JP2004530057A - デンプン及び生分解性ポリマーを含む多成分繊維 - Google Patents

Abstract

本発明は、環境分解性多成分繊維を開示する。多成分繊維の形状は、サイド・バイ・サイド、鞘−芯、区分されたパイ、リボン、海島、又はこれらの形状のいずれかの組み合わせであってもよい。繊維の各構成成分は、非構造化デンプン及び／又は生分解性熱可塑性ポリマーを含む。本発明はまた、環境分解性多成分繊維を含む不織布ウェブ及び使い捨て物品に関する。不織布ウェブはまた、本発明の多成分繊維とブレンドされる他の合成繊維又は天然繊維を含有してもよい。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、デンプン及び生分解性ポリマーを含む環境分解性多成分繊維、並びに該繊維の特定形状に関する。前記繊維は、不織布ウェブ及び使い捨て物品の製造に使用される。
【背景技術】
【０００２】
繊維から環境分解性の物品を製造するために多くの試みがなされて来た。しかし、費用、加工処理の困難さ、及び最終用途の特性から、商業的な成功はほとんどない。優れた分解性を有する多数の組成物は、限られた加工処理性しか有さない。逆に、より加工処理しやすい組成物は、生分解性、分散性、及び水洗可能性が低い。
【０００３】
優れた環境分解性を有し、不織布物品に有用な繊維は、フィルム及び積層体に比べて製造し難く、さらなる問題を引き起こす。これは、繊維のための材料特性及び加工処理特性が、フィルム、吹込成形物品、及び射出成形物品を製造するための材料特性及び加工処理特性と比べて、かなり厳しいことが原因である。繊維製造のため、構造形成時の加工処理時間は、典型的にはずいぶん短く、流動特性は、材料の物理的特性及びレオロジー特性に関して、さらに厳しい。繊維製造においては、局所応力速度及びせん断速度が、他のプロセスよりもはるかに大きい。さらに、繊維紡糸には均一組成物が必要とされる。超微細繊維を紡糸するには、小さな欠陥、わずかな不一致、又は溶融物の不均一性は、商業的に実行可能なプロセスにとっては容認できない。繊維をさらに減衰させるか、又は形状をさらに特殊にすると、加工処理条件及び材料の選択がより重要になる。
【０００４】
環境分解性物品を製造するために、天然デンプンを標準装置及びプラスチック業界において周知の既存の技術によって加工処理するための試みがなされて来た。天然デンプンは、一般的に粒状の構造を有しているため、細かいデニールフィラメント内に溶融加工され得る前に、「非構造化」される必要がある。加工デンプン（単独又はブレンドの主要成分として）は、繊維、フィルム、発泡体などの首尾よい製造において困難性を生じる、低い溶融伸展性を有することが見い出された。さらに、デンプン繊維は、紡糸することが困難であり、低い引張強度、べたつき、及び不織布を形成するための接合の不完全性に起因して、不織布を製造するために実際には使用することができない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
より受け入れられる加工処理性及び最終用途特性を有する繊維を製造するために、生分解性ポリマーをデンプンと組み合わせることが必要である。デンプンとのブレンドのために受け入れられる適切な生分解性ポリマーを選択することが課題である。生分解性ポリマーは、優れた紡糸特性及び好適な融解温度を有していなければならない。融解温度は、溶融又は構造的な変形を防ぐために、最終使用安定性のためには十分高くなければならないが、デンプンを燃やすことなくデンプンを用いて加工処理することができるように、高すぎてはならない。これらの必要条件は、デンプン含有多成分繊維を製造するための生分解性ポリマーの選択を非常に困難にする。
【０００６】
結果として、環境分解性多成分繊維及びコスト効率のよい繊維が必要とされる。これらの多成分繊維は、デンプン及び生分解性ポリマーで構成されている。さらにデンプン及びポリマー組成物は、多成分繊維を製造するのに用いられる従来の加工処理装置において使用するのに好適でなければならない。これらの繊維から作られた使い捨て不織布物品も必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、環境分解性多成分繊維を開示する。多成分繊維の形状は、サイド・バイ・サイド、鞘−芯、区分されたパイ、リボン、海島、又はこれらの形状のいずれかの組み合わせであってもよい。繊維の各構成成分は、非構造化デンプン及び／又は生分解性熱可塑性ポリマーを含む。
本発明はまた、環境分解性多成分繊維を含む不織布ウェブ及び使い捨て物品に関する。不織布ウェブはまた、本発明の多成分繊維とブレンドされる他の合成繊維又は天然繊維を含有してもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明のこれら及びその他の機構、態様、及び利点は、以下の説明、添付の請求の範囲、及び添付図を考慮することにより、さらによく理解されるであろう。
【０００９】
本明細書で使用される全てのパーセント、比率、及び割合は、特に指定しない限り、組成物の重量パーセントによる。実施例は、全体における割合で与えられる。
【００１０】
本明細書は（１）本発明の材料、（２）多成分繊維の形状、（３）多成分繊維の材料特性、（４）プロセス、及び（５）物品、の詳細な記述を含有する。
【００１１】
（１）材料
（デンプン）
本発明は、低コストで天然に生じるポリマーである、デンプンの使用に関する。本発明において使用するデンプンは、十分な紡糸性能及び繊維特性のために必要とされる非構造化デンプンである。熱可塑性デンプンは、可塑剤を用いて非構造化された（destructured）デンプンを意味するために使用される。本発明の多成分繊維において、デンプンは熱可塑性ポリマーとデンプンとのブレンドの一部であってもよい。あるいは、デンプンは可塑剤と組み合わせて、繊維の単独の成分として使用されてもよい。この繊維の構成成分は、生分解性熱可塑性ポリマーを含んでいなくてもよい。
【００１２】
天然デンプンは、一般的に、粒状の構造を有するため、熱可塑性材料のように溶融加工処理及び紡糸する前に、非構造化することが必要である。ゼラチン化に関して、デンプンは、可塑剤として作用する溶媒の存在下で非構造化することができる。溶媒及びデンプン混合物を、典型的には、加圧条件下で加熱し、ゼラチン化プロセスを加速するために剪断する。化学薬剤又は酵素薬剤をまた、デンプンを非構造化し、酸化し、又は誘導体化するために使用してもよい。通常は、デンプンは、水中にデンプンを溶解することによって非構造化される。完全に非構造化された（destructured）デンプンは、繊維紡糸プロセスに影響を与える塊が存在しない場合に生じる。
【００１３】
適切な天然に生じるデンプンとしては、コーンスターチ、ジャガイモデンプン、サツマイモデンプン、小麦デンプン、サゴパームデンプン、タピオカデンプン、米デンプン、大豆デンプン、クズウコンデンプン、ワラビデンプン、ハスデンプン、キャッサバデンプン、ワクシートウモロコシデンプン、高アミロースコーンスターチ、及び市販のアミロース粉末が挙げられるが、これらに限定されない。デンプンのブレンドもまた使用してもよい。
【００１４】
すべてのデンプンは本明細書中で有用であるが、本発明は、豊富に供給され、容易に補充可能であり、安価であるという利点を有する農作物源から誘導される天然デンプンを用いて、ごく普通に実施される。天然に生じるデンプン、特にコーンスターチ、小麦デンプン、及びワクシートウモロコシデンプンは、それらの経済性及び入手可能性に起因して、好ましいデンプンポリマーの選択である。
【００１５】
加工デンプンもまた使用してもよい。加工デンプンは、その元来の分子量特性を変化させた、置換されていないデンプン又は置換されたデンプンとして定義される（すなわち、分子量は変化しているが、その他の変化は、必ずしもデンプンに対してなされていない）。加工デンプンが望ましい場合、デンプンの化学修飾は、典型的には、分子量及び分子量分布を減少させる、酸又はアルカリ加水分解及び酸化的鎖開裂を含む。天然の加工されていないデンプンは、一般的に非常に高い平均分子量を有し、広い分子量分布を有する（例えば、天然コーンスターチは、約６０，０００，０００グラム／モル（ｇ／ｍｏｌ）までの平均分子量を有する）。デンプンの平均分子量は、酸還元、酸化還元、酵素的還元、加水分解（酸又はアルカリで触媒される）、物理的／機械的分解（例えば、加工処理装置の熱機械エネルギーの入力を介して）、又はこれらの組み合わせによって本発明の所望の範囲まで減少させることができる。熱機械法及び酸化法は、原位置で行われる場合、さらなる利点を提供する。デンプンの実際の化学的性質及び分子量を減少させる方法は、平均分子量が受容可能な範囲にある限りは重要ではない。溶融物に添加されるデンプン又はデンプンのブレンドの分子量範囲は、約３，０００ｇ／ｍｏｌ〜約２，０００，０００ｇ／ｍｏｌ、好ましくは約１０，０００ｇ／ｍｏｌ〜約１，０００，０００ｇ／ｍｏｌ、より好ましくは約２０，０００ｇ／ｍｏｌ〜約７００，０００ｇ／ｍｏｌである。
【００１６】
必要ではないが、置換されたデンプンを使用することができる。置換されたデンプンが望ましい場合、デンプンの化学修飾は、典型的には、エーテル化及びエステル化を含む。置換されたデンプンが、熱可塑性ポリマー及び可塑剤とのよりよい相溶性又は混和性のために望ましいことがある。しかし、その分解速度における減少と均衡がとれていなければならない。化学的に置換されたデンプンの置換の程度は、約０．０１〜３．０である。０．０１〜０．０６の低い程度の置換が、好ましいこともある。
【００１７】
