(57)【要約】  硬質の再生可能ポリエステルを含み、空隙構造と低い密度を持つ熱可塑性組成物から形成される繊維が提供されている。このような構造を達成するために、再生可能ポリエステルは、再生可能ポリエステルの連続的基質内に強化添加剤が個別の物理的領域として分散されうる高分子強化添加剤と混合される。その後、繊維が形成されて、ポリエステルのガラス転移温度より低い温度で引き伸ばすかまたは延伸される（すなわち、低温延伸）。理論に制限されるものではないが、本発明者は、延伸プロセスの変形力および伸張歪みは、再生可能ポリエステル基質の個別長域に隣接して位置する部分に剥離を起こすと考える。これは、個別領域に隣接して位置する空隙（例えば、マイクロ空隙、ナノ空隙、またはその組み合わせ）のネットワークを作り出し、これはその場所が近接であることの結果、空隙の境界の間に橋を形成し、ネットワークを安定化するのを助ける内部構造「ヒンジ」としての役割を果たし、エネルギーを消散させる能力を増加させる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性組成物から形成される繊維であって、前記熱可塑性組成物が、
約０℃以上、好ましくは約５０℃〜約７５℃のガラス転移温度を持つ少なくとも１つの硬質再生可能ポリエステルと、
前記再生可能ポリエステルの重量に基づいて約１重量％〜約３０重量％の少なくとも１つの高分子強化添加剤と、
前記再生可能ポリエステルの重量に基づいて約０．１重量％〜約２０重量％の少なくとも１つの相間改質剤とを含み、
前記熱可塑性組成物が、複数の個別の主要領域および空隙が連続相内に分散された形態を持ち、前記領域が前記高分子強化添加剤を含み、前記連続相が前記再生可能ポリエステルを含み、
前記繊維が、約１．４グラム／立方センチメートル以下、好ましくは約０．５グラム／立方センチメートル〜約０．９５グラム／立方センチメートルの密度を持ち、
前記空隙によって占められる前記組成物の平均体積パーセントが、約２０％〜約８０％／立方センチメートル、好ましくは約４０％〜約６０％／立方センチメートルである繊維。
【請求項２】
前記空隙のアスペクト比が約０．１〜約１である、請求項１に記載の繊維。
【請求項３】
前記空隙がマイクロ空隙およびナノ空隙の組合せを含む、請求項１または２に記載の繊維。
【請求項４】
前記再生可能ポリエステルがポリ乳酸である、前述の請求項のいずれかの繊維。
【請求項５】
前記高分子強化添加剤の溶解パラメータに対する前記再生可能ポリエステルの溶解パラメータの比が約０．５〜１．５であり、前記高分子強化添加剤のメルトフローレートに対する前記再生可能ポリエステルのメルトフローレートの比が約０．２〜８であり、前記高分子強化添加剤のヤングの弾性率に対する前記再生可能ポリエステルのヤングの弾性率の比が約２〜５００である、前述の請求項のいずれかの繊維。
【請求項６】
前記高分子強化添加剤が、ポリプロピレン・ホモポリマー、プロピレン／α−オレフィン共重合体、エチレン／α−オレフィン共重合体、またはその組合せなどのポリオレフィンを含む、前述の請求項のいずれかの繊維。
【請求項７】
前記相間改質剤が、４０℃の温度で測定された時、約０．７〜約２００センチストークの動粘度を持つ、前述の請求項のいずれかの繊維。
【請求項８】
前記再生可能ポリエステルの前記ガラス転移温度に対する前記熱可塑性組成物の前記ガラス転移温度の比が約０．７〜約１．３である、前述の請求項のいずれかの繊維。
【請求項９】
前記相間改質剤が疎水性である、前述の請求項のいずれかの繊維。
【請求項１０】
前記相間改質剤がシリコン、シリコン・ポリエーテル共重合体、脂肪族ポリエステル、芳香族ポリエステル、アルキレングリコール、アルカンジオール、アミンオキシド、脂肪酸エステル、またはその組合せである、前述の請求項のいずれかの繊維。
【請求項１１】
前記組成物が、エポキシ官能性（メタ）アクリル単量体成分を含むポリエポキシド改質剤を含む、前述の請求項のいずれかの繊維。
【請求項１２】
前記再生可能ポリエステルが、前記熱可塑性組成物の約７０重量％以上を占める、前述の請求項のいずれかの繊維。
【請求項１３】
前述の請求項のいずれかの繊維を含む不織布ウェブ。
【請求項１４】
液体透過性層と概して液体不透過性層との間に位置付けられた吸収性コアを含む吸収性物品であって、前記吸収性物品が請求項１３の前記不織布ウェブを含む吸収性物品。
【請求項１５】
低密度繊維を形成する方法であって、前記方法が、
ポリ乳酸などの硬質再生可能ポリエステル、およびポリオレフィンなどの高分子強化添加剤を含む混合物を形成する手順であって、前記硬質再生可能ポリエステルが約０℃以上のガラス転移温度を持つ手順と、
金型を通して前記混合物を押出して前記繊維を形成する手順と、
前記再生可能ポリエステルの前記ガラス転移温度よりも低い温度、好ましくは前記再生可能ポリエステルの前記ガラス転移温度よりも少なくとも約１０℃低い温度で前記繊維を延伸し、複数の空隙を含み、約１．４グラム／立方センチメートル以下、好ましくは約０．５グラム／立方センチメートル〜約０．９５グラム／立方センチメートルの密度を持つ熱可塑性組成物を形成する手順とを含む方法。
【請求項１６】
前記再生可能ポリエステルの前記ガラス転移温度よりも高い温度で前記延伸繊維を焼きなます手順をさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記空隙によって占められる前記繊維の平均体積パーセントが、立方センチメートルあたり約２０％〜約８０％である、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記混合物が、少なくとも１つの相間改質剤および／またはエポキシ官能性（メタ）アクリル単量体成分を含むポリエポキシド改質剤を含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記混合物が一般的に気体発泡剤を含まない、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
不織布ウェブを形成する方法であって、前記方法が、
硬質再生可能ポリエステルおよび高分子強化添加剤を含む混合物を形成する手順であって、前記硬質再生可能ポリエステルが約０℃以上のガラス転移温度を持つ手順と、
金型を通して前記混合物を押出して複数の繊維を形成する手順と、
前記延伸繊維を表面上に無作為に堆積させて不織布ウェブを形成する手順と、
前記不織布ウェブが形成される前および／または後に前記繊維を延伸する手順であって、前記再生可能ポリエステルの前記ガラス転移温度より低い温度で前記繊維が延伸されて、複数の空隙を含み、約１．４グラム／立方センチメートル以下の密度を持つ熱可塑性組成物を形成する手順とを含む方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
繊維の再生可能ポリエステル（例えば、ポリ乳酸（「ＰＬＡ」））を使用するためのさまざまな試みがなされてきた。しかし、再生可能ポリエステルは、密度が従来的ポリオレフィンより約３０％高く、そのためかなり高価となることから、その市場浸透は限定されている。このようなポリエステルの密度の低減を助けるため、ガス状の発泡剤を用いて、ある程度の空隙率を持つセル状「発泡」構造の形成するに役立てることがある。しかし残念ながら、結果として生じるセル状構造の処理可能性および引張特性が、制御されていない細孔径および分布のために低下することがよくある。その他の問題も存在する。例えば、再生可能ポリエステルは、比較的高いガラス転移温度を持ち、非常に高い剛性を一般的に示す一方、比較的低い延性／破断時の伸びを持つ。例として、ポリ乳酸は、約５９℃のガラス転移温度を持ち、引張伸び（破断時）はわずか約５％である。このように低い引張伸び値は、強度と延性の間の良好なバランスが必要とされる場合、繊維状のこのようなポリマーの使用を大きく制限する。
【０００２】
そのため、良好な機械的特性も示す低密度の再生可能ポリエステル繊維に対するニーズが現在時点で存在する。
【発明の概要】
【０００３】
本発明の１つの実施形態によると、熱可塑性組成物から形成される繊維が開示されている。組成物は、約０℃以上のガラス転移温度を持つ少なくとも１つの硬質再生可能ポリエステル、再生可能ポリエステルの重量に基づいた約１重量％〜約３０重量％の少なくとも１つの高分子強化添加剤、再生可能ポリエステルの重量に基づいた約０．１重量％〜約２０重量％の少なくとも１つの相間改質剤を含む。熱可塑性組成物は、複数の個別の主要領域および空隙が連続相内に分散された形態を持ち、前記領域は、高分子強化添加剤を含み、連続相は再生可能ポリエステルを含む。繊維は１立方センチメートルあたり約１．４グラム以下の密度を持ち、空隙によって占められる組成物の平均体積パーセントは、１立方センチメートルあたり約２０％〜約８０％である。
【０００４】
本発明の別の実施形態によると、低密度繊維の形成方法が開示されており、これは硬質の再生可能ポリエステルおよび高分子強化添加剤を含む混合物を形成する手順であって、硬質の再生可能ポリエステルが約０℃以上のガラス転移温度を持つ手順と、金型を通して混合物を押出して繊維を形成する手順と、再生可能ポリエステルのガラス転移温度よりも低い温度で繊維を延伸して、複数の空隙を含み、１立方センチメートルあたり約１．４グラム以下の密度を持つ熱可塑性組成物を形成する手順を含む。
【０００５】
本発明のまた別の実施形態によると、複数の繊維を形成表面上に堆積させる手順を含む、不織布ウェブを形成する方法が公開されている。繊維は、本書に記述されたものなどの混合物から形成されうる。方法は、不織布ウェブが形成される前および／または後に繊維を延伸する手順をさらに含み、ここで再生可能ポリエステルのガラス転移温度より低い温度で繊維が延伸されて、複数の空隙を含み、約１．４グラム／立方センチメートル以下の密度を持つ熱可塑性組成物を形成する。
【０００６】
本発明のその他の特徴および態様は、以下でより詳細に検討される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
当業者を対象とした、本発明の完全かつ実施可能な開示は、その最良の様式を含めて、本明細書の残りの部分でさらに具体的に記載されており、これは以下の添付図を参照する。
【図１】図１は、繊維を形成するために本発明の１つの実施形態で使用されうるプロセスの概略図である。
【図２】図２は、本発明に従って形成されうる繊維の１つの実施形態の概略図である。
【０００８】
本明細書および図面での参照文字の反復使用は、本発明の同一または類似の特徴もしくは要素を示すことを意図している。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
ここで、本発明のさまざまな実施形態を詳細に参照するが、その１つ以上の例を以下で説明する。各例は、本発明を説明する方法として提供されており、本発明を限定するものではない。実際に、本発明の範囲または精神から逸脱することなく、本発明に様々な改造および変形をしうることが、当業者にとって明らかとなる。例えば、一つの実施形態の一部として図示または記述された特徴は、別の実施形態で使用して、なおさらなる実施形態を生じうる。こうして、本発明は、添付した請求項の範囲およびそれらの等価物の範囲内に収まる改造や変形を網羅することが意図される。
【００１０】
定義
本書で使用される場合、「繊維」という用語は、金型などの成形オリフィスを通してポリマーを通過させることによって形成される細長い押出成形物を指す。特に断りのない限り、「繊維」という用語は、明確な長さを持つ不連続繊維および実質的に連続するフィラメントの両方を含む。例えば、実質的にフィラメントは、長さと直径の比（「アスペクト比」）が約１５，０００対１よりも大きく、一部の場合は約５０，０００対１よりも大きいなど、直径よりもはるかに大きな長さを持ちうる。
【００１１】
本書で使用された場合、「単一成分」という用語は、１つのポリマーから形成された繊維を指す。当然、これは、色、帯電防止特性、潤滑、親水性、液体撥水性などのために添加剤が追加された繊維を除外しない。
【００１２】
本書で使用される場合、「多成分」という用語は、別々の押出機から押出された少なくとも２つのポリマー（例えば、二成分繊維）から形成された繊維を指す。ポリマーは、繊維の断面に渡って、実質的に一定に位置付けられた明白なゾーンに配置されている。成分は、シース・コア、横並び、セグメント化パイ形、アイランド・イン・ザ・シー形など、任意の望ましい構成に配置されうる。多成分繊維形成のさまざまな方法が、Ｔａｎｉｇｕｃｈｉらの米国特許第４，７８９，５９２号およびＳｔｒａｃｋらの米国特許第５，３３６，５５２号、Ｋａｎｅｋｏらの第５，１０８，８２０号、Ｋｒｕｅｇｅらの第４，７９５，６６８号、Ｐｉｋｅらの第５，３８２，４００号、Ｓｔｒａｃｋらの第５，３３６，５５２号、およびＭａｒｍｏｎらの第６，２００，６６９号に記述されている。Ｈｏｇｌｅらの米国特許第５，２７７，９７６号、Ｈｉｌｌｓの第５，１６２，０７４号、Ｈｉｌｌｓの第５，４６６，４１０号、Ｌａｒｇｍａｎらの第５，０６９，９７０号、およびＬａｒｇｍａｎらの第５，０５７，３６８号に記述されたものなど、さまざまな不規則形状を持つ多成分繊維も形成しうる。
【００１３】
本書で使用される時、「不織布ウェブ」という用語は、編物のように特定可能な様式でない、無作為に挿入された個別繊維の構造を持つウェブを指す。例えば不織布ウェブには、メルトブローンウェブ、スパンボンドウェブ、カードウェブ、湿式ウェブ、エアレイドウェブ、コフォームウェブ、油圧巻き込みウェブなどがある。不織布ウェブの秤量は、一般的に異なりうるが、一般的に、平方メートルあたり約５グラム（「ｇｓｍ」）〜２００ｇｓｍ、一部の実施形態では、約１０ｇｓｍ〜約１５０ｇｓｍ、および一部の実施形態では、約１５ｇｓｍ〜１００ｇｓｍでありうる。
【００１４】
