、パルミチン酸、パルミトレイン酸、ステアリン酸及びこれらの組み合わせからなる群から選択され得る。
【００１２】
油、ワックス又はこれらの組み合わせは、この油、ワックス又はこれらの組み合わせが熱可塑性ポリマーの中で１０μｍ未満、５μｍ未満、１μｍ未満、又は５００ｎｍ未満の液滴直径を有するように、熱可塑性デンプン及び熱可塑性ポリマーの中に分散され得る。油、ワックス又は組み合わせは、再生可能材料であり得る。
【００１３】
熱可塑性デンプン（ＴＰＳ）は、デンプン又はデンプン誘導体と、可塑剤と、を含み得る。熱可塑性デンプンは、組成物の総重量に基づいて、約１０重量％〜約８０重量％、又は約２０重量％〜約４０重量％の量で存在し得る。この組成物は、そのまま使用されるために又は更なる使用（例えば、繊維の作製）のための保存のために、製造されるペレットの形態であり得る。場合により、この組成物は、繊維、フィルム及び成形物品といった最終の使用可能形態に更に加工され得る。
【００１４】
可塑剤は、ポリオールを含み得る。想到される具体的なポリオールとしては、マンニトール、ソルビトール、グリセリン、及びこれらの組み合わせが挙げられる。可塑剤は、グリセロール、エチレングリコール、プロピレングリコール、エチレンジグリコール、プロピレンジグリコール、エチレントリグリコール、プロピレントリグリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、１，２−プロパンジオール、１，３−プロパンジオール、１，２−ブタンジオール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、１，５−ヘキサンジオール、１，２，６−ヘキサントリオール、１，３，５−ヘキサントリオール、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、グリセロールエトキシレート、トリデシルアジペート、イソデシルベンゾエート、クエン酸トリブチル、リン酸トリブチル、セバシン酸ジメチル、尿素、ペンタエリスリトールエトキシレート、ソルビトールアセテート、ペンタエリスリトールアセテート、エチレンビスホルムアミド、ソルビトールジアセテート、ソルビトールモノエトキシレート、ソルビトールジエトキシレート、ソルビトールヘキサエトキシレート、ソルビトールジプロポキシレート、アミノソルビトール、トリヒドロキシメチルアミノメタン、グルコース／ＰＥＧ、エチレンオキシドとブドウ糖の反応生成物、トリメチロールプロパンモノエトキシレート、マンニトールモノアセテート、マンニトールモノエトキシレート、ブチルグルコシド、グルコースモノエトキシレート、α−メチルグルコシド、カルボキシメチルソルビトールナトリウム塩、乳酸ナトリウム、ポリグリセロールモノエトキシレート、エリスリトール（erythriol）、アラビトール、アドニトール、キシリトール、マンニトール、イジトール、ガラクチトール、アリトール、マルチトール（malitol）、ホルムアミド（formaide）、Ｎ−メチルホルムアミド（N-methylformamide）、ジメチルスルホキシド、アルキルアミド、２〜１０個の繰り返し単位を有するポリグリセロール、及びこれらの組み合わせからなる群から選択され得る。
【００１５】
デンプン又はデンプン誘導体は、デンプン、ヒドロキシエチルデンプン、ヒドロキシプロピルデンプン、カルボキシメチル化デンプン、デンプンホスフェート、デンプンアセテート、カチオンデンプン、（２−ヒドロキシ−３−トリメチル（アンモニウムプロピル）デンプンクロリド、酸、塩基又は酵素加水分解により改質されたデンプン、酸化により改質されたデンプン、及びこれらの組み合わせからなる群から選択され得る。
【００１６】
本明細書に開示されている組成物は、添加剤を更に含み得る。この添加剤は、油溶性又は油分散性であり得る。添加剤の例としては、香料、染料、色素、界面活性剤、ナノ粒子、成核剤、清澄剤、抗菌剤、帯電防止剤、充填剤、又はこれらの組み合わせが挙げられる。
【００１７】
別の態様では、本明細書に開示されているような組成物を作製する方法が提供され、この方法は、ａ）溶融状態の熱可塑性ポリマーをこれもまた溶融状態のワックスと混合して混和物を形成する工程と、ｂ）混和物を熱可塑性ポリマーの凝固温度以下の温度に１０秒以下にわたって冷却して組成物を形成する工程と、を含む。組成物の作製方法は、ａ）熱可塑性ポリマーを溶融して溶融した熱可塑性ポリマーを形成する工程と、ｂ）溶融した熱可塑性ポリマーとワックスとを混合して混和物を形成する工程と、ｃ）混和物を熱可塑性ポリマーの凝固温度以下の温度に１０秒以下にわたって冷却する工程と、を含み得る。混合は、１０ｓ-1超、又は約３０〜約１００ｓ-1のせん断速度にて行われ得る。混和物は、５０℃以下の温度にて１０秒以下にわたって冷却され得る。組成物はペレット化され得る。ペレット化は、混和物の冷却後又は混和物の冷却前又は混和物の冷却と同時に、生じ得る。組成物は、単軸又は二軸押出成形機といった押出成形機を用いて、作製され得る。あるいは、組成物の作製方法は、ａ）熱可塑性ポリマーを溶融して溶融した熱可塑性ポリマーを形成する工程と、ｂ）溶融した熱可塑性ポリマーとワックスを混合して混和物を形成する工程と、ｃ）溶融した混合物を紡糸して冷却時に凝固するフィラメント又は繊維を形成する工程と、を含み得る。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本明細書に記載の繊維は、熱可塑性デンプンと、熱可塑性ポリマーと、油、ワックス又はこれらの組み合わせと、の均質混和物を含む本明細書に開示されている組成物を溶融紡糸することにより、作製される。用語「均質混和物」は、油又はワックスと、熱可塑性デンプンと、熱可塑性ポリマーと、の物理的関係を指し、油又はワックスは、熱可塑性ポリマー及び／又は熱可塑性デンプンの中に分散している。熱可塑性ポリマーの中の油又はワックスの液滴直径は、熱可塑性ポリマー及び／又は熱可塑性デンプンの中に分散している油又はワックスの分散のレベルを示すパラメーターである。液滴直径が小さいほど、熱可塑性ポリマー及び／又は熱可塑性デンプンの中の油又はワックスの分散のレベルは高くなり、液滴直径が大きいほど、熱可塑性ポリマー及び／又は熱可塑性デンプンの中の油又はワックスの分散のレベルは低くなる。油、ワックス又はその両方は、熱可塑性ポリマーと会合するが、本明細書に記載のように組成物の形成中にＴＰＳ及び熱可塑性ポリマーの両方の中に混合される。本明細書で使用するとき、用語「混和物」は、本発明の均質混和物を指すが、材料の標準的な混合物という、より一般的な意味での「混和物」ではない。
【００１９】
熱可塑性ポリマー及び／又は熱可塑性デンプンの中の油又はワックスの液滴直径は１０μｍ未満であり、５μｍ未満、１μｍ未満、又は５００ｎｍ未満であり得る。熱可塑性ポリマー及び／又は熱可塑性デンプンの中に分散している油及び／又はワックスの他の想到される液滴直径としては、９．５μｍ未満、９μｍ未満、８．５μｍ未満、８μｍ未満、７．５μｍ未満、７μｍ未満、６．５μｍ未満、６μｍ未満、５．５μｍ未満、４．５μｍ未満、４μｍ未満、３．５μｍ未満、３μｍ未満、２．５μｍ未満、２μｍ未満、１．５μｍ未満、９００ｎｍ未満、８００ｎｍ未満、７００ｎｍ未満、６００ｎｍ未満、４００ｎｍ未満、３００ｎｍ、及び２００ｎｍ未満が挙げられる。
【００２０】
油又はワックスの液滴直径は、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）により、組成物から油及び／又はワックスを除去した後に熱可塑性ポリマー及び／又は熱可塑性デンプンにおける空隙サイズを測定することにより、間接的に測定することができる。油又はワックスの除去は、典型的には、油又はワックスの不相溶性及びＳＥＭ撮像技術に起因して、ＳＥＭ撮像の前に行われる。それゆえに、ＳＥＭ撮像により測定された空隙は、組成物中の油又はワックスの液滴直径に相関する。
【００２１】
熱可塑性ポリマー及び／又は熱可塑性デンプンの中の油又はワックスの分散を達成する１つの代表的な方法は、溶融状態の熱可塑性ポリマーと、溶融状態の熱可塑性デンプンと、油及び／又はワックス（これもまた溶融状態である）と、を混合することによる。熱可塑性ポリマー及び熱可塑性デンプンは各々、（例えば、凝固温度を超える温度に曝露されて）溶融して、溶融した熱可塑性ポリマー及び溶融した熱可塑性デンプンが得られ、油又はワックスと混合される。熱可塑性ポリマー及び熱可塑性デンプンの一方又は両方は、油又はワックスの添加前に溶融され得、あるいは、一方又は両方は、油又はワックスの存在下で溶融され得る。
【００２２】
熱可塑性ポリマーと熱可塑性デンプンと油又はワックスは、例えば、１０ｓ-1を超えるせん断速度にて混合され得る。他の想到されるせん断速度としては、１０ｓ-1超、約１５〜約１０００ｓ-1、又は最大で５００ｓ-1が挙げられる。混合のせん断速度が高いほど、本明細書に開示されている組成物中の油又はワックスの分散は大きくなる。それゆえに、分散は、組成物の形成中に特定のせん断速度を選択することにより、制御することができる。
【００２３】
油又はワックスと溶融した熱可塑性ポリマーと溶融した熱可塑性デンプンは、本明細書に開示されている組成物をもたらすのに必要なせん断速度を供給可能な任意の機械的手段を用いて混合することができる。機械的手段の非限定例としては、ミキサー（例えば、Ｈａａｋｅバッチミキサー）及び押出成形機（例えば、単一軸又は二軸押出成形機）が挙げられる。
【００２４】
溶融した熱可塑性ポリマーと、溶融した熱可塑性デンプンと、油又はワックスと、の混合物は次に、（従来の熱可塑性ポリマー結晶化を介するか又はポリマーガラス転移温度未満を経るかのいずれかにより）熱可塑性ポリマー及び／又は熱可塑性デンプンの凝固温度よりも低い温度に（例えば、１０秒未満で）急冷される。混和物は、２００℃未満、１５０℃未満、１００℃未満、７５℃未満、５０℃未満、４０℃未満、３０℃未満、２０℃未満、１５℃未満、１０℃未満に、あるいは、約０℃〜約３０℃、約０℃〜約２０℃、又は約０℃〜約１０℃の温度に、冷却され得る。例えば、混合物は、低温液体（例えば、液体は、混合物が冷却される温度以下である）又は気体に配置され得る。液体は、周囲の又は制御された温度の水であり得る。気体は、周囲空気又は制御された温度及び湿度の空気であり得る。混和物を急冷する限り、任意のクエンチ媒体を使用することができる。油、アルコール及びケトンといった追加の液体が、混和物の組成に依存して水を含む混合物（例えば、塩化ナトリウム）と共にクエンチに使用することができる。二酸化炭素及び窒素又は大気温度及び気圧における天然の任意の他の成分といった追加の気体を使用することができる。
【００２５】
場合により、組成物は、ペレットの形態である。組成物のペレットは、混合物の冷却の前又は同時又は後に形成され得る。ペレットは、ストランドカット又は水中ペレット化により形成され得る。ストランドカットにおいて、組成物は、急速に（一般に１０秒よりもはるかに短い時間で）クエンチされ、その後、小片に切断される。水中ペレット化において、混合物は小片に切断され、同時又はその直後に低温の液体の存在下に配置され、この液体は混合物を急冷及び凝固して、ペレット化組成物を形成する。このようなペレット化方法は、当業者により、よく理解されている。ペレットの形態は円形又は円筒形であり得、１０ｍｍ以下、より好ましくは５ｍｍ未満、又は２ｍｍ以下の寸法を有し得る。
【００２６】
熱可塑性デンプン
本明細書で使用するとき、「熱可塑性デンプン」又は「ＴＰＳ」は、天然デンプン、又は、１つ以上の可塑剤での処理により熱可塑性にされたデンプン誘導体を意味する。熱可塑性デンプン組成物は周知であり、例えば、米国特許第５，２８０，０５５号、同第５，３１４，９３４号、同第５，３６２，７７７号、同第５，８４４，０２３号、同第６，２１４，９０７号、同第６，２４２，１０２号、同第６，０９６，８０９号、同第６，２１８，３２１号、同第６，２３５，８１５号、同第６，２３５，８１６号及び同第６，２３１，９７０号といった複数の特許に開示されており、これらは各々参照により本明細書に組み込まれるものとする。
【００２７】
デンプン：開示されている組成物において使用されるデンプンは、構造破壊されたデンプンである。用語「熱可塑性デンプン」は、可塑剤で構造破壊されたデンプンを指す。
【００２８】
天然デンプンは一般に粒状構造を有するので、熱可塑性材料のように溶融加工される前に、構造破壊される必要がある。糊化（例えば、デンプンの構造破壊のプロセス）のために、デンプンは、可塑剤として働く溶媒の存在下で構造破壊され得る。溶媒とデンプンの混合物は典型的には加圧条件下で加熱され、せん断されて（shear）、糊化プロセスを加速する。デンプンを構造破壊、酸化又は誘導体化するために、化学剤又は酵素剤を使用してもよい。一般に、デンプンは、デンプンを水に溶解させることにより、構造破壊される。残っている構造破壊されなかったデンプンの粒径が押出成形プロセス（例えば、繊維紡糸プロセス）に影響を与えなければ、十分に構造破壊されたデンプンは生じている。残っている構造破壊されなかったデンプンの粒径は、３０μｍ未満、好ましくは２０μｍ未満、より好ましくは１０μｍ未満、又は５μｍ未満である。残留物の粒径は、最終配合物を薄膜（５０μｍ以下）に押圧し、その薄膜をクロス偏光下で光学顕微鏡に置くことにより、測定することができる。クロス偏光下では、構造破壊されていないデンプンの指標である印のマルタ十字を観察することができる。これらの粒子の平均サイズが目標範囲を上回る場合、構造破壊されたデンプンは、適切に調製されていない。
【００２９】
好適な天然デンプンとしてはトウモロコシデンプン、ジャガイモデンプン、サツマイモデンプン、小麦デンプン、サゴヤシデンプン、タピオカデンプン、米デンプン、大豆デンプン、アロールートデンプン、ワラビデンプン、ハスデンプン、キャッサバデンプン、ワキシートウモロコシデンプン、高アミローストウモロコシデンプン、及び市販のアミロース粉末を挙げることができるが、これらに限定されない。デンプンのブレンドも使用され得る。全てのデンプンが本明細書において有用であるが、本発明は農業による供給源から誘導される天然デンプンで最も一般的に実施され、これは豊富な供給源であり、容易に補充可能であり、かつ安価であるという利点を提供する。天然デンプン、特にトウモロコシデンプン、小麦デンプン、ワキシートウモロコシデンプンは、これらの経済性及び入手しやすさによって、選り抜きの好ましいデンプンポリマーである。
【００３０】
化工デンプンもまた使用され得る。化工デンプンは、生来の分子量の特徴が変えられた（デンプンの分子量は変えられているが、他の変更は必ずしもされていない）、置換されていない又は置換されたデンプンであるとして定義される。化工デンプンが所望される場合、デンプンの化学的改質としては、分子量及び分子量分布を低減するための、酸又はアルカリ加水分解及び酸化による鎖の切断が挙げられる。天然で未加工のデンプンは一般に、非常に高い平均分子量及び広い分子量分布を有する（例えば、天然トウモロコシデンプンは、最高約６０，０００，０００グラム／モル（ｇ／ｍｏｌ）の平均分子量を有する）。デンプンの平均分子量は、酸還元、酸化還元、酵素還元、加水分解（酸又はアルカリによる触媒）、物理的／機械的分解（例えば、加工装置のサーモメカニカルエネルギー注入を介して）、又はこれらの組み合わせにより、本発明に望ましい範囲まで減らすことができる。サーモメカニカル法及び酸化法は、インサイチュで実行されるときに更なる利点を提供する。デンプン及び分子量低減法の厳密な化学的性質は、平均分子量が許容可能な範囲である限り重要ではない。
