JP2023528405A - デンプンベースのポリマー材料を含む不織布材料及び繊維 - Google Patents
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Abstract
非常に高い分子量（例えば、３００万～２０００万ｇ／ｍｏｌなどの、２００万超）のデンプンベースの材料、及びそのようなデンプンベースの材料を含み、スパンボンド、メルトブロー、糸、又は同様のプロセスで紡糸され得る、配合物が説明されている。そのような非常に高い分子量であっても、配合物が、溶融流動不安定性の発現なしで、１０００ｓｅｃ－１の紡糸口金剪断粘度で、商業的なライン速度で処理され得る。デンプンベースの材料は、希釈剤及び可塑剤として機能する、より高いメルトフローインデックス値を有する１つ以上の熱可塑性材料とブレンドされ得、非常に粘性のあるデンプンベースの成分が、そのような条件下で紡糸されることを可能にする。熱可塑性希釈剤材料の特定のメルトフローインデックス特性は、どのタイプのプロセスが使用されているか（例えば、スパンボンド、メルトブロー、糸など）に基づいて選択され得る。デンプンベースの材料は、高剪断感度、歪み硬化挙動、及び／又は非常に高い臨界剪断応力（例えば、少なくとも１２５ｋＰａ）を呈し得る。
Description
（関連出願の相互参照）
本出願は、２０２０年６月２日出願の米国特許出願第６３／０３３，６７６号（２１１３２．３１）、２０２１年５月２１日出願の米国特許出願第１７／３２７，５３６号（２１１３２．３１．１）、２０２１年５月２１日出願の米国特許出願第１７／３２７，５７７号（２１１３２．３１．２）、及び２０２１年５月２１日出願の米国特許出願第１７／３２７，５９０号（２１１３２．３１．３）の利益を主張し、それらの各々が参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
本出願は、２０２０年６月２日出願の米国特許出願第６３／０３３，６７６号（２１１３２．３１）、２０２１年５月２１日出願の米国特許出願第１７／３２７，５３６号（２１１３２．３１．１）、２０２１年５月２１日出願の米国特許出願第１７／３２７，５７７号（２１１３２．３１．２）、及び２０２１年５月２１日出願の米国特許出願第１７／３２７，５９０号（２１１３２．３１．３）の利益を主張し、それらの各々が参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
本出願はまた、参照によって、２０２０年７月１０日出願の米国特許出願第１６／９２５，７４７号（２１１３２．３０．１）、２０２０年７月１０日出願の米国特許出願第１６／９２５，９５２号（２１１３２．２８．１．１）、２０２０年７月１０日出願の米国特許出願第１６／９２５，７０５号（２１１３２．２７．１．１）、２０１９年５月２９日出願の米国特許出願第１６／４２５，３９７号（２１１３２．２０．１）、２０１９年４月２３日出願の米国特許出願第１６／３９１，９０９号（２１１３２．１４．１）、２０１７年８月３０日出願の米国特許出願第１５／６９１，５８８号（２１１３２．７）、２０１５年９月１４日出願の米国特許出願第１４／８５３，７２５号（２１１３２．８）、２０１５年６月３０日出願の米国仮特許出願第６２／１８７，２３１号、２０１５年９月１４日出願の米国特許出願第１４／８５３，７８０号（２１１３２．６）、両方２０１７年４月７日出願の米国特許出願第１５／４８１，８０６号（２１１３２．１）及び同第１５／４８１，８２３号（２１１３２．２）、２０１６年１２月２９日出願の米国仮特許出願第６２／４４０，３９９号（２１１３２．１０）、２０１７年１月４日出願の米国仮特許出願第６２／４４２，４３２号（２１１３２．１１）、２０１９年６月２８日出願の米国特許出願第１６／４５６，３０３号（２１１３２．９．１）（現在は米国特許第１０，７５２，７５９号）、及び２０１７年１２月８日出願の米国特許出願第１５／８３６，５５５号（２１１３２．４．１）を組み込む。
従来の石油化学系プラスチックは、丈夫で軽量であり、かつ耐久性があるように配合される。このため、無数の消費者製品に大量に使用されている。しかしながら、これらのプラスチックは、一般に持続可能な材料から供給されておらず、典型的には、いくらかの有意な程度までの生分解性ではなく、その結果、何億トンものプラスチックが埋立地又は他の自然環境（海洋、他の水路、土壌等）に消えずに残っている。プラスチック廃棄物の量を減らすために、石油化学系プラスチックを使用して通常製造される一部の物品は、より急速な生分解性の材料を使用して、及び／又は再生可能資源から供給される成分の一部から製造されている。
多くのそのようなプラスチック材料は、不織繊維基材又は薄繊維を含む他の物品の形態で製造される。再生可能に供給される成分をいくつかのモノリシックなプラスチック物品、更にはプラスチックフィルム材料に組み込むことで作製されたいくつかの前進が存在しているが、そのような再生可能な成分を不織布材料に組み込む際にはほとんど成功しておらず、薄繊維から形成された物品も同様である。この進展の欠如は、そのような物品へのデンプンベースのポリマー材料の組み込みに特に適用可能である。これは、典型的な高分子量と典型的なデンプン材料の複雑な分岐特性とに起因するところが少なくなく、典型的には、顕著な量の分岐アミロペクチンを含む。高分子量及び付随する高粘度特性は、不織布及び他の薄繊維へのそのような材料の組み込みを困難にし、所望の熱可塑性配合物を使用してスパンボンド、メルトブロー、糸、カード、エアレイド、及び同様のプロセスのための繊維を効果的に形成するために、流動学的特性が慎重に制御されなければならない。
上記のように、ほとんどの石油化学系プラスチック材料（不織布の生産に使用されるものを含む）は、典型的には、容易に生分解性ではない。そのようなものの例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエステル、ポリスチレン、ＡＢＳ、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ナイロンなどが挙げられるが、これらに限定されない。そのような非生分解性特性は、典型的には、石油化学原料ではなく再生可能な供給源から供給され得る、そのような材料（例えば、Ｂｒａｓｋｅｍによって作製されたＧｒｅｅｎ ＰＥ）のいわゆる「グリーン」バージョンの場合であっても同じである。プラスチックのそのような「グリーン」バージョンは、それらの化石燃料由来の同類とは物理的特性の違いがほとんど（あるとしても）なく、例えば、それらのＣ１４対Ｃ１２の含有量の増加などのわずかな違いによって区別され得る。再生可能な供給源からプラスチック材料の一部の成分を供給することが可能である場合でも、デンプンベースのポリマー材料を含めると、そのような配合物にデンプンベースの成分が含まれているため、結果として得られる材料の不十分な流動学的特性に起因して、例えば、典型的なスパンボンド、メルトブロー、糸生産及び同様のプロセスを経て不織布に製造することができない材料をもたらす傾向がある。
文献は、不織布の形成に使用される石油化学物質又は他のプラスチック材料のブレンドにデンプン又はデンプン誘導体を組み込もうとするいくつかの試みを説明しているが、上記で識別されたような問題、コストの増加、そのような配合物に対応するために製造ラインを減速させる必要性、ブレンドの劣った物理的特性などに起因して、そのような試みは商業的にはほとんど成功していない。例えば、米国特許第６，８１８，２９５号（特許文献１）、同第６，９４６，５０６号（特許文献２）、同第７，６６６，２６１号（特許文献３）、米国特許出願公開第２００２／０１６８５１８号（特許文献４）、同第２００２／０１８８０４１号（特許文献５）、同第２００３／００７７４４４号（特許文献６）、同第２０１０／０１５９７７７号（特許文献７）、同第２０１９／０３３０７７０号（特許文献８）、及び欧州特許第３２６５１７（Ａ１）号（特許文献９）は、デンプンベースのポリマー材料を含む、不織布物品を製造する様々な試みを説明し得るが、出願人は、例えば、上記の問題に起因して、そのようなものを提供する現在市販されているいかなる製品も認識していない。
例えば、Ｐ＆Ｇの米国特許第７，６６６，２６１号は、デンプンと、デンプンと実質的に相溶性であり、かつ隣接するデンプン分子との有効な絡み合い又は会合を形成するのに十分に高い分子量を有する高ＭＷポリマーと、溶融流動及び溶融加工性を改善するための少なくとも１つの添加剤と、を含む、組成物を説明している。組成物は、典型的には、大部分がデンプンであり、少量（例えば、＜１０％）の添加された高分子量ポリマーを含む。デンプンは、例えば、分子量を２００万以下の値に減少させることによって修飾される必要がある。デンプン組成物は、繊維又は他の物品の形成後でも、約５～８％の結合水を保持する。この参考文献は、小さい繊維（例えば、５μｍ以下）の形成に関する。
Ｐ＆Ｇの米国特許第６，９４６，５０６号もまた、デンプン及び生分解性ポリマーを含むデンプン組成物を説明している。非生分解性ポリマーもまた、存在し得る（例えば、最大４０％）。組成物は、典型的には、高画分のデンプン（例えば、典型的に４０～６０％）を含み、生分解性ポリマーの同様の画分（例えば、結晶化可能なＰＬＡが特に説明されている）を有する。デンプン組成物は、約５～１６％の結合水を保持する。小さい繊維が形成され得ると報告されている（例えば、１０～５０μｍ）。使用に好適であるために、デンプンは、２００万以下の分子量を有するように修飾される必要がある。
Ｐ＆Ｇの米国特許第６，８１８，２９５号もまた、デンプン、熱可塑性ポリマー（例えば、ＰＥ、ＰＰ、ＰＣＬ）、及び可塑剤を含むデンプン組成物を説明する。例のように、エチレンアクリル酸Ｄｏｗ Ｐｒｉｍａｃｏｒ）などの酸置換ビニルポリマーが添加され得る。デンプン基質で形成されたミクロフィブリルを含む高度に細くなった繊維を生産することが可能であると言及されている。上記の‘５０６特許と同様に、組成物は、典型的には、熱可塑性ポリマーの同様の画分を有する、高画分のデンプン（例えば、４０～６０％）を含む。デンプン組成物は、約５～１６％の結合水を保持する。小さい繊維が形成され得ると報告されている（例えば、５～３０μｍ）。デンプンは、８００万以下、典型的には、２００万以下の分子量を有するように修飾される必要があることが言及されている。最大８００万の分子量値が言及され得るが、そのような使用の成功の証拠はない。例えば、実施例の各々は、ＳｔａｌｅｙからのＳｔａｒＤｒｉ１００、ＳｔａＤｅｘ１０、又はＳｔａＤｅｘ６５デンプン製品を使用しているが、そのような製品の実際の分子量は、本特許では言及されていないが、それらは、ＳｔａｒＤｒｉ１００が、出願人によって約２１，０００ダルトンのみの重量平均分子量を有するように測定されていたため、約１００万以下であると考えられる。
Ｐ＆Ｇの米国特許出願第２００３／００７７４４４号は、構造が形成する間の時間が非常に短く、適切な繊維形成のために非常に特異的な流動学的及び他の特性を必要とするため、繊維形成が、他の物品形成方法（射出成形、吹き付けフィルムなど）よりも困難であることを認識している。デンプンは、それを繊維に形成することができる場合でも、低引張強度、その粘着性を有し、不織ウェブを形成しようとするときに、良好に結合しないため、特に問題を含む。デンプンを熱可塑性ポリマーとブレンドすることは、それを行うときに非常に特定の要件（例えば、溶融温度、紡糸特性）が存在するが、有用であり得る。この参考文献における繊維は、特に二成分繊維（例えば、シース／コア、パイセグメント化など）である。天然デンプンは、最大６０００万のＭＷ、及び広い分子量分布を有し得るが、デンプンは、十分に機能するために、２００万以下のＭＷを有するように修飾される必要がある。デンプンは、典型的には、４０～６０％で含まれるが、それは、より高くてもより低くてもよい。特定の成分の分子量が高過ぎることは、組成物がメルトスピンすることを困難にすることになる。ブレンドのための好ましいポリマーとしては、ＰＰ、ＰＥポリアミド、ＰＶＡ、エチレンアクリル酸、ポリエステルなどが挙げられる。熱可塑性ポリマーは、典型的には、４０～６０％で存在するが、それはまた、より高くてもより低くてもよい。スパンボンド不織ウェブ構造は、そのような繊維から形成され得る。繊維直径は、典型的には、５～３０μｍであると報告される。熱接着性を達成するために、少なくとも１５％のポリマーが必要である。
Ｐ＆Ｇの米国特許出願第２００２／０１８８０４１号は、米国特許出願第２００３／００７７４４４号と同様の開示を含み、より具体的には、デンプン、可塑剤、及び生分解性熱可塑性ポリマーを含む繊維を対象とする。
Ｋｉｍｂｅｒｌｙ－Ｃｌａｒｋの米国特許出願第２０１０／０１５９７７７号は、アミロース画分を５５～６０％まで増加させるために、酵素的に脱分岐された（アミロペクチンを低減する）熱可塑性デンプンを説明している。組成物は、可塑剤を更に含む。それは、１６０℃で１０００ｓｅｃ－１で１～１００Ｐａの見かけの溶融粘度を有する。脱分岐デンプンの分子量は、酵素的脱分岐後に図５に示されるように、最大５００万、より典型的には、８００，０００～２００万、又は有意に２００万未満であると述べられている。
Ｋｉｍｂｅｒｌｙ－Ｃｌａｒｋの米国特許出願第２０１９／０３３０７７０号もまた、湿式不織布製造プロセスで使用するために、７０～９０％のポリオレフィン（例えば、ＰＰ又はＰＥ）と１０～３０％のデンプンとのブレンドから形成された紡績繊維を説明している。デンプンは、５００万～２５００万の重量平均分子量を有し得ると述べられているが、そのような高分子量で成功を実証する例は存在せず、他の参考文献と同様に、使用される実際の例は、報告された分子量が２９０万であったため、分子量を使用に好適に低減させなければならないようである。この特許は、繊維が砕けるため、ブレンドが商業的なライン速度で実行するために実際に好適ではなかったという点で、以前の（２０００～２０１０）参考文献の問題（上記に説明されたものなど）を識別する。
欧州特許第３２６５１７（Ａ１）号は、デンプンを破壊するための方法を単に説明する。
当該技術分野において、そのようなものが非常に高分子量のデンプンベースのポリマー材料（例えば、上記に説明された参考文献において任意の成功裏に実証されたものよりも顕著に高い分子量）を含み得る、繊維、不織布物品、及び各々の製造のための方法を提供することが有利であろう。そのようなデンプンベースのポリマー材料の含有が、単独で使用されるベース樹脂材料と比較して、そのような繊維、不織布などの機械的特性を増強するか、又は少なくとも顕著に損なわない場合に更に有利であろう。そのような組成物は、スパンボンド、メルトブロー、糸生産プロセス、又はポリマーブレンドからの薄繊維の生産を伴う他の同様のプロセスを使用するか否かにかかわらず、商業的なライン速度で、従来の機器の繊維及び不織ウェブに加工され得る場合、更なる利点であろう。
上記の参照により組み込まれるような出願人の同時係属出願は、再生可能なデンプンベースの材料がブレンドされる材料の所望の強度及び他の物理的特性を実質的に維持しながら、様々なプラスチック樹脂材料とブレンドすることができるデンプンベースのポリマー材料（例えば、熱可塑性デンプン材料）を開示する。ＮｕＰｌａｓｔｉＱの商品名で入手可能なそのようなデンプンベースの材料は、デンプンベースの材料とそれとブレンドされるプラスチック樹脂との間の強力な分子間結合を達成すると考えられている。デンプン又はデンプンベースの材料は単に充填剤として機能し、通常、強度を低下させ、他の物理的特性に悪影響を与える、そのようなプラスチック樹脂をデンプン又はデンプンベースの材料とブレンドする多くの先行技術の試みで達成されたものとは、そのような強力な結合は対照的である。
出願人は、ここで、非常に高い分子量を有する、少なくともいくつかのグレードのそれらのデンプンベースのポリマー材料が、例えば、不織ウェブ基材（例えば、限定されるものではないが、おむつ、生理用ナプキン、使い捨てドレープ、病院ガウン、外科手術、及び他のマスク、パッド、ワイプなどで使用するための）の形成に有用であるものなどの、薄繊維に形成され得ることを見出した。そのような薄繊維は、スパンボンド、メルトブロー、糸生産プロセス、又はポリマー溶融物若しくはブレンドから薄繊維構造を生産する他の同様の押出紡糸プロセスによって生産され得る。本明細書で使用される場合、「紡糸」は、そのようなプロセス（スパンボンド、メルトブロー、糸紡糸、又はスピン薄繊維に使用される同様の押出プロセス）を指す。いくつかの技術は、デンプンが不織ウェブを作製するために繊維にある程度組み込まれているが、必要な紡糸条件下で加工可能である組成物のために、そのような組成物中に含まれるデンプン成分の分子量を慎重に制御することが重要であった。例えば、上記の参考文献は、デンプン成分の特性が厳密に制御される繊維の形成（例えば、２００万以下の分子量）を実証し、デンプン成分は、典型的には、本実施形態のものとも異なる他の特性（例えば、５～１６％の結合水を含む含水量）を呈する。天然のデンプンは、２００万よりもはるかに高い分子量値を含む場合があることが報告されているが、出願人が認識している当該技術分野では、そのような非常に高分子量のデンプン材料を含み、かつ布（例えば、不織布）又はそれからの他の繊維製品を作製することができる組成物を実際に紡糸する能力を成功裏に実証していない。これは、特に、粘度が分子量の増加とともに増加することを考慮すると、当業者（本発明者らの少なくとも一部を含む）が、非常に高い分子量、例えば、５００万～１０００万以上のデンプン成分を紡糸することができないと考えたためである。例えば、デンプンベースのポリマーが任意の有意な程度まで配合物中に含まれ、かつそのような非常に高い分子量である、そのような組成物を紡糸することができるために必要な流動学的特性を達成することができないと予測する。
一実施形態によると、本発明は、高分子量のデンプンベースのポリマー材料（例えば、２００万、３００万、４００万、又は５００万超の重量平均分子量を有する）を含む組成物を、そのようなデンプンベースのポリマー材料を提供することと、例えば、商業的な紡糸製造ラインの剪断速度例で（例えば、約１０００ｓ－１以上の紡糸口金剪断速度を伴う、約２００ｓ－１のプロセス剪断速度）、好適な温度（例えば、１７０℃～２３０℃、最大２０５℃、又は最大１９５℃の範囲内）で組成物を紡糸することによって、紡糸するための方法を対象とする。そのような条件下で、本明細書に説明される特定の配合物によると、組成物は、約１２５Ｐａ・ｓ以下、１２０Ｐａ・ｓ以下、１１５Ｐａ・ｓ以下、１１０Ｐａ・ｓ以下、１０５Ｐａ・ｓ以下、１００Ｐａ・ｓ以下、９５Ｐａ・ｓ以下、９０Ｐａ・ｓ以下、８５Ｐａ・ｓ以下、８０Ｐａ・ｓ以下、７５Ｐａ・ｓ以下、７０Ｐａ・ｓ以下、６５Ｐａ・ｓ以下、６０Ｐａ・ｓ以下、５５Ｐａ・ｓ以下、５０Ｐａ・ｓ以下、４５Ｐａ・ｓ以下、４０Ｐａ・ｓ以下、３５Ｐａ・ｓ以下、３０Ｐａ・ｓ以下、２５Ｐａ・ｓ以下、２０Ｐａ・ｓ以下の紡糸口金剪断粘度（例えば、１０００ｓ－１及び１９０℃で）を呈し得る。同様に、組成物は、約６００Ｐａ・ｓ以下、５００Ｐａ・ｓ以下、４００Ｐａ・ｓ以下、３００Ｐａ・ｓ以下、２７５Ｐａ・ｓ以下、２５０Ｐａ・ｓ以下、２４０Ｐａ・ｓ以下、２３０Ｐａ・ｓ以下、２２０Ｐａ・ｓ以下、２１０Ｐａ・ｓ以下、２００Ｐａ・ｓ以下、１９０Ｐａ・ｓ以下、１８０Ｐａ・ｓ以下、１７０Ｐａ・ｓ以下、１６０Ｐａ・ｓ以下、１５０Ｐａ・ｓ以下、１４０Ｐａ・ｓ以下、１３０Ｐａ・ｓ以下のプロセス剪断粘度（例えば、２００ｓ－１及び１９０℃で）を呈し得る。そのような流動学的特性は、非常に高い分子量を有するデンプンベースのポリマー材料の実質的な画分を含む間でも可能であり、プロセスは、高分子量のデンプンベースのポリマー材料を含む繊維を生産するのに有効である。実際の剪断閾値は、用いられるプロセス（例えば、スパンボンド対メルトブロー対糸）に応じて異なり得るため、より一般的には、プロセス及び配合物は、商業的なライン速度及び剪断速度でシステムを通過するのに十分に低い剪断粘度を配合物に提供するように単純に構成され得、配合物は、スパンボンド、メルトブロー、糸、又は他の方法にかかわらず、システム内（特に紡糸口金）の溶融流動不安定性の発現を回避することを可能にする流動学的特性を呈する。上記の値は、そのようなプロセスの各々に対する紡糸口金及びプロセス剪断粘度を包含する。より具体的な例として、メルトブローのための剪断粘度は、糸のための剪断粘度よりも低い可能性がある、スパンボンドのための剪断粘度よりも低くてもよい。例えば、メルトブロープロセス剪断粘度は、３０Ｐａ・ｓ～１８０Ｐａ・ｓ、又は５０Ｐａ・ｓ～１５０Ｐａ・ｓなどの、２００Ｐａ・ｓ未満であり得る。メルトブローン紡糸口金剪断粘度は、２０Ｐａ・ｓ～７０Ｐａ・ｓ、又は３０Ｐａ・ｓ～６０Ｐａ・ｓなどの、９５Ｐａ・ｓ未満、８０Ｐａ・ｓ未満、又は６０Ｐａ・ｓ未満であり得る。スパンボンドプロセス剪断粘度は、１３０Ｐａ・ｓ～２１５Ｐａ・ｓ、又は１５０Ｐａ・ｓ～２００Ｐａ・ｓなどの、３００Ｐａ・ｓ未満、又は２２５Ｐａ・ｓ未満であり得る。スパンボンド紡糸口金剪断粘度は、５０Ｐａ・ｓ～８５Ｐａ・ｓ、又は６０Ｐａ・ｓ～８０Ｐａ・ｓなどの、９５Ｐａ・ｓ未満であり得る。糸プロセス剪断粘度は、１００Ｐａ・ｓ～２７５Ｐａ・ｓ、又は１５０Ｐａ・ｓ～２５０Ｐａ・ｓなどの、６００Ｐａ・ｓ未満、５００Ｐａ・ｓ未満、４００Ｐａ・ｓ未満、又は３００Ｐａ・ｓ未満であり得る。糸紡糸口金剪断粘度は、５０Ｐａ・ｓ～９５Ｐａ・ｓ、又は７５Ｐａ・ｓ～９５Ｐａ・ｓなどの、１２０Ｐａ・ｓ未満であり得る。
本明細書に説明され、当業者によって理解され得るように、デンプンベースのポリマー材料を含む配合物は、所与の特定のプロセスを通過するように、異なって配合され得る（例えば、デンプンベースのポリマー材料を含むマスターバッチ配合物に添加されるような希釈剤可塑剤ポリマーを用いて）。例えば、メルトブロー製造プロセスに具体的に調整された配合物は、スパンボンドプロセスよりも低い値である剪断粘度特性を有し得、スパンボンド配合物は、糸生産プロセスのための剪断粘度特性よりも低い値になる剪断粘度特性を有し得る。各配合物は、溶融流動不安定性を回避しながら、剪断粘度が繊維紡糸プロセス（例えば、メルトブロー、スパンボンド、糸、又は他の方法）を通過するように構成されることを確保するように調整され得る。広い例として、メルトブロー配合物は、デンプンベースのポリマー材料と配合され得、特定の希釈剤の包含は、ポリマーを可塑化して、２００Ｐａ・ｓ未満のプロセス剪断粘度（例えば、２００ｓ－１で）を提供する。スパンボンド配合物は、デンプンベースのポリマー材料と配合され得、特定の希釈剤の包含は、ポリマーを可塑化して、３００Ｐａ・ｓ未満のプロセス剪断粘度（例えば、２００ｓ－１で）を提供する。糸生産配合物は、デンプンベースのポリマー材料と配合され得、特定の希釈剤の包含は、ポリマーを可塑化して、６００Ｐａ・ｓ未満のプロセス剪断粘度（例えば、２００ｓ－１で）を提供する。上記のように、いずれの場合も、配合物は、溶融流動不安定性を回避しながら、所与のプロセスを通過するのに十分低い剪断粘度を提供するように配合され得る（希釈剤可塑化ポリマーの選択によって）。配合物はまた、繊維形成を可能にするために、所望のウィンドウ内にある伸張又は伸長粘度値（本明細書では互換的に使用される）を有利に提供し得る。例えば、伸長粘度が低過ぎる場合、繊維が破断することになるが、伸長粘度が高過ぎる場合、繊維は、所望のとおりに延伸されないことになる。
そのような繊維生産プロセス条件のいずれかの下で、配合物が、例えば、ポリプロピレン支配配合物のために理想的には１００ｋＰａ未満の溶融流動不安定性の発現を下回って維持されることが重要である。当業者には明らかであるように、臨界剪断応力（例えば、典型的なポリプロピレンに関して約１００ｋＰａ）が超過したときに、溶融流動不安定性が生じる。そのような臨界剪断応力値は、温度とは無関係であり、配合物の材料特性（例えば、分子構造など）に依存する。例として、そのような臨界剪断応力を上回ると、入口破砕及び／又はランド破砕と関連付けられた総表面不規則性が発生し得、押出生産表面の不規則性に起因して、望ましくない又は使用不可の製造された製品を結果的にもたらす。溶融流動不安定性と関連付けられ得る他の特性（これらもまた、望ましくない）は、限定されるものではないが、延伸共鳴（押し出された厚さの脈動を引き起こす）、及び二次流れ（多層押出製品における相間の問題を引き起こす）を含む。
より低い分子量のデンプンベースの材料（例えば、１００万又はおそらく更に少ない分子量）もまた、使用するのに好適であることがわかり得るが、例として、一実施形態では、デンプンベースのポリマー材料は、３００万～２０００万、又は５００万～１６００万の重量平均分子量を有し得るが、より低い分子量値もまた、使用に好適であり得ることが明らかであろう。更なる例として、デンプンベースのポリマー材料が形成される（例えば、デンプン及び可塑剤から形成される）例示的なデンプンは、３００万～１０００万、又は５００万～７００万などの、少なくとも２００万、３００万、４００万、又は５００万の重量平均分子量を有し得る。デンプンベースのポリマー材料は、特定のアミロース含有量、例えば、２０％～７０％、又は３０％～５０％のアミロースなどの、少なくとも１０％、少なくとも２０％、又は少なくとも３０％のアミロース含有量を有するデンプンから形成され得る。少なくとも１１０℃、又は少なくとも１３０℃（例えば、１３０℃～２５０℃）などの任意の好適な押出温度が使用され得る。デンプン及び可塑剤の押し出は、加圧条件下で起こり得る。
一実施形態では、デンプンベースのポリマー材料は、デンプンベースのポリマー材料を更に可塑化することができる熱可塑性ポリマー希釈剤材料、例えば、高メルトフローインデックス（例えば、少なくとも３５、少なくとも５０、少なくとも１００、例えば、３５～２０００、３５～１５５０、３５～１０００、又は３５～５００）を有するポリプロピレンと混合される。選択された希釈剤材料のメルトフローインデックス（ｍｅｌｔ ｆｌｏｗ ｉｎｄｅｘ、ＭＦＩ）は、配合物が提供されるプロセスに依存し得る。例えば、メルトブロープロセスは、比較的高いＭＦＩを有する希釈剤を用い得、スパンボンドは、中程度のＭＦＩを有する希釈剤を用い得、糸プロセスは、比較的低いＭＦＩを有する希釈剤を用い得る。出願人は、現在調製されているデンプンベースのポリマー材料が非常に高い分子量（したがって、非常に高い粘度特性）を有し得ることを発見しており、これは、輸送、剪断、及び紡糸を非常に困難にし、本明細書に説明される特定のデンプンベースのポリマー材料は、（ｉ）歪み硬化しているように見え（一方、他のデンプンは、歪み減粘しているように見えるである）、（ｉｉ）高剪断感度、すなわち、材料が剪断減粘しているため、剪断速度が使用して流動特性を劇的に改善するために使用され得ることを呈し、（ｉｉｉ）希釈剤／可塑剤に対して優れた応答性を呈し（所与のメルトフローインデックスを有する少量のそのようなポリプロピレン又は同様の熱可塑性ポリマーの添加もまた、流動特性に劇的に影響する）、（ｉｖ）比較的高い臨界剪断応力特性（例えば、ポリプロピレンよりも高い）を呈する。加えて、調製されたデンプンベースのポリマー材料は、（ｖ）押出温度に対する優れた応答性を呈する（材料は、押出温度が上昇するにつれて粘度を顕著に低下させる）。
