(57)【要約】  機械的特性（例えば、弾性係数）、熱特性、バリア特性（例えば、通気性）など、異方性特性を持つ高分子材料が提供されている。異方性特性は、材料が形成される方法に対する選択的制御を通して、単一モノリシック高分子材料に対して達成されうる。例えば、高分子材料の一つ以上のゾーンが変形されて、変形されたゾーン内に細孔のユニークなネットワークを作りうる。しかし、同じレベルの変形歪みを受けない高分子材料のゾーンは、同じ細孔容量を持つことになり、一部の場合、多孔質ネットワークを全く持たないこともある。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高分子材料であって、前記高分子材料が、マトリクスポリマーを含む連続相を含有する熱可塑性組成物から形成され、さらにマイクロ包含添加剤およびナノ包含添加剤が前記連続相内に個別領域の形態で分散されており、前記高分子材料が第二のゾーンに隣接する第一のゾーンを定義し、前記第一のゾーンが前記第二のゾーンよりも大きな細孔容量を示すように、多孔質ネットワークが前記第一のゾーン内に形成される高分子材料。
【請求項２】
前記第一のゾーン内の前記材料の平均細孔容量が、約１５％〜約８０％／ｃｍ３、好ましくは約２０％〜約７０％、より好ましくは約３０％〜約６０％／立方センチメートルである、請求項１に記載の高分子材料。
【請求項３】
前記第二のゾーン内の前記材料の前記平均細孔容量が１５％未満、好ましくは０％〜約１０％である、請求項２に記載の高分子材料。
【請求項４】
前記第一のゾーン内の前記材料の密度の、前記第二のゾーンの前記材料内の密度に対する比率が、約０．１〜約０．９５、好ましくは約０．２〜約０．９、およびより好ましくは約０．３〜約０．８である、前述の請求項のいずれか一項に記載の高分子材料。
【請求項５】
前記第一のゾーン内の前記材料の密度が、約１．２ｇ／ｃｍ３以下、好ましくは約１．０ｇ／ｃｍ３以下、より好ましくは約０．２ｇ／ｃｍ３〜約０．８ｇ／ｃｍ３、さらにより好ましくは約０．１ｇ／ｃｍ３〜約０．５ｇ／ｃｍ３である、前述の請求項のいずれか一項に記載の高分子材料。
【請求項６】
前記第一のゾーン内の前記材料の水蒸気透過速度の、前記第二のゾーン内の前記材料の水蒸気透過速度に対する比率が、約０．１〜約０．９５、好ましくは約０．２〜約０．９、およびより好ましくは約０．３〜約０．８である、前述の請求項のいずれか一項に記載の高分子材料。
【請求項７】
前記第一のゾーン内の前記材料の水蒸気透過速度が約５００ｇ／ｍ２−２４時間以上、好ましくは約１，０００ｇ／ｍ２−２４時間以上、より好ましくは約３，０００〜１５，０００ｇ／ｍ２−２４時間である、前述の請求項のいずれか一項に記載の高分子材料。
【請求項８】
前記第一のゾーン内の前記材料の弾性係数の、前記第二のゾーンの前記材料内の弾性係数に対する比率が、約０．１〜約０．９５、好ましくは約０．２〜約０．９、およびより好ましくは約０．３〜約０．８である、前述の請求項のいずれか一項に記載の高分子材料。
【請求項９】
前記第一のゾーン内の前記材料の弾性係数が約２４００ＭＰａ以下、好ましくは約２２００ＭＰａ以下、より好ましくは約５０ＭＰａ〜約２０００ＭＰａ、およびさらにより好ましくは約１００ＭＰａ〜約１０００ＭＰａである、前述の請求項のいずれか一項に記載の高分子材料。
【請求項１０】
前記第一のゾーン内の前記材料のノッチ付きシャルピー衝撃強度の、前記第二のゾーンの前記材料内のノッチ付きシャルピー衝撃強度に対する比率が、約０．１〜約０．９５、好ましくは約０．２〜約０．９、およびより好ましくは約０．３〜約０．８である、前述の請求項のいずれか一項に記載の高分子材料。
【請求項１１】
前記第一のゾーン内のノッチ付きシャルピー衝撃強度が、約１０ｋＪ／ｍ２以上、好ましくは約２０ｋＪ／ｍ２以上、より好ましくは約３５ｋＪ／ｍ２以上、およびさらに好ましくは約４５ｋＪ／ｍ２〜約１００ｋＪ／ｍ２である、前述の請求項のいずれか一項に記載の高分子材料。
【請求項１２】
前記第一のゾーン内の前記材料の熱特性の、前記第二のゾーンの前記材料内の熱特性に対する比率が、約０．１〜約０．９５、好ましくは約０．２〜約０．９、およびより好ましくは約０．３〜約０．８である、前述の請求項のいずれか一項に記載の高分子材料。
【請求項１３】
前記第一のゾーン内の熱特性が、約１０００Ｗ／ｍ２Ｋ以下、好ましくは約１０〜約８００Ｗ／ｍ２Ｋ、より好ましくは約２０〜約５００Ｗ／ｍ２Ｋ、およびさらにより好ましくは約４０〜約２００Ｗ／ｍ２Ｋである、前述の請求項のいずれか一項に記載の高分子材料。
【請求項１４】
前記多孔質ネットワークが、約８００ナノメートル以下、および好ましくは約１０〜約１００ナノメートルの平均断面寸法を持つ複数のナノ細孔を含む、前述の請求項のいずれか一項に記載の高分子材料。
【請求項１５】
前記ナノ細孔が前記第一のゾーン内の前記材料の合計細孔容量の約２０容量％以上を構成する、請求項１４に記載の高分子材料。
【請求項１６】
前記多孔質ネットワークがマイクロ細孔を含む、請求項１５に記載の高分子材料。
【請求項１７】
前記マイクロ細孔のアスペクト比が約１〜約３０である、請求項１６に記載の高分子材料。
【請求項１８】
前記連続相が、前記熱可塑性組成物の約６０重量％〜約９９重量％を構成する、前述の請求項のいずれか一項に記載の高分子材料。
【請求項１９】
前記マトリクスポリマーがポリエステルまたはポリオレフィンを含む、前述の請求項のいずれか一項に記載の高分子材料。
【請求項２０】
前記ポリエステルが約０℃以上のガラス転移温度を持つ、請求項１９に記載の高分子材料。
【請求項２１】
前記ポリエステルがポリ乳酸を含む、請求項１９または２０に記載の高分子材料。
【請求項２２】
前記マイクロ包含添加剤が高分子である、前述の請求項のいずれか一項に記載の高分子材料。
【請求項２３】
前記マイクロ包含添加剤がポリオレフィンを含む、請求項２２に記載の高分子材料。
【請求項２４】
前記ポリオレフィンが、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、またはその組み合わせである、請求項２３に記載の高分子材料。
【請求項２５】
前記マイクロ包含添加剤の溶解パラメータに対する前記マトリクスポリマーの溶解パラメータの比率が約０．５〜約１．５、前記マイクロ包含添加剤のメルトフローレートに対する前記マトリクスポリマーのメルトフローレートの比率が約０．２〜約８、および／または前記マイクロ包含添加剤のヤング弾性係数に対する前記マトリクスポリマーのヤング弾性係数の比率が約１〜約２５０である、前述の請求項のいずれか一項に記載の高分子材料。
【請求項２６】
前記ナノ包含添加剤が高分子である、前述の請求項のいずれか一項に記載の高分子材料。
【請求項２７】
前記ナノ包含添加剤が官能性ポリオレフィンである、請求項２６に記載の高分子材料。
【請求項２８】
前記ナノ包含添加剤が反応性である、請求項２６または２７に記載の高分子材料。
【請求項２９】
前記ナノ包含添加剤がポリエポキシドである、請求項２８に記載の高分子材料。
【請求項３０】
前記マイクロ包含添加剤が、前記連続相の重量に基づいて、前記組成物の約１重量％〜約３０重量％を構成する、前述の請求項のいずれか一項に記載の高分子材料。
【請求項３１】
前記ナノ包含添加剤が、前記連続相の重量に基づいて、前記組成物の約０．０５重量％〜約２０重量％を構成する、前述の請求項のいずれか一項に記載の高分子材料。
【請求項３２】
前記熱可塑性組成物が相間修飾剤をさらに含む、前述の請求項のいずれか一項に記載の高分子材料。
【請求項３３】
前記材料が、複数の第一のゾーン、複数の第二のゾーン、またはそれらの組み合わせを定義し、前記第一のゾーンの少なくとも一つが前記第二のゾーンの少なくとも一つに隣接している、前述の請求項のいずれか一項に記載の高分子材料。
【請求項３４】
第二のゾーンが二つの第一のゾーンの間に位置付けられている、前述の請求項のいずれか一項に記載の高分子材料。
【請求項３５】
前述の請求項のいずれか一項に記載の高分子材料を形成するための方法であって、前記方法が、前記高分子材料の前記第一のゾーンを変形させて前記多孔質ネットワークを達成する工程を含む方法。
【請求項３６】
前記第二のゾーンが変形されない、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記第二のゾーンが前記第一のゾーンより小さな程度まで変形される、請求項３５に記載の方法。
【請求項３８】
前記第二のゾーンが変形され、その後、熱処理を受ける、請求項３５に記載の方法。
【請求項３９】
前記第一のゾーンが約−５０℃〜約１２５℃、好ましくは約−２５℃〜約１００℃、より好ましくは約−２０℃〜約５０℃の温度で変形される、請求項３５〜３８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４０】
前記第一のゾーンが、前記マトリクスポリマーおよび／または前記マイクロ包含添加剤のガラス転移温度より少なくとも約１０℃、好ましくは少なくとも約２０℃、より好ましくは少なくとも約３０℃低い温度で変形される、請求項３５〜３９のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
（優先権の主張）
本出願は米国仮出願番号第６１／８６３，９２９号（２０１３年８月９日出願）、および第６１／９０７，６１４号（２０１３年１１月２２日）に対する優先権を主張し、同出願の全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【技術分野】
【０００２】
高分子材料は、その他のタイプの材料では容易に達成できない特定レベルの機能（例えば、バリア特性、強度、断熱性など）を提供するために、さまざまな物品で日常的に使用される。これらの従来的な「高機能」高分子材料で繰り返し起こる問題の一つは、標的特性が、材料全体にわたって一般的に等方性であるということである。残念ながら、標的機能が物品の特定の場所でのみ必要な場合、等方性高分子材料の使用はその他の特性に悪影響を与える可能性がある。高機能性の等方性材料の問題が明らかな一つの産業は衣料産業である。例えば、軍隊および警察官は、良好な断熱および防水特性を提供する高機能性の高分子材料を必要とすることがよくある。これらの特性を達成できる高分子材料は利用可能であるが、その等方性という性質のためにあまりにも硬かったり嵩高くなる可能性がある。高分子材料の等方性という性質が問題となる別の例は、建設産業である。例えば、流体パイプは、パイプの寿命にわたって強度および堅牢性を提供するために硬い性質の高分子材料から形成されることがよくある。しかし、これらの硬い材料で一般的な問題の一つは、設置時によく必要となることだが、これらを異なる形状または方向へと操作するのが難しいことである。現在利用可能な構成要素では、使用者は複数のパイプセグメントおよびコネクタを組み入れて角度のついた経路を作らなければならない。
【０００３】
よって、それが最も必要とされるエリアに望ましい機能性を選択的に提供しうる異方性高分子材料に対するニーズが存在する。
【発明の概要】
【０００４】
本発明の一つの実施形態によると、高分子材料が開示されている。高分子材料は、マトリクスポリマーを含む連続相を含有する熱可塑性組成物から形成される。マイクロ包含添加剤およびナノ包含添加剤が、個別領域の形態で連続相内に分散されている。高分子材料は、第二のゾーンに隣接する第一のゾーンを定義し、ここで第一のゾーンが第二のゾーンよりも大きな細孔容量を呈するように、多孔質ネットワークが第一のゾーン内に形成される。
【０００５】
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】
【０００６】
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。
【０００７】
【図１】本発明の異方性高分子材料の一つの実施形態を図式で示している。
【図２】本発明の異方性高分子材料の別の実施形態を図式で示している。
【図３】本発明の異方性材料を形成するために用いられうるスタンピング装置の一つの実施形態を示しており、スタンピング前の装置を示す。
【図４】本発明の異方性材料を形成するために用いられうるスタンピング装置の一つの実施形態を示しており、スタンピング後の装置を示す。