【００３１】
溶融物に添加されるデンプン又はデンプンのブレンドの数平均分子量の範囲は、約３，０００ｇ／ｍｏｌ〜約２０，０００，０００ｇ／ｍｏｌ、好ましくは約１０，０００ｇ／ｍｏｌ〜約１０，０００，０００ｇ／ｍｏｌ、好ましくは約１５，０００〜約５，０００，０００ｇ／ｍｏｌ、より好ましくは約２０，０００ｇ／ｍｏｌ〜約３，０００，０００ｇ／ｍｏｌであり得る。他の実施形態では、平均分子量は、そうでなければ、上記の範囲内であるが、約１，０００，０００以下、又は約７００，０００以下である。
【００３２】
置換デンプンを使用することができる。置換デンプンが所望される場合、デンプンの化学的改質としては典型的にはエーテル化及びエステル化が挙げられる。置換デンプンは、熱可塑性ポリマー及び可塑剤とのより良好な相溶性又は混和性のために望ましいものであり得る。あるいは、化工及び置換デンプンは、糊化プロセスを増大することにより、構造破壊プロセスにおいて補助を行うために使用することができる。しかしながら、これは、分解速度の低下とバランスを取らなければならない。化学的に置換されたデンプンの置換度は、約０．０１〜３．０である。０．０１〜０．０６といった低い置換度が好ましいものであり得る。
【００３３】
組成物中のデンプンの重量は、デンプン及びその天然の結合水の量を包含する。用語「結合水」は、デンプンにおいて本発明の組成物を作製するためにデンプンと他の成分の混合前に天然に見られる水を意味する。用語「自由水」は、本発明の組成物を作製する際に添加される水を意味する。当業者であれば、いったん成分が組成物中で混合されると、水はもはやその由来により識別できないことを認識しているであろう。デンプンは典型的には、デンプンの約５重量％〜１６重量％の結合水含有量を有する。追加の自由水は極性溶媒又は可塑剤として組み込まれ得るが、デンプンの重量に含まれないことが既知である。
【００３４】
可塑剤：可塑剤は、デンプンを構造破壊し、デンプンが流動できるようにする、すなわち、熱可塑性デンプンを作るために、本発明において使用することができる。溶融加工性を増すために、同じ可塑剤を使用してもよく、あるいは、２つの別個の可塑剤を使用してもよい。可塑剤はまた、最終製品の可撓性を改善することができ、これは、可塑剤により組成物のガラス転移温度が低下することによると考えられる。可塑剤は好ましくは、可塑剤が効果的に組成物の特性を改質するように、開示されている組成物のポリマー成分と実質的に相溶性であるべきである。本明細書で使用するとき、用語「実質的に相溶性である」は、組成物の軟化及び／又は溶融温度を超える温度に加熱されたときに、可塑剤が、デンプンと実質的に均質な混合物を形成することができることを意味する。
【００３５】
熱可塑性ポリマーに対する追加の可塑剤又は希釈剤は、ポリマーの溶融温度を低下させ、熱可塑性デンプン部連との全体的な相溶性を改善するために、存在し得る。更に、ポリマーの溶融温度を抑える可塑剤又は希釈剤が存在する場合には、より高い溶融温度を有する熱可塑性ポリマーが使用され得る。可塑剤は、典型的には約１００，０００ｇ／ｍｏｌ未満の分子量を有し、好ましくは、ブロック若しくはランダムコポリマー又はターポリマーであり得、この化学種の１つ以上は別の可塑剤、デンプン、ポリマー又はこれらの組み合わせと相溶性である。
【００３６】
有用なヒドロキシル可塑剤の非限定例としては、糖（例えば、グルコース、スクロース、フルクトース、ラフィノース、マルトデキストロース、ガラクトース、キシロース、マルトース、ラクトース、マンノースエリトロース、グリセロール及びペンタエリスリトール）、糖アルコール（例えば、エリスリトール、キシリトール、マリトール、マンニトール及びソルビトール）、ポリオール（例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ブチレングリコール、ヘキサントリオール）及びこれらに類するもの、及びそれらのポリマー、並びにそれらの混合物が挙げられる。ポロキサマー及びポロキサミンもまた、ヒドロキシル可塑剤として本明細書で有用である。尿素及び尿素誘導体、糖アルコールの無水物（例えば、ソルビタン）、動物タンパク質（例えば、ゼラチン）、植物タンパク質（例えば、ヒマワリタンパク質、大豆タンパク質、綿実タンパク質）及びこれらの混合物が挙げられる、ヒドロキシル基を有さない水素結合を形成する有機化合物もまた、本明細書において使用に好適である。他の好適な可塑剤は、フタル酸エステル、コハク酸ジメチル及びジエチル、及び関連するエステル、グリセロールトリアセテート、グリセロールモノ及びジアセテート、グリセロールモノ、ジ及びトリプロピオネート、並びに、ブタノエートであり、これらは生分解性である。脂肪族系酸としては、エチレンアクリル酸、エチレンマレイン酸、ブタジエンアクリル酸、ブタジエンマレイン酸、プロピレンアクリル酸、プロピレンマレイン酸、及び他の炭化水素系酸が挙げられる。可塑剤は全て、単独又はこれらの混合物中で使用され得る。
【００３７】
好ましい可塑剤としては、グリセリン、マンニトール及びソルビトールが挙げられ、ソルビトールが最も好ましい。可塑剤の量は、分子量、デンプンの量、及びデンプンに対する可塑剤の親和性に依存する。一般に、可塑剤の量は、デンプンの分子量が増加するにつれて増加する。
【００３８】
熱可塑性デンプンは、組成物の総重量に基づいて約１０重量％〜約８０重量％、約１０重量％〜約６０重量％、約２０重量％〜約４０重量％の重量パーセントで本明細書に記載の組成物中に存在し得る。熱可塑性デンプンの具体的に想到される量としては、約１０重量％、約１１重量％、約１２重量％、約１３重量％、約１４重量％、約１５重量％、約１６重量％、約１７重量％、約１８重量％、約１９重量％、約２０重量％、約２１重量％、約２２重量％、約２３重量％、約２４重量％、約２５重量％、約２６重量％、約２７重量％、約２８重量％、約２９重量％、約３０重量％、約３１重量％、約３２重量％、約３３重量％、約３４重量％、約３５重量％、約３６重量％、約３７重量％、約３８重量％、約３９重量％、約４０重量％、約４１重量％、約４２重量％、約４３重量％、約４４重量％、約４５重量％、約４６重量％、約４７重量％、約４８重量％、約４９重量％、約５０重量％、約５１重量％、約５２重量％、約５３重量％、約５４重量％、約５５重量％、約５６重量％、約５７重量％、約５８重量％、約５９重量％、約６０重量％、約６１重量％、約６２重量％、約６３重量％、約６４重量％、約６５重量％、約６６重量％、約６７重量％、約６８重量％、約６９重量％、約７０重量％、約７１重量％、約７２重量％、約７３重量％、約７４重量％、約７５重量％、約７６重量％、約７７重量％、約７８重量％、約７９重量％及び約８０重量％が挙げられる。
【００３９】
熱可塑性ポリマー
開示されている組成物中で使用される熱可塑性ポリマーは、溶融し、その後、冷却すると、結晶化又は硬化するが、更に加熱すると再び溶融できるポリマーである。本明細書で使用される好適な熱可塑性ポリマーは、約６０℃〜約３００℃、又は約８０℃〜約２５０℃、又は１００℃〜２１５℃の溶融温度（凝固温度とも呼ばれる）を有し、好ましい範囲は１００℃〜１８０℃である。
【００４０】
熱可塑性ポリマーの分子量は、ポリマー分子間のもつれを可能にするのに十分であり、なおかつ、溶融紡糸可能であるように十分低い。油を組成物中に添加すると、油なしの組成物と比較して高い分子量の熱可塑性ポリマーを含有する組成物の加工を可能になる。それゆえに、好適な熱可塑性ポリマーは、約１０００ｋＤａ以下、約５ｋＤａ〜約８００ｋＤａ、約１０ｋＤａ〜約７００ｋＤａ、又は約２０ｋＤａ〜約４００ｋＤａの重量平均分子量を有し得る。
【００４１】
熱可塑性ポリマーは、再生可能資源から、又は石油鉱物若しくは油から、誘導され得る。再生可能資源から誘導される熱可塑性ポリマーは、バイオ系であり、例えば、バイオ製造エチレン及びプロピレンモノマーがポリプロピレン及びポリエチレンの製造に使用されている。これらの材料特性は、熱可塑性ポリマー中に炭素１４が存在することを除いて、石油系製品相当物と本質的に同じである。再生可能な熱可塑性ポリマーと石油系熱可塑性ポリマーは、本発明において、コスト及び入手しやすさに依存して、任意の比率で一緒に組み合わせることができる。リサイクルされた熱可塑性ポリマーもまた、単独で、あるいは、再生可能な熱可塑性ポリマー及び／又は石油から誘導された熱可塑性ポリマーと組み合わせて、使用することができる。リサイクルされた熱可塑性ポリマーは、化合前に不必要な汚染物質を除去するように予め調製され得、あるいは、これらは化合中及び押出プロセス中は使用され得、並びに、単純にそのまま混和物中に残され得る。これらの汚染物質としては、微量の他のポリマー、パルプ、色素、無機化合物、有機化合物、並びに、加工されたポリマー組成物において典型的に見られる他の添加剤を挙げることができる。汚染物質は、例えば、繊維紡糸プロセス中の紡糸中断を引き起こすといったような、混和物の最終性能特性に負の影響を与えるべきではない。
【００４２】
好適な熱可塑性ポリマーとしては、一般に、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、これらのコポリマー、及びこれらの組み合わせが挙げられる。この熱可塑性ポリマーは、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリプロピレンコポリマー、ポリエチレンコポリマー、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ乳酸、ポリヒドロキシアルカノエート、ポリアミド−６、ポリアミド−６，６、及びこれらの組み合わせからなる群から選択することができる。このポリマーは、ポリプロピレン系、ポリエチレン系、ポリヒドロキシアルカノエート系ポリマー系、これらのコポリマー及び組み合わせであり得る。
【００４３】
しかしながら、より具体的には、熱可塑性ポリマーとしては、好ましくは、ポリオレフィン、例えば、ポリエチレン又はこれらのコポリマー、低密度、高密度、直鎖低密度若しくは超低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、又はこれらのコポリマー、例えば、アタクチックポリプロピレン；アイソタクチックポリプロピレン、メタロセンアイソタクチックポリプロピレン、ポリブチレン又はこれらのコポリマー；ポリアミド又はこれらのコポリマー、例えば、ナイロン６、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン４６、ナイロン６６；ポリエステル又はこれらのコポリマー、例えば、無水マレイン酸ポリプロピレンコポリマー、ポリエチレンテレフタレート；オレフィンカルボン酸コポリマー、例えば、エチレン／アクリル酸コポリマー、エチレン／マレイン酸コポリマー、エチレン／メタクリル酸コポリマー、エチレン／酢酸ビニルコポリマー又はこれらの組み合わせ；ポリアクリレート、ポリメタクリレート及びこれらのコポリマー、例えば、ポリ（メチルメタクリレート）が挙げられる。ポリマーの他の非限定例としては、ポリカーボネート、ポリ酢酸ビニル、ポリ（オキシメチレン）、スチレンコポリマー、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリスチレン／メチルメタクリレートコポリマー、ポリエーテルイミド、ポリスルホン、又はこれらの組み合わせが挙げられる。一部の実施形態では、熱可塑性ポリマーとしては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド、ポリビニルアルコール、エチレンアクリル酸、ポリオレフィンカルボン酸コポリマー、ポリエステル、及びこれらの組み合わせが挙げられる。
【００４４】
しかしながら、より具体的には、熱可塑性ポリマーとしては好ましくは、ポリオレフィン、例えば、ポリエチレン又はこれらのコポリマー、例えば、低密度、高密度、直鎖低密度、又は超低密度ポリエチレンが挙げられ、それにより、ポリエチレン密度は、１立方センチメートル当たり０．９０グラム〜１立方センチメートル当たり０．９７グラム、最も好ましくは１立方センチメートル当たり０．９２グラム〜１立方センチメートル当たり０．９５グラムの範囲である。ポリエチレンの密度は、分枝の量及びタイプにより決定され、重合技術及びコモノマーのタイプに依存する。ポリプロピレン及び／又はポリプロピレンコポリマー（例えば、アタクチックポリプロピレン；アイソタクチックポリプロピレン、シンジオタクチックポリプロピレン、及びこれらの組み合わせ）もまた使用することができる。ポリプロピレンコポリマー、特にエチレンは、溶融温度を低下させ、特性を改善するために使用することができる。これらのポリプロピレンポリマーは、メタロセン及びチーグラー・ナッタ触媒系を使用して製造することができる。これらのポリプロピレン及びポリエチレン組成物は、一緒に組み合わせて、最終使用特性を最適化することができる。ポリブチレンもまた有用なポリオレフィンである。
【００４５】
生分解性熱可塑性ポリマーもまた本明細書での使用に想到されている。生分解性材料は、この生分解性材料が地中に埋められているかないしは別の方法で微生物と接触している場合（微生物の成長をもたらす環境条件での接触を包含する）、カビ、真菌及び細菌のような微生物により吸収されやすい。好適な生分解性ポリマーとしてはまた、好気性又は嫌気性消化手順を用いて、又は、太陽光、雨、水分、風、温度及びこれらに類するものといった環境要素への曝露によって、環境により分解される生分解性材料が挙げられる。生分解性熱可塑性ポリマーは、個別に、又は生分解性若しくは非生分解性ポリマーの組み合わせとして、使用することができる。生分解性ポリマーとしては、脂肪族成分を含有するポリエステルが挙げられる。これらのポリエステルとしては、脂肪族構成要素を含有するエステル重縮合体及びポリ（ヒドロキシカルボン）酸が挙げられる。エステル重縮合体としては、ポリブチレンサクシネート及びポリブチレンサクシネートコアジペートのような二塩基酸／ジオール脂肪族ポリエステル；ブチレンジオール、アジピン酸、及びテレフタル酸から製造されるターポリマーのような脂肪族／芳香族ポリエステルが挙げられる。ポリ（ヒドロキシカルボン）酸としては、乳酸系ホモポリマー及びコポリマー、ポリヒドロキシブチレート（ＰＨＢ）、又は他のポリヒドロキシアルカノエートホモポリマー及びコポリマーが挙げられる。このようなポリヒドロキシアルカノエートとしては、Ｃ6〜Ｃ12のような高級鎖長モノマーとＰＨＢのコポリマー、米国再発行特許第ＲＥ  ３６，５４８号及び米国特許第５，９９０，２７１号に開示されているもののようなポリヒドロキシアルカノエートが挙げられる。
【００４６】