そのような特性は、他のデンプンベースのポリマー材料内に固有であるようには見えず、実際には、少なくともいくつかのそのような特性は、従来のデンプンベースのポリマー材料のものとは反対であるように見える（例えば、本発明のデンプンベースの材料は歪み硬化しているように見えるが、それに対して他のＴＰＳのものは歪み減粘している）。歪み硬化対歪み減粘は、剪断増粘対剪断減粘と混同されるべきではない。例えば、剪断増粘又は剪断減粘は、剪断が適用されるときに材料がどのように挙動するか（例えば、剪断の適用時により厚くなるか、又はより薄くなるか）を伴って行う必要がある。対照的に、歪み硬化対歪み減粘は、材料が歪み下で時間の関数としてどのように挙動するかを伴って行う必要がある。材料が延伸手順中に経時的に増加した伸長又は伸張粘度を呈する場合、それは、歪み硬化している。典型的なデンプン材料は、当然ながら増粘に使用されるが、材料が紡糸口金で延伸されているときに伸長又は伸張粘度が増加する歪み硬化挙動を呈さないことが文献から推測され得る。むしろ、既存のデンプン材料は、この臨界製造段階では薄過ぎるように見え、材料を点に延伸させ、破断させる傾向がある。加えて、デンプンベースのポリマーＮｕＰｌａｓｔｉＱ材料が形成される特定のデンプンは、以下に詳述されるように、そのような特性（例えば、高分子量のデンプンベースの材料を作製するために使用される、異なるグレードのトウモロコシデンプン、キャッサバデンプン、ジャガイモデンプンなどの選択）に影響し得る。いずれの場合も、本明細書に説明されるメルトブロー、スパンボンド、又は糸繊維の形成に使用するための好適なデンプンベースのポリマー材料は、ＮｕＰｌａｓｔｉＱの商品名で出願人から入手可能である。
ＮｕＰｌａｓｔｉＱデンプンベースの材料はまた、文献での紡糸に好適であるように説明されたデンプンベースの材料と比較して、より低い含水量も呈する（例えば、文献に説明された材料について、５％以上と比較して、結合水を含む＜２％の総含水量）。
別の実施形態は、例えば、スパンボンドプロセスを通して不織ウェブを形成するために使用され得るような、薄繊維を形成する際の使用、メルトブロープロセスにおける使用、又は糸の生産における使用のために好適なポリマーブレンドを対象とする。そのような組成物は、全体的な所望される流動学的特性を提供するために、デンプンベースのポリマー材料（例えば、本明細書に説明される重量平均分子量を有する）と、デンプンベースのポリマー材料を更に可塑化するように構成されたメルトフローインデックスを有する熱可塑性ポリマー希釈剤材料と、を含む。希釈剤材料のメルトフローインデックス（ＭＦＩ）は、配合物がスパンボンドプロセス、メルトブロープロセス、又は糸プロセス（又は他のプロセス）で使用するように構成されるかどうかに依存し得、希釈剤のＭＦＩは、（１）結果的に得られる配合物が、そのようなシステムを通して処理されるように十分に低い剪断粘度を有すること、（２）結果的に得られる配合物が、そのようなシステムの紡糸口金を通して押し出されるときに、溶融流動不安定性を回避すること、及び（３）繊維が破断せずに延伸されることを可能にするように、配合物が適切な伸張粘度を提供することを確保するように特に選択される。２つの成分（ＮｕＰｌａｓｔｉＱ、及び熱可塑性希釈剤ポリマーなどの、デンプンベースのポリマー材料）は、典型的には、互いに密接に分散される。一実施形態では、デンプンベースのポリマー材料は、ブレンドの最大７５重量％、最大６０重量％、最大５０重量％、又は最大４０重量％の量で存在し得る。熱可塑性ポリマーは、ブレンドの最大９５重量％、又は最大９０重量％（例えば、より典型的には最大７５％）の量で存在し得る。当然のことながら、他の実施形態では、例えば、本明細書で言及されるような他の製造パラメータを調節する（例えば、高分子量ＮｕＰｌａｓｔｉＱ又は他のデンプンベースのポリマー材料の分解の限界内でプロセス温度を上昇させる、剪断速度を上昇させるなど）ことによって、デンプン含有量のパーセンテージを更に増加させることが可能であり得る。
別の実施形態は、薄繊維を対象とする。例えば、そのような薄繊維は、不織ウェブ（例えば、スパンボンド又はメルトブロープロセスで形成されるかどうかにかかわらず）の製造における使用に好適であり得る。糸プロセスで形成された薄繊維は、例えば、糸製品を生産するために使用され得るか、又は、例えば、カード繊維、エアレイド繊維、又は湿式繊維を生産するために使用され得る。そのような例は、単なる例示であり、様々な繊維紡糸プロセスのいずれかによって生産されたそのような薄繊維は、当業者に理解されるように、多種多様な使用のいずれかで使用され得る。そのような繊維及び不織ウェブは、本明細書に説明されるデンプンベースのポリマー材料（例えば、ＮｕＰｌａｓｔｉＱ）（例えば、最大６０％の量で存在する）と、採用されることになるいかなる紡糸プロセスも通過するために必要な流動学的特性を有するようにデンプンベースのポリマー材料を可塑化するように構成されるメルトフローインデックスを有する熱可塑性ポリマー材料と、を含む。成分は、繊維全体を通して一緒に密接に分散され得る。当然ながら、必要に応じて、様々な不均一な繊維幾何学的形状（例えば、シース／コア、並列、セグメント化されたパイ、海島、分割可能な繊維、又はその他）も達成され得る。
別の実施形態は、紡糸若しくは他の押出及び繊維延伸配合物又は関連プロセスの臨界剪断応力閾値を増加させるための方法を対象とし、方法は、所与の値（例えば、３００ｋＰａ未満、２００ｋＰａ未満、又は約１００ｋＰａなどの１２５ｋＰａ未満）の初期臨界剪断応力を有する熱可塑性紡糸又は他の押出及び繊維延伸配合物を提供することと、そのような配合物に、熱可塑性押出配合物の臨界剪断応力よりも大きい臨界剪断応力を有するデンプンベースのポリマー材料を添加することと、を含む。例として、デンプンベースのポリマー材料自体は、２００ｋＰａ超、又は３００ｋＰａ超の臨界剪断応力を有し得る。マスターバッチの一部としてブレンドされたときでも、そのような添加は、１２５ｋＰａ、又は１５０ｋＰａなどの、１００ｋＰａ超の値への臨界剪断応力の増加を可能にし得る。いずれの場合も、結果的に、デンプンベースのポリマー材料は、配合物の初期臨界剪断応力を増加させる。一実施形態では、デンプンベースのポリマー材料は、マスターバッチ（例えば、ＮｕＰｌａｓｔｉＱ ＢｉｏＢｌｅｎｄ（登録商標））の一部として添加され得、デンプンベースのポリマー材料は、所与の熱可塑性材料と既にブレンドされている。そのようなマスターバッチブレンドは、デンプンベースのポリマー材料単独よりも低い臨界剪断応力を有し得るが、それが添加される配合物よりも依然として高い。例として、そのようなマスターバッチ「ＢｉｏＢｌｅｎｄ」は、５０％のデンプンベースのポリマー材料を含み得る。更なる例として、マスターバッチＢｉｏＢｌｅｎｄは、少なくとも１１０ｋＰａ、少なくとも１１５ｋＰａ、少なくとも１２０ｋＰａ、少なくとも１２５ｋＰａ、少なくとも１５０ｋＰａ、少なくとも１７５ｋＰａ、又は少なくとも２００ｋＰａである臨界剪断応力値を有し得る。
［実施形態１］１つの実施形態は、デンプンベースのポリマー材料を含む組成物を紡糸して、組成物からスパンボンド不織布、メルトフロー（ｍｅｌｔｆｌｏｗｎ）薄繊維、又は糸繊維を生産するための方法を対象とし、方法が、
デンプンベースのポリマー材料を含む組成物を提供することと、
（ａ）組成物を溶融紡糸して、デンプンベースのポリマー材料を含む繊維を生産することであって、組成物が、２００ｓ－１のプロセス剪断速度で、１９０℃で約３００Ｐａ・ｓ以下の剪断粘度を呈し、溶融紡糸中に溶融流動不安定性の発現を回避する、生産すること、又は
（ｂ）組成物をメルトブローして、デンプンベースのポリマー材料を含む繊維を生産することであって、組成物が、２００ｓ－１のプロセス剪断速度で、１９０℃で約２００Ｐａ・ｓ以下の剪断粘度を呈し、メルトブロー中に溶融流動不安定性の発現を回避する、生産すること、又は
（ｃ）組成物を紡糸して、約４０μｍ～約１５０μｍの紡糸直径を有する糸繊維を生産することであって、糸繊維が、デンプンベースのポリマー材料を含み、組成物が、２００ｓ－１のプロセス剪断速度で、１９０℃で約６００Ｐａ・ｓ以下の剪断粘度を呈し、糸繊維の紡糸中に溶融流動不安定性の発現を回避する、生産すること、及び紡糸されたままの糸繊維を、糸繊維の紡糸直径からより小さい直径に下方に延伸させること、の（ａ）、（ｂ）、又は（ｃ）のうちの少なくとも１つを実施することと、を含む。
デンプンベースのポリマー材料を含む組成物を提供することと、
（ａ）組成物を溶融紡糸して、デンプンベースのポリマー材料を含む繊維を生産することであって、組成物が、２００ｓ－１のプロセス剪断速度で、１９０℃で約３００Ｐａ・ｓ以下の剪断粘度を呈し、溶融紡糸中に溶融流動不安定性の発現を回避する、生産すること、又は
（ｂ）組成物をメルトブローして、デンプンベースのポリマー材料を含む繊維を生産することであって、組成物が、２００ｓ－１のプロセス剪断速度で、１９０℃で約２００Ｐａ・ｓ以下の剪断粘度を呈し、メルトブロー中に溶融流動不安定性の発現を回避する、生産すること、又は
（ｃ）組成物を紡糸して、約４０μｍ～約１５０μｍの紡糸直径を有する糸繊維を生産することであって、糸繊維が、デンプンベースのポリマー材料を含み、組成物が、２００ｓ－１のプロセス剪断速度で、１９０℃で約６００Ｐａ・ｓ以下の剪断粘度を呈し、糸繊維の紡糸中に溶融流動不安定性の発現を回避する、生産すること、及び紡糸されたままの糸繊維を、糸繊維の紡糸直径からより小さい直径に下方に延伸させること、の（ａ）、（ｂ）、又は（ｃ）のうちの少なくとも１つを実施することと、を含む。
［実施形態２］方法が、（ａ）を実施することを含み、組成物が、２００ｓ－１のプロセス剪断速度で、１９０℃で約３００Ｐａ・ｓ以下の剪断粘度、及び１０００ｓ－１の紡糸口金剪断速度で、１９０℃で約１２５Ｐａ・ｓ以下の剪断粘度を呈する、実施形態１に記載の方法。
［実施形態３］方法が、（ａ）を実施することを含み、デンプンベースのポリマー材料が、少なくとも３００万ｇ／ｍｏｌ、又は少なくとも５００万ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量を有する高分子量のデンプンベースのポリマー材料である、実施形態１に記載の方法。
［実施形態４］方法が、（ａ）を実施することを含み、組成物が、デンプンベースのポリマー材料と少なくとも１つの熱可塑性ポリマーとのブレンドである、実施形態１に記載の方法。
［実施形態５］少なくとも１つの熱可塑性ポリマーが、２．１６ｋｇの荷重下で２３０℃で測定された際、１００ｇ／１０分超、２００ｇ／１０分～１０００ｇ／１０分、又は４００ｇ／１０分～６００ｇ／１０分のメルトフローインデックスを有するポリマーを含む、実施形態４に記載の方法。
［実施形態６］少なくとも１つの熱可塑性ポリマーが、ポリプロピレンの少なくとも２つのグレードを含み、第１のグレードが、２．１６ｋｇの荷重下で２３０℃で測定された際、４００ｇ／１０分～６００ｇ／１０分のメルトフローインデックスを有し、第２のグレードが、２．１６ｋｇの荷重下で２３０℃で測定された際、１００ｇ／１０分未満のメルトフローインデックスを有し、任意選択的に、第３のグレードが、２．１６ｋｇの荷重下で２３０℃で測定された際、７５ｇ／１０分～１２５ｇ／１０分のメルトフローインデックスを有する、実施形態４に記載の方法。
［実施形態７］少なくとも１つの熱可塑性ポリマーが、２．１６ｋｇの荷重下で２３０℃で測定された際、１０００ｇ／１０分未満のメルトフローインデックスを有する、アイソタクチック及びアタクチック構造の両方を含む、ポリプロピレンの追加のグレードを更に含む、実施形態６に記載の方法。
［実施形態８］少なくとも１つの熱可塑性ポリマーが、産業用コンポスト条件下でそれ自体で生分解性である熱可塑性ポリマーを含む、実施形態４に記載の方法。
［実施形態９］産業用コンポスト条件下でそれ自体で生分解性である熱可塑性ポリマーが、ポリエステルである、実施形態８に記載の方法。
［実施形態１０］方法が、（ａ）を実施することを含み、デンプンベースのポリマー材料が、２％以下の任意の結合水を含む含水量を有する、実施形態１に記載の方法。
［実施形態１１］方法が、（ａ）を実施することを含み、方法が、約１０μｍ～約５０μｍの直径を有する繊維を生産する、実施形態１に記載の方法。
［実施形態１２］方法が、（ａ）を実施することを含み、デンプンベースのポリマー材料が、最大６０重量％、最大４０重量％、又は１重量％～３５重量％の量で組成物中に含まれる、実施形態１に記載の方法。
［実施形態１３］方法が、（ａ）を実施することを含み、デンプンベースのポリマー材料が、３００万ｇ／ｍｏｌ～２０００万ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量を有する、実施形態１に記載の方法。
［実施形態１４］スパンボンドプロセスを通して薄繊維を形成する際に使用するためのポリマーブレンドであって、ブレンドが、
２％以下の任意の結合水を含む含水量を有するデンプンベースのポリマー材料と、
デンプンベースのポリマー材料を可塑化するように構成されたメルトフローインデックスを有する熱可塑性ポリマー材料と、を含み、
デンプンベースの材料が、熱可塑性ポリマー材料内に密接に分散している、ブレンド。
２％以下の任意の結合水を含む含水量を有するデンプンベースのポリマー材料と、
デンプンベースのポリマー材料を可塑化するように構成されたメルトフローインデックスを有する熱可塑性ポリマー材料と、を含み、
デンプンベースの材料が、熱可塑性ポリマー材料内に密接に分散している、ブレンド。
［実施形態１５］デンプンベースのポリマー材料が、少なくとも３００万ｇ／ｍｏｌ、又は少なくとも５００万ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量を有する高分子量のデンプンベースのポリマー材料である、実施形態１４に記載のブレンド。
［実施形態１６］高分子デンプンベースのポリマー材料が、１７０℃～２１０℃のプロセス温度で少なくとも１０６～少なくとも１０７Ｐａ・ｓのゼロ剪断粘度を呈し、剪断粘度が、１０００ｓｅｃ－１の剪断速度で、プロセス温度で１２５Ｐａ・ｓ以下に低減される、実施形態１５に記載のブレンド。
［実施形態１７］ブレンドが、相溶化剤を更に含む、実施形態１４に記載のブレンド。
［実施形態１８］デンプンベースのポリマー材料が、２％以下の任意の結合水を含む含水量を有する、実施形態１４に記載のブレンド。
［実施形態１９］デンプンベースのポリマー材料が、ブレンドの最大６０重量％、又は１重量％～３５重量％の量で含まれる、実施形態１４に記載のブレンド。
［実施形態２０］熱可塑性エラストマーを更に含む、実施形態１４に記載のブレンド。
［実施形態２１］熱可塑性エラストマーが、その中にランダムなエチレン分布を有するアイソタクチックプロピレン繰り返し単位、ＳＥＢＳ、ＳＢＳ、ＳＩＳ、又は別のスチレンブロックコポリマーから主に構成された、ランダム又はブロックポリ（プロピレン／エチレン）コポリマーのうちの少なくとも１つを含む、実施形態２０に記載のブレンド。
［実施形態２２］熱可塑性ポリマー材料が、産業用コンポスト条件下でそれ自体で生分解性である熱可塑性ポリマーを含む、実施形態１４に記載のブレンド。
［実施形態２３］産業用コンポスト条件下で生分解性である熱可塑性ポリマーが、ＰＬＡ、ＰＢＡＴ、又は別のポリエステルを含む、実施形態２２に記載のブレンド。
［実施形態２４］ブレンドが、１９０℃及び１０００ｓｅｃ－１で、１２５Ｐａ・ｓ以下、４０Ｐａ・ｓ～１２５Ｐａ・ｓ、又は４０Ｐａ・ｓ～９５Ｐａ・ｓの剪断粘度を呈する、実施形態１４に記載のブレンド。
［実施形態２５］ブレンドが、少なくとも１２５ｋＰａの臨界剪断応力を呈するが、一方で、歪み硬化している、実施形態１４に記載のブレンド。
［実施形態２６］薄繊維から形成されたスパンボンド不織布であって、薄繊維が、
最大６０重量％の量で存在するデンプンベースのポリマー材料と、
デンプンベースのポリマー材料を可塑化するように構成されたメルトフローインデックスを有する熱可塑性ポリマー材料と、を含み、
デンプンベースの材料が、熱可塑性ポリマー材料内に密接に分散している、薄繊維。
最大６０重量％の量で存在するデンプンベースのポリマー材料と、
デンプンベースのポリマー材料を可塑化するように構成されたメルトフローインデックスを有する熱可塑性ポリマー材料と、を含み、
デンプンベースの材料が、熱可塑性ポリマー材料内に密接に分散している、薄繊維。
［実施形態２７］デンプンベースのポリマー材料が、少なくとも３００万ｇ／ｍｏｌ、又は少なくとも５００万ｇ／ｍｏｌの平均分子量を有する高分子量のデンプンベースのポリマー材料である、実施形態２６に記載のスパンボンド不織布。
［実施形態２８］薄繊維が、最大５０μｍ、又は最大３０μｍの直径を有する、実施形態２６に記載のスパンボンド不織布。
［実施形態２９］薄繊維が、平滑ではないが、でこぼこテクスチャを有する、実施形態２６に記載のスパンボンド不織布。
［実施形態３０］でこぼこテクスチャを構成する隆起が、本質的にデンプンベースのポリマー材料からなる、実施形態２９に記載のスパンボンド不織布。
［実施形態３１］でこぼこテクスチャを構成する隆起が、平滑な繊維表面に対する不均一性を呈し、不均一性が、繊維の直径に対して１～５μｍである、実施形態２６に記載のスパンボンド不織布。
［実施形態３２］薄繊維が、二成分繊維である、実施形態２６に記載のスパンボンド不織布。
［実施形態３３］二成分繊維が、５０μｍ以下の直径を有し、シース／コア幾何学的形状のものであり、コア又はシースが、デンプンベースのポリマー材料を含む、実施形態３２に記載のスパンボンド不織布。
［実施形態３４］シース／コアの比率が、５０／５０～５／９５である、実施形態３３に記載のスパンボンド不織布。
［実施形態３５］熱可塑性ポリマー材料が、それ自体で非生分解性であり、高分子量のデンプンベースの材料が、それ自体で非生分解性である熱可塑性ポリマー材料の生分解性を向上させる、実施形態２６に記載のスパンボンド不織布。
［実施形態３６］それ自体で非生分解性である熱可塑性ポリマー材料の少なくとも２０％が、ＡＳＴＭ Ｄ－５３３８又はＡＳＴＭ Ｄ－５５１１の下で３年以内に生分解する、実施形態３５に記載のスパンボンド不織布。
［実施形態３７］不織布が、デンプンベースのポリマー材料なしで、ポリプロピレンから形成された不織布と比較して、向上した親水性、湿潤性、及び／又は吸収性を呈する、実施形態２６に記載のスパンボンド不織布。
［実施形態３８］紡糸配合物の臨界剪断応力閾値を増加させるための方法であって、方法が、
１２５ｋＰａ未満の初期臨界剪断応力を有する熱可塑性紡糸配合物を提供することと、
１２５ｋＰａ超の臨界剪断応力を有するデンプンベースのポリマー材料を熱可塑性紡糸配合物に添加することであって、デンプンベースのポリマー材料が、紡糸配合物の初期臨界剪断応力を増加させる、添加することと、を含む、方法。
１２５ｋＰａ未満の初期臨界剪断応力を有する熱可塑性紡糸配合物を提供することと、
１２５ｋＰａ超の臨界剪断応力を有するデンプンベースのポリマー材料を熱可塑性紡糸配合物に添加することであって、デンプンベースのポリマー材料が、紡糸配合物の初期臨界剪断応力を増加させる、添加することと、を含む、方法。
［実施形態３９］熱可塑性紡糸配合物が、約１００ｋＰａの初期臨界剪断応力を有する、実施形態３８に記載の方法。
［実施形態４０］デンプンベースのポリマー材料が、紡糸配合物の少なくとも１％の量で含まれる、実施形態３８に記載の方法。
［実施形態４１］デンプンベースのポリマー材料が、歪み硬化特性を呈する、実施形態３８に記載の方法。
［実施形態４２］方法が、（ｂ）を実施することを含み、それにより、方法が、デンプンベースのポリマー材料を含む組成物をメルトブローして、それから薄繊維を生産するための方法を含み、方法が、
デンプンベースのポリマー材料を含む組成物を提供することと、
組成物をメルトブローして、デンプンベースのポリマー材料を含む繊維を生産することであって、組成物が、２００ｓ－１のプロセス剪断速度で、１９０℃で約２００Ｐａ・ｓ以下の剪断粘度を呈し、メルトブロー中に溶融流動不安定性の発現を回避する、生産すること、を含む、実施形態１に記載の方法。
デンプンベースのポリマー材料を含む組成物を提供することと、
組成物をメルトブローして、デンプンベースのポリマー材料を含む繊維を生産することであって、組成物が、２００ｓ－１のプロセス剪断速度で、１９０℃で約２００Ｐａ・ｓ以下の剪断粘度を呈し、メルトブロー中に溶融流動不安定性の発現を回避する、生産すること、を含む、実施形態１に記載の方法。
［実施形態４３］組成物が、２００ｓ－１のプロセス剪断速度で、１９０℃で約２００Ｐａ・ｓ以下の剪断粘度、及び１０００ｓ－１の紡糸口金剪断速度で、１９０℃で約８５Ｐａ・ｓ以下の剪断粘度を呈する、実施形態４２に記載の方法。
［実施形態４４］デンプンベースのポリマー材料が、少なくとも３００万ｇ／ｍｏｌ、又は少なくとも５００万ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量を有する高分子量のデンプンベースのポリマー材料である、実施形態４２に記載の方法。
［実施形態４５］組成物が、デンプンベースのポリマー材料と少なくとも１つの熱可塑性ポリマーとのブレンドである、実施形態４２に記載の方法。
［実施形態４６］少なくとも１つの熱可塑性ポリマーが、２．１６ｋｇの荷重下で２３０℃で測定された際、５００ｇ／１０分超、又は１０００ｇ／１０分～２０００ｇ／１０分のメルトフローインデックスを有するポリマーを含む、実施形態４５に記載の方法。
［実施形態４７］少なくとも１つの熱可塑性ポリマーが、ポリプロピレンの少なくとも２つのグレードを含み、第１のグレードが、２．１６ｋｇの荷重下で２３０℃で測定された際、１０００ｇ／１０分～２０００ｇ／１０分のメルトフローインデックスを有し、第２のグレードが、２．１６ｋｇの荷重下で２３０℃で測定された際、１００ｇ／１０分以下のメルトフローインデックスを有する、実施形態４５に記載の方法。
［実施形態４８］少なくとも１つの熱可塑性ポリマーが、２．１６ｋｇの荷重下で２３０℃で測定された際、１０００ｇ／１０分未満のメルトフローインデックスを有する、アイソタクチック及びアタクチック構造の両方を含む、ポリプロピレンの追加のグレードを更に含む、実施形態４７に記載の方法。
［実施形態４９］デンプンベースのポリマー材料が、２％以下の任意の結合水を含む含水量を有する、実施形態４２に記載の方法。
［実施形態５０］方法が、約２μｍ～約１０μｍの直径を有する繊維を生産する、実施形態４２に記載の方法。
［実施形態５１］デンプンベースのポリマー材料が、最大６０重量％、最大４０重量％、又は１重量％～３５重量％の量で組成物中に含まれる、実施形態４２に記載の方法。
［実施形態５２］デンプンベースのポリマー材料が、３００万ｇ／ｍｏｌ～２０００万ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量を有する、実施形態４２に記載の方法。
［実施形態５３］メルトブロープロセスを通して薄繊維を形成する際に使用するためのポリマーブレンドであって、ブレンドが、
２％以下の任意の結合水を含む含水量を有するデンプンベースのポリマー材料と、
デンプンベースのポリマー材料を可塑化するように構成された、２．１６ｋｇの荷重下で２３０℃で測定された際、少なくとも５００ｇ／１０分のＭＦＩを有する熱可塑性ポリマー材料と、を含み、
デンプンベースの材料が、熱可塑性ポリマー材料内に密接に分散している、ブレンド。
２％以下の任意の結合水を含む含水量を有するデンプンベースのポリマー材料と、
デンプンベースのポリマー材料を可塑化するように構成された、２．１６ｋｇの荷重下で２３０℃で測定された際、少なくとも５００ｇ／１０分のＭＦＩを有する熱可塑性ポリマー材料と、を含み、
デンプンベースの材料が、熱可塑性ポリマー材料内に密接に分散している、ブレンド。
［実施形態５４］デンプンベースのポリマー材料が、少なくとも３００万ｇ／ｍｏｌ、又は少なくとも５００万ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量を有する高分子量のデンプンベースのポリマー材料である、実施形態５３に記載のブレンド。
［実施形態５５］デンプンベースのポリマー材料が、ブレンドの１重量％～３５重量％の量で含まれる、実施形態５３に記載のブレンド。
［実施形態５６］ブレンドが、１０００ｓｅｃ－１で１９０℃で、８５Ｐａ・ｓ以下の剪断粘度を呈する、実施形態５３に記載のブレンド。
［実施形態５７］不織ウェブの製造における使用に好適なメルトブロー薄繊維であって、薄繊維が、
最大３５重量％の量で存在するデンプンベースのポリマー材料と、
デンプンベースのポリマー材料を可塑化するように構成された、２．１６ｋｇの荷重下で２３０℃で測定された際、少なくとも５００ｇ／１０分のＭＦＩを有する熱可塑性ポリマー材料と、を含み、
デンプンベースの材料が、熱可塑性ポリマー材料内に密接に分散しており、
メルトブロー薄繊維が、約１０μｍ以下の直径を有する、薄繊維。
最大３５重量％の量で存在するデンプンベースのポリマー材料と、
デンプンベースのポリマー材料を可塑化するように構成された、２．１６ｋｇの荷重下で２３０℃で測定された際、少なくとも５００ｇ／１０分のＭＦＩを有する熱可塑性ポリマー材料と、を含み、
デンプンベースの材料が、熱可塑性ポリマー材料内に密接に分散しており、
メルトブロー薄繊維が、約１０μｍ以下の直径を有する、薄繊維。
［実施形態５８］デンプンベースのポリマー材料が、少なくとも３００万ｇ／ｍｏｌ、又は少なくとも５００万ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量を有する高分子量のデンプンベースのポリマー材料である、実施形態５７に記載の薄繊維。
［実施形態５９］薄繊維が、約２μｍ～約４μｍの直径を有する、実施形態５７に記載の薄繊維。
［実施形態６０］熱可塑性ポリマー材料が、それ自体で非生分解性であり、デンプンベースの材料が、非生分解性熱可塑性ポリマー材料の生分解性を向上させる、実施形態５７に記載の薄繊維。
［実施形態６１］非生分解性熱可塑性ポリマー材料の少なくとも２０％が、ＡＳＴＭ Ｄ－５３３８又はＡＳＴＭ Ｄ－５５１１の下で３年以内に生分解する、実施形態６０に記載の薄繊維。
［実施形態６２］繊維が、デンプンベースのポリマー材料なしで、ポリプロピレンから形成された繊維と比較して、向上した親水性、湿潤性、及び／又は吸収性を呈する、実施形態６０に記載の薄繊維。
［実施形態６３］方法が、（ｃ）を実施することを含み、それにより、方法が、デンプンベースのポリマー材料を含む組成物から糸繊維を生産するための方法を含み、方法が、
デンプンベースのポリマー材料を含む組成物を提供することと、
組成物を紡糸して、約４０μｍ～約１５０μｍの紡糸直径を有する糸繊維を生産することであって、糸繊維が、デンプンベースのポリマー材料を含み、組成物が、２００ｓ－１のプロセス剪断速度で、１９０℃で約６００Ｐａ・ｓ以下の剪断粘度を呈し、糸繊維の紡糸中に溶融流動不安定性の発現を回避する、生産することと、