典型的に、デンプンは、デンプン及びポリマー組成物、又は全繊維の約１％〜約９９％、好ましくは約１０％〜約８５％、より好ましくは約２０％〜約７５％、最も好ましくは約４０％〜約６０％の量で存在する。あるいは熱可塑性デンプン（可塑剤と組み合わせたデンプン）は、多成分繊維の１つの構成成分の１００％まで含まれてもよい。組成物中のデンプンの重量は、デンプン及びその天然に生じる結合水含量を含む。用語「結合水」は、本発明の組成物を作るためにデンプンと他の構成成分とを混合する以前に、デンプンに自然に生じる水を意味する。用語「遊離水」は、本発明の組成物の製造において添加される水を意味する。成分が一旦組成物中に混合されると、水はもはやその発生源によって区別することはできないことを、当業者は理解するであろう。デンプンは、典型的には、デンプンの約５重量％〜１６重量％の結合水含量を有する。追加の遊離水は、極性溶媒又は可塑剤として組み込まれてもよく、これらはデンプンの重量には含まれないことが既知である。
【００１８】
（生分解性熱可塑性ポリマー）
デンプンと実質的に相溶性の生分解性熱可塑性ポリマーも本発明に必須である。本明細書で使用する時、用語「実質的に相溶性の」とは、組成物の軟化温度及び／又は融解温度を超える温度に加熱された時、ポリマーが剪断力又は伸張によって混合された後で、デンプンとの実質的に均一な混合物を形成可能であることを意味する。使用される熱可塑性ポリマーは、加熱時に流動して加工可能な溶融物を形成し、結晶化又はガラス化の結果として再固化することができる。
【００１９】
前記ポリマーは、配合の間にデンプンの著しい分解を防ぐために十分に低い融解温度を有さなければならず、さらに繊維の使用中、熱的安定性のために十分に高い融解温度を有さなければならない。生分解性ポリマーの適切な融解温度は、約８０℃〜約１９０℃、好ましくは約９０℃〜約１８０℃である。可塑剤又は希釈剤が観測された融解温度をより低くするために使用される場合、１９０℃を超える融解温度を有する熱可塑性ポリマーを使用してもよい。ポリマーには、溶融紡糸に適したレオロジー特質がなければならない。生分解性ポリマーの分子量は、ポリマー分子間のもつれを可能にするのに十分に高く、しかし溶融紡糸を可能にするのに十分に低くなければならない。溶融紡糸に関して、生分解性熱可塑性ポリマーは、５００，０００ｇ／ｍｏｌ以下、好ましくは約１０，０００ｇ／ｍｏｌ〜約４００，０００ｇ／ｍｏｌ、より好ましくは約５０，０００ｇ／ｍｏｌ〜約３００，０００ｇ／ｍｏｌ、最も好ましくは約１００，０００ｇ／ｍｏｌ〜約２００，０００ｇ／ｍｏｌの分子量を有する。
【００２０】
生分解性熱可塑性ポリマーは、短繊維（紡糸延伸法）又はスパンボンド連続フィラメント法として既知のプロセスで典型的に遭遇するような、好ましくは外延的流れの下で、かなり短時間で固化し、熱的に安定な繊維構造を形成することができなければならない。
本明細書での使用に好適な生分解性ポリマーは、生分解性材料が地中に埋められるか、さもなければ微生物と接触（微生物の成長を招く環境条件での接触を含む）した時に、カビ、菌類、及び細菌のような微生物によって同化されやすいような生分解性の材料である。好適な生分解性ポリマーには、好気的若しくは嫌気的消化処理を用いて、又は日光、雨、湿気、風、温度等の環境要素への曝露の効果によって環境分解できるような生分解性の材料も含まれる。生分解性熱可塑性ポリマーは、当該生分解性熱可塑性ポリマーが生物学的及び環境的手段によって分解可能であることを条件として、個別に使用することも、ポリマーの組み合わせとして使用することもできる。
【００２１】
本発明に用いるのに好適な生分解性熱可塑性ポリマーの非限定的な例としては、脂肪族ポリエステルアミド；二酸／ジオールの脂肪族ポリエステル；改変されたポリエチレンテレフタレート、改変されたポリブチレンテレフタレートを含む改変された芳香族ポリエステル；脂肪族／芳香族コポリエステル；ポリカプロラクトン；ノダ（Noda）に対する米国特許第５，４９８，６９２号（本明細書に参考のために示す）に参照されているような、ポリ（ヒドロキシブチレート−ｃｏ−ヒドロキシバレレート）、ポリ（ヒドロキシブチレート−ｃｏ−ヘキサノエート）、又はその他の高級ポリ（ヒドロキシブチレート−ｃｏ−アルカノエート）を含むポリ（ヒドロキシアルカノエート）；脂肪族ポリオール（すなわち、ジアルカノイルポリマー）から誘導されるポリエステル及びポリウレタン；ポリアミド；ポリエチレン／ビニルアルコールコポリマー；乳酸ホモポリマー及び乳酸コポリマーを含む乳酸ポリマー；ラクチドホモポリマー及びラクチドコポリマーを含むラクチドポリマー；グリコリドホモポリマー及びグリコリドコポリマーを含むグリコリドポリマー；並びにこれらの混合物が挙げられる。好ましいものは、脂肪族ポリエステルアミド、二酸／ジオールの脂肪族ポリエステル、脂肪族／芳香族コポリエステル、乳酸ポリマー、及びラクチドポリマーである。
【００２２】
本明細書の生分解性熱可塑性ポリマーとして使用するのに好適な脂肪族ポリエステルアミドの具体的な例としては、ジオール、ジカルボン酸、及びアミノカルボン酸の合成反応の反応生成物である脂肪族ポリエステルアミド；乳酸とジアミン及びジカルボン酸ジクロライドとの反応から形成される脂肪族ポリエステルアミド；カプロラクトン及びカプロラクタムから形成される脂肪族ポリエステルアミド；酸末端処理された脂肪族エステルプレポリマーと芳香族ジイソシアネートとの反応によって形成される脂肪族ポリエステルアミド；脂肪族エステルと脂肪族アミドとの反応によって形成される脂肪族ポリエステルアミド；並びにこれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。脂肪族エステルと脂肪族アミドとの反応によって形成される脂肪族ポリエステルアミドが最も好ましい。ポリビニルアルコール又はそのコポリマーも好適なポリマーである。
【００２３】
脂肪族エステル及び脂肪族アミドのコポリマーである脂肪族ポリエステルアミドは、一般にこれらのコポリマーが約３０重量％〜約７０重量％、好ましくは約４０重量％〜約８０重量％の脂肪族エステル、並びに約３０重量％〜約７０重量％、好ましくは約２０重量％〜約６０重量％の脂肪族アミドを含むことを特徴とし得る。これらのコポリマーの重量平均分子量は、ポリマーの分子量の測定に使用される既知のゲルクロマトグラフィー技術によって測定される場合、約１０，０００ｇ／ｍｏｌ〜約３００，０００ｇ／ｍｏｌ、好ましくは約２０，０００ｇ／ｍｏｌ〜約１５０，０００ｇ／ｍｏｌの範囲である。
【００２４】
好ましい脂肪族ポリエステルアミドの脂肪族エステル及び脂肪族アミドコポリマーは、エチレングリコール、ジエチレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，３−プロパンジオール、１，６−ヘキサンジオールなどを含むジアルコール；シュウ酸、コハク酸、アジピン酸、シュウ酸エステル、コハク酸エステル、アジピン酸エステルなどを含むジカルボン酸；ヒドロキシカルボン酸、及びカプロラクトンなどを含むラクトン；エタノールアミン、プロパノールアミンなどを含むアミノアルコール；ε−カプロラクタム、ラウリン酸ラクタムなどを含む環状ラクタム；アミノカプロン酸などを含むω−アミノカルボン酸；アジピン酸、コハク酸などのようなジカルボン酸と、ヘキサメチレンジアミン、ジアミノブタンなどのようなジアミンとの１：１の塩混合物を含むジカルボン酸及びジアミンの１：１塩；並びにこれらの混合物のようなモノマーから誘導される。ヒドロキシ末端処理されたポリエステル、又は酸末端処理されたオリゴエステルのような酸末端処理されたポリエステルも、エステル形成化合物として使用できる。ヒドロキシ末端処理された、又は酸末端処理されたポリエステルは、典型的には、約２００ｇ／ｍｏｌ〜約１０，０００ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量又は数平均分子量を有する。
【００２５】
脂肪族ポリエステルアミドは、脂肪族エステル及び脂肪族アミドモノマーを有する脂肪族ポリエステルアミドを形成するための、当該技術分野において既知である任意の好適な合成又は化学量論的な技術によって調製できる。典型的な合成は、出発モノマーを化学量論的に混合すること、任意選択的に水を反応混合物に添加すること、約２２０℃の高温下で前記モノマーを重合すること、続いて真空及び高温を利用する蒸留によって前記水と過剰のモノマーとを除去することを含み、結果として脂肪族ポリエステルアミドの最終コポリマーを得る。他の好適な技術は、エステル交換及びアミド交換反応手順を含む。当業者には明らかなように、上述の合成反応及びエステル交換又はアミド交換手順に触媒を使用することができ、ここで好適な触媒としては、リン化合物、酸触媒、酢酸マグネシウム、酢酸亜鉛、酢酸カルシウム、リシン、リシン誘導体などが挙げられる。
【００２６】
好ましい脂肪族ポリエステルアミドは、４５％のエステル部分を有するアジピン酸、１，４−ブタンジオール、及び６−アミノカプロン酸；５０％のエステル部分を有するアジピン酸、１，４−ブタンジオール、及びε−カプロラクタム；アジピン酸、１，４−ブタンジオール、及びアジピン酸と１，６−ヘキサメチレンジアミンの１：１塩；並びにアジピン酸、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサメチレンジアミン、及びε−カプロラクタムから製造される酸末端処理されたオリゴエステルのコポリマーの組み合わせを含む。これらの好ましい脂肪族ポリエステルアミドは、約１１５℃〜約１５５℃の融点、及び約２．０〜約３．０の相対粘度（２５℃にてｍ−クレゾール中、１重量％）を有し、バイエル・アクティエンギーセルシャフト（Bayer Aktiengesellschaft）（ドイツ国レーヴァークーゼンに位置する）から商品名ＢＡＫ（登録商標）として市販されている。市販のポリエステルアミドの具体的な例は、ＢＡＫ（登録商標）４０４−００４である。
【００２７】