好適な市販のポリ乳酸の例は、Ｃａｒｇｉｌｌ  ＤｏｗからのＮＡＴＵＲＥＷＯＲＫＳ及び三井化学株式会社からのＬＡＣＥＡである。好適な市販の二塩基酸／ジオール脂肪族ポリエステルの例は、ＢＩＯＮＯＬＬＥ  １０００及びＢＩＯＮＯＬＬＥ  ３０００として、昭和高分子社（日本、東京）から販売されている、ポリブチレンサクシネート／アジパートコポリマーである。好適な市販の脂肪族／芳香族コポリエステルの例は、Ｅａｓｔｍａｎ  ＣｈｅｍｉｃａｌからＥＡＳＴＡＲ  ＢＩＯコポリエステル、又はＢＡＳＦからＥＣＯＦＬＥＸとして、販売されているポリ（テトラメチレンアジペート−コ−テレフタレート）である。
【００４７】
好適な市販のポリプロピレン又はポリプロピレンコポリマーの非限定例としては、Ｂａｓｅｌｌ  Ｐｒｏｆａｘ  ＰＨ−８３５（Ｌｙｏｎｄｅｌｌ−Ｂａｓｅｌｌからの３５メルトフローレートのチーグラー・ナッタアイソタクチックポリプロピレン）、Ｂａｓｅｌｌ  Ｍｅｔｏｃｅｎｅ  ＭＦ−６５０Ｗ（Ｌｙｏｎｄｅｌｌ−Ｂａｓｅｌｌからの５００メルトフローレートのメタロセンアイソタクチックポリプロピレン）、Ｐｏｌｙｂｏｎｄ  ３２００（Ｃｒｏｍｐｔｏｎからの２５０メルトフローレートの無水マレイン酸ポリプロピレンコポリマー）、Ｅｘｘｏｎ  Ａｃｈｉｅｖｅ  ３８５４（Ｅｘｘｏｎ−Ｍｏｂｉｌ  Ｃｈｅｍｉｃａｌからの２５メルトフローレートのメタロセンアイソタクチックポリプロピレン）、Ｍｏｓｔｅｎ  ＮＢ４２５（Ｕｎｉｐｅｔｒｏｌからの２５メルトフローレートのチーグラー・ナッタアイソタクチックポリプロピレン）、Ｄａｎｉｍｅｒ  ２７５１０（Ｄａｎｉｍｅｒ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  ＬＬＣからのポリヒドロキシアルカノエートポリプロピレン）、Ｄｏｗ  Ａｓｐｕｎ  ６８１１Ａ（Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌからの２７メルトインデックスのポリエチレンポリプロピレンコポリマー）及びＥａｓｔｍａｎ  ９９２１（Ｅａｓｔｍａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌからの公称０．８１の固有粘度を有するポリエステルテレフタル酸ホモポリマー）が挙げられる。
【００４８】
熱可塑性ポリマー成分は、上記のような単一ポリマー種、又は、上記のような２つ以上の熱可塑性ポリマーのブレンドであり得る。
【００４９】
ポリマーがポリプロピレンである場合、熱可塑性ポリマーは、ポリプロピレンの測定に使用されるＡＳＴＭ  Ｄ−１２３８により測定したとき、５ｇ／１０ｍｉｎを超えるメルトフローインデックスを有することができる。他の想到されるメルトフローインデックスとしては、１０ｇ／１０ｍｉｎ超、２０ｇ／１０ｍｉｎ超、又は約５ｇ／１０ｍｉｎ〜約５０ｇ／１０ｍｉｎが挙げられる。
【００５０】
油及びワックス
開示されている組成物において使用される油又はワックスは、脂質、鉱油（又はワックス）、又はこれらの組み合わせである。油は、室温にて液体である（例えば、２５℃以下の融点を有する）化合物を指すのに用いられ、一方、ワックスは、室温にて固体である（例えば、２５℃を超える融点を有する）化合物を指すのに用いられる。ワックスはまた、組成物中の最も高容量のポリマー成分の溶融温度よりも高い融点を有することができる。用語「ワックス」はこれ以降、温度に依存して固体結晶状態又は溶融状態のいずれかである成分を指すことができる。ワックスは、熱可塑性ポリマー及び／又は熱可塑性デンプンが固体である温度では固体であり得る。例えば、ポリプロピレンは９０℃にて半結晶固体であり、この温度はワックスの融点を上回り得る。
【００５１】
開示されている組成物で使用されるワックスは、脂質、鉱物ワックス、又はこれらの組み合わせであり、この脂質、鉱物ワックス、又はこれらの組み合わせは２５℃を超える融点を有する。より好ましいのは３５℃を超える融点であり、更により好ましいのは４５℃超、最も好ましいのは５０℃超である。ワックスは、組成物中の熱可塑性ポリマーの溶融温度よりも低い融点を有し得る。用語「ワックス」及び「油」は、２５℃での又はその付近での成分の結晶化度により差異化される。全ての場合で、「ワックス」は、熱可塑性ポリマーよりも低い最高溶融温度を有し、好ましくは１００℃未満、最も好ましくは８０℃未満である。ワックスは、脂質であり得る。この脂質は、モノグリセリド、ジグリセリド、トリグリセリド、脂肪酸、脂肪族アルコール、エステル化脂肪酸、エポキシ化脂質、マレイン化脂質、水素添加脂質、脂質から誘導されるアルキド樹脂、スクロースポリエステル又はこれらの組み合わせであり得る。鉱物ワックスは、直鎖アルカン、分枝状アルカン、又はこれらの組み合わせであり得る。ワックスは部分的又は完全に水素添加された材料、又はこれらの組み合わせ及び混合物であり得、これらは、その前は改質されていない形態で室温にて液体であった。温度がワックスの溶融温度を上回る場合、これは液体の油である。溶融した状態にある場合、ワックスは「油」を呼ぶことができる。用語「ワックス」及び「油」は、２５℃にて測定されたときの意味を有するのみである。ワックスは２５℃にて固体であり、一方、油は２５℃にて固体ではない。そうでなければ、これらは２５℃超でも互換的に使用される。
【００５２】
この脂質は、モノグリセリド、ジグリセリド、トリグリセリド、脂肪酸、脂肪族アルコール、エステル化脂肪酸、エポキシ化脂質、マレイン化脂質、水素添加脂質、脂質から誘導されるアルキド樹脂、スクロースポリエステル又はこれらの組み合わせであり得る。鉱油又はワックスは、直鎖アルカン、分枝状アルカン、又はこれらの組み合わせであり得る。ワックスは部分的又は完全に水素添加された材料、又はこれらの組み合わせ及び混合物であり得、これらは、その前は改質されていない形態で室温にて液体であった。
【００５３】
本明細書に開示されている組成物において想到される油又はワックスの非限定例としては、牛脂、ヒマシ油、ココナッツ油、ココナッツ種子油、トウモロコシ胚芽油、綿実油、魚油、亜麻仁油、オリーブ油、オイチシカ油、パーム核油、パーム油、パーム種子油、ピーナッツ油、菜種油、ベニバナ油、大豆油、マッコウクジラ油、ヒマワリ種子油、トール油、キリ油、鯨油、及びこれらの組み合わせが挙げられる。具体的なトリグリセリドの非限定例としては、例えば、トリステアリン、トリオレイン、トリパルミチン、１，２−ジパルミトオレイン、１，３−ジパルミトオレイン、１−パルミト−３−ステアロ−２−オレイン、１−パルミト−２−ステアロ−３−オレイン、２−パルミト−１−ステアロ−３−オレイン、トリリノレイン、１，２−ジパルミトリノレイン、１−パルミト−ジリノレイン、１−ステアロ−ジリノレイン、１，２−ジアセトパルミチン、１，２−ジステアロ−オレイン、１，３−ジステアロ−オレイン、トリミリスチン、トリラウリン及びこれらの組み合わせなどのトリグリセリドが挙げられる。想到される具体的な脂肪酸の非限定例としては、カプリン酸、カプロン酸、カプリル酸、ラウリン酸、ラウロレイン酸、リノール酸、リノレン酸、ミリスチン酸、ミリストレイン酸、オレイン酸、パルミチン酸、パルミトレイン酸、ステアリン酸及びこれらの混合物が挙げられる。
【００５４】
ワックスは、ピーク溶融温度を生じるように溶融温度の分布を有し得るので、ワックス溶融温度は、２５℃以上でワックス成分の５０重量パーセント超が溶融したときに２５℃以上のピーク溶融温度を有するものと定義される。この測定は、示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用いて行うことができ、融解熱はワックスの重量パーセント分率と同等とみなされる。
【００５５】
ゲル透過クロマトグラフィー（ＧＰＣ）により測定されるワックスの数平均分子量は、２ｋＤａ未満、好ましくは１．５ｋＤａ未満、更に好ましくは１．２ｋＤａ未満であるべきである。
【００５６】
ワックスの量は、重力測定による重量喪失法を介して測定される。１ｍｍ以下の最も狭い試料寸法で凝固した混合物をアセトンの中に、アセトン１００ｇ当たり混合物１ｇの比率で還流フラスコシステムを用いて配置する。まず、混合物を計量し、その後、還流フラスコの中に入れ、その後、アセトンを入れ、混合物を６０℃に２０時間にわたって加熱する。サンプルを取り出し、６０分にわたって空気乾燥させ、最終重量を測定する。ワックスの重量パーセントを計算するための等式は次のようになる。
ワックスの重量％＝（［初期質量−最終質量］／［初期質量］）×１００％
【００５７】
油は、ピーク溶融温度を生じるように溶融温度の分布を有し得るので、油溶融温度は、２５℃以下で油成分の５０重量パーセント超が溶融したときに２５℃以下のピーク溶融温度を有するものと定義される。この測定は、示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用いて行うことができ、融解熱は油の重量パーセント分率と同等とみなされる。
【００５８】
ゲル透過クロマトグラフィー（ＧＰＣ）により測定される油の数平均分子量は、２ｋＤａ未満、好ましくは１．５ｋＤａ未満、更に好ましくは１．２ｋＤａ未満であるべきである。
【００５９】
油又はワックスは、再生可能材料からであり得る（例えば、再生可能資源から誘導され得る）。本明細書で使用するとき、「再生可能資源」とは、その消費速度に匹敵する速度（例えば、１００年の時間枠内）で自然過程によって生産されるものである。この資源は、自然に、又は農業的手法によって補充され得る。再生可能資源の非限定例としては、植物（例えば、サトウキビ、テンサイ、トウモロコシ、ジャガイモ、柑橘果実、木本植物、リグノセルロース誘導体、ヘミセルロース誘導体、セルロース廃棄物）、動物、魚、細菌、真菌及び林産物が挙げられる。これらの資源は、自然発生、交雑、又は遺伝子組み換えされた生物であることができる。生成に１００年超かかる原油、石炭、天然ガス及び泥炭などの天然資源は、再生可能資源とは考えられない。鉱油、石油及び石油ゼリーは、石炭の副産物の廃液流として考えられ、再生可能ではないが、副産物の油と考えることができる。
【００６０】
鉱物ワックスの具体例としては、パラフィン（例えば、ペトロラタム）、モンタンワックス、並びに、クラッキングプロセスから生じるポリオレフィンワックス、好ましくはポリエチレンから誘導されるワックスが挙げられる。鉱物ワックス及び植物から誘導されるワックスは、一緒に組み合わせることができる。植物系ワックスは、炭素１４含有量により差異化することができる。
【００６１】
本明細書に開示されている油又はワックスは、組成物の総重量に基づいて約５重量％〜約４０重量％の重量パーセントで組成物中に存在する。油又はワックスの他の想到される重量％範囲としては、組成物の総重量に基づいて約８重量％〜約３０重量％が挙げられ、好ましい範囲は約１０重量％〜約３０重量％、約１０重量％〜約２０重量％、又は約１２重量％〜約１８重量％である。想到される具体的な油又はワックスの重量％としては、組成物の総重量に基づいて約５重量％、約６重量％、約７重量％、約８重量％、約９重量％、約１０重量％、約１１重量％、約１２重量％、約１３重量％、約１４重量％、約１５重量％、約１６重量％、約１７重量％、約１８重量％、約１９重量％、約２０重量％、約２１重量％、約２２重量％、約２３重量％、約２４重量％、約２５重量％、約２６重量％、約２７重量％、約２８重量％、約２９重量％、約３０重量％、約３１重量％、約３２重量％、約３３重量％、約３４重量％、約３５重量％、約３６重量％、約３７重量％、約３８重量％、約３９重量％、及び約４０重量％が挙げられる。
【００６２】
添加剤
本明細書に開示されている組成物は、添加剤を更に含み得る。添加剤は、組成物全体に分散することができ、あるいは、実質的に熱可塑性層の熱可塑性ポリマー部分に、実質的に組成物の油部分に、又は実質的に組成物のＴＰＳ部分に、存在することができる。添加剤が組成物の油部分に存在する場合、添加剤は油溶性又は油分散性であり得る。アルキド樹脂も組成物に添加することができる。アルキド樹脂は、例えば、ポリオール、多塩基酸、及び／又は無水物を含む。
【００６３】
本明細書に開示されている組成物において想到される添加剤の部類の非限定例としては、香料、染料、顔料、ナノ粒子、帯電防止剤、充填剤、及びこれらの組み合わせが挙げられる。本明細書に開示されている組成物は、単一の添加剤、又は複数の添加剤の混合物を含有し得る。例えば、香料及び着色剤（例えば、顔料及び／又は染料）が組成物中に存在し得る。添加剤は、存在する場合、約０．０５重量％〜約２０重量％、又は約０．１重量％〜約１０重量％の重量パーセントで存在する。具体的に想到される重量百分率としては、約０．５重量％、約０．６重量％、約０．７重量％、約０．８重量％、約０．９重量％、約１重量％、約１．１重量％、約１．２重量％、約１．３重量％、約１．４重量％、約１．５重量％、約１．６重量％、約１．７重量％、約１．８重量％、約１．９重量％、約２重量％、約２．１重量％、約２．２重量％、約２．３重量％、約２．４重量％、約２．５重量％、約２．６重重％、約２．７重量％、約２．８重量％、約２．９重量％、約３重量％、約３．１重量％、約３．２重量％、約３．３重量％、約３．４重量％、約３．５重量％、約３．６重量％、約３．７重量％、約３．８重量％、約３．９重量％、約４重量％、約４．１重量％、約４．２重量％、約４．３重量％、約４．４重量％、約４．５重量％、約４．６重量％、約４．７重量％、約４．８重量％、約４．９重量％、約５重量％、約５．１重量％、約５．２重量％、約５．３重量％、約５．４重量％、約５．５重量％、約５．６重量％、約５．７重量％、約５．８重量％、約５．９重量％、約６重量％、約６．１重量％、約６．２重量％、約６．３重量％、約６．４重量％、約６．５重量％、約６．６重量％、約６．７重量％、約６．８重量％、約６．９重量％、約７重量％、約７．１重量％、約７．２重量％、約７．３重量％、約７．４重量％、約７．５重量％、約７．６重量％、約７．７重量％、約７．８重量％、約７．９重量％、約８重量％、約８．１重量％、約８．２重量％、約８．３重量％、約８．４重量％、約８．５重量％、約８．６重量％、約８．７重量％、約８．８重量％、約８．９重量％、約９重量％、約９．１重量％、約９．２重量％、約９．３重量％、約９．４重量％、約９．５重量％、約９．６重量％、約９．７重量％、約９．８重量％、約９．９重量％、及び約１０重量％が挙げられる。
【００６４】
本明細書で使用するとき、用語「香料」は、本明細書に開示されている組成物から実質的に放出される任意の発香性物質を指すために使用される。アルデヒド、ケトン、アルコール及びエステルなどの材料といった広範囲にわたる化学物質が香料として使用するために公知である。より一般的には、様々な化学成分の複雑な混合物を含む天然起源の植物油及び動物油並びに滲出物が、香料としての使用で知られている。本明細書における香料は、組成が比較的単純なものであってもよく、又は天然及び合成の化学成分の高度に洗練された複雑な混合物を含んでもよく、全て任意の所望の香りを提供するように選択される。典型的な香料としては、例えば、ビャクダン、シベット及びパチョリ油といった外来材料を含有する木質／土質基材を挙げることができる。香料は、軽い花の香り（例えば、バラ抽出物、スミレ抽出物、及びライラック）を有することができる。香料はまた、望ましい果実の香り、例えば、ライム、レモン、オレンジなどの香りをもたらすように配合することができる。本発明の組成物及び物品に供給される香料は、リラックス又は爽快な雰囲気をもたらすといったアロマセラピー効果によって選択され得る。したがって、喜ばしいないしは望ましい香りを発散する任意の物質は、本発明の組成物及び物品において香料活性剤として使用され得る。