【図５】本発明の異方性材料を形成するために使用されうるエンボス加工装置の一つの実施形態を示す。
【図６】実施例１の無延伸フィルムのＳＥＭ顕微鏡写真であり、ここでフィルムは流れ方向に対して垂直に切断された。
【図７】実施例１の無延伸フィルムのＳＥＭ顕微鏡写真であり、ここでフィルムは流れ方向に対して平行に切断された。
【図８】実施例１の延伸フィルムのＳＥＭ顕微鏡写真である（フィルムは流れ方向配向に対して平行に切断された）。
【図９】実施例１の延伸フィルムのＳＥＭ顕微鏡写真である（フィルムは流れ方向配向に対して平行に切断された）。
【図１０】実施例２の無延伸フィルムのＳＥＭ顕微鏡写真であり、ここでフィルムは流れ方向に対して垂直に切断された。
【図１１】実施例２の無延伸フィルムのＳＥＭ顕微鏡写真であり、ここでフィルムは流れ方向に対して平行に切断された。
【図１２】実施例２の延伸フィルムのＳＥＭ顕微鏡写真である（フィルムは流れ方向配向に対して平行に切断された）。
【図１３】実施例２の延伸フィルムのＳＥＭ顕微鏡写真である（フィルムは流れ方向配向に対して平行に切断された）。
【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、その一つ以上の例を以下で説明する。各例は、本発明の説明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は、当業者にとって明らかであろう。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。従って、本発明が、添付した請求項の範囲およびそれらの均等物の範囲内に収まるような改造や変形を網羅することが意図される。
【００１０】
一般的に、本発明は、機械的特性（例えば、弾性係数）、熱特性、バリア特性（例えば、通気性）など、異方性特性を持つ高分子材料を対象とする。異方性特性は、材料が形成される方法に対する選択的制御を通して、単一モノリシック高分子材料に対して達成されうる。より具体的には、高分子材料は、マトリクスポリマー、マイクロ包含添加剤、およびナノ包含添加剤を含む連続相を含有する熱可塑性組成物から形成される。添加剤は、マトリクスポリマーとは異なる弾性係数を持つように選択されうる。このようにすると、マイクロ包含添加剤およびナノ包含添加剤は、それぞれ個別のマイクロスケールおよびナノスケールの相領域として、連続相内に分散されうる。変形歪みを受けた時、材料の不適合性から生じる応力集中の結果として、マイクロスケールの個別相領域の近くに強い局所的せん断領域および／または応力強度領域（例えば、垂直応力）が形成されうる。これらのせん断および／または応力強度領域は、マイクロスケール領域に隣接するポリマーマトリクスにいくらかの初期剥離を生じうる。しかし、特に、局所的せん断および／または応力強度領域は、マイクロスケール領域と重複するナノスケールの個別相領域の近くにも作られうる。このような重複したせん断および／または応力強度領域は、ポリマーマトリクスにさらなる剥離を起こし、それによって、ナノスケール領域および／またはマイクロスケール領域に隣接してかなりの数のナノ細孔を生成する。
【００１１】
このようなユニークな熱可塑性組成物により、本発明者らは、高分子材料の一つ以上のゾーンを変形させて変形ゾーン内に細孔のユニークなネットワークを作ることができることを発見した。しかし、同じレベルの変形歪みを受けない高分子材料のゾーンは、同じ細孔容量を持たないことになり、一部の場合、多孔質ネットワークを全く持たないこともある。このようにして、複数のゾーンを含む高分子材料が形成することができ、ゾーンの一つ以上（例えば、「第一のゾーン」）はあるレベルの空隙率を持ち、ゾーンの一つ以上（例えば、「第二のゾーン」）はより低いレベルの空隙率を持つ。一般的に、第一のゾーンの少なくとも一つは、第二のゾーンの少なくとも一つに隣接している。いずれにしても、第一および第二のゾーンの特定の構成、形状、および／またはサイズは重要ではなく、一般的に特定の用途および特性に応じて異なる。例示のみを目的として、図１は、第一のゾーン１２が第二のゾーン１４の間に配置され第二のゾーンに隣接している、高分子材料１０の一つの特定の実施形態を示す。図２は、第一のゾーン１１２が第二のゾーン１１４の間に配置され第二のゾーンに隣接している、高分子材料１１０のまた別の特定の実施形態を示す。
【００１２】
特定の構成に関わらず、第一のゾーンの材料の一定単位容量内の細孔によって占められる平均容量パーセントは、第二のゾーンよりも一般的に大きい。例えば、第一のゾーン内の平均細孔容量は、材料の約１５％〜約８０％／ｃｍ３、一部の実施形態では約２０％〜約７０％、また一部の実施形態では約３０％〜約６０％／立方センチメートルである。比較上、第二のゾーン内の材料は、１５％未満、および一部の実施形態では０％〜約１０％など、細孔を持たないか、または少なくとも低い細孔容量を持ちうる。多孔質ネットワークのために、第一のゾーン内の高分子材料は、第二のゾーンと比べて比較的低い密度を持つ場合もあり、これによって材料の選択的部分をより軽くすることができる。第一のゾーン内の密度の第二のゾーン内の密度に対する比率は、約０．１〜約０．９５、一部の実施形態では約０．２〜約０．９、一部の実施形態では約０．３〜約０．８でありうる。例えば、第一のゾーン内の密度は、約１．２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１．０ｇ／ｃｍ３以下、一部の実施形態では約０．２ｇ／ｃｍ３〜約０．８ｇ／ｃｍ３、および一部の実施形態では約０．１ｇ／ｃｍ３〜約０．５ｇ／ｃｍ３でありうる一方、第二のゾーン内の密度は、約０．８ｇ／ｃｍ３より大きい、一部の実施形態では約１．０ｇ／ｃｍ３より大きい、および一部の実施形態では約１．２ｇ／ｃｍ３より大きい場合がある。
【００１３】
本発明で選択的に達成できる異なるレベルの空隙率のために、結果得られる高分子材料は、第一および第二のゾーン内に異方性特性を示すことができ、これによって高分子材料の部分は、最も必要とされる場所に選択的機能を提供することができる。当然、これらの特性の性質および変化のレベルは、材料の望ましい使用によって異なりうる。
【００１４】
特定の実施形態では、例えば、第一のゾーンは、第二のゾーンと比べて、比較的高い水蒸気透過速度（「ＷＶＴＲ」）で特徴付けられるように、水蒸気に対して一般的に透過性でありうる。第一のゾーン内のＷＶＴＲの第二のゾーン内のＷＶＴＲに対する比率は、約０．１〜約０．９５、一部の実施形態では約０．２〜約０．９、一部の実施形態では約０．３〜約０．８でありうる。例えば、第一のゾーン内の高分子材料は、ＡＳＴＭ  Ｅ９６／９６Ｍ−１２、手順ＢまたはＩＮＤＡ試験手順ＩＳＴ−７０．４（０１）などによって決定される時、約５００ｇ／ｍ２−２４時間以上、一部の実施形態では約１，０００ｇ／ｍ２−２４時間以上、一部の実施形態では約３，０００〜約１５，０００ｇ／ｍ２−２４時間のＷＶＴＲを示しうる一方、第二のゾーン内のＷＶＴＲは５００ｇ／ｍ２−２４時間未満でありうる。
【００１５】
上述のように、変形の間の重複したせん断および／または応力強度領域は、ナノスケール領域および／またはマイクロスケール領域に隣接する細孔の形成をもたらしうる。材料のユニークな性質およびそれが形成される方法のために、細孔は、その間にポリマーマトリクスの隆起があり、変形の方向にほぼ垂直に延長する交互の縞状エリア内に分布されうる。隆起は比較的空洞がなく硬いままでいることができる。しかし、ポリマーマトリクスは、その中の細孔の濃度が高いために、比較的柔軟な性質のままとなる縞状エリアに橋を形成することもできる。これらの特徴の組み合わせは、硬い隆起の存在のために構造完全性を持つが、それでも比較的柔軟な橋の存在のために屈曲してエネルギーを消散させることもできる材料をもたらしうる。とりわけ、これは第一のゾーン内の高分子材料の柔軟性を高め、例えば身体部分の形状にそれらを選択的に適合させることを可能にする。第二のゾーンと比較した第一のゾーンの柔軟性の増強は、第一のゾーン内の係数の第二のゾーン内の係数に対する比率が、約０．１〜約０．９５、一部の実施形態では約０．２〜約０．９、一部の実施形態では約０．３〜約０．８となるようなものでありうる。例えば、ＡＳＴＭ  Ｄ６３８−１０に従って２３℃で測定された場合、第一のゾーンは、約２４００メガパスカル（「ＭＰａ」）以下、一部の実施形態では約２２００ＭＰａ以下、一部の実施形態では約５０ＭＰａ〜約２０００ＭＰａ、および一部の実施形態では約１００ＭＰａ〜約１０００ＭＰａの弾性係数を持ちうる一方、第二のゾーン内の弾性係数は、約１０００ＭＰａより大きい、一部の実施形態では約１５００ＭＰａより大きい、および一部の実施形態では約２４００ＭＰａより大きい場合がある。
【００１６】
柔軟性を改善することに加えて、第一のゾーンの多孔質の性質は、荷重下でエネルギーを消散させ、低速および高速衝撃の両方での衝撃強度を増加させることをも助けうる。理論に拘束されるものではないが、例えば、比較的低〜中程度の衝撃力を受けた時、高分子材料を通して比較的ゆっくりと伝搬する圧力波が生成されうると考えられる。波が進むにつれて、高分子材料は可逆的に圧縮されるかまたは変形され、そのため、細孔構造の内部変形を通して衝撃エネルギーの一部を吸収することにより、衝撃の間、身体部分への衝撃を和らげうる。高速衝撃の間、衝撃ゾーンでの力ははるかに大きい場合があり、結果生じる圧力波はより速く進みうる。圧力波は、はるかに素早くまたは衝撃時から、材料の外側境界に達しうる。この結果、はるかに高い圧力で起こる内部圧力波となり、より高い圧力でより速い内部平衡につながりうる。さらに、個々の細孔は、それらが隣接セル中に出すことによって圧力を軽減するよりも速く圧縮される。従って、高い衝撃速度では、高分子材料は、多孔質構造が細孔容量内の圧縮空気の付随増加圧力に耐えられる範囲だけ、非破壊的に圧縮されうる。圧力限度に達した後、高分子材料のさらなる圧縮には、従来的硬質閉鎖セルフォームと類似して、多孔質構造の破壊的変形が必要となるが、本発明の細孔はそれでも元の形状に戻ることができる点が異なる。上記の圧力効果の要点は、高速衝撃の間に第一のゾーンを硬質にしながらも、元の形状のかなりの割合を復元できることである。
【００１７】
この点において、高分子材料は高レベルの衝撃強度を選択的に提供しうる。例えば、第一のゾーン内の材料は、第一のゾーン内の係数の第二のゾーン内の係数に対する比率が、約０．１〜約０．９５、一部の実施形態では約０．２〜約０．９、一部の実施形態では約０．３〜約０．８となるように、比較的高いノッチ付きシャルピー衝撃強度を示しうる。例えば、第一のゾーン内のノッチ付きシャルピー衝撃強度は、ＡＳＴＭ  Ｄ６１１０−１０に従って２３℃で測定された場合、約１０キロジュール／平方メートル（「ｋＪ／ｍ２」）以上、一部の実施形態では約２０ｋＪ／ｍ２以上、一部の実施形態では約３５ｋＪ／ｍ２以上、および一部の実施形態では約４５ｋＪ／ｍ２〜約１００ｋＪ／ｍ２でありうる一方、第二のゾーン内のノッチ付きシャルピー衝撃強度は１０ｋＪ／ｍ２未満でありうる。上述の特性を達成しながら、本発明者らは、その他の機械的特性は悪影響を受けない可能性があることを発見した。例えば、第一および第二のゾーン内の破断応力は、約１〜約８０ＭＰａ、および一部の実施形態では約１０〜約６５ＭＰａの範囲内に留まりうる。実際、特定の実施形態では、第一のゾーン内の破断応力は、第二のゾーンの破断応力よりも大きくなるように、実際に増加しうる。
【００１８】
第一のゾーン内の細孔のかなりの部分は、約８００ナノメートル以下、一部の実施形態では約５〜２５０ナノメートル、および一部の実施形態では約１０〜約１００ナノメートルの平均断面寸法を持つものなど、「ナノスケール」サイズ（「ナノ細孔」）でもありうる。「断面寸法」という用語は、細孔の特性寸法（例えば、幅または直径）を一般的に指し、これはその主軸（例えば、長さ）に実質的に直交し、また延伸中に加えられる応力の方向に一般的には実質的に直交する。例えば、このようなナノ細孔は、高分子材料の合計細孔容量の約１５容量％以上、一部の実施形態では約２０容量％以上、一部の実施形態では約３０容量％〜１００容量％、一部の実施形態では、約４０容量％〜約９０容量％を構成しうる。
【００１９】