本書で使用される場合、「メルトブローン」ウェブまたは層という用語は、溶融熱可塑性材料が、通常は円形の複数の細かい金型キャピラリーを通して、溶融熱可塑性材料の繊維を希釈してその直径を（場合によってはマイクロファイバー直径にまで）減少させる収束する高速度ガス（例えば、空気）の流れの中に溶融繊維として押出されるプロセスによって形成される不織布ウェブを一般的に指す。その後、メルトブローン繊維は高速ガス流によって運ばれ、回収表面上に堆積されて無作為に分散されたメルトブローン繊維のウェブまたは布を形成する。このようなプロセスは、例えば、Ｂｕｔｉｎらの米国特許第３，８４９，２４１号、Ｍｅｉｔｎｅｒらの第４，３０７，１４３号、およびＷｉｓｎｅｓｋｉらの第４，７０７，３９８号に開示されている。メルトブローン繊維は、実質的に連続的または不連続的である可能性があり、回収表面上に堆積された時は一般的に粘着性がある。
【００１５】
本書で使用される時、「スパンボンド」ウェブまたは層という用語は、小さな直径の実質的に連続するフィラメントを含む不織布ウェブを一般的に指す。フィラメントは、溶融熱可塑性材料を、押出しフィラメントの直径の紡糸口金の通常円形の複数の細かいキャピラリーから押出し、次に例えば引き出し延伸および／またはその他のよく知られたスパンボンド機構で、急速に減少させることによって形成される。スパンボンドウェブの製造は、例えば、Ａｐｐｅｌらの米国特許第４，３４０，５６３号、Ｄｏｒｓｃｈｎｅｒらの第３，６９２，６１８号、Ｍａｔｓｕｋｉらの第３，８０２，８１７号、Ｋｉｎｎｅｙの第３，３３８，９９２号、Ｋｉｎｎｅｙの第３，３４１，３９４号、Ｈａｒｔｍａｎの第３，５０２，７６３号、Ｌｅｖｙの第３，５０２，５３８号、Ｄｏｂｏらの第３，５４２，６１５号、およびＰｉｋｅらの第５，３８２，４００号に記述および図示されている。スパンボンドフィラメントは、回収表面上に堆積された時、一般的に粘着性でない。スパンボンドフィラメントは、時々、約４０マイクロメートル未満の直径を持つことがあり、しばしば約５〜２０マイクロメートルの間である。
【００１６】
一般的に、本発明は、硬質再生可能ポリエステルを含み、空隙構造と低い密度を持つ熱可塑性組成物から形成される繊維を対象としている。このような構造を達成するために、再生可能ポリエステルは、再生可能ポリエステルの連続的基質内に強化添加剤が個別の物理的領域として分散されうる高分子強化添加剤と混合される。その後、繊維が形成されて、ポリエステルのガラス転移温度より低い温度で引き伸ばすかまたは延伸される（すなわち、低温延伸）。理論に制限されるものではないが、本発明者は、延伸プロセスの変形力および伸張歪みは、再生可能ポリエステル基質の個別領域に隣接して位置する部分に剥離を起こすと考える。これは、個別領域に隣接して位置する空隙（例えば、マイクロ空隙、ナノ空隙、またはその組み合わせ）のネットワークを作り出し、これはその近接場所の結果、空隙の境界の間に橋を形成し、ネットワークを安定化するのを助ける内部構造「ヒンジ」としての役割を果たし、エネルギーを消散させる能力を増加させる。
【００１７】
繊維の一定単位容量内の空隙によって占められる平均パーセント容量は比較的高いことがあり、例えば組成物の約２０％〜約８０％／ｃｍ３、一部の実施形態では約３０％〜約７０％、また一部の実施形態では１立方センチメートルあたり約４０％〜約６０％である、このように高い空隙容量は、繊維の密度を著しく低下させる。例えば、結果として生じる繊維は、約１．４グラム／立方センチメートル（ｇ／ｃｍ３）以下、一部の実施形態では約０．４ｇ／ｃｍ３〜約１．１ｇ／ｃｍ３、および一部の実施形態では約０．５ｇ／ｃｍ３〜約０．９５ｇ／ｃｍ３の密度を持ちうる。本発明者は、空隙は組成物全体に渡って実質的に均一な様式で分配されうることも発見した。例えば、空隙は、応力が加えられる方向に対して概して垂直の方向に方向付けられた列状に分配されうる。これらの列は、組成物の幅を横切って互いに概して平行でありうる。理論に制限されるものではないが、このように均一に分配された空隙ネットワークは、負荷下で著しいエネルギー消散をもたらしうると考えられる。これは、孔形成を開始するために発泡剤の使用を伴い、制御されていない孔分布および機械的特性の低下を生じる傾向のある、空隙形成の従来的技術とは全く対照的である。
【００１８】
本発明のさまざまな実施形態をこれから詳細に説明する。
【００１９】
Ｉ．熱可塑性組成物
Ａ．再生可能ポリエステル
再生可能ポリエステルは、一般的に、熱可塑性組成物の約７０重量％〜約９９重量％、一部の実施形態では約７５重量％〜約９８重量％、および一部の実施形態では約８０重量％〜約９５重量％を占める。さまざまな再生可能ポリエステルの任意のものが、脂肪族ポリエステル、例えば、ポリカプロラクトン、ポリエステルアミド、ポリ乳酸（ＰＬＡ）およびその共重合体、ポリグリコール酸、炭酸ポリアルキレン（例えば、炭酸ポリエチレン）、ポリ−３−ヒドロキシ酪酸（ＰＨＢ）、ポリ−３−ヒドロキシ吉草酸（ＰＨＶ）、ポリ−３−ヒドロキシ酪酸−コ−４−ヒドロキシ酪酸、ポリ−３−ヒドロキシ酪酸−コ−３−ヒドロキシ吉草酸共重合体（ＰＨＢＶ）、ポリ−３−ヒドロキシ酪酸−コ−３−ヒドロキシヘキサン酸、ポリ−３−ヒドロキシ酪酸−コ−３−ヒドロキシオクタン酸、ポリ−３−ヒドロキシ酪酸−コ−３−ヒドロキシデカン酸、ポリ−３−ヒドロキシ酪酸−コ−３−ヒドロキシオクタデカン酸、およびコハク酸ベース脂肪族ポリマー（例えば、ポリブチレンサクシネート、ポリ  ブチレン  サクシネート  アジペート、ポリエチレンサクシネートなど）などや、脂肪族方向族コポリエステル（例えば、ポリブチレンアジペートテレフタレート、ポリエチレンアジペートテレフタレート、ポリエチレンアジペートイソフタレート、ポリブチレンアジペートイソフタレートなど）や、芳香族ポリエステル（例えば、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など）などの熱可塑性組成物で一般的に用いられうる。
【００２０】
一般的に、熱可塑性組成物は、硬い性質のために比較的高いガラス転移温度を持つ少なくとも１つの再生可能ポリエステルを含む。例えば、ガラス転移温度（「Ｔｇ」）は、約０℃以上、一部の実施形態では約５℃〜約１００℃、一部の実施形態では約３０℃〜約８０℃、および一部の実施形態では約５０℃〜約７５℃でありうる。また再生可能ポリエステルの融解温度は、約１４０℃〜約２６０℃、一部の実施形態では約１５０℃〜約２５０℃、および一部の実施形態では約１６０℃〜約２２０℃でありうる。融解温度は、ＡＳＴＭ  Ｄ−３４１７に従って、示差走査熱量測定（「ＤＳＣ」）を使用して決定されうる。ガラス転移温度は、ＡＳＴＭ  Ｅ１６４０−０９に従って、動的機械分析で決定されうる。
【００２１】
１つの特に適切な硬質ポリエステルはポリ乳酸であり、これは、左旋性乳酸（「Ｌ−乳酸」）、右旋性乳酸（「Ｄ−乳酸」）、メソ乳酸、またはその混合物など、乳酸の任意のアイソマーのモノマー単位に一般的に由来しうる。モノマー単位も、Ｌ−ラクチド、Ｄ−ラクチド、メソ−ラクチド、またはその混合物を含む、乳酸の任意のアイソマーの無水物から形成されうる。このような乳酸の環状二量体および／またはラクチドも使用しうる。重縮合または開環重合など、既知の任意の重合方法を、乳酸の重合のために使用しうる。少量の鎖延長剤（例えば、ジイソシアン酸化合物、エポキシ化合物または酸無水物）も使用しうる。ポリ乳酸は、Ｌ−乳酸から由来するモノマー単位およびＤ−乳酸から由来するモノマー単位を含むものなど、ホモポリマーまたは共重合体でありうる。必須ではないが、Ｌ−乳酸から由来するモノマー単位およびＤ−乳酸から由来するモノマー単位のうち１つの含有率は、約８５モル％以上、一部の実施形態では、約９０モル％以上、および一部の実施形態では約９５モル％以上であることが好ましい。それぞれがＬ−乳酸から由来するモノマー単位とＤ−乳酸から由来するモノマー単位の間の異なる比率を持つ複数のポリ乳酸を、任意のパーセントで混合しうる。当然、ポリ乳酸は、その他のタイプのポリマー（例えば、ポリオレフィン、ポリエステルなど）と混合することもできる。
【００２２】
１つの特定の実施形態では、ポリ乳酸は以下の一般的構造を持つ：
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【００２３】
本発明に使用されうる適切なポリ乳酸ポリマーの１つの具体例は、ＢＩＯＭＥＲ（登録商標）  Ｌ９０００という名前でＢｉｏｍｅｒ，  Ｉｎｃ．（ドイツ、クレイリング）から市販されている。その他の適切なポリ乳酸ポリマーは、ミネソタ州ミネトンカのＮａｔｕｒｅｗｏｒｋｓ  ＬＬＣ（ＮＡＴＵＲＥＷＯＲＫＳ（登録商標））またはＭｉｔｓｕｉ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ（ＬＡＣＥＡ（登録商標））から市販されている。また他の適切なポリ乳酸類は、米国特許第４，７９７，４６８号、第５，４７０，９４４号、第５，７７０，６８２号、第５，８２１，３２７号、第５，８８０，２５４号、および第６，３２６，４５８号に記述されていることがあり、これらはすべての目的に対してその全体を参照することにより本書に組み込む。
【００２４】
ポリ乳酸は、一般的に、約４０，０００〜約１６０，０００グラム／モル、一部の実施形態では約５０，０００〜約１４０，０００グラム／モル、および一部の実施形態では約８０，０００〜約１２０，０００グラム／モルの範囲の数平均分子量（「Ｍｎ」）を持つ。同様に、ポリマーも、一般的に、約８０，０００〜約２００，０００グラム／モル、一部の実施形態では約１００，０００〜約１８０，０００グラム／モル、および一部の実施形態では約１１０，０００〜約１６０，０００グラム／モルの範囲の重量平均分子量（「Ｍｗ」）を持つ。数平均分子量に対する重量平均分子量の比（「Ｍｗ／Ｍｎ」）、すなわち「多分散指数」も比較的低い。例えば、多分散指数は、一般的に約１．０〜３．０の範囲で、一部の実施形態では約１．１〜約２．０、および一部の実施形態では約１．２〜約１．８である。重量および数平均分子量は、当業者に知られている方法で決定されうる。
【００２５】
ポリ乳酸はまた、１９０℃の温度および１０００秒−１のせん断速度で測定した時、約５０〜約６００パスカル秒（Ｐａ・ｓ）、一部の実施形態では約１００〜５００Ｐａ・ｓ、および一部の実施形態では約２００〜４００Ｐａ・ｓの見掛け粘度を持ちうる。ポリ乳酸のメルトフローレート（ドライベース）もまた、２１６０グラムの負荷および１９０℃で測定された場合、約０．１〜約４０グラム／１０分、一部の実施形態では約０．５〜約２０グラム／１０分、および一部の実施形態では約５〜約１５グラム／１０分でありうる。
【００２６】
一部のタイプの純ポリエステル（例えば、ポリ乳酸）は、開始ポリ乳酸の乾燥重量に基づいて約５００〜６００百万分率（「ｐｐｍ」）またはそれ以上の水分含量を持つように、周囲環境から水を吸収することができる。水分含量は、下記のように、ＡＳＴＭ  Ｄ  ７１９１−０５に従ってなど、当技術分野で知られているさまざまな方法で決定されうる。溶融処理中の水の存在は、ポリエステルを加水分解的に分解しその分子量を減少させる可能性があるので、混合前にポリエステルを乾燥させることが望ましいことがある。ほとんどの実施形態では、例えば、強化添加剤を混合する前に、再生可能ポリエステルが、約３００百万分率（「ｐｐｍ」）以下、一部の実施形態では約２００ｐｐｍ以下、一部の実施形態では約１〜１００ｐｐｍの水分含量を持つことが望ましい。ポリエステルの乾燥は、例えば、約５０℃〜約１００℃、一部の実施形態では約７０℃〜約８０℃の温度で起こりうる。
【００２７】
Ｂ．高分子強化添加剤
上記に示されるように、本発明の熱可塑性組成物は、高分子強化添加剤も含む。その重合体の性質のために、強化添加剤は比較的高い分子量を持ち、これは熱可塑性組成物の溶融強度および安定性の改善に役立ちうる。必須ではないが、高分子強化添加剤は、再生可能ポリエステルと一般的に混合しないことがある。このように、強化添加剤は、再生可能ポリエステルの連続相内に個別層領域として、よりよく分散しうる。個別領域は、外部力から生じるエネルギーを吸収することができ、結果として生じる材料の全体的靱性および強度を増加させる。領域は、楕円形、球形、円筒形などのさまざまな異なる形状を持ちうる。例えば、１つの実施形態では、領域は実質的に楕円の形状を持つ。個々の領域の物理的寸法は、一般的に、外部応力が加わった時、ポリマー材料を通した割れ目の伝播を最小化するために十分小さいが、微視的なプラスチックの変形を開始させ、粒子含有物およびその周りのせん断ゾーンを可能にするために十分大きい。
【００２８】
ポリマーは非混合性でありうるが、それでもなお強化添加剤は、再生可能ポリエステルと比較的類似した溶解パラメータを持つように選択されうる。これは、個別相と連続相の境界の界面適合性および物理的相互作用を向上させ、従って組成物が砕ける可能性を減少させる。この点で、強化添加剤に対する再生可能ポリエステルの溶解パラメータの比は、一般的に約０．５〜約１．５であり、一部の実施形態では約０．８〜約１．２である。例えば、高分子強化添加剤は、約１５〜約３０Ｍジュール１／２／ｍ３／２、一部の実施形態では約１８〜約２２Ｍジュール１／２／ｍ３／２の溶解パラメータを持つことがある一方、ポリ乳酸は、約２０．５Ｍジュール１／２／ｍ３／２の溶解パラメータを持ちうる。「溶解パラメータ」という用語は本書で使用される時、「ヒルデブランド溶解パラメータ」を指すが、これは凝集エネルギー密度の平方根で、以下の等式に従って計算される：
2015508848.tif 000004
ここで、
Δ  Ｈｖ  ＝  蒸発熱
Ｒ  ＝  理想気体定数
Ｔ  ＝  温度
Ｖｍ  ＝  モル体積
【００２９】
多くのポリマーのヒルデブランド溶解パラメータは、Ｗｙｅｙｃｈの『プラスチックの溶解性ハンドブック』（２００４年）からも利用可能で、これは参照により本書に組み込まれる。
【００３０】