本明細書において生分解性熱可塑性ポリマーとして用いるのに好適な好ましい二酸／ジオール脂肪族ポリエステルの具体的な例としては、開環反応又は酸及びアルコールの縮重合のいずれかから製造される脂肪族ポリエステルが挙げられるが、これらに限定されず、ここでこれらの脂肪族ポリエステルの数平均分子量は、典型的には約３０，０００ｇ／ｍｏｌ〜約５０，０００ｇ／ｍｏｌの範囲である。好ましい二酸／ジオール脂肪族ポリエステルは、シュウ酸、コハク酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸と反応するＣ₂〜Ｃ_{1 0}ジオールの反応生成物、これらのコポリマー、又はこれらの混合物である。好ましい二酸／ジオールの非限定的な例としては、ポリエチレンスクシネート及びポリブチレンスクシネートのようなポリアルキレンスクシネート；ポリエチレンスクシネート／アジペートコポリマー及びポリブチレンスクシネート／アジペートコポリマーのようなポリアルキレンスクシネートコポリマー；ポリペンタメチルスクシネート；ポリヘキサメチルスクシネート；ポリヘプタメチルスクシネート；ポリオクタメチルスクシネート；ポリエチレンオキザラート及びポリブチレンオキザラートのようなポリアルキレンオキザラート；ポリブチレンオキザラート／スクシネートコポリマー及びポリブチレンオキザラート／アジペートコポリマーのようなポリアルキレンオキザラートコポリマー；ポリブチレンオキザラート／スクシネート／アジペートターポリマー；並びにこれらの混合物が挙げられる。好適な市販されている二酸／ジオール脂肪族ポリエステルの例は、昭和高分子社（Showa Highpolymer Company,Ltd.、日本東京）から、ビオノーレ（BIONOLLE）１０００シリーズ及びビオノーレ（BIONOLLE）３０００シリーズとして販売されるポリブチレンスクシネート／アジペートコポリマーである。
【００２８】
本明細書の生分解性熱可塑性ポリマーとして使用するのに好適な好ましい脂肪族／芳香族コポリエステルの具体的な例としては、ジカルボン酸又はその誘導体とジオールとの縮合反応から形成されるランダムコポリマーである脂肪族／芳香族コポリエステルが挙げられるが、これに限定されない。好適なジカルボン酸としては、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、フマル酸、２，２−ジメチルグルタル酸、スベリン酸、１，３−シクロペンタンジカルボン酸、１，４−シクロヘキサンジカルボン酸、１，３−シクロヘキサンジカルボン酸、ジグリコール酸、イタコン酸、マレイン酸、２，５−ノルボルナンジカルボン酸、１，４−テレフタル酸、１，３−テレフタル酸、２，６−ナフトエ酸、１，５−ナフトエ酸、これらのエステル形成誘導体、並びにこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。好適なジオールとしては、エチレングリコール、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、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、チオジエタノール、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、及びこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。このような脂肪族／芳香族コポリエステルの非限定的な例としては、ポリ（テトラメチレングルタラート−ｃｏ−テレフタレート）の５０／５０ブレンド、ポリ（テトラメチレングルタラート−ｃｏ−テレフタレート）の６０／４０ブレンド、ポリ（テトラメチレングルタラート−ｃｏ−テレフタレート）の７０／３０ブレンド、ポリ（テトラメチレングルタラート−ｃｏ−テレフタレート）の８５／１５ブレンド、ポリ（テトラメチレングルタラート−ｃｏ−テレフタレート−ｃｏ−ジグリコレート）の５０／４５／５ブレンド、ポリ（エチレングルタラート−ｃｏ−テレフタレート）の７０／３０ブレンド、ポリ（テトラメチレンアジペート−ｃｏ−テレフタレート）の８５／１５ブレンド、ポリ（テトラメチレンスクシネート−ｃｏ−テレフタレート）の８５／１５ブレンド、ポリ（テトラメチレン−ｃｏ−エチレングルタラート−ｃｏ−テレフタレート）の５０／５０ブレンド、及びポリ（テトラメチレン−ｃｏ−エチレングルタラート−ｃｏ−テレフタレート）の７０／３０ブレンドが挙げられる。他の好適な脂肪族／芳香族ポリエステルに加えて、これらの脂肪族／芳香族コポリエステルは、米国特許第５，２９２，７８３号（ブカナン（Buchanan）らに対して１９９４年３月８日に発行）（この明細書は本明細書に参考のために示す）にさらに記載されている。市販されている好適な脂肪族／芳香族コポリエステルの例は、イーストマン化学（Eastman Chemical）からイースター・バイオ（EASTAR BIO）コポリエステルとして、又はバスフ（BASF）からのエコフレックス（ECOFLEX）として販売されている、ポリ（テトラメチレンアジピン酸エステル−ｃｏ−テレフタル酸エステル）である。
【００２９】
本明細書の生分解性熱可塑性ポリマーとして使用するのに好適で好ましい乳酸ポリマー及びラクチドポリマーの具体的な例としては、産業界では一般に「ＰＬＡ」と呼ばれるポリ乳酸ベースのポリマー及びポリラクチドベースのポリマーが挙げられるが、これらに限定されない。従って、用語「ポリ乳酸」、「ポリラクチド」、及び「ＰＬＡ」は、特定のモノマーから形成されるポリマー又は最小の反復モノマー単位で構成されるポリマーのポリマー特質評価に基づいて、乳酸及びラクチドのホモポリマー及びコポリマーを含むよう互換可能に使用される。換言すれば、ポリラクチドは乳酸の二量体エステルであり、乳酸の小さい反復モノマー単位（実際は乳酸の残基）を含むように形成されることができるか、又はラクチドモノマーの重合によって製造されることができ、結果として乳酸残基含有ポリマーともラクチド残基含有ポリマーとも呼ばれるポリラクチド（polylatide）を生じる。しかし、用語「ポリ乳酸」、「ポリラクチド」、及び「ＰＬＡ」は、ポリマーが形成される方式に関して限定することを意図するものではないことは理解されるべきである。
【００３０】
ポリ乳酸ポリマーは、一般に、次の式に適合する乳酸残基反復モノマー単位を有する。
【００３１】
【化１】

ポリラクチドポリマーは、一般に、本明細書の上文に記載されるような乳酸残基反復モノマー単位、又は次の式に適合するラクチド残基反復モノマー単位を有する。
【００３２】
【化２】

典型的に、乳酸及びラクチドの重合は、少なくとも約５０重量％の乳酸残基の反復単位、ラクチド残基の反復単位、又はこれらの組み合わせを含むポリマーを生じる。これらの乳酸及びラクチドポリマーは、乳酸及び／又はラクチドのランダム及び／又はブロックコポリマーのようなホモポリマー及びコポリマーを含む。乳酸残基の反復モノマー単位は、Ｌ−乳酸及びＤ−乳酸から得ることができる。ラクチド残基の反復モノマー単位は、Ｌ−ラクチド、Ｄ−ラクチド、及びメソ−ラクチドから得ることができる。
【００３３】
好適な乳酸及びラクチドポリマーとしては、一般に約１０，０００ｇ／ｍｏｌ〜約６００，０００ｇ／ｍｏｌ、好ましくは約３０，０００ｇ／ｍｏｌ〜約４００，０００ｇ／ｍｏｌ、より好ましくは約５０，０００ｇ／ｍｏｌ〜約２００，０００ｇ／ｍｏｌの範囲の重量平均分子量を有する乳酸及び／又はラクチドのホモポリマー及びコポリマーが挙げられる。市販のポリ乳酸ポリマーの例には、クロノポール社（Chronopol Incorporation）（コロラド州ゴールデン（Golden）に位置する）より入手可能な種々のポリ乳酸、及びエコＰＬＡ（EcoPLA）（登録商標）の商標名で販売されているポリラクチドが挙げられる。好適な市販されているポリ乳酸の例は、カーギル・ダウ（Cargill Dow）からのネイチャーワークス（NATUREWORKS）及び三井化学からのラシエ（LACEA）である。好ましいのは、約１６０℃〜約１７５℃の融解温度を有するポリ乳酸のホモポリマー又はコポリマーである。ポリＬ−乳酸及びＤ−異性体を７５％の濃度まで含むポリＤ，Ｌ−乳酸のような、改変されたポリ乳酸及び異なる立体配置もまた使用してよい。
【００３４】
使用される具体的なポリマー、プロセス、及び繊維の最終用途によっては、２つ以上のポリマーが望ましい場合がある。２つの異なるポリマーを使用するのが好ましい。例えば、約１６０℃〜約１７５℃の融点を有する結晶可能なポリ乳酸が使用される場合、他のポリ乳酸よりも低い融点及び低い結晶化度及び／又はより高いコポリマー濃度を有する第２のポリ乳酸を使用してもよい。あるいは、脂肪族芳香族ポリエステルを結晶可能なポリ乳酸とともに使用してもよい。２つのポリマーが望ましい場合、ポリマーは化学的立体特異性について、又は分子量についてだけ異なる必要がある。
【００３５】
本発明の１つの態様において、０℃未満のガラス転移温度を有する生分解性熱可塑性ポリマーを使用することが望ましい場合がある。このような低ガラス転移温度を有するポリマーとしては、イースターバイオ（EASTARBIO）及びバイオネル（BIONELLE）が挙げられる。
【００３６】
本発明の生分解性熱可塑性ポリマーは、繊維の機械的性能を向上させ、溶融物の加工性を向上させ、繊維の減衰を向上させる量で存在する。ポリマー及びポリマー量の選択によって、繊維が熱接合可能であるかどうかが決まり、最終製品の柔軟性及び肌触りに影響する。典型的には、生分解性熱可塑性ポリマーが、デンプン／ポリマーのブレンドに含まれる場合、繊維の約１重量％〜約９９重量％、好ましくは約１０重量％〜約８０重量％、より好ましくは約３０重量％〜約７０重量％、最も好ましくは約４０重量％〜約６０重量％の量で存在する。あるいは、多成分繊維の１つの構成成分は、この構成成分がデンプンを含有しない状態で、１つ以上の生分解性熱可塑性ポリマーの１００％までであってよい。
【００３７】
（可塑剤）
可塑剤は、デンプンを非構造化し、デンプンを流動可能にするために（すなわち、熱可塑性デンプンを生成するために）、本発明において使用することができる。同じ可塑剤をまた、溶融加工処理性を増加させるために使用してもよく、又は２つの単独の可塑剤を使用してもよい。可塑剤はまた、可塑剤によって組成物のガラス転移点が低下することに起因すると考えられる最終製品の可撓性を向上させ得る。可塑剤は、好ましくは、本発明のポリマー成分と実質的に相溶性であるべきであり、その結果、可塑剤は組成物の性質を効果的に改質させ得る。本明細書で使用する時、用語「実質的に相溶性のある」とは、組成物の軟化及び／又は融解温度を超える温度に加熱された時、可塑剤がデンプンとの実質的に均一な混合物を形成できることを意味する。