第一のゾーン内のこのような高レベルのナノ細孔の存在は、高分子材料の異方性という性質をさらに強化しうる。例えば、衝突して熱を伝えるセル分子が各細孔内にあまりないため、ナノ細孔は第一のゾーン内の熱伝導率を大幅に減少させることができる。低い熱伝導率値は比較的低い厚さでも起こる場合があり、これは材料が選択的により大きなレベルの柔軟性および適合性を有すること、ならびに物品内にそれが占める空間を減少させることを可能にしうる。この理由から、第一のゾーン内の高分子材料は、第一のゾーンの第二のゾーン内に対する熱特性の比率が約０．１〜約０．９５、一部の実施形態では約０．２〜約０．９、および一部の実施形態では約０．３〜約０．８となるように、第二のゾーンに比べて比較的低い熱特性（材料の熱伝導率をその厚さで割ったもので、ワット／平方メートル−ケルビン（「Ｗ／ｍ２Ｋ」の単位で提供される）を示す。例えば、第一のゾーン内の材料は、約１０００Ｗ／ｍ２Ｋ以下、一部の実施形態では約１０〜約８００Ｗ／ｍ２Ｋ、一部の実施形態では約２０〜約５００Ｗ／ｍ２Ｋ、および一部の実施形態では約４０〜２００Ｗ／ｍ２Ｋの熱特性を示す一方、第二のゾーン内の熱特性は１０００Ｗ／ｍ２Ｋを超えうる。第一および第二のゾーン内の高分子材料の実際の厚さは変化しうるが、典型的には、約５マイクロメートル〜約１００ミリメートル、一部の実施形態では約１０マイクロメートル〜約５０ミリメートル、一部の実施形態では約２００マイクロメートル〜約２５ミリメートル、および一部の実施形態では約５０マイクロメートル〜約５ミリメートルの範囲である。
【００２０】
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。
Ｉ．熱可塑性組成物
Ａ．マトリクスポリマー
上述のように、熱可塑性組成物は、その中にマイクロ包含添加剤およびナノ包含添加剤が分散されている連続相を含む。連続相は一つ以上のマトリクスポリマーを含み、これは典型的には、熱可塑性組成物の約６０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。連続相を形成するために使用されるマトリクスポリマーの性質は重要ではなく、ポリエステル、ポリオレフィン、スチレンポリマー、ポリアミドなど、任意の適切なポリマーが一般的に用いられうる。特定の実施形態では、例えば、ポリエステルを組成物中に用いてポリマーマトリクスを形成しうる。脂肪族ポリエステルなど、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）、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）、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、さまざまなポリエステルの任意のものを一般的に用いうる。
【００２１】
特定の場合、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一つのポリエステルを含みうる。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。ポリエステルは、約１４０℃〜約３００℃、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℃の溶融温度も持ちうる。溶融温度は、ＡＳＴＭ  Ｄ−３４１７に従い、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。
【００２２】
一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から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一つの含有率は、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。
【００２３】
一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：
【００２４】
【化１】
2016528348.tif 000003
【００２５】
本発明に使用されうる適切なポリ乳酸ポリマーの一つの具体例は、ＢＩＯＭＥＲ（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））または三井化学株式会社（ＬＡＣＥＡ（商標））から市販されている。さらにその他の適切なポリ乳酸が、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場合がある。
【００２６】
ポリ乳酸は、一般的に、約４０，０００〜約１８０，０００グラム／モル、一部の実施形態では約５０，０００〜約１６０，０００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２５０，０００グラム／モル、一部の実施形態では約１００，０００〜約２００，０００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。
【００２７】
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の見かけ粘度を持ちうる。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。
【００２８】
一部のタイプの純のポリエステル（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、マイクロ包含添加剤およびナノ包含添加剤を混合する前に、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。
【００２９】
Ｂ．マイクロ包含添加剤
本明細書で使用される場合、「マイクロ包含添加剤」という用語は、ポリマーマトリクス内にマイクロスケールサイズの個別領域の形態で分散されることのできる任意の非晶質、結晶または半結晶材料を一般的に指す。例えば、延伸前に、領域は、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の平均断面寸法を持ちうる。「断面寸法」という用語は、領域の特性寸法（例えば、幅または直径）を一般的に指し、これはその主軸（例えば、長さ）に実質的に直交し、また延伸中に加えられる応力の方向に一般的には実質的に直交する。一般的にはマイクロ包含添加剤から形成されるが、当然のことながら、マイクロスケール領域はマイクロ包含添加剤およびナノ包含添加剤および／または組成物のその他の成分の組み合わせからも形成されうる。
【００３０】
特定の実施形態では、マイクロ包含添加剤は一般的に高分子の性質であり、比較的高い分子量を持ち、熱可塑性組成物の溶融強度および安定性の改善に役立つ。典型的には、マイクロ包含ポリマーは、一般的にマトリクスポリマーと非混和性でありうる。このように、添加剤は、マトリクスポリマーの連続相内に個別相領域として、より良く分散しうる。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、プレート状、管状などのさまざまな異なる形状を持ちうる。例えば、一つの実施形態では、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、高分子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、プラスチックの微小な変形を開始させ、粒子含有物の所およびその周りのせん断および／または応力強度ゾーンを可能にするために十分大きい。
【００３１】
ポリマーは非混和性でありうるが、それでもなおマイクロ包含添加剤は、マトリクスポリマー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、添加剤に対するマトリクスポリマーの溶解パラメータの比は、典型的に約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、マイクロ包含添加剤は、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、「ヒルデン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：
【００３２】
【数１】
2016528348.tif 000004
【００３３】
ここで、
ΔＨｖ＝蒸発熱
Ｒ＝理想気体定数
Ｔ＝温度
Ｖｍ＝モル体積
【００３４】
多くのポリマーのヒルデン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。
【００３５】
マイクロ包含添加剤はまた、個別領域および結果生じる細孔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、添加剤のメルトフローレートが高すぎると、流れて、連続相を通して制御されないで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のプレート様領域または共連続相構造を生じる。反対に、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て、添加剤の不均一な分布を生じうる。この点で、本発明者は、マトリクスポリマーのフローレートに対するマイクロ包含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、マイクロ包含添加剤の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。
【００３６】
上述の特性に加えて、マイクロ包含化添加剤の機械的特性も、望ましい多孔質ネットワークを達成するために選択されうる。例えば、マトリクスポリマーおよびマイクロ包含添加剤の混合物に外部力が加えられる時、添加剤とマトリクスポリマーの弾性係数の差から生じる応力集中の結果として、応力集中（例えば、垂直またはせん断応力を含む）およびせん断および／またはプラスチック降伏域が、個別相領域およ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、組成物が硬質ポリエステル樹脂などである時、マトリクスポリマー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、マイクロ包含添加剤は、マトリクスポリマーと比べて比較的低いヤング弾性係数を持つように選択されうる。例えば、添加剤の弾性係数に対するマトリクスポリマーの弾性係数の比は、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。マイクロ包含添加剤の弾性係数は、例えば、約２〜約１０００メガパスカル（ＭＰａ）、一部の実施形態では約５〜約５００ＭＰａ、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、ポリ乳酸の弾性係数は、例えば、一般的に約８００ＭＰａ〜約３０００ＭＰａである。
【００３７】
上記で特定された特性を持つ多種多様のマイクロ包含添加剤を使用しうるが、このような添加剤の特に適切な例には、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）、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、ポリウレタンなどの合成ポリマーを含みうる。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。
【００３８】
一つの特定の実施形態では、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、プロピレンの少なくとも約９０重量％）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。
【００３９】
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−Ｃ１２  α−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、一つ以上のメチル、エチルまたはプロピル置換基を持つ１−ペンテン、一つ以上のメチル、エチルまたはプロピル置換基を持つ１−ヘキセン、一つ以上のメチル、エチルまたはプロピル置換基を持つ１−ヘプテン、一つ以上のメチル、エチルまたはプロピル置換基を持つ１−オクテン、一つ以上のメチル、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、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モル％、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。