高分子強化添加剤はまた、個別領域および結果生じる空隙が適切に維持されることを確実にするために一定のメルトフローレート（または粘度）を持ちうる。例えば、強化添加剤のメルトフローレートが高すぎると、連続相を通して制御されないで流れて分散する傾向がある。これは、維持が難しく、また時期尚早に砕ける可能性の高い層状またはプレート様の領域を生じる。反対に、強化添加剤のメルトフローレートが低すぎると、凝集して非常に大きな楕円形領域を形成する傾向があり、これは混合中に分散させることが困難である。これは、連続相の全体を通した、強化添加剤の不均一な分布を生じうる。この点で、本発明者は、再生可能ポリエステルのメルトフローレートに対する強化添加剤のメルトフローレートの比は、一般的に約０．２〜約８、一部の実施形態では約０．５〜約６、および一部の実施形態では約１〜約５であることを発見した。例えば、高分子強化添加剤は、２１６０グラムの負荷および１９０℃で測定された場合、約０．１〜約２５０グラム／１０分、一部の実施形態では約０．５〜約２００グラム／１０分、および一部の実施形態では約５〜約１５０グラム／１０分でありうる。
【００３１】
上述の特性に加えて、高分子強化添加剤の機械的特性も、靱性の望ましい増加を達成するために選択されうる。例えば、再生可能ポリエステルおよび強化添加剤の混合物に外部力が加えられる時、強化添加剤と再生可能ポリエステルの弾性率の差から生じる応力集中の結果として、せん断および／またはプラスチック降伏域が、個別相領域及びその周りで開始されることがありうる。応力集中が大きいほど、領域でのより強い局所的プラスチックの流れを促進し、これによって、応力が伝えられた時、領域が大きく伸長することが可能になる。これらの伸長領域は、組成物が、そうでなければ硬質ポリエステル樹脂よりもよりしなやかで柔軟な挙動を示すことを可能にする。応力集中を高めるために、強化添加剤は、再生可能ポリエステルと比べて比較的低いヤングの弾性率を持つように選択される。例えば、強化添加剤の弾性率に対する再生可能ポリエステルの弾性率の比は、一般的に約１〜約２５０、一部の実施形態では約２〜約１００、および一部の実施形態では約２〜約５０である。強化添加剤の弾性率は、例えば、約２〜約５００メガパスカル（ＭＰａ）、一部の実施形態では約５〜約３００ＭＰａ、および一部の実施形態では約１０〜約２００ＭＰａの範囲でありうる。それとは反対に、ポリ乳酸の弾性率は、一般的に約８００ＭＰａ〜約２０００ＭＰａである。
【００３２】
靱性の望ましい増加を与えるためには、高分子強化添加剤は、再生可能ポリエステルより大きな破断時の伸長（すなわち、降伏点でのポリマーの伸長パーセント）も示しうる。例えば、本発明の高分子強化添加剤は、約５０％以上、一部の実施形態では約１００％以上、一部の実施形態では約１００％〜約２０００％、および一部の実施形態では約２５０％〜約１５００％の破断時の伸長を示すことがありうる。
【００３３】
上記で特定された特性を持つ多種多様の重合添加剤を使用しうるが、このようなポリマーの特に適切な例には、例えば、ポリオレフィン（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレンなど）、スチレン共重合体（例えば、スチレン−ブタジエン−スチレン、スチレン−イソプレン−スチレン、スチレン−エチレン−プロピレン−スチレン、スチレン−エチレン−ブタジエン−スチレンなど）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエステル（例えば、再生ポリエステル、ポリエチレンテレフタレートなど）、ポリ酢酸ビニル（例えば、ポリ（エチレン酢酸ビニル）、ポリ塩化ビニル‐酢酸ビニルなど）、ポリビニルアルコール（例えば、ポリビニルアルコール、ポリ（エチレンビニルアルコール）など）、ポリビニル・ブチラール、アクリル樹脂（例えば、ポリアクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレートなど）、ポリアミド（例えば、ナイロン）、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリウレタンなどを含みうる。適切なポリオレフィンには、例えば、エチレンポリマー（例えば、低密度ポリエチレン（「ＬＤＰＥ」）、高密度ポリエチレン（「ＨＤＰＥ」）、直鎖低密度ポリエチレン（「ＬＬＤＰＥ」｝など）、プロピレンホモポリマー（例えば、シンジオタクチック、アタクチック、イソタクチックなど）、プロピレン共重合体などを含みうる。
【００３４】
１つの特定実施形態では、ポリマーは、ホモポリプロピレンまたはプロピレンの共重合体など、プロピレンポリマーである。プロピレンポリマーは、例えば、実質的にイソタクチックポリプロピレン・ホモポリマーまたはその他のモノマーを約１０重量％以下（すなわち、少なくとも約９０重量％のプロピレン）を含む共重合体から形成されうる。このようなホモポリマーは、約１６０℃〜約１７０℃の融点を持ちうる。
【００３５】
また別の実施形態では、ポリオレフィンは、エチレンまたはプロピレンと別のα−オレフィン（Ｃ３−Ｃ２０  α−オレフィンまたはＣ３−Ｃ１２α−オレフィンなど）の共重合体でありうる。適切なα−オレフィンの具体例には、１−ブテン、３−メチル−１−ブテン、３，３−ジメチル−１−ブテン、１−ペンテン、１つ以上のメチル、エチルまたはプロピル置換基を持つ１−ペンテン、１つ以上のメチル、エチルまたはプロピル置換基を持つ１−ヘキセン、１つ以上のメチル、エチルまたはプロピル置換基を持つ１−ヘプテン、１つ以上のメチル、エチルまたはプロピル置換基を持つ１−オクテン、１つ以上のメチル、エチルまたはプロピル置換基を持つ１−ノネン、エチル、メチルまたはジメチル置換１−デセン、１−ドデセン、およびスチレンを含む。特に望ましいα−オレフィンは、１−ブテン、１−ヘキセンおよび１−オクテンである。このような共重合体のエチレンまたはプロピレン含量は、約６０モル％〜約９９モル％、一部の実施形態では約８０モル％〜約９８．５％、および一部の実施形態では約８７モル％〜約９７．５モル％でありうる。α−オレフィン含量は、同様に約１モル％〜約４０モル％、一部の実施形態では約１．５モル％〜約１５％、および一部の実施形態では約２．５モル％〜約１３モル％の範囲でありうる。
【００３６】
本発明で使用するための模範的オレフィン共重合体には、テキサス州ヒューストンのＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  ＣｏｍｐａｎｙからＥＸＡＣＴ（登録商標）という名称で市販されているエチレンベースの共重合体を含む。その他の適切なエチレン共重合体は、ミシガン州ミッドランドのＤｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  ＣｏｍｐａｎｙからＥＮＧＡＧＥ（登録商標）、ＡＦＦＩＮＩＴＹ（登録商標）、ＤＯＷＬＥＸ（登録商標）（ＬＬＤＰＥ）およびＡＴＴＡＮＥ（登録商標）（ＵＬＤＰＥ）という名称で市販されている。その他の適切なエチレンポリマーは、Ｅｗｅｎらの米国特許第４，９３７，２９９号、Ｔｓｕｔｓｕｉらの第５，２１８，０７１号、Ｌａｉらの第５，２７２，２３６号、およびＬａｉらの第５，２７８，２７２号に記述されており、これらはすべての目的に対して参照によりその全体を本書に組み込む。適切なプロピレン共重合体も、ＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．（テキサス州ヒューストン）のＶＩＳＴＡＭＡＸＸ（登録商標）、Ａｔｏｆｉｎａ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ（ベルギー、フェルイ）のＦＩＮＡ（登録商標）（例えば、８５７３）、三井石油化学工業のＴＡＦＭＥＲ（登録商標）、およびＤｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．（ミシガン州ミッドランド）のＶＥＲＳＩＦＹ（登録商標）という名称で市販されている。プロピレンポリマーのその他の例は、Ｄａｔｔａらの米国特許第６，５００，５６３号、Ｙａｎｇらの第５，５３９，０５６号、およびＲｅｓｃｏｎｉらの第５，５９６，０５２号に記述されており、これらはすべての目的に対して参照によりその全体を本書に組み込む。
【００３７】
さまざまな既知の技術のいずれも、オレフィン共重合体を形成するために一般的に使用されうる。例えば、オレフィンポリマーは、フリーラジカルまたは配位触媒（例えば、チーグラー・ナッタ）を使用して形成されうる。好ましくは、オレフィンポリマーは、メタロセン触媒などの、単一部位配位触媒から形成される。このような触媒系は、コモノマーが、分子鎖内に無作為に分布され、異なる分子量分画にわたって均一に分布されたエチレンコポリマーを生成する。メタロセン触媒によるポリオレフィンは、例えば、ＭｃＡｌｐｉｎらの米国特許第５，５７１，６１９号、Ｄａｖｉｓらの第５，３２２，７２８号、Ｏｂｉｊｅｓｋｉらの第５，４７２，７７５号、Ｌａｉらの第５，２７２，２３６号、およびＷｈｅａｔらの第６，０９０，３２５号に記述されており、これらはすべての目的に対して参照によりその全体を本書に組み込む。メタロセン触媒の例には、ビス（ｎ−ブチルシクロペンタジエニル）チタニウム・ジクロリド、ビス（ｎ−ブチルシクロペンタジエニル）ジルコニウム・ジクロリド、ビス（シクロペンタジエニル）スカンジウム・クロリド、ビス（インデニル）ジルコニウム・ジクロリド、ビス（メチルシクロペンタジエニル）チタニウム・ジクロリド、ビス（メチルシクロペンタジエニル）ジルコニウム・ジクロリド、コバルトセン、シクロペンタジエニルチタニウム・トリクロリド、フェロセン、ハフノセン・ジクロリド、イソプロピル（シクロペンタジエニル，−１−フルオレニル）ジルコニウム・ジクロリド、二塩化モリブドセン、ニッケロセン、二塩化ニオボセン、ルテノセン、二塩化チタノセン、ジルコノセンクロリドヒドリド、二塩化ジルコノセンなどを含む。メタロセン触媒を使用して作ったポリマーは、一般的に狭い分子量範囲を持つ。例えば、メタロセン触媒によるポリマーは、４より小さい多分散数（Ｍｗ／Ｍｎ）、制御された短鎖分岐分布、および制御されたイソタクシチシーを持ちうる。
【００３８】
使用する材料に関わらず、熱可塑性組成物中の高分子強化添加剤の相対的パーセントは、結果的に生じる組成物の再生可能性に大きく影響することなく、望ましい特性を達成するように選択される。例えば、強化添加剤は、一般的に、組成物に使用される再生可能ポリエステルの重量に基づいて、熱可塑性組成物の約１重量％〜約３０重量％、一部の実施形態では、約２重量％〜約２５重量％、および一部の実施形態では約５重量％〜約２０重量％の量で使用される。熱可塑性組成物全体の強化添加剤の濃度は、同様に、約０．１重量％〜約３０重量％、一部の実施形態では約０．５重量％〜約２５重量％、および一部の実施形態では約１重量％〜約２０重量％を占めうる。
【００３９】
Ｃ．相間改質剤
相間改質剤も、強化添加剤と再生可能ポリエステルの間の摩擦および結合性の程度を減らし、従って剥離の程度および均一性を高めるために、熱可塑性組成物中に使用されうる。このように、空隙は、組成物全体に渡って実質的に均一な様式で分配することができる。改質剤は、比較的低い粘度を持ち、熱可塑性組成物に容易に組み込むことができ、ポリマー表面に簡単に移動できるよう、一般的に、室温（例えば、２５℃）で液体または半固体の形態である。この点で、相間改質剤の動粘性率は、４０℃で測定された時、一般的に約０．７〜約２００センチストーク（「ｃｓ」）、一部の実施形態では、約１〜１００ｃｓ、および一部の実施形態では約１．５〜約８０ｃｓである。さらに、相間改質剤は、ポリマー強化添加剤に対する親和性を持ち、再生可能ポリエステルと強化添加剤との間の界面張力の変化を生じるように、一般的に疎水性でもある。ポリエステルと強化添加剤との間の界面での物理的力を減らすことによって、改質剤の低粘度、疎水性の性質がポリエステル基質からの剥離の促進を助けることができると考えられる。本書で使用されるとき、「疎水性」という用語は、一般的に、空気中の水の接触角が約４０°以上、一部の場合は約６０°以上の材料を指す。対照的に、「親水性」という用語は、一般的に、空気中の水の接触角が約４０°未満の材料を指す。接触角の測定のための１つの適切な試験はＡＳＴＭ  Ｄ５７２５−９９（２００８年）である。
【００４０】
適切な疎水性、低粘度の相間改質剤には、例えば、シリコン、シリコン−ポリエステル共重合体、脂肪族ポリエステル、芳香族ポリエステル、アルキレングリコール（例えば、エチエングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコールなど）、アルカンジオール（例えば、１，３−プロパンジオール、２，２−ジメチル−１，３−プロパンジオール、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、２，２，４−トリメチル−１，６  ヘキサンジオール、１，３−シクロヘキサンジメタノール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、２，２，４，４−テトラメチル−１，３−シクロブタンジオールなど）、アミンオキシド（例えば、オクチルジメチルアミン・オキシド）、脂肪酸エステルなどを含みうる。１つの特に適切な相間改質剤は、ＢＡＳＦ  Ｃｏｒｐから商標ＰＬＵＲＩＯＬ（登録商標）  ＷＩで市販されているものなどのポリエーテルポリオールである。別の適切な改質剤は、Ｈａｌｌｓｔａｒから商標ＨＡＬＬＧＲＥＥＮ（登録商標）  ＩＭで市販されているものなどの、部分的に再生可能なエステルである。
【００４１】
実際の量は変化するが、相間改質剤は、一般的に、組成物に使用される再生可能ポリエステルの重量に基づいて、熱可塑性組成物の約０．１重量％〜約２０重量％、一部の実施形態では、約０．５重量％〜約１５重量％、および一部の実施形態では約１重量％〜約１０重量％の量で使用される。熱可塑性組成物全体の相間改質剤の濃度も、同様に、約０．０５重量％〜約２０重量％、一部の実施形態では約０．１重量％〜約１５重量％、および一部の実施形態では約０．５重量％〜約１０重量％を占めうる。