【００３８】
生分解性熱可塑性ポリマーのための追加の可塑剤又は希釈剤は、ポリマーの融解温度を下げ、熱可塑性デンプンのブレンドとの全体的な相溶性を向上させるために存在してもよい。さらに、より高い融解温度を有する生分解性熱可塑性ポリマーは、ポリマーの融解温度を押さえる可塑剤又は希釈剤が存在する場合に使用されてもよい。前記可塑剤は、典型的には、約１００，０００ｇ／ｍｏｌ未満の分子量を有し、化学種の１つ以上が別の可塑剤、デンプン、ポリマー、又はこれらの組み合わせと相溶性である、ブロック又はランダムコポリマー又はターポリマーであることが好ましい場合がある。
【００３９】
有用なヒドロキシル可塑剤の非限定的な例としては、糖（例えば、グルコース、スクロース、フルクトース、ラフィノース、マルトデキストロース、ガラクトース、キシロース、マルトース、ラクトース、マンノースエリトロース、グリセロール、及びペンタエリスリトール）、糖アルコール（例えば、エリスリトール、キシリトール、マリトール、マンニトール、及びソルビトール）、ポリオール（例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ブチレングリコール、ヘキサントリオールなど）、並びにこれらのポリマー、並びにこれらの混合物が挙げられる。ヒドロキシル可塑剤として本明細書中で有用なものはまた、ポロキソマー及びポロキサミンである。本明細書中で使用するために適切なものはまた、ヒドロキシル基を有さず、尿素及び尿素誘導体を含む、水素結合を形成する有機化合物；ソルビタンのような糖アルコールの無水物；ゼラチンのような動物タンパク質；植物タンパク質（例えば、ヒマワリタンパク質、大豆タンパク質、綿実タンパク質）、並びにこれらの混合物である。他の好適な可塑剤は、フタル酸エステル、クエン酸ジメチル及びクエン酸ジエチル及び関連するエステル、グリセロールトリアセテート、グリセロールモノアセテート及びジアセテート、グリセロールモノプロピオネート、ジプロピオネート、及びトリプロピオネート、ブタノエート、ステアレート、乳酸エステル、クエン酸エステル、アジピン酸エステル、ステアリン酸エステル、オレイン酸エステル、及び生分解性の他の酸である。脂肪族の酸（例えば、エチレンアクリル酸、エチレンマレイン酸、ブタジエンアクリル酸、ブタジエンマレイン酸、プロピレンアクリル酸、プロピレンマレイン酸、及び他の炭化水素に基づく酸）。すべての可塑剤は、単独で使用してもその混合物で使用してもよい。低分子量の可塑剤が好ましい。好適な分子量は約１０，０００ｇ／ｍｏｌ未満、好ましくは約５，０００ｇ／ｍｏｌ未満、より好ましくは約１，０００ｇ／ｍｏｌ未満である。
【００４０】
好ましい可塑剤としては、グリセリン、マンニトール、及びソルビトールが挙げられる。可塑剤の量は、分子量、デンプンの量、及びデンプンに関する可塑剤の親和性に依存する。一般的に、可塑剤の量を増加させると、デンプンの分子量が増加する。典型的に、多成分繊維組成物中に存在する可塑剤は、約２％〜約９０％、より好ましくは約５％〜約７０％、最も好ましくは約１０％〜約５０％含まれる。可塑剤は、１つ以上の構成成分中に存在してもよい。
【００４１】
（任意物質）
任意選択的に他の成分を組成物中に組み入れてもよい。これらの任意成分は、組成物の約５０％未満、好ましくは約０．１重量％〜約２０重量％、さらに好ましくは約０．１重量％〜約１２重量％の量で存在してよい。加工処理性を変えるため及び／又は最終製品の弾性、引張強度、及び弾性率のような物理的特性を変えるために、任意選択的な材料を使用してもよい。他の利益には、酸化安定性を含む安定性、輝度、可撓性、色、弾力性、作業性、加工助剤、粘度調節、及び抑臭が挙げられるが、これらに限定されない。非限定的な例としては、塩、スリップ剤、結晶化促進剤又は遅延剤、臭気マスキング剤、架橋剤、乳化剤、界面活性剤、シクロデキストリン、潤滑剤、他の加工助剤、光学的光沢剤、酸化防止剤、難燃剤、染料、顔料、フィラー、タンパク質及びそのアルカリ塩、ワックス、粘着付与樹脂、増量剤、及びこれらの混合物が挙げられる。スリップ剤は、繊維の粘着性又は摩擦係数の低下を促進するために使用できる。また、スリップ剤を、繊維の安定性、特に多湿又は高温における安定性を改良するために使用してもよい。好適なスリップ剤はポリエチレンである。塩もまた、溶融物に添加してもよい。前記塩は、デンプンを可溶化し、変色を減らし、繊維をより水反応性にするか、又は加工助剤として使用するのに役立つ可能性がある。塩は結合剤の溶解性の低下を助ける機能もあるため、溶解しないが、水に入れられるか流された時に、溶解して結合剤の溶解を可能にし、水反応性のより高い製品を作る。塩の非限定的な例としては、塩化ナトリウム、塩化カリウム、硫酸ナトリウム、硫酸アンモニウム、及びこれらの混合物が挙げられる。
【００４２】
他の添加剤は、典型的には、加工助剤として、及び物理的特性（例えば、弾力性、乾燥引張強度、及び押出繊維の湿潤強度）を加工するために、デンプンポリマーに含まれる。本明細書中で使用するための好適な増量剤としては、ゼラチン、植物タンパク質（例えば、ヒマワリタンパク質、大豆タンパク質、綿実タンパク質）、及び水溶性多糖；例えば、アルギン酸塩、カラゲナン、グアーガム、寒天、アラビアゴム及び関連するゴム、ペクチン、セルロースの水溶性誘導体（例えば、アルキルセルロース、ヒドロキシアルキルセルロース、及びカルボキシメチルセルロース）が挙げられる。また、水溶性合成ポリマー（例えば、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸エステル、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、及びポリビニルピロリドン）を使用してもよい。
【００４３】
本発明の製造のために使用されるプロセスの間、デンプン材料の流動特性を向上させるために、潤滑剤化合物をさらに添加してもよい。潤滑剤化合物は、動物性脂肪又は植物性脂肪、好ましくは水素添加された形態のこれらの脂肪、特に室温で固体であるこれらの脂肪を含むことができる。追加の潤滑剤物質としては、モノグリセリド及びジグリセリド及びホスファチド、特にレシチンが挙げられる。本発明に関して、好ましい潤滑剤化合物としては、モノグリセリド、グリセロールモノステアレートが挙げられる。
【００４４】
無機フィラー（例えば、マグネシウム、アルミニウム、ケイ素、及びチタンの酸化物）を含むさらなる添加剤は、安価なフィラー又は加工助剤として添加されてもよい。他の無機材料としては、含水ケイ酸マグネシウム、二酸化チタン、炭酸カルシウム、粘土、白墨、窒化ホウ素、石灰、珪藻土、雲母ガラスクオーツ（mica glass quartz）、及びセラミックが挙げられる。加えて、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、リン酸塩を含む無機塩を、加工助剤として使用してもよい。熱可塑性デンプンのブレンドの繊維の水反応性を改変する他の任意選択的な材料は、ステアリン酸ベースの塩（例えば、ナトリウム、マグネシウム、カルシウム、及び他のステアリン酸塩）、並びにガムロジンのようなロジン成分である。
【００４５】
他の添加剤は、意図される製品の特定の末端使用により、望ましい場合がある。例えば、トイレ用ティッシュ、使い捨てタオル、化粧紙、及び他の同様の製品のような製品において、湿潤強度は望ましい属性である。従って、「湿潤強度」樹脂として当該技術分野において既知の架橋剤をデンプンポリマーに添加することが望ましいことが多い。紙技術分野で主に使用されている湿潤強度向上樹脂の種類に関する総合的論文は、ＴＡＰＰＩモノグラフシリーズ第２９号、紙及び板紙における湿潤強度（Wet Strength in Paper and Paperboard）、パルプ製紙業界技術協会（Technical Association of the Pulp and Paper Industry）（ニューヨーク、１９６５年）に見い出すことができる。最も有用な湿潤強度樹脂は、特性として一般的にカチオン性を有する。ポリアミド−エピクロロヒドリン樹脂は、特定の用途を有することが見い出されたカチオン性ポリアミドアミン−エピクロロヒドリン湿潤樹脂である。グリオキシル化ポリアクリルアミド樹脂はまた、湿潤強度樹脂としての用途を有することが見い出された。
【００４６】
好適な架橋剤（例えば、パレツ（Parez）（登録商標））が、酸性条件下で本発明のデンプン組成物に添加される場合、この組成物は水不溶性になることが見い出された。本発明における有用性が見い出される、さらに他の水溶性陽イオン性樹脂は、ユリアホルムアルデヒド及びメラミンホルムアルデヒド樹脂である。これらの多官能性樹脂のさらに共通の官能基は、アミノ基のような窒素を含有する基及び窒素に結合するメチル基である。ポリエチレンイミン型の樹脂はまた、本発明での有用性が見い出され得る。本発明に関して、好適な架橋剤は、約０．１重量％〜約１０重量％、より好ましくは約０．１重量％〜約３重量％の範囲の量で組成物に添加される。本発明の繊維におけるデンプン及びポリマーが、同一組成物中にある場合、化学的に会合していもよい。化学的会合は、ポリマー化学の天然の結果であってもよく、又は特定の材料の選択によって設計されてもよい。これは、架橋剤が存在する場合、最も生じる可能性が高い。化学的会合は、分子量の変化、ＮＭＲシグナルの変化、又は当該技術分野において既知の他の方法における変化によって観測され得る。化学的会合の利点には、とりわけ水感受性の向上、粘着性の低下、及び機械特性の向上が挙げられる。
【００４７】
非分解性のポリマーのような他のポリマーはまた、繊維の最終用途、加工処理性、及び必要とされる分解又は水洗可能性によって、本発明において使用してもよい。一般に使用される熱可塑性ポリマー及びコポリマーとしては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド、ポリエステル、及びこれらの混合物が挙げられる。非分解性ポリマーの量は、繊維の約０．１重量％〜約４０重量％である。５００，００を超える分子量を有する高分子量ポリマーのような他のポリマーも使用してもよい。