【００４０】
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（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（商標）、ＡＦＦＩＮＩＴＹ（商標）、ＤＯＷＬＥＸ（商標）（ＬＬＤＰＥ）およびＡＴＴＡＮＥ（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号に記述されている。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（商標）、Ａｔｏｆｉｎａ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ（ベルギー、フェルイ）のＦＩＮＡ（商標）（例えば、８５７３）、三井石油化学工業のＴＡＦＭＥＲ（商標）、およびＤｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．（ミシガン州ミッドランド）のＶＥＲＳＩＦＹ（商標）という名称で市販されている。適切なポリプロピレンホモポリマーには同様に、Ｅｘｘｏｎ  Ｍｏｂｉｌ  ３１５５ポリプロピレン、Ｅｘｘｏｎ  Ｍｏｂｉｌ  Ａｃｈｉｅｖｅ（商標）樹脂およびＴｏｔａｌ  Ｍ３６６１  ＰＰ樹脂を含みうる。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号に記述されている。
【００４１】
さまざまな既知の技術のいずれでも、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共重合体を生成する。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号に記述されている。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。
【００４２】
使用する材料に関わらず、熱可塑性組成物中のマイクロ包含添加剤の相対的パーセントは、組成物の基本特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、マイクロ包含添加剤は一般的に、連続相（マトリクスポリマー）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マイクロ包含添加剤の濃度は、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。
【００４３】
Ｃ．ナノ包含添加剤
本明細書で使用される場合、「ナノ包含添加剤」という用語は、ポリマーマトリクス内にナノスケールサイズの個別領域の形態で分散されることのできる任意の非晶質、結晶または半結晶材料を一般的に指す。例えば、延伸前に、領域は、約１〜約１０００ナノメートル、一部の実施形態では約５〜約８００ナノメートル、一部の実施形態では約１０〜約５００ナノメートル、および一部の実施形態では約２０〜約２００ナノメートルの平均断面寸法を持ちうる。これも当然のことながら、ナノスケール領域はマイクロ包含添加剤およびナノ包含添加剤および／または組成物のその他の成分の組み合わせからも形成されうる。ナノ包含添加剤は一般的に、連続相（マトリクスポリマー）の重量に基づいて、熱可塑性組成物の約０．０５重量％〜約２０重量％、一部の実施形態では、約０．１重量％〜約１０重量％、および一部の実施形態では約０．５重量％〜約５重量％の量で使用される。熱可塑性組成物全体のナノ包含添加剤の濃度は、同様に、約０．０１重量％〜約１５重量％、一部の実施形態では約０．０５重量％〜約１０重量％、および一部の実施形態では約０．３重量％〜約６重量％でありうる。
【００４４】
ナノ包含添加剤は高分子の性質であり、比較的高い分子量を持ち、熱可塑性組成物の溶融強度および安定性の改善に役立つ。ナノスケール領域中に分散するその能力を強化するために、ナノ包含添加剤は、マトリクスポリマーおよびマイクロ包含添加剤と一般的に適合する材料からも選択されうる。これは、マトリクスポリマーまたはマイクロ包含添加剤が、ポリエステルなどの極性部分を有する時、特に有用でありうる。一例では、このようなナノ包含添加剤は官能性ポリオレフィンである。例えば、極性成分は一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。ナノ包含添加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。
【００４５】
ナノ包含添加剤の官能基は、分子に極性成分を提供し、マトリクスポリマーと適合しない任意の基、分子セグメントおよび／またはブロックでありうる。ポリオレフィンと適合しない分子セグメントおよび／またはブロックの例には、アクリレート、スチレン、ポリエステル、ポリアミドなどが含まれうる。官能基は、イオン性質を持ち、荷電金属イオンを含みうる。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。別の方法として、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。
【００４６】
特定の実施形態では、ナノ包含添加剤も反応性でありうる。このような反応性のナノ包含添加剤の一例は、分子あたり平均して少なくとも二つのオキシレン環を含むポリエポキシドである。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、特定条件下でマトリクスポリマー（例えば、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、修飾剤は、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。オキサゾ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、マトリクスポリマー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。上述のようにマトリクスポリマーの反応を誘発することが望ましい場合があるが、本発明者らは、反応が進みすぎると、ポリマー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脆くなって、望ましい強度および伸長特性を持つ材料へと処理することが困難になりうる。
【００４７】
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、修飾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ドは、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。
【００４８】
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。一つの特定の実施形態では、例えば、ポリエポキシドは、少なくとも一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。
【００４９】
ポリエポキシドは、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。
【００５０】
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異なることがあり、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。一つの特定の実施形態では、例えば、ポリエポキシドは、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、少なくとも一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、一つ以上のメチル、エチルまたはプロピル置換基を持つ１−ペンテン、一つ以上のメチル、エチルまたはプロピル置換基を持つ１−ヘキセン、一つ以上のメチル、エチルまたはプロピル置換基を持つ１−ヘプテン、一つ以上のメチル、エチルまたはプロピル置換基を持つ１−オクテン、一つ以上のメチル、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。
【００５１】
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、並びにその組み合わせを含みうる。
【００５２】
本発明の特に望ましい一つの実施形態では、ポリエポキシドは、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：
【００５３】
【化２】
2016528348.tif 000005
【００５４】
ここで、ｘ、ｙ、およびｚは１以上である。
【００５５】
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号に記述されている。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。
【００５６】
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、マトリクスポリマー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の一つの具体例は、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モノマー含量、１３重量％〜１７重量％のアクリル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。別の適切なポリエポキシドは、ＥＬＶＡＬＯＹ（登録商標）  ＰＴＷという名称でＤｕＰｏｎｔから市販されており、これはエチレン、ブチルアクリレート、およびグリシジルメタクリレートのターポリマーであり、１２ｇ／１０分のメルトフローレートを持つ。
【００５７】
ポリエポキシド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、修飾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、修飾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、プロセスが制限されうることも発見した。従って、ポリエポキシドは、一般的に、組成物に使用されるマトリクスポリマーの重量に基づいて、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。
【００５８】
オキサゾリン官能基化ポリマー、シアニド官能基化ポリマーなど、その他の反応性のナノ包含添加剤も本発明で使用しうる。使用された場合、このような反応性のナノ包含添加剤は、ポリエポキシドに対して上述の濃度内で使用されうる。一つの特定の実施形態では、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の、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。
【００５９】
カーボンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンナノ繊維、ナノクレイ、金属ナノ粒子、ナノシリカ、ナノアルミナなどの、ナノフィラーも使用しうる。ナノクレイは特に適している。「ナノクレイ」という用語は、クレイ材料（天然鉱物、有機修飾された鉱物、または合成名の材料）のナノ粒子を一般的に指し、これは典型的には板状構造を持つ。ナノクレイの例には、例えば、モンモリロナイト（２：１層状スメクタイト粘土構造）、ベントナイト（モンモリロナイトで主に形成されたフィロケイ酸アルミニウム）、カオリナイト（１：１板状構造およびＡｌ２Ｓｉ２Ｏ５（ＯＨ）４）の経験式を持つ）アルミノケイ酸塩）、ハロイサイト（１：１管状構造およびＡｌ２Ｓｉ２Ｏ５（ＯＨ）４）を持つアルミノケイ酸塩などが含まれる。適切なナノクレイの一例はＣｌｏｉｓｉｔｅ（登録商標）で、これは、モンモリロナイトナノクレイであり、Ｓｏｕｔｈｅｒｎ  Ｃｌａｙ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，  Ｉｎｃ．から市販されている。合成ナノクレイのその他の例には、混合金属水酸化物ナノクレイ、層状二重水酸化物ナノクレイ（例えば、セピオサイト）、ラポナイト、ヘクトライト、サポナイト、インドナイトなどが含まれるがこれらに限定されない。