紡糸されたままの糸繊維を、糸繊維の紡糸直径からより小さい直径に下方に延伸させることと、を含む、実施形態１に記載の方法。
デンプンベースのポリマー材料を含む組成物を提供することと、
組成物を紡糸して、約４０μｍ～約１５０μｍの紡糸直径を有する糸繊維を生産することであって、糸繊維が、デンプンベースのポリマー材料を含み、組成物が、２００ｓ－１のプロセス剪断速度で、１９０℃で約６００Ｐａ・ｓ以下の剪断粘度を呈し、糸繊維の紡糸中に溶融流動不安定性の発現を回避する、生産することと、
紡糸されたままの糸繊維を、糸繊維の紡糸直径からより小さい直径に下方に延伸させることと、を含む、実施形態１に記載の方法。
［実施形態６４］糸繊維を延伸した後のより小さい直径が、１０μｍ～５０μｍである、実施形態６３に記載の方法。
［実施形態６５］デンプンベースのポリマー材料が、少なくとも３００万ｇ／ｍｏｌ、又は少なくとも５００万ｇ／ｍｏｌの平均分子量を有する高分子量のデンプンベースのポリマー材料である、実施形態６３に記載の方法。
［実施形態６６］組成物が、デンプンベースのポリマー材料と少なくとも１つの熱可塑性ポリマーとのブレンドである、実施形態６３に記載の方法。
［実施形態６７］少なくとも１つの熱可塑性ポリマーが、２．１６ｋｇの荷重下で２３０℃で測定された際、１０ｇ／１０分～１００ｇ／１０分のメルトフローインデックスを有するポリマーを含む、実施形態６６に記載の方法。
［実施形態６８］デンプンベースのポリマー材料が、第１の熱可塑性ポリマーと予めブレンドされたマスターバッチの形態で提供され、方法が、マスターバッチを第２の熱可塑性ポリマーとブレンドすることを更に含み、第１及び第２の熱可塑性ポリマーが、異なるメルトフローインデックス値を有する、実施形態６６に記載の方法。
［実施形態６９］少なくとも１つの熱可塑性ポリマーが、２．１６ｋｇの荷重下で２３０℃で測定された際、１０００ｇ／１０分未満のメルトフローインデックスを有する、アイソタクチック及びアタクチック構造の両方を含む、ポリプロピレンの追加のグレードを更に含む、実施形態６６に記載の方法。
［実施形態７０］デンプンベースのポリマー材料が、２％以下の任意の結合水を含む含水量を有する、実施形態６３に記載の方法。
［実施形態７１］デンプンベースのポリマー材料が、最大６０重量％、又は最大４０重量％の量で組成物中に含まれる、実施形態６３に記載の方法。
［実施形態７２］デンプンベースのポリマー材料が、最大６０％の量でマスターバッチ中に含まれ、デンプンベースのポリマー材料が、最大４０重量％の量で紡糸される組成物中に含まれる、実施形態７１に記載の方法。
［実施形態７３］デンプンベースのポリマー材料が、３００万ｇ／ｍｏｌ～２０００万ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量を有する、実施形態６３に記載の方法。
［実施形態７４］糸繊維を形成する際に使用するためのポリマーブレンドであって、ブレンドが、
２％以下の任意の結合水を含む含水量を有するデンプンベースのポリマー材料と、
デンプンベースのポリマー材料を可塑化するように構成された、２．１６ｋｇの荷重下で２３０℃で測定された際、１０ｇ／１０分～１００ｇ／１０分のメルトフローインデックスを有する熱可塑性ポリマー材料と、を含み、
デンプンベースの材料が、熱可塑性ポリマー材料内に密接に分散している、ブレンド。
２％以下の任意の結合水を含む含水量を有するデンプンベースのポリマー材料と、
デンプンベースのポリマー材料を可塑化するように構成された、２．１６ｋｇの荷重下で２３０℃で測定された際、１０ｇ／１０分～１００ｇ／１０分のメルトフローインデックスを有する熱可塑性ポリマー材料と、を含み、
デンプンベースの材料が、熱可塑性ポリマー材料内に密接に分散している、ブレンド。
［実施形態７５］デンプンベースのポリマー材料が、少なくとも３００万ｇ／ｍｏｌ、又は少なくとも５００万ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量を有する高分子量のデンプンベースのポリマー材料である、実施形態７４に記載のブレンド。
［実施形態７６］デンプンベースのポリマー材料が、ブレンドの最大６０重量％の量で含まれる、実施形態７４に記載のブレンド。
［実施形態７７］１０ｇ／１０分～１００ｇ／１０分のメルトフローインデックスを有する熱可塑性ポリマー材料が、少なくとも２つの熱可塑性ポリマー材料を含み、そのうちの第１の熱可塑性ポリマー材料が、約１０ｇ／１０分～約５０ｇ／１０分のメルトフローインデックスを有し、そのうちの第２の熱可塑性ポリマー材料が、約７５ｇ／１０分～約１２５ｇ／１０分のメルトフローインデックスを有する、実施形態７４に記載のブレンド。
［実施形態７８］糸繊維であって、
最大６０重量％の量で存在するデンプンベースのポリマー材料と、
デンプンベースのポリマー材料を可塑化するように構成されたメルトフローインデックスを有する熱可塑性ポリマー材料と、を含み、
デンプンベースの材料が、熱可塑性ポリマー材料内に密接に分散している、糸繊維。
最大６０重量％の量で存在するデンプンベースのポリマー材料と、
デンプンベースのポリマー材料を可塑化するように構成されたメルトフローインデックスを有する熱可塑性ポリマー材料と、を含み、
デンプンベースの材料が、熱可塑性ポリマー材料内に密接に分散している、糸繊維。
［実施形態７９］デンプンベースのポリマー材料が、少なくとも３００万ｇ／ｍｏｌ、又は少なくとも５００万ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量を有する高分子量のデンプンベースのポリマー材料である、実施形態７８に記載の糸繊維。
［実施形態８０］糸繊維が、約１０μｍ～約５０μｍの直径を有する、実施形態７８に記載の糸繊維。
［実施形態８１］デンプンベースのポリマー材料が、１重量％～４０重量％の量で存在する、実施形態７８に記載の糸繊維。
［実施形態８２］熱可塑性ポリマー材料が、それ自体で非生分解性であり、デンプンベースのポリマー材料が、非生分解性熱可塑性ポリマー材料の生分解性を向上させる、実施形態７８に記載の糸繊維。
［実施形態８３］非生分解性熱可塑性ポリマー材料の少なくとも２０％が、ＡＳＴＭ Ｄ－５３３８又はＡＳＴＭ Ｄ－５５１１の下で３年以内に生分解する、実施形態８２に記載の糸繊維。
［実施形態８４］繊維が、デンプンベースのポリマー材料なしで、ポリプロピレンから形成された繊維と比較して、向上した親水性、湿潤性、及び／又は吸収性を呈する、実施形態７８に記載の糸繊維。
［実施形態８５］方法が、（ａ）を実施することを含み、それにより、方法が、デンプンベースのポリマー材料を含む組成物を紡糸して、それからスパンボンド不織布を生産するための方法を含み、方法が、
デンプンベースのポリマー材料を含む組成物を提供することと、
組成物を溶融紡糸して、デンプンベースのポリマー材料を含む繊維を生産することであって、組成物が、２００ｓ－１のプロセス剪断速度で、１９０℃で約３００Ｐａ・ｓ以下の剪断粘度を呈し、溶融紡糸中に溶融流動不安定性の発現を回避する、生産することと、を含む、実施形態１に記載の方法。
デンプンベースのポリマー材料を含む組成物を提供することと、
組成物を溶融紡糸して、デンプンベースのポリマー材料を含む繊維を生産することであって、組成物が、２００ｓ－１のプロセス剪断速度で、１９０℃で約３００Ｐａ・ｓ以下の剪断粘度を呈し、溶融紡糸中に溶融流動不安定性の発現を回避する、生産することと、を含む、実施形態１に記載の方法。
上記の実施形態のいずれかの特徴は、任意の組み合わせで互いに組み合わせられ得る。
本明細書に説明されるＮｕＰｌａｓｔｉＱデンプンベースのポリマーは、本明細書に説明される利点を提供することができるデンプンベースの材料の一例であるが、本発明の範囲は、本明細書に説明されるデンプンベースの材料と同じ又は同様の化学構造又は官能基の存在によって同様の結果を達成する可能性がある、同様の特性を呈し得る（例えば、将来的にいつか開発される）他のデンプンベースの材料、又は更にはデンプン以外の出発材料から合成される可能性のある材料にまで広く及ぶことが理解されよう。例えば、ＮｕＰｌａｓｔｉＱと同様の又は同一の化学構造を有する材料が、非デンプン材料から出発して（例えば、反応器内で）合成された場合、それも本発明の範囲内である。
本発明の更なる特徴及び利点は、以下の好ましい実施形態の詳細な説明を考慮すると、当業者に明らかになるであろう。
上記に簡単に説明された本発明のより具体的な説明が、添付の図面に例示されるように、特定の実施形態を参照することによってなされることになる。これらの図面は、本発明の典型的な実施形態のみを示しており、したがって、その範囲を限定するものとみなされるべきではないことを理解されたく、本発明は、添付の図面の使用を通して、追加の特異性及び詳細とともに記載及び説明されるであろう。
Ｉ．定義
本明細書で引用される全ての刊行物、特許及び特許出願は、上記又は下記であろうと、個々の刊行物、特許又は特許出願が参照により組み込まれることが具体的かつ個別に示された場合と同程度に、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。参照によるそのような組み込みは、出願人の以前の特許の審査履歴を含み、その多くは許可／発行されている。
本明細書で引用される全ての刊行物、特許及び特許出願は、上記又は下記であろうと、個々の刊行物、特許又は特許出願が参照により組み込まれることが具体的かつ個別に示された場合と同程度に、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。参照によるそのような組み込みは、出願人の以前の特許の審査履歴を含み、その多くは許可／発行されている。
「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「含む（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」、又は「～によって特徴付けられる」と同義である「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、包括的又は開放型であり、追加の、引用されていない要素又は方法のステップを除外しない。
「～から本質的になる」という用語は、特許請求の範囲の範囲を、特許請求される発明の特定の材料又はステップ、及び「基本的かつ新規の特徴に実質的に影響を与えないもの」に限定する。
本明細書で使用される「～からなる」という用語は、特許請求の範囲で特定されていないあらゆる要素、ステップ、又は成分を除外する。
本発明の特徴を説明する文脈で（特に以下の特許請求の範囲の文脈で）使用される用語「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」及び同様の指示対象は、本明細書において別段の定めがないか、又は文脈によって明らかに矛盾しない限り、単数形及び複数形の両方を包含すると解釈されるべきである。したがって、例えば、「デンプン」への言及は、１つ、２つ以上のデンプンを含み得る。
本明細書で使用される場合、「不織布」は、例えば、熱、機械的、化学的、又は溶媒処理によって一緒に結合された、ステープル及び／又は長い繊維から作製された布様材料を指す。そのような材料は、織られても編まれていないが、絡み合っているか、又は別様に一緒に結合されるそのような繊維のウェブから形成される。
別途明記されない限り、本明細書に使用及び説明される全てのパーセンテージ、比率、部分、及び量は、分子量、すなわち、重量平均分子量対数平均分子量を含む、重量によるものである。
当業者によって理解されるように、本明細書に記載される数、パーセンテージ、比率、又は他の値は、その値、及び約又はおよそ記載される値である他の値も含み得る。したがって、記載される値は、所望の機能を実行する若しくは所望の結果を達成するために、記載される値に少なくとも十分に近い値、及び／又は記載される値に四捨五入される値を包含するように、十分広く解釈されるべきである。記載されている値には、少なくとも一般的な製造工程で予想される変動が含まれ、記載されている値の２５％以内、１５％以内、１０％以内、５％以内、１％以内等の値が含まれ得る。
本明細書及び特許請求の範囲で使用される成分、構成成分、条件等の量を表す全ての数字は、全ての場合において「約」という用語によって修飾されているものとして理解されるべきである。本発明の広い範囲を示す数値範囲及びパラメータは近似値であるにもかかわらず、特定の例に示される数値は可能な限り正確に報告される。本発明の広い範囲を示す数値範囲及びパラメータは近似値であるにもかかわらず、特定の例に示される数値は可能な限り正確に報告される。しかしながら、任意の数値は、本質的に、それぞれの試験測定に見られる標準偏差から必然的に生じる特定の誤差を含む。
いくつかの範囲が本明細書に開示される。追加の範囲は、特定のパラメータの例示として本明細書に開示される任意の値の間に定義され得る。全てのそのような範囲が企図され、本開示の範囲内である。更に、本明細書における値の範囲の列挙は、範囲内にある個々の値を個別に言及する簡単な方法として機能することを意図している。本明細書に別段の定めがない限り、各個々の値は、本明細書に個別に記載されているかのように本明細書に組み込まれる。
本明細書で使用される「含まない」という句又は同様の句は、組成物が記載される成分の０％を含むこと、すなわち、成分が組成物に意図的に添加されていないことを意味する。しかしながら、そのような成分は、適切な状況下で偶発的に形成する場合があり、例えば偶発的な汚染物質等として、別の含まれる成分中に偶発的に存在し得ることが理解されるであろう。
本明細書で使用される「実質的に含まない」という句又は同様の句は、組成物が好ましくは記載される成分の０％を含むことを意味するが、例えば、偶発的な形成、偶発的な汚染、又は更には意図的な添加によって、非常に低い濃度が存在する可能性があり得ることを理解されたい。そのような成分は、たとえ存在する場合でも、１％未満、０．５％未満、０．２５％未満、０．１％未満、０．０５％未満、０．０１％未満、０．００５％未満、又は０．００１％未満の量で存在し得る。
材料に関して本明細書で使用される「非生分解性」という用語は、天然材料（生分解性にするために添加される添加物を含まない）が、海洋、埋立地、産業用若しくは他のコンポスト条件などの様々な典型的な廃棄条件、又は条件の特定のセットの下で生分解性を評価することを意図された特定のＡＳＴＭ条件（例えば、ＡＳＴＭ Ｄ－５５１１、Ｄ－５５２６、Ｄ－５３３８、Ｄ－６６９１）に曝露されたときに、妥当な制限期間（例えば、１年、２年、３年、又は５年）内に有意な程度まで、例えば、二酸化炭素及び／又はメタンに分解（特に生分解）しないことを意味する。しかしながら、十分な時間並びに日光、酸素、及び分解微生物の条件に対する曝露を考慮すると、ほとんどのポリマー材料（例えば、通常「非生分解性」とみなされるものであっても）は、長期間（例えば、数世紀）にわたって、通常ある限られた程度まで、最終的には分解するか、更には生分解さえすることになることが理解される。
材料に関して本明細書で使用される「生分解性」という用語は、様々なＡＳＴＭ生分解性試験（例えば、ＡＳＴＭ Ｄ－５５１１、Ｄ－５５２６、Ｄ－５３３８、又はＤ－６６９１）下の条件などの、「理想的な」生分解条件（例えば、嫌気性消化層、産業用コンポストなど）下で、本明細書に説明される材料が、合理的な限られた時間枠内（例えば、５年、３年、２年、１年など）で、二酸化炭素、メタン及び／又は水などのベース分子に有意に生分解する（例えば、５０％超）ことを意味する。
例えば「加工デンプン」等を説明する際に使用される「加工」という用語は、出発デンプン材料のより低い分子量を含むものへの変換を含む、物理的及び／又は化学的修飾を指す。出願人のＮｕＰｌａｓｔｉＱ材料は、「修飾された」デンプンを含むと考えられ得る。「修飾された」という用語の説明内に必ずしも収まらない場合があるデンプンはまた、例えば、それらが本明細書に説明される特性を別様に呈する場合に好適であり得る。そのような機械的及び／又は化学的修飾は、アミロペクチンデンプン成分のより線形のアミロース構造への修飾を含み得る。
例として、文献のいくつかは、アミロース（デンプン単位の１５～３０％）が、約４０，０００～３４０，０００ダルトンの分子量を有する鎖を含有し得、鎖が２５０～２０００個のアンヒドログルコース単位を含有することを示唆し得る。アミロースは、螺旋の形状に巻かれた非分岐鎖である。
アミロペクチン（デンプン中の単位の７０～８５％）は、８０，０００，０００ダルトンの高い分子量を有する鎖を含有する。アミロース及びアミロペクチンの上記の説明は、単なる例示であり、異なる特性を有するデンプンもまた、使用に好適であり得ることが理解されるであろう。
本明細書の説明は単なる例示であり、そのようなデンプン成分に対する多くの修飾又は変形が可能であることが理解されよう。本明細書に説明されるように出願人のＮｕＰｌａｓｔｉＱ材料は、出願人から入手可能な非常に高い分子量を有する修飾されたデンプンベースの材料の例である。分子量の決定は、任意の所望のプロセス、例えば、様々なサイズ排除クロマトグラフィー技術（例えば、ゲル浸透クロマトグラフィー（「ｇｅｌ ｐｅｒｍｅａｔｉｏｎ ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ、ＧＰＣ」）又はゲル濾過クロマトグラフィー（「ｇｅｌ ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ、ＧＦＣ」））のうちのいずれかによるものであり得る。
別途示されない限り、メルトフローインデックス値は、標準条件下（例えば、ポリプロピレンに関して２．１６ｋｇの荷重下で２３０℃、ポリエチレン及び他の材料に関して２．１６ｋｇの荷重下で１９０℃）における、ｇ／１０分の単位である。
様々な標準化された試験（例えば、ＡＳＴＭ又は他の試験）に関して、任意のそのような標準への言及は、別途示されない限り、そのような標準の最新の更新（もしあれば）を指すことが理解されよう。任意のそのような参照される標準は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
ＩＩ．序章
本開示は、とりわけ、非常に高い分子量であり得る、デンプンベースのポリマー材料を含む組成物を成功裏に紡糸する（例えば、スパンボンド、メルトブロー、糸、又は同様の紡糸プロセス）ための方法を対象とする。一実施形態では、デンプンベースのポリマー材料は、比較的高い分子量、例えば、少なくとも３００万～２０００万、又は５００万～１６００万）などの、２００万、３００万、４００万、又は５００万超の分子量を有し得る。そのような値は、重量平均分子量を表し得る。数平均分子量は、３００万～１２００万、３００万～１０００万、又は５００万～７００万などの、１００万、２００万、３００万、４００万、又は５００万超であり得る。デンプンベースのポリマー材料が形成される（例えば、反応性押出プロセスでデンプン及び可塑剤から形成される）デンプン材料は、３００万～１０００万、又は５００万～７００万などの、１００万、２００万、３００万、４００万、又は５００万超の重量平均分子量を同様に有し得る。出発デンプン、又は完成したデンプンベースのポリマー材料についてのＭｗ対Ｍｎ比（多分散性）は、１～２、１～３、１～４、又は更により高いなどの、少なくとも１超であり得る。
本開示は、とりわけ、非常に高い分子量であり得る、デンプンベースのポリマー材料を含む組成物を成功裏に紡糸する（例えば、スパンボンド、メルトブロー、糸、又は同様の紡糸プロセス）ための方法を対象とする。一実施形態では、デンプンベースのポリマー材料は、比較的高い分子量、例えば、少なくとも３００万～２０００万、又は５００万～１６００万）などの、２００万、３００万、４００万、又は５００万超の分子量を有し得る。そのような値は、重量平均分子量を表し得る。数平均分子量は、３００万～１２００万、３００万～１０００万、又は５００万～７００万などの、１００万、２００万、３００万、４００万、又は５００万超であり得る。デンプンベースのポリマー材料が形成される（例えば、反応性押出プロセスでデンプン及び可塑剤から形成される）デンプン材料は、３００万～１０００万、又は５００万～７００万などの、１００万、２００万、３００万、４００万、又は５００万超の重量平均分子量を同様に有し得る。出発デンプン、又は完成したデンプンベースのポリマー材料についてのＭｗ対Ｍｎ比（多分散性）は、１～２、１～３、１～４、又は更により高いなどの、少なくとも１超であり得る。
例えば、スパンボンドプロセスに好適であるために、組成物は、例えば、３０μｍ以下、例えば、２５μｍ未満の直径を有する、薄繊維に紡糸されることができる必要がある。当然ながら、本プロセスは、同様に、任意の所望のサイズまで、より大きい繊維の形成に好適である。例えば、最大５０μｍ、最大１００μｍ、又は更により大きいものが望ましい。メルトブロー繊維は、更により厳しい繊維サイズ要件を有し、例えば、典型的には、直径が５μｍ未満（例えば、２～１０又は２～４μｍ）である。例として、糸繊維は、最初に４０μｍ～１５０μｍ、又は４０μｍ～１００μｍ（例えば、約６０μｍ）で形成され得、続いて、例えば、１０μｍ～５０μｍ、又は１０μｍ～３０μｍ（例えば、約２０μｍ）などの、より小さいサイズへの紡糸糸の延伸（例えば、熱延伸）に続く。本開示は、そのようなプロセスのいずれかに使用され得る配合物及びプロセスを説明する。
デンプンベースのポリマー材料として企図されるグレードのＮｕＰｌａｓｔｉＱは、非常に高い分子量（例えば、少なくとも３００万、３００万～１０００万、５００万～７００万、７００万～９００万、又は更には１０００万～１８００万）を有し得るが、出願人は、驚くべきことに、少なくとも部分的にこの材料によって呈される特定の特性のために、そのような高分子量材料の有意な画分を含む繊維を紡糸させることが可能であることを見出した。例えば、このデンプンベースの材料は、非常に高い分子量（したがって、非常に高いゼロ剪断粘度（Ｅｔａ－０、η０）、並びにそれに対応して高剪断粘度ηｓ及び伸張又は伸長ηＥ粘度）を呈するが、出願人は、特定の選択が動作パラメータで、及び組成物配合に行われる、商業的なスパンボンド、メルトブロー又は糸生産ラインで達成可能なプロセス条件下でさえ、この材料がまた、それが依然として紡糸されることを可能にする特性を呈することを発見した。例えば、出願人は、このデンプンベースの材料が優れた剪断感度を呈し、そのため、ゼロ剪断粘度が非常に高い（例えば、従来のＴＰＳ材料よりもおよそ少なくとも１桁大きい、１０６又は１０７Ｐａ・ｓ超）であり得るが、剪断粘度が、特に、以下に記載されるように、調節され得る他の「ハンドル」又は「レバー」と結合されている場合、商業的な生産ライン剪断速度（例えば、２００～１５００ｓ－１）まで迅速に低減され得ることを発見した。
例えば、優れた剪断感度に加えて、デンプンベースのポリマー材料はまた、熱可塑性希釈剤可塑剤に対して優れた応答性を呈することも見出されており、より高いメルトフローインデックスを有するポリプロピレン又は同様の熱可塑性ポリマーの添加は、流動特性を劇的に改善する。本明細書に説明される条件下で紡糸可能であるように、デンプンベースのポリマー材料を希釈及び可塑化する際に使用するために選択される希釈剤のＭＦＩ又は他の特性は、プロセスがスパンボンドプロセス、メルトブロープロセス、糸プロセス、又は他の溶融押出繊維紡糸プロセスであるかどうかに依存し得る。例えば、採用される特定のプロセスに応じて、異なる希釈剤が選択され得る。
加えて、デンプンベースの材料は、押出温度が上昇するにつれて粘度を顕著に低下させるという点で、押出温度に対する優れた応答性を呈する。したがって、ブレンドを更に可塑化するために、押出温度が、所与の紡糸口金剪断速度を伴う所与のプロセス剪断速度（例えば、スパンボンド、メルトブロー、又は糸などの、多くの紡糸プロセスについて、約２００ｓ－１）で、特定の選択された範囲（例えば、１７０℃～２３０℃、１７５℃～２２５℃、１８０℃～２００℃、又は１８０℃～１９５℃）にあり、かつ有効量の高メルトフローインデックス熱可塑性材料がデンプンベースのポリマー材料と配合される、紡糸条件を提供することによって、組成物が、溶融流動不安定性を回避しながら、所与のシステムを通して処理されることができる。実際の剪断速度は、ダイ直径、流量（例えば、ＧＭＨ：グラム／分／孔）、及び材料の密度に基づいて変化する。一般に、紡糸口金剪断速度は、様々な糸、スパンボンド、メルトブロー、又は同様の溶融押出繊維紡糸プロセスにわたって、４００～１０，０００ｓ－１の範囲であり得る。
例として、スパンボンド又はメルトブロープロセスでは、組成物は、１０００ｓｅｃ－１で約１２５Ｐａ・ｓ以下、又は９５Ｐａ・ｓ以下（例えば、５０～６５Ｐａ・ｓ以下）の剪断粘度を呈し得る。そのような条件下では、例えば、１５μｍ～１００μｍ、１０μｍ～５０μｍ、又は１５μｍ～３０μｍ）などの、少なくとも１０μｍの直径を有する、スパンボンド繊維が生産され得る。適切な希釈剤可塑剤選択によると、例えば、２～１０μｍ、又は２～４μｍなどの、５μｍ以下の直径を有する、メルトブロー繊維が生産され得る。適切な希釈剤可塑剤選択によると、例えば、約６０μｍなどの、４０～１５０μｍ、４０～１００μｍ、４０～８０μｍなどの、４０μｍ以上の直径を有する、糸繊維が生産され得、糸プロセスで典型的に採用される加熱された延伸ロールにおいて、初期繊維形成後により小さい最終直径（例えば、約２０μｍなどの、１０μｍ～５０μｍ、１０μｍ～３０μｍ）まで下方に延伸され得る。当然のことながら、スパンボンド、メルトブロー、及び糸プロセスは、単なる例示であり、本明細書で詳述される原理を使用して、様々な直径の繊維を生産する、他の同様の繊維紡糸プロセスが使用され得る。
いずれの場合も、組成物が非常に高い分子量のデンプンベースのポリマー材料の実質的な画分を含む繊維紡糸をそのような「ハンドル」又は「レバー」が達成するのに十分であることは驚くことである。これは、歪み硬化添加剤が組成物に具体的に添加されない場合でも可能である。例えば、出願人は、他の熱可塑性デンプン材料がそう見えるように、採用される現在企図されているデンプンベースのポリマー材料が、歪み減粘ではなく、それら自体で歪み硬化するように見えることを更に観察した。
好適な高分子量のデンプンベースの材料の例は、商品名「ＮｕＰｌａｓｔｉＱ」の下で、ＢｉｏＬｏｇｉＱから入手可能であり、特にそれらは、本明細書に説明される非常に高い分子量を有する。ＮｕＰｌａｓｔｉＱ材料（特にＮｕＰｌａｓｔｉＱ ＧＰ及びＮｕＰｌａｓｔｉＱ ＣＧ）のいくつかの特性は、様々な出願人の他の米国特許出願に説明されている（例えば、本明細書にその全体が参照により組み込まれる、米国特許出願第１６／９２５，７０５号（２１１３２．２７．１．１））。本明細書に説明される高分子量のデンプンベースの材料の多くの特性は、ＮｕＰｌａｓｔｉＱ ＧＰ及びＮｕＰｌａｓｔｉＱ ＣＧに対して上記に説明されたものと同様であり得る。他のデンプンベースのポリマーはまた、例えば、そのような材料が、そのような材料の紡糸を可能にする、本明細書に説明される他の主要な特性の少なくともいくつかを呈し得る使用にも好適であり得る。