【００６５】
顔料又は染料は、無機、有機、又はこれらの組み合わせであり得る。想到される顔料及び染料の具体例としては、ピグメントイエロー（Ｃ．Ｉ．１４）、ピグメントレッド（Ｃ．Ｉ．４８：３）、ピグメントブルー（Ｃ．Ｉ．１５：４）、ピグメントブラック（Ｃ．Ｉ．７）、及びこれらの組み合わせが挙げられる。具体的に想到される染料としては、直接染料、酸性染料、塩基性染料及び様々な溶剤可溶性染料などの水溶性インク着色剤が挙げられる。例としては、限定されるものではないが、ＦＤ＆Ｃ  Ｂｌｕｅ  １（Ｃ．Ｉ．４２０９０：２）、Ｄ＆Ｃ  Ｒｅｄ  ６（Ｃ．Ｉ．１５８５０）、Ｄ＆Ｃ  Ｒｅｄ  ７（Ｃ．Ｉ．１５８５０：１）、Ｄ＆Ｃ  Ｒｅｄ  ９（Ｃ．Ｉ．１５５８５：１）、Ｄ＆Ｃ  Ｒｅｄ  ２１（Ｃ．Ｉ．４５３８０：２）、Ｄ＆Ｃ  Ｒｅｄ  ２２（Ｃ．Ｉ．４５３８０：３）、Ｄ＆Ｃ  Ｒｅｄ  ２７（Ｃ．Ｉ．４５４１０：１）、Ｄ＆Ｃ  Ｒｅｄ  ２８（Ｃ．Ｉ．４５４１０：２）、Ｄ＆Ｃ  Ｒｅｄ  ３０（Ｃ．Ｉ．７３３６０）、Ｄ＆Ｃ  Ｒｅｄ  ３３（Ｃ．Ｉ．１７２００）、Ｄ＆Ｃ  Ｒｅｄ  ３４（Ｃ．Ｉ．１５８８０：１）、及びＦＤ＆Ｃ  Ｙｅｌｌｏｗ  ５（Ｃ．Ｉ．１９１４０：１）、ＦＤ＆Ｃ  Ｙｅｌｌｏｗ  ６（Ｃ．Ｉ．１５９８５：１）、ＦＤ＆Ｃ  Ｙｅｌｌｏｗ  １０（Ｃ．Ｉ．４７００５：１）、Ｄ＆Ｃ  Ｏｒａｎｇｅ  ５（Ｃ．Ｉ．４５３７０：２）、及びこれらの組み合わせが挙げられる。
【００６６】
想到される充填剤としては、限定するものではないが、例えば、マグネシウム、アルミニウム、ケイ素及びチタンの酸化物といった無機充填剤が挙げられる。これらの材料は、安価な充填剤又は加工助剤として添加することができる。充填剤として機能し得る他の無機材料としては、これらに限定されるものではないが、ケイ酸マグネシウム水和物、二酸化チタン、炭酸カルシウム、粘土、チョーク、窒化ホウ素、石灰岩、珪藻土、雲母ガラス、石英、及びセラミックスが挙げられる。更に、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、リン酸塩などの無機塩を使用してもよい。
【００６７】
想到される界面活性剤としては、アニオン性界面活性剤、両性界面活性剤、又はアニオン性界面活性剤と両性界面活性剤との組み合わせ、並びにこれらの組み合わせ、例えば、米国特許第３，９２９，６７８号及び同第４，２５９，２１７号、並びに、欧州特許第４１４  ５４９号、国際公開第９３／０８８７６号及び同第９３／０８８７４号において開示されている界面活性剤が挙げられる。
【００６８】
想到されるナノ粒子としては、金属、金属酸化物、炭素の同素体、粘土、有機改質粘度、硫酸塩、窒化物、水酸化物、オキシ／水酸化物、特定の非水溶性ポリマー、ケイ酸塩、リン酸塩及び炭酸塩が挙げられる。例としては、二酸化ケイ素、カーボンブラック、グラファイト、グラフィーム（grapheme）、フラーレン、膨張化グラファイト、カーボンナノチューブ、タルク、炭酸カルシウム、ベントナイト（betonite）、モンモリロン石、カオリン、シリカ、アルミノケイ酸塩、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、酸化アンチモン、長石、雲母、ニッケル、銅、鉄、コバルト、スチール、金、銀、白金、アルミニウム、ウォラストナイト、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、二酸化チタン、酸化セリウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化スズ、酸化鉄（Ｆｅ2Ｏ3、Ｆｅ3Ｏ4）及びこれらの混合物が挙げられる。ナノ粒子は、本明細書に開示されている組成物の強度、熱安定性、及び／又は磨耗耐性を増強することができ、組成物に電気特性を付与することができる。
【００６９】
更に想到される添加剤としては、熱可塑性ポリマーのための成核剤及び清澄剤が挙げられる。例えば、ポリプロピレンに好適な具体例は、安息香酸及び誘導体（例えば、安息香酸ナトリウム及び安息香酸リチウム）、並びに、カオリン、タルク及び亜鉛グリセロレートが挙げられる。ジベンジリデンソルビトール（ＤＢＳ）は、使用できる清澄剤の例である。使用できる他の成核剤は、有機カルボン酸塩、リン酸ナトリウム、及び金属塩（例えば、二安息香酸アルミニウム）である。成核剤又は清澄剤は、２０パーツパーミリオン（２０ｐｐｍ）〜２０，０００ｐｐｍの範囲で添加することができ、より好ましい範囲は２００ｐｐｍ〜２０００ｐｐｍであり、最も好ましい範囲は１０００ｐｐｍ〜１５００ｐｐｍである。成核剤の添加は、最終混和組成物の引張り及び衝撃特性を改善するために使用することができる。
【００７０】
想到される帯電防止剤としては、帯電防止効果をもたらすと知られている布地柔軟剤が挙げられる。例えば、Ｎ，Ｎ−ジ（タローオイル（tallowoyl）−オキシ−エチル）−Ｎ，Ｎ−ジメチルアンモニウムメチルサルフェートといった、２０超のヨウ素価を有する脂肪族アシル基を有する布地柔軟剤が挙げられる。
【００７１】
繊維
本発明において繊維は、モノコンポーネント又はマルチコンポーネントであってよい。用語「繊維」は、１，０００より大きい長さ対厚さの比を有する、固化ポリマー形状として定義される。本発明のモノコンポーネント繊維はまた、多成分であってもよい。本明細書で使用するところの成分とは、物質又は材料の化学種を意味するものとして定義される。多成分繊維は、本明細書で使用するとき、２種以上の化学種又は材料を含有する繊維を意味するように定義される。多成分ポリマー及びアロイポリマーは、本発明では同じ意味を有し、互換的に使用することができる。一般的には、繊維は、モノコンポーネントのタイプのものか、又はマルチコンポーネントのタイプのものとすることができる。コンポーネントとは、本明細書で使用するとき、繊維の別の部分に対して空間的関係を有する、繊維の別個の部分として定義される。用語「マルチコンポーネント」は、本明細書で使用するとき、繊維が、互いに対する空間的関係において２つ以上の別個の部分を有することとして定義される。用語「マルチコンポーネント」は、繊維が、互いに対する空間的関係において２つの別個の部分を有することとして定義される、バイコンポーネントを包含する。マルチコンポーネント繊維の異なるコンポーネントは、繊維の横断面にわたって実質的に個別の区域内に配置構成され、繊維の長さに沿って連続して延びる。マルチコンポーネント繊維を作製するための方法は、当該技術分野において周知である。マルチコンポーネント繊維の押出成形は、１９６０年代には周知であった。Ｄｕｐｏｎｔは、マルチコンポーネント機能の主要な技術開発企業であり、米国特許第３，２４４，７８５号及び同第３，７０４，９７１号は、これらの繊維を作製するために使用される技術の技術的な説明を記載している。１９７１年のＭｅｒｒｏｗ  Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ、Ｒ．Ｊｅｆｆｒｉｅｓによる「Ｂｉｏｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  Ｆｉｂｅｒｓ」は、バイオコンポーネント技術の強固な基礎を形作った。より最近の刊行物としては、「Ｔａｙｌｏｒ−Ｍａｄｅ  Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ  ａｎｄ  Ｂｉｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  Ｆｉｂｅｒｓ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  Ｎｏｎｗｏｖｅｎ  Ｉｎｄｕｓｔｒｙ」（Ｔａｐｐｉ  Ｊｏｕｒｎａｌ  １９９１年１２月（１０３ページ））、及び「Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｆｉｂｅｒ  Ｓｐｉｎｎｉｎｇ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」（Ｎａｋａｊｉｍａ編、Ｗｏｏｄｈｅａｄ  Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇより）が挙げられる。
【００７２】
本発明で形成される不織布は、種々の押出成形システムから、同じ紡糸口金を通じて供給される、複数のタイプのモノコンポーネント繊維を含み得る。この実施例では、押出成形システムは、種々のポリマーを別個の毛管に供給するマルチコンポーネント押出成形システムである。例えば、一方の押出システムがワックスと共にポリプロピレンを供給し、もう一方がポリプロピレンコポリマーを供給するようにすることでコポリマー組成物は異なる温度で溶融する。第二の例では、一方の押出システムがポリエチレン樹脂を供給し、もう一方がワックスと共にポリプロピレンを供給する。第三の例では、一方の押出システムが３０重量パーセントのワックスと共にポリプロピレン樹脂を供給し、もう一方が、第一のポリプロピレン樹脂とは異なる分子量を有するポリプロピレン樹脂を３０重量パーセントのワックスと共に供給する。このシステムでのポリマーの比率は、９５：５〜５：９５、好ましくは９０：１０〜１０：９０及び８０：２０〜２０：８０の範囲とすることができる。
【００７３】
バイコンポーネント繊維及びマルチコンポーネント繊維は、サイドバイサイド型の構成、シース／コア型（対称及び偏心）の構成、分割パイ型の構成、リボン型の構成、海島型の構成、又はこれらの任意の組み合わせであってよい。シースはコアの周囲において連続的又は非連続的であってよい。代表的なマルチコンポーネント繊維の非限定的な実施例は、米国特許第６，７４６，７６６号に開示されている。コアに対するシースの重量比は、約５：９５〜約９５：５である。本発明の繊維は、種々の幾何学的形状を有し得、それらの形状としては、丸形、楕円形、星形、３葉形、３〜８つの葉を備える多葉形、矩形、Ｈ形状、Ｃ形状、Ｉ形状、Ｕ形状、及び他の様々な偏心形状が挙げられるが、これらに限定されない。中空繊維もまた、使用することができる。好ましい形状は、丸形、３葉形、及びＨ形状である。丸形及び３葉形の繊維形状はまた、中空であってもよい。
【００７４】
シース／コア型バイコンポーネント繊維が好ましい。好ましい一例では、コア内のコンポーネントは、熱可塑性ポリマー及びワックスを含有し得、一方、シースはこれらを含有しない。この場合、繊維の表面でのワックスへの曝露は、低減されるか又は削除される。別の好ましい例では、シースはワックスを含有し、コアはワックスを含有しない。この場合、繊維表面におけるワックスの濃度は、コアにおけるワックスの濃度よりも高い。シース／コア型バイコンポーネント繊維を用いると、ワックスの濃度は、シース若しくはコアのいずれかにおいて所望の特性を付与するように又はいくらか濃度勾配を付与するように、選択することができる。海島型バイコンポーネント繊維は、シース／コア型繊維の１つのタイプであると考えられるが、複数のコアを伴うと理解すべきである。分割パイ型繊維（中空及び中実）が想到される。一例として、バイコンポーネント繊維デザインの分割型パイのタイプを使用して、ワックスを含有しない領域からワックスを含有する領域を分割することが挙げられる。分割は、機械的変形、流体力学的な力の適用、又は他の好適なプロセスの間に生じ得る。
【００７５】
トリコンポーネント繊維も想到される。有用なトリコンポーネント繊維の一例は、三層のシース／シース／コア型繊維であり、各コンポーネントは異なる量のワックスを含有する。各層における異なる量のワックスは、追加の効果をもたらし得る。例えば、コアは、１０メルトフローのポリプロピレンと３０重量パーセントのワックスのブレンドであり得る。中間層のシースは、２５メルトフローのポリプロピレンと２０重量パーセントのワックスのブレンドであり得、最外層は直鎖の３５メルトフローレートのポリプロピレンであり得る。各層の間のワックス含有量が４０重量％未満であることが好ましく、より好ましくは２０重量％未満である。想到される別のタイプの有用なトリコンポーネント繊維は、シースも有する分割パイ型バイコンポーネントデザインである。
【００７６】
「高度細繊化繊維」とは、高い引き下げ（draw down）比を有する繊維として定義される。繊維全体の引き下げ比は、最大直径での繊維（典型的には、毛管から抜け出た直後に生じる）と、最終用途での最終的な繊維直径との比率として定義される。繊維全体の引き下げ比は、１．５より大きい、好ましくは５より大きい、より好ましくは１０より大きい、最も好ましくは１２より大きい。これは、触覚性、及び有用な機械的特性を達成するために必要である。
【００７７】
繊維は、２００μｍ未満の直径を有し得る。繊維直径は、混合物が微細繊維を製造するために使用されている場合、少なくとも０．１μｍであり得る。繊維は、本質的に連続性又は本質的に不連続性であり得る。スパンボンド不織布を作製するために一般に使用される繊維は、約５μｍ〜約３０μｍ、より好ましくは１０μｍ〜約２０μｍ、最も好ましくは１２μｍ〜約１８μｍの直径を有する。微細繊維直径は、０．１μｍ〜約５μｍ、好ましくは０．２μｍ〜約３μｍ、最も好ましくは０．３μｍ〜約２μｍの直径を有する。繊維直径は、ダイの形状、紡糸速度又は延伸速度、質量スループット、並びにブレンド組成及びレオロジーにより制御される。本明細書に記載の繊維は、環境分解性である。
【００７８】
本明細書に記載の繊維は典型的には、使い捨て不織布物品を作製するのに使用される。物品は一般にフラッシャブルである。本明細書で使用するとき、用語「フラッシャブル」は、トイレを流した際にトイレ又は任意の他の汚物排水管を詰まらせることなく一掃するようにトイレのような腐敗廃棄システムにおいて溶解、分散、分解及び／又は分解可能である物質を指す。繊維及び得られる物品はまた、水性反応性であり得る。用語「水性反応性」は、水中に配置又は流されたときに観察可能及び測定可能な変化をもたらすことを意味する。典型的な観察としては、物品が臭う、バラバラになる、溶解することに留意すること又は概ね弱まった構造を観察することが挙げられる。
【００７９】