【００４８】
繊維形成後、繊維をさらに処理してもよく、又は接着布を処理してもよい。布地の表面エネルギー及び化学的性質を調節するため、親水性又は疎水性仕上げを追加することができる。例えば、疎水性の繊維は、水性液体の吸収を促進するために、湿潤剤で処理することができる。繊維の表面特性をさらに調節するため、接着布を、界面活性剤、顔料、スリップ剤、塩、又はその他の物質を含有する局所用溶液で処理することもできる。
【００４９】
（２）形状
本発明の多要素繊維は、多数の異なる形状であってもよい。構成要素は、本明細書で用いる時、物質又は材料の化学種を意味するとして定義される。本明細書で使用する時、多要素繊維は、１超過の化学種又は材料を含有する繊維を意味するように定義される。一般に繊維は、形状において、単成分又は多成分であってもよい。構成成分は、本明細書で用いる時、繊維の別の部分と空間的関係を有する繊維の単独の部分として定義される。用語、多成分は、本明細書で使用する時、お互いに空間的な関係において１つより多くの単独の部分を有する繊維として定義される。用語、多成分は、お互いに空間的関係において２つの単独の部分を有する繊維として定義される二成分を含む。多成分繊維の異なった構成成分は、繊維の断面を横切る実質的に識別可能な区域に配置され、繊維の長さに沿って連続して伸長する。
【００５０】
スパンボンド構造、短繊維、中空繊維、多角断面繊維、及び多成分繊維のような成形繊維はすべて、本発明の組成物及び方法を用いて製造できる。二成分及び多成分繊維は、サイド・バイ・サイド、鞘−芯、区分されたパイ、リボン、若しくは海島形状、又はこれらのいずれかの組み合わせであってもよい。鞘は芯の周囲で連続でも非連続でもよい。鞘対芯の重量比は約５：９５〜約９５：５である。本発明の繊維は、円、楕円、星形、方形、及びその他の種々の偏心を含む異なる形状であってもよい。
【００５１】
本発明の繊維はまた、分裂可能な繊維であってもよい。レオロジー的、熱的、及び固化の差動的作用は潜在的に分裂を引き起こすことができる。リングロール、応力若しくはひずみ、研磨剤の使用、又は差動的伸張のような機械的手段によって、及び／又は水力若しくは風力のような流体が誘導する歪みによって、分裂が生じてもよい。
【００５２】
複数の超微細繊維もまた、本発明から生じ得る。前記超微細繊維は、複数構成単成分又は多成分押出品内に含有される非常に微細な繊維である。前記複数のポリマー超微細繊維は、ケーブル様の形態的な構造を有し、繊維軸に沿って、繊維内を長手方向に伸びる。本発明において超微細繊維の形成を可能にするために、ポリマー超微細繊維がデンプンマトリックス中に形成されるよう、ともに連続した相を生成するための十分な量のポリマーが必要とされる。典型的には、１５％を超え、好ましくは約１５％〜約９０％、より好ましくは約２５％〜約８０％、さらに好ましくは約３５％〜約７０％のポリマーが望ましい。「共連続相形態」は、超微細繊維が繊維の直径よりも実質的に長い場合に見い出される。超微細繊維は、典型的には、直径が約０．１マイクロメートル〜約１０マイクロメートルである一方、繊維は、典型的には、（超微細繊維の１０倍の）約１０マイクロメートル〜約５０マイクロメートルの直径を有する。ポリマーの量に加えて、熱可塑性ポリマーの分子量は、超微細繊維を形成するために十分からみあうほど大きくなければならない。好ましい分子量は、約１０，０００ｇ／ｍｏｌ〜約５００，０００ｇ／ｍｏｌである。超微細繊維の形成はまた、得られる繊維は均一ではないが、むしろポリマー超微細繊維が、デンプンマトリックス内に形成されることを示す。分解性ポリマーを含む超微細繊維は、繊維を機械的に強化し、最終的な引張強度を向上させ、繊維を熱接合可能にする。あるいは、超微細繊維は、相混合せずにデンプン及びポリマーをともに紡糸することによって、海島二成分構造として得ることができる。海島構造において、数百の微細な繊維が存在してもよい。
【００５３】
本発明の多成分繊維には多くの異なる組み合わせがある。構成成分の１つが他方の構成成分よりも多くのデンプン又はポリマーを含有している状態で、デンプン／ポリマーのブレンドは鞘及び芯の両方であってもよい。デンプン／ポリマーのブレンドにおけるデンプンは、多成分繊維の所望の用途に依存して好適な任意の量であり得る。あるいは、デンプン／ポリマーのブレンドは、芯が純粋なポリマー又はデンプンである状態で鞘であってもよい。デンプン／ポリマー組成物はまた、鞘が純粋なポリマー又はデンプンである状態で芯でもあり得る。例えば、純粋なデンプンの芯、及び純粋なポリマー又はデンプン／ポリマーのブレンドのいずれかを含有する鞘である二成分繊維は、繊維が熱接合プロセスに使用される場合に望ましい場合がある。この形状は、デンプン含量は多いが、繊維はなおも熱接合可能であるため、高い生分解性及び低コストが可能になる。
【００５４】
本発明は、鞘−芯形状の二成分繊維に関するいかなる変更も有し得る。例えば、芯又は鞘は超微細繊維を含有してもよい。鞘は芯の周囲で連続であっても不連続であってもよい。鞘−芯形状は多成分繊維にも見い出すことができる。芯の周囲に１超過の鞘があってもよい。例えば、外部鞘が内部鞘を囲んだ状態で、内部鞘が芯を囲んでいてもよい。あるいは、芯は海島形状又は区分されたパイであることもできる。
【００５５】
所望の多成分繊維の厳密な形状は繊維の用途に左右される。単成分繊維と比較した時の多成分繊維の主な利点は、繊維におけるデンプン及び／又はポリマーの配置上の空間的な制御である。これは、熱接合を可能にすること、デンプンのべたつきを低減すること、及びその他の結果として得られる繊維の特性に関して有利である。好ましい形状は、芯がデンプンを含有し、鞘が熱可塑性ポリマーを含有するような二成分繊維である。この形状は、デンプンを退化、退色、カビ、その他の環境における事態から保護することによって、デンプンが改善された長期安定性を有するのに役立つ。またこのような特定の形状は、デンプンの潜在的なべたつき感を低減し、繊維を容易に熱接合可能であるようにする。多成分繊維を繊維全体として使用でき、又はデンプンを取り除いて熱可塑性ポリマーだけを使用することができる。デンプンは、接合法、流体力学からみあい、機械的変形、又は水への溶解のような後処理を介して除去することができる。デンプンが取り除かれた繊維を、さらに柔らかいことが所望され、及び／又はより良好なバリア特性を有することが所望される不織布物品に使用してもよい。さらにデンプンは安価な材料であるので、デンプンが取り除かれたデンプン及びポリマー繊維はよりコスト的に有効な繊維である。
【００５６】
図１は、鞘−芯形状を有する二成分繊維の横断面図を示した概略図である。構成成分Ｘ及びＹは、熱可塑性デンプン、生分解性熱可塑性ポリマー、又はデンプン及びポリマーのブレンドであってもよい。
図１Ａは、構成成分Ｘが中実芯を含み、構成成分Ｙが連続鞘を含むような同一中心の鞘−芯形状を示す。
図１Ｂは、構成成分Ｘが中実芯を含み、構成成分Ｙが成形された連続鞘を含むような鞘−芯形状を示す。
図１Ｃは、構成成分Ｘが中空芯を含み、構成成分Ｙが連続鞘を含むような鞘−芯形状を示す。
図１Ｄは、構成成分Ｘが中空芯を含み、構成成分Ｙが成形された連続鞘を含むような鞘−芯形状を示す。
図１Ｅは、構成成分Ｘが中実芯を含み、構成成分Ｙが不連続な鞘を含むような鞘−芯形状を示す。
図１Ｆは、構成成分Ｘが中実芯を含み、構成成分Ｙが不連続な鞘を含むような鞘−芯形状を示す。
図１Ｇは、構成成分Ｘが中空芯を含み、構成成分Ｙが不連続な鞘を含むような鞘−芯形状を示す。
図１Ｈは、構成成分Ｘが中空芯を含み、構成成分Ｙが不連続な鞘を含むような鞘−芯形状を示す。
図１Ｉは、構成成分Ｘが中実芯を含み、構成成分Ｙが連続鞘を含むような偏心的な鞘−芯形状を示す。
図２は、区分されたパイ形状を有する二成分繊維の横断面図を示した概略図である。構成成分Ｘ及びＹは、熱可塑性デンプン、生分解性熱可塑性ポリマー、又はデンプン及びポリマーのブレンドであってもよい。
図２Ａは、中実の８区分されたパイ形状を示す。
図２Ｂは、中空の８区分されたパイ形状を示す。この形状は、分裂可能な繊維を製造するのに好適な形状である。
図３は、リボン形状を有する二成分繊維の横断面図を示した概略図である。構成成分Ｘ及びＹは、熱可塑性デンプン、生分解性熱可塑性ポリマー、又はデンプン及びポリマーのブレンドであってもよい。
図４は、サイド・バイ・サイド形状を有する二成分繊維の横断面図を示した概略図である。構成成分Ｘ及びＹは、熱可塑性デンプン、生分解性熱可塑性ポリマー、又はデンプン及びポリマーのブレンドであってもよい。
図４Ａは、サイド・バイ・サイド形状を示す。
図４Ｂは、曲線的な隣接線を有するサイド・バイ・サイド形状を示す。隣接線は、２つの構成成分が交わるところである。構成成分Ｙは、構成成分Ｘよりも多量に存在する。
図４Ｃは、構成成分Ｙが構成成分Ｘの両側に曲線的な隣接線を有して位置しているサイド・バイ・サイド形状である。
図４Ｄは、構成成分Ｙが構成成分Ｘの両側に位置しているサイド・バイ・サイド形状である。
図４Ｅは、構成成分Ｙが構成成分の先端に位置している成形されたサイド・バイ・サイド形状である。
図５は、海島形状を有する二成分繊維の横断面図を示した概略図である。構成成分Ｘ及びＹは、熱可塑性デンプン、生分解性熱可塑性ポリマー、又はデンプン及びポリマーのブレンドであってもよい。
図５Ａは、構成成分Ｘが構成成分Ｙによって囲まれた中実の海島形状である。構成成分Ｘの形状は三角形である。
図５Ｂは、構成成分Ｘが構成成分Ｙによって囲まれた中実の海島形状である。
図５Ｃは、構成成分Ｘが構成成分Ｙによって囲まれた中空の海島形状である。
図６は、リボン形状を有する三成分繊維の横断面図を示した概略図である。構成成分Ｘ、Ｙ、及びＺは、熱可塑性デンプン、生分解性熱可塑性ポリマー、又はデンプン及びポリマーのブレンドであってよい。
図７は、構成成分Ｘが中実芯を含み、構成成分Ｙが内側の連続鞘を含み、構成成分Ｚが外側の連続鞘を含む、同一中心の鞘−芯形状を有する三成分繊維の横断面図を示す。構成成分Ｘ、Ｙ、及びＺは、熱可塑性デンプン、生分解性熱可塑性ポリマー、又はデンプン及びポリマーのブレンドであってよい。