少なくとも、デンプンベースの材料として、様々なＮｕＰｌａｓｔｉＱグレードのいずれかを使用する場合、結果として得られるブレンドの生分解性は、向上及び／又は加速される。例えば、ポリプロピレン又はポリエチレンなどの、これまで非生分解性とみなされたポリマーを含むポリマー／ＮｕＰｌａｓｔｉＱブレンドにおいて、ブレンド製品中の炭素原子の実質的部分又は全て（ＰＰ及びＰＥのものを含む）は、微生物によって、はるかにより迅速にＣＯ２及び／又はＣＨ４に変換され得る。言い換えれば、ＮｕＰｌａｓｔｉＱは、ＮｕＰｌａｓｔｉＱがポリプロピレン又はポリエチレンに密接に分散している均一な混合物において、ポリプロピレン又はポリエチレンとブレンドされると、ポリプロピレン又はポリエチレンを生分解性にすることができる。加えて、ＰＬＡ又はその他（例えば、ＰＢＡＴ、ＰＢＳ、ＰＣＬ、ＰＨＡなど）などの堆肥化可能又は生分解性であるとこれまでみなされているポリマーとブレンドするとき、そのような他のポリマーの生分解の速度及び／又は程度は、任意の所与の条件下でＮｕＰｌａｓｔｉＱデンプンベースの材料の添加によって更に向上し得る。微生物変換の速度は、構造の厚さ、物品の他の形態（例えば、粉末対より大きい連続片）、微生物の数、微生物のタイプ、環境条件（例えば、ｐＨ、湿度、温度など）、製品中の他のポリマーに対するＮｕＰｌａｓｔｉＱデンプンベースの材料の比率、ブレンド中のプラスチックのタイプ、プラスチック中の炭素結合の強度などの、数個の因子に依存する。
したがって、本実施形態は、商業的なライン剪断速度で紡糸口金を予押してそのような組成物を処理するときに、所望の流動学的特性が得られる（例えば、剪断応力を臨界閾値未満に維持する）ことを確保するような様式で、非常に高い粘度のデンプン材料（例えば、薄繊維形成における使用のために上記に説明されたデンプンよりも少なくとも１桁大きい可能性がある粘度特性を有する）を熱可塑性希釈剤ポリマー材料とブレンドすることによって、例えば、スパンボンドプロセス、メルトブロー繊維プロセス糸、又は他の繊維溶融紡糸プロセスで使用される際に、高分子量デンプン材料からの薄繊維形成を可能にし、これは、そのようなデンプン組成物が、従来の熱可塑性材料から別様に形成される繊維内に有利に組み込まれることを可能にし、したがって、そのような繊維、及びそれらから形成される不織ウェブの持続可能特性を改善する。
向上した持続可能な生物学的内容を伴うそのような配合物を提供することに加えて、本実施形態はまた、組成物内にデンプンベースのポリマー材料を含めることと関連付けられた１つ以上の機械的又は物理的利点を提供するそのような製品（例えば、組成物、薄繊維、それらから形成された不織ウェブ、及びそのような繊維構造を組み込む任意の物品）を対象とする。例えば、現在企図されるデンプンベースの材料の組み込みは、実際には、配合されるか、又は別様にブレンドされる熱可塑性ポリマー材料の臨界剪断応力閾値特性を向上させ得、例えば、従来の樹脂を使用して、スパンボンド、メルトブロー、糸、又は同様の繊維生産プロセスが実行されるパラメータにおける製造者の追加の柔軟性を提供する。例えば、典型的なポリプロピレン組成物は、約１００ｋＰａの臨界剪断応力を呈し、その閾値を上回ると溶融流動不安定性が起こり、これは、臨界剪断応力を上回る、そのような条件下で使用可能な繊維を効果的に紡糸することを不可能にする。本発明の高分子量のデンプンベースのポリマー材料は、実際に、適用可能な臨界剪断応力閾値を増加させ、高分子量デンプンベースの材料が配合物にどの程度添加されるかに応じて、より高い剪断応力、例えば、最大約１２５ｋＰａ、１５０ｋＰａ、又は更に２００ｋＰａで組成物が効果的に処理されることを可能にする。そのようなものは、明確な利点であり、より薄い繊維の生産、より速いライン速度などを可能にする。
最後に、二成分又は他の多成分繊維幾何学的形状を提供する可能性に加えて、本開示は、異常な繊維形態特性、例えば、その上に提供された「隆起」を有する繊維を提供し得、そのような隆起は、デンプン成分（又は繊維が形成される配合されたブレンドの別の成分）を含むか、又は本質的にそれから構成され得る。そのような隆起は、通常の略円形の繊維半径又は直径から、例えば、１５～３０μｍの厚さ（「直径」）を有する繊維に関して、１～４μｍだけ変動し得る（すなわち、それらの半径又は厚さが）。
ＩＩＩ．例示的な物品及び方法
本ブレンド及びプロセスは、デンプンベースのポリマー材料に対する希釈剤として作用するように構成されたメルトフローインデックスを有する１つ以上の熱可塑性ポリマー材料を含み得る。ポリプロピレンは、そのような材料の例であるが、他の熱可塑性ポリマーもまた、使用に好適であり得る。例として、選択された熱可塑性ポリマーは、少なくとも３５（例えば、３５～１７５０、３５～１５５０、３５～１２５０、３５～１０００、３５～７５０、又は３５～５００などの、３５～２０００）のメルトフローインデックス（ＭＦＩ）を有し得る。ポリプロピレンについて、そのようなＭＦＩ値は、２．１６ｋｇの荷重で２３０℃におけるものであり得る。ポリエチレンについて、そのようなＭＦＩ値は、２．１６ｋｇの荷重で１９０℃におけるものであり得る。採用される希釈剤材料のＭＦＩ又は他の特性は、配合物が、スパンボンド、メルトブロー、糸、又は他の薄繊維押出／紡糸プロセスで使用されるかどうかに依存し得、システムを通過するための配合物に対する十分に低い剪断粘度（例えば、２００ｓ－１において、Ｌ／Ｄ＝３０の１ｍｍ直径ダイを使用して１９０℃で測定される、本明細書に説明されるＢＰＩ）を確保するために必要な流動学的特性を有する配合物を提供するために選択がなされ、特に紡糸口金と関連付けられた高剪断条件を通して、溶融流動不安定性を回避する粘度を有する。一実施形態では、例えば、３５のメルトフローインデックスを有する熱可塑性ポリマー材料、及び１００～２０００、１００～１７５０、１００～１５５０、１００～１２５０、１００～１０００（例えば、１００～５００、又は４００～６００など）のメルトフローインデックスを有する別のものなどの、２つ以上のそのような希釈剤材料が使用され得る。一実施形態では、第１の希釈剤材料は、例えば、ＮｕＰｌａｓｔｉＱ又は他のマスターバッチにおいて、デンプンベースのポリマー材料と予めブレンドされ得る。マスターバッチに含まれるそのような第１の希釈剤材料は、比較的低い、例えば、３５～１００などの、２００以下、又は１００以下である、ＭＦＩ値を有し得る。そのようなマスターバッチは、処理時に第２の希釈剤材料とブレンドされ得、第２の希釈剤材料の選択は、採用されるプロセス（例えば、スパンボンド、メルトブロー、糸など）に依存する。一実施形態では、第２の希釈剤材料は、第１の希釈剤材料よりも高いＭＦＩ値を有し得る。当然のことながら、任意の中間マスターバッチを使用せずに、完全に希釈された組成物を提供することも可能である。
本ブレンド及びプロセスは、デンプンベースのポリマー材料に対する希釈剤として作用するように構成されたメルトフローインデックスを有する１つ以上の熱可塑性ポリマー材料を含み得る。ポリプロピレンは、そのような材料の例であるが、他の熱可塑性ポリマーもまた、使用に好適であり得る。例として、選択された熱可塑性ポリマーは、少なくとも３５（例えば、３５～１７５０、３５～１５５０、３５～１２５０、３５～１０００、３５～７５０、又は３５～５００などの、３５～２０００）のメルトフローインデックス（ＭＦＩ）を有し得る。ポリプロピレンについて、そのようなＭＦＩ値は、２．１６ｋｇの荷重で２３０℃におけるものであり得る。ポリエチレンについて、そのようなＭＦＩ値は、２．１６ｋｇの荷重で１９０℃におけるものであり得る。採用される希釈剤材料のＭＦＩ又は他の特性は、配合物が、スパンボンド、メルトブロー、糸、又は他の薄繊維押出／紡糸プロセスで使用されるかどうかに依存し得、システムを通過するための配合物に対する十分に低い剪断粘度（例えば、２００ｓ－１において、Ｌ／Ｄ＝３０の１ｍｍ直径ダイを使用して１９０℃で測定される、本明細書に説明されるＢＰＩ）を確保するために必要な流動学的特性を有する配合物を提供するために選択がなされ、特に紡糸口金と関連付けられた高剪断条件を通して、溶融流動不安定性を回避する粘度を有する。一実施形態では、例えば、３５のメルトフローインデックスを有する熱可塑性ポリマー材料、及び１００～２０００、１００～１７５０、１００～１５５０、１００～１２５０、１００～１０００（例えば、１００～５００、又は４００～６００など）のメルトフローインデックスを有する別のものなどの、２つ以上のそのような希釈剤材料が使用され得る。一実施形態では、第１の希釈剤材料は、例えば、ＮｕＰｌａｓｔｉＱ又は他のマスターバッチにおいて、デンプンベースのポリマー材料と予めブレンドされ得る。マスターバッチに含まれるそのような第１の希釈剤材料は、比較的低い、例えば、３５～１００などの、２００以下、又は１００以下である、ＭＦＩ値を有し得る。そのようなマスターバッチは、処理時に第２の希釈剤材料とブレンドされ得、第２の希釈剤材料の選択は、採用されるプロセス（例えば、スパンボンド、メルトブロー、糸など）に依存する。一実施形態では、第２の希釈剤材料は、第１の希釈剤材料よりも高いＭＦＩ値を有し得る。当然のことながら、任意の中間マスターバッチを使用せずに、完全に希釈された組成物を提供することも可能である。
ポリプロピレンは、そのようなプロセスで使用するのに特に好適な材料の一例であるが、例えば、限定されるものではないが、ポリエチレン、他のポリオレフィン、ＰＬＡ、ＰＢＡＴなどのポリエステルなどを含む、他の熱可塑性材料もまた、使用に好適であり得る。例えば、いくつかのポリエステルは、糸繊維の形成において特に有用であり得る。好適な熱可塑性材料の例は、本明細書に説明されるように、デンプンベースのポリマー材料のＭＦＩ値よりも大きいＭＦＩ値を有し得る。そのようなＭＦＩ値は、典型的には、標準化された条件下で（例えば、ＡＳＴＭ Ｄ－１２３８又は他の関連標準）、ｇ／１０分の単位で記載されている。そのような値は、デンプンベースのポリマーのメルトインデックスよりも高い。例として、表１に示されるような例示的な高分子量ＮｕＰｌａｓｔｉＱ材料についてのＭＩは、２１．６ｋｇの荷重下で１７０℃で６ｇ／１０分である。そのような材料は、非常に粘性であり、標準化された試験条件下でほとんど流動しない。実際問題として、値が非常に低いため、かつ任意のそのような流れの有意な画分がそのような条件下のＮｕＰｌａｓｔｉＱ材料の分解に起因し得るため、標準的な２．１６ｋｇの重量を使用して１９０℃の標準温度でＭＦＩを測定することが非常に困難であり、そのため、任意の測定された値は、非常に一貫性がない可能性がある。ＮｕＰｌａｓｔｉＱ材料が安定しており、かつ一貫して正確な測定が、２１．６ｋｇのより高い荷重下で１７０℃で可能であるため、これは、表１に示されている値に対する報告された条件である。
デンプンベースの材料の流動学的特性を改善するための希釈剤として使用される熱可塑性材料は、従来の石油化学「化石燃料」源、又はいわゆる「グリーン」若しくは再生可能資源（例えば、ｂｉｏＰＥ、ｂｉｏＰＥＴ、ＰＬＡ、他のポリエステルなど）から供給され得る。石油化石燃料対再生可能資源は、様々な分析方法を使用して互いに区別され得、例えば、そのうちの１つは、材料内のＣ１４対Ｃ１２の比率を決定することを伴い得る。例として、石油化石燃料源は、Ｃ１４内容物を含有しないが、再生可能又は持続可能な材料（再生可能及び持続可能は、本明細書では互換的に使用される）から供給される材料（「グリーン」ＰＥ対従来の化石燃料ＰＥなどの、同じ材料でも）は、Ｃ１４の高含有量（例えば、１兆の炭素原子中におよそ１）を呈することになる。当然ながら、２つのそのような異なる供給材料（化石燃料由来対再生可能資源）の間を識別及び区別するための他の分析方法が存在する。当業者は、再生可能材料が、化石燃料源（発達するまでに少なくとも数万年かかる）ではなく、生成後に生成を補充され得る（例えば、約１００年以内に再生される）出発材料に由来することを理解するであろう。そのような再生可能資源材料の例としては、様々な植物デンプン、サトウキビ、トウモロコシ、又は他の植物製品などの、様々な植物作物を含む。所望のＭＦＩ特性を有するデンプンベースのポリマー材料及び熱可塑性希釈剤材料は、ペレット、粉末、凝結体、スラリー、及び／又は液体などの、任意の所望の形態で提供され得る。
本組成物は、多種多様な薄繊維溶融紡糸プロセスのいずれかを通じて、任意の所望の物品の製造に使用される薄繊維を形成するために使用され得る。そのようなプロセスの例としては、限定されるものではないが、様々なスパンボンド、メルトブロー、糸、及び他のプロセスが挙げられ、その詳細は、当業者には明らかであろう。そのような薄繊維は、様々な不織布構造、又はカード繊維（例えば、糸の場合）などの生産に使用され得る。薄繊維はまた、生産され、巻き取られ、次いで、布又は他の物品が形成され得る中間材料として提供され得る。そのような布は、不織布、又は織布若しくは編布などであり得る。デンプンベースのポリマー材料を含む本明細書に説明されるような薄繊維は、多種多様な使用を有し得ることが明らかであろう。組成物が、デンプンベースのポリマー材料と、特に所望のメルトフローインデックス特性を有する１つ以上の熱可塑性ポリマー材料と、を含む際、そのような成分は、紡糸前に一緒に配合され得る（例えば、相溶化剤の有無にかかわらず）。例として、材料は、全て、事前に一緒に配合され、次いで、押出機に供給され得る。
一実施形態では、デンプンベースの材料は、マスターバッチの形態で提供され得、マスターバッチは、熱可塑性希釈剤材料、及び任意選択的に相溶化剤を既に含む。マスターバッチは、紡糸が発生する同じプロセスで、押出機内の追加の熱可塑性希釈剤材料とブレンドされ得る。例えば、マスターバッチは、デンプンベースのポリマー材料、相溶化剤、及び所望のＭＦＩ値を有する第１の熱可塑性希釈剤材料を含み得る。そのようなマスターバッチは、次いで、紡糸直前に別の又は追加の熱可塑性ポリマー希釈剤材料（例えば、所望のＭＦＩを有する）と更にブレンドされ得る。そのようなブレンド又は配合のために多数の可能性が存在することが明らかであろう。紡糸プロセスで最終ブレンド又は配合が起こる場合、例えば、具体的に選択されたメルトフローインデックス特性を有する熱可塑性ポリマーのうちの１つ以上、及びデンプンベースの材料は、押出機（例えば、その１つ以上のホッパー）に供給され得る。異なる材料は、押出機に、同じチャンバに、異なるチャンバに、ほぼ同時に（例えば、同じホッパーを介して）、又は異なる時期に（例えば、異なるホッパーを介して、一方は、他方よりも早くスクリューに沿って押出機に導入される）供給することができる。そのようなプロセスに多くの可能性が存在することは明らかであろう。
多くのブレンドの可能性が考えられることが明らかであろう。一実施形態では、デンプンベースの材料を含む任意の提供されるマスターバッチは、具体的に選択されたメルトフローインデックス値を有する１つ以上の熱可塑性ポリマーのうちの少なくとも一部分を既に含み得る。例えば、熱可塑性ポリマーが、異なるメルトフローインデックス値（例えば、３５及び５００、又は１００及び５００、又は３５及び１５５０など）を有する２つ以上の異なるポリマーを含む場合、マスターバッチは、デンプンベースの材料と既に配合された１つのそのような熱可塑性ポリマーを既に含み得る。相溶化剤はまた、典型的には、そのようなマスターバッチ中に存在し得る。例として、薄繊維を紡糸するために使用される最終組成物が、２５重量％のデンプンベースのポリマー、４％の相溶化剤、及び特定のメルトフローインデックス値を有する７１％の熱可塑性ポリマーを含むことが意図される場合、マスターバッチは、５０重量％のデンプンベースの材料を含み得、８％の相溶化剤を有し、４２％の熱可塑性ポリマーのうちの１つ以上を有する。例として、マスターバッチは、次いで、１：１（又は他のブレンド比）で、特に所望のメルトフローインデックス値を有する追加の熱可塑性ポリマーとブレンドされて、薄繊維が紡糸される最終組成物を達成し得る。
本組成物の重要な特徴は、選択されたデンプンベースの材料が、繊維紡糸に好適なものとして上記に説明されたた多くのデンプンベースの材料よりも高い高分子量を有することであり得る。例えば、繊維へのデンプンベースの材料の組み込みにおける以前の作業は、組成物が紡糸されることを可能にし得る流動学的特性を有するように、デンプンベースの材料のアミロース含有量を増加させるための（例えば、酵素的脱分岐を通じて）、又はデンプンベースの材料の分子量を別様に低減するための労力に焦点を当てている。そのような修飾を伴っても、米国特許出願公開第２０１９／０３３０７７０号は、そのようなブレンドが紡糸され得るが、そのようなブレンドの流動学的特性が、商業的な剪断速度で、商業的なライン速度（例えば、５００～１０００ｍ／ｍｉｎ以上）で実行する製造プロセスと依然として非互換的であったこと、及び生産ラインがそのような速度で実行された場合に、そのようなデンプン含有組成物を有する繊維が破断することになったことを記載している。ライン速度を低減するためのそのような適応もまた、実際には、形成される繊維の強度を低下させ得、当然、望ましくない。加えて、そのような以前の試みに説明されている組成物は、有意な含水量を含む。そのような残留水分（そのほとんどがデンプン分子に結合された結合水として存在する）を除去することは、困難であり得るが、残留する水の存在は、様々な材料特性に望ましくない影響を与え得るか、又は別様に望ましくない。結合水が保持されたそのような以前の試みとは対照的に、本明細書で企図されるような少なくともいくつかの実施形態では、高分子量のデンプンベースの材料の含水量は、最小限であり、例えば、任意の結合水を含めても、２％以下、又は１．５％以下である。
市販のグレードのＮｕＰｌａｓｔｉＱが以前に利用可能であった、同じ反応性押出プロセスを使用して、出願人は、ここで、高分子量ＮｕＰｌａｓｔｉＱを調製しており、実証されたものは、薄繊維を紡糸するのに好適な組成物に組み込まれ得る。薄繊維紡糸に好適なそのようなＮｕＰｌａｓｔｉＱ材料は、出願人から入手可能である。いずれの場合も、現在説明及び企図されているデンプンベースのポリマー材料は、紡糸可能であることが既に示されている任意のデンプンベースの材料よりも顕著に高い分子量値を呈する。デンプンベースの材料を含む組成物から薄繊維を紡糸するように文献に説明されている以前の試みは、デンプンベースの成分が最大約１００万、場合によっては、最大およそ２００万程度の分子量（重量平均分子量）を有する、そのような繊維を紡糸することに成功しただけであった。例えば、文献中の多くのそのような例で使用されるＳｔａｒ Ｄｒｉ－１００は、本明細書に説明されるデンプンベースのポリマー材料の分子量測定に使用される同じゲル浸透クロマトグラフィー方法を使用して測定されたとき、約２１，０００のみの分子量を有する。
当該分野における例外のいくつかとして、米国特許出願公開第２０１９／０３３０７７０号は、デンプンがブレンドの３０重量％以下で含まれる、２９０万の分子量を有するデンプンベースの材料を使用する例を含むと報告されているが、出願人は、少なくとも３００万、４００万、又は５００万ダルトンなどの、有意に高い重量平均分子量を有するデンプンベースのポリマー材料の有意な画分（例えば、少なくとも１％、少なくとも３％、少なくとも５％、少なくとも１０％、少なくとも１５％、又は少なくとも２０％）を含む組成物からの繊維の紡糸の成功を認識していない。そのようなことは、粘度が分子量とともに指数関数的に上昇し、非常に高い粘度を有する組成物が薄繊維紡糸のための不十分な候補であることを考えると、驚くべきことではない。例えば、本発明者らのうちの少なくとも１人は、特に、商業的なライン速度（溶融不安定性が起こる臨界値に剪断速度及び適用される剪断応力が近づく）で、本明細書に説明されるような高分子量を有するデンプンベースのポリマー材料の有意な画分（例えば、表３Ａ及び３Ｂを参照）を含む組成物から薄繊維を防止することが不可能であると考えていた。本開示は、そのようなことをどのように達成するかを説明する。
デンプンベースの材料は、トウモロコシデンプン、タピオカデンプン、キャッサバデンプン、小麦デンプン、ジャガイモデンプン、米デンプン、ソルガムデンプン、藻類デンプンなどの、１つ以上の植物からの１つ以上のデンプンから形成され得る。いくつかの実施形態では、異なるタイプのデンプンの混合物が、参照により既に組み込まれている、出願人の以前の出願に説明されているように、使用され得る。他の実施形態では、デンプンベースの材料を形成する際に単一のデンプンのみが使用され得る。デンプンベースの材料は、典型的には、デンプンに加えて可塑剤を用いて形成される。一実施形態では、デンプンベースのポリマー材料が形成される材料は、本質的にデンプン及び可塑剤から構成され得る。臭気低減剤、又は他の補助剤などの追加の成分が任意選択的に含まれ得る。臭気低減剤（例えば、バニリン）の使用は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、出願人の米国特許第１０，９２０，０４４号（２１１３２．１２．１）に説明されている。デンプンベースのポリマー材料がデンプン及び可塑剤から形成されると、相溶化剤又は他の補助剤は、デンプンベースのポリマー材料及び熱可塑性希釈剤ポリマー（例えば、選択されたＭＦＩ値を有するポリプロピレン）を含むマスターバッチに配合され得る。
デンプンベースの材料は、ほとんどのデンプンから形成され得る。例えば、デンプンベースの材料の少なくとも６５重量％、少なくとも７０重量％、少なくとも７５重量％、又は少なくとも８０重量％は、１つ又は複数のデンプンに起因し得る。一実施形態では、最終的なデンプンベースの材料の６５重量％～９０重量％は、１つ以上のデンプンに起因し得る。ごくわずかな水含有（例えば、１．５～２％以下）以外に、本質的に最終的なデンプンベースの材料の残りは、可塑剤（例えば、グリセリン）であり得るか、又は可塑剤に起因し得る。臭気低減剤が含まれる場合、臭気低減剤は、典型的には、非常に少量（例えば、１～１００、又は１～１０ｐｐｍなどの、１％未満、多くの場合０．１％未満）で含まれる。上記の百分率は、デンプンベースの材料が形成される出発材料に対するデンプンの百分率、又はデンプンに由来するか若しくはそれに起因する最終的なデンプンベースの材料のその割合を表すことができる（例えば、デンプンベースの材料の少なくとも６５％は、出発材料としてのデンプンに起因し得る（これらから形成され得る））。実質的に残りは、可塑剤に起因し得る。
例として、デンプンベースの材料が形成される材料は、少なくとも１２重量％、少なくとも１５重量％、少なくとも１８重量％、少なくとも２０重量％、少なくとも２２重量％、３５重量％以下、３２重量％以下、３０重量％以下、２８重量％以下、又は２５重量％以下の可塑剤を含むことができる。そのようなパーセンテージは、可塑剤に由来するか、又は可塑剤に起因する完成したデンプンベースの材料の画分を表し得る。
例示的な可塑剤として、グリセリン、ポリエチレングリコール、ソルビトール、多価アルコール可塑剤、ヒドロキシル基を有しない水素結合形成有機化合物、糖アルコールの無水物、動物性タンパク質、植物性タンパク質、脂肪酸、フタル酸エステル、コハク酸ジメチル及びコハク酸ジエチル並びに関連するエステル、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、ジ、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、他の酸エステル、又はそれらの組み合わせが挙げられる。グリセリンは特に良好に作用する可能性がある。
完成したデンプンベースの材料は、結合水を含む、５重量％以下、４重量％以下、３重量％以下、２重量％以下、１．５重量％以下、１．４重量％以下、１．３重量％以下、１．２重量％以下、１．１重量％以下、又は１重量％以下の水を含み得る。例として、紡糸に好適であるようにデンプンベースのポリマー材料の修飾を一般的に説明する特許参考文献は、相当な結合水（例えば、５～１６％）を含み、本明細書で企図されるデンプンベースの材料に典型的に存在する含水量よりもはるかに高い。更に、より少ない含水量が、デンプンベースのポリマー材料を一般的に説明するいくつかの参考文献に説明され得るが（例えば、フィルムに使用される）、紡糸に好適であるようにそのような材料を修飾する努力は行われておらず、そのようなものに要求される非常に要求の厳しい要件のために、特に、紡糸可能であるように具体的に形成されたそれらの材料が有意な含水量を含む場合、１つのそのような材料を別のものに単純に交換するのは単純な操作ではない。
デンプンベースの材料を形成する際に使用されるデンプン及びグリセリン又は他の可塑剤の割合に関する追加の詳細は、参照により本明細書に既に組み込まれている出願人の他の特許出願に記載されている。ＮｕＰｌａｓｔｉＱ ＧＰの物理的特性を以下の表１に示す。薄繊維を紡糸するために、本明細書で使用される、説明された高分子量のデンプンベースのポリマーについての特性は、表に示されるものと同様であると考えられる。例として、密度、ガラス転移温度、引張強度、ヤング率、破断点伸び、ダート衝撃、及び含水量の特性は、本実施形態で使用するために企図される高分子量のデンプンベースのポリマー材料を表し得る。そのような特性のいずれも、当業者によって理解されるように、様々なＡＳＴＭ又は他の標準のいずれかによって測定され得る。一部の特性は、表１に示されている値とは多少異なる場合がある（例えば、±２５％又は±１０％）。
重量平均分子量は、本明細書に説明されるように、比較的高くてもよく、例えば、３００万～２０００万、５００万～１８００万、又は５００万～１６００万などの、２００万超、３００万超、４００万超、５００万超であってもよい。そのような値は、様々な好適なサイズ排除クロマトグラフィー方法、例えば、ＧＰＣ及び／又はＧＦＣのいずれかを通じて決定され得る。本明細書の例の値は、多角光散乱（ｍｕｌｔｉ－ａｎｇｌｅ ｌｉｇｈｔ ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ、ＭＡＬＳ）及び屈折率（ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ ｉｎｄｅｘ、ＲＩ）検出を有するサイズ押出クロマトグラフィーを通じて決定された。いずれの場合も、そのような分子量値は、紡糸可能であるように既に作製されたデンプンベースの材料よりも有意に高い。デンプンベースのポリマー材料が作製されるデンプンは、同様に、本明細書に説明されるように非常に高い分子量を有し得る。つまり、他の実施形態では、より低い、例えば、２００万未満、又はおそらく更には１００万未満の重量平均分子量を有する出発デンプン又は完成したデンプンベースのポリマー材料を使用することが可能であり得ることが理解されるであろう。粘度は、分子量に強く関連している。高分子量に起因して、現在企図されるデンプンベースの材料はまた、紡糸繊維でこれまで使用されたデンプンベースの材料よりも有意に高い粘度特性を呈する。例えば、所与のプロセス温度（例えば、１７０～１９５℃）又は他の関連温度でさえ、ゼロ剪断粘度は、紡糸でこれまで用いられたデンプンベースの材料よりも少なくとも１桁大きい可能性がある。