【００４２】
上述の量で使用された時、相間改質剤は、熱可塑性組成物の全体的溶解特性を妨げることなく、ポリマーの界面に容易に移動し、剥離を促進することを可能にする特徴を持つ。例えば、相間改質剤は、ガラス転移温度を低下させることによる、ポリマーに対する可塑化効果は一般的に持たない。これとは対照的に、本発明者は、熱可塑性組成物のガラス転移温度は、初期の再生可能ポリエステルと実質的に同じでありうることを発見した。この点で、ポリエステルのガラス転移温度の組成物のガラス転移温度に対する比は、一般的に約０．７〜１．３、一部の実施形態では約０．８〜約１．２、および一部の実施形態では約０．９〜約１．１である。熱可塑性組成物は、例えば、約３５℃〜約８０℃、一部の実施形態では約４０℃〜約８０℃、および一部の実施形態では約５０℃〜約６５℃のガラス転移温度を持ちうる。熱可塑性組成物のメルトフローレートも、再生可能ポリエステルのメルトフローレートと同様でありうる。例えば、組成物のメルトフローレート（ドライベース）もまた、２１６０グラムの負荷および１９０℃で測定された場合、約０．１〜約７０グラム／１０分、一部の実施形態では約０．５〜約５０グラム／１０分、および一部の実施形態では約５〜約２５グラム／１０分でありうる。
【００４３】
Ｄ．相溶化剤
上述のように、高分子強化添加剤は、概して、再生可能ポリエステルの溶解パラメータに比較的近い溶解パラメータを持つように選択される。とりわけ、これは相の適合性を高め、連続相内の個別領域の全体的分布を改善しうる。それでもなお、特定の実施形態では、再生可能ポリエステルと高分子強化添加剤との間の適合性をさらに高めるために、相溶化剤が随意に使用されうる。これは、高分子強化添加剤が、ポリウレタン、アクリル樹脂などの極性部分を持つ場合、特に望ましいことがある。使用される場合、相溶化剤は、一般的に、熱可塑性組成物の約０．５重量％〜約２０重量％、一部の実施形態では約１重量％〜約１５重量％、および一部の実施形態では約１．５重量％〜約１０重量％を占める。適切な相溶化剤の一例は、官能性ポリオレフィンである。例えば、極性成分は１つ以上の官能基によって提供され、非極性成分はオレフィンによって提供されうる。相溶化剤のオレフィン成分は、概して、上述のようなオレフィンモノマーから由来する任意の直鎖または分岐α−オレフィンモノマー、オリゴマー、またはポリマー（共重合体を含む）から形成されうる。
【００４４】
相溶化剤の官能基は、分子に極性セグメントを提供する任意の基でありうる。特に適切な官能基は、無水マレイン酸、マレイン酸、フマル酸、マレイミド、マレイン酸ヒドラジド、無水マレイン酸とジアミンの反応生成物、メチルナド酸無水物、ジクロロマレイン酸無水物、マレイン酸アミドなどである。無水マレイン酸修飾ポリオレフィンは、本発明の使用に特に適している。このような修飾ポリオレフィンは、ポリマー骨格材料に無水マレイン酸をグラフトすることによって一般的に形成される。このようなマレイン酸化ポリオレフィンは、Ｅ．  Ｉ．  ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  ａｎｄ  ＣｏｍｐａｎｙからＦｕｓａｂｏｎｄ（登録商標）という名前で市販されており、Ｐシリーズ（化学修飾ポリプロピレン）、Ｅシリーズ（化学修飾ポリエチレン）、Ｃシリーズ（化学修飾エチレン酢酸ビニル）、Ａシリーズ（化学修飾エチレンアクリレート共重合体またはターポリマー）、またはＮシリーズ（化学修飾エチレン−プロピレン、エチレン−プロピレンジエンモノマー（「ＥＰＤＭ」）またはエチレン−オクタン）などがある。代替的に、マレイン酸化ポリオレフィンは、Ｐｏｌｙｂｏｎｄ（登録商標）という名称でＣｈｅｍｔｕｒａ  Ｃｏｒｐ．から、Ｅａｓｔｍａｎ  Ｇシリーズという名称でＥａｓｔｍａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙからも市販されている。
【００４５】
特定の実施形態では、相溶化剤も反応性でありうる。このような反応性相溶化剤は、分子あたり平均して少なくとも２つのオキシレン環を含むポリエポキシド改質剤である。理論に制限されるものではないが、このようなポリエポキシド分子は、特定条件下で再生可能ポリエステルの反応を誘発し、それによってガラス転移温度を大きく低下させることなく溶融強度を改善することができると考えられる。反応には、鎖延長、側差分岐、グラフト、共重合体形成などが伴いうる。例えば、鎖延長は、さまざまな異なる反応経路を通して起こりうる。例えば、改質剤は、再生可能ポリエステルのカルボニル末端基を通して（エステル化）またはヒドロキシル基を通して（エーテル化）、求核的開環反応を可能にしうる。オキザロリン副反応が同様に起こって、エステルアミド部分を形成しうる。このような反応を通して、再生可能ポリエステルの分子量を増加させて、溶融処理中によく見られる分解に対抗しうる。上述のように再生可能ポリエステルの反応を誘発することが望ましいが、本発明者は、反応が進みすぎると、ポリエステル骨格間の架橋を生じうることを発見した。このような架橋がかなりの程度まで進むと、結果生じるポリマー混合物がもろくなって、望ましい強度および伸長特性を持つ繊維を形成することが困難になる。
【００４６】
この点で、本発明者は、比較的低いエポキシ官能性を持つポリエポキシドが特に効果的であり、これはその「エポキシ当量」によって定量化しうることを発見した。エポキシ当量は、エポキシ基の１分子を含む樹脂の量を反映し、これは、改質剤の数平均分子量を分子中のエポキシ基の数で割ることによって計算されうる。本発明のポリエポキシ改質剤は、一般的に、約７，５００〜約２５０，０００グラム／モル、一部の実施形態では約１５，０００〜約１５０，０００グラム／モル、および一部の実施形態では約２０，０００〜約１００，０００グラム／モルの範囲の数平均分子量を持ち、多分散指数は一般的に２．５〜７の範囲である。ポリエポキシド改質剤は、５０個未満、一部の実施形態では５〜４５個、および一部の実施形態では１５〜４０個のエポキシ基を含みうる。同じく、エポキシ当量は、約１５，０００／モル未満、一部の実施形態では約２００〜約１０，０００グラム／モル、および一部の実施形態では約５００〜約７，０００グラム／モルでありうる。
【００４７】
ポリエポキシドは、末端エポキシ基、骨格オキシレン単位、および／または張り出したエポキシ基を含む、直鎖または分岐の、ホモポリマーまたは共重合体（例えば、ランダム、グラフト、ブロックなど）でありうる。このようなポリエポキシドを形成するために使用されるモノマーは異なりうる。１つの特定の実施形態では、例えば、ポリエポキシド改質剤は、少なくとも１つのエポキシ官能性（メタ）アクリルモノマー成分を含む。本書で使用される時、「（メタ）アクリル」という用語は、アクリルおよびメタクリルモノマー、並びにアクリレートおよびメタクリレートモノマーなど、その塩またはエステルを含む。例えば、適切なエポキシ官能性（メタ）アクリルモノマーには、アクリル酸グリシジルおよびメタクリル酸グリシジルなどの、１，２−エポキシ基を含むものが含まれうるがこれに限定されない。その他の適切なエポキシ官能性モノマーには、アリルグリシジルエーテル、エタクリル酸グリシジル、およびイタコン酸グリシジルが含まれる。
【００４８】
ポリエポキシドは、再生可能ポリエステルの鎖延長をもたらすだけでなく、望ましい混合形態を達成するのに役立つように、上述のように比較的高い分子量を一般的に持つ。こうして、ポリマーの結果生じるメルトフローレートは、２１６０グラムの負荷および１９０℃で測定された場合、約１０〜約２００グラム／１０分、一部の実施形態では約４０〜約１５０グラム／１０分、および一部の実施形態では約６０〜約１２０グラム／１０分でありうる。
【００４９】
必要に応じて、望ましい分子量を達成するのを助けるためにポリエポキシド中に追加的モノマーも使用しうる。このようなモノマーは様々があり、例えば、エステルモノマー、（メタ）アクリルモノマー、オレフィンモノマー、アミドモノマーなどを含みうる。１つの特定実施形態では、例えば、ポリエポキシド改質剤には、２〜２０個の炭素原子、好ましくは２〜８個の炭素原子を持つものなどの、少なくとも１つの直鎖または分岐α−オレフィンモノマーを含む。具体例には、エチレン、プロピレン、１−ブテン、３−メチル−１−ブテン、３，３−ジメチル−１−ブテン、１−ペンテン、１つ以上のメチル、エチルまたはプロピル置換基を持つ１−ペンテン、１つ以上のメチル、エチルまたはプロピル置換基を持つ１−ヘキセン、１つ以上のメチル、エチルまたはプロピル置換基を持つ１−ヘプテン、１つ以上のメチル、エチルまたはプロピル置換基を持つ１−オクテン、１つ以上のメチル、エチルまたはプロピル置換基を持つ１−ノネン、エチル、メチルまたはジメチル置換１−デセン、１−ドデセン、およびスチレンを含む。特に望ましいα−オレフィンコモノマーは、エチレンおよびプロピレンである。
【００５０】
別の適切なモノマーには、エポキシ官能性でない（メタ）アクリルモノマーを含みうる。このような、（メタ）アクリルモノマーの例には、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−プロピル、アクリル酸ｉ−プロピル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸ｓ−ブチル、アクリル酸ｉ−ブチル、アクリル酸ｔ−ブチル、アクリル酸ｎ−アミル、アクリル酸ｉ−アミル、アクリル酸イソボルニル、アクリル酸ｎ−ヘキシル、アクリル酸２−エチルブチル、アクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸ｎ−オクチル、アクリル酸ｎ−デシル、アクリル酸メチルシクロヘキシル、アクリル酸シクロペンチル、アクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸２−ヒドロキシエチル、メタクリル酸ｎ−プロピル、メタクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸ｉ−プロピル、メタクリル酸ｉ−ブチル、メタクリル酸ｎ−アミル、メタクリル酸ｎ−ヘキシル、メタクリル酸ｉ−アミル、メタクリル酸ｓ−ブチル、メタクリル酸ｔ−ブチル、メタクリル酸２−エチルブチル、メタクリル酸メチルシクロヘキシル、メタクリル酸シンナミル、メタクリル酸クロチル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸シクロペンチル、メタクリル酸２−エトキシエチル、メタクリル酸イソボルニルなど、およびその組み合わせを含みうる。
【００５１】
本発明の特に望ましい１つの実施形態では、ポリエポキシド改質剤は、エポキシ官能性の（メタ）アクリル単量体成分、α−オレフィン単量体成分、および非エポキシ官能性の（メタ）アクリル単量体成分である。例えば、ポリエポキシド改質剤は、ポリ（エチレン−コ−メチルアクリレート−コ−グリシジルメタクリレート）であることがあり、これは以下の構造を持つ：
2015508848.tif 000005
【００５２】
ここで、ｘ、ｙ、およびｚは１以上である。
【００５３】
さまざまな既知の技術を使用して、エポキシ官能性モノマーをポリマーにしうる。例えば、極性官能基を含むモノマーは、ポリマー骨格にグラフトされてグラフト共重合体を形成しうる。このようなグラフト技術は当技術分野ではよく知られており、例えば、米国特許第５，１７９，１６４号に記述されており、これはすべての目的に対して参照によりその全体を本書に組み込む。その他の実施形態では、エポキシ官能基を含むモノマーは、高圧反応、チーグラー・ナッタ触媒反応系、単一部位触媒（例えば、メタロセン）反応系などの、既知のフリーラジカル重合技術を使用して、モノマーと共重合されてブロックまたはランダム共重合体を形成しうる。
【００５４】
単量体成分の相対的部分は、エポキシ反応性とメルトフローレートの間のバランスを達成するように選択されうる。より具体的には、高いエポキシモノマー含量は、再生可能ポリエステルとの良好な反応性をもたらしうるが、含量が高すぎると、ポリエポキシド改質剤がポリマー混合物の溶融強度に悪影響を与えるほど、メルトフローレートを減少させうる。従って、ほとんどの実施形態では、エポキシ官能性（メタ）アクリルモノマーは、共重合体の約１重量％〜約２５重量％、一部の実施形態では約２重量％〜約２０重量％、および一部の実施形態では約４重量％〜約１５重量％を占める。同様にα−オレフィンモノマーは、共重合体の約５５重量％〜約９５重量％、一部の実施形態では約６０重量％〜約９０重量％、および一部の実施形態では約６５重量％〜約８５重量％を占めうる。使用される場合、その他の単量体成分（例えば、非エポキシ官能性（メタ）アクリルモノマー）は、共重合体の約５重量％〜約３５重量％、一部の実施形態では約８重量％〜約３０重量％、および一部の実施形態では約１０重量％〜約２５重量％を占めうる。本発明で使用されうる、適切なポリエポキシド改質剤の１つの具体例は、ＬＯＴＡＤＥＲ（登録商標）  ＡＸ８９５０またはＡＸ８９００という名前でＡｒｋｅｍａから市販されている。例えば、ＬＯＴＡＤＥＲ（登録商標）  ＡＸ８９５０は、７０〜１００ｇ／１０分のメルトフローレートを持ち、７重量％〜１１重量％のメタクリル酸グリシジル含量、１３重量％〜１７重量％の酢酸メチルモノマー含量、および７２重量％〜８０重量％のエチレンモノマー含量を持つ。
【００５５】