図８は、中実の８区分されたパイ形状を有する多成分繊維の横断面図を示した概略図である。構成成分Ｘ、Ｙ、Ｚ、及びＷは、熱可塑性デンプン、生分解性熱可塑性ポリマー、又はデンプン及びポリマーのブレンドであってよい。
図９は、中実の海島形状を有する三成分繊維の横断面図を示した概略図である。構成成分Ｘは、構成成分Ｙを含む単一の島と、構成成分Ｚを含む多数の島とを取り囲む。構成成分Ｘ、Ｙ、及びＺは、熱可塑性デンプン、生分解性熱可塑性ポリマー、又はデンプン及びポリマーのブレンドであってよい。
【００５７】
（３）材料特性
本発明で製造される多成分繊維は、環境分解性である。「環境分解性」とは、生分解性、崩壊性、分散性、水洗可能性、若しくは堆肥化可能性、又はこれらの組み合わせと定義される。本発明において、多成分繊維、不織布ウェブ、及び物品は環境分解性である。その結果、繊維は既存の堆肥化施設に容易かつ安全に廃棄できるか、又は水洗可能であって、既存の下水基盤システムに有害な影響を与えることなく安全に排水に流すことができる。本発明の繊維の環境分解性は、使い捨て物品に使用した後の環境における、こうした材料の蓄積という問題に解決策を提供する。本発明の多成分繊維の水洗可能性は、拭き取り用品及び女性用衛生用品のような使い捨て製品に使用した場合、消費者に追加の簡便さ及び選択の自由を提供する。生分解性、崩壊性、分散性、堆肥化性、及び水洗可能性にはすべて異なる基準があり、異なる試験で評価されるが、一般に、本発明の繊維はこれらの基準の２つ以上に適合する。多成分繊維の特定の形状は、環境分解速度に影響し得る。例えば、デンプンは一般にポリマーよりも素早く分解するので、鞘中のデンプン量が多い二成分繊維は非常に素早く分解する。
【００５８】
生分解性は、物質が好気的及び／又は嫌気的環境に曝露された時に、最終的結果が、微生物、加水分解、及び／又は化学的作用によるモノマー成分への還元を意味すると定義される。好気的条件下では、生分解によって材料は二酸化炭素及び水のような最終生成物に変換される。嫌気的条件下では、生分解によって材料は二酸化炭素、水、及びメタンのような最終生成物に変換される。生分解性プロセスは、無機化と表されることが多い。生分解性とは、繊維のすべての有機要素が生物活性によって最終的に分解することを意味する。
【００５９】
様々な機関及び異なる国々において、時間をかけて確立された様々な異なる標準化された生分解方法が存在する。試験は個々の試験条件、評価方法、及び望ましい判断基準において様々であるが、異なるプロトコルの間には合理的収束があるため、大部分の材料に関して類似した結論に至る可能性が高い。好気的生分解性については、米国材料試験協会（ＡＳＴＭ）がＡＳＴＭ Ｄ ５３３８−９２：制御された堆肥化条件でのプラスチック材料の好気的生分解の測定試験方法（Test Methods for Determining Aerobic Biodegradation of Plastic Materials Under Controlled Composting Conditions）を制定している。前記試験は、５８℃の高温で保持された活性堆肥の存在下での微生物による同化の結果として放出される二酸化炭素の量を測定することによって、鉱化する試験材料のパーセントを時間の関数として測定する。二酸化炭素発生試験は、電解呼吸測定法により実施してもよい。経済協力開発機構（ＯＥＣＤ）の３０１Ｂのような、他の標準プロトコルも使用してもよい。無酸素における標準生分解試験は、ＡＳＴＭ Ｄ ５５１１−９４のような種々のプロトコルに記載されている。これらの試験は、嫌気的固形廃棄物処理施設又は衛生埋立地における材料の生分解性を模擬するために使用される。しかし、これらの条件は、本発明における多成分繊維及び不織布について記載される種類の使い捨て用途にはほとんど関連しない。
【００６０】
本発明の多成分繊維は、おそらく素早く生分解する。これは、定量的に、所定の時間の後に、二酸化炭素に変換された材料のパーセントによって定義される。ｘ％のデンプン及びｙ％の生分解性熱可塑性ポリマー、並びに任意選択的に他の成分を含有する本発明の繊維は、標準条件下で、この繊維が、１０日未満以内の二酸化炭素への変換率ｘ／２％、６０日未満以内の二酸化炭素への変換率（ｘ＋ｙ）／２％を示すような、好気的生分解性である。崩壊は、繊維基材が、堆肥化時にふるいにかけた後、識別不可能なほど、又は流された時に配水管の詰まりを引き起こさないほど、小さい部分に短時間に細分化及び分解する能力を有する時に起こる。崩壊性物質はまた、水洗可能である。崩壊性のプロトコルの大部分は、種々のマトリックスに曝露した時の時間の経過による試験材料の重量損失を測定する。好気的及び嫌気的崩壊試験の両方が使用される。重量損失は、繊維性試験材料を廃水及びスラッジに曝露した後、１ミリメートルの開口部を有する１８メッシュのふるいにもはや回収されない材料の量によって決定される。崩壊に関して、初期試料の重量とふるい上に回収された試料の乾燥重量の差が、崩壊の速度と程度を決定する。生分解性及び崩壊に関する試験は、同様の環境、又は同じ環境が試験のために使用される場合は、非常に類似している。崩壊を決定するために、残った材料の重量を測定する一方、生分解性に関しては、発生した気体を測定する。
【００６１】
本発明の繊維は、迅速に崩壊する。定量的に、これは所定時間の後の各構成成分の相対的な重量損失によって定義される。ｘ％のデンプン及びｙ％の生分解性熱可塑性ポリマー、並びに任意選択的に他の成分を含む本発明の繊維は、標準条件下、酸素の存在下で活性スラッジにさらされた場合に、この繊維が、１０日未満以内にｘ／２％の重量損失及び６０日未満以内に（ｘ＋ｙ）／２％の重量損失を示すような好気的崩壊性である。好ましくは繊維は、５日未満以内にｘ／２％の重量損失及び２８日未満以内に（ｘ＋ｙ）／２％の重量損失、より好ましくは３日未満以内にｘ／２％の重量損失及び２１日未満以内に（ｘ＋ｙ）／２％の重量損失、さらにより好ましくは５日未満以内にｘ／１．５％の重量損失及び２１日未満以内に（ｘ＋ｙ）／１．５％の重量損失、最も好ましくは５日未満以内にｘ／１．２％の重量損失及び２１日未満以内に（ｘ＋ｙ）／１．２％の重量損失を示す。
【００６２】
本発明の繊維はまた、堆肥化可能でもある。ＡＳＴＭは、堆肥化性の試験方法及び規格を作成した。試験は、生分解性、崩壊、及び環境毒性の欠如、という３つの特性を評価する。生分解性及び崩壊を評価するための試験は、上に述べられている。堆肥化性の生分解性基準に適合するには、材料は少なくとも約６０％の二酸化炭素への変換を４０日以内に達成しなければならない。崩壊基準については、材料は、廃棄製品で有すると考えられる実際の形状及び厚さで、２ミリメートルのふるい上に残るものが試験材料の１０％未満でなければならない。最後の基準、環境毒性の欠如を判断するには、生分解副生成物が種子の発芽及び植物の成長に悪影響を示してはならない。この基準のための試験が、ＯＥＣＤ２０８に詳述されている。国際生分解性製品研究所（International Biodegradable Products Institute）は、ＡＳＴＭ６４００−９９規格への適合が確認された製品に、堆肥化可能性を示すロゴを発行する予定である。プロトコルは、１回の堆肥化サイクルで完全に分解できる任意の材料の最大厚さを決定するドイツのＤＩＮ５４９００に従っている。
【００６３】
本明細書に記載されている繊維は、一般的に、使い捨ての不織布物品の製造に使用される。前記物品は、通常は水洗可能である。用語「水洗可能」は、本明細書で使用する時、トイレのような腐敗処理システム内で溶解、分散、崩壊、及び／又は分解して、トイレに流した時にトイレ又はその他のいかなる下水管にも詰まることなく処分される材料を表す。繊維及び得られる物品はまた、水反応性であってもよい。水反応性という用語は、本明細書で使用する時、水中に入れられるか流された時に、観察可能及び測定可能な変化が生じることを意味する。典型的な観察には、物品の膨潤、解体、溶解の記録、又は一般的な劣化構造の観察が挙げられる。
【００６４】
デンプン繊維の引張強度は、おおよそ１５メガパスカル（ＭＰａ）である。本発明の繊維は、約２０ＭＰａを超える、好ましくは約３５ＭＰａを超える、より好ましくは約５０ＭＰａを超える引張強度を有する。引張強度は、ＡＳＴＭ標準Ｄ３８２２−９１によって記載される以下の手順又は等価試験を用いて、インストロン（Instron）を用いて測定される。
本発明の多成分繊維は脆性でなく、２ＭＰａを超える強靭性を有する。強靭性は、標本のゲージの長さが２５ｍｍの場合に、５０ｍｍ／分のひずみ率を有する応力−ひずみ曲線の下の領域として定義される。繊維の弾力性又は伸張性もまた望ましい可能性がある。
【００６５】
本発明の多成分繊維は、十分なポリマーが存在する場合、熱接合可能であってもよい。熱接合可能な繊維は、加圧熱及び通気熱接合方法に必要である。熱接合可能であることは、典型的には、ポリマーが、繊維の約１５重量％を超える、好ましくは約３０重量％を超える、より好ましくは約４０重量％を超える、最も好ましくは約５０重量％を超える濃度で存在する場合に達成される。結果的に、非常に高いデンプン含有量が鞘中にある場合、繊維は熱接合性に対して減少する傾向を示す。
【００６６】
「高減衰繊維」は、高ドローダウン率を有する多成分繊維と定義される。全繊維ドローダウン率は、最終用途における最終的な繊維直径に対する最大直径の繊維（一般的には毛管出口の直後で生じる）の比として定義される。人造、スパンボンド、又はメルトブロウン法のいずれかによる全繊維ドローダウン比は１．５より大きく、好ましくは５より大きく、より好ましくは１０より大きく、最も好ましくは１２より大きい。これは触覚特性及び有用な機械的特性を達成するために必要である。
【００６７】
好ましくは、高減衰多成分繊維は２００マイクロメートル未満の直径を有する。より好ましくは、繊維直径は１００マイクロメートル以下、さらにより好ましくは５０マイクロメートル以下、最も好ましくは３０マイクロメートル未満である。不織布の製造に一般的に使用される繊維は、約５マイクロメートル〜約３０マイクロメートルの直径を有する。繊維直径は、紡糸速度、質量処理量、及びブレンド組成物によって制御される。