特性の一部は、他の熱可塑性デンプン材料と同様であり得るが、他の特性は、典型的なデンプンベースの材料とは極めて異なり得る。例えば、ＮｕＰｌａｓｔｉＱ材料の密度は特に高く、例えば、１ｇ／ｃｍ３超、少なくとも１．１ｇ／ｃｍ３、少なくとも１．２ｇ／ｃｍ３、又は少なくとも１．２５ｇ／ｃｍ３、（例えば、上記の表１に示すように、１．４ｇ／ｃｍ３）である。他の様々な特性もまた、表面的に類似しているように見えるデンプン系ポリマー材料とは実質的に異なる場合がある。記載されるように、ＮｕＰｌａｓｔｉＱ材料は低い含水量を有する。この材料は水分を吸収するため、塑性挙動を示して柔軟になる。湿気の多い環境から取り出されると、材料は乾燥して再び硬くなる（例えば、再び約１．５％未満の含水量を示す）。ＮｕＰｌａｓｔｉＱ（例えば、ペレット形態）中に存在する任意の水分は、処理中に蒸気の形態で放出され得る。結果として、企図されるデンプンベースの材料から生成された薄繊維、不織ウェブ、又は他の物品は、熱可塑性希釈剤材料が、典型的には、水を含まないか、又は無視できる水を含むことになり、かつデンプンベースのポリマー材料中の水の実質的に全てが、典型的には、所望の物品の製造中に放出され得るため、更に低い含水量を呈し得る。
有意な含水量が高温で組成物を処理する能力を妨げ得るため、任意のデンプンベースの材料中の低含水量は、重要であり得る。出願人は、ＮｕＰｌａｓｔｉＱを含むブレンドのフィルムに対して比較的疎水性の特性を観察したが（例えば、ダインペン試験によって決定される）、本発明の複合繊維は、より親水性の特性を呈するように見え、これは、湿潤性又は吸収性が望ましい用途（例えば、おむつ、女性用衛生パッドなど）に有利であり得る。そのような特性は、２５％のＮｕＰｌａｓｔｉＱを含む繊維で観察されており、本明細書に説明される範囲のうちのいずれかの範囲内で、より多いか、又はより少ないＮｕＰｌａｓｔｉＱを含む繊維に提供され得る。
多成分又は二成分（すなわち、「ｂｉｃｏ」）繊維に含まれ得る材料の疎水性に違いがある場合、当然のことながら、多成分又は二成分（すなわち、「ｂｉｃｏ」）繊維中の相又は成分を分離することも可能であり、シースは、１つの組成物のものであり得、コアは、別の組成物のものであり得る。他の二成分幾何学形状もまた、当然ながら可能であり、同様に、異なる繊維成分幾何学的形状（例えば、セグメント化されたパイ繊維、海島繊維など）における組成物の違いを提供し得る。そのような二成分繊維では、場所の一方又は両方（例えば、シース対コア、島対海など）は、デンプンベースのポリマー材料を含み得、他方の場所は、同様に、所望の組成特性を有し得る（例えば、他の二成分繊維場所と比較して、より高いか、又はより低い画分でデンプンベースの材料を含み得るか、又はデンプンベースの材料を全く含まなくてもよい）。
二成分繊維（例えば、シース、コアなど）の幾何学的構造のうちの少なくとも１つがデンプンベースのポリマーを含む、二成分繊維を形成することができることが特に有利である。例えば、本明細書に説明されるように、本発明の非常に高い粘度のデンプンベースの材料が、小径の紡糸口金ダイを通して押し出されて、均質な標準繊維を形成し得ることは、驚くべきであり、かつ有利である。そのような非常に高い粘度のデンプンベースの材料は、例えば、シース／コア又は他の二成分繊維幾何学的形状と関連付けられたものなどの、更に薄い幾何学的形状を通して押し出され得ることが更に驚くべきことである。形成されたそのようなシース／コア二成分繊維を示す図が、コア中のデンプンベースの材料及び熱可塑性材料シース（例えば、ＰＰ、又はＰＬＡ）とともに、図１０～図１７に示されている。他の実施形態では、材料の場所が逆であってもよく、例えば、デンプンベースのポリマーがシース内に存在し、熱可塑性材料がコア内にあってもよく、又はデンプンベースの材料が、両方の部分に存在してもよい（例えば、各々において、熱可塑性材料と異なる比率で）。
比較的低い水含有量であり得るいくつかの他のＴＰＳ材料で一般的であるような、低い水含有量は、エステル化又はエーテル化によってはＮｕＰｌａｓｔｉＱ材料で達成されない。このようなエステル化又は同様の修飾は、費用がかかり、実行が複雑になり得る。更に、本明細書で使用可能なデンプンベースの材料の例示であるＮｕＰｌａｓｔｉＱ材料は、出発デンプン及びグリセリン材料と比較して、機械的、物理的又は化学的に反応及び／又は変更されている。例えば、デンプンベースの材料は、本明細書に説明される押出温度で、例えば、圧力下で、反応性押出プロセスの生成物であり得る。完成したデンプンベースの材料は、天然デンプン及びグリセリンを含むが、出発デンプン材料に対する分子量の変化を含む、化学的及び／又は物理的変化を受けており、単純な混合物として認識されない場合がある。デンプンベースの材料で達成可能な低水含有量は、少なくとも部分的に、デンプン及び可塑剤材料のデンプンベースの熱可塑性高分子への物理的又は化学的変化に起因し得、これにより、天然デンプン又は他の従来の熱可塑性デンプン材料の場合であり得るように、水を保持しない。加えて、ＮｕＰｌａｓｔｉＱ材料は、多くの他の熱可塑性デンプンと共通に、再結晶化又はデンプン老化に抵抗する。通常の熱可塑性デンプンについて、それらは、比較的非晶質の状態からより結晶の状態、すなわち、天然デンプン粉末の天然状態に戻るように、それらが経時的に再結晶化するときに呈する「デンプン老化」の傾向を呈する。ほとんどの熱可塑性デンプンは、熱可塑性デンプン構造が、デンプン分子の移動度、可塑剤の移動、及び経時的な蒸発を制限するために十分に安定化されていないため、経時的に再結晶化する。対照的に、ＮｕＰｌａｓｔｉＱは、いかなる有意な程度にもデンプン老化又は再結晶化しない。いくつかのデンプンベースのポリマー材料は、酵素的に脱分岐され（例えば、アミロース画分を増加させ、アミロペクチン画分を減少させる）、その分子量を減少させるが、本明細書に説明されるデンプンベースのポリマー材料は、典型的には、脱分岐又は他の目的のために酵素的に処理されないが、それらは、出発デンプン材料と比較して、減少（又は増加）した分子量、及び／又は増加したアミロース含有量を呈し得る。いずれの場合も、本明細書に説明されるように、デンプンベースのポリマー材料の結果的に得られる分子量は、比較的高くなり得る。
デンプンベースの材料が熱可塑性であることに加えて、高分子量のＮｕＰｌａｓｔｉＱ材料はまた、周囲温度では固体であり得るが、熱、圧力、及び／又は摩擦が加えられると液体として流動する。有利には、高分子量ＮｕＰｌａｓｔｉＱのペレットは、本明細書に説明されるような希釈剤熱可塑性ポリマーとブレンドされたとき、そのような紡糸のために必要な流動学的特性を達成するために、薄繊維紡糸プロセス（スパンボンド、メルトブロー、又は糸プロセス）を含む、標準的なプラスチック生産プロセスにおける任意の典型的なプラスチック樹脂ペレットと同じように一般的に使用され得る。
デンプンベースのポリマー材料はまた、そのような特性を達成するために歪み硬化成分の添加なしで、それ自体が歪み硬化であり得る。本発明のＮｕＰｌａｓｔｉＱデンプンベースの材料のこの見かけの歪み硬化特性は、それらを紡糸する試みを悪化させる歪み減粘特性を呈するように見える他のデンプンベースのポリマー材料の特性とは対照的である。例えば、歪み硬化材料は、一定の適用された剪断条件下でさえも、経時的に粘度（流動抵抗）を実際に増加させることになるが、一方で、歪み減粘材料は、反対のこと（経時的に低下した粘度）を実施する。本発明のデンプンベースの材料は、それら自体が、配合物に別個の歪み硬化補助剤を添加するいかなる必要性もなしで、そのような歪み硬化を呈し得る。歪み硬化のこの特徴は、重要であり、価値がある。
本発明のデンプンベースの材料は、歪み硬化特性を呈するように見え、これは、そのようなデンプンベースの材料を効果的に紡糸する能力を大幅に支援する。この特性は、そのような非常に高い分子量のデンプンベースの材料によっても、そのような紡糸が起こることを可能にするのに重要であるように見えるもののうちの１つである。
デンプンベースの材料は、無毒であり得、全て食用である原材料を使用して作製される。結果的に得られる高分子量のデンプンベースの材料は、耐水性であり得る。出願人は、興味深いことに、本明細書に説明されるような画分（例えば、約２５重量％）のデンプンベースの材料を含むフィルムが、繊維形態と対照的に、多くの典型的なポリオレフィン（例えば、ポリエチレン又はポリプロピレン）の疎水性と同様の比較的低い（例えば、３４０μＮ（３４ダイン）／ｃｍ以下）である表面湿潤性を有し得ることを観察したが、出願人は、驚くべきことに、本明細書に説明されるように形成されたＮｕＰｌａｓｔｉＱ／ＰＰ不織布が、対照の標準ポリプロピレン不織布及び繊維よりも大きい湿潤性及び吸収性を伴って、有意により親水性であり得ることを観察した。そのような向上した湿潤性は、いくつかの用途（例えば、おむつ、女性用衛生製品などの使い捨て衛生製品）にとって有利であり得る。
例えば、比較として、典型的なポリエチレン及びポリプロピレンフィルムは、多くの場合、約２９０～３２０μＮ（２９～３２ダイン）／ｃｍの表面湿潤性評価を有する。フィルム形態における、そのようなポリオレフィンとのＮｕＰｌａｓｔｉＱのブレンドは、４００μＮ（４０ダイン）／ｃｍ未満、３８０μＮ（３８ダイン）／ｃｍ未満、３６０μＮ（３６ダイン）／ｃｍ、又は３４０μＮ（３４ダイン）／ｃｍ未満のダイン試験（例えば、ＤＩＮ５３３９４／ＩＳＯ８２９６に従って測定される）下における湿潤性値を有する、同様の湿潤性を呈し得る。ただし、上記のように、出願人は、本明細書に説明されるそのようなブレンドの繊維形態が、非常により親水性であるように見える理由を完全には理解していない可能性がある（例えば、３４０μＮ（３４ダイン）／ｃｍ超、３６０μＮ（３６ダイン）／ｃｍ超、３８０μＮ（３８ダイン）／ｃｍ超、又は４００μＮ（４０ダイン）／ｃｍ超の表面湿潤性）。
紙と同様に、ＮｕＰｌａｓｔｉＱは、嫌気性消化槽、産業用コンポスト、又は特定の必要な微生物を含有する同様の廃棄環境の他の条件が存在しないため、比較的湿度の高い条件でも、通常、典型的な保管条件下で生分解を受けない。勿論のこと、そのような条件が存在する場合、ＮｕＰｌａｓｔｉＱが生分解するだけでなく、それとブレンドされた他の非生分解性プラスチック材料（例えば、ポリプロピレン）の顕著な部分は、驚くべきことに、同様に生分解することが示されている。そのようなことの広範な証拠は、参照により既に本明細書に組み込まれる出願人の他の出願に説明されている。
デンプンベースの材料は、実質的に非晶質であり得る。例えば、生デンプン粉末は、典型的には、約５０％の結晶構造を有する。多くの熱可塑性デンプン材料は、同様に比較的高い結晶化度を有する。例として、本明細書に説明されるように使用されるデンプンベースの材料は、約４０％未満、約３５％未満、約３０％未満、約２５％未満、約２０％未満、約１５％未満、約１０％未満、９％未満、約８％未満、７％未満、約６％未満、約５％未満、又は約３％の結晶化度を有し得る。例えば、ＦＴＩＲ分析、Ｘ線回折法、並び対称反射及び透過技術を含むがこれらに限定されない、結晶化度を決定するための任意の好適な試験機序を使用することができる。当業者には、様々な好適な試験方法が明らかになるであろう。
本明細書に説明されるように、プラスチック材料（例えば、デンプンベースの材料を希釈及び更に可塑化するように選択された、より高いメルトフローインデックスを有する熱可塑性材料）とのデンプンベースの材料のブレンドは、デンプンベースの材料が急速に生分解性であるだけではなく、ブレンド内に含まれる非生分解性熱可塑性材料も同様に実際に有意により急速に生分解性になる（高メルトフローインデックス熱可塑性材料単独が有意に別様に生分解性ではない場合であっても）結果をもたらし得る。当然のことながら、そのような結果は、以前に報告されたブレンド内では起こらない。このような結果は、少なくともＮｕＰｌａｓｔｉＱとブレンドした場合に文書化されている。他のプラスチック材料へのデンプンベースの成分の高度に密接なブレンド、及び他の因子が、そのようなことが起こることを可能にし得ると考えられる。
いずれの特定の理論にも拘束されることなく、デンプンベースの材料（例えば、特にＮｕＰｌａｓｔｉＱの場合）は、ポリエチレン又は他の非生分解性プラスチック材料の吸湿性バリア特性を妨害し得ると考えられ、これは、２つを一緒に密接にブレンドし、微生物が、高度に密接に分散したデンプンベースの材料とともに、ブレンドの他の非生分解性プラスチック分子の配置及び結合を分解することを可能にする方式による。デンプンベースの成分の非常に小さな粒子又は領域の高度に密接な分散はまた、デンプン粒子又は領域が非常に良好に分散しているため、微生物が他のポリマー材料に直ちに遭遇することから、任意のそのようなメカニズムにおいて重要であり得る。そのような分散のために、微生物は、所与のデンプンベースの粒子を消費した後、それらが次の隣接するデンプンベースの粒子（より容易に消化され得る）に遭遇するまで、ポリマー材料上で「むしゃむしゃ食べること（ｍｕｎｃｈｉｎｇ）」をし続ける可能性がある。
実際、そのようなブレンドのＰｉＦＭ分析は、デンプン領域「島」を取り囲む典型的な別個の比較的純粋なポリオレフィン「海」が形成されないが、ポリオレフィン「海」内でもデンプン材料が存在し、かつデンプン「島」内にポリオレフィンが存在し、そのため、従来のデンプン／ポリオレフィンブレンド内に存在する別個の比較的純粋な領域が形成されないことを示す。そのような分析に関する更なる詳細は、出願人の特許出願第１５／４８１，８２３号（現在は米国特許第１０，９１９，２０３号）の審査履歴に見出され、その審査履歴は、参照により本明細書に組み込まれる。別の熱可塑性樹脂材料とのＮｕＰｌａｓｔｉＱのブレンドは、従来のデンプン又はデンプンベースの材料とは対照的に、純粋な「海島」特徴の実質的な欠如を呈する。そのようなものは、ブレンドがいくつかの不均一な形態特性を呈することができないことを意味しないが、むしろ、任意のポリオレフィン「海」内でもデンプン材料が存在し、デンプン「島」内にポリオレフィンが存在し、そのため、従来のデンプン／ポリオレフィンブレンド中に存在する別個の比較的純粋な領域が形成されないことを意味する。そのような形態はまた、ＮｕＰｌａｓｔｉＱデンプンベースのポリマー材料とブレンドされたときに、他のプラスチック（例えば、ポリエステル、ポリスチレン、及びその他）で起こると考えられる。理論的には、ポリプロピレン又は他の非生分解性プラスチック材料の長いポリマー鎖は、現在企図されるデンプンベースの材料と均一にブレンドされる場合、バクテリア及び微生物が能動的である環境によってより簡単に切断され得る。その後、廃棄環境（例えば、嫌気性消化槽又は産業用コンポスト）に天然に存在する微生物が、切断された分子を消費して、それらは、天然ベースの鉱化された成分（ＣＯ２、ＣＨ４、及びＨ２Ｏなど）に変換され得る。そのような物品が望ましくない環境（例えば、散らかった状態）中に配設され得る場合でも、非デンプン成分の生分解は、ブレンド中に存在するＮｕＰｌａｓｔｉＱによってはるかに速く達成され得る。少なくともＮｕＰｌａｓｔｉＱの場合、かつ現在までにフィルムの形態で行われた試験では、ＮｕＰｌａｓｔｉＱは、小片へのマクロ構造の断片化を促進するように見えないが、形成される物品は、そのようなプロセスのほとんどに対して実質的に無傷のままであるように見えながら、生分解する傾向がある。この生分解効果は、例えば、各々が参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、出願人の米国特許出願第１６／９２５，７４７号（２１１３２．３０．１）及び同第１６／９２５，７０５号（２１１３２．２７．１．１）に説明されているように、デンプンベースの成分が、非常に小さい領域サイズで、密接に、かつ均質に分散されたときに、更に強化され、より一貫して達成される。いくつかの先行技術の参考文献は、デンプン又は熱可塑性デンプン相が不連続（又は連続）相にあり、ポリオレフィン又は他のプラスチック相が他の相（例えば、不連続デンプン相を有する連続プラスチック相、又はその逆である）にあるブレンド形態を説明し得るが、ＮｕＰｌａｓｔｉＱブレンドは、そのように構造化されない可能性があるが、任意のポリオレフィン又は他のプラスチック樹脂相中のデンプンベースのポリマー材料、並びにデンプンベースのポリマー材料相中のポリオレフィン又は他のプラスチック樹脂材料を含む。
生分解性プラスチックは、微生物の同化（例えば、プラスチック分子に対する微生物の酵素作用）を介して、二酸化炭素、メタン、水、無機化合物、又はバイオマスなどの天然の元素又は化合物に変換される。そのようなプロセスは、「鉱化」と呼ばれることもある。
石油化学原料から作製されたプラスチックは、単量体（例えば、他の小分子と化学的に反応することができる単一の小分子）として誕生する。単量体が連結すると、それらは高分子（「多くの部分」）となり、プラスチックとして知られ得る。連結される前に、多くの単量体は容易に生分解されるが、重合によって連結された後、その分子は非常に大きくなり、微生物による微生物の同化が、多くの材料（特にポリエチレン及びポリプロピレンを含む）に関して、ほとんどの場合、道理にかなった時間枠内で実用的ではないような配置及び結合で連結される。しかしながら、本発明に説明される高分子量ＮｕＰｌａｓｔｉＱデンプンベースの組成物は、他の非植物系ポリマーに向上した生分解性を付与し得る。
堅牢な形態のポリエチレン及びポリプロピレン等のポリオレフィンは、結晶化度が高く、単量体分子を（石油由来又はエタノール由来、又はその他の植物供給源に由来する小さなビルディングブロック分子であろうとなかろうと）長鎖高ポリマーに変換することによって作製される。単量体を接続して長いポリマー鎖を形成する際に作成される結合は強く、切断することが困難である。そのようなポリマー材料（例えば、ポリエチレン及びポリプロピレン）から形成された薄繊維及び物品は、本明細書で定義されるように生分解性ではなく、かなりの強度を有する。当然のことながら、ここで、特定の条件下で、微生物の同化を通じて消費され得、かつ紡糸可能であるように作製され得る、利用可能ないくつかのポリマーが存在するが（例えば、ＰＬＡは、ＡＳＴＭ Ｄ－５３３８又はＡＳＴＭ Ｄ－６４００下で産業的に堆肥化可能であり得、いくつかのＰＬＡは、紡糸され得る）、そのような材料は、ポリエチレン又はポリプロピレンよりも顕著に高価である。所与の物品が、従来の非生分解性プラスチック材料と、紡糸のために好適であるように説明された従来の熱可塑性デンプン「ＴＰＳ」材料（例えば、Ｋｉｍｂｅｒｌｙ－Ｃｌａｒｋ及びＰ＆Ｇの様々な参考文献に説明されるような）とのブレンドから形成される場合でも、そのような配合物中の非生分解性プラスチック成分は、そのようなブレンドの結果として有意な生分解性特性を取得しない。例えば、ブレンドのデンプン部分又は他の認識された堆肥化可能な樹脂成分（例えば、ＰＬＡ）のみが、微生物の同化を行うことができ、そのような成分へのアクセスが非生分解性基質によって遮断又は閉塞されず、いくつかのそのような成分の部分へのアクセスを防止し得る（例えば、ブレンドが生分解性又は堆肥化可能な相をカプセル化する連続的な非生分解性相を含む形態である場合に起こり得るように）。
１つ以上のデンプンベースの材料は、任意の所望の割合で材料の混合物中に存在し得る。例として、デンプンベースの材料は、材料の混合物の少なくとも０．５重量％、少なくとも１重量％、少なくとも２重量％、少なくとも３重量％、少なくとも４重量％、少なくとも５重量％、少なくとも１０重量％、少なくとも１５重量％、少なくとも２０重量％、９９重量％以下、９５重量％以下、９０重量％以下、８０重量％以下、７０重量％以下、６０重量％以下、５０重量％以下、２重量％～６０重量％、５重量％～４０重量％、１０重量％～４０重量％、２０重量％～３５重量％、又は２０重量％～３０重量％の量で含まれ得る。必要に応じて、１つ超のデンプンベースの材料、及び／又はそのメルトフローインデックス又は他の特性のために具体的に選択された１つ超の熱可塑性材料がブレンド中に含められ得る。ブレンド中に含めるための添加剤又は他の成分を識別するために使用される特性の例としては、分子量分布、アイソタクチック性（例えば、アイソタクチックポリプロピレン）、長鎖分岐、ポリプロピレン異性体を組み込むコポリマーなどが挙げられ得る。
以下の例のうちの少なくともいくつかでは、少なくとも２つの熱可塑性材料が含まれ、各々が、異なるメルトフローインデックス値を呈する。一実施形態では、高分子量のデンプンベースの材料の少なくともいくつかの閾値量が含まれるが、物品は、より低い重量平均分子量（例えば、３００万未満、２００万未満、若しくは１００万未満）であり得るか、又は一次デンプンベースの材料とは異なる他の特性を有する別のデンプンベースの材料を含み得ることが可能である。つまり、一実施形態では、より低い分子量のデンプンベースの材料は、意図的に添加されない場合がある。当然のことながら、デンプンベースの材料は、分子量の分布を呈し、高分子量デンプンベースの材料自体でさえ、より低い分子量分子のいくつかの画分を含み得ることが理解されるであろう。
デンプンベースの材料がブレンドされる熱可塑性希釈剤材料は、材料の混合物の少なくとも１重量％、少なくとも２重量％、少なくとも３重量％、少なくとも４重量％、少なくとも５重量％、少なくとも１０重量％、少なくとも１５重量％、少なくとも２０重量％、少なくとも２５重量％、少なくとも３０重量％、少なくとも３５重量％、少なくとも４０重量％、少なくとも４５重量％、少なくとも５０重量％、９９重量％以下、９５重量％以下、９０重量％以下、８５重量％以下、８０重量％以下、７５重量％以下、より典型的には、１０重量％～９０重量％、２０重量％～８５重量％、４０重量％～８０重量％、又は６０重量％～８０重量％の量の材料の混合物で存在し得る。２つ以上のそのような熱可塑性材料（すなわち、各々が異なるメルトフローインデックス特性を有する、そのような熱可塑性樹脂の組み合わせ）がブレンド中に含められ得る。
例として（例えば、スパンボンドプロセスにおいて有用な）ブレンドは、５０～６００、５０～１５０、７５～１２５（例えば、１００）、又は４００～６００（例えば、５００）のそのメルトフローインデックスのために選択された少なくとも１つの熱可塑性材料の有意な画分を含み得る。例えば、そのような熱可塑性材料は、有意により低いメルトフローインデックス（例えば、３５などの１０～５０）を有する追加の第２の熱可塑性材料とともに、配合物の４０～６０％などの、少なくとも５％、少なくとも１０％、少なくとも２０％、少なくとも３０％、少なくとも４０％の量で配合物中に存在し得る。そのような第２の熱可塑性材料は、ブレンドの１０％～３０％、又は１５％～２５％などの、少なくとも５重量％、少なくとも１０重量％、又は少なくとも１５重量％の量で存在し得る。例は、例えば、５０％の１００又は５００のＭＦＩを有するポリプロピレン、２１％の３５のＭＦＩを有するポリプロピレン、４％の無水マレイン酸修飾ポリプロピレン相溶化剤、及び２５％の高分子量のデンプンベースのポリマーを含む、そのようなブレンドを説明する。いくつかの例は、６０～８０重量％の合計２つの異なる希釈剤高メルトフローインデックス熱可塑性ポリマー（例えば、ＰＰ）を集合的に含む。
メルトブロー処理用に配合されたブレンドは、そのメルトフローインデックスのために選択された熱可塑性材料の同様の画分を有し得るが、選択されたメルトフローインデックス値は、メルトブロープロセスと関連付けられたより厳しい処理に起因して、スパンボンドに関してよりも高い可能性がある。例えば、メルトブロープロセス用の熱可塑性材料のうちの１つのメルトフローインデックスは、少なくとも５００、１０００～２０００（例えば、１５００～１６００）ｇ／１０分（例えば、特にポリプロピレンに対して、２．１６ｋｇ下で２３０℃で）であり得る。
糸処理用に配合されたブレンドは、そのメルトフローインデックスのために選択された熱可塑性材料の同様の画分を有し得るが、選択されたメルトフローインデックス値は、糸プロセスと関連付けられたあまり厳しくない処理及び強度要件に起因して、スパンボンドに関してよりも低い可能性がある。例えば、糸プロセス用の熱可塑性材料のうちの１つのメルトフローインデックスは、５０～２００（例えば、２．１６ｋｇの荷重下で２３０℃で約１００ｇ／１０分などの、５０～１５０、７５～１２５）であり得る。同一のマスターバッチ材料（例えば、３５ＭＦＩ希釈剤熱可塑性材料を含む）が、スパンボンド、メルトブロー、又は糸に使用され得、主要な差は、マスターバッチ材料がブレンドされる希釈剤熱可塑性材料のＭＦＩにある。いずれの場合も、全体的な原理は、最高剪断を呈するプロセスのそれらの部分（例えば、紡糸口金）内の溶融流動不安定性の発現を回避しながら、所与の繊維紡糸システム（スパンボンド、メルトブロー、又は糸）を通過するために十分に低いＢＰＩ剪断粘度（以下に説明されるように）を有する結果として得られる配合物を提供することである。同じマスターバッチ配合物の使用、例えば、そのようなプロセスのいずれかのための単一のマスターバッチを使用する能力は、有利であり得るが、例えば、デンプンベースのポリマー材料がマスターバッチ内の任意の所望のＭＦＩ希釈剤熱可塑性材料（例えば、３５ＭＦＩ、１００ＭＦＩ、又はその他）とブレンドされる場合、様々なマスターバッチのいずれかが提供され得ることが理解されるであろう。
相溶化剤は、任意選択的に、材料の混合物中に存在し得、典型的には、マスターバッチの構成要素として提供されるが、代替的に別々に提供され得る。相溶化剤は、無水マレイン酸グラフト化ポリオレフィン（例えば、無水マレイン酸グラフト化ポリエチレン、無水マレイン酸グラフト化ポリプロピレン、無水マレイン酸グラフト化ポリブテン、無水マレイン酸グラフト化ポリオレフィンコポリマー、上記のいずれかの組み合わせなど）などの、修飾されたポリオレフィン又は他の修飾されたプラスチックであり得る。相溶化剤は、アクリレートベースの共重合体を含み得る。例えば、相溶化剤は、エチレンメチルアクリレート共重合体、エチレンブチルアクリレート共重合体、又はエチレンエチルアクリレート共重合体を含むことができる。相溶化剤は、ポリ（酢酸ビニル）系相溶化剤を含み得る。一実施形態では、相溶化剤は、熱可塑性希釈剤材料のうちの１つのグラフト化バージョン（例えば、プラスチック材料がポリプロピレンである場合の無水マレイン酸グラフト化ポリプロピレン）又はブロックの１つが熱可塑性材料と同じ単量体である共重合体（例えば、ブロック共重合体）（例えば、熱可塑性材料がポリスチレン又はＡＢＳである場合のスチレン共重合体）であり得る。特定の相溶化剤の選択は、ブレンドに含まれる熱可塑性希釈剤樹脂材料の独自性に依存することが多く、相溶化剤（存在する場合でも）が選択されて、高分子量のデンプンベースの材料と、使用されている特定のいかなる熱可塑性希釈剤材料との間に良好な相溶性の結果を提供することができる。