本発明では、繊維の親水性及び疎水性を調節することができる。ベース樹脂の特性は、共重合を介した親水性の特性を有し得る（特定のポリエステル（一般にスルホポリエステル群のポリマーである、Ｅａｓｔｍａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ製のＥＡＳＴＯＮＥ）又はポリプロピレン若しくはポリエチレンなどのポリオレフィンに関する場合など）か、又はベース樹脂に添加され、そのベース樹脂を親水性にさせる材料を有し得る。添加物の代表的な例には、ＣＩＢＡ  Ｉｒｇａｓｕｒｆ（登録商標）の群の添加物が含まれる。本発明における繊維は親水性にされた後も、処理又はコーティングされ得る。本発明では、耐久性のある親水性が好ましい。耐久性のある親水性とは、２回以上の流体相互作用の後に、親水性の特性を維持していることとして、定義される。例えば、評価中のサンプルが、耐久性のある親水性に関して試験される場合には、サンプル上に水を注ぎ、湿潤を観察することができる。サンプルが浸潤しているならば、そのサンプルは、初期には親水性である。次に、サンプルを水で完全にすすぎ、乾燥させる。このすすぎは、サンプルを大きな容器内に入れて１０秒間攪拌し、次いで乾燥させることによって、最良に行なわれる。乾燥後のサンプルはまた、再び水と接触させた場合にも、浸潤するべきである。
【００８０】
繊維を形成した後に、その繊維を更に処理してもよく、又はその接着布を処理することもできる。親水性仕上げ又は疎水性仕上げを追加して、布地の表面エネルギー及び化学的性質を調節することができる。例えば、疎水性である繊維を湿潤剤で処理し、水性液体の吸収を促進させることができる。接着布もまた、界面活性剤、顔料、スリップ剤、塩、又は他の材料を含有する局所溶液で処理し、繊維の表面特性を更に調節することができる。
【００８１】
本発明における繊維は、捲縮させることが可能であるが、この繊維は捲縮させないことが好ましい。捲縮繊維は、一般に、２つの方法で作り出される。第１の方法は、既に紡糸された後の、繊維の機械的な変形である。繊維を溶融紡糸して、最終フィラメント直径まで引き下げ、一般的には、２次元的捲縮若しくは３次元的捲縮のいずれかを付与する歯車又はスタッファーボックスに通して、機械的に処理する。この方法は、最も毛羽立てられたステープルファイバーを製造することにおいて、使用される。繊維を捲縮させるための第２の方法は、スパンレイドプロセスにおいて捲縮することが可能な、マルチコンポーネント繊維を押し出すことである。当業者は、バイコンポーネント捲縮スパンボンド繊維を作製する数多くの方法が存在することを認識するであろうが、しかしながら、本発明に関しては、捲縮スパンレイド不織布を作製するために、３つの主要な技術を考察する。第１の方法は、ポリマーの種類、ポリマーの分子量特徴（例えば分子量の分布）、又は添加剤の含量の差異に基づく紡糸線におけるポリマーの結晶化の差のために紡糸線において生じる捲縮である。第２の方法は、スパンレイド基材へと紡糸された後の、繊維の収縮差である。例えば熱接着プロセスの間などに、スパンレイドウェブを加熱することによって、紡糸されたままの繊維内での結晶化度の差異のために、繊維の捲縮を引き起こすことができる。捲縮を引き起こす第３の方法は、繊維又はスパンレイドウェブを、機械的に伸張させることである（一般に、機械的な伸張に関しては、ウェブは一体となって接着されている）。この機械的な伸張は、２種のポリマーコンポーネント間の、応力−歪み曲線における差異を顕在化させることができ、この差異によって捲縮を引き起こすことができる。
【００８２】
繊維の引張り強度は、大体２５メガパスカル（ＭＰａ）を超える。本明細書に開示されている繊維は、約５０ＭＰａ超、好ましくは約７５ＭＰａ超、より好ましくは約１００ＭＰａ超の引張り強度を有する。引張り強度は、ＡＳＴＭ  ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｄ  ３８２２−９１に記載の手順又は同様の試験に従って、Ｉｎｓｔｒｏｎを用いて測定される。
【００８３】
本明細書に開示されている繊維は、脆くなく、２ＭＰａ超、５０ＭＰａ超、又は１００ＭＰａ超の強靱性を有する。強靱性は、応力ひずみ曲線の下の面積として定義され、試料標点距離は２５ｍｍであり、１分当たり５０ｍｍのひずみ速度である。繊維の弾性又は伸張性もまた所望され得る。
【００８４】
本明細書に開示されている繊維は、十分な熱可塑性ポリマーが繊維内又は繊維の外側コンポーネント（すなわち、バイコンポーネントのシース）上に存在する場合、熱接着性であり得る。加圧される熱結合及びスルーエアヒート結合方法では熱結合性の繊維が最も効果的に使用される。熱接着性は典型的には、組成物が繊維の約１５重量％超、好ましくは約３０重量％超、最も好ましくは約４０重量％超、最も好ましくは５０重量％超の濃度で存在するときに、得られる。
【００８５】
本明細書に開示されている繊維は、存在する組成物の量及び繊維の具体的な構成に依存して環境分解性である。「環境分解性」は、生分解性、分解性（disintigratable）、分散性、フラッシャブル又はコンポスト化可能、又はこれらの組み合わせとして、定義される。繊維、不織布ウェブ、及び物品は環境分解性であり得る。結果として、繊維は、既存のコンポスト化設備において容易かつ安全に処理され得るか又はフラッシャブルであり得るかのいずれかであり、既存の下水インフラシステムに対して有害な結果を引き起こすことなく安全に排水管に流すことができる。拭き取り用品及び生理用品のような使い捨て製品において使用される際の繊維のフラッシャブル性は、更なる便利さ及び裁量を消費者に提供する。
【００８６】
用語「生分解性」は、好気性及び／又は嫌気性環境に曝露されると、微生物、加水分解及び／又は化学作用により最終的にはモノマー成分に分解される物質を指す。好気性条件下では、生分解は、材料を二酸化炭素及び水のような最終生成物に変形する。嫌気性条件下では、生分解は、材料を二酸化炭素と水とメタンに変形する。生分解性プロセスは多くの場合、無機化と説明される。生分解性は、物質（例えば、繊維）の全ての有機成分が生物活性を通して最終的には分解にさらされることを意味する。
【００８７】
様々な組織により及び異なる国々で時間をかけて確立されてきた様々な異なる規格化された生分解性方法が存在する。試験は具体的な試験条件査定方法及び所望される基準において様々ではあるが、大抵の物質について同じ結論に至るように、異なるプロトコル間でも合理的な収束が存在する。好気性生分解性については、米国材料試験協会（ＡＳＴＭ）がＡＳＴＭ  Ｄ  ５３３８−９２：制御組成条件下でのプラスチック材料の好気性生分解のための試験方法（Test methods for Determining Aerobic Biodegradation of Plastic Materials under Controlled Composting Conditions）を確立している。このＡＳＴＭ試験は、５８℃の高温に保持された活性コンポストの存在下で微生物による同化作用の結果として放出される二酸化炭素の量をモニターすることにより時間に応じて無機化する試験材料のパーセントを測定する。二酸化炭素生成試験は、電解呼吸計により行われ得る。経済協力開発機構（ＯＥＣＤ）からの３０１Ｂのような他の標準的なプロトコルもまた使用され得る。酸素不在下での標準生分解試験は、ＡＳＴＭ  Ｄ  ５５１１−９４といった様々なプロトコルにおいて説明されている。これらの試験を使用して、嫌気性固体廃棄物処理設備又は衛生埋立地における材料の生分解性をシミュレートする。しかしながら、これらの条件は、本明細書に記載されている繊維及び不織布について記載されている使い捨ての実用例のタイプにはそれほど妥当ではない。
【００８８】
繊維性基材が急速に砕けて、コンポスト化される場合にはスクリーニングした後に識別不可能なほどに、あるいは、流される場合には排水管の詰まりを生じ得ないほどに、小さな破片に寸断する及び分解する能力を有すると、分解は生じる。分解性材料はまたフラッシャブルでもある。分解性のついてのほとんどのプロトコルは、様々なマトリックスに曝露された場合の試験材料の経時的な重量喪失を測定する。好気性及び嫌気性分解の両方が使用される。重量喪失は、材料を排水及び汚泥に曝露した後で１ミリメートルの孔を有する１８メッシュの篩上でもはや回収できない繊維の試験材料の量により決定される。分解については、初期サンプルの重量とスクリーン上で回収されたサンプルの乾燥重量との差異が分解の速度及び量を決定する。生分解性及び分解についての試験は、非常に同様な環境又は同じ環境が試験に使用されると、非常に同様になる。分解を判定するためには残っている材料の重量を測定し、一方、生分解性については発生する気体を測定する。本明細書に開示されている繊維は、急速に分解することができる。
【００８９】
本明細書に開示されている繊維はコンポスト化可能でもあり得る。ＡＳＴＭは、コンポスト化可能性についての試験方法及び規格を開発してきた。この試験は３つの特性を測定する：生分解性、分解、及び環境毒性のないこと。生分解性及び分解を測定するための試験は、上述している。コンポスト化可能性についての生分解性基準に適合するためには、材料は、４０日以内に二酸化炭素に少なくとも約６０％転化されなければならない。分解基準としては、材料は、廃棄物の中にあったならば有していたであろう実際の形状及び厚さで、試験材料の１０％未満が２ミリメートルのスクリーン上に残っていなければならない。最後の基準−環境毒性がない−を満たすには、生分解副産物は、種子発芽及び植物生育に負の影響を呈してはならない。この基準についての１つの試験は、ＯＥＣＤ  ２０８に詳述されている。Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｂｉｏｄｅｇｒａｄａｂｌｅ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅは、いったん製品がＡＳＴＭ  ６４００−９９規格を満たすと立証されたら、コンポスト化可能性についてロゴを発行する。プロトコルはドイツのＤＩＮ  ５４９００に従い、これは、１回のコンポスト化サイクル以内に分解を完了させる任意の材料の最大限の厚さを判定するものである。
【００９０】
本明細書に記載の繊維は、使い捨て不織布物品を作製するのに使用できる。物品は一般にフラッシャブルである。本明細書で使用するとき、用語「フラッシャブル」は、トイレを流した際にトイレ又は任意の他の汚物排水管を詰まらせることなく一掃するようにトイレのような腐敗廃棄システムにおいて溶解、分散、分解及び／又は分解可能である物質を指す。繊維及び得られる物品はまた、水性反応性であり得る。用語「水性反応性」は、水中に配置又は流されたときに観察可能及び測定可能な変化をもたらすことを意味する。典型的な観察としては、物品が臭う、バラバラになる、溶解することに留意すること又は概ね弱まった構造を観察することが挙げられる。
【００９１】
この繊維から製造された不織布製品は、特定の機械的特性、特に強度、可撓性、柔軟性及び吸光度を呈する。強度の目安としては、乾燥及び／又は湿潤引張り強度が挙げられる。可撓性は剛性と関連しており、柔軟性に起因するものであると考えられる。一般的に柔軟性は、可撓性及びテクスチャの両方と関連する生理学的に知覚される属性として述べられる。吸収性は、製品が流体を取り込む能力、並びにその流体を保持する容量と関連している。
【００９２】
繊維の構成
本明細書に開示されている繊維は、多くの異なる構成であり得る。繊維は、多成分であり得る。本明細書で使用するところの成分とは、物質又は材料の化学種を意味するものとして定義される。多成分繊維は、本明細書で使用するとき、２種以上の化学種又は材料を含有する繊維を意味するように定義される。一般に、繊維は、モノコンポーネント又はマルチコンポーネントの構成を有し得る。コンポーネントとは、本明細書で使用するとき、繊維の別の部分に対して空間的関係を有する、繊維の別個の部分として定義される。マルチコンポーネントという用語は、本明細書で使用するとき、繊維が、互いに対する空間的関係において２つ以上の別個の部分を有することとして定義される。マルチコンポーネントという用語は、繊維が、互いに対する空間的関係において２つの別個の部分を有することとして定義される、バイコンポーネントを包含する。マルチコンポーネント繊維の異なるコンポーネントは、繊維の横断面にわたって実質的に個別の区域内に配置構成され、繊維の長さに沿って連続して延びる。
【００９３】
例えば多葉（multi-lobal）繊維及びマルチコンポーネント繊維のようなスパンボンド構造体、短繊維、中空繊維、形状付き繊維はいずれも本発明の組成物及び方法を用いて製造できる。マルチコンポーネント繊維、一般にバイコンポーネント繊維は、サイドバイサイド型の構成、シース／コア型の構成、分割パイ型の構成、リボン型の構成、海島型の構成であり得る。シースはコアの周囲において連続的又は非連続的であってよい。コアに対するシースの重量比は、約５：９５〜約９５：５である。本明細書に開示されている繊維は、円形、楕円形、星形、矩形、及び他の多様な変化形が挙げられる異なる幾何学形を有することができる。
【００９４】
本明細書に開示されている繊維は、分割可能な繊維でもあり得る。レオロジー、熱、及び凝固の挙動差は、分割を引き起こせる可能性がある。分割は、リングローリング、応力若しくはひずみ、研磨剤の使用、又は差を設けた伸長といった機械的手段によっても、並びに／あるいは、流体動学的又は空気力学的といった流体に引き起こされたひずみによっても、生じ得る。
【００９５】
バイコンポーネント繊維については、本明細書に開示されている組成物は、シース及びコアの両方であり得、コンポーネントのうちの一方がもう一方のコンポーネントよりも多くの油及び／又は添加剤を含有している。あるいは、本明細書に開示されている組成物は、コアが例えば、純粋のポリマーといった、他の材料であるシースであり得る。組成物はあるいは、シースが例えば、純粋のポリマーといった、他のポリマーであるコアであり得る。所望の繊維の正確な構成は、繊維の用途に依存する。
【００９６】
本明細書に記載されている組成物の作製プロセス
ポリマーとデンプンと油の溶融混合：ポリマー、ＴＰＳ、並びに、油及び／又はワックスは、油及び／又はワックスの存在下でポリマーとＴＰＳを溶融することにより、好適に混合することができる。熱可塑性ポリマーとＴＰＳが溶融すると、ワックスも溶融状態になることが理解されよう。溶融状態において、ポリマーと、ＴＰＳと、油及び／又はワックスは、せん断にかけられ、これにより、油は、ポリマー及び／又はＴＰＳの中に分散することができる。溶融状態になると、油及び／又はワックスと、ポリマー及び／又はＴＰＳは、互いに対する相溶性を著しく強める。
【００９７】
熱可塑性ポリマーと、ＴＰＳと、油及び／又はワックスと、の溶融混合は、多くの異なるプロセスにおいて達成することができるが、組成物の好ましい形態を生じさせるためにはより高せん断でのプロセスが好ましい。これらのプロセスは、従来の熱可塑性ポリマー加工装置を必要とし得る。この一般のプロセス順序は、熱可塑性ポリマーとＴＰＳをシステムに添加し、熱可塑性ポリマーとＴＰＳを溶融し、その後、油及び／又はワックスを添加することを必要とする。しかしながら、これらの材料は、具体的な混合システムの性質に依存して任意の順序で添加することができる。
【００９８】