【００６８】
多成分繊維から製造される不織布製品はまた、特定の機械的特性、特に、強度、可撓性、柔軟性、及び吸収性を示す。強度の測定は、乾燥引張強度及び／又は湿潤引張強度を含む。可撓性は、剛性と関連し、柔軟性に起因し得る。柔軟性は、一般的に、可撓性及び質感の両方に関連する生理的に認識される属性として記載される。吸収性は、製品が流体を吸い取る能力と同様にその流体を保持する能力に関する。
【００６９】
（４）プロセス
多成分繊維を製造する第１の工程は、配合又は混合工程である。配合工程において、原材料を、典型的には剪断力の下で加熱する。熱の存在下での剪断は、組成物を適切に選択すれば均一な溶融物を生じる。溶融物は、続いて繊維が形成される押出成形機に入れられる。繊維の収集物は、不織布ウェブの形成を生じる熱、圧力、化学的バインダー、機械的なもつれ、及びこれらの組み合わせを用いて互いに組み合わされる。続いて、不織布は物品へと組み立てられる。
【００７０】
（配合）
配合工程の目的は、デンプン、ポリマー、及び／又は可塑剤を含む均一な溶融組成物を製造することである。構成要素がデンプン又はポリマーのみで、両方は含まないように製造される場合、配合工程は所望の組成物を考慮して改変される。好ましくは、溶融組成物は均一であるが、これは、均一分布が広範囲にわたって見られ、識別可能な領域が観測されないことを意味する。
【００７１】
得られた溶融組成物は、紡糸する繊維に対して水が本質的に存在しないはずである。本質的に存在しないことは、紡糸の間に繊維が究極的に破壊され得る泡を生じるような、実質的な問題を起こさないこととして定義される。好ましくは、溶融物の遊離水含量は、約１％未満、より好ましくは約０．５％未満、最も好ましくは０．１％未満である。全含水量は、結合水及び遊離水を含む。この低い含水量を達成するために、デンプン及びポリマーを、加工処理する前に乾燥する必要があってもよく、及び／又はいかなる遊離水をも除去するために加工処理の間に真空が適用されてもよい。好ましくは、熱可塑性デンプンは、紡糸の前に６０℃で乾燥される。
【００７２】
一般的に、熱、混合、及び圧力を用いるいずれかの方法を、生分解性ポリマー、デンプン、及び可塑剤を組み合わせるために使用できる。特定の順序又は混合、温度、混合速度又は混合時間、及び装置は、デンプンが実質的に分解せず、得られた溶融物が均一である限り、重要ではない。
【００７３】
デンプン及び２種のポリマーのブレンドを混合する好ましい方法は、以下のとおりである。
１．より高い融解温度を有するポリマーを加熱し、その融点を超えて混合する。典型的には、これは、その融解温度よりも３０℃〜７０℃上である。混合時間は、一般的に約２〜約１０分、好ましくはおおよそ５分である。次いで、典型的には、１２０℃〜１４０℃までポリマーを冷却する。
２．デンプンは、完全に非構造化されている。このデンプンは、水中に７０℃〜１００℃の温度で、デンプンの分子量、非構造化デンプンの所望の粘度、及び非構造化可能な時間に依存して、１０〜９０％のデンプン濃度で溶解することによって非構造化することができる。一般的に、約１５分がデンプンを非構造化するのに十分であるが、１０〜３０分が条件に依存して必要であってもよい。必要に応じて、可塑剤を非構造化デンプンに添加することができる。
３．次いで、工程１の冷却したポリマーと工程２の非構造化デンプンとを組み合わせる。ポリマー及びデンプンは、剪断力を伴って押出成形機又はバッチ混合機中で組み合わせることができる。混合物を、典型的には、約１２０℃〜１４０℃まで加熱する。このことにより、水の蒸発が生じる。すべての水を蒸発させることが望ましい場合、混合物をすべての水がなくなるまで混合すべきである。典型的には、この工程における混合は約２〜１５分であり、典型的にはほぼ５分である。デンプン及びポリマーの均一なブレンドが形成される。
４．次いで、第２のポリマーを、工程３の均一なブレンドに添加する。この第２のポリマーを、室温で添加してもよく、又は溶融し混合した後に添加してもよい。工程３からの均一なブレンドを、約１００℃〜約１７０℃の温度で混合しつづける。１００℃を超える温度が、形成する工程からのいかなる水分も防ぐために必要とされる。可塑剤を、工程２において添加しない場合、ここで添加してもよい。ブレンドを、均一になるまで混合しつづける。目立った領域がないことに注意することによって、これを観察する。混合時間は、一般的に約２〜約１０分、通常はほぼ５分である。
【００７４】
最も好ましい混合装置は、複数の注入点を有する複数の混合領域の二軸押出成形機である。複数の注入点を、非構造化デンプン及びポリマーを添加するために使用することができる。二軸バッチミキサー又は一軸押出成形システムも使用できる。十分な混合及び熱が発生する限り、使用される特定の装置は重要ではない。
【００７５】
材料を配合する別の方法は、徐々に上昇する温度の中で混合される押出成形システムに可塑剤、デンプン、及びポリマーを加えることによる。例えば、６つの加熱領域を有する二軸押出成形機においては、最初の３領域が９０℃、１２０℃、及び１３０℃に加熱され、後の３領域がポリマーの融点より高く加熱される。この手順により、デンプンの最小の熱分解を生じ、熱可塑性材料と完全に混合する前に、デンプンが完全に非構造化される（destructured）。
【００７６】
別のプロセスは、より高い温度の溶融ポリマーを使用し、プロセスのまさに最後でデンプンを注入する。デンプンは、燃えてしまうのには十分でないほんの短い時間だけ、より高い温度にある。
【００７７】
（紡糸）
本発明は、溶融紡糸の方法を利用する。溶融紡糸では、押出品に質量損失がない。溶融紡糸は、溶媒が揮発又は押出品からの発散によって除去されて質量損失を生じる溶液からの湿式又は乾式紡糸のような他の紡糸とは区別される。
【００７８】
紡糸は、１２０℃〜約２３０℃、好ましくは１８５℃〜約１９０℃で起こる。１００メートル／分を超える繊維紡糸速度が必要である。好ましくは、繊維紡糸速度は約１，０００〜約１０，０００メートル／分、より好ましくは約２，０００〜約７，０００、最も好ましくは約２，５００〜約５，０００メートル／分である。ポリマー組成物は、繊維の脆さを避けるために素早く紡糸されなければならない。
【００７９】
連続繊維はスパンボンド法若しくはメルトブロウイング法によって製造され、又は非連続繊維（短繊維）が製造され得る。繊維製造の種々の方法を組み合わせて、組み合わせ手法を生み出すこともできる。
【００８０】
均一なブレンドは、市販されている溶融紡糸装置で多成分繊維に溶融紡糸できる。装置は、多成分繊維の所望の形状に基づいて選択される。市販の溶融紡糸装置は、ヒルズ社（Hills,Inc.）（フロリダ州メルボルンに位置する）から入手可能である。紡糸のための温度は、約１００℃〜約２３０℃の範囲である。加工処理温度は、各構成成分の化学的性質、分子量、及び濃度によって決まる。紡糸された繊維は、従来のゴデット巻取りシステム又は空気通過延伸減衰デバイスを用いて収集できる。ゴデットシステムを使用する場合、繊維は、約５０℃〜約１４０℃の温度での押出成形後延伸によってさらに配向させることができる。延伸した繊維は、続いて捲縮及び／又は切断して、カーディング、エアレイド、又は流動体載置（fluidlaid）法において使用される非連続繊維（短繊維）を形成してもよい。
【００８１】
（５）物品
多成分繊維は、種々の接合方法で不織布に変換されてもよい。連続繊維は、産業界で標準的なスパンボンド式技術を用いてウェブに形成でき、一方で短繊維は産業界で標準的なカーディング、エアレイド、又は湿式載置技術を用いてウェブに形成できる。代表的な接合方法には、圧延（圧力及び熱）、通気加熱、機械的なもつれ、流体力学的なもつれ、ニードルパンチ、並びに化学接合及び／又は樹脂接合が挙げられる。圧延、通気熱（thru-air heat）、及び化学的接合は、デンプン及びポリマー多成分繊維のための好ましい接合法である。熱接合可能な繊維は、加圧熱及び通気熱接合方法に必要である。
【００８２】
本発明の多成分繊維はまた、他の合成又は天然繊維と接着又は組み合わせて不織布物品を製造することもできる。合成繊維若しくは天然繊維は、成形プロセスで互いにブレンドされてもよく、又は別個の層で使用されてもよい。好適な合成繊維として、ポリプロピレン、ポリエチレン、及びポリエステル、ポリアクリレート、及びこれらのコポリマー、並びにこれらの混合物から作られた繊維が挙げられる。天然繊維には、セルロース繊維及びその誘導体が挙げられる。適切なセルロース繊維としては、広葉樹の繊維、針葉樹の繊維、麻、及び綿を含む、任意の樹木又は植物から誘導されるセルロース繊維が挙げられる。レーヨンのような加工処理された天然セルロース資源から製造される繊維もまた含まれる。
【００８３】
本発明の多成分繊維は、好適な物品の中でも、とりわけ不織布の製造に使用できる。不織布物品は、連続又は非連続な、並びに物理的及び／又は化学的に互いに付着した繊維を１５％を超える多さで含有する物品として定義される。不織布は、それ自体で、又は他の材料の複合体の一構成成分としてのいずれかで使用される層状製品（例えば、乳児用おむつ又は女性用生理用パッド）を製造するために、追加の不織布又はフィルムと組み合わされてもよい。好ましい物品は、使い捨ての不織布物品である。得られる製品は、空気、油、及び水用フィルタ；掃除機用フィルタ；炉用フィルタ；フェイスマスク；コーヒーフィルタ、ティー又はコーヒーバッグ；断熱材及び遮音材；おむつ、女性用パッド、及び失禁物品のような使い捨て衛生製品；超微細繊維又は通気性布地のような衣服の吸水性及び柔軟性を改良するための生分解性織物布地；粉塵の回収及び除去のための静電的に帯電した構造ウェブ；補強材及び包装紙、筆記用紙、新聞印刷用紙、波形の板紙のような硬質紙用ウェブ、及びトイレットペーパー、ペーパータオル、ナプキン及びティッシュペーパーのような薄葉紙類用ウェブ；外科的ドレープ、創傷包帯、包帯、又は皮膚貼付剤及び自己溶解性縫合糸などの医療用途；デンタルフロス及び歯ブラシの毛のような歯科用途に用途を見い出せる。繊維性ウェブはまた、特殊用途として臭気吸収材、シロアリ忌避剤、殺虫剤、殺鼠剤等を含んでもよい。得られる製品は、水及び油を吸収し、油及び水の漏出物除去、又は農業若しくは園芸用の制御された保水及び放水に用途を見い出せる。得られるデンプン繊維又は繊維ウェブは、のこぎりくず、木材パルプ、プラスチック、及びコンクリートのような他の材料に組み入れて、壁、支持梁、プレス板、乾式壁体、及び裏材、並びに天井タイルのような建築材料に使用できる複合材料を形成してもよく、ギプス、副木、及び舌圧子のような医療用途、並びに暖炉の装飾用及び／又は燃焼用の丸太に組み入れてもよい。本発明の好ましい物品には、衛生及び医療用途向けの使い捨て不織布が挙げられる。衛生用途には、拭き取り用品；おむつ、特にトップシート又はバックシート；及び女性用パッド又は女性用製品、特にトップシートのような物品が挙げられる。