存在する場合、最終ブレンドは、少なくとも０．５重量％、少なくとも１重量％、少なくとも２重量％、少なくとも３重量％、少なくとも４重量％、少なくとも５重量％、５０重量％以下、４５重量％以下、４０重量％以下、３５重量％以下、３０重量％以下、２５重量％以下、２０重量％以下、１５重量％以下、１０重量％以下、９重量％以下、８重量％以下、７重量％以下、６重量％以下、０．５重量％～１２重量％、２重量％～７重量％、又は４重量％～６重量％の相溶化剤を含み得る。いくつかの実施形態では、そのような相溶化剤は、必要とされないことになる。マスターバッチは、それがブレンドされる熱可塑性希釈剤材料に対するマスターバッチのブレンド比に応じて、そのような量に対する二重、又は別の乗数を含み得る。例えば、最終ブレンドが４％の相溶化剤を含むことが望ましい可能性がある場合、マスターバッチは、８％の相溶化剤を含み得、これは、１：１の比率で下方ブレンドされる。
プラスチック産業で有用であることが知られている１つ以上の追加の「活性」添加剤が、混合物の少なくとも０．５重量％、少なくとも１重量％、少なくとも１．５重量％、少なくとも２重量％、少なくとも２．５重量％、少なくとも３重量％、少なくとも４重量％、１０重量％以下、９重量％以下、８重量％以下、７重量％以下、６重量％以下、５重量％以下、０．２重量％～１２重量％、１重量％～１０重量％、０．５重量％～４重量％、又は２重量％～６重量％の量で材料の混合物中に含まれ得る。
例として、物品を形成するためのスパンボンド、メルトブロー、糸又は他の紡糸プロセスは、材料の混合物を加熱することを含み得る。本発明のデンプンベースの材料の粘度は、特に温度に敏感であることが観察されている。例えば、高分子量デンプンベースの材料は、従来のデンプン材料を紡糸するために必要とされる程度よりも約１桁大きい粘度特性を呈するが、出願人は、この粘度が、限定されるものではないが、押出及び紡糸が起こるべき適切なプロセス温度を選択することを含む、作用の組み合わせを通じて低減され得ることを見出した。
実施態様では、材料の混合物は、ブレンドのポリプロピレン又は他の希釈剤熱可塑性ポリマーの融点を上回る温度まで加熱され得る。例えば、多くのポリプロピレンは、約１６０℃以上で溶融し得るが、多くのポリエチレンは、約１１０℃以上で溶融し得る。例として、温度は、少なくとも１３０℃、少なくとも１４０℃、少なくとも１５０℃、少なくとも１５５℃、少なくとも１６０℃、少なくとも１６５℃、少なくとも１７０℃、少なくとも１７５℃、少なくとも１８０℃、少なくとも１８５℃、２５０℃以下、２３０℃以下、２２５℃以下、２２０℃以下、２１０℃以下、２０５℃以下、２００℃以下、１９５℃以下、１８０℃～２１０℃、１８５℃～２０５℃、又は１８５℃～２００℃（例えば、１９０℃若しくは１９５℃）であり得る。典型的なポリプロピレンプロセスは、約２３０℃まで加熱され得るが、それは、デンプンベースのポリマー材料の熱的に誘発された分解を最小限に抑えることが望ましい本発明の組成物にとって高過ぎる可能性がある。したがって、少なくともいくつかの実施形態では、紡糸システムの温度は、２１０℃、又は更には２００℃を超えなくてもよい。ある者は、温度とともに粘度が低下するため、そのようなより低い温度が紡糸をより困難にすることになると考えるかもしれないが、出願人は、紡糸の可能性を見出し、そのようなより低い温度では、デンプンベースのポリマー材料の分解を最小限に抑えるという利点さえ見出した。本明細書に説明されるように、出願人はまた、繊維紡糸が可能になるために必要な粘度及び他の流動学的特性を提供するために、そのような温度が十分であることを見出した。
そのような材料の加熱は、例えば、当業者にとって明らかであるように、漸進的な段階が前の段階よりも高い温度まで加熱される多段押出機内で行うことができ、各押出機の段階で材料の混合物を所与の温度まで加熱する。一実施形態では、加熱が始まるブレンド用のそのような押出機の第１段階の温度は、それが製造された反応性押出プロセスにおけるデンプンベースの材料（例えば、ＮｕＰｌａｓｔｉＱ）の温度と同じ範囲にあり得る。
上記のように、繊維形成が起こる処理温度がデンプンベースのポリマー材料の分解温度を上回るほど高くないことを確保にすることが重要であり得る。上記のように、加熱は、配合物の粘度を低下させるために使用され得、本明細書で採用されるデンプンベースの材料は、温度が上昇すると粘度の急激な低減を呈し、これは、組成物が溶融流動不安定性に入ることなく、商業的なライン速度で繊維を紡糸させることができること、及び付随する高剪断速度（例えば、典型的には、紡糸口金で～１０００ｓｅｃ－１以上）を確保することを大幅に支援する。
例えば、剪断応力は、溶融（剪断）粘度×剪断速度に等しく、適用された剪断応力は、繊維を、例えば、１０００ｓｅｃ－１以上の典型的な商業的な紡糸口金剪断速度で、紡糸することができるために、配合物の臨界剪断応力を下回って維持されることが重要である。紡糸に好適な典型的な樹脂（例えば、ポリプロピレン）は、約１００ｋＰａの臨界剪断応力値を呈し、それを上回ると、重度の問題が起こり、使用可能な繊維形成を不可能にする。数個の樹脂は、最大およそ３００ｋＰａのより好ましい臨界剪断応力値を呈し、システムを操作するときに追加の自由範囲を提供して、臨界剪断応力が超えられないことを確保する。本明細書で採用されるデンプンベースのポリマー材料は、典型的な１００ｋＰａの限界よりも高い臨界剪断応力値を呈し、３００～４００ｋＰａ程度に高くてもよく、システムの操作において追加の自由範囲を提供し、これは、適用可能な臨界剪断応力を下回ってシステムを依然として維持しながら、より高いライン速度を可能にし得る。比較的低い臨界剪断応力を有する希釈剤材料を含むマスターバッチ内でブレンドされるときでも、デンプンベースのポリマー材料を含むマスターバッチの臨界剪断応力は、依然として、約２００ｋＰａなどの、１００ｋＰａ超、１２５ｋＰａ超であり得る。そのような材料は、高剪断条件下で処理される配合物の臨界剪断応力を増加させるために、非常に有用な添加剤である。
任意の場合に、熱可塑性希釈剤材料及びデンプンベースの材料を含む材料の混合物は、押出機の１つ以上のチャンバ内で加熱され得る。場合によっては、押出機の１つ以上のチャンバを異なる温度で加熱することができる。押出機の１つ以上のスクリューの速度は、任意の所望の速度であり得る。一実施形態では、システムは、単軸スクリュー押出機として構成され得る。
薄繊維は、材料の混合物を使用して、例えば、スパンボンド、メルトブロー、又は糸プロセスを通じて紡糸される。プロセス及び所望の使用に応じて、形成された繊維は、多種多様な製品のいずれかの製造に使用される中間材料として使用するために生産及び巻き取られ得る。また、プロセス及び所望の使用に応じて、プロセスは、形成された薄繊維をそのような繊維の不織ウェブに変換し得、これは、例えば、熱カレンダ又はその他を通じて、一緒に結合されて、不織布を生産し得る。当業者には明らかであろう、使用され得る他の可能な結合メカニズムが多数存在する（例えば、限定されるものではないが、針パンチ、水流交絡、スルーエアー結合、化学接着剤結合などを含む）。そのようなプロセスは、例えば、異なる層又はフィルムに異なる不織布材料を組み込み得る、多プライ又は多層複合構造を形成するときに、個々のプライ又は層の繊維を一緒に結合するために使用され得るか、又は別個のプライ又は層を一緒に結合するためにも使用され得る。以下に説明される図２１～図２３は、例示的なスパンボンド、メルトブロー、及び糸プロセスを概略的に例示する。
不織布が形成される場合、不織ウェブが、単層又は多層で構成され得る。そのような不織布層又はウェブの重量（例えば、坪量）は、任意の所望の範囲内であり得る。例示的な重量は、多くの場合、１０ｇ／ｍ２（ｇｓｍ）～８００ｇｓｍ、１０ｇ／ｍ２（ｇｓｍ）～５００ｇｓｍ、１０ｇ／ｍ２（ｇｓｍ）～３００ｇｓｍ、１０ｇ／ｍ２（ｇｓｍ）～１５０ｇｓｍ、又は１０～１００ｇｓｍの範囲である。軽量不織布は、例えば、１０～２０ｇｓｍで特に有用であり得る。
生分解試験（例えば、ＡＳＴＭ Ｄ－５５１１、ＡＳＴＭ Ｄ－５５２６、ＡＳＴＭ Ｄ－５３３８、又はＡＳＴＭ Ｄ－６６９１などの任意の適用可能なＡＳＴＭ標準下で）に供されるとき、本明細書に説明される物品は、有意な生分解を呈し得る。そのような試験の下で、かつ所与の期間（例えば、１８０日、３６５日（１年）、２年、３年、４年、又は５年）内で、物品は、典型的には非生分解性ポリマー成分を含む、総ポリマー含有量の実質的な生分解を示し得る。本発明の組成物から作製された物品は、熱可塑性材料も生物分解する結果として、高分子量のデンプンベースのポリマー材料含有量よりも大きい生分解を示し得る。このような結果は、出願人に知られている非生分解性プラスチック材料（例えば、ポリプロピレン）及びデンプンベースの材料を含む全ての従来技術のブレンドが、常にブレンドされた材料のデンプンベースの材料の含有量以下（通常はそれよりも低い）の生分解値を示すという点で新規である。例えば、ポリプロピレンを含むＫｉｍｂｅｒｌｅｙ－Ｃｌａｒｋ又はＰ＆Ｇ特許文献に説明されているものなどの材料は、そのポリプロピレン部分の生分解を呈していない。当然のことながら同じことが言え、そのような文献は、生分解性でないと認識された他のポリマーを含むデンプンブレンドを説明している。当然のことながら、いくつかのそのような参考文献は、物品の生分解性を改善するために、認識された生分解性又は堆肥化可能なポリマー（例えば、ＰＬＡ）の使用を説明する。本発明は、全体的に異なる方式で生分解性に対処し、ポリプロピレン及び同様の「不活性」ポリマーを微生物の同化に影響を受け易くする。当然のことながら、例えば、特定の選択されたメルトフローインデックス値を有する熱可塑性材料として、ブレンド中にＰＬＡ、ＰＢＡＴ、又は他のより多くの「グリーン」ポリマーを組み込むか、又は別様に使用することも本発明の範囲内である。現在のブレンド中に含まれるものなどのポリプロピレンの生物分解は、産業的に認識された呼吸測定ベースの生分解試験（例えば、ＡＳＴＭＤ－５３３８、ＡＳＴＭＤ－５５２６、ＡＳＴＭＤ－５５１１、ＡＳＴＭＤ－６９９１）を使用する様々な第三者試験によって確認されている。
特に、物品を、嫌気性消化槽又は産業用コンポスト条件下における１８０日、３６５日（１年）、２年、３年、又は５年間の生分解を模擬する試験に供するとき、生分解は、物品内のデンプンベースの材料の重量パーセントよりも大きくなり得、他の認識されていない生分解性材料は、その中に含まれていない。言い換えれば、説明されたデンプンベースの材料を含めると、他の熱可塑性材料（デンプンベースの材料不在の、これらの材料単独では有意に生分解できない）の少なくともいくらかの生分解をもたらす可能性がある。
生分解試験を受ける場合、本明細書に説明されたように、ある量のデンプンベースの材料及び他の熱可塑性材料を有する本発明の組成物から作製された物品は、優れた生分解を示し得る。例えば、少なくとも５％、少なくとも１０％、少なくとも１５％、少なくとも２０％、少なくとも２５％、少なくとも３０％、少なくとも３５％、少なくとも４０％、少なくとも４５％、少なくとも５０％、少なくとも５５％、少なくとも６０％、少なくとも６５％、少なくとも７０％、少なくとも７５％、少なくとも８０％、少なくとも８５％、少なくとも９０％、又は更には少なくとも９５％の非デンプンベースの材料（例えば、ポリプロピレン、別のポリオレフィン、又はそれ自体で非生分解性である他のプラスチックなどの、「他の」プラスチック材料）は、ＡＳＴＭ Ｄ－５３３８、ＡＳＴＭ Ｄ－５５２６、ＡＳＴＭ Ｄ－５５１１、ＡＳＴＭ Ｄ－６９９１のいずれかの下で試験されたときに、少なくとも約１年、少なくとも約２年、少なくとも約３年、又は少なくとも約５年の期間にわたって生分解し得る。このような生分解は特に顕著で有利である。
時間の増加とともに、生分解の量は非常に高くなる可能性があり、その結果、少なくともいくつかの実施態様では、実質的に物品全体が、例えば、少なくとも約８５％、少なくとも約９０％、少なくとも約９５％、又は所与の試験標準下でポジティブコントロール（例えば、セルロース）の分解に少なくとも等しい生分解で、生分解する。そのような結果は、１８０日、又は３６５日（１年）以内、２年以内、３年以内、５年以内、又は他の期間内に達成され得る。生分解は、物品中の生分解の量が、同じ条件下で同じ期間試験されたセルロースポジティブコントロールで達成された量の少なくとも９０％である場合、実質的に完全であるとみなすことができる。
図２１は、例示的なスパンボンドプロセス１００を概略的に例示する。当業者は、システムの様々な構成要素が変化し得、例示されたシステム及びプロセス１００が単に例示的であることを認識するであろう。示されるように、ポリマーブレンドは、１つ以上のホッパー１０２を通して押出機１０４に供給され得る。本明細書に説明されるように、配合物（例えば、デンプンベースのポリマー材料及び熱可塑性希釈剤可塑化ポリマー（例えば、所望のＭＦＩ値を有するポリプロピレン）の様々な成分は、異なるホッパーなどを通じて、単一のホッパーに提供され得る。本明細書に説明されるように、デンプンベースのポリマー材料は、デンプンベースのポリマー材料が、少なくとも１つの熱可塑性希釈剤材料、及び任意選択的に相溶化剤と既に予めブレンドされている、マスターバッチ（例えば、出願人から入手可能）として提供され得る。そのようなマスターバッチは、押出機１０４中の追加の熱可塑性希釈剤ポリマーと更にブレンドされ得る。
スパンボンディングのための均質にブレンドされた配合物は、任意の望ましくない汚染物質を除去するために、フィルタ１０６を通過し得る。１０８では、本明細書に説明される配合物の具体的に提供される流動学的特性のため、加熱された配合物（例えば、１９５℃）を、繊維が形成される紡糸口金１１０に搬送するポンプが提供される。１１２では、システムの焼き入れ部分が示されている。１１４では、繊維が、基材（例えば、コンベヤベルト）１１６上への堆積のために細くされて、システムの紡糸口金、焼き入れ部分、及び細くする部分から紡糸されたままの繊維から所望の不織布を形成する。基材１１６と関連付けられた形成区分は、紡糸繊維から不織ウェブを形成するのを支援するために、１つ以上のガイドローラ１１８及び縁ガイド１２０を含み得る。形成後、不織ウェブは、圧縮ローラ１２２及びカレンダローラ１２４を通過し得、その後、形成されたスパンボンド不織ウェブがワインダ１２６上に巻き取られる。
上記及び例で説明されるように、プロセス１００などのスパンボンドプロセスで使用される配合物は、デンプンベースのポリマー材料（例えば、配合物ブレンドの１重量％～３０重量％、５重量％～３０重量％、２重量％～５重量％、５重量％～１０重量％、１０重量％～２０重量％、又は２０重量％～３０重量％などの、本明細書に説明された任意の重量画分で）を含む。熱可塑性希釈剤材料は、結果として得られる配合物の剪断粘度が、溶融流動不安定性の発現なしで、システム１００、特に、プロセスの高剪断紡糸口金繊維形成部分を通過することができるように、十分に低いことを確保するように具体的に選択される。上記及び例で説明されるように、熱可塑性希釈剤は、３５のＭＦＩ値、１００のＭＦＩ値、及び５００のＭＦＩ値などの、異なるＭＦＩ値を有するポリプロピレンを含み得る。一実施形態では、マスターバッチは、５０％のデンプンベースのポリマー材料、８％の相溶化剤、及び４２％の３５ＭＦＩポリプロピレンを含み得るが、他方のポリプロピレン（例えば、１００ＭＦＩ及び５００ＭＦＩ）は、別々に添加され、押出機１０４内のマスターバッチとブレンドされる。そのような例は、単なる例示であり、そのようなスパンボンドシステム及びプロセスにおける使用に好適な１つの可能な配合物を例示する。更なる例として、配合物は、３００Ｐａ・ｓ未満のＢＰＩ（以下に説明される）を有し得、１９５℃で、０．３５ｍｍのダイ直径を通して、２０００ｍ／分で処理されて、約２０μｍの直径を有する繊維を生産し得る。そのような繊維の靭性は、少なくとも１．４ｇｐｄであり得る。多重構造化された繊維（シース／コア又は本明細書に説明される他の幾何学的形状）が、当然ながら可能である。
図２２は、例示的なメルトブロープロセス２００を概略的に例示する。当業者は、システムの様々な構成要素が変化し得、例示されたシステム及びプロセス２００が単に例示的であることを認識するであろう。示されるように、ポリマーブレンドは、１つ以上のホッパー２０２を通して押出機２０４に供給され得る。本明細書に説明されるように、配合物（例えば、デンプンベースのポリマー材料及び熱可塑性希釈剤可塑化ポリマー（例えば、所望のＭＦＩ値を有するポリプロピレン）の様々な成分は、異なるホッパーなどを通じて、単一のホッパーに提供され得る。本明細書に説明されるように、デンプンベースのポリマー材料は、デンプンベースのポリマー材料が、少なくとも１つの熱可塑性希釈剤材料、及び任意選択的に相溶化剤と既に予めブレンドされている、マスターバッチ（例えば、出願人から入手可能）として提供され得る。そのようなマスターバッチは、押出機２０４内の追加の熱可塑性希釈剤ポリマーと更にブレンドされ得る。
メルトブロー繊維を生産するために均質にブレンドされた配合物は、本明細書に説明される配合物の具体的に提供される流動学的特性のため、加熱された配合物（例えば、２０５℃）を、繊維が形成されるダイ本体２１０に搬送するギヤポンプ２０６を通過し得る。２０８では、加熱された空気（例えば、ポリマー配合物よりも高い、例えば、２３０℃などの、２２０℃～２５０℃）は、ダイ本体２１０のダイを通してポリマーを溶融させ、冷却空気（ラベル付けされていない）を通過し得る薄繊維を形成し、繊維は、コレクタ２１２上に収集され、ワインダ２１４上に巻き取られ得る。
本明細書に説明されるように、そのようなメルトブロープロセスは、スパンボンドプロセス（例えば、２～４μｍ対１５～３０μｍ）で形成された繊維よりも典型的に小さい繊維を形成し、配合物は、典型的には、そのようなメルトブロープロセスで用いられる熱可塑性希釈剤材料がより高いメルトフローインデックス値であることを必要とする、より極端な条件に供される。メルトブロー繊維は、典型的には、スパンボンド層（ｓｐｕｎｂｏｎｄｅｄ ｌａｙｅｒｓ、ＳＭＳ）、ハイブリッド構造などを伴う、不織布構造に直接組み込まれるか、又は別個の層として巻き取られ得る。
上記及び例で説明されるように、プロセス２００などのメルトブロープロセスで使用される配合物は、デンプンベースのポリマー材料（例えば、配合物ブレンドの１重量％～３０重量％、５重量％～３０重量％、２重量％～５重量％、５重量％～１０重量％、１０重量％～２０重量％、又は２０重量％～３０重量％などの、本明細書に説明された任意の重量画分で）を含む。熱可塑性希釈剤材料は、結果として得られる配合物の剪断粘度が、溶融流動不安定性の発現なしで、システム２００、特に、プロセスの大部分を通過し、高温空気によって薄繊維に延伸されることができるように、十分に低いことを確保するように具体的に選択される。上記及び例で説明されるように、熱可塑性希釈剤は、３５のＭＦＩ値、及び１５５０のＭＦＩ値などの、異なるＭＦＩ値を有するポリプロピレンを含み得る。一実施形態では、マスターバッチは、５０％のデンプンベースのポリマー材料、８％の相溶化剤、及び４２％の３５ＭＦＩポリプロピレンを含み得るが、他方のポリプロピレン（例えば、１５５０ＭＦＩ）は、別々に添加され、押出機２０４内のマスターバッチとブレンドされる（例えば、１：１又は他の所望の比率）。そのような例は、単なる例示であり、そのようなメルトブローシステム及びプロセスにおける使用に好適な１つの可能な配合物を例示する。更なる例として、配合物は、２００Ｐａ・ｓ未満のＢＰＩ（以下に説明される）を有し得、２０５℃で、０．４ｍｍのダイ直径を通して、２～４μｍの直径を有する繊維を生産し得る。多重構造化された繊維（シース／コア又は本明細書に説明される他の幾何学的形状）が、当然ながら可能である。
図２３は、例示的な糸プロセス３００を概略的に例示する。当業者は、システムの様々な構成要素が変化し得、例示されたシステム及びプロセス３００が単に例示的であることを認識するであろう。他のプロセスにおけるように、ポリマーブレンドは、１つ以上のホッパーを通して押出機３０２に供給され得る。本明細書に説明されるように、配合物（例えば、デンプンベースのポリマー材料及び熱可塑性希釈剤可塑化ポリマー（例えば、所望のＭＦＩ値を有するポリプロピレン）の様々な成分は、異なるホッパーなどを通じて、単一のホッパーに提供され得る。本明細書に説明されるように、デンプンベースのポリマー材料は、デンプンベースのポリマー材料が、少なくとも１つの熱可塑性希釈剤材料、及び任意選択的に相溶化剤と既に予めブレンドされている、マスターバッチ（例えば、出願人から入手可能）として提供され得る。そのようなマスターバッチは、押出機３０２内の追加の熱可塑性希釈剤ポリマーと更にブレンドされ得る。
糸形成のために均質にブレンドされた配合物は、本明細書に説明される配合物の具体的に提供される流動学的特性のため、加熱された配合物（例えば、２０５℃）を、繊維が形成されるフィルタパック紡糸口金３０６に搬送するポンプ３０４に搬送され得る。３０８では、システムの入口空気焼き入れダクト部分が示されている。３１０では、紡糸ダクト、及び３１２では、紡糸仕上げが示されている。そのような糸プロセスにおいて、紡糸ダクト３１０を出る（例えば、３１２で）繊維は、比較的厚く、例えば、６０μｍであり得、比較的遅いライン速度（例えば、６５０ｍ／分）で形成され得る。３１４では、ゴデットローラが示されており、巻き取りローラは、３１６で示されている。そのような糸プロセスでは、この初期部分（図２３のプロセスの左側部分）は、比較的厚い糸繊維の形成を結果的にもたらし、形成されたままの繊維は、図２３に見られるプロセスの右側部分に示されるように、初期繊維形成の直後、又は後に、より小さい直径まで下方に延伸され得る。
いずれの場合も、図２３に示されるように、巻き取りローラ３１６からの比較的厚い糸は、供給スプール（これもまた、これが単に充填された巻き取りローラのうちの１つであり得るため、３１６でラベル付けされる）上で、糸プロセスの延伸段階に移送され得る。比較的厚い糸は、延伸ローラ３２０を横切って、ヒータ３１８を通じて（例えば、１００℃などの７５℃～１３０℃で）搬送され、糸は、より小さい直径まで下方に延伸される。例として、延伸比は、２倍～５倍、又は２倍～４倍（例えば、２．８倍）であり得る。採用される材料に応じて、加熱チューブ（図示せず）、及びテクスチャリングデバイス３２４が存在し得る。例として、ポリアミド材料が使用される場合、そのようなテクスチャリングステップが存在し得る。採用される熱可塑性希釈剤材料がポリプロピレン又は他の同様の材料である場合、テクスチャリングは、提供されなくてもよい。３２６では、完成した糸がローラ上に巻き取られる。例として、３２６における完成した糸は、約２０μｍの直径を有し、約１８００ｍ／分のライン速度で生産され得る（その後延伸される、６０μｍ、６５０ｍ／分における紡糸されたままの糸と比較して）。繊維束は、速度差及び繊維温度を調節することによって、延伸ゴデットとワインダとの間で緩和され得る。
上記及び例で説明されるように、プロセス３００などの糸プロセスで使用される配合物は、デンプンベースのポリマー材料（例えば、配合物ブレンドの１重量％～３０重量％、５重量％～３０重量％、２重量％～５重量％、５重量％～１０重量％、１０重量％～２０重量％、又は２０重量％～３０重量％などの、本明細書に説明された任意の重量画分で）を含む。熱可塑性希釈剤材料は、結果として得られる配合物の剪断粘度が、溶融流動不安定性の発現なしで、システム３００、特に、プロセスの紡糸口金繊維形成部分を通過することができるように、十分に低いことを確保するように具体的に選択される。上記及び例で説明されるように、熱可塑性希釈剤は、３５のＭＦＩ値、及び１００のＭＦＩ値などの、異なるＭＦＩ値を有するポリプロピレンを含み得る。一実施形態では、マスターバッチは、５０％のデンプンベースのポリマー材料、８％の相溶化剤、及び４２％の３５ＭＦＩポリプロピレンを含み得るが、他方のポリプロピレン（例えば、１００ＭＦＩ及び／又は１００ＭＦＩと追加の３５ＭＦＩ ＰＰとのブレンド）は、別々に添加され、押出機３０２内のマスターバッチとブレンドされる。そのような例は、単なる例示であり、そのような糸システム及びプロセスにおける使用に好適な１つの可能な配合物を例示する。更なる例として、配合物は、６００Ｐａ・ｓ未満又は５００Ｐａ・ｓ未満のＢＰＩ（以下に説明される）を有し得、２０５℃で、０．３５ｍｍのダイ直径を通して、プロセスの紡糸部分で６５０ｍ／分、プロセスの延伸部分で１８００ｍ／分で処理されて、約２０μｍの直径を有する繊維を生産し得る。そのような繊維の靭性は、少なくとも２．５ｇｐｄであり得る。多重構造化された繊維（シース／コア又は本明細書に説明される他の幾何学的形状）が、当然ながら可能である。
ＩＶ．実施例
実施例１
様々な成分の範囲を有する例示的な配合物が、メルトブロー、スパンボンド、及び糸についてのいくつかの例示的な流動学的特性とともに、以下の表２に示されている。
実施例１
様々な成分の範囲を有する例示的な配合物が、メルトブロー、スパンボンド、及び糸についてのいくつかの例示的な流動学的特性とともに、以下の表２に示されている。
本出願について、様々なデンプンベースのポリマー材料を流動学的に評価し、１つの特定のデンプンベースのポリマー材料を、測定された特性に基づいて紡糸するために選択した。評価された材料中のベースデンプン又は大部分のデンプンは、トウモロコシデンプン（Ｃｏｒｎ１又はＣｏｒｎ２）であった。Ｃｏｒｎ１は、天然黄色デントコーンからの未修飾デンプンである。Ｃｏｒｎ２は、修飾されたトウモロコシデンプンである。本明細書に説明される紡糸実施例で使用される配合物では、デンプンベースのポリマー材料を、２つの異なるデンプン（Ｃｏｒｎ１又はＣｏｒｎ２＋Ｐｏｔａｔｏ）の混合物ではなく、単一のデンプン（Ｃｏｒｎ２）のみから形成した。形成されたデンプンベースの材料は、例えば、本明細書に説明されるように、非常に高い重量平均分子量を呈した。一実施形態では、出発デンプン材料（例えば、トウモロコシデンプン）の分子量（例えば、数平均及び／又は重量平均分子量）は、実際には、サイズ排除クロマトグラフィーを通じて決定されるように、可塑剤との反応性押出後に、結果的に得られるデンプンベースのポリマー材料の分子量未満であり得る。言い換えると、いくつかの場合では、反応性押出プロセスは、実際には、例えば多分散性の減少を伴う、平均分子量の増加を結果的にもたらし得る。例として、Ｃｏｒｎ２（修飾されたトウモロコシデンプン）に対する分析は、以下の分子量特性を示す。
この修飾されたトウモロコシデンプン材料についての実行１及び実行２の多分散度（Ｍｗ／Ｍｎ）は、それぞれ、２．５５及び３．２２であった。表３Ａのトウモロコシデンプン及び可塑剤（例えば、グリセリン）から形成された例示的なデンプンベースのポリマー材料は、表３Ｂに示される、以下の分子量特性を含んでいた。形成されたデンプンベースのポリマー材料は、１．９９の多分散性（Ｍｗ／Ｍｎ）を有した。報告されたＭｚ値は、より高い分子量に関してより多くの重み付けを有する「三次モーメント」分子量を指す。