【００６０】
望ましい場合、ナノクレイは、マトリクスポリマー（例えば、ポリエステル）との適合性を改善するのを助ける表面処理剤を含みうる。表面処理剤は有機または無機でありうる。一つの実施形態では、有機カチオンとクレイの反応によって得られる有機表面処理剤が用いられる。適切な有機カチオンには、例えば、ジメチルビス［水素化獣脂］塩化アンモニウム（２Ｍ２ＨＴ）、メチルベンジルビス［水素化獣脂］塩化アンモニウム（ＭＢ２ＨＴ）、メチルトリス［水素化獣脂アルキル］クロリド（Ｍ３ＨＴ）など、クレイとカチオンを交換することのできる有機第四級アンモニウム化合物を含みうる。市販されている有機ナノクレイの例には、例えば、ジメチルベンジル水素化獣脂アンモニウム塩で修飾されたモンモリロナイトクレイであるＤｅｌｌｉｔｅ（登録商標）  ４３Ｂ（イタリア、リボルノのＬａｖｉｏｓａ  Ｃｈｉｍｉｃａ）が含まれうる。その他の例には、Ｃｌｏｉｓｉｔｅ（登録商標）２５ＡおよびＣｌｏｉｓｉｔｅ（登録商標）３０Ｂ（Ｓｏｕｔｈｅｒｎ  Ｃｌａｙ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ）およびＮａｎｏｆｉｌ  ９１９（Ｓｖｄ  Ｃｈｅｍｉｅ）が含まれる。望ましい場合、ナノフィラーを担体樹脂と混合して、添加剤と組成物のその他のポリマーとの適合性を向上させるマスターバッチを形成できる。特に適切な担体樹脂には、上記にさらに記述されるように、例えば、ポリエステル（例えば、ポリ乳酸、ポリエチレンテレフタル酸など）、ポリオレフィン（例えば、エチレンポリマー、プロピレンポリマーなど）などが含まれる。
【００６１】
本発明の特定の実施形態では、複数のナノ包含添加剤を組み合わせて使用しうる。例えば、第一のナノ包含添加剤（例：ポリエポキシド）は、約５０〜約５００ナノメートル、一部の実施形態では約６０〜約４００ナノメートル、および一部の実施形態では約８０〜約３００ナノメートルの平均断面寸法を持つ領域の形態で分散されうる。第二のナノ包含添加剤（例えば、ナノフィラー）は、約１〜約５０ナノメートル、一部の実施形態では約２〜約４５ナノメートル、および一部の実施形態では約５〜約４０ナノメートルの平均断面寸法を持つものなど、第一のナノ包含添加剤より小さい領域の形態でも分散されうる。用いられる時、第一および／または第二のナノ包含添加剤は一般的に、連続相（マトリクスポリマー）の重量に基づいて、熱可塑性組成物の約０．０５重量％〜約２０重量％、一部の実施形態では、約０．１重量％〜約１０重量％、および一部の実施形態では約０．５重量％〜約５重量％の量を占める。熱可塑性組成物全体の第一および／または第二のナノ包含添加剤の濃度は、同様に、熱可塑性組成物の約０．０１重量％〜約１５重量％、一部の実施形態では約０．０５重量％〜約１０重量％、および一部の実施形態では約０．１重量％〜約８重量％でありうる。
【００６２】
Ｄ．その他の成分
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、一つの特定の実施形態では、熱可塑性組成物に相間修飾剤を使用して、マイクロ包含添加剤とマトリクスポリマーの間の摩擦および結合性の程度を減らすのを助け、そのため剥離の程度および均一性を向上させうる。このように、細孔は、組成物全体に渡って実質的に均一な様式で分布されうる。修飾剤は、比較的低い粘度を持ち、熱可塑性組成物により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、室温（例えば、２５℃）で液体または半固体の形態でありうる。この点で、相間修飾剤の動粘度は、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〜約１００ｃｓ、および一部の実施形態では約１．５〜約８０ｃｓである。さらに、相間修飾剤は、マイクロ包含添加剤に対する親和性を持ち、例えばマトリクスポリマーと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。マトリクスポリマーとマイクロ包含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、修飾剤の低粘度、疎水性の性質が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度以上、一部の場合は約６０度以上の材料を指す。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度未満の材料を指す。接触角の測定のための一つの適切な試験はＡＳＴＭ  Ｄ５７２５−９９（２００８年）である。
【００６３】
適切な疎水性、低粘度の相間修飾剤には、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、脂肪酸アミド（例えば、オレアミド、エルカミド、ステアラミド、エチレンビス（ステアラミド）など）、鉱物、および植物油などを含みうる。一つの特に適切な液体および半固体はポリエーテルポリオールであり、ＢＡＳＦ  Ｃｏｒｐ．からＰｌｕｒｉｏｌ（登録商標）ＷＩという商標名で市販されているものなどがある。別の適切な修飾剤は、部分的に再生可能なエステルであり、ＨａｌｌｓｔａｒからＨＡＬＬＧＲＥＥＮ（登録商標）ＩＭという名称で市販されているものなどがある。
【００６４】
用いられる時、相間修飾剤は、連続相（マトリクスポリマー）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％の量を占めうる。熱可塑性組成物全体の相間修飾剤の濃度も、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。
【００６５】
上述の量で使用された時、相間修飾剤は、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、相間修飾剤は、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、本発明者らは、熱可塑性組成物のガラス転移温度は、初めのマトリクスポリマーと実質的に同じでありうることを発見した。この点で、マトリクスポリマーのガラス転移温度に対する組成物のガラス転移温度の比は、一般的に約０．７〜約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、マトリクスポリマー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。
【００６６】
界面接着を改善し、領域とマトリクスの間の界面張力を減らして、それによって混合中のより小さな領域の形成を可能にする相溶化剤も用いうる。適切な相溶化剤の例には、例えば、エポキシまたは無水マレイン酸化学部分で官能基化された共重合体が含まれる。無水マレイン酸相溶化剤の例は、ポリプロピレン−グラフト化−無水マレイン酸で、これはＯｒｅｖａｃ（商標）１８７５０およびＯｒｅｖａｃ（商標）ＣＡ  １００の商標でＡｒｋｅｍａから市販されている。用いられる時、相溶化剤は、連続相マトリクスの重量に基づいて、熱可塑性組成物の約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％、および一部の実施形態では約０．５重量％〜約５重量％の量を占めうる。
【００６７】
熱可塑性組成物に使用されうるその他の適切な材料には、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、ならびに熱可塑性組成物の処理可能性および機械的特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。いずれにしても、本発明の一つの有益な側面は、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、超臨界二酸化炭素、窒素など）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、良好な特性が提供されうることである。実際、熱可塑性組成物は、一般的に発泡剤および／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。
【００６８】
ＩＩ．高分子材料
それが異方性特性であるという事実にも関わらず、高分子材料は、それが上述の熱可塑性組成物から形成される限りはモノリシックと一般的に見なされる。熱可塑性組成物を形成するために、成分は典型的には、さまざまな既知の技術のいずれかを使用して混合される。一つの実施形態では、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、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（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。
【００６９】
選択される特定の処理技術に関わらず、結果得られる溶融混合された組成物は一般的に、上述のようなマイクロ包含添加剤のマイクロスケール領域およびナノ包含添加剤のナノスケール領域を含む。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、望ましい特性を達成できないほど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３００℃、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の範囲でありうる。見かけのせん断速度は、４Ｑ／πＲ３と等しい場合があり、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。
【００７０】
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６００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、マイクロ包含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、および同様に添加剤が分散される程度も、押出機の混合セクション内での一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ミキサーなどが含まれうる。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。
【００７１】
一旦形成されると、材料の一つ以上のゾーン（「第一のゾーン」）は次に、上述のように変形歪みを受けて、望ましい異方性特性を材料に選択的に与える。これは、材料の選択部分を縦方向（例えば、流れ方向）、横方向（例えば、幅方向）など、およびそれらの組み合わせに変形させることによって達成されうる。さまざまな技術を用いて、材料の一つの部分をあるレベルまで選択的に変形させる一方、材料のその他の部分はより小さなレベルまで延伸するか、全く延伸しないことができる。一つの実施形態では、例えば、材料の一つの部分は、一つまたは複数の折り線に沿って単に曲げられうる。このようにして、多孔質ネットワークが一般的に折りのエリア内に作られる一方、残りの曲げられていないエリアは実質的に変化しないままとなる。
【００７２】