開示されているプロセスでは、熱可塑性デンプン（ＴＰＳ）は、熱可塑性ポリマー並びに／あるいは油及び／又はワックスと混合する前に、調製される。米国特許第７，８５１，３９１号、同第６，７８３，８５４号及び同第６，８１８，２９５号は、ＴＰＳの製造プロセスを記載している。しかしながら、ＴＰＳはインラインで作製でき、熱可塑性ポリマーと油／ワックスと同じ製造プロセスで組み合わされて単一工程プロセスにおいて本明細書に開示されている組成物を作製することができる。例えば、デンプンと、デンプン可塑剤と、熱可塑性ポリマーと、をまず二軸押出成形機で組み合わせ、熱可塑性ポリマーの存在下でＴＰＳを形成する。その後、油／ワックスを、第二の供給位置を介してＴＰＳ／熱可塑性ポリマー混合物の中に導入する。
【００９９】
単軸押出成形機：単軸押出成形機は、ほとんどの溶融ポリマー押出成形機において使用されている典型的な加工装置である。単軸押出成形機は典型的にはバレル内に単一のシャフトを備え、シャフトとバレルは特定のネジ素子（例えば、形状及び離間距離）を操作されてせん断特性を調整する。単軸押出成形機の典型的なＲＰＭ範囲は、約１０〜約１２０である。単軸押出成形機の設計は、供給区画、圧縮区画及び計器区画から構成される。供給区画では、かなり高い間隙容積のネジ山を用いて、ポリマーを加熱して圧縮区画に供給し、溶融を完了し、完全に溶解したポリマーをせん断する。圧縮区画では、ネジ山の間の間隙容積を低減する。計器区画では、ポリマーを、ネジ山の間の低い間隙容積を用いて最も高いせん断量にかける。この作業のために、汎用単軸設計が使用された。この装置において、連続又は安定状態タイプのプロセスが達成され、組成物コンポーネントは望まれる位置にて導入され、次に標的領域内で温度及びせん断にかけられる。このプロセスは、単軸プロセスにおける各位置での相互作用の物理的性質が時間に応じて一定であるので、安定した状態のプロセスであると考えることができる。このことは、温度及びせん断の領域ごとの調整を可能にすることによって混合プロセスを最適化できるようにし、せん断はネジ素子及び／又はバレルの設計又はネジ速度を介して変更することができる。
【０１００】
単軸押出成形機を出る混合組成物は、次に、溶融物を押し出して液体冷媒（多くの場合、水）に入れることを介してペレット化することができ、次にポリマーストランドは小片に切断することができる。ポリマー加工において使用される溶融ポリマーのペレット化プロセスには２つの基本的タイプが存在する：ストランドカット及び水中ペレット化である。ストランドカットにおいて、組成物は、液体媒体中で急速に（一般に１０秒よりもはるかに短い時間で）クエンチされ、その後、小片に切断される。水中ペレット化プロセスにおいて、溶融ポリマーは小片に切断され、次に同時又はその直後に低温液体の存在下に配置され、この液体はポリマーを急速にクエンチし、結晶化する。これらの方法は周知であり、ポリマー加工産業において使用されている。
【０１０１】
押出成形機から出てくるポリマーストランドは、非常に多くの場合１℃〜５０℃の温度範囲を有する（例えば、通常は、ほぼ室温、すなわち、２５℃である）水浴槽の中に直ちに配置される。混合組成物についての別の最終用途は、所望の構造に更に加工することである（例えば、繊維紡糸又は射出成形）。単軸押出成形プロセスは、高度の混合及び高クエンチ速度を提供することができる。単軸押出成形機はまた、ペレット化組成物を繊維及び射出成形物品に更に加工するために使用することができる。例えば、繊維単軸押出成形機は、標準的な汎用ネジプロファイル及び３０：１の長さ：直径比を有する３７ｍｍシステムであり得る。
【０１０２】
例えば、繊維単軸押出成形機は、標準的な汎用ネジプロファイル及び３０：１の長さ：直径比を有する３７ｍｍシステムである。単軸押出成形機の場合、既に製造されたＴＰＳ及び熱可塑性ポリマーを油／ワックスと組み合わせることができ、あるいは、既に製造されたＴＰＳを、熱可塑性ポリマーの中に既に分散された油／ワックスと組み合わせることができる。第一のケースでは、既に製造されたＴＰＳ配合物は溶融することができ、油／ワックス添加剤は単軸押出成形機に直接投入し、その後、繊維紡糸にかける又は最終使用製品にすることができる。混合は、単軸押出成形機内で直接達成される。第二のケースでは、油／ワックスは例えば、ポリプロピレンといった熱可塑性ポリマーに添加するための手順と同様に、ベースのＴＰＳ配合物が製造された後に第二工程においてＴＰＳの中に添加される。
【０１０３】
二軸押出成形機：二軸押出成形機は、高い強度の混合が必要とされるほとんどの溶融ポリマー押出成形において使用される典型的な装置である。二軸押出成形機は、２本のシャフトと外側バレルとを備える。二軸押出成形機の典型的なＲＰＭ範囲は、約１０〜約１２００である。２本のシャフトは、同方向回転又は異方向回転することができ、精密公差、高強度混合を可能にする。このタイプの装置において、連続又は安定状態タイプのプロセスが達成され、組成物コンポーネントはネジに沿って望まれる位置にて導入され、標的領域内で高温及びせん断にかけられる。このプロセスは、単軸プロセスにおける各位置での相互作用の物理的性質が時間に応じて一定であるので、安定した状態のプロセスであると考えることができる。このことは、温度及びせん断の領域ごとの調整を可能にすることによって混合プロセスを最適化できるようにし、せん断はネジ素子及び／又はバレルの設計を介して変更することができる。
【０１０４】
二軸押出成形機の端部における混合組成物は、次に、溶融物を押し出して液体冷媒（多くの場合、水）に入れることを介してペレット化することができ、次にポリマーストランドは小片に切断される。ポリマー加工において使用される溶融ポリマーのペレット化プロセスには２つの基本的タイプが存在する：ストランドカット及び水中ペレット化である。ストランドカットにおいて、組成物は、液体媒体中で急速に（一般に１０秒よりもはるかに短い時間で）クエンチされ、その後、小片に切断される。水中ペレット化プロセスにおいて、溶融ポリマーは小片に切断され、次に同時又はその直後に低温液体の存在下に配置され、この液体はポリマーを急速にクエンチし、結晶化する。混合組成物についての別の最終用途は、所望の構造に更に加工することである（例えば、繊維紡糸又は射出成形）。
【０１０５】
４０：１の長さ：直径比システムを同方向回転するＢａｋｅｒ  Ｐｅｒｋｉｎｓ  ＣＴ−２５（２５ｍｍ）を使用して、３つの異なるネジプロファイルを採用することができる。この特定のＣＴ−２５は９つの領域から構成され、温度並びにダイ温度は制御することができる。領域１と２の間（位置Ａ）、領域２と３の間（位置Ｂ）、領域４と５の間（位置Ｃ）及び領域６と７の間（位置Ｄ）に位置する４つの液体射出部位もまた可能である。
【０１０６】
液体射出位置は、直接加熱されないが、隣接する領域の温度を介して間接的に加熱される。位置Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤは、添加剤を射出するために使用できる。領域６は、追加の固体を添加するための又はガス抜きのために使用されるサイドフィーダーを含有できる。領域８は、必要であれば、残留蒸気を除去するためのバキュームを含有できる。特に記載しない限り、溶融ワックスは、位置Ａにて射出される。ワックスは糊タンクを介して溶融し、加熱されたホースを介して二軸に供給される。糊タンク及び供給ホースはどちらもワックスの融点を超える温度に加熱される（例えば、約８０℃）。
【０１０７】
２つのタイプの領域（輸送及び混合）がＣＴ−２５において使用される。輸送領域では、材料は加熱され（必要であれば領域１において行われる溶融を介して領域２に送り出すことも包含する）、低度〜中度のせん断を行いながらバレルの長さに沿って輸送される。混合区画は、せん断及び混合を劇的に増加させる特別な素子を含有する。混合区画の長さ及び位置は、必要に応じてせん断を増加又は低下させるために、必要に応じて変更することができる。
【０１０８】
混合素子の２つの主要なタイプがせん断及び混合に使用される。第一のタイプは混練ブロックであり、第二のタイプは熱機械的エネルギー素子である。単一の混合ネジは、逆回転素子が続く単一セットでの混練ブロックから構成される混合素子を用いるネジ全長の１０．６％を有する。混練素子は、ＲＫＢ  ４５／５／１２（素子の全長が１２ｍｍで、４５°のオフセットで５つのローブを有する右回りの混練ブロック）、続いて２つのＲＫＢ  ４５／５／３６（素子の全長が３６ｍｍで、４５°のオフセットで５つのローブを有する右回りの混練ブロック）、続いてＲＫＢ  ４５／５／１２及び２つの逆方向回転素子２４／１２  ＬＨ（素子の全長が１２ｍｍで、２４ｍｍのピッチの左回りの逆方向回転素子）である。
【０１０９】
単純な混合ネジ混合素子は、領域７に位置する。強化ネジ（Intensive screw）は、全部で４つの追加の混合区画から構成される。第一区画は、ＲＫＢ４５／５／３６（領域２に位置する）の単一素子である混練ブロックの単一セットであり、続いて、輸送素子が、第二混合領域が位置する領域３に入る。第二混合領域では、２つのＲＫＢ  ４５／５／３６素子に直接続いて４つのＴＭＥ  ２２．５／１２（１回転当たり２２．５枚の歯及び、１２ｍｍの素子全長を有するサーモメカニカル素子）があり、その後、２つの輸送素子が第三の混合領域に入る。領域４の末端に位置して領域５に入る第三混合領域は、３つのＲＫＢ  ４５／５／３６とＫＢ４５／５／１２  ＬＨ（素子の全長が１２ｍｍで、４５°のオフセットで５つのローブを有する左回りの逆方向回転素子）から構成される。材料は領域６を通って、２つのＴＭＥ  ２２．５／１２、７つのＲＫＢ  ４５／５／１２、続いてＳＥ  ２４／１２  ＬＨから構成される最終混合領域に輸送される。ＳＥ  ２４／１２  ＬＨは逆回転素子であり、最終混合領域がポリマー及び添加剤で完全に充填できるようにし、強化混合が生じる。逆回転素子は、与えられている混合領域における滞留時間を制御でき、混合レベルにとって鍵となる寄与因子である。
【０１１０】
高強度混合ネジは、３つの区画から構成される。第一混合区画は領域３に位置し、２つのＲＫＢ４５／５／３６であり、３つのＴＭＥ  ２２．５／１２が続き、その後は第二混合区画への輸送手段である。第二混合区画の前に３つのＲＳＥ  １６／１６（１６ｍｍのパッチ及び１６ｍｍの素子全長を有する右回り輸送素子）素子を使用して、第二混合領域へのポンプ供給を増強する。領域５における第二混合領域は、３つのＲＫＢ  ４５／５／３６、それに続くＫＢ  ４５／５／１２  ＬＨ、その後の完全逆回転素子ＳＥ  ２４／１２  ＬＨから構成される。混合領域の前のＳＥ  １６／１６素子と２つの逆回転素子の組み合わせは、せん断及び混合を大きく増強する。第三混合領域は領域７に位置し、３つのＲＫＢ  ４５／５／１２、それに続く２つのＴＭＥ  ２２．５．１２及びその後の３つ以上のＲＫＢ４５／５／１２から構成される。第三混合領域は、逆回転素子ＳＥ  ２４／１２  ＬＨを備えている。
【０１１１】
追加のネジ素子のタイプは、逆回転素子であり、これはネジのその部分において充填レベルを増大させ、より良好な混合をもたらすことができる。二軸混練は、成熟した分野である。当業者であれば、適切な混合及び分散について書籍を調べることができる。これらのタイプの軸押出成形機は、当該技術分野において周知であり、一般的な説明は、Ｔｗｉｎ  Ｓｃｒｅｗ  Ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ  ２Ｅ：Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ａｎｄ  Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ（Ｊａｍｅｓ  Ｗｈｉｔｅ，Ｈａｎｓｅｎ  Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎｓ）に見出すことができる。具体例は混合について与えられているが、必要とされる混合レベルを達成するために様々な素子の構成を用いて、多くの異なる組み合わせが可能である。
【０１１２】
ＴＰＳのインライン製造のために、７０重量％の固形分のソルビトールの溶液を使用して、分解及び可塑化して、ＴＰＳを製造することができる。サイドフィーダーは、デンプン及び液体のソルビトールからの大半の水分をガス抜きするために、領域６に設置することができる。次に、熱可塑性ポリマー（例えば、ポリプロピレン又は本明細書に記載の他の熱可塑性ポリマー）を分解デンプンに添加することができる。油／ワックスは、加熱し、位置Ｃ又はＤにて混練システムに添加することができる。ＴＰＳ配合物及び油／ワックスが同じプロセスにおいて添加される場合には、混合を増強し、様々なプロセス工程が分離できるように、より長いＬ：Ｄ比の押出成形機の使用が好ましい。押出成形機の比が４０：１を超えることが想到され、好ましくは最大で６０：１であり、更に長いものも考えられる。
【０１１３】
組成物の特性
本明細書に開示されている組成物は、既知の熱可塑性組成物に利点をもたらす以下の特性のうちの１つ以上を有し得る。これらの利益は、単独で又は組み合わせて存在し得る。
【０１１４】
ずり粘度の低減：粘度の低減は、プロセス圧力を減らすこと（低いずり粘度）により、効果的に高いポリマー流速を可能にできるので、あるいは、材料を改善するポリマー及び／又はＴＰＳ分子量の増加を可能にできるので、プロセス改善である。油／ワックスが不在であると、存在しているプロセス条件にて、好適なやり方で、高いポリマー流速でポリマー及び／又はＴＰＳを加工することができない。あるいは、油／ワックスが存在すると、低いプロセス温度が可能になり、これにより、様々なコンポーネント（例えば、ＴＰＳコンポーネント）の分解を低減することができる。
【０１１５】
持続可能な含有量：持続可能な材料を存在するポリマー系の中に含むことが、強く求められている特性である。自然成長サイクルを通して毎年置き換えることができる材料は、環境への影響を全体的に低下させるのに寄与し、求められている。
【０１１６】
顔料着色：顔料をポリマーに添加することは多くの場合、ポリマーマトリックス内粒子である高価な無機化合物を使用することを伴う。これらの粒子は多くの場合大きく、組成物の加工を妨げ得る。本明細書に開示されている油及び／又はワックスを使用すると、（液滴直径により測定されると）微細な分散体及び熱可塑性ポリマー及び／又はＴＰＳ全体にわたって均質な分布は、従来のインク化合物を介してのような色合いが可能になる。大豆インクは、紙発行において広く使用されているが、加工性に影響しない。
【０１１７】
香り：例えば、ＳＢＯ又はＨＳＢＯといった油及び／又はワックスは、ベースの熱可塑性ポリマー及び／又はＴＰＳよりもはるかに優先的に香料を含有できるので、本組成物は、最終使用に有益である芳香を含有するように、使用することができる。多くの香り付きろうそくは、ＳＢＯ系又はパラフィン系材料を用いて作られ、そのため、最終組成物のためにこれらを組み込むことは有用である。
【０１１８】
形態：組成物の製造において製造される形態を介してこの利益はもたらされる。形態は、強化混合と急速な結晶化の組み合わせにより、生じる。強化混合は使用される混練プロセスからもたらされ、急速な結晶化は使用される冷却プロセスから生じる。高強度混合が所望され、急速な結晶化を使用して、微細孔径及び比較的均質な孔径分布を保つ。
【０１１９】
耐水性：疎水性材料をＴＰＳ材料に添加することにより、デンプンの耐水性を改善する。