ポリエポキシド改質剤を形成するために使用するモノマーのタイプおよび相対的含量を制御することに加えて、望ましい利益を達成するために全体的重量パーセントも制御されうる。例えば、改質のレベルが低すぎると、溶融強度および機械的特性の望ましい増加が達成されないことがある。しかし本発明者は、改質のレベルが高すぎると、エポキシ官能基による強い分子間相互作用（例えば、架橋）および物理的ネットワーク形成のために、繊維形成が制限されうることも発見した。従って、ポリエポキシド改質剤は、一般的に、組成物に使用される再生可能ポリエステルの重量に基づいて、約０．０５重量％〜約１０重量％、一部の実施形態では、約０．１重量％〜約８重量％、一部の実施形態では約０．５重量％〜約５重量％、および一部の実施形態では約１重量％〜約３重量％の量で使用される。またポリエポキシド改質剤は、組成物の総重量に基づいて、約０．０５重量％〜約１０重量％、一部の実施形態では約０．０５重量％〜約８重量％、一部の実施形態では約０．１重量％〜約５重量％、および一部の実施形態では約０．５重量％〜約３重量％を占めうる。
【００５６】
ポリエポキシドに加えて、オキサゾリン官能性化ポリマー、シアニド官能性化ポリマーなど、その他の反応性相溶化剤も本発明で使用しうる。使用された場合、このような反応性相溶化剤は、ポリエポキシド改質剤に対しての上述の濃度内で使用されうる。１つの特定実施形態では、オキサゾリン環を含むモノマーでグラフトされたポリオレフィンである、オキサゾリングラフト化ポリオレフィンが使用されうる。オキサゾリンには、２−ビニル−２−オキサゾリン（例えば、２−イソプロペニル−２−オキサゾリン）、２−脂肪−アルキル−２−オキサゾリン（例えば、オレイン酸、リノレン酸、パルミトオレイン酸、ガドレイン酸、エルカ酸および／またはアラキドン酸のエタノールアミドから取得可能）およびその組み合わせなどといった、２−オキザロリンを含みうる。別の実施形態では、オキサゾリンは、例えば、マレイン酸リシノールオキサゾリン、ウンデシル−２−オキサゾリン、ソヤ−２−オキサゾリン、リシヌス−２−オキサゾリンおよびその組み合わせから選択されうる。また別の実施形態では、オキサゾリンは、２−イソプロペニル−２−オキサゾリン、２−イソプロペニル−４，４−ジメチル−２−オキサゾリンおよびその組み合わせから選択される。
【００５７】
Ｅ．その他の成分
本発明の１つの有益な側面は、発泡剤（例えば、クロロフルオロカーボン、ヒドロクロロフルオロカーボン、炭化水素、二酸化炭素など）および可塑剤（例えば、固体または半固体のポリエチレングリコール）など、さまざまな従来的添加剤を必要とすることなく、良好な機械的特性が提供されうることである。実際、熱可塑性組成物は、実質的に発泡剤および／または可塑剤を含まない場合がある。例えば、発泡剤および／または可塑剤は、熱可塑性組成物の約１重量％以下、一部の実施形態では約０．５重量％以下、および一部の実施形態では約０．００１重量％〜約０．２重量％の量で存在しうる。さらに、以下で詳述されるその応力白化特性のために、結果として生じる組成物は、二酸化チタンなどの、従来的色素を必要とすることなく、不透明色（例えば、白色）を達成しうる。特定の実施形態では、例えば、色素は、熱可塑性組成物の約１重量％以下、一部の実施形態では約０．５重量％以下、および一部の実施形態では約０．００１重量％〜約０．２重量％の量で存在しうる。当然、さまざまな異なる理由で、組成物には多種多様な原料を使用しうる。例えば、使用されうる材料には、触媒、抗酸化剤、安定剤、界面活性剤、ワックス、固体溶剤、充填剤、核形成剤（例えば、炭酸カルシウムなど）、微粒子、および熱可塑性組成物の処理可能性を高めるために追加されるその他の材料が含まれうるがこれに限定されない。
【００５８】
ＩＩ．混合
熱可塑性組成物は、さまざまな既知の技術のいずれかを使用して、混ぜ合わせうる。１つの実施形態では、例えば、組成物は別々に、または組み合わせて供給されうる。例えば、組成物は、まず乾燥混合されて基本的に均一な乾燥混合物を形成し、同様に、分散的に材料を混合する溶融処理装置に同時または順番に供給されうる。バッチおよび／または連続溶融処理技術を用いうる。例えば、ミキサー／混練機、バンバリーミキサー、ファレル連続ミキサー、単軸スクリュー押出機、二軸スクリュー押出機、ロールミルなどを使用して、材料を混合し溶融処理しうる。特に適切な溶融処理装置は、共回転式二軸スクリュー押出機（例えば、Ｗｅｒｎｅｒ  ＆  Ｐｆｌｅｉｄｅｒｅｒ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（ニュージャージー州ラムジー）から入手可能なＺＳＫ−３０押出機またはＴｈｅｒｍｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｃｏｒｐ．（イギリス、ストーン）から入手可能なＴｈｅｒｍｏ  Ｐｒｉｓｍ（登録商標）  ＵＳＡＬＡＢ  １６押出機）でありうる。このような押出機は、供給ポートおよび換気ポートを含み、強力な分配・分散混合をもたらす。例えば、成分は二軸スクリュー押出機の同じまたは異なる供給ポートに供給され溶融混合されて、実質的に均一な溶融混合物を形成しうる。必要に応じて、その他の添加剤も、ポリマー溶解物に注入および／または押出機の長さに沿った異なる点で押出機に別々に供給されうる。
【００５９】
選ばれる特定の処理技術に関わらず、結果として生じる溶融混合材料は、領域の軸方向寸法（例えば、長さ）が約０．０５μｍ〜約３０μｍ、一部の実施形態では約０．１μｍ〜約２５μｍ、一部の実施形態では約０．５μｍ〜約２０μｍ、および一部の実施形態では約１μｍ〜約１０μｍである強化添加剤の領域を一般的に含む。使用される時、ポリエポキシド改質剤は、連続的ポリエステル基質全体に渡って分布された個別領域の形態でもありうる。これらの「二次」領域は、楕円形、球形、円筒形などのさまざまな異なる形状を持ちうる。しかし形状に関わらず、混合後の個別の二次領域のサイズは小さく、再生可能ポリエステルとの反応のための表面積を増加させる。例えば、二次的領域のサイズ（例えば、長さ）は、一般的に、約１０〜約１０００ナノメートル、一部の実施形態では、約２０〜８００ナノメートル、一部の実施形態では約４０〜６００ナノメートル、および一部の実施形態では約５０〜４００ナノメートルの範囲である。上述のように、強化添加剤も、ポリエステル基質内に個別領域を形成し、これは組成物の「一次」領域と見なされる。当然、領域は、ポリエポキシド、強化添加剤、および／または混合物のその他の成分の組み合わせによって形成されうることも理解されるべきである。
【００６０】
せん断／圧力および熱の程度は、十分な分散を確実にするが、望ましい靱性および伸長を達成できないほど個別領域のサイズを不利に減少させないように制御されうる。例えば、混合は一般的に、約１８０℃〜約２６０℃、一部の実施形態では約１８５℃〜約２５０℃、および一部の実施形態では約１９０℃〜約２４０℃の温度で起こる。同様に、溶融処理中の見かけのせん断速度は、約１０秒−１〜約３０００秒−１、一部の実施形態では約５０秒−１〜約２０００秒−１、および一部の実施形態では約１００秒−１〜約１２００秒−１の範囲であることがありうる。見かけのせん断速度は、４Ｑ／πＲ３と等しく、ここでＱはポリマー溶融物の体積流量（「ｍ３／秒」であり、Ｒは溶融ポリマーの流れが通るキャピラリー（例えは、押出機金型）の半径（「ｍ」）である。もちろん、押出し量に反比例する溶融処理中の滞留時間など、その他の変数も、均一の望ましい程度を達成するために制御されうる。
【００６１】
望ましいせん断条件（例えば、速度、滞留時間、せん断速度、溶融処理温度など）を達成するために、押出機スクリュー速度を、特定の範囲に選択しうる。一般的に、システムへの追加的な機械エネルギーの投入のために、スクリュー速度の増加と共に、製品温度の上昇が見られる。例えば、スクリュー速度は、約５０〜約３００回転／分（「ｒｐｍ」）、一部の実施形態では約７０〜５００ｒｐｍ、および一部の実施形態では約１００〜約３００ｒｐｍの範囲であることがありうる。これは、結果として生じる領域のサイズに悪影響を与えることなく、強化添加剤を分散するために十分高い温度をもたらしうる。溶融せん断速度、および同様にポリマーが分散される程度も、押出機の混合セクション内での１つ以上の分配および／または分散混合成分の使用を通して増加させうる。単軸スクリュー押出機のための適切な分配ミキサーには、例えば、Ｓａｘｏｎ、Ｄｕｌｍａｇｅ、Ｃａｖｉｔｙ  Ｔｒａｎｓｆｅｒミキサーが含まれうる。同様に、適切な分散ミキサーには、Ｂｌｉｓｔｅｒリング、Ｌｅｒｏｙ／Ｍａｄｄｏｃｋ、ＣＲＤミキサーなどが含まれうる。当技術分野でよく知られているように、Ｂｕｓｓ  Ｋｎｅａｄｅｒ押出機、Ｃａｖｉｔｙ  Ｔｒａｎｓｆｅｒミキサー、およびＶｏｒｔｅｘ  Ｉｎｔｅｒｍｅｓｈｉｎｇ  Ｐｉｎ（ＶＩＰ）ミキサーで使用されるものなど、混合は、ポリマー溶融物の折り畳みおよび再配列を生成するバレルのピンの使用によって、さらに改善されうる。
【００６２】
ＩＩＩ．繊維の形成
混合された熱可塑性組成物から形成された繊維は、一般的に、単一成分および多成分（例えば、シース・コア構成、横並び構成、セグメント化パイの構成、アイランド・イン・ザ・シーの構成など）を含む、任意の望ましい構成を持ちうる。一部の実施形態では、繊維は、強度およびその他の機械的特性を高めるために、成分（例えば、２成分）または構成成分（例えば、２構成成分）として１つ以上の追加的ポリマーを含みうる。例えば、熱可塑性組成物は、シース／コア複合繊維のシース成分を形成する一方、追加的ポリマーはコア成分を形成するか、またはその反対でありうる。追加的ポリマーは、ポリオレフィン（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレンなど）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル‐酢酸ビニル、ポリビニルブチラール、アクリル樹脂（例えば、ポリアクリル酸塩、ポリアクリル酸メチル、ポリメタクリル酸メチルなど）、ポリアミド（例えば、ナイロン）、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、およびポリウレタンなど、一般的に再生可能と見なされない熱可塑性ポリマーでありうる。しかし、追加的ポリマーは再生可能であることがより望ましい。
【００６３】
さまざまなプロセスのいずれも、本発明による繊維を形成するために使用されうる。例えば、上述の熱可塑性組成物は、紡糸口金を通して押出されて冷却されうる。例えば図１を参照すると、繊維形成方法の１つの実施形態がより詳細に示されている。この特定の実施形態では、本発明の熱可塑性組成物は、ホッパー１４から押出機１２に供給されうる。混合物は、任意の従来技術を使用してホッパー１４に提供されうる。とにかく、再生可能ポリエステルの加水分解を最小化するために、混合物は、約３００百万分率（「ｐｐｍ」）以下、一部の実施形態では約２００ｐｐｍ以下、一部の実施形態では約１〜１００ｐｐｍの水分含量を持つことが望ましい。このような水分含量は、約５０℃〜約１００℃、一部の実施形態では約７０℃〜約８０℃の温度などで乾燥することによって達成しうる。
【００６４】
押出機１２は、溶融ポリマーを押出すのに十分な温度に加熱される。押出された組成物は、次にポリマー導管１６を通って紡糸口金１８へと進む。例えば、紡糸口金１８は、互いに重ねられた複数のプレートを持ち、ポリマー成分を方向付けるための流れ経路を作るように配置された開口部のパターンを持つスピンパックを含むハウジングを含みうる。紡糸口金１８も、１つ以上の列に配置された開口部を持つ。開口部は、ポリマーがそれを通って押出される時、フィラメントの下向きの押出しカーテンを形成する。プロセス１０は、紡糸口金１８から延長する繊維のカーテンに隣接して位置付けられる冷却送風機２０も用いる。冷却空気送風機２０からの空気は、紡糸口金１８から延長している繊維を冷却する。冷却空気は、図１に示されるように繊維カーテンの片側から、または繊維カーテンの両側から方向付けられうる。
【００６５】
望ましい長さの繊維を形成するには、冷却された繊維は一般的に、例えば図１に示される繊維延伸ユニット２２を使用して、溶融延伸される。溶融紡糸ポリマーで使用される繊維延伸ユニットまたは吸引器は、当技術分野ではよく知られている。本発明のプロセスに使用するのに適切な繊維延伸ユニットには、米国特許第３，８０２，８１７号および第３，４２３，２５５号に示されるタイプの直線繊維吸引器が含まれる。繊維延伸ユニット２２は一般的に細長い垂直経路を含み、これを通って繊維は、経路の側部から入り、経路を通って下向きに流れる吸引空気によって引き出される。ヒーターまたは送風機２４は、繊維延伸ユニット２２に吸引空気を提供する。吸引空気は、繊維延伸ユニット２２を通して繊維および周囲空気を引き出す。ガスの流れは、繊維の延伸または減衰を起こし、これは繊維を形成するポリマーの分子配向または結晶度を増加させる。繊維延伸ユニットを使用する場合、望ましい繊維長を達成するのを助けるために「ドローダウン」比を選択しうる。「ドローダウン」比は、延伸後の繊維の線速度である（例えば、ゴデットロール４２または小孔表面（非表示）の直線速度を押出し後の繊維の線速度で割ったもの）。例えば、溶融延伸中のドローダウン比は以下のように計算されうる：
【数１】
2015508848.tif 000006
【００６６】
ここで、
Ａは、溶融延伸後の繊維の線速度（例えば、ゴデット速度）であり直接測定され、
Ｂは、押出された繊維の線速度であり以下のように計算できる：
【数２】
2015508848.tif 000007
【００６７】
ここで、
Ｃは、１つの穴を通したスループット（グラム／分）であり、
Ｄはポリマーの溶融密度（グラム／立方センチメートル）であり、
Ｅは、繊維がそれを通して押出される穴の直径（センチメートル）である。特定の実施形態では、ドローダウン比は約２０：１〜約４０００：１、一部の実施形態では、約２５：１〜約２０００：１、一部の辞し形態では約５０：１〜約１０００：１、および一部の実施形態では約７５：１〜約８００：１でありうる。
【００６８】