単に曲げる、または折ること以外に、スタンピング、打ち抜き、エンボス加工、フランジ成形、印圧加工など、その他の技術も用いられうる。図３を参照すると、本発明に用いられうるスタンピング装置２００の一つの例が示されている。この特定の実施形態では、装置２００は中空金型２０１およびスタンプ２０２を含む。高分子材料２０３は、それが金型２０１の縁に面するように、装置２００に配置されうる。装置２００は、スタンピング操作の間に高分子材料２０３を定位置に保持する顎２０４および２０５によって定義されるクランプ機構も持つ。第一の顎２０４は金型２０１を取り囲み、固定されうる一方、その他の顎２０５は移動可能でありうる。高分子材料２０３を変形させるために、スタンプ２０２が図４に示されるように材料に押し当てられる。この特定の実施形態では、スタンプ２０２は、結果得られる材料が図１に示されるものと同様のゾーン構成を持つように、歪み下で材料の中央部分を変形させる。当然、この構成は決して必要ではなく、その他のゾーン構成もスタンピングによって形成されうる。
【００７３】
またその他の実施形態では、材料をアンビルロールに接触したパターン付きロールに通すことによって、高分子材料をエンボス加工して局所的変形を作りうる。変形エリアが、キャビテーション降伏応力より上のレベルまでストレスを加えられると、これらのエリアは局所的な空隙エリアを形成する。例えば、図５を参照すると、望ましいレベルの局所的変形歪みを提供するために使用されうるエンボス加工システム３００の一つの実施形態が示されている。図示されるように、高分子材料３１４は、複数の印象要素３５０を含むアンビルロール３２０と補助ロール３６２の間に形成されるニップ３６０内に供給されうる。アンビルロール３２０および補助ロール３６２が回転するにつれて、高分子材料３１４はニップ内に供給され、材料が印象要素３５０と接触する領域で選択的に変形されるように、その上に圧力が加えられる。この特定の実施形態では、印象要素３５０は、結果得られる材料が図２に示されるものと類似したゾーン構成を持つように、アンビルロール３２０の外側部分に配置される。当然、この構成は決して必要ではない。
【００７４】
上述の実施形態では、材料は特定のゾーン内で選択的に変形されて、望ましい異方性特性を達成するのを助ける。当然のことながら、これは必ずしも必要ではない。特定の実施形態では、例えば、高分子材料全体が、流れ方向配向、繊維吸引、溝付きロール延伸など、既知の技術を使用して変形されうる。このような実施形態では、多孔質ネットワークが、材料全体を通して最初に形成されうる。しかし、上述の選択的および局所的細孔構造を達成するために、特定領域（例えば、第二のゾーン）内の細孔は、熱処理プロセスを使用してサイズを減少させうる。例えば、第二のゾーンは、約４０℃〜約２００℃、一部の実施形態では約５０℃〜約１５０℃、および一部の実施形態では約７０℃〜約１２０℃など、ポリマーマトリクスのガラス転移温度以上に加熱されうる。このような温度では、ポリマーが流れ始め、細孔が自己崩壊しうる。加熱以外に、高エネルギービーム（例えば、プラズマ、Ｘ線、電子線など）の使用など、細孔サイズの減少を達成するためにその他の処理も用いられうる。
【００７５】
用いられる特定の技術に関わらず、材料が変形されるレベルを制御して、望ましい特性を達成しうる。変形のレベルは延伸される材料（例えば、繊維またはフィルム）の性質にある程度依存しうるが、所定ゾーン内の材料は、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１．３〜約２．５の延伸比まで（例えば、流れ方向に）一般的に変形される。「延伸比」は、延伸材料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、一部の実施形態では約２０％〜約１０００％／変形分、および一部の実施形態では約２５％〜約８５０％／変形分の範囲内で変化しうる。変形されたゾーン内の材料は、変形中、マトリクスポリマーおよび／またはマイクロ包含添加剤のガラス転移温度より下の温度に一般的に保たれる。とりわけ、これは、多孔質ネットワークが不安定になる程度までポリマー鎖が変えられないことを確実にするのに役に立つ。例えば、材料は、マトリクスポリマーのガラス転移温度より少なくとも約１０℃、一部の実施形態では約２０℃、および一部の実施形態では約３０℃下の温度でひずませられうる。例えば、材料は、約−５０℃〜約１２５℃、好ましくは約−２５℃〜約１００℃、およびより好ましくは約−２０℃〜約５０℃の温度で変形されうる。組成物は典型的には外部熱（例えば、加熱ロール）を適用することなく変形されるが、このような熱を随意に利用して、処理可能性を改善し、延伸力を低減し、延伸速度を増加させ、繊維の均一性を改善しうる。
【００７６】
上述の方法での変形は、約８００ナノメートル以下、一部の実施形態では、約５〜約２５０ナノメートル、および一部の実施形態では約１０〜約１００ナノメートルの平均断面寸法など、「ナノスケール」寸法を持つ細孔（「ナノ細孔」）の選択的形成をもたらしうる。約０．５〜約３０マイクロメートル、一部の実施形態では約１〜約２０マイクロメートル、および一部の実施形態では約２〜約１５マイクロメートルの平均断面寸法を持つマイクロスケール領域の箇所および／またはその周りに複数のマイクロ細孔も、延伸中に形成されうる。マイクロ細孔および／またはナノ細孔は、球状、細長い形など、任意の規則的または不規則な形状を持ちうる。特定の場合、アスペクト比（断面寸法に対する軸寸法の比）が約１〜約３０、一部の実施形態では約１．１〜約１５、および一部の実施形態では約１．２〜約５であるように、マイクロ細孔および／またはナノ細孔の軸方向寸法は断面寸法よりも大きい場合がある。「軸方向寸法」とは、主軸（例えば、長さ）の方向の寸法であり、これは一般的には延伸の方向である。
【００７７】
本発明者は、細孔（例えば、マイクロ細孔、ナノ細孔、または両方）は変形されたゾーン全体にわたって実質的に均一な様式で分布されうることも発見した。例えば、細孔は、応力が加えられる方向に対して概して垂直方向に方向付けられたカラム中に分布されうる。これらのカラムは、変形されたゾーンの幅を横切って互いに概して平行でありうる。理論に束縛されることを意図するものではないが、このような均一に分配された多孔質ネットワークは、変形されたゾーン内に良好な熱特性および機械的特性をもたらすことができると考えられている。これは、発泡剤の使用を伴い、制御されていない細孔分布および機械的特性の低下を生じる傾向のある、細孔形成の従来的技術とは全く対照的である。特に、上述のプロセスによる多孔質ネットワークの形成は、必ずしも材料の断面サイズ（例えば、幅）の実質的な変化をもたらすわけではない。すなわち、材料は実質的に首がなく、これによって、材料がより大きな程度の強度特性を保持することが可能となりうる。
【００７８】
多孔質ネットワークの形成に加えて、変形は、マイクロスケール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持つようにしうる。例えば、変形されたゾーン内の細長いマイクロスケール領域は、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。変形後の平均軸方向寸法は、例えば、約０．５〜約２５０マイクロメートル、一部の実施形態では約１〜約１００マイクロメートル、一部の実施形態では約２〜約５０マイクロメートル、および一部の実施形態では約５〜約２５マイクロメートルの範囲でありうる。変形されたゾーン内のマイクロスケール領域は、比較的薄く、そのため小さな断面寸法も持ちうる。例えば、断面寸法は、約０．０５〜約５０マイクロメートル、一部の実施形態では約０．２〜約１０マイクロメートル、および一部の実施形態では０．５〜約５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〜約１００、および一部の実施形態では約４〜約５０のマイクロスケール領域のアスペクト比（断面寸法に対する軸方向寸法の比）をもたらしうる。
【００７９】
ＩＶ．物品
本発明の高分子材料は、フィルム、繊維状材料、成形品、輪郭など、およびその複合体および積層板など、特定の用途に応じてさまざまに異なる形態を一般的に持ちうる。一つの実施形態では、例えば、高分子材料はフィルムまたはフィルムの層の形態である。多層フィルムは、２〜１５層、および一部の実施形態では３〜１２層を含みうる。このような多層フィルムは、少なくとも一つのベース層および少なくとも一つの追加層（例えば、皮膚層）を通常含むが、望ましい任意の数の層を含みうる。例えば、多層フィルムは、ベース層および一つ以上の皮膚層から形成される場合があり、ここでベース層および／または皮膚層は本発明の高分子材料から形成される。しかし当然のことながら、ポリオレフィンポリマーなど、その他のポリマー材料もベース層および／または皮膚層に用いられうる。
【００８０】
フィルムの厚さは、柔軟性を増すために比較的小さい場合がある。例えば、フィルムは、約１〜約２００マイクロメートル、一部の実施形態では約２〜約１５０マイクロメートル、一部の実施形態では約５〜約１００マイクロメートル、および一部の実施形態では約１０〜約６０マイクロメートルの厚さを持ちうる。
【００８１】
フィルムに加えて、高分子材料も繊維状材料または層または繊維状材料の成分の形態である場合があり、これは個々の短繊維またはフィラメント（連続繊維）、およびこのような繊維から形成される糸、織物などを含むことができる。糸には、例えば、一緒にねじられた複数の短繊維（「スパン糸」）、ねじらずに一緒に配置されたフィラメント（「ゼロツイスト糸」）、ある程度のねじりを加えて一緒に配置されたフィラメント、ねじりありまたはなしの単一フィラメント（「モノフィラメント」）などが含まれうる。糸は嵩高加工されることもされないこともある。同様に適切な織物には、例えば、織物、編物、不織布（例えば、スパンボンドウェブ、メルトブローンウェブ、ボンデッドカーデッドウェブ、湿式ウェブ、エアレイドウェブ、コフォームウェブ、水圧交絡ウェブなど）などが含まれうる。
【００８２】
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、分割されたパイの構成、海中の島の構成など）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）として一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２成分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、ポリエステル（例えば、ポリ乳酸、ポリエチレンテレフタル酸、ポリブチレンテレフタル酸など）、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、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でありうる。
【００８３】
それを最も必要とする場所に強化された特性を提供するそのユニークな能力のために、本発明の結果得られる異方性高分子材料は、吸収性物品、包装フィルム、バリアフィルム、医療製品（例えば、ガウン、外科用ドレープ、ファイスマスク、ヘッドカバー、手術帽、靴カバー、滅菌ラップ、保温毛布、加熱パッドなど）など、さまざまに異なるタイプの物品での使用に非常に適している。例えば、高分子材料は、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。一つの実施形態では、例えば、高分子材料は、外側カバーの液体不透過性フィルムなど、吸収性物品に使用されるフィルムの形態でありえ、これは蒸気透過性である。このような実施形態では、フィルムの選択的ゾーンは望ましい通気性を提供されうる。
【００８４】
高分子材料は、その他さまざまなタイプの物品にも使用されうる。例えば非限定的例には、おもちゃ、冷却ユニット（例えば、冷蔵庫、冷凍庫、自動販売機など）の断熱材料、自動車部品（例えば、前後の座席、ヘッドレスト、アームレスト、ドアパネル、後部棚／パッケージトレー、ハンドルおよび内部トリム、ダッシュボードなど）、建物パネルおよびセクション（例えば、屋根、壁穴、床下など）、衣料品（例えば、コート、シャツ、パンツ、手袋、エプロン、カバーオール、靴、ブーツ、帽子、靴下ライナーなど）、家具および寝具（例えば、寝袋、掛布団など）、流体保管／移送システム（例えば、液体／ガス炭化水素、液体窒素、酸素、水素、または原油用パイプまたはタンカー）、極端な環境（例えば、地下水または空間）、食品および飲料製品（例えば、カップ、カップホルダー、皿など）、容器およびビンなどが含まれる。高分子材料は、「衣類」にも使用される場合があり、これは一般的に、身体の一部にフィットするように成形されている任意の物品を含むことが意図される。このような物品の例には、衣服（例えば、シャツ、パンツ、ジーンズ、スラックス、スカート、コート、アクティブウェア、アスレチック、エアロビクスおよび運動衣類、水着、サイクリングジャージまたはショーツ、水着、レース用衣服、ウェットスーツ、ボディースーツなど）、履物（例えば、靴、靴下、ブーツなど）、保護衣服（例えば、消防士のコート）、衣服付属品（例えば、ベルト、ブラストラップ、サイドパネル、手袋、靴下、レギンス、整形外科用装具など）、肌着（例えば、下着、Ｔシャツなど）、圧迫衣類、ドレープ衣類（例えば、キルト腰巻、トーガ、ポンチョ、マント、ショールなど）などが含まれるがこれらに限定されない。