【０１２０】
表面の感触：油／ワックスの存在は、組成物の表面特性を変更することができ、多くの場合、組成物の表面をより柔らかくする。
【０１２１】
紡糸性能の改善：油の添加は、繊維の紡糸を改善し、添加剤が組成物調製中に混合された未希釈のポリマーに対して、得られるフィラメントの直径の更なる微細化が可能になる。
【０１２２】
繊維の作製プロセス
繊維は、本明細書に開示の組成物の溶融物から紡糸することができる。溶融紡糸においては、押出品での質量損失は存在しない。溶融紡糸は、溶液からの湿式紡糸又は乾式紡糸などの、他の紡糸とは区別されるが、それらの紡糸では、揮発又は拡散によって、溶媒が押出品から除去されていることにより、質量損失がもたらされる。
【０１２３】
紡糸は、１２０℃〜約３２０℃、好ましくは１８５℃〜約２５０℃、最も好ましくは２００℃〜約２３０℃で生じ得る。１００メートル／分を超える繊維紡糸速度が好ましい。好ましくは、繊維紡糸速度は、約１，０００〜約１０，０００メートル／分、より好ましくは約２，０００〜約７，０００メートル／分、最も好ましくは約２，５００〜約５，０００メートル／分である。ポリマー組成物は、繊維における脆さを避けるために迅速に紡糸される。
【０１２４】
連続性繊維はスパンボンド法又はメルトブロープロセスにより製造することができ、あるいは、不連続性（ステープルファイバー）繊維を製造することもできる。また、多様な繊維製造法を組み合わせて、組み合わせ技法を生み出してもよい。
【０１２５】
均質ブレンドは、従来の溶融紡糸装置においてマルチコンポーネント繊維に溶融紡糸することができる。装置は、マルチコンポーネントの所望の形態に基づいて選択される。市販の溶融紡糸装置は、Ｍｅｌｂｏｕｒｎｅ，Ｆｌｏｒｉｄａにある、Ｈｉｌｌｓ，Ｉｎｃ．より入手可能である。紡糸の温度は、約１００℃〜約３２０℃の範囲である。加工温度は、各コンポーネントの化学的性質、分子量、及び濃度によって決められる。紡糸された繊維は、従来のゴデット巻き取りシステムを用いて、又は、空気抵抗細繊化デバイスにより、回収することができる。ゴデットシステムが使用される場合、繊維は更に、約２５℃〜約２００℃の温度での後押出延伸を介して配向することができる。延伸された繊維を次に捲縮及び／又は切断して、カーディング、エアレイド、又はフルイドレイド処理に使用される不連続繊維（短繊維）にしてもよい。
【０１２６】
例えば、シース内の組成物とコア内の異なる組成物を使用するバイコンポーネントのシース／コア型繊維に好適なプロセスは、以下の通りである。１０重量％のＳＢＯを含有する組成物が混練を介してまず調製され、３０重量％のＳＢＯを含有する第二組成物が混練を介してまず調製される。１０重量％のＳＢＯコンポーネントの押出成形機プロファイルは、３つのヒーター領域の押出成形機の最初の３つの領域においては１８０℃、２００℃及び２２０℃であり得る。移動ライン及び溶融ポンプヒーター温度は、第一組成物のために２２０℃であり得る。第二組成物の押出成形機温度プロファイルは、３つのヒーター領域の押出成形機の最初の３つの領域においては１８０℃、２３０℃及び２３０℃であり得る。移動ライン及び溶融ポンプは、２３０℃に加熱され得る。この場合、紡糸口金温度は、２２０℃〜２３０℃であり得る。
【０１２７】
微細繊維製造
一実施形態では、均質ブレンドは、溶融フィルムフィブリル化により１つ以上のフィラメント又は繊維に紡糸される。好適なシステム及び溶融フィルムフィブリル化方法は、米国特許第６，３１５，８０６号、同第５，１８３，６７０号、及び同第４，５３６，３６１号（Ｔｏｒｏｂｉｎ  ｅｔ  ａｌ．）、並びに米国特許第６，３８２，５２６号、同第６，５２０，４２５号、及び同第６，６９５，９９２号（Ｒｅｎｅｋｅｒ  ｅｔ  ａｌ．、Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｏｆ  Ａｋｒｏｎに譲渡）に記載されている。他の溶融フィルムフィブリル化方法及びシステムは、Ｊｏｈｎｓｏｎ，ｅｔ  ａｌ．に付与された米国特許第７，６６６，３４３号及び同第７，９３１，４５７号、Ｋｒａｕｓｅ  ｅｔ  ａｌ．に付与された米国特許第７，６２８，９４１号、並びにＫｒａｕｓｅ，ｅｔ  ａｌ．に付与された米国特許第７，７２２，３４７号に記載されている。上記特許に記載の方法及び装置は、均質及び狭い繊維分布を有し、繊維欠陥が低減又は最小化されている不織布ウェブを提供する。溶融フィルムフィブリル化プロセスは、均質ブレンドの１つ以上の溶融フィルム、１つ以上の加圧流体の流れ（又は流体の流れの繊維化）を供給して、溶融フィルムをリガメントにフィブリル化し、これを加圧流体の流れにより細繊化することを含む。場合により、１つ以上の加圧流体の流れは、繊維を形成するためのリガメントの細繊化及びクエンチを助けるために供給される。実施形態の均質ブレンドのうちの１つを用いる溶融フィルムフィブリル化プロセスから製造される繊維は、典型的には約１００ナノメートル（０．１マイクロメートル）〜約５０００ナノメートル（５マイクロメートル）の範囲の直径を有する。一実施形態では、均質ブレンドの溶融フィルムフィブリル化プロセスから製造される繊維は、２マイクロメートル未満、より好ましくは１マイクロメートル（１０００ナノメートル）未満、最も好ましくは１００ナノメートル（０．１マイクロメートル）〜約９００ナノメートル（０．９マイクロメートル）の範囲である。溶融フィルムフィブリル化を用いて製造される均質ブレンドの繊維の平均直径（少なくとも１００個の繊維サンプルの算術平均直径）は、２．５マイクロメートル未満、より好ましくは１マイクロメートル未満、最も好ましくは０．７マイクロメートル（７００ナノメートル）未満である。メジアン繊維径は、１マイクロメートル以下であり得る。一実施形態では、溶融フィルムフィブリル化プロセスにより製造される均質ブレンドの繊維の少なくとも５０％は、１マイクロメートル未満の直径を有し得、より好ましくは繊維の少なくとも７０％は１マイクロメートル未満の直径を有し得、最も好ましくは繊維の少なくとも９０％は１マイクロメートル未満の直径を有し得る。特定の実施形態では、更には、９９％以上の繊維は、溶融フィルムフィブリル化プロセスを用いて製造したときに、１マイクロメートル未満の直径を有し得る。
【０１２８】
溶融フィルムフィブリル化プロセスでは、均質ブレンドは典型的には、液体を生じ、容易に流れるまで、加熱される。均質ブレンドは、溶融フィルムフィブリル化の際、約１２０℃〜約３５０℃、一実施形態では約１６０℃〜約３５０℃、別の実施形態では約２００℃〜約３００℃の温度であり得る。均質ブレンドの温度は、組成物に依存する。加熱された均質ブレンドは、約１０３．４ｋＰａ（１５ポンド毎平方インチ絶対圧（ｐｓｉａ））〜約２７５７．９ｋＰａ（４００ｐｓｉａ）、別の実施形態では約１３７．９ｋＰａ（２０ｐｓｉａ）〜約１３７９．０ｋＰａ（２００ｐｓｉａ）、更に別の実施形態では約１７２．４ｋＰａ（２５ｐｓｉａ）〜約６８９．５ｋＰａ（１００ｐｓｉａ）の圧力下に置かれる。
【０１２９】
加圧された繊維化流体の流れの非限定例は、空気又は窒素といった気体、あるいは、均質ブレンド組成を有する任意の適合する他の流体（反応性又は不活性として定義される）である。繊維化流体の流れは、加熱された均質ブレンドの温度に近い温度であり得る。繊維化流体の流れの温度は、均質なブレンドの流れ及び溶融フィルムの形成に役立つために、加熱された均質ブレンドよりも高い温度であり得る。一実施形態では、繊維化流体の流れの温度は、加熱された均質ブレンドよりも約１００℃高く、別の実施形態では加熱された均質ブレンドよりも約５０℃高く、あるいは、加熱された均質ブレンドの温度とちょうど同じである。あるいは、繊維化流体の流れの温度は、加熱された均質ブレンドよりも低くなり得る。一実施形態では、繊維化流体の流れの温度は、加熱された均質ブレンドよりも約５０℃低く、別の実施形態では加熱された均質ブレンドよりも約１００℃低く、あるいは、加熱された均質ブレンドの温度よりも２００℃低い。特定の実施形態では、繊維化流体の流れの温度は、約−１００℃〜約４５０℃の範囲、より好ましくは約−５０℃〜３５０℃の範囲、最も好ましくは０℃〜約３００℃の範囲であり得る。繊維化流体の流れの圧力は、均質ブレンドをフィブリル化するのに十分であり、加熱された均質ブレンドの圧力よりも高い。繊維化流体の流れの圧力は、約１０３．４ｋＰａ（１５ｐｓｉａ）〜約３４４７．４ｋＰａ（５００ｐｓｉａ）、より好ましくは約２０６．８ｋＰａ（３０ｐｓｉａ）〜約１３７９．０ｋＰａ（２００ｐｓｉａ）、最も好ましくは約２７５．８ｋＰａ（４０ｐｓｉａ）〜約６８９．５ｋＰａ（１００ｐｓｉａ）の範囲であり得る。繊維化流体の流れは、溶融フィルムフィブリル化の位置で、約２００メートル／秒を超える速度を有してもよい。一実施形態では、溶融フィルムフィブリル化の位置で、繊維化流体の流れの速度は、約３００メートル／秒を超え、すなわち遷音速、別の実施形態では約３３０メートル／秒を超え、すなわち音速、更なる別の実施形態では約３５０〜約９００メートル／秒（ｍ／ｓ）、すなわち約マッハ１〜マッハ３の超音速となるであろう。繊維化流体の流れは脈動してもよく、又は定常流であってもよい。均質ブレンド処理量は主に、使用される具体的な均質ブレンド、装置設計、並びに均質ブレンドの温度及び圧力に依存する。均質ブレンド処理量は、例えば、円形ノズルにおいて、１オリフィス当たり約１グラム／分を超える。一実施形態では、均質ブレンド処理量は、１オリフィス当たり約１０グラム／分を超え、別の実施形態では１オリフィス当たり約２０グラム／分を超え、更なる別の実施形態では１オリフィス当たり約３０グラム／分を超える。スロットノズルを有する実施形態では、均質ブレンド処理量は、スロットノズルのメートル幅当たり約０．５キログラム／時間を超える。別のスロットノズル実施形態では、均質ブレンド流体処理量は、スロットノズルのメートル幅当たり約５キログラム／時間を超え、別のスロットノズル実施形態では、均質ブレンド流体処理量は、スロットノズルのメートル幅当たり約２０キログラム／時間を超え、更なる別のスロットノズル実施形態では、均質ブレンド流体処理量は、スロットノズルのメートル幅当たり約４０キログラム／時間を超える。スロットノズルの特定の実施形態では、均質ブレンド流体処理量は、スロットノズルのメートル幅当たり約６０キログラム／時間を超え得る。一時に数個のオリフィス又はノズルを作動させる可能性があり、このことは全体の生産処理量を更に増大させる。処理量は、圧力、温度及び速度と共に、オリフィス又はノズルで、円形及びスロットノズルの両方に関して測定される。
【０１３０】
場合により、飛沫同伴流体を使用して脈動又は波動する圧力場を誘導し、多数の繊維の形成を助けてもよい。飛沫同伴流体の非限定例は、加圧空気、窒素、酸素、又は均質ブレンド組成物と適合可能な（反応性又は不活性と定義される）任意の他の流体といった加圧気体流である。高速度を有する飛沫同伴流体（entertaining fluid）は、音速（すなわち、約３３０ｍ／ｓ）又は超音速（すなわち、約３３０ｍ／ｓ超）を有し得る。低速度を有する飛沫同伴流体は、典型的には約１〜約１００ｍ／ｓ、別の実施形態では約３〜約５０ｍ／ｓの速度を有する。飛沫同伴流体の流れ１４中に低乱流を有して、通常、流体の流れ中に存在する高乱流により生じる繊維同士のもつれを最小にすることが望ましい。飛沫同伴流体１４の温度は、上記の繊維化流体の流れと同じか、又は、フィラメントのクエンチを助けるためにそれよりも高い温度を有し得、範囲は約−４０℃〜４０℃、別の実施形態では約０℃〜約２５℃である。追加の流体の流れは、ノズルから出るフィラメントの周りに「カーテン」又は「囲い板」を形成し得る。任意の流体の流れが均質ブレンドの繊維化に寄与することができ、したがって、一般に繊維化流体の流れと呼ぶことができる。
【０１３１】
本発明におけるスパンレイドプロセスは、米国特許第３，８０２，８１７号、同第５，５４５，３７１号、同第６，５４８，４３１号、及び同第５，８８５，９０９号に開示されるような高速紡糸プロセスを用いて作られる。これらの溶融紡糸プロセスでは、押出成形機が、溶融ポリマーを溶融ポンプに供給し、この溶融ポンプが、特定の体積の溶融ポリマーを送り出すと、この溶融ポリマーは、複数個の毛管から構成される紡糸パックを通過して移動し、繊維へと形成され、ここでその繊維は、空気焼入れ区域を通過して冷却され、空気圧的に引き下げられて、その寸法を高度細繊化繊維へと低減し、分子レベルの繊維配向によって繊維強度を増大させる。次に、この引き出された繊維は、形成ベルト又は形成テーブルと称される場合が多い、多孔性のベルト上に堆積する。
【０１３２】
スパンレイドプロセス
本発明におけるベース基材を形成する繊維は、好ましくは、スパンレイド布地を形成する連続フィラメントである。スパンレイド布地とは、本質的に連続的なフィラメントから形成される、基本的に凝集性の引張り特性を有さない、非接着布地として定義される。連続フィラメントとは、１０，０００：１を超える比率の、長さ対直径の高い比率を有する繊維として定義される。スパンレイド布地を構成する、本発明における連続フィラメントは、短繊維、短く切断された繊維、又は他の意図的に作製された短い長さの繊維ではない。本発明において本質的に連続性であると定義される連続フィラメントは、平均して、長さ１００ｍｍを超え、好ましくは長さ２００ｍｍを超える。本発明における連続フィラメントはまた、意図的に又は非意図的に、捲縮されていない。本質的に不連続な繊維及びフィラメントは、長さ１００ｍｍ未満、好ましくは長さ５０ｍｍ未満の長さを有するものとして定義される。
【０１３３】
本発明におけるスパンレイドプロセスは、米国特許第３，８０２，８１７号、同第５，５４５，３７１号、同第６，５４８，４３１号、及び同第５，８８５，９０９号に開示されるような高速紡糸プロセスを用いて作られる。これらの溶融紡糸プロセスでは、押出成形機が、溶融ポリマーを溶融ポンプに供給し、この溶融ポンプが、特定の体積の溶融ポリマーを送り出すと、この溶融ポリマーは、複数個の毛管から構成される紡糸パックを通過して移動し、繊維へと形成され、ここでその繊維は、空気焼入れ区域を通過して冷却され、空気圧的に引き下げられて、その寸法を高度細繊化繊維へと低減し、分子レベルの繊維配向によって繊維強度を増大させる。次に、この引き出された繊維は、形成ベルト又は形成テーブルと称される場合が多い、多孔性のベルト上に堆積する。
【０１３４】
連続したフィラメントを製造するために使用される本発明のスパンレイドプロセスは、１ｍ当たり１００〜１０，０００本の毛管、好ましくは１ｍ当たり２００〜７，０００本の毛管、より好ましくは１ｍ当たり５００〜５，０００本の毛管を含んでいる。本発明における、１つの毛管当たりのポリマーの質量流量は、０．３ＧＨＭ（毎分の１つの穴当たりのグラム）より大きい。好ましい範囲は、０．３５ＧＨＭ〜２ＧＨＭ、好ましくは０．４ＧＨＭ〜１ＧＨＭ、更により好ましくは０．４５ＧＨＭ〜８ＧＨＭ、最も好ましい範囲は０．５ＧＨＭ〜０．６ＧＨＭである。
【０１３５】