流動学的調査を実施する際に、１９０℃は、ポリプロピレン及び配合物の他の成分を溶融するのに十分高温であるが、デンプンベースのポリマー材料の安定性を快適に管理する（すなわち、分解を防止する）のに十分に低い、調査のための良好な温度であると決定された。限定された追加の試験を、追加の温度（例えば、１８０℃～２０５℃）で実施した。
３つの試料では、Ｃｏｇｓｗｅｌｌ伸張粘度測定を行った。温度掃引測定もまた、他の２つの試料で実行した。試料９８４についての粘度対剪断速度が図１に示される。試料９８４は、ベーストウモロコシデンプンとしてＣｏｒｎ１から形成され、いくつかのジャガイモデンプン（例えば、３０％）とブレンドされた。試料を６０℃で２時間乾燥させて、いかなる残留水も除去した。試料９８４の２回の試験実行を実施し、試験実行は、良好な再現性を呈した。図１及び他の図（例えば、図７Ａ）に示されるように、高分子量のデンプンベースのポリマー材料は、非常に高い粘度を有する。上記のように、紡糸例で使用されるデンプンベースのポリマー材料は、Ｃｏｒｎ２から形成され、幾分低い粘度を呈したが、粘度特性は、依然として、過去に紡糸された薄繊維に適合されたデンプンベースの材料の粘度特性よりも少なくとも１桁高い。そのような非常に大きい差は、本発明のデンプンベースの材料の非常に高い分子量に起因する（少なくとも部分的に）。例えば、図１を参照すると、１０ｓｅｃ－１の剪断速度で、高分子のデンプンベースの材料の試料９８４は、４，０００Ｐａ・ｓ超の溶融又は剪断粘度を呈する（例えば、１９０℃で）。そのような低剪断粘度は、非常に高いが、材料は、２００ｓｅｃ－１の剪断速度におけるように、優れた剪断減粘特性を呈し、剪断粘度は、約６００～７００Ｐａ・ｓに低下し、１０００ｓｅｃ－１の剪断速度で、剪断粘度は、約２００～３００Ｐａ・ｓに低下した（同様に１９０℃で）。これは、粘度の有意な低下であるが、１０００ｓｅｃ－１（１９０℃で）、１２５以下、９５以下、又は５０～６５Ｐａ・ｓ以下の所望の標的よりも依然として高い。
調製された様々な配合物を試験することから、デンプンベースの材料の流動学的挙動が、ベーストウモロコシデンプンによって支配され、Ｃｏｒｎ１は、Ｃｏｒｎ２よりもかなり高い粘度を有することが観察された。つまり、両方の場合において、デンプンベースの材料の重量平均分子量は、非常に高く、例えば、５００万超であった。両方のベーストウモロコシデンプン材料から調製されたデンプンベースのポリマー材料は、１ＭＩ（メルトインデックス）ＬＬＤＰＥ（図２を参照）と比較して、低剪断でほぼ同様の剪断粘度を呈したが、より高い剪断感度も呈した。流動曲線が平滑であり、高剪断速度で本質的に平行であるが（２つの間でおよそ３～５倍の差）、約１００ｓｅｃ－１を下回る剪断速度で非線形「テールアップ」特性も呈したことも観察された。そのような有意な非線形性テールアップ（剪断粘度が、図１～図２に示される対数スケールに対する線形関係と関連付けられた既にある指数関数的な増加よりも急激に増加する場合）は、異常であり、おそらく本発明の高分子量のデンプンベースの材料に固有である。
図２は、Ｃｏｒｎ１トウモロコシデンプンから形成されたデンプンベースの材料、及びＣｏｒｎ２トウモロコシデンプンから形成されたデンプンベースの材料の両方の流動曲線を示すが、１ＭＩ ＰＥ（１ＭＩ ＬＬＤＰＥ）についての比較曲線も示す。図２に見られるように、Ｃｏｒｎ２から形成されたデンプンベースのポリマー材料の剪断粘度は、Ｃｏｒｎ１から作製された他の同様の材料の剪断粘度よりも有意に低い（例えば、約３～５倍低い）。図２に示されるように、例えば、Ｃｏｒｎ２から形成された材料の剪断粘度は、１０ｓｅｃ－１で約２，０００～３，０００Ｐａ・ｓ、２００ｓｅｃ－１で約３００～４００Ｐａ・ｓ、及び１０００ｓｅｃ－１で約１００Ｐａ・ｓである。上記のように、Ｃｏｒｎ１から形成された材料の剪断粘度は、１０ｓｅｃ－１で約６，０００Ｐａ・ｓ、２００ｓｅｃ－１で約１０００Ｐａ・ｓ、及び１０００ｓｅｃ－１で約４００Ｐａ・ｓである（全測定１９０℃）。
図３は、本明細書に説明される比率であるように１つ以上のデンプン及び可塑剤から形成された他の例示的なデンプンベースの材料についての追加の流動曲線を例示する。これらの曲線は、単一のデンプン又は異なるデンプンの組み合わせから形成された様々な実施例についての流動曲線を含む。流動曲線は、デンプンベースのポリマー材料が形成されるデンプンのブレンドへのジャガイモデンプンの添加が、デンプン含有量が増加するにつれて、結果的に得られる粘度特性をどのように低下させるかを例示する。また、Ｃｏｒｎ２がベースデンプンであった様々な実施例についての曲線が示され、デンプンベースの材料が形成されたデンプンの混合物中の様々な量及び／又はタイプのジャガイモデンプンの含有毎の異なる流動曲線を示す。図３では、試料９８５は、トウモロコシデンプンＣ１から形成され、試料９３７は、トウモロコシデンプンＣ２から形成されたが、他の試料は、トウモロコシ及びジャガイモデンプンのブレンドから形成された。デンプンベースの材料を形成する際に使用されるデンプン材料の選択は、結果的に得られる流動学的特性に大きく影響し得る。
図４を参照すると、高粘度試料は、高分子量のデンプンベースの材料の溶融流動不安定性特性の探索を可能にする。破断がランド破砕の典型である、３００ｋＰａを上回る流動曲線内の鋭い破断又は変曲点に留意されたい（すなわち、溶融流動不安定性及び臨界剪断応力の閾値を示す）。そのような非常に高い臨界剪断応力値もまた有利であり、商業的なライン速度で、デンプンベースのポリマー材料の実質的な画分を含む本発明の組成物を紡糸することを可能にすることを支援する。例えば、比較によって、紡糸薄繊維に広く使用されているポリプロピレンは、約１００ｋＰａのみの臨界剪断応力を有する。本発明のデンプンベースの材料のこの特性は、より多くのデンプンベースの材料が紡糸されている配合物に含まれるため、メルトフロー不安定性の発現の繰延又は遅延を可能にする。そのような特性はまた、比較的低い臨界剪断応力値（例えば、約１００ｋＰａの）を呈する従来のポリプロピレン又は他の紡糸配合物への添加剤としての本発明のデンプンベースの材料の画分（例えば、少量の画分でも）の添加が、そのような配合物の臨界剪断応力を効果的に増加させることを可能にする。そのようなものは、より速いライン速度などを可能にし、これは、現在開示されているデンプンベースの材料によって提供される別の特定の利点となる。
例えば、本発明の一実施形態は、したがって、そのような材料を所望の量で添加することによって、所与の紡糸配合物の臨界剪断応力を増加させるためのそのようなデンプンベースの材料の使用を対象とし得る。添加されるデンプンベースの材料の量は、任意の所望の範囲内であり得、組成物に対するメルトフロー不安定性の発現を遅延させるために、特に高い必要はない。例として、臨界剪断応力上昇剤として添加されるデンプンベースのポリマーの量は、本明細書に開示される値のうちのいずれかであり得る。一実施形態では、添加は、比較的少なくてもよく、例えば、２０％未満、１５％未満、１０％未満、５％未満などであってもよい。
図に示されるように、形成されたデンプンベースの材料の流動曲線は、１００ｓｅｃ－１を上回る剪断速度で本質的に平行である。スパンボンド又は他の繊維紡糸システム（例えば、押出機、配管、ダイマニホールドなど）における処理は、典型的には、１０～５００ｓｅｃ－１の範囲の剪断速度の適用を伴うため、２００ｓｅｃ－１の剪断速度における剪断粘度は、そのような処理環境における粘度を顕著な程度に表す。配合物で使用されるそのような成分の粘度に基づくＢｉｏｌｏｇｉＱ処理指数（ＢＰＩ）は、様々な成分及び結果として得られる配合物を評価する際に、ベンチマークとして使用するために、そのような条件（例えば、２００ｓｅｃ－１、１９０℃で、１ｍｍダイを用いて、Ｌ／Ｄ＝３０を有する）で計算又は測定され得る。ＢＰＩは、良好なプロセス制御ツールであり得る。最後に、様々なデンプンベースの材料の流動曲線が、一般的に互いに平行であるため、これはまた、臨界剪断応力（例えば、τ≧３００ｋＰａ）までのダイ圧力に関する情報を提供する。ＢＰＩ（ポアズ又はＰａ・ｓ）は、配合物に含まれる成分の寄与を線形的に添加することによって迅速に計算され得る。
熱可塑性エラストマーの例は、限定されるものではないが、その中にランダムなエチレン分布を有するアイソタクチックプロピレン繰り返し単位、ＳＥＢＳ、ＳＢＳ、ＳＩＳ、又は別のスチレン（例えば、ブロック）コポリマーから主に構成された、ランダム又はブロックポリ（プロピレン／エチレン）コポリマーを含み得る。
３５ＭＦＩ ＰＰを有する５０％の高分子量のデンプンベースの材料を含む配合物についての流動曲線を調製した。高分子量のデンプンベースの材料を、トウモロコシ及びジャガイモデンプンの９０／１０混合物（例えば、９０％Ｃｏｒｎ２、１０％Ｐｏｔａｔｏ１）から形成した。配合物は、以下の表４に示される組成を有した。
ブレンドの流動学的特性は、計算されたものと非常に類似していた。例えば、ＢＰＩ値を使用すると、２５９のＢＰＩが計算される。
デンプンベースの材料に対する温度の影響を評価するために、試料８７７（Ｃｏｒｎ２に基づく）を１８０℃、１９０℃、及び２００℃で実行した。Ｃｏｒｎ２から形成された試料もまた２０５℃で評価した。以下の表５は、試料８７７、Ｃｏｒｎ２（ジャガイモデンプンなし）から形成された別の試料、及び３５ＭＦＩ ＰＰについて得られた温度データを示す。
主要な材料を、調製されたデンプンベースの材料とブレンドして、薄繊維のスパンボンディング、メルトブロー、及び糸生産に好適な配合物を生産するために選択した。一実施形態では、配合物は、１０００ｓｅｃ－１の剪断速度（剪断速度は、少なくともスパンボンドプロセスについて商業的なライン紡糸口金プロセス特性の典型である）で１２５以下、若しくは９５以下（例えば、５０～６５以下）Ｐａ・ｓの剪断粘度、及び／又は２００ｓｅｃ－１の剪断速度で５００、３００、２７５、２５０、２４０、２３０、２２０、２００、１９０、１８０、１７０、１６０、１５０、１４０、又は１３０Ｐａ・ｓ以下（多種多様な商業的な紡糸プロセスにおける他のプロセス構造を表す）の標的を達成するために調製され得る。そのような評価は、１９０℃であり得る。本明細書に説明されるように、糸プロセスは、６００Ｐａ・ｓ未満、又は５００Ｐａ・ｓ以下のＢＰＩ剪断粘度値を有する配合物を用い得、スパンボンドプロセスは、３００Ｐａ・ｓ未満、２５０Ｐａ・ｓ以下、又は２２５Ｐａ・ｓ以下のＢＰＩ剪断粘度値を有する配合物を用い得、メルトブロープロセスは、２００Ｐａ・ｓ未満、又は１８０Ｐａ・ｓ以下のＢＰＩ剪断粘度値を有する配合物を用い得る。
図５は、Ｃｏｒｎ２から形成された例示的な高分子量のデンプンベースのポリマー材料についての流動曲線、及び１００ｋＰａの一定の剪断応力線（ＰＰについての不安定性の典型的な発現）を示す。図５はまた、本明細書に説明されたように、様々な紡糸プロセスについて企図される使用に典型的であり得る紡糸口金孔径（例えば、０．３５ｍｍ～０．６ｍｍ）も示す。剪断速度を、１孔当たり１ｇ／分の典型的なスループット速度を使用して計算した。上記のように、ＰＰは、現在の大量の商業的なプロセス（すなわち、高ライン速度）では限界に達している。図６は、例えば、様々な添加剤（例えば、３５～１６００ｇ／１０分の様々なＭＦＩ値を有するＰＰ）についての追加の流動曲線を示す。
スパンボンド用途に特に好適なブレンド材料は、１００ＭＦＩと５００ＭＦＩ ＰＰとの組み合わせを含み得る、３５ＭＦＩと５００ＭＦＩ ＰＰとのブレンドもまた、特に選択されたメルトフローインデックス特性を有する熱可塑性ポリマー希釈剤材料として使用され得る。以下の表６は、１９０℃で異なる剪断速度（１００、１０００、及び１０，０００ｓｅｃ－１）における例示的なブレンド成分についての剪断粘度を示す。
以下の表７は、デンプンベースの材料と３５ＭＦＩポリプロピレン（ＰＰ）とのブレンド（５０／５０、３５／６５、２５／７５）である、異なる組成物について推定された剪断粘度値（１０００ｓ－１で）を示す。
様々な流動曲線に示されるように、デンプンベースの材料は、低剪断速度で非常に高い粘度（例えば、１００ｓｅｃ－１、１０ｓｅｃ－１、又はそれ未満）、及び適用可能な歪み速度で非常に高い粘度を有する。３５ＭＦＩ ＰＰ中に２５％のデンプンベースの材料を含む配合物（例えば、マスターバッチ）は、高いＭＦＩ ＰＰ（例えば、１００～２０００ＭＦＩ ＰＰ）と配合することによって更に改善され得る、管理可能な低剪断粘度を有する。２５％のデンプンベースの材料、５０％の５００ＭＦＩ ＰＰ、２１％の３５ＭＦＩ ＰＰ、及び４％の無水マレイン酸ＰＰ相溶化剤を含む配合物は、＜１６μｍの繊維直径を有する薄繊維を紡糸するために成功裏に使用された。この同じ配合物を使用して、１００ＭＦＩ ＰＰを含む二成分繊維を１０／９０シース／コア比に下方に共押し出した。形成されたそのような薄繊維の画像が図に示される。二成分コア／シース繊維もまた、シース中のＰＰ、ＰＬＡ、又はＰＥを用いて、コア中の高分子量ＮｕＰｌａｓｔｉＱで形成した。コア中に最大２２％のＮｕＰｌａｓｔｉＱを有する異なるタイプのコア／シース繊維を形成した。繊維を２０μｍ未満に下方に延伸し、繊維サイズは、スパンボンド不織ウェブに好適である。４５～５０ｇｓｍ及び１０～１５ｇｓｍの重量基準値を有する不織布もまた、ホモポリマー繊維から生産した。布はまた、共押し出された繊維から生産され得る。
図７～図７Ａは、様々な調製及び試験された配合物についての追加の流動曲線データを示す。これらの図は、低剪断粘度が、本明細書に説明されるようにデンプンベースのポリマー材料に対して高いこと、それらが、本明細書に説明されるように、希釈可塑剤とブレンドすることによって低下し得ることを示す。図７Ａに例示される特定の標的値は、例示的な初期標的点である。本明細書に説明されるように、出願人は、図７Ａに列挙された標的値よりも高いＢＰＩ値を有する配合物を用いて繊維を成功裏に紡糸している。
表８は、薄繊維を紡糸するために使用された様々な配合物のプロセス特性を示す。
１、２、及び３は、第１、第２、及び第３の高分子量ＮｕＰｌａｓｔｉＱマスターバッチを示す。各マスターバッチは、５０％のＨＭＷ ＮｕＰｌａｓｔｉＱ、３２％～４２％の３５ＭＦＩ ＰＰ、８％の相溶化剤、及び０％～１０％の他の添加剤（例えば、コポリマー）を含んでいた。図８及び図９は、形成されたいくつかのそのような繊維を例示する。
１、２、及び３は、第１、第２、及び第３の高分子量ＮｕＰｌａｓｔｉＱマスターバッチを示す。各マスターバッチは、５０％のＨＭＷ ＮｕＰｌａｓｔｉＱ、３２％～４２％の３５ＭＦＩ ＰＰ、８％の相溶化剤、及び０％～１０％の他の添加剤（例えば、コポリマー）を含んでいた。図８及び図９は、形成されたいくつかのそのような繊維を例示する。
表９は、表８と同様のデータであるが、紡糸されたシース／コア繊維についてのデータを例示する。
二成分繊維は、異常な物理的及び美的特性を有し得、これは、標準的な繊維と比較して、それらを高価値製品にし得る。そのようなものは、多くの場合、ポリマーの特性を組み合わせるか、又は融点などの特性の差を利用して（例えば、シース内に低融点成分を置くことによって）行われる。例示的な二成分繊維としては、コア／シース繊維、偏心コア／シース繊維、並列繊維、セグメント化されたパイ繊維、及び海島繊維が挙げられる。その他もまた、当然ながら可能である。図１０～図１７は、形成されたそのような二成分繊維のうちのいくつかを例示する。
図１０～図１７の二成分繊維を参照すると、シース対コアの比は、５０／５０～１０／９０まで変化した。当業者は、１０／９０を下回るシース／コア比、例えば、５／９５、又は更により薄いシースも可能であることを理解するであろう。そのような値は、各幾何学的セグメントに向けられた材料の画分（質量画分）を指す（例えば、シース中の５０％の質量、コア中の５０％の質量、又はシース中の１０％の質量、及びコア中の質量の９０％）。異なる供給物の密度がほぼ等しいと仮定すると、そのような値はまた、異なる幾何学的部分（例えば、シース対コア）の断面積の比率を指し得る。例として、二成分シース／コア繊維が約１５～２０μｍ（例えば、１８μｍ）の直径を有する場合、コアは、したがって、５０／５０シース／コア比（シース厚さ＝２．５μｍ）について約１３μｍの直径を有し得る。１０／９０シース／コア比では、コアは、したがって、約１７μｍの直径を有し得るが、シースは、０．５μｍの厚さを有することになる。１８μｍの直径の繊維について計算されているが、他のサイズが当然ながら可能であることが理解されるであろう。より一般的には、コア直径は、したがって、繊維直径の７０～９０％であり得るが、シース厚さは、したがって、繊維直径の１～１５％であり得る。デンプンベースの材料の場所は、例示された二成分繊維内のコア内にあったが、場所は、切り替えられ得る（例えば、シース内のデンプンベースの材料）。そのような二成分繊維（シース／コア又は他の幾何学的形状にかかわらず）において、高分子のデンプンベースの材料を含む繊維の部分の寸法は、繊維全体が同じ組成物から形成される場合よりも有意に小さくなり得ることが明らかであろう。本発明の高分子量のデンプンベースの組成物が、そのような小さい幾何学的形状を通して押し出されるか、又は別様に押し出され得ることは、驚くべきことである。
本出願人は、高分子量のデンプンベースの材料（例えば、本明細書に説明される重量平均分子量を有する）の大きい画分を含む組成物から繊維を紡糸することができたことは、驚くべきことであり、予想外である。本発明の実施例は、配合物を希釈するためにより高いＭＦＩ ＰＰホモポリマーを使用して、粘度特性を低減し、２５％のデンプンベースの材料を含有するスパンボンドフィラメント又は繊維の、スパンボンドプロセスのために好適なサイズである１７ミクロンへの形成を可能にする、配合物の開発を示す。加えて、実施例は、シース／コア構成でＰＰ、ＰＬＡ、ＰＢＡＴ、及びＰＥを用いてそのような配合物を共押し出する能力を示す。
２５％のデンプンベースの材料を含む配合物は、溶融破砕なしで、６４００ｓｅｃ－１の非常に高い剪断速度で、１９０℃で処理され得ることも観察された。そのような特性は、そのような高剪断速度でメルトフロー不安定性を呈する、従来のＰＰ材料では不可能であるため、有利である。
図１８は、トウモロコシ及びプレートレオメータを使用して得られる低剪断データを含む、１９０℃における、２５％の高分子量のデンプンベースの材料、５０％の５００ＭＦＩ ＰＰ、２１％の３５ＭＦＩ ＰＰ、及び４％の相溶化剤を含む例示的な配合物の流動曲線を示す。そのような配合物についてのＢＰＩデータが表１０に示されている。
表１１は、η０に対する５００ＭＦＩ希釈剤成分の含有の効果を示す。
実施例は、高メルトフローインデックス熱可塑性希釈剤材料が添加されて、剪断粘度を減少させて、そのような配合物を１９０～１９５℃で処理することができる、高分子のデンプンベースのポリマー材料と紡糸する薄繊維を示すが、商業的なライン速度で（すなわち、非常にコストがかかり、回避されるべきである、ラインの低速化なしで）、プロセス温度を上昇させるか、又は様々な他のパラメータ（例えば、配合物添加剤）を調節することによって、より高濃度のデンプンベースの成分を含む配合物を処理することも可能であり得る。例えば、１９０℃以下では、１００％の高分子量のデンプンベースの材料について、剪断粘度が高過ぎるため、過度の圧力につながる。加えて、伸張粘度が高過ぎる。伸張粘度は、フィラメント延伸と対向し、フィラメントを紡糸口金の直下で破断させる。材料の分解が回避され得る限り、例えば、２２０℃以上などのより高い温度における高分子量のデンプンベースのポリマー材料の１００％（又は例えば、８０～１００％などの１００％に近い）を含むそのような配合物を処理することが可能であり得る。
実施例２
実施例２は、追加のスパンボンド繊維生産を示す。図１９は、両方、２２５℃で実行された、１００ＭＦＩ ＰＰ及び３５ＭＦＩ ＰＰのための紡糸包絡線プロットを示す。プロットはまた、１９５℃で１００ＭＦＩ ＰＰを示す。そのようなデータ及び追加の得られた知識を使用して、１．７５グラム／デニール（ｇｐｄ）の靭性標的を設定した。１００ＭＦＩ ＰＰは、２５％のデンプンベースのポリマー材料、２１％の３５ＭＦＩ ＰＰ、及び５０％の５００ＭＦＩ ＰＰから形成される、本発明による組成物とほぼ同一の流動学を有することが観察された。したがって、１００ＭＦＩ曲線は、デンプンベースのポリマー材料を含むことになる、本発明による組成物のための所望のパラメータについての標的又はテンプレートとして使用され得る。データは、以前の試験で調製された不織布の靭性が０．８ｇｐｄ未満であることを示唆した。靭性を測定するために、フィラメントを吸引器の直下に収集した。図１９に示されるデータは、１８～２０μｍのサイズの繊維の場合、２５００のＭＰＭ以上の紡糸速度が望ましいことを示す。そのようなものは、０．７ｇ／分／孔以上のシステムを通る流れによって達成され得る。
実施例２は、追加のスパンボンド繊維生産を示す。図１９は、両方、２２５℃で実行された、１００ＭＦＩ ＰＰ及び３５ＭＦＩ ＰＰのための紡糸包絡線プロットを示す。プロットはまた、１９５℃で１００ＭＦＩ ＰＰを示す。そのようなデータ及び追加の得られた知識を使用して、１．７５グラム／デニール（ｇｐｄ）の靭性標的を設定した。１００ＭＦＩ ＰＰは、２５％のデンプンベースのポリマー材料、２１％の３５ＭＦＩ ＰＰ、及び５０％の５００ＭＦＩ ＰＰから形成される、本発明による組成物とほぼ同一の流動学を有することが観察された。したがって、１００ＭＦＩ曲線は、デンプンベースのポリマー材料を含むことになる、本発明による組成物のための所望のパラメータについての標的又はテンプレートとして使用され得る。データは、以前の試験で調製された不織布の靭性が０．８ｇｐｄ未満であることを示唆した。靭性を測定するために、フィラメントを吸引器の直下に収集した。図１９に示されるデータは、１８～２０μｍのサイズの繊維の場合、２５００のＭＰＭ以上の紡糸速度が望ましいことを示す。そのようなものは、０．７ｇ／分／孔以上のシステムを通る流れによって達成され得る。
試験生産ラインの押出部分を使用して、靭性を測定するために供給ロールに押し出した。フィラメント間摩擦に依存する吸引器とは対照的に、供給ロールは、十分に画定された紡糸速度を提供する。試料は、１９５℃かつ０．７ｇ／分／孔のホモパック、及びわずかに高いｇ／分／孔値におけるｂｉｃｏパックで実行した。デンプン含有配合物は、最大約２０００ＭＰＭまで実行され得るが、１００ＭＦＩ ＰＰは、最大２５００ＭＰＭまで実行され得ることが観察された。５００ＭＦＩ ＰＰとの試料ＣＰ１１９９（本明細書に説明されるデンプンベースのポリマー材料マスターバッチ）の５０／５０乾燥ブレンド、及び５００ＭＦＩ ＰＰとの試料ＣＰ１１９９（図１９及び図２０のラベル付き試料１４２１）の５０／５０の二重配合されたブレンドは、図１９に示される紡糸包絡線と一致する、約１．１ｇｐｄの靭性を与えた。試料１４５１は、最良に実施され、１．４ｇｐｄの靭性を有した。この配合物は、この組成物において、５００ＭＦＩ ＰＰのいくつかを１００ＭＦＩ ＰＰで置換したという点で、試料１４２１とは異なった。具体的には、試料１４５１は、５０％のＣＰ１１９９デンプンベースの材料マスターバッチ、２０％の１００ＭＦＩ ＰＰ、及び３０％の５００ＭＦＩ ＰＰを含んでいた。改善された靭性に寄与する主な因子は、低分子量ＰＰ（すなわち、５００ＭＦＩ ＰＰ）の量の低減であった。当然ながら、図１９に示されるように、より高い紡糸速度もまた、靭性を増加させる。
選択されたポリプロピレンの特定の特性もまた、靭性に影響し得る。例えば、デンプンベースのポリマー材料が混合される熱可塑性ポリマーは、紡糸の歪み速度を低下させるその能力（例えば、より先細の延伸プロファイルを結果的にもたらす）のために特に選択され得る。例として、ブレンドの１０％濃度におけるそのような熱可塑性ポリマーの含有は、１５％だけ靭性を増加させ得る。例えば、Ｖｉｓｔａｍａｘｘの含有は、ある程度まで（ただし、追加のコスト及びより高いＢＰＩを犠牲にして）靭性を増加させ得る。試料１４５１は、試料１４２１よりも高いＢＰＩを既に呈している。加えて、そのような試料のいずれかのゼロ剪断粘度は、低剪断粘度が紡糸口金の下の繊維を延伸するための重要であるため、標的よりも大きいべきである。
靭性が測定された試料についての流動学的データの要約が以下の表１２に示される。
コポリマーを押出機中のブレンドに添加した。上記のように、試料１４５１及び１４５０は、名目上、同様の成分を含んでいた。試料１４５０は、アイソタクチック及びアタクチック構造の両方を有するポリプロピレンコポリマー（例えば、２．１６ｋｇの荷重下で２３０℃で測定されたときに約１０００未満、又は約１００ｇ／１０分未満のＭＦＩ）を含み、試料１４５１で使用されたポリプロピレンと比較して、紡糸における剪断速度を低下させた（例えば、ポリプロピレンの典型的なネック延伸に対してより先細の延伸プロファイルを結果的にもたらす）。
図２０は、様々な試料のＲｈｅｏｔｅｎｓプロットを示す。Ｒｈｅｏｔｅｎｓデータは、試料１４５１がその他よりも優れていたことを示すが、試験データに示される有意な変動が存在する。各試料を３回実行し、各々の最良のものを比較のために得た。
紡糸可能な配合物の従来の熱可塑性樹脂材料のいくつかを本発明の高分子量のデンプンベースのポリマーで置換することによって提供される向上した持続可能性によって提供される利益に加えて、そのような両説を配合物に行うことによって、他の利益も提供される。例えば、押出速度は、より高い剪断速度（増加した出力）における溶融流動不安定性の発現を延長することによって改善され得る。加えて、流動学的データは、そのような高分子量のデンプンベースの材料と関連付けられた有利に高い臨界剪断応力を示し、これは、溶融流動不安定性の典型的な発現を上回る向上を提供し得る。実施された実験の間、出願人は、観察可能な不安定性なしで、１９０℃で６４００ｓｅｃ－１を上回る剪断速度で押し出しすることができた。ポリプロピレンは、１００ｋＰａにおける溶融流動不安定性を呈することが報告されている。例えば、デンプンベースのポリマー材料自体が３００ｋＰａ以上の臨界剪断応力を呈し得る場合、その含有は、紡糸されている配合物中で２５％のレベルでも、ポリプロピレン組成物単独についての約１００ｋＰａから、デンプンベースのポリマー材料を含むブレンドについてのおよそ１５０ｋＰａまでの臨界剪断応力の増加を結果的にもたらし得る。そのようなものは、溶融流動不安定性の発現なしで、上昇した剪断速度、より高いライン速度などにおける処理を可能にすることになる。
本明細書に説明される薄繊維から形成された不織ウェブの強度は、例えば、組成調整、採用される押出後接合方法（例えば、カレンダ又は他の結合プロセスの詳細）、又は他のパラメータの調節を通じて、増加し得る。強度はまた、伸張を増加すること（例えば、商品名Ｖｉｓｔａｍａｘｘで入手可能な補助材、内部にランダムエチレン分散を伴うアイソタクチックプロピレン繰り返し単位から主に構成されるランダムポリ（プロピレン／エチレン）コポリマー、又はその他）、最高ＭＦＩ成分の量を低減しながらプロセス温度を上昇させること、高分子量デンプンを低分子量デンプンとブレンドすること（高メルトフローインデックス熱可塑性成分の濃度を低減することができるように）、又は上記の組み合わせを行うように構成された添加剤の添加によって、改善された配合（例えば、デンプンベースの材料の高分子量の利点を得る）を通じて向上し得る。