【００８５】
高分子材料は、任意の特定用途内の幅広いさまざまな物品で使用されうる。例えば、自動車用途を考慮した時、高分子材料を繊維状物品中に、または固体成形品として用いられうる。例として、高分子材料の繊維は、車両の快適性および／または美観を向上させることのできる物品（例えば、サンバイザーのカバーおよび／またはパッド、スピーカーのハウジングおよびカバー、座席カバー、シールスリップ剤、および座席カバーの裏張り、カーペットおよびカーペットの裏張りを含むカーペットの強化、車マットおよび車マットの裏張り、シートベルトおよびシートベルトアンカーのカバー、トランクのフロアカバーおよびライナー、後部棚パネル、ヘッドライナーの表張りおよび裏張り、内装の裏張り、一般装飾布など）、一般的な温度および／または雑音遮断を提供できる材料（例えば、カラムパッド、ドアトリムパッド、ボンネットライナー、防音および断熱材料、マフラーラップ、車体部品、窓、サルーンルーフ、およびサンルーフ、タイヤ強化など）、およびろ過／エンジン材料（例えば、燃料フィルター、オイルフィルター、バッテリーセパレータ、客室エアフィルター、変速機用トンネル、燃料タンクなど）に、有益に使用されうる。
【００８６】
高分子材料を含む固体成形品は、自動車の安全部品を強化するために使用されうる。例えば、高分子材料は、車両の後部、前部および／または側部の衝撃吸収帯などの受動的安全部品の、自動車の安全セル内に、エアバッグまたはハンドルの部品（例えば、折り畳み式ハンドルカラム）として、貨物バリアとして、または歩行者安全システムの部品として（例えば、バンパー、ボンネット、窓枠などの部品として）包含されうる。
【００８７】
低密度の高分子材料は、自動車用途で重量節約利益を提供できる。例えば、高分子材料は、ボンネット、バンパーおよび／またはバンバーサポート、トランクの蓋および／または部品、および車両のシャシを含むがこれらに限定されない自動車の構造の部品となりうる。
【００８８】
高分子材料のこのような広範囲にわたる用途は、幅広い分野に適用でき、自動車産業に限定されることを決して意図していない。例えば、高分子材料は、輸送産業の、航空・宇宙用途（例えば、飛行機、ヘリコプター、宇宙輸送、軍事航空宇宙装置など）、海洋用途（ボート、船、レクリエーショナルビークル）、列車などを含むがこれらに限定されない任意の適切な用途に使用されうる。高分子材料は、例えば、繊維状物品または固体成形品、審美的用途、温度および／または騒音遮断のため、ろ過および／またはエンジン部品、安全部品など、任意の望ましい形態で輸送用途に使用されうる。
【００８９】
本発明は、以下の例を参照してより良く理解されうる。
【００９０】
試験方法
水蒸気透過速度（「ＷＶＴＲ」）
材料のＷＶＴＲを決定するために使用される試験は、材料の性質に基づいて変わりうる。ＷＶＴＲ値を測定するための一つの技術は、ＡＳＴＭ  Ｅ９６／９６Ｍ−１２、手順Ｂである。別の方法にはＩＮＤＡ試験手順ＩＳＴ−７０．４（０１）の使用を伴う。ＩＮＤＡ試験手順は以下のように要約される。恒久的ガードフィルムおよび試験されるサンプル材料によって、ドライチャンバーが既知の温度と湿度でウェットチャンバーから分離される。ガードフィルムの目的は、明確な空隙を定義し、空隙が特徴化される間に空隙の空気を静めるまたは鎮静化することである。ドライチャンバー、ガードフィルム、およびウェットチャンバーは、その中に試験フィルムが密封される拡散セルを構成する。サンプルホルダーは、Ｍｏｃｏｎ／Ｍｏｄｅｍ  Ｃｏｎｔｒｏｌｓ，  Ｉｎｃ．（ミネソタ州ミネアポリス）社製のＰｅｒｍａｔｒａｎ−Ｗモデル１００Ｋとして知られている。第一の試験は、ガードフィルムおよび１００％相対的湿度を生成する蒸発器組立品の間の空隙のＷＶＴＲから成る。水蒸気は空隙およびガードフィルムを通して拡散し、水蒸気濃度に比例する乾燥ガスの流れと混ざり合う。電気信号が処理のためにコンピュータに送られる。コンピュータは、空隙およびガードフィルムの透過速度を計算し、その値を将来使用するために保存する。
【００９１】
ガードフィルムおよび空隙の透過速度はＣａｌＣとしてコンピュータに保存される。次にサンプル材料は試験セル中に密封される。再び、水蒸気は空隙を通してガードフィルムおよび試験材料へと拡散し、試験材料を運び去る乾燥ガスと混ざり合う。そして再び、この混合物は蒸気センサーに運ばれる。その後コンピュータは、空隙、ガードフィルムおよび試験材料の組み合わせの透過速度を計算する。そしてこの情報は、次の方程式に従って、水分が試験材料を通して透過する透過率を計算するために使用される：
【００９２】
【数２】
2016528348.tif 000006
【００９３】
その後、水蒸気透過速度（「ＷＶＴＲ」）は以下のように計算される：
【００９４】
【数３】
2016528348.tif 000007
【００９５】
ここで、
Ｆ＝水蒸気の流れ（ｃｍ３／分）
ρｓａｔ（Ｔ）＝温度Ｔでの飽和空気中の水の密度
ＲＨ＝セルの特定の場所での相対湿度
Ａ＝セルの断面積
Ｐｓａｔ（Ｔ）＝温度Ｔでの水蒸気の飽和蒸気圧。
【００９６】
伝導特性：
熱伝導率（Ｗ／ｍＫ）および熱抵抗（ｍ２Ｋ／Ｗ）は、ＡＳＴＭ  Ｅ−１５３０−１１（「保護熱流量技術による材料の熱貫流に対する抵抗」）に従い、Ａｎｔｅｒ  Ｕｎｉｔｈｅｒｍモデル２０２２試験機を使用して決定されうる。目標試験温度は２５℃、適用負荷は０．１７ＭＰａとしうる。試験前に、サンプルは温度２３℃（±２℃）、相対湿度５０％（±１０％）で４０＋時間の間調整しうる。熱特性（Ｗ／ｍ２Ｋ）も、１を熱抵抗で割ることで計算されうる。
【００９７】
ノッチ付きシャルピー衝撃強度：
衝撃強度は、ＡＳＴＭ  Ｄ６１１０−１０に従って、２３℃または０℃（±２℃）の温度、および５０％（±１０％）の相対湿度で決定される。サンプルは約３．１ｍｍの幅を持つ場合があり、長さは１０１．６ｍｍ、ノッチ下の深さは約１０．２ｍｍでありうる。振子は２．７ジュールの容量を持ちうる。衝撃強度は、衝撃エネルギー（キロジュール）をノッチ下面積（平方メートル）で割ることによって計算され、大きい数字はより硬い材料であることを示す。
【００９８】
フィルム引張特性：
フィルムは、引張特性（ピーク応力、係数、破壊歪み、および破断時の容積あたりのエネルギー）に対してＭＴＳ  Ｓｙｎｅｒｇｉｅ２００引張フレームで試験しうる。試験はＡＳＴＭ  Ｄ６３８−１０（約２３℃）に従って実施されうる。フィルムサンプルは、試験前に、中央の幅が３．０ｍｍの犬用の骨の形にカットされうる。犬用の骨の形のフィルムサンプルは、ＭＴＳ  Ｓｙｎｅｒｇｉｅ  ２００装置のグリップを使用して、１８．０ｍｍのゲージ長さで定位置に保持されうる。フィルムサンプルは、破断が起こるまで５．０インチ／分のクロスヘッド速度で延伸されうる。各フィルムに対して５つのサンプルを、流れ方向（ＭＤ）および幅方向（ＣＤ）の両方で試験しうる。コンピュータプログラム（例えば、ＴｅｓｔＷｏｒｋｓ  ４）を使用して、試験中のデータを収集し、応力対歪み曲線を生成し、それから係数、ピーク応力、伸長、および破断までのエネルギーを含む多くの特性を決定しうる。
【００９９】
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℃、２１０℃、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）を通して押し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。
【０１００】
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。歪振動振幅周波数は、試験中、一定（２Ｈｚ）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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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、基準線補正を実施しうる。材料サンプルは、試験のために示差走査熱量計の試験チャンバー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、試験チャンバーへの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、−３０℃へのチャンバーの平衡化で始まり、次に１０℃／分の加熱速度での温度２００℃への第一の加熱期間、続いて２００℃で３分間のサンプルの平衡化、その後１０℃／分の冷却速度での温度−３０℃への第一の冷却期間、次に−３０℃への３分間のサンプルの平衡化、そして温度２００℃への１０℃／分の加熱速度での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サイクル試験であり、−２５℃へのチャンバーの平衡化で始まり、次に１０℃／分の加熱速度での温度２００℃への加熱期間、続いて２００℃で３分間のサンプルの平衡化、その後１０℃／分の冷却速度での温度−３０°への冷却期間が続く。すべての試験は、試験チャンバーへの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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
密度および細孔容量パーセント：
密度および細孔容量パーセントを決定するために、延伸の前に、標本の幅（Ｗｉ）および厚さ（Ｔｉ）が最初に測定されうる。延伸前の長さ（Ｌｉ）も、標本の表面上の二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、標本を延伸して空隙化を開始しうる。次に、Ｄｉｇｉｍａｔｉｃ  Ｃａｌｉｐｅｒ（株式会社ミツトヨ）を使用して、標本の幅（Ｗｆ）、厚さ（Ｔｆ）、および長さ（Ｌｆ）が直近の０．０１ｍｍまで測定された。延伸の前の体積（Ｖｉ）は、Ｗｉ×Ｔｉ×Ｌｉ＝Ｖｉで計算されうる。延伸後の体積（Ｖｆ）も、Ｗｆ×Ｔｆ×Ｌｆ＝Ｖｆで計算されうる。密度（Ｐｆ）は、Ｐｆ＝Ｐｉ／Φで計算され、ここでＰｉは、前駆材料の密度であり、細孔容量パーセント（％Ｖｖ）は、％Ｖｖ＝（１−１／Φ）×１００で計算されうる。ゾーンの密度を決定するために、以下に記述されるように、ディスク型サンプル（直径１．３ｃｍ）を材料から切り出し、次に標準測定重りを使用して秤量した。
【０１０５】
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、これは参照によりすべての目的に対してその全体が本明細書に組み込まれる。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】
【０１０６】
高分子材料内にユニークな多孔質ネットワークを作る能力が実証された。最初に、熱可塑性組成物が、８５．３重量％のポリ乳酸（ＰＬＡ  ６２０１Ｄ、Ｎａｔｕｒｅｗｏｒｋｓ（登録商標））、９．５重量％のマイクロ包含添加剤、１．４重量％のナノ包含添加剤、および３．８重量％の内部界面修飾剤から形成された。マイクロ包含添加剤はＶｉｓｔａｍａｘｘ（商標）  ２１２０（ＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌ）で、これは、メルトフローレート２９ｇ／１０分（１９０℃、２１６０ｇ）および密度０．８６６ｇ／ｃｍ３のポリプロピレン−ポリエチレン共重合体エラストマーである。ナノ包含添加剤は、５〜６ｇ／１０分（１９０℃／２１６０ｇ）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。内部界面修飾剤はＢＡＳＦ社のＰＬＵＲＩＯＬ（登録商標）  ＷＩ２８５潤滑油で、これはポリアルキレングリコール機能液であった。