本発明におけるスパンレイドプロセスは、高度に細繊化された、捲縮していない連続フィラメントを作製するための、単一のプロセス工程を含む。押し出されたフィラメントは、急冷用空気の区域を通過して引き出され、この区域でフィラメントは、細繊化しつつ、冷却されて硬化する。そのようなスパンレイドプロセスは、米国特許第３３３８９９２号、同第３８０２８１７号、同第４２３３０１４号、同第５６８８４６８号、同第６５４８４３１（Ｂ１）号、同第６９０８２９２（Ｂ２）号、及び米国特許出願第２００７／００５７４１４（Ａ１）号に開示されている。欧州特許第１３４０８４３（Ｂ１）号、及び同第１３２３８５２（Ｂ１）号に記載される技術もまた、スパンレイド不織布を製造するために使用することができる。高度細繊化連続フィラメントは、紡糸口金からのポリマー出口から、細繊化デバイスへと直接引き下げられるが、スパンレイド布地は形成テーブル上で形成されるため、ここでは連続フィラメントの直径又はデニールは、実質的に変化しない。
【０１３６】
好ましいポリマー材料としては、ポリプロピレン及びポリプロピレンコポリマー、ポリエチレン及びポリエチレンコポリマー、ポリエステル及びポリエステルコポリマー、ポリアミド、ポリイミド、ポリ乳酸、ポリヒドロキシアルカノエート、ポリビニルアルコール、エチレンビニルアルコール、ポリアクリレート、及び、これらのコポリマー、及びそれらの混合物、並びに、本発明において提示されている他の混合物が挙げられるが、これらに限定されない。他の好適なポリマー材料としては、米国特許出願公開第２００３／０１０９６０５（Ａ１）号及び同第２００３／００９１８０３号に詳細に述べられるような熱可塑性デンプン組成物がある。更に他の好適なポリマー材料としては、エチレンアクリル酸、ポリオレフィンカルボン酸コポリマー、及びこれらの組み合わせが挙げられる。これらのポリマーは、米国特許第６７４６７６６号、同第６８１８２９５号、同第６９４６５０６号、及び米国特許出願第０３／００９２３４３号に記載されている。通常の熱可塑性ポリマー繊維等級の材料が好ましく、特に、ポリエステル系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリ乳酸系樹脂、ポリヒドロキシアルカノエート系樹脂、及びポリエチレン系樹脂、並びにこれらの組み合わせが好ましい。ポリエステル系樹脂及びポリプロピレン系樹脂が、最も好ましい。
【０１３７】
本発明における１つの追加の要素は、押出成形プロセスにおいて４０重量パーセント（重量％）を超えるワックスの混合組成物を利用できることであり、押出成形中にマスターバッチ濃度のワックスを低濃度（０重量％へ下向きに）の熱可塑性組成物と組み合わせて、標的範囲内のワックス含有量を作り出す。
【０１３８】
繊維紡糸プロセスにおいて、特に温度は１０５℃超に上昇させ、典型的には残留物の水濃度が繊維の１重量％以下、あるいは０．５％以下、又は０．１５％以下であることが望ましい。
【０１３９】
物品
繊維は、異なる結合方法により、不織布に転化することができる。連続的な繊維は業界標準のスパンボンド方式の技術を使用してウェブに形成することができ、一方、業界標準のカーディング、エアレイド、又はウェットレイド技術を用いて短繊維をウェブに形成することができる。典型的な結合方法としては、カレンダー（圧力及び熱）、スルーエアヒート、機械的エンタングルメント、流体力学的エンタングルメント、ニードルパンチング、及び化学結合及び／又は樹脂結合が挙げられる。カレンダー、スルーエアヒート、及び化学結合は、デンプンポリマー繊維のための好ましい結合方法である。加圧される熱結合及びスルーエアヒート結合方法では熱結合性の繊維が必要である。
【０１４０】
また、本発明の繊維を他の合成繊維又は天然繊維と接着又は組み合わせて不織布物品を作製してもよい。合成繊維又は天然繊維は形成処理において共に配合されてもよく、又は別個の層において使用されてもよい。好適な合成繊維としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエステル、ポリアクリレート、並びに、これらのコポリマー、及びこれらの混合物から作製された繊維が挙げられる。天然繊維としては、セルロース繊維及びこれらの誘導体が挙げられる。好適なセルロース繊維としては、広葉樹繊維、針葉樹繊維、麻布、及び綿が含まれる、任意の木又は植物由来の繊維が挙げられる。レーヨンのような、加工された天然セルロース資源から作製された繊維も挙げられる。
【０１４１】
本発明の繊維は、他の好適な物品の中でも不織布を作製するために使用され得る。不織布物品は、連続又は不連続でありかつ物理的及び／又は化学的に互いに結合された複数の繊維を１５％超含有する物品として定義される。不織布は、それ自体で又は赤ちゃん用おむつ又は女性用ナプキンのような他の材料との複合的な組み合わせにおける構成要素としてのいずれかで使用される層状製品を製造するために、追加の不織布又はフィルムと組み合わせられ得る。好ましい物品は、使い捨て不織布物品である。得られる製品は、空気、油及び水用のフィルター；バキューム掃除機のフィルター；暖炉フィルター；フェイスマスク；コーヒーフィルター、ティー若しくはコーヒーバッグ；断熱材及び遮音材；おむつ、女性用パッド、及び失禁用物品といった使い捨て衛生用品のための不織布；マイクロファイバー若しくは通気性布地といった衣類の水分吸収及び柔軟性を改善するための生分解性布地物品；埃を集め、取り除くための帯電構造化ウェブ；包装紙、記入用紙、新聞紙、波形化段ボール紙、といった硬いグレードの紙のための強化材及びウェブ、トイレットペーパー、ペーパータオル、ナプキン及び顔用ティッシュペーパーといったティッシュペーパーグレードの紙のためのウェブ；外科用ドレープ、包帯、皮膚用パッチ及び自己溶解性縫合意図といった医療用途；並びに、デンタルフロス及び歯ブラシの毛といった歯科用途において使用を見出され得る。繊維ウェブはまた、具体的用途として匂い吸収剤、シロアリ忌避剤、殺虫剤、駆鼠剤及びこれらに類するものが挙げられ得る。得られる製品は、水及び油を吸収し、油若しくは水の流出物の清掃、又は、農業若しくは園芸用途での水保持及び放出の制御において使用を見出すことができる。得られるデンプン繊維又は繊維ウェブはまた、壁、支持梁、つや出し紙、ドライウォール及び裏当て材料、及び天井タイルといった建材；型、副子及び舌圧子といった他の医療用途；装飾及び／又は燃焼目的の暖炉の薪として、使用できる複合材料を形成するために、おがくず、木材パルプ、プラスチック及びコンクリートといった他の材料の中に組み込んでもよい。本発明の好ましい物品としては、衛生及び医療用途の使い捨て不織布が挙げられる。衛生用途としては、拭き取り布；おむつ、特にトップシート又はバックシート；並びに女性用パッド又は製品、特にトップシートといった、物品が挙げられる。
【実施例】
【０１４２】
ポリマー：米国特許第６，７８３，８５４号は、ＴＰＳと相溶性であるポリマーの包括的リストを提供しているが、これらは全て試験されていない。本発明のポリマー混合物は、基本的には以下の組成を有するが、以下に記載される１つのタイプに限定されるものではない。
【０１４３】
３０重量％  ＴＰＳ：これは、７０重量％のポリプロピレンと３０重量％のＴＰＳの混合物である。このＴＰＳは、７０％のデンプンと３０％のソルビトールである。１０重量％のポリプロピレンは、マレイン化ＰＰであるＰｏｌｙｂｏｎｄ  ３２００である。残りのＰＰは、任意の数の材料であってもよいが、本実験で使用されたものは、５０重量％のＢａｓｅｌｌ  Ｐｒｏｆａｘ  ＰＨ−８３５と５０重量％のＢａｓｅｌｌ  Ｍｅｔｏｃｅｎｅ  ＭＦ６５０Ｗである。
【０１４４】
４５重量％  ＴＰＳ：これは、７０重量％のポリプロピレンと３０重量％のＴＰＳの混合物である。このＴＰＳは、７０％のデンプンと３０％のソルビトールである。１０重量％のポリプロピレンは、マレイン化ＰＰであるＰｏｌｙｂｏｎｄ  ３２００である。残りのＰＰは、任意の数の材料であってもよいが、本実験で使用されたものは、Ｂａｓｅｌｌ  Ｍｏｐｌｅｎ  ＨＰ−５６２Ｔである。
【０１４５】
油／ワックス：使用された具体例は、大豆油（ＳＢＯ）；水素添加大豆油（ＨＳＢＯ）；部分水素添加大豆油（ＰＨＳＢＯ）；部分水素添加パーム核油（ＰＫＰＫＯ）；顔料着色及び香りを添加したろうそく；並びに、標準的な緑色のＳｏｙ  Ｂｅａｎ  Ｇｒｅｅｎ  Ｉｎｋ顔料であった。
【０１４６】
組成物は、Ｂａｋｅｒ  Ｐｅｒｋｉｎｓ  ＣＴ−２５二軸押出成形機を用いて作製し、領域は下表に記載のように設定した。
【０１４７】
【表１】
2014518956.tif 000002
【０１４８】
実施例３、６及び２６について、油がＣＴ−２５押出成形機の端部にて急増したことが留意された。実施例３及び６は、適切なペレット化に失敗した。例えば、１７〜２０、２５及び２７は、バキュームにより、押出成形機のストランド出口におけるブルーミングは除去された。
【０１４９】
実施例１〜２９は、ＴＰＳに油及びワックスを添加できることを示している。実施例１〜２９では、ＴＰＳ樹脂は、デンプンを分解するために予め混練されていた。必要とされるものではないが、実施例１〜２９では油及びワックスは、第二混練工程において添加された。観察されたことは、安定な組成物（例えば、押し出す及び／又はペレット化することができる）と共に、Ｂ＆Ｐ  ２５ｍｍシステムからのストランドは押し出されて、５℃の水浴槽にてクエンチされ、中断なしにペレタイザーを介して切断され得るということであった。二軸押出物は、直ちに水浴槽の中に滴下した。
【０１５０】
安定した押出中、顕著な量の油／ワックスが配合ストランドから分離することはなかった（＞９９重量％がペレタイザーを通った）。二軸の端部にてポリマーと油／ワックスがお互いに分離することにより、組成物の飽和を特記することができる。組成物中の油／ワックスの飽和点は、加工条件と共に油／ワックスとポリマーの組み合わせに基づいて変更することができる。実用性は、油／ワックスとポリマーは混和されたままであり、分離しなかったことであり、これは混合のレベル及び添加物の適切な分散のためのクエンチ速度に応じる。押出成形が高い油／ワックスを含有することから不安定になる具体例は、実施例３及び６である。
【０１５１】
繊維は、実施例１〜４５の組成物のいずれか１つの組成物を溶融紡糸することにより、製造することができる。繊維は、複数の組成物の例で溶融紡糸された。
【０１５２】
具体的な溶融紡糸装置は、２つの単軸押出成形機と、各押出成形機の後に続いている溶融ポンプから構成される特別に設計されたバイコンポーネント押出成形システムであった。２つの溶融流は、Ｈｉｌｌｓ  Ｉｎｃ．から購入されたシース／コア型のスピンパックの中で組み合わされる。このスピンパックは、１４４個の孔を有し、０．３５ｍｍの毛管オリフィス直径を有していた。スピンパックを通して押し出された繊維は、空気を吹きつける１ｍの長さのクエンチシステムを用いて、２つの側面でクエンチされた。繊維は、下向きにフィラメントを引っ張る高圧アスピレーターを用いて細繊化される。紡糸されたままの繊維は、ベルトに付着し、回収されて、紡糸されたままの最終フィラメント直径を測定された。紡糸されたままのフィラメント直径は、光学顕微鏡で行われた１０回の測定の平均である。報告されている繊維直径は、全部で１４４個のフィラメントが押し出されたのに対して５分超にわたっていかなるフィラメントの破断も生じずに得られた繊維直径の最小値である。使用された処理量は、分当たり０．５グラム／毛管（ｇｈｍ）であった。製造された具体的な繊維及びこれらの作製プロセスを表２に示す。
【０１５３】
【表２】
2014518956.tif 000003
【０１５４】
実施例４６〜６３は、有用な繊維の製造の結果及び油を添加することによる紡糸能力の改善効果を示す。これらの実施例は、油と共にポリプロピレンをコアの中又はシース及びコアに入れて利用することが紡糸能力を改善し、製造されるフィラメントをより繊細にできることを示している。より繊細な繊維は、柔軟性、バリア特性及び吸上挙動を改善することができる。
【０１５５】
多孔質回収ベルトを用い、ベルト速度を目標の２０グラム毎平方メートル（ｇｓｍ）に調整して、スパンボンド不織布が作製された。回収された繊維は、まず８．９ｋｇ／ｃｍ（５０ＰＬＩ（ポンド毎リニアインチ））にて１００℃で加熱プレスロールを通過し、次に、最終熱ポイント接着のための加熱カレンダーシステムを通過し、その後、連続スパンボンド不織布を後の特性測定のためにロール上に巻いた。加熱カレンダーシステムは、加熱された彫刻ロールと加熱された滑らかなロールから構成された。加熱された彫刻ロールは、１８％の隆起した結合面積を有した。カレンダーロール圧は、６２．０ｋｇ／ｃｍ（３５０ＰＬＩ）で一定に保たれ、成形ベルトのライン速度は３８メートル毎分で一定に保たれた。
【０１５６】
ベース基材及び構造化基材の引張り特性は、全て同様にして測定した。ゲージ幅は５０ｍｍであり、ゲージ長さは縦方向に１００ｍｍ、横方向に５０ｍｍであり、伸長速度は１００ｍｍ／ｍｉｎである。報告される値は、特に指定のない限り、ピークでの強度及び伸長に関する。縦方向及び横方向での特性に関して、別個の測定が行なわれる。典型的な単位はニュートン（Ｎ）であり、これらはニュートン毎センチメートル（Ｎ／ｃｍ）である。提示される値は、少なくとも１０回の測定値の平均である。強制負荷（perforce load）は０．２Ｎである。試料は、圧縮せずに２３±２℃及び相対湿度５０±２％で２４時間保管し、その後、２３±２℃及び５０±２％で試験しなければならない。ここで報告される引張り強度は、応力−歪み曲線におけるピーク引張り強度である。引張りピークでの伸長は、引張りピークが記録される際の、百分率伸長である。
【０１５７】
実施例６４〜１０３は、有用なスパンボンド不織布が製造できることを示している。実施例６４〜１０３の仕様を表３に示す。これらの実施例は、最適な結合温度が特定の繊維組成にて達成されることを示している。
【０１５８】
【表３】
2014518956.tif 000004
【０１５９】
本発明の「発明を実施するための形態」で引用した全ての文献は、関連部分において本明細書に援用するが、いずれの文献の引用もそうした文献が本発明に対する先行技術であることを容認するものとして解釈されるべきではない。本書における用語の任意の意味又は定義が、参照により組み込まれた文献における同一の用語の任意の意味又は定義と相反する限りにおいては、本書においてその用語に与えられた意味又は定義が適用されるものとする。
【０１６０】
本明細書に開示した寸法及び値は、記載された正確な数値に厳密に限定されるものと理解されるべきではない。むしろ、特に断らないかぎり、そのような寸法のそれぞれは、記載された値及びその値の周辺の機能的に同等の範囲の両方を意味するものとする。例えば、「４０ｍｍ」として開示された寸法は、「約４０ｍｍ」を意味することを意図する。
【０１６１】
本発明の特定の実施形態が例示され記載されてきたが、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく他の様々な変更及び修正を実施できることが、当業者には自明であろう。したがって、本発明の範囲内にあるそのような全ての変更及び修正を添付の特許請求の範囲で扱うものとする。
【国際調査報告】
2014518956.tif 000005
2014518956.tif 000006