一旦形成されると、繊維は、繊維延伸ユニット２２の出口開口部を通ってゴデットロール４２上に堆積されうる。必要に応じて、当業者には理解されるように、ゴデットロール４２上に集められた繊維は、追加的インライン処理および／または変換ステップ（非表示）を随意に施しうる。例えば、繊維は集められた後、けん縮、組織化、および／または約３〜約８０ｍｍ、一部の実施形態では約４〜約６５ｍｍ、および一部の実施形態では約５〜約５０ｍｍの範囲の平均繊維長に切断されうる。その後、ステープル繊維は、当技術分野で知られているように、接着カードウェブ、通気接着ウェブなどの不織布に組み込まれうる。以下に詳述されるように、繊維を小孔表面上に堆積させて、不織布ウェブを形成することもできる。
【００６９】
形成される特定の方法に関わらず、結果として生じる繊維はその後、再生可能ポリエステルのガラス転移温度より低い温度で延伸され（「低温延伸」）、望ましい空隙ネットワークを形成する。低温延伸は、縦軸方向（例えば、縦方向）、横方向（例えば、幅方向）、またはその組み合わせで起こりうる。延伸の程度は、本発明では、望ましい空隙ネットワークが達成されるが、結果として生じる繊維の機械的特性に悪影響を与えないことを確実にするように一般的に選択される。この点で、繊維は一般的に、約１．１〜約３．５、一部の実施形態では約１．２〜約３．０、および一部の実施形態では約１．５〜約２．５の「伸張比」に（例えば、縦方向に）延伸される。「伸張比」は、延伸繊維の長さを延伸前のその長さで割ることによって決定されうる。延伸率も、望ましい特性の達成を助けるために、例えば約５％〜１５００％／変形分の範囲内、一部の実施形態では約１０％〜約１０００％／変形分、および一部の実施形態では約１００％〜約８５０％／変形分、変化しうる。繊維は、延伸の間、再生可能ポリエステルのガラス温度より低い温度に一般的に保たれる。とりわけ、これは、空隙ネットワークが不安定になる程度までポリエステル鎖が変えられないことを確実にするのに役に立つ。一般的に、繊維は、ガラス転移温度よりも少なくとも約１０℃、一部の実施形態では少なくとも約２０℃、および一部の実施形態では少なくとも約３０℃低い温度で延伸される。例えば、繊維は、約０℃〜約５０℃、一部の実施形態では約１５℃〜約４０℃、および一部の実施形態では約２０℃〜約３０℃の温度で延伸されうる。必要に応じて、繊維は外部熱を加えることなく延伸されうる。
【００７０】
繊維の延伸は、１つ以上の段階で起こりうる。１つの実施形態では、例えば、延伸は、別の処理のためにそれを取り出す必要なく、インラインで完了される。しかしその他の場合、繊維は、インラインである程度まで延伸され、その後繊維形成機械から取り出されて、追加的延伸ステップを受ける。とにかく、吸引（例えば、繊維延伸ユニット）、引張フレーム延伸、二軸延伸、多軸延伸、プロファイル延伸、真空延伸などの、さまざまな延伸技術を使用しうる。
【００７１】
上述の方法の低温延伸は、比較的小さな伸長の方向（例えば、縦軸または縦方向）の軸方向寸法を持つ空隙の形成を一般的に生じる。例えば、１つの実施形態では、空隙の軸方向寸法は、約５マイクロメートル以下、一部の実施形態では約２マイクロメートル以下、および一部の実施形態では約２５ナノメートル〜約１マイクロメートルでありうる。特定の場合、空隙は、このような空隙の少なくとも１つの寸法が約１マイクロメートル以上のサイズを持つという意味で、「マイクロ空隙」でありうる。例えば、このようなマイクロ空隙は、約１マイクロメートル以上、一部の実施形態では約１．５マイクロメートル以上、および一部の実施形態では約２マイクロメートル〜約５マイクロメートルの軸方向寸法に垂直方向（すなわち、横または幅方向）の寸法を持ちうる。これは、約０．１〜約１、一部の実施形態では約０．２〜０．９、および一部の実施形態では約０．３〜約０．８のマイクロ空隙のアスペクト比（軸方向寸法に垂直な寸法に対する軸方向寸法の比）をもたらしうる。同様に、単独で、またはマイクロ空隙と同時のいずれかで、「ナノ空隙」も存在しうる。ナノ空隙の各寸法は、一般的に約１マイクロメートル以下、一部の実施形態では約２５〜５００ナノメートルである。
【００７２】
上述のような空隙ネットワークの形成に加えて、延伸は、一次領域の軸方向寸法も大幅に増加させて、一般的に直線的で細長い形状をもつようにしうる。例えば、細長い領域は、延伸前の領域の軸方向寸法よりも約１０％以上、一部の実施形態では約２０％〜約５００％、および一部の実施形態では約５０％〜約２５０％大きな軸方向寸法を持ちうる。延伸後の軸方向寸法は、例えば、約１μｍ〜４００μｍ、一部の実施形態では約５μｍ〜約２００μｍ、および一部の実施形態では約１０μｍ〜約１５０μｍの範囲でありうる。領域はまた、比較的細く、そのため軸方向寸法に垂直な方向（すなわち、断面寸法）に小さな寸法を持つ。例えば、断面寸法は、約０．０２〜約７５マイクロメートル、一部の実施形態では約０．１〜約４０マイクロメートル、および一部の実施形態では０．４〜約２０マイクロメートルの長さでありうる。これは、約２〜約１５０、一部の実施形態では約３〜１００、および一部の実施形態では約４〜約５０の領域のアスペクト比（軸方向寸法に垂直な寸法に対する軸方向寸法の比）をもたらしうる。
【００７３】
低温延伸によって得られる空隙があり細長い領域構造の結果、本発明者は、縦軸方向に延伸された時、結果として生じる組成物は、体積が均一に拡大しうることも発見したが、これは以下の方程式に従って決定される「ポアソン比」が低いことにより反映される：
2015508848.tif 000008
【００７４】
ここでＥ横は、材料の横方向の変形であり、Ｅ縦は材料の縦軸方向の変形である。より具体的には、材料のポアソン比は、約０または負でもありうる。例えば、ポアソン比は、約０．１以下、一部の実施形態では約０．０８以下、および一部の実施形態では約−０．１〜約０．０４でありうる。ポアソン比が０の場合、材料が縦方向に拡大した時の横方向の収縮はない。ポアソン比が負の場合、材料の横または横方向寸法も、材料が縦方向に延伸されるときに拡大する。このため負のポアソン比を持つ材料は、縦方向に引き伸ばされた時、幅の増加を示し、これは横方向のエネルギー吸収の増加を生じうる。
【００７５】
低温延伸は、非ネック領域間に間隔をもって存在する繊維の縦軸に沿って、１つ以上の局在的なネック領域も生成しうる。これらのネック領域は、非ネック領域よりも少ない数の空隙を含むことがあり、これは全体的密度が低く、空隙容量が高い場合であっても、繊維が高い強度を保持することを可能にする。ネック繊維は、その縦軸に沿って不均一な断面直径も持つことがあり、これは表面積の増加など、さまざまな異なる利益を提供しうる。ネック領域の数は、一般的に変化し、選択された伸張比に基づいて制御されうる。しかし一般的に、ネック領域の数は、約１〜約４００個／センチメートル、一部の実施形態では約２〜約２００個／センチメートル、および一部の実施形態では約５〜約５０個／センチメートルの範囲でありうる。ネック領域の数は、以下の方程式から決定されうる。
2015508848.tif 000009
【００７６】
ここで、Ｎはネック領域の数、Ｌ１はネック領域の平均長さ、Ｌ２は非ネック領域の平均長さ（ネック領域から非ネック領域への移行を含む）である。例えば図２を参照すると、非ネック領域２０４の間に配置されたネック領域２０２を含む繊維２００の例が示されており、ここでネック領域２０２の長さは長さ「Ｌ１」として、非ネック領域２０４の長さは長さ「Ｌ２」として示されている。
【００７７】
本発明によって達成される非常に低い密度であっても、結果として生じる繊維は、純ポリマーほどもろくなく、そのため歪みが加えられた時、砕けずに変形できる。このため、繊維がかなりの伸長を示した後でも、繊維は耐荷重部材として引き続き機能しうる。この点で、本発明の繊維は、「最大伸長特性」すなわち、最大負荷での繊維の伸長パーセントの改善を示すことができる。例えば、本発明の繊維は、ＡＳＴＭ  Ｄ６３８−１０に従って２３℃で測定された時、約５０％以上、一部の実施形態では約１００％以上、一部の実施形態では約２００％〜約１５００％、および一部の実施形態では約４００％〜約８００％の最大伸長を呈しうる。このような伸長は、例えば、約０．１〜約５０マイクロメートル、一部の実施形態では約１〜約４０マイクロメートル、一部の実施形態では約２〜約２５マイクロメートル、および一部の実施形態では約５〜約１５マイクロメートルの範囲のものなど、幅広い平均直径を持つ繊維に対して達成しうる。
【００７８】
歪み下で延長できる能力を持つ一方、本発明の繊維は比較的強いまま保つことができる。例えば、繊維は、ＡＳＴＭ  Ｄ６３８−１０に従って２３℃で測定された時、約２５〜約２００メガパスカル（「ＭＰａ」）、一部の実施形態では約５０〜１５０ＭＰａ、および一部の実施形態では約６０〜１５０ＭＰａの最大引張応力を呈しうる。本発明の繊維の相対的強度の指標となる別のパラメータは、「引張り強さ」であり、これは単位線密度あたりの力で表した繊維の引張り強さを示す。例えば、本発明の繊維は、約０．７５〜約６．０グラム重量（「ｇｆ」）／デニール、一部の実施形態では約１．０〜約４．５ｇｆ／デニール、および一部の実施形態では約１．５〜約４．０ｇｆ／デニールの引張り強さを持ちうる。繊維のデニールは、望まれる用途によって変化しうる。一般的に、繊維は、約６未満、一部の実施形態では約３未満、および一部の実施形態では約０．５〜約３のフィラメントあたりのデニールを持つように形成される（すなわち、線密度の単位は、繊維の９０００メートルあたりのグラム質量に等しい）。
【００７９】
必要に応じて、本発明の繊維は、低温延伸の前および／または後に、１つ以上の追加的処理ステップを施されうる。このようなプロセスの例には、例えば、孔型ロール伸張、エンボス加工、コーティングなどが含まれる。繊維は、その特性を改善するためにさまざまな既知の技術のいずれかを使用して、表面処理もされうる。例えば、高エネルギービーム（例えば、プラズマ、Ｘ線、電子ビームなど）を使用して、繊維上に形成する任意の表面薄層を除去または低減したり、表面の極性、空隙率、形状などを変化させうる。必要に応じて、このような表面処理は、別法として、繊維の低温延伸の前および／または後に使用されうる。
【００８０】
繊維は、織物、編物、不織布ウェブなどの布にも組み入れうる。例えば、（随意に真空の助けを借りて）形成表面に繊維を無作為に堆積させた後、任意の既知技術を使用して結果として乗じるウェブを接着させることによって、繊維を不織布ウェブに形成しうる。不織布ウェブは、繊維を延伸する前または後に形成しうる。特定の実施形態では、例えば、複数の繊維からの不織布ウェブを形成し、その後に、空隙ネットワークを形成するのに望ましい程度まで不織布ウェブを引き伸ばすことによって繊維を延伸することが望ましい場合がある。代替的な実施形態では、ウェブが形成される前に、繊維を望ましい程度まで延伸する繊維吸引ユニットの下に、無限の形成表面を単に位置付けうる。
【００８１】
一旦形成されると、不織布ウェブは、次に接着剤で、または自発的に（例えば、外部接着剤を適用しない繊維の融合および／または自己接着）など、従来技術を使用して接着されうる。例えば、自己接着は、繊維が半溶融または粘着性の間に繊維を接触させることにより、または粘着付与樹脂および／または溶剤と繊維を形成するために使用されるポリマーを単に混合することによって達成されうる。適切な自己接着技術には、超音波接着、熱接着、通気接着、カレンダー接着などが含まれうる。例えば、ウェブは、ウェブが加熱された滑らかなアンビルロールと加熱されたパターンロールの間を通過する熱機械的プロセスによってさらに接着またはパターンでエンボス加工されうる。パターンロールは、望ましいウェブ特性または外観を提供する任意の隆起パターンを持ちうる。望ましくは、パターンロールは、ロールの総面積の約２％〜３０％の接着面積を定義する複数の接着場所を定義する隆起パターンを定義する。模範的接着パターンには、例えば、Ｈａｎｓｅｎらの米国特許第３，８５５，０４６号、Ｌｅｖｙらの米国特許第５，６２０，７７９号、Ｈａｙｎｅｓらの米国特許第５，９６２，１１２号、Ｓａｙｏｖｉｔｚらの米国特許第６，０９３，６６５号、並びにＲｏｍａｎｏらの米国意匠特許第４２８，２６７号、Ｂｒｏｗｎの第３９０，７０８号、Ｚａｎｄｅｒらの第４１８，３０５号、Ｚａｎｄｅｒらの第３８４，５０８号、Ｚａｎｄｅｒらの第３８４，８１９号、Ｚａｎｄｅｒらの第３５８，０３５号、およびＢｌｅｎｋｅらの第３１５，９９０号に記述されたものが含まれる。ロール間の圧力は、約５〜約２０００ポンド／リニアインチでありうる。ロール間の圧力およびロールの温度は、布様の特性を維持しながら望ましいウェブ特性または外観を得るためにバランスが取られる。当業者にはよく知られているように、必要とされる温度および圧力は、パターン接着面積、ポリマー特性、繊維特性および不織布特性を含むがこれに限定されない多くの要因によって変化しうる。
【００８２】
スパンボンドウェブに加えて、メルトブローンウェブ、接着カードウェブ、湿式ウェブ、エアレイドウェブ、コフォームウェブ、油圧巻き込みウェブなど、その他のさまざまな不織布ウェブも、本発明に従った熱可塑性組成物から形成されうる。例えば、熱可塑性組成物は、複数の細かい金型キャピラリーを通って、繊維を減衰させて直径を減少させる収束する高速度ガス（例えば、空気）の流れの中に押出されうる。その後、メルトブローン繊維は高速ガス流によって運ばれ、回収表面上に堆積されて無作為に分散されたメルトブローン繊維のウェブまたは布を形成する。代替的に、ポリマーは、熱可塑性組成物から形成される繊維のベイルを、繊維を分離するピッカーに入れることによって形成されうる。次に、繊維は、縦方向に配向された繊維不織布ウェブを形成するように、繊維をさらにバラバラにして縦方向に整列させる、組合せまたはカードユニットに通される。一旦形成されると、不織布ウェブは、１つ以上の既知の接着技術によって一般的に安定化される。
【００８３】