【０１０７】
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１３２８ミリメートル）に供給された。押出機は１４個のゾーンを持ち、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／時間の合計押出量で樹脂を受け取った。ＰＬＵＲＩＯＬ（登録商標）  ＷＩ２８５が、注入ポンプでバレルゾーン番号２に加えられた。樹脂を押し出すために使用された金型は、４ミリメートル離れた３つの金型開口部（直径６ミリメートル）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。次にペレットは、２１２℃に加熱された単軸スクリュー押出機に供給され、ここで溶融混合物は４．５インチ幅のスリットを通して排出され、３６μｍ〜５４μｍの範囲のフィルム厚さに延伸された。キャビテーションおよび空隙形成を開始するために、フィルムは流れ方向に約１００％延伸された。
【０１０８】
フィルムの形態は、延伸の前後に走査電子顕微鏡法（ＳＥＭ）で分析された。結果が図６〜９に示されている。図６〜７に示されるように、マイクロ包含添加剤は、約２〜約３０マイクロメートルの軸方向サイズ（流れ方向）および約１〜約３マイクロメートルの横寸法（幅方向）を持つ領域に初めに分散されたのに対して、ナノ包含添加剤は、約１００〜約３００ナノメートルの軸方向サイズを持つ半球または回転楕円状の領域として最初に分散された。図８〜９は延伸後のフィルムを示す。図に示されるように、細孔が包含添加剤の周りに形成された。マイクロ包含添加剤の周りに形成されたマイクロ細孔は、軸方向に約２〜約２０マイクロメートルの範囲の広いサイズ分布の細長いまたはスリット様の形状を一般的に持っていた。ナノ包含添加剤に関連するナノ細孔は一般的に、約５０〜約５００ナノメートルのサイズであった。
【実施例２】
【０１０９】
実施例１の複合ペレットは、第三の包含添加剤と乾燥混合されたが、これは２２重量％のスチレン共重合体修飾ナノクレイおよび７８重量％のポリプロピレン（Ｅｘｘｏｎ  Ｍｏｂｉｌ  ３１５５）を含むハロイサイトクレイマスターバッチ（ＭａｃｒｏＣｏｍｐ  ＭＮＨ−７３１−３６、ＭａｃｒｏＭ）であった。混合比率はペレット９０重量％およびクレイマスターバッチ１０重量％で、これは２．２％の合計クレイ含量をもたらした。次に乾燥混合物は、２１２℃に加熱された単軸スクリュー押出機に供給され、ここで溶融混合物は４．５インチ幅のスリットを通して排出され、５１〜５８μｍの範囲のフィルム厚さに延伸された。キャビテーションおよび空隙形成を開始するために、フィルムは流れ方向に約１００％延伸された。
【０１１０】
フィルムの形態は、延伸の前後に走査電子顕微鏡法（ＳＥＭ）で分析された。結果が図１０〜１３に示されている。図１０〜１１に示されるように、（明るい領域として見える）ナノクレイ粒子の一部は非常に小さな領域（すなわち、約５０〜約３００ナノメートルの範囲の軸方向寸法）の形態で分散された。マスターバッチ自体も、マイクロスケールサイズ（約１〜約５マイクロメートルの軸方向寸法）領域を形成した。また、マイクロ包含添加剤（Ｖｉｓｔａｍａｘ（商標））は細長い領域を形成した一方、ナノ包含添加剤（非常に小さな暗い点として見えるＬｏｔａｄｅｒ（登録商標））およびナノクレイマスターバッチは回転楕円状の領域を形成した。延伸フィルムが図１２〜１３に示されている。示されるように、空隙構造がさらに開いており、細孔径の幅広さを示している。第一の包含物（Ｖｉｓｔａｍａｘｘ（商標））によって形成される非常に細長いマイクロ細孔に加えて、ナノクレイマスターバッチ包含物は、約１０ミクロン以下の軸方向サイズおよび約２ミクロンの横サイズを持つより開いた回転楕円状マイクロ細孔を形成した。球状ナノ細孔も、第二の包含添加剤（Ｌｏｔａｄｅｒ（登録商標））および第三の包含添加剤（ナノクレイ粒子）によって形成される。
【実施例３】
【０１１１】
ユニークな特性を持つ高分子材料を作る能力が実証された。最初に、８５．３重量％のＰＬＡ  ６２０１Ｄ、９．５重量％のＶｉｓｔａｍａｘｘ（商標）２１２０、１．４重量％のＬｏｔａｄｅｒ（登録商標）ＡＸ８９００、および３．８重量％のＰＬＵＲＩＯＬ（登録商標））  ＷＩ２８５の混合物が形成された。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１３２８ミリメートル）に供給された。押出機は１４個のゾーンを持ち、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／時間の合計押出量で樹脂を受け取った。ＰＬＵＲＩＯＬ（登録商標）  ＷＩ２８５が、注入ポンプでバレルゾーン番号２に加えられた。樹脂を押し出すために使用された金型は、４ミリメートル離れた３つの金型開口部（直径６ミリメートル）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。次にペレットは、２１２℃に加熱された単軸スクリュー押出機に供給され、ここで溶融混合物は４．５インチ幅のスリットを通して排出され、０．５４〜０．５８ｍｍの範囲のフィルム厚さに延伸された。
【実施例４】
【０１１２】
実施例３で製造されたシートは６インチの長さに切断され、５０ｍｍ／分のＭＴＳ  ８２０引張モードの液圧引張フレームを使用して１００％伸長まで延伸された。
【実施例５】
【０１１３】
実施例３で製造されたシートは６インチの長さに切断され、５０ｍｍ／分のＭＴＳ  ８２０引張モードの液圧引張フレームを使用して１５０％伸長まで延伸された。
【実施例６】
【０１１４】
実施例３で製造されたシートは６インチの長さに切断され、５０ｍｍ／分のＭＴＳ  ８２０引張モードの液圧引張フレームを使用して２００％伸長まで延伸された。実施例３〜６の熱特性が次に決定された。結果が以下の表に記載されている。
【０１１５】
【表１】
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【実施例７】
【０１１６】
実施例３に記述されたようにペレットが形成されて、２５：１のＬ／Ｄ比でＲｈｅｏｍｉｘ  ２５２単軸スクリュー押出機に供給され、２１２℃温度まで加熱されたが、ここで溶融混合物はＨａａｋｅ  ６インチ幅のｓキャストフィルムダイスを通って排出されて、Ｈａａｋｅ巻き取りロールによって３９．４μｍ〜５０．８μｍの範囲のフィルム厚さに延伸された。フィルムは、ゲージ長さ７５ｍｍの握りのＭＴＳ  Ｓｙｎｅｒｇｉｅ  ２００引張フレームを使用して、５０ｍｍ／分の引張速度で１６０％の縦変形まで（６７％／分の変形率）、流れ方向に延伸された。
【実施例８】
【０１１７】
フィルムが、５０ｍｍのゲージ長さの握り、５０ｍｍ／分の引張速度（１００％／分の変形率）で、１００％の変形まで幅方向にも延伸された以外には、フィルムは実施例７に記述されたように形成された。実施例７〜８のフィルムのさまざまな特性が、上述のように試験された。結果が以下の表に記載されている。
【０１１８】
フィルム特性
【０１１９】
【表２】
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【０１２０】
引張特性
【０１２１】
【表３】
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【実施例９】
【０１２２】
高分子材料内に高レベルの衝撃強度を持つ材料を作り出す能力が実証された。最初に、熱可塑性組成物が、８５．３重量％のＰＬＡ  ６２０１Ｄ、９．５重量％のＶｉｓｔａｍａｘｘ（商標）  ２１２０、１．４重量％のＬｏｔａｄｅｒ（登録商標）  ＡＸ８９００、および３．８重量％のＰＬＵＲＩＯＬ（登録商標）  ＷＩ２８５から形成された。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１３２８ミリメートル）に供給された。押出機は１４個のゾーンを持ち、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／時間の合計押出量で樹脂を受け取った。ＰＬＵＲＩＯＬ（登録商標）  ＷＩ２８５が、注入ポンプでバレルゾーン番号２に加えられた。樹脂を押し出すために使用された金型は、４ミリメートル離れた３つの金型開口部（直径６ミリメートル）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。次にペレットが射出成形機（Ｂｏｙ  ２２Ｄ）中に供給され、ＡＳＴＭ試験金型中に射出されて、３ｍｍの厚さ、１２．７ｍｍの幅、および１２７ｍｍの長さのバーが作成された。バーは次に、キャビテーションおよび空隙形成を開始するために（５０ミリメートル／分の速度）、ＭＴＳ  ８１０液圧引張フレームを使用して６０％まで伸長された。その後バーを〜１２７ｍｍの長さに切り取って、バーの非空隙部分を除去した。
【０１２３】
一旦形成されると、材料は、ＡＳＴＭ  Ｄ６１１０−１０に従ってノッチ付きシャルピー衝撃耐性試験を受け、シャルピー衝撃強度（ｋＪ／ｍ２）を決定した。試験は、２３℃および０℃の温度で実施された。アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体（Ｔｅｒｌｕｒａｎ（登録商標）  ＧＰ−２２、ＢＡＳＦ）（「対照サンプル１」）および中程度衝撃ポリプロピレン共重合体（Ｐｒｏ−ｆａｘ（商標）  ＳＶ９５４、Ｂａｓｅｌｌ）（「対照サンプル２」）から作られた対照サンプルも試験された。結果が以下の表に記載されている。
【０１２４】
衝撃強度
【０１２５】
【表４】
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【実施例１０】
【０１２６】
実施例１の組成物からフィルム（厚さ５０マイクロメートル）が形成された。フィルムは６つの隣接ゾーンに分けられた。３つの延伸ゾーンがそれぞれ無延伸ゾーンに隣接して配置されるように、一つおきのゾーンが、それぞれ５０％、１００％、および２００％の伸長変形歪み率まで、ＭＴＳシリンジ引張フレームを使用して延伸された。次に、異方性フィルムの延伸ゾーンの引張特性および密度が決定され、無延伸ゾーンの特性と比較された。結果が以下の表に記載されている。
【０１２７】
【表５】
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【０１２８】
示されるように、フィルムのゾーン延伸により、有意に異なる密度、引張係数、および破壊歪みを持つ異方性材料を作ることができる。
【実施例１１】
【０１２９】
実施例１の延伸され空隙化されたフィルムの３つのサンプルが、０．６０ｇ／ｃｍ３の密度で形成された。これらのフィルムは、それぞれ４０℃、６０℃、および９０℃で熱処理を受けた。次に引張特性および密度が決定され、熱処理前のフィルムの特性と比較された。結果が以下の表に記載されている。
【０１３０】
【表６】
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【実施例１２】
【０１３１】
実施例１の延伸され空隙化されたフィルムの３つのサンプルが、０．７２ｇ／ｃｍ３の密度で形成された。これらのフィルムは、それぞれ４０℃、６０℃、および９０℃で熱処理を受けた。次に引張特性および密度が決定され、熱処理前のフィルムの特性と比較された。結果が以下の表に記載されている。
【０１３２】
【表７】
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【０１３３】
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。
【０１３４】
特許請求の範囲に記載の数値限定に「約」が記載されているか否かにかかわらず、本発明の技術思想に鑑みて、実質的に同一の範囲を含むものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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