【実施例】
【００８４】
以下の非限定的な実施例は、本発明の多成分形状の説明である。ポリマー及びデンプン用の材料の量は、構成成分における割合である。構成成分は、５０：５０の質量比である。以下の実施例において使用されるデンプンは、すべてスターレー（Staley）からのスタードリ（StarDri）１００、スタデックス（StaDex）１０、スタデックス（StaDex）１５、スタデックス（StaDex）６５である。結晶性ＰＬＡは、−１４．２の施光性とともに０．９７ｄＬ／ｇの固有粘度を有する。非晶性ＰＬＡは、−１２．７の施光性とともに１．０９ｄＬ／ｇの固有粘度を有する。
【００８５】
（実施例１） 鞘−芯二成分繊維：芯用のブレンドを、７０部のスタードリ（StarDri）１００、１０部のイースター・バイオ（Eastar Bio）、及び３０部のソルビトール（sorbital）を用いて配合する。鞘用の混合物を、３０部のスタードリ（StarDri）１００、７０部のイースター・バイオ（Eastar Bio）、及び２０部のソルビトール（sorbital）を用いて配合する。各成分を、温度を徐々に上げながら混合する押出システムに同時に添加する。この手順は、デンプンがかなりの時間１８０℃を超えて加熱される場合に生じるデンプンの熱的分解を最小にする。この手順はまた、熱可塑性物質と完全に混合する前に、デンプンを完全に非構造化（destructured）することを可能にする。
【００８６】
（実施例２） 鞘−芯二成分繊維：鞘用のブレンドは結晶性ＰＬＡを含有する。芯用の混合物を、３０部のスタデックス（StaDex）６５、５０部の非晶性ＰＬＡ、及び２０部のソルビトール（sorbital）を用いて実施例１のように配合する。
【００８７】
（実施例３） 中空の８区分されたパイ二成分繊維：第１セグメント用のブレンドはイースター・バイオ（Eastar Bio））を含有する。第２構成成分用のブレンドを、７０部のスタードリ（StarDri）１００、１０部のイースター・バイオ（Eastar Bio））、及び３０部のソルビトール（sorbital）を用いて実施例１のように配合する。
【００８８】
（実施例４） 鞘−芯二成分繊維：芯用のブレンドは結晶性ＰＬＡを含有する。鞘用のブレンドを、３０部のスタデックス（StaDex）１０、１５部の非晶性ＰＬＡ、４５部の結晶性ＰＬＡ、及び１５部のソルビトール（sorbital）を用いて実施例１のように配合する。
【００８９】
（実施例５） サイド・バイ・サイド二成分繊維：第１セグメント用のブレンドは、バイオネル（Bionelle）を含有する。第２構成成分用のブレンドを、７０部のスタードリ（StarDri）１００及び３０部のソルビトール（sorbital）を用いて実施例１のように配合する。
【００９０】
（実施例６） 鞘−芯二成分繊維：鞘セグメント用のブレンドはバイオネル（Bionelle）を含有する。芯用のブレンドを、５０部のスタデックス（StaDex）１５及び５０部のソルビトール（sorbital）を用いて実施例１のように配合する。
【００９１】
（実施例７） 鞘−芯二成分繊維：芯用のブレンドは結晶性ＰＬＡを含有する。鞘用のブレンドを、７０部のスタードリ（StarDri）１００及び３０部のソルビトール（sorbital）を用いて実施例１のように配合する。二成分繊維を紡糸した後、デンプン含有鞘を水に溶解させる。次いで残ったＰＬＡ繊維を用いて不織布ウェブを製造できる。溶解したデンプン及び水はリサイクルし、再使用できる。
【００９２】
すべての特許、特許出願（及びそれに基づいて発行された任意の特許と同様に、関連して発行された任意の外国特許出願）、及び本説明に挙げた発行物の開示内容は、参考のために本明細書に示す。但し、本明細書に参考のために示された文献のいずれも、本発明を教示又は開示していることを認めるものではないことを明言する。
【００９３】
本発明の特定の実施形態を説明し記載したが、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な他の変更及び修正が可能であることは、当業者に明らかである。本発明の範囲内におけるこのような変形及び変更の全ては、添付の請求項に包含されることを意図するものである。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１Ａ】鞘−芯形状を有する二成分繊維の横断面図を示した概略図である。
【図１Ｂ】鞘−芯形状を有する二成分繊維の横断面図を示した概略図である。
【図１Ｃ】鞘−芯形状を有する二成分繊維の横断面図を示した概略図である。
【図１Ｄ】鞘−芯形状を有する二成分繊維の横断面図を示した概略図である。
【図１Ｅ】鞘−芯形状を有する二成分繊維の横断面図を示した概略図である。
【図１Ｆ】鞘−芯形状を有する二成分繊維の横断面図を示した概略図である。
【図１Ｇ】鞘−芯形状を有する二成分繊維の横断面図を示した概略図である。
【図１Ｈ】鞘−芯形状を有する二成分繊維の横断面図を示した概略図である。
【図１Ｉ】鞘−芯形状を有する二成分繊維の横断面図を示した概略図である。
【図２Ａ】区分されたパイ形状を有する二成分繊維の横断面図を示した概略図である。
【図２Ｂ】区分されたパイ形状を有する二成分繊維の横断面図を示した概略図である。
【図３】リボン形状を有する二成分繊維の横断面図を示した概略図である。
【図４Ａ】サイド・バイ・サイド形状を有する二成分繊維の横断面図を示した概略図である。
【図４Ｂ】サイド・バイ・サイド形状を有する二成分繊維の横断面図を示した概略図である。
【図４Ｃ】サイド・バイ・サイド形状を有する二成分繊維の横断面図を示した概略図である。
【図４Ｄ】サイド・バイ・サイド形状を有する二成分繊維の横断面図を示した概略図である。
【図４Ｅ】サイド・バイ・サイド形状を有する二成分繊維の横断面図を示した概略図である。
【図５Ａ】海島形状を有する二成分繊維の横断面図を示した概略図である。
【図５Ｂ】海島形状を有する二成分繊維の横断面図を示した概略図である。
【図５Ｃ】海島形状を有する二成分繊維の横断面図を示した概略図である。
【図６】リボン形状を有する三成分繊維の横断面図を示した概略図である。
【図７】同一中心の鞘−芯形状を有する三成分繊維の横断面図を示した概略図である。
【図８】８区分されたパイ形状を有する多成分繊維の横断面を示した概略図である。
【図９】海島形状を有する三成分繊維の横断面図を示した概略図である。

Claims (11)

1. 鞘−芯、海島、リボン、区分されたパイ、サイド・バイ・サイド、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される形状を有する環境分解性多成分繊維であって、該環境分解性多成分繊維の各構成成分が、非構造化デンプン、５００，０００ｇ／ｍｏｌ未満の分子量を有する生分解性熱可塑性ポリマー、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含むことを特徴とする環境分解性多成分繊維。
2. １つの構成成分が、
   ａ．非構造化デンプン、
   ｂ．５００，０００未満の分子量を有する生分解性熱可塑性ポリマー、及び
   ｃ．可塑剤
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の環境分解性多成分繊維。
3. １つの構成成分が非構造化デンプンを含み、第２の構成成分が５００，０００ｇ／ｍｏｌ未満の分子量を有する生分解性熱可塑性ポリマーを含むことを特徴とする請求項１に記載の環境分解性多成分繊維。
4. 前記繊維が、２００マイクロメーター未満の直径を有することを特徴とする請求項１に記載の環境分解性多成分繊維。
5. 前記繊維が分裂可能であることを特徴とする請求項１に記載の環境分解性多成分繊維。
6. 請求項１に記載の環境分解性多成分繊維を含むことを特徴とする不織布ウェブ。
7. 鞘−芯、海島、リボン、区分されたパイ、サイド・バイ・サイド、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される形状を有する環境分解性多成分繊維を含む不織布ウェブであって、該環境分解性多成分繊維の各構成成分が、非構造化デンプン、５００，０００ｇ／ｍｏｌ未満の分子量を有する生分解性熱可塑性ポリマー、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含むことを特徴とする不織布ウェブ。
8. 請求項６又は７に記載の環境分解性多成分繊維が、他の合成繊維又は天然繊維とブレンドされ、互いに接合されることを特徴とする不織布ウェブ。
9. 請求項６又は７に記載の不織布ウェブを含むことを特徴とする使い捨て物品。
10. 鞘−芯形状を有する環境分解性二成分繊維であって、該鞘が非構造化デンプン及び可塑剤を含み、該芯が５００，０００ｇ／ｍｏｌ未満の分子量を有する生分解性熱可塑性ポリマーを含むことを特徴とする環境分解性二成分繊維。
11. 鞘−芯形状を有する環境分解性二成分繊維であって、該鞘が５００，０００ｇ／ｍｏｌ未満の分子量を有する生分解性熱可塑性ポリマーを含み、該芯が非構造化デンプン及び可塑剤を含むことを特徴とする環境分解性二成分繊維。

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