必要に応じて、不織布ウェブは、熱可塑性組成物およびその他のタイプの繊維（例えば、ステープル繊維、フィラメントなど）の組合せを含む複合材料でもありうる。例えば、ポリオレフィン（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレンなど）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエステル（例えば、再生ポリエステル、ポリエチレンテレフタラート、など）、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化酢酸ビニル、ポリビニルブチラール、アクリル樹脂（例えば、ポリアクリル酸塩、ポリアクリル酸メチル、ポリメタクリル酸メチルなど）、ポリアミド（例えば、ナイロン）、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、およびポリウレタンなどから形成されるものなどの、追加的合成繊維も使用されうる。必要に応じて、再生可能ポリマーも使用されうる。既知の合成繊維の一部の例には、Ｔ−２５５およびＴ−２５６という名前でＫｏＳａ  Ｉｎｃ．（ノースカロライナ州シャーロット）から市販されているシース・コア２成分複合繊維を含むが、これらは両方とも、低温溶融コポリエステルシースを持つポリオレフィンシースまたはＴ−２５４を使用する。使用されうるさらに他の既知の２成分複合繊維には、チッソ株式会社（日本、守山市）またはＦｉｂｅｒｖｉｓｉｏｎｓ  ＬＬＣ（デラウェア州ウィルミントン）から市販されているものが含まれる。Ｆａｒ  Ｅａｓｔｅｒｎ  Ｔｅｘｔｉｌｅ，  Ｌｔｄ．（台湾）から市販されているものなどの、ポリ乳酸ステープル繊維も使用されうる。
【００８４】
複合材料は、高平均繊維長パルプ、低平均繊維長パルプ、またはその混合物などの、パルプ繊維も含みうる。高平均長毛羽立ちパルプ繊維の一例には、針葉樹クラフトパルプ繊維が含まれる。針葉樹クラフトパルプ繊維は、針葉樹から由来し、レッドウッド、アカスギ、アメリカツガ、ダグラスファー、松（例えば、南部松）、トウヒ（例えば、クロトウヒ）、竹、その組合せなどを含む、北部、西部、および南部針葉樹種を含むがこれに限定されないパルプ繊維を含む。北部針葉樹クラフトパルプ繊維を、本発明に使用しうる。本発明に使用するために適切な市販されている南部針葉樹クラフトパルプ繊維の例には、「ＮＦ−４０５」という商標でＷｅｙｅｒｈａｅｕｓｅｒ  Ｃｏｍｐａｎｙ（ワシントン州フェデラルウェイ）から市販されているものが含まれる。本発明の使用に適した別のパルプは、ＣｏｏｓＡｂｓｏｒｂ  Ｓパルプという商標でＢｏｗａｔｅｒ  Ｃｏｒｐ．（サウスカロライナ州グリーンビル）から入手可能な、針葉樹繊維を主に含むさらし硫酸塩木材パルプである。低平均長繊維も本発明で使用されうる。適切な低平均長パルプ繊維の例は、広葉樹クラフトパルプ繊維である。広葉樹クラフトパルプ繊維は、落葉樹から由来し、ユーカリ、カエデ、カバノキ、アスペンなどを含むがこれに限定されない。広葉樹クラフトパルプ繊維は、柔らかさを増し、明るさを高め、不透明性を増し、シートの細孔構造を変化させてウィッキング能力を増加させるために特に望ましい可能性がある。竹または綿繊維も使用されうる。
【００８５】
不織布複合材料は、さまざまな既知の技術を使用して形成されうる。例えば、不織布複合材料は、熱可塑性組成物の安定化基質および吸収材料の混合物を含む「コフォーム材料」でありうる。一例として、コフォーム材料は、形成中にそれを通して吸収材料が追加されるシュートの近くに、少なくとも１つのメルトブローン金型ヘッドが配置されるプロセスによって作られうる。このような吸収材料には、パルプ繊維、超吸収粒子、無機および／または有機吸収材料、処理済み重合ステープル繊維などを含みうるがこれに限定されない。吸収材料の相対的パーセントは、不織布複合材料の望ましい特徴によって大きく変化しうる。例えば、不織布複合材料は、熱可塑性組成物繊維の約１重量％〜約６０重量％、一部の実施形態では約５重量％〜約５０重量％、および一部の実施形態では約１０重量％〜約４０重量％を含みうる。同様に不織布複合材料は、約４０重量％〜約９９重量％、一部の実施形態では５０重量％〜約９５重量％、および一部の実施形態では約６０重量％〜約９０重量％の吸収材料を含みうる。このようなコフォーム材料の一部の例は、Ａｎｄｅｒｓｏｎらの米国特許第４，１００，３２４号、Ｅｖｅｒｈａｒｔらの第５，２８４，７０３号、およびＧｅｏｒｇｅｒらの第５，３５０，６２４号に記述されている。
【００８６】
不織布ラミネートも本発明で形成でき、ここでは１つ以上の層が熱可塑性組成物から形成される。例えば、１層の不織布ウェブは、熱可塑性組成物を含むスパンボンドでありうる一方、別の層の不織布ウェブは、熱可塑性組成物、その他の再生可能ポリマー、および／またはその他の任意のポリマー（例えば、ポリオレフィン）を含む。１つの実施形態では、不織布ラミネートは、２つのスパンボンド層の間に位置付けられてスパンボンド／メルトブローン／スパンボンド（「ＳＭＳ」）ラミネートを形成するメルトブローン層を含む。必要な場合、スパンボンド層は、熱可塑性組成物から形成されうる。メルトブローン層は、熱可塑性組成物、その他の再生可能ポリマー、および／またはその他の任意のポリマー（例えば、ポリオレフィン）から形成されうる。ＳＭＳラミネートを形成するためのさまざまな技術が、Ｂｒｏｃｋらの米国特許第４，０４１，２０３号、Ｔｉｍｍｏｎｓらの第５，２１３，８８１号、Ｔｉｍｍｏｎｓらの第５，４６４，６８８号、Ｂｏｒｎｓｌａｅｇｅｒの第４，３７４，８８８号、Ｃｏｌｌｉｅｒらの第５，１６９，７０６号、およびＢｒｏｃｋらの第４，７６６，０２９号、並びにＦｉｔｔｉｎｇらの米国特許出願公開第２００４／０００２２７３号に記述されている。当然、不織布ラミネートは、その他の構成を持ち、スパンボンド／メルトブローン／メルトブローン／スパンボンドラミネート（「ＳＭＭＳ」）、スパンボンド／メルトブローンラミネート（「ＳＭ」）など、任意の望ましい数のメルトブローンおよびスパンボンド層を持ちうる。不織布ラミネートの秤量は、望ましい用途に対して合わせることができるが、一般的に、約１０〜約３００グラム／平方メートル（「ｇｓｍ」）、一部の実施形態では約２５〜約２００ｇｓｍ、および一部の実施形態では約４０〜約１５０ｇｓｍの範囲である。
【００８７】
必要に応じて、繊維、不織布ウェブなども、望ましい形状を保つことを確実にするのを助けるためにアニーリングを施しうる。アニーリングは、約６５°〜約１２０℃、一部の実施形態では約７０℃〜約１１０℃、および一部の実施形態では約８０℃〜約１００℃など、再生可能ポリエステルのガラス転移温度より高い温度で一般的に起こる。例えば、高エネルギービーム（例えば、プラズマ、Ｘ線、電子ビームなど）を使用して、繊維上に形成する任意の表面薄層を除去または低減したり、表面極性を変化させ、表面層を砕けやすくするなどしうる。必要に応じて、このような表面処理は、ウェブ形成の前および／または後、並びに繊維の低温延伸の前および／または後に使用しうる。
【００８８】
ＩＶ．物品
繊維および／またはそれから形成されたウェブは、幅広い用途に使用されうる。例えば、繊維は、ガウン、外科用ドレープ、フェースマスク、頭部カバー、手術帽、靴カバー、滅菌ラップ、毛布、加熱パッドなどの「医療製品」に組み込まれうる。当然、繊維はその他のさまざまな物品に使用されうる。例えば、繊維は、水またはその他の流体を吸収できる「吸収性物品」に組み込まれうる。一部の吸収性物品の例には、おむつ、トレーニングパンツ、吸収性下着、失禁物品、女性用衛生用品（例えば、生理用ナプキン）、水着、おしり拭き、ミットワイプなどのパーソナルケア吸収性物品、衣類、穿孔材料、アンダーパッド、ベッドパッド、包帯、吸収性ドレープ、および医療用ワイプなどの医療用吸収性物品、食品サービスタオル、衣料物品、パウチなどを含むがこれに限定されない。このような物品の形成に適した材料およびプロセスは、当業者にはよく知られている。例えば吸収性物品は、一般的に、実質的に液体透過性の層（例えば、外側カバー）、液体透過性層（例えば、体側のライナー、サージ層など）、および吸収性コアを含む。１つの実施形態では、例えば、本発明の繊維から形成される不織布ウェブは、吸収性物品の外側カバーを形成するために使用されうる。必要に応じて、不織布ウェブは、蒸気透過性または蒸気不透過性の液体不透過性フィルムへと積層されうる。
【００８９】
本発明は、以下の例を参照してよりよく理解されうる。
【００９０】
試験方法
メルトフローレート：
メルトフローレート（「ＭＦＲ」）は、一般的に１９０℃または２３０℃で、２１６０グラム／１０分の負荷をかけた時、押出レオメーター口（直径０．０８２５インチ）を通して押出されるポリマーの重量（グラム）である。別段の指示がない限り、メルトフローレートは、Ｔｉｎｉｕｓ  Ｏｌｓｅｎ  Ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ  ＰｌａｓｔｏｍｅｔｅｒでＡＳＴＭ試験方法Ｄ１２３９に従って測定される。
【００９１】
熱特性：
ガラス転移温度（Ｔｇ）は、ＡＳＴＭ  Ｅ１６４０−０９に従って、動的機械分析（ＤＭＡ）で決定されうる。ＴＡ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社のＡ  Ｑ８００機器を使用しうる。実験は、張力／張力形状で、−１２０℃〜１５０℃の温度掃引モード、３℃／分の加熱率で実行されうる。歪振幅周波数は、試験中、一定（２  Ｈｚ）に保ちうる。３つの独立サンプルを試験して、平均ガラス転移温度を得るが、これはｔａｎ  δ曲線の最大値によって定義され、ここでδは、貯蔵弾性率に対する損失弾性率の比（ｔａｎ  δ  ＝  Ｅ”／Ｅ’）として定義される。
【００９２】
溶融温度は、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）によって決定されうる。示差走査熱量測定計は、ＤＳＣ  Ｑ１００示差走査熱量計とすることができ、これには液体窒素冷却付属品およびＵＮＩＶＥＲＳＡＬ  ＡＮＡＬＹＳＩＳ  ２０００（バージョン４．６．６）分析ソフトウェアプログラムを取り付けることができ、これらは両方ともＴ．Ａ．  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  Ｉｎｃ．（デラウェア州ニューキャッスル）から入手可能である。サンプルを直接取り扱うことを避けるために、ピンセットまたはその他のツールを使用しうる。サンプルはアルミニウム皿に入れて、化学てんびんで０，０１ミリグラムの精度まで秤量する。材料サンプルの皿の上にふたを圧着させうる。一般的に、樹脂ペレットは秤量皿に直接置いてよい。
【００９３】
示差走査熱量計は、示差走査熱量計の操作マニュアルに記述されるように、インジウム金属標準を使用して較正することができ、ベースライン補正を実施しうる。材料サンプルは、試験のために示差走査熱量計の試験室に配置することができ、空の皿を対照として使用しうる。すべての試験は、試験室への５５立方センチメートル／分の窒素（産業グレード）パージで実行しうる。樹脂ペレットサンプルについては、加熱および冷却プログラムは２サイクル試験であり、試験室を−３０℃に平衡化させることから始まり、１０℃／分の加熱速度で温度２００℃まで加熱する第一の加熱期間が続き、次に２００℃で３分間サンプルを平衡化し、その後１０℃／分の冷却速度で−３０℃の温度まで冷却する第一の冷却期間が続き、次に−３０℃で３分間サンプルを平衡化させた後に、１０℃／分の加熱速度で２００℃の温度まで加熱する第二の加熱期間が続く。繊維サンプルについては、加熱および冷却プログラムは１サイクル試験であってよく、試験室を−２５℃に平衡化させることから始まり、１０℃／分の加熱速度で２００℃の温度まで加熱する加熱期間が続き、次に２００℃で３分間サンプルを平衡化させ、その後１０℃／分の冷却速度で−３０℃の温度まで冷却する冷却期間が続く。すべての試験は、試験室への５５立方センチメートル／分の窒素（産業グレード）パージで実行しうる。
【００９４】
結果は、変曲点のガラス転移温度（Ｔｇ）、吸熱ピークと発熱ピーク、およびＤＳＣプロットのピーク下面積を特定・定量するＵＮＩＶＥＲＳＡＬ  ＡＮＡＬＹＳＩＳ  ２０００分析ソフトウェアプログラムを使用して評価しうる。ガラス転移温度は、傾きの明らかな変化が起こるプロットライン上の領域として特定でき、溶融温度は、自動変曲点計算を使用して決定しうる。
【００９５】
引張特性：
引張特性は、ＡＳＴＭ  ６３８−１０に従って２３℃で測定されうる。例えば、個別の繊維標本は、初めに３８ｍｍの長さまで短くされ、黒いベルベット布の上に別々に配置されうる。１０〜１５個の標本がこのようにして集められる。繊維標本は次に、５１ｍｍ×５１ｍｍの外側寸法および２５ｍｍ×２５ｍｍの内側寸法を持つ長方形の紙フレーム上に実質的に真っ直ぐな状態で取り付けられうる。各繊維標本の端部は、接着テープでフレームの側部に繊維端部を固定することにより、操作可能なようにフレームに取り付けられうる。各繊維標本は、適正に較正され倍率４０Ｘに設定されうる従来的な実験用顕微鏡を使用して、その外部の比較的短い繊維断面寸法を測定しうる。この繊維断面寸法は、個々の繊維標本の直径として記録されうる。フレームは、繊維標本への過剰な損傷を避ける方法で、サンプル繊維標本の端部を、一定割合延長タイプ引張試験機の上部および下部グリップに取り付けるのに役立つ。
【００９６】
一定割合延長タイプの引張試験機および適切なロードセルを試験に使用しうる。ロードセルは、フルスケール負荷の１０〜９０％内に試験値が来るように選択されうる（例えば、１０Ｎ）。引張試験機（すなわち、ＭＴＳ  ＳＹＮＥＲＧＹ  ２００）およびロードセルは、ＭＴＳ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（ミシガン州エデンプレーリー）から取得されうる。次に、フレーム組立品中の繊維標本は、繊維の端部が引張試験機のグリップによって操作可能なように保持されるように、引張試験機のグリップの間に取り付けられる。その後、引張試験機が繊維にのみ試験力を加えるように、繊維の長さに平行に延長する紙フレームの側部は、切断されるかまたは分離されうる。繊維は、１２インチ／分の引き上げ速度とグリップ速度で引き上げ試験を行いうる。結果として生じるデータは、以下の試験設定で、ＭＴＳ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製のＴＥＳＴＷＯＲＫＳ  ４ソフトウェアプログラムを使用して分析しうる。