本実施形態は、ポリプロピレン又は配合物の他の非生分解性成分の生分解を促進し、他の材料（例えば、ポリエステル）の生分解性を増強し得、柔軟性を向上させ得、ポリプロピレン単独と比較して湿潤性及び／又は吸収性を向上させ得、化石燃料樹脂（例えば、ポリプロピレン）の一部分を再生可能なデンプンベースの成分と置換する、及び／又はコストを低減し得る。
フィラメント直径の均一性は、１６μｍでも、優れていた。いくつかの繊維では、図に示されるように、隆起が、外面上又は形成された繊維内で観察された。隆起は、典型的には、１～４μｍの直径の変動であった。そのような隆起は、少なくともいくつかの実施形態では、望ましく、有利であり得る。隆起が望ましくない場合、それらは、カバーされ得る（例えば、二成分繊維中のシースの適用）、又は本明細書に説明される様々なパラメータを調節することによって。
実施例３
実施例３は、メルトブロー繊維生産を示す。スパンボンドの実施例で使用されたものと同じ又は同様のマスターバッチを使用して、メルトブロー繊維を生産した。マスターバッチは、５０％のＮｕＰｌａｓｔｉＱ、４２％の３５ＭＦＩポリプロピレン、及び８％の相溶化剤を含んでいた。マスターバッチを、１５５０ＭＦＩポリプロピレンで最大５０：５０まで様々な比率（１０／９０、２０／８０、３０／７０、４０／６０、及び５０／５０）でブレンドし、メルトブロー繊維を生成するために使用し、その結果が表１３に示される。メルトブロー試験について、２つのマスターバッチを試験した。
実施例３は、メルトブロー繊維生産を示す。スパンボンドの実施例で使用されたものと同じ又は同様のマスターバッチを使用して、メルトブロー繊維を生産した。マスターバッチは、５０％のＮｕＰｌａｓｔｉＱ、４２％の３５ＭＦＩポリプロピレン、及び８％の相溶化剤を含んでいた。マスターバッチを、１５５０ＭＦＩポリプロピレンで最大５０：５０まで様々な比率（１０／９０、２０／８０、３０／７０、４０／６０、及び５０／５０）でブレンドし、メルトブロー繊維を生成するために使用し、その結果が表１３に示される。メルトブロー試験について、２つのマスターバッチを試験した。
最後の５０／５０試料は、第２のマスターバッチ試料を使用して調製されたが、最初の５０／５０試料及び５～２５％のＮｕＰｌａｓｔｉＱを含む試料は、第１のマスターバッチ試料を使用して調製した。メルトブローラインは、０．４ｍｍ直径のダイオリフィスを有する、３１孔紡糸パックを含み、２３０℃の空気を用いて、２０５℃のポリマー溶融温度で、０．１９ｇ／分／孔で実行した。布を、約１８ｇｓｍ±４ｇｓｍの布重量を有するメルトブロー繊維から作製した。表１３に示されるように、繊維直径は、２～４μｍであった。孔当たりのグラム値は、より一般的には、０．０５～１ｇ／分／孔、又は０．１３ｇ／分／孔～０．５ｇ／分／孔の範囲であり得る。ポリマー溶融温度は、より一般的には、２２５℃未満であり得るが、ポリプロピレンに対して２３０℃を上回ることが典型的である。２つのＮｕＰｌａｓｔｉＱ試料のＢＰＩ値は、それぞれ、２４８及び３５０Ｐａ・ｓであり、それらの両方は、適切な希釈後にメルトブローに好適である。純粋なポリプロピレン試料（表１３における１５５０ＭＦＩ ＰＰ）の機械方向（Ｍａｃｈｉｎｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ、ＭＤ）引張強度、及び２０％のＮｕＰｌａｓｔｉＱ（表１３の４０／６０）を含む試料は、両方、１．１ｋｇで測定された。伸張は、それぞれ、これらの試料について１３．２％及び３１．５％で測定された。
実施例４
実施例４は、糸生産を示す。メルトブローの実施例で使用された試料１６３１のマスターバッチを、糸繊維を生産するために使用した。マスターバッチは、５０％のＮｕＰｌａｓｔｉＱ、４２％の３５ＭＦＩポリプロピレン、及び８％の相溶化剤を含む。マスターバッチを追加の３５ＭＦＩポリプロピレン及び１００ＭＦＩポリプロピレンとブレンドして、５０％のマスターバッチ及び２５％の添加された３５ＭＦＩポリプロピレン及び１００ＭＦＩポリプロピレンの各々を含むブレンドを提供する。配合物は、２５％のデンプンベースのポリマー材料（ＮｕＰｌａｓｔｉＱ）を含む。システムは、２０５℃の溶融温度で、７２孔紡糸パック、及び０．３５ｍｍのダイオリフィス直径で実行された。糸プロセスの紡糸部分における紡糸速度は、６３８ｍ／分であり、約６０μｍの直径を有する紡糸されたままの糸繊維を生産した。プロセスの延伸部分について、延伸温度は、２．８倍の延伸比及び１７５０ｍ／分の巻取速度で、１００℃であった。生産された繊維は、２．５デニール／フィラメント（ｄｅｎｉｅｒ ｐｅｒ ｆｉｌａｍｅｎｔ、ｄｐｆ）であり、２．４９ｇｐｄの靭性、及び７０．３８％の伸張を有した。そのような糸繊維は、織り、編みなどのために、エアレイド又は湿式基材、カード不織布、切断又は捲縮された繊維の生産のための前駆体として使用され得る。
実施例４は、糸生産を示す。メルトブローの実施例で使用された試料１６３１のマスターバッチを、糸繊維を生産するために使用した。マスターバッチは、５０％のＮｕＰｌａｓｔｉＱ、４２％の３５ＭＦＩポリプロピレン、及び８％の相溶化剤を含む。マスターバッチを追加の３５ＭＦＩポリプロピレン及び１００ＭＦＩポリプロピレンとブレンドして、５０％のマスターバッチ及び２５％の添加された３５ＭＦＩポリプロピレン及び１００ＭＦＩポリプロピレンの各々を含むブレンドを提供する。配合物は、２５％のデンプンベースのポリマー材料（ＮｕＰｌａｓｔｉＱ）を含む。システムは、２０５℃の溶融温度で、７２孔紡糸パック、及び０．３５ｍｍのダイオリフィス直径で実行された。糸プロセスの紡糸部分における紡糸速度は、６３８ｍ／分であり、約６０μｍの直径を有する紡糸されたままの糸繊維を生産した。プロセスの延伸部分について、延伸温度は、２．８倍の延伸比及び１７５０ｍ／分の巻取速度で、１００℃であった。生産された繊維は、２．５デニール／フィラメント（ｄｅｎｉｅｒ ｐｅｒ ｆｉｌａｍｅｎｔ、ｄｐｆ）であり、２．４９ｇｐｄの靭性、及び７０．３８％の伸張を有した。そのような糸繊維は、織り、編みなどのために、エアレイド又は湿式基材、カード不織布、切断又は捲縮された繊維の生産のための前駆体として使用され得る。
上記に説明されたブレンドを使用する糸生産に加えて、同様の糸は、（１）５０％のマスターバッチを５０％の１００ＭＦＩポリプロピレンをブレンドすることによって調製された配合物、又は（２）５０％のマスターバッチを５０％の３５ＭＦＩポリプロピレンとブレンドすることによって調製された配合物から生産され得る。
任意の開示された実施形態又は特許請求の範囲の特徴は、制限なしに、互いに組み合わせて使用することができる。本開示の範囲は、他の請求項に従属するように請求項のいずれかを書き換えること、他の請求項の任意の組み合わせからの複数の従属を含むこと、及び／又は複数の請求項を一緒に組み合わせることに及ぶことが理解されるであろう。これは、「発明の概要」セクション及び「発明を実施するための形態」セクションで説明されているように、任意の実施形態の任意の個別の特徴又は特徴の組み合わせにも及ぶ。本開示の範囲は、別の請求項又は実施形態への挿入、あるいは他の請求項又は実施形態からのそのような特徴の任意の組み合わせを含む新しい請求項の起草のために、任意の請求項又は記載された実施形態から任意の特徴又は特徴の組み合わせを挿入及び／又は削除することに及ぶ。
特許請求される本発明は、その精神又は本質的な特徴から逸脱することなく、他の特定の形態で具体化され得ることも理解されるであろう。記載された実施形態は、全ての点において、単に例示的なものであって、限定的なものではないとみなされる。したがって、本発明の範囲は、前述の説明によってではなく、むしろ添付の特許請求の範囲によって示される。特許請求に相当する意味及び範囲に入る全ての変更は、その範囲内に含まれるものである。
Claims (85)
- デンプンベースのポリマー材料を含む組成物を紡糸して、前記組成物からスパンボンド不織布、メルトフロー（ｍｅｌｔｆｌｏｗｎ）薄繊維、又は糸繊維を生産するための方法であって、前記方法が、
デンプンベースのポリマー材料を含む組成物を提供することと、
（ａ）前記組成物を溶融紡糸して、前記デンプンベースのポリマー材料を含む繊維を生産することであって、前記組成物が、２００ｓ－１のプロセス剪断速度で、１９０℃で約３００Ｐａ・ｓ以下の剪断粘度を呈し、溶融紡糸中に溶融流動不安定性の発現を回避する、生産すること、又は
（ｂ）前記組成物をメルトブローして、前記デンプンベースのポリマー材料を含む繊維を生産することであって、前記組成物が、２００ｓ－１のプロセス剪断速度で、１９０℃で約２００Ｐａ・ｓ以下の剪断粘度を呈し、メルトブロー中に溶融流動不安定性の発現を回避する、生産すること、又は
（ｃ）前記組成物を紡糸して、約４０μｍ～約１５０μｍの紡糸直径を有する糸繊維を生産することであって、前記糸繊維が、前記デンプンベースのポリマー材料を含み、前記組成物が、２００ｓ－１のプロセス剪断速度で、１９０℃で約６００Ｐａ・ｓ以下の剪断粘度を呈し、前記糸繊維の紡糸中に溶融流動不安定性の発現を回避する、生産すること、及び紡糸されたままの糸繊維を、前記糸繊維の紡糸直径からより小さい直径に下方に延伸させること、の（ａ）、（ｂ）、又は（ｃ）のうちの少なくとも１つを実施することと、を含む、方法。 - 前記方法が、（ａ）を実施することを含み、前記組成物が、２００ｓ－１のプロセス剪断速度で、１９０℃で約３００Ｐａ・ｓ以下の剪断粘度、及び１０００ｓ－１の紡糸口金剪断速度で、１９０℃で約１２５Ｐａ・ｓ以下の剪断粘度を呈する、請求項１に記載の方法。
- 前記方法が、（ａ）を実施することを含み、前記デンプンベースのポリマー材料が、少なくとも３００万ｇ／ｍｏｌ、又は少なくとも５００万ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量を有する高分子量のデンプンベースのポリマー材料である、請求項１に記載の方法。
- 前記方法が、（ａ）を実施することを含み、前記組成物が、前記デンプンベースのポリマー材料と少なくとも１つの熱可塑性ポリマーとのブレンドである、請求項１に記載の方法。
- 前記少なくとも１つの熱可塑性ポリマーが、２．１６ｋｇの荷重下で２３０℃で測定された際、１００ｇ／１０分超、２００ｇ／１０分～１０００ｇ／１０分、又は４００ｇ／１０分～６００ｇ／１０分のメルトフローインデックスを有するポリマーを含む、請求項４に記載の方法。
- 前記少なくとも１つの熱可塑性ポリマーが、ポリプロピレンの少なくとも２つのグレードを含み、第１のグレードが、２．１６ｋｇの荷重下で２３０℃で測定された際、４００ｇ／１０分～６００ｇ／１０分のメルトフローインデックスを有し、第２のグレードが、２．１６ｋｇの荷重下で２３０℃で測定された際、１００ｇ／１０分未満のメルトフローインデックスを有し、任意選択的に、第３のグレードが、２．１６ｋｇの荷重下で２３０℃で測定された際、７５ｇ／１０分～１２５ｇ／１０分のメルトフローインデックスを有する、請求項４に記載の方法。
- 前記少なくとも１つの熱可塑性ポリマーが、２．１６ｋｇの荷重下で２３０℃で測定された際、１０００ｇ／１０分未満のメルトフローインデックスを有する、アイソタクチック及びアタクチック構造の両方を含む、ポリプロピレンの追加のグレードを更に含む、請求項６に記載の方法。
- 前記少なくとも１つの熱可塑性ポリマーが、産業用コンポスト条件下でそれ自体で生分解性である熱可塑性ポリマーを含む、請求項４に記載の方法。
- 産業用コンポスト条件下でそれ自体で生分解性である前記熱可塑性ポリマーが、ポリエステルである、請求項８に記載の方法。
- 前記方法が、（ａ）を実施することを含み、前記デンプンベースのポリマー材料が、２％以下の任意の結合水を含む含水量を有する、請求項１に記載の方法。
- 前記方法が、（ａ）を実施することを含み、前記方法が、約１０μｍ～約５０μｍの直径を有する繊維を生産する、請求項１に記載の方法。
- 前記方法が、（ａ）を実施することを含み、前記デンプンベースのポリマー材料が、最大６０重量％、最大４０重量％、又は１重量％～３５重量％の量で前記組成物中に含まれる、請求項１に記載の方法。
- 前記方法が、（ａ）を実施することを含み、前記デンプンベースのポリマー材料が、３００万ｇ／ｍｏｌ～２０００万ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量を有する、請求項１に記載の方法。
- スパンボンドプロセスを通して薄繊維を形成する際に使用するためのポリマーブレンドであって、前記ブレンドが、
２％以下の任意の結合水を含む含水量を有するデンプンベースのポリマー材料と、
前記デンプンベースのポリマー材料を可塑化するように構成されたメルトフローインデックスを有する熱可塑性ポリマー材料と、を含み、
前記デンプンベースの材料が、前記熱可塑性ポリマー材料内に密接に分散している、ブレンド。 - 前記デンプンベースのポリマー材料が、少なくとも３００万ｇ／ｍｏｌ、又は少なくとも５００万ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量を有する高分子量のデンプンベースのポリマー材料である、請求項１４に記載のブレンド。
- 前記高分子デンプンベースのポリマー材料が、１７０℃～２１０℃のプロセス温度で少なくとも１０６又は少なくとも１０７Ｐａ・ｓのゼロ剪断粘度を呈し、前記剪断粘度が、１０００ｓｅｃ－１の剪断速度で、前記プロセス温度で１２５Ｐａ・ｓ以下に低減される、請求項１５に記載のブレンド。
- 前記ブレンドが、相溶化剤を更に含む、請求項１４に記載のブレンド。
- 前記デンプンベースのポリマー材料が、２％以下の任意の結合水を含む含水量を有する、請求項１４に記載のブレンド。
- 前記デンプンベースのポリマー材料が、前記ブレンドの最大６０重量％、又は１重量％～３５重量％の量で含まれる、請求項１４に記載のブレンド。
- 熱可塑性エラストマーを更に含む、請求項１４に記載のブレンド。
- 前記熱可塑性エラストマーが、その中にランダムなエチレン分布を有するアイソタクチックプロピレン繰り返し単位、ＳＥＢＳ、ＳＢＳ、ＳＩＳ、又は別のスチレンブロックコポリマーから主に構成された、ランダム又はブロックポリ（プロピレン／エチレン）コポリマーのうちの少なくとも１つを含む、請求項２０に記載のブレンド。
- 前記熱可塑性ポリマー材料が、産業用コンポスト条件下でそれ自体で生分解性である熱可塑性ポリマーを含む、請求項１４に記載のブレンド。
- 産業用コンポスト条件下で生分解性である前記熱可塑性ポリマーが、ＰＬＡ、ＰＢＡＴ、又は別のポリエステルを含む、請求項２２に記載のブレンド。
- 前記ブレンドが、１９０℃及び１０００ｓｅｃ－１で、１２５Ｐａ・ｓ以下、４０Ｐａ・ｓ～１２５Ｐａ・ｓ、又は４０Ｐａ・ｓ～９５Ｐａ・ｓの剪断粘度を呈する、請求項１４に記載のブレンド。
- 前記ブレンドが、少なくとも１２５ｋＰａの臨界剪断応力を呈するが、一方で、歪み硬化している、請求項１４に記載のブレンド。
- 薄繊維から形成されたスパンボンド不織布であって、前記薄繊維が、
最大６０重量％の量で存在するデンプンベースのポリマー材料と、
前記デンプンベースのポリマー材料を可塑化するように構成されたメルトフローインデックスを有する熱可塑性ポリマー材料と、を含み、
前記デンプンベースの材料が、前記熱可塑性ポリマー材料内に密接に分散している、スパンボンド不織布。 - 前記デンプンベースのポリマー材料が、少なくとも３００万ｇ／ｍｏｌ、又は少なくとも５００万ｇ／ｍｏｌの平均分子量を有する高分子量のデンプンベースのポリマー材料である、請求項２６に記載のスパンボンド不織布。
- 前記薄繊維が、最大５０μｍ、又は最大３０μｍの直径を有する、請求項２６に記載のスパンボンド不織布。
- 前記薄繊維が、平滑ではないが、でこぼこテクスチャを有する、請求項２６に記載のスパンボンド不織布。
- 前記でこぼこテクスチャを構成する隆起が、本質的に前記デンプンベースのポリマー材料からなる、請求項２９に記載のスパンボンド不織布。
- 前記でこぼこテクスチャを構成する隆起が、平滑な繊維表面に対する不均一性を呈し、前記不均一性が、前記繊維の直径に対して１～５μｍである、請求項２６に記載のスパンボンド不織布。
- 前記薄繊維が、二成分繊維である、請求項２６に記載のスパンボンド不織布。
- 前記二成分繊維が、５０μｍ以下の直径を有し、シース／コア幾何学的形状のものであり、前記コア又はシースが、前記デンプンベースのポリマー材料を含む、請求項３２に記載のスパンボンド不織布。
- 前記シース／コアの比率が、５０／５０～５／９５である、請求項３３に記載のスパンボンド不織布。
- 前記熱可塑性ポリマー材料が、それ自体で非生分解性であり、前記高分子量のデンプンベースの材料が、それ自体で非生分解性である前記熱可塑性ポリマー材料の前記生分解性を向上させる、請求項２６に記載のスパンボンド不織布。
- それ自体で非生分解性である前記熱可塑性ポリマー材料の少なくとも２０％が、ＡＳＴＭ Ｄ－５３３８又はＡＳＴＭ Ｄ－５５１１の下で３年以内に生分解する、請求項３５に記載のスパンボンド不織布。
- 前記不織布が、前記デンプンベースのポリマー材料なしで、ポリプロピレンから形成された不織布と比較して、向上した親水性、湿潤性、及び／又は吸収性を呈する、請求項２６に記載のスパンボンド不織布。
- 紡糸配合物の臨界剪断応力閾値を増加させるための方法であって、前記方法が、
１２５ｋＰａ未満の初期臨界剪断応力を有する熱可塑性紡糸配合物を提供することと、
１２５ｋＰａ超の臨界剪断応力を有するデンプンベースのポリマー材料を前記熱可塑性紡糸配合物に添加することであって、前記デンプンベースのポリマー材料が、前記紡糸配合物の初期臨界剪断応力を増加させる、添加することと、を含む、方法。 - 前記熱可塑性紡糸配合物が、約１００ｋＰａの初期臨界剪断応力を有する、請求項３８に記載の方法。
- 前記デンプンベースのポリマー材料が、前記紡糸配合物の少なくとも１％の量で含まれる、請求項３８に記載の方法。
- 前記デンプンベースのポリマー材料が、歪み硬化特性を呈する、請求項３８に記載の方法。
- 前記方法が、（ｂ）を実施することを含み、それにより、前記方法が、デンプンベースのポリマー材料を含む組成物をメルトブローして、前記組成物から薄繊維を生産するための方法を含み、前記方法が、
デンプンベースのポリマー材料を含む組成物を提供することと、
前記組成物をメルトブローして、前記デンプンベースのポリマー材料を含む繊維を生産することであって、前記組成物が、２００ｓ－１のプロセス剪断速度で、１９０℃で約２００Ｐａ・ｓ以下の剪断粘度を呈し、メルトブロー中に溶融流動不安定性の発現を回避する、生産すること、を含む、請求項１に記載の方法。 - 前記組成物が、２００ｓ－１のプロセス剪断速度で、１９０℃で約２００Ｐａ・ｓ以下の剪断粘度、及び１０００ｓ－１の紡糸口金剪断速度で、１９０℃で約８５Ｐａ・ｓ以下の剪断粘度を呈する、請求項４２に記載の方法。
- 前記デンプンベースのポリマー材料が、少なくとも３００万ｇ／ｍｏｌ、又は少なくとも５００万ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量を有する高分子量のデンプンベースのポリマー材料である、請求項４２に記載の方法。
- 前記組成物が、前記デンプンベースのポリマー材料と少なくとも１つの熱可塑性ポリマーとのブレンドである、請求項４２に記載の方法。
- 前記少なくとも１つの熱可塑性ポリマーが、２．１６ｋｇの荷重下で２３０℃で測定された際、５００ｇ／１０分超、又は１０００ｇ／１０分～２０００ｇ／１０分のメルトフローインデックスを有するポリマーを含む、請求項４５に記載の方法。
- 前記少なくとも１つの熱可塑性ポリマーが、ポリプロピレンの少なくとも２つのグレードを含み、第１のグレードが、２．１６ｋｇの荷重下で２３０℃で測定された際、１０００ｇ／１０分～２０００ｇ／１０分のメルトフローインデックスを有し、第２のグレードが、２．１６ｋｇの荷重下で２３０℃で測定された際、１００ｇ／１０分以下のメルトフローインデックスを有する、請求項４５に記載の方法。
- 前記少なくとも１つの熱可塑性ポリマーが、２．１６ｋｇの荷重下で２３０℃で測定された際、１０００ｇ／１０分未満のメルトフローインデックスを有する、アイソタクチック及びアタクチック構造の両方を含む、ポリプロピレンの追加のグレードを更に含む、請求項４７に記載の方法。
- 前記デンプンベースのポリマー材料が、２％以下の任意の結合水を含む含水量を有する、請求項４２に記載の方法。
- 前記方法が、約２μｍ～約１０μｍの直径を有する繊維を生産する、請求項４２に記載の方法。
- 前記デンプンベースのポリマー材料が、最大６０重量％、最大４０重量％、又は１重量％～３５重量％の量で前記組成物中に含まれる、請求項４２に記載の方法。
- 前記デンプンベースのポリマー材料が、３００万ｇ／ｍｏｌ～２０００万ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量を有する、請求項４２に記載の方法。
- メルトブロープロセスを通して薄繊維を形成する際に使用するためのポリマーブレンドであって、前記ブレンドが、
２％以下の任意の結合水を含む含水量を有するデンプンベースのポリマー材料と、
前記デンプンベースのポリマー材料を可塑化するように構成された、２．１６ｋｇの荷重下で２３０℃で測定された際、少なくとも５００ｇ／１０分のＭＦＩを有する熱可塑性ポリマー材料と、を含み、
前記デンプンベースの材料が、前記熱可塑性ポリマー材料内に密接に分散している、ブレンド。 - 前記デンプンベースのポリマー材料が、少なくとも３００万ｇ／ｍｏｌ、又は少なくとも５００万ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量を有する高分子量のデンプンベースのポリマー材料である、請求項５３に記載のブレンド。
- 前記デンプンベースのポリマー材料が、前記ブレンドの１重量％～３５重量％の量で含まれる、請求項５３に記載のブレンド。
- 前記ブレンドが、１０００ｓｅｃ－１で１９０℃で、８５Ｐａ・ｓ以下の剪断粘度を呈する、請求項５３に記載のブレンド。
- 不織ウェブの製造における使用に好適なメルトブロー薄繊維であって、前記薄繊維が、
最大３５重量％の量で存在するデンプンベースのポリマー材料と、
前記デンプンベースのポリマー材料を可塑化するように構成された、２．１６ｋｇの荷重下で２３０℃で測定された際、少なくとも５００ｇ／１０分のＭＦＩを有する熱可塑性ポリマー材料と、を含み、
前記デンプンベースの材料が、前記熱可塑性ポリマー材料内に密接に分散しており、
前記メルトブロー薄繊維が、約１０μｍ以下の直径を有する、薄繊維。 - 前記デンプンベースのポリマー材料が、少なくとも３００万ｇ／ｍｏｌ、又は少なくとも５００万ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量を有する高分子量のデンプンベースのポリマー材料である、請求項５７に記載の薄繊維。
- 前記薄繊維が、約２μｍ～約４μｍの直径を有する、請求項５７に記載の薄繊維。
- 前記熱可塑性ポリマー材料が、それ自体で非生分解性であり、前記デンプンベースの材料が、前記非生分解性熱可塑性ポリマー材料の生分解性を向上させる、請求項５７に記載の薄繊維。
- 前記非生分解性熱可塑性ポリマー材料の少なくとも２０％が、ＡＳＴＭ Ｄ－５３３８又はＡＳＴＭ Ｄ－５５１１の下で３年以内に生分解する、請求項６０に記載の薄繊維。
- 前記繊維が、前記デンプンベースのポリマー材料なしで、ポリプロピレンから形成された繊維と比較して、向上した親水性、湿潤性、及び／又は吸収性を呈する、請求項６０に記載の薄繊維。
- 前記方法が、（ｃ）を実施することを含み、それにより、前記方法が、デンプンベースのポリマー材料を含む組成物から糸繊維を生産するための方法を含み、前記方法が、
デンプンベースのポリマー材料を含む組成物を提供することと、
前記組成物を紡糸して、約４０μｍ～約１５０μｍの紡糸直径を有する糸繊維を生産することであって、前記糸繊維が、前記デンプンベースのポリマー材料を含み、前記組成物が、２００ｓ－１のプロセス剪断速度で、１９０℃で約６００Ｐａ・ｓ以下の剪断粘度を呈し、前記糸繊維の紡糸中に溶融流動不安定性の発現を回避する、生産することと、
紡糸されたままの糸繊維を、前記糸繊維の紡糸直径からより小さい直径に下方に延伸させることと、を含む、請求項１に記載の方法。 - 前記糸繊維を延伸した後の前記より小さい直径が、１０μｍ～５０μｍである、請求項６３に記載の方法。
- 前記デンプンベースのポリマー材料が、少なくとも３００万ｇ／ｍｏｌ、又は少なくとも５００万ｇ／ｍｏｌの平均分子量を有する高分子量のデンプンベースのポリマー材料である、請求項６３に記載の方法。
- 前記組成物が、前記デンプンベースのポリマー材料と少なくとも１つの熱可塑性ポリマーとのブレンドである、請求項６３に記載の方法。
- 前記少なくとも１つの熱可塑性ポリマーが、２．１６ｋｇの荷重下で２３０℃で測定された際、１０ｇ／１０分～１００ｇ／１０分のメルトフローインデックスを有するポリマーを含む、請求項６６に記載の方法。
- 前記デンプンベースのポリマー材料が、第１の熱可塑性ポリマーと予めブレンドされたマスターバッチの形態で提供され、前記方法が、前記マスターバッチを第２の熱可塑性ポリマーとブレンドすることを更に含み、前記第１及び第２の熱可塑性ポリマーが、異なるメルトフローインデックス値を有する、請求項６６に記載の方法。
- 前記少なくとも１つの熱可塑性ポリマーが、２．１６ｋｇの荷重下で２３０℃で測定された際、１０００ｇ／１０分未満のメルトフローインデックスを有する、アイソタクチック及びアタクチック構造の両方を含む、ポリプロピレンの追加のグレードを更に含む、請求項６６に記載の方法。
- 前記デンプンベースのポリマー材料が、２％以下の任意の結合水を含む含水量を有する、請求項６３に記載の方法。
- 前記デンプンベースのポリマー材料が、最大６０重量％、又は最大４０重量％の量で前記組成物中に含まれる、請求項６３に記載の方法。
- 前記デンプンベースのポリマー材料が、最大６０％の量で前記マスターバッチ中に含まれ、前記デンプンベースのポリマー材料が、最大４０重量％の量で紡糸される前記組成物中に含まれる、請求項７１に記載の方法。
- 前記デンプンベースのポリマー材料が、３００万ｇ／ｍｏｌ～２０００万ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量を有する、請求項６３に記載の方法。
- 糸繊維を形成する際に使用するためのポリマーブレンドであって、前記ブレンドが、
２％以下の任意の結合水を含む含水量を有するデンプンベースのポリマー材料と、
前記デンプンベースのポリマー材料を可塑化するように構成された、２．１６ｋｇの