【表１】
2015508848.tif 000010
【００９７】
引張り強さ値は、グラム重量／デニールで表される。最大伸長（破断時の歪み％）および最大応力も測定されうる。
【００９８】
伸縮率、密度、および空隙容量パーセント
【００９９】
伸縮率、密度、および空隙容量パーセントを決定するために、低温延伸の前に、標本の幅（Ｗｉ）および厚さ（Ｔｉ）が最初に測定された。延伸前の長さ（Ｌｉ）も、標本の表面上の２つのマークの間の距離を測定することによって決定された。その後、標本を低温延伸して空隙化を開始した。次に、Ｄｉｇｉｍａｔｉｃ  Ｃａｌｉｐｅｒ（Ｍｉｔｕｔｏｙｏ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）を使用して、標本の幅（Ｗｆ）、厚さ（Ｔｆ）、および長さ（Ｌｆ）が直近の０．０１  ｍｍまで測定された。低温延伸の前の体積（Ｖｉ）は、Ｗｉ×Ｔｉ×Ｌｉ＝Ｖｉで計算された。低温延伸後の体積（Ｖｆ）も、Ｗｆ×Ｔｆ×Ｌｆ＝Ｖｆで計算された。伸縮率（Φ）は、Φ＝Ｖｆ／Ｖｉで計算される。密度（Ρｆ）は、Ρｆ＝Ρｉ／Φで計算され、ここで  Ρｉは前駆材料の密度である。空隙容量パーセント（％  Ｖｖ）は、％Ｖｖ＝（１−１／  Φ）  ×１００で計算された。
【０１００】
水分含量
水分含量は、Ａｒｉｚｏｎａ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  Ｃｏｍｐｕｔｒａｃ  Ｖａｐｏｒ  Ｐｒｏ水分分析器（モデル番号３１００）を使用して、ＡＳＴＭ  Ｄ  ７１９１−０５に実質的に従って決定することができ、これはすべての目的に対して参照によりその全体を本書に組み込む。試験温度（§Ｘ２．１．２）は１３０℃、サンプルサイズ（§Ｘ２．１．１）は２〜４グラム、およびバイアルパージ時間（§Ｘ２．１．４）は３０秒としうる。さらに、終了基準（§Ｘ２．１．３）は、「予測」モードとして定義でき、これはプログラムされた内蔵基準（これは数学的に終了点水分含量を計算する）が満足された時に試験が終了することを意味する。
【実施例１】
【０１０１】
ＰＬＡ  ６２０１  Ｄ（Ｎａｔｕｒｅｗｏｒｋｓ（登録商標）、メルトフローレートは１９０℃で１０ｇ／１０分）を、２４０℃、０．４０グラム／穴／分の押出量で直径０．６ｍｍの紡糸口金を通して紡いだ。繊維を自由落下（けん引力は重力のみ）で回収し、５０ｍｍ／分の引き上げ速度で機械的特性を試験した。ＰＬＡ繊維がわずか３．８％の破壊歪みで破綻したので、ＰＬＡの体積膨張は記録されなかった。
【実施例２】
【０１０２】
８５．３重量％のポリ乳酸（ＰＬＡ  ６２０１Ｄ、Ｎａｔｕｒｅｗｏｒｋｓ（登録商標））、９．５重量％の強化添加剤、１．４重量％のポリエポキシド改質剤、および３．８重量％の界面改質剤（ＢＡＳＦ社製のＰＬＵＲＩＯＬ（登録商標）  ＷＩ  ２８５）の混合物が繊維に紡糸された。強化添加剤はＶｉｓｔａｍａｘｘ（登録商標）  ２１２０（ＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌ）で、これは、メルトフローレート２９  ｇ／１０分（１９０℃、２１６０  ｇ）および密度０．８６６  ｇ／ｃｍ３のポリオレフィン共重合体／エラストマーであった。ポリエポキシド改質剤は、７０〜１００  ｇ／１０分（１９０℃／２１６０  ｇ）のメルトフローレート、７〜１１重量％のメタクリル酸グリシジル含量、１３〜１７重量％のアクリル酸メチル含量、および７２〜８０重量％のエチレン含量を持つ、ポリ（エチレン−コ−アクリル酸メチル−コ−メタクリル酸グリシジル）（Ｌｏｔａｄｅｒ（登録商標）  ＡＸ８９００、Ａｒｋｅｍａ）であった。ポリマーは混合のために、Ｗｅｒｎｅｒ  ａｎｄ  Ｐｆｌｅｉｄｅｒｅｒ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（ニュージャージー州ラムジー）製の共回転、２軸スクリュー押出機（ＺＳＫ−３０、直径３０ｍｍ、長さ１３２８ｍｍ）に供給された。押出機は１４個のソーンを持ち、これらは供給ホッパーから金型へと１から１４まで連続的に番号付けされている。第一のバレルゾーン番号１が、重量測定供給器を通して１５ポンド／時の合計押出量で樹脂を受け取り、ＰＬＵＲＩＯＬ（登録商標）  ＷＩ２８５が注入ポンプでバレルゾーン番号２に追加された。樹脂を押出すために使用された金型は、４ｍｍ離れた３つの金型開口部（直径６ｍｍ）を持っていた。形成されると、押出された樹脂は、ファン冷却コンベヤー上で冷却され、Ｃｏｎａｉｒペレタイザーでペレットに成形された。押出機スクリュー速度は２００回転／分（「ｒｐｍ」）であった。その後ペレットは、２４０℃で単軸スクリュー押出機に充満供給され、溶融されて、直径０．６ｍｍの紡糸口金を通して０．４０グラム／穴／分の速度で溶融ポンプを通された。繊維を自由落下（けん引力は重力のみ）で回収し、５０ｍｍ／分の引き上げ速度で機械的特性を試験した。繊維は次に、ＭＴＳ  Ｓｙｎｅｒｇｉｅ  Ｔｅｎｓｉｌｅフレームで５０ｍｍ／分の速度で、２３℃の温度下、低温延伸された。繊維は、５０％、１００％、１５０％、２００％および２５０％の事前定義された歪みまで延伸された。
【０１０３】
延伸の後、下の表に示されるように、伸縮率、空隙容量および結果として生じる密度がさまざまな歪み率に対して計算された。
【表２】
2015508848.tif 000011
【表３】
2015508848.tif 000012
【実施例３】
【０１０４】
繊維は、回収ロール速度１００メートル／分で回収されてドローダウン比が７７となったことを除いて、実施例２に記述されたように形成された。その後、繊維は５０ｍｍ／分の引き上げ速度で機械的特性を試験した。繊維は次に、ＭＴＳ  Ｓｙｎｅｒｇｉｅ  Ｔｅｎｓｉｌｅフレームで５０ｍｍ／分の速度で、２３℃の温度下、低温延伸された。繊維は、５０％、１００％、１５０％、２００％および２５０％の事前定義された歪みまで延伸された。延伸の後、下の表に示されるように、伸縮率、空隙容量および結果として生じる密度がさまざまな歪み率に対して計算された。
【表４】
2015508848.tif 000013
【表５】
2015508848.tif 000014
【実施例４】
【０１０５】
繊維は、混合物が８４．６重量％のポリ乳酸（ＰＬＡ  ６２０１Ｄ、Ｎａｔｕｒｅｗｏｒｋｓ（登録商標））、９．４重量％の強化添加剤Ｖｉｓｔａｍａｘｘ（登録商標）  ２１２０（ＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌ）、１．３重量％のポリエポキシド改質剤（Ｌｏｔａｄｅｒ（登録商標）  ＡＸ８９００、Ａｒｋｅｍａ）および４．５重量％の界面改質剤ＨＡＬＬＧＲＥＥＮ（登録商標）  ＩＭ−８８３０（Ｈａｌｌｓｔａｒ）から構成されていたことを除いて、実施例２に記述されたように形成された。ＨＡＬＬＧＲＥＥＮ（登録商標）  ＩＭ−８８３０は、注入ポンプでバレルゾーン番号２に加えられた。繊維は、２４０℃、０．４０ｇｈｍ下、自由落下で回収された。
【実施例５】
【０１０６】
繊維は、回収ロール速度１００メートル／分で回収されてドローダウン比が７７となったことを除いて、実施例４に記述されたように形成された。繊維は次に、ＭＴＳ  Ｓｙｎｅｒｇｉｅ  Ｔｅｎｓｉｌｅフレームで５０ｍｍ／分の速度で、２３℃の温度下、低温延伸された。繊維は、１００％の事前定義された歪みまで延伸された。
【実施例６】
【０１０７】
繊維は、混合物が８５．３重量％のポリ乳酸（ＰＬＡ  ６２０１Ｄ、Ｎａｔｕｒｅｗｏｒｋｓ（登録商標））、９．５重量％の強化添加剤Ｅｘｃｅｅｄ（登録商標）  ３５１２ＣＢ樹脂（ＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌ）、１．４重量％のポリエポキシド改質剤（Ｌｏｔａｄｅｒ（登録商標）  ＡＸ８９００、Ａｒｋｅｍａ）および３．８重量％の界面改質剤（ＢＡＳＦ社製ＰＬＵＲＩＯＬ（登録商標）  ＷＩ  ２８５）から構成されていたことを除いて、実施例２に記述されたように形成された。ＰＬＵＲＩＯＬ（登録商標）  ＷＩ２８５は、注入ポンプでバレルゾーン番号２に加えられた。繊維は、２４０℃、０．４０ｇｈｍ下、自由落下で回収された。
【実施例７】
【０１０８】
繊維は、回収ロール速度１００メートル／分で回収されてドローダウン比が７７となったことを除いて、実施例６に記述されたように形成された。繊維は次に、ＭＴＳ  Ｓｙｎｅｒｇｉｅ  Ｔｅｎｓｉｌｅフレームで５０ｍｍ／分の速度で、２３℃の温度下、低温延伸された。繊維は、１００％の事前定義された歪みまで延伸された。
【実施例８】
【０１０９】
繊維は、混合物が８５．３重量％のポリ乳酸（ＰＬＡ  ６２０１Ｄ、Ｎａｔｕｒｅｗｏｒｋｓ（登録商標））、９．５重量％の強化添加剤Ｅｓｃｏｒｅｎｅ（登録商標）  ＵＬ  ＥＶＡ  ７７２０（ＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌ）、１．４重量％のポリエポキシド改質剤（Ｌｏｔａｄｅｒ（登録商標）  ＡＸ８９００、Ａｒｋｅｍａ）および３．８重量％の界面改質剤（ＢＡＳＦ社製ＰＬＵＲＩＯＬ（登録商標）  ＷＩ  ２８５）から構成されていたことを除いて、実施例２に記述されたように形成された。ＰＬＵＲＩＯＬ（登録商標）  ＷＩ２８５は、注入ポンプでバレルゾーン番号２に加えられた。繊維は、２４０℃、０．４０ｇｈｍ下、自由落下で回収された。
【実施例９】
【０１１０】
繊維は、回収ロール速度１００メートル／分で回収されてドロー−ダウン比が７７となったことを除いて、実施例８に記述されたように形成された。繊維はその後、引き上げ速度５０ｍｍ／分で機械的特性を試験した。次に繊維は、ＭＴＳ  Ｓｙｎｅｒｇｉｅ  Ｔｅｎｓｉｌｅフレーム中、５０ｍｍ／分の速度で、２３℃の温度下、低温延伸された。繊維は、１００％の事前定義された歪みまで延伸された。
【実施例１０】
【０１１１】
繊維は、混合物が８３．７重量％のポリ乳酸（ＰＬＡ  ６２０１Ｄ、Ｎａｔｕｒｅｗｏｒｋｓ（登録商標））、９．３重量％の強化添加剤Ｖｉｓｔａｍａｘｘ（登録商標）  ２１２０（ＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌ）、１．４重量％のポリエポキシド改質剤（Ｌｏｔａｄｅｒ（登録商標）  ＡＸ８９００、Ａｒｋｅｍａ）、３．７重量％の界面改質剤（ＢＡＳＦ社製ＰＬＵＲＩＯＬ（登録商標）  ＷＩ  ２８５）、および１．９％の親水性界面活性剤（Ｍａｓｉｌ  ＳＦ−１９）から構成されていたことを除いて、実施例２に記述されたように形成された。ＰＬＵＲＩＯＬ（登録商標）  ＷＩ２８５およびＭａｓｉｌ  ＳＦ−１９は、２：１（ＷＩ−２８５：ＳＦ−１９）の割合で事前混合され、注入ポンプでバレルゾーン番号２に加えられた。繊維は、２４０℃、０．４０ｇｈｍ下、自由落下で回収された。
【実施例１１】
【０１１２】
繊維は、回収ロール速度１００メートル／分で回収されてドロー−ダウン比が７７となったことを除いて、実施例１０に記述されたように形成された。その後、繊維は５０ｍｍ／分の引き上げ速度で機械的特性を試験した。繊維は次に、ＭＴＳ  Ｓｙｎｅｒｇｉｅ  Ｔｅｎｓｉｌｅフレームで５０ｍｍ／分の速度で、２３℃の温度下、低温延伸された。繊維は、１００％の事前定義された歪みまで延伸された。
【０１１３】
延伸の後、下の表に示されるように、伸縮率、空隙容量および密度が実施例６、７、９および１１に対して計算された。
【表６】
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【表７】
2015508848.tif 000016
【実施例１２】
【０１１４】
実施例１０の繊維を、ＭＴＳ  Ｓｙｎｅｒｇｉｅ  Ｔｅｎｓｉｌｅフレーム中５０ｍｍ／分の速度で２５０％歪みまで伸張した。これにより空隙構造が開かれ、繊維が白くなった。次に１インチのサンプルを、繊維の応力のかかった白い領域から切り取った。その後新しい繊維を上述のように試験した。密度は０．７５グラム／立方センチメートルと予測され、引張試験の引き上げ速度は３０５ｍｍ／分であった。
【実施例１３】
【０１１５】
実施例３の繊維を５０℃のオーブン中３０分間加熱して、繊維にアニーリングを施した。
【実施例１４】
【０１１６】
実施例３の繊維を９０℃のオーブン中５分間加熱して、繊維にアニーリングを施し、結晶化を誘発した。
【実施例１５】
【０１１７】
繊維は、回収ロール速度５００メートル／分で回収されたことを除いて、実施例８に記述されたように形成された。これは、３８７のドローダウン比を生じた。
【実施例１６】
【０１１８】
繊維は、回収ロール速度１０００メートル／分で回収されたことを除いて、実施例８に記述されたように形成された。これは、７７５のドローダウン比を生じた。
【実施例１７】
【０１１９】
その後、実施例１〜１６の繊維は５０ｍｍ／分の引き上げ速度で機械的特性を試験された。結果は以下の表に示される。
【表８】
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【０１２０】
本発明は、その特定の実施形態に関して詳細に記述されているが、当然のことながら、当業者であれば、上記の理解を得ることで、これらの実施形態に対する改造、その変形、およびそれとの等価物をすぐに思いつくことができる。従って、本発明の範囲は、添付した請求項およびその任意の等価物の範囲として評価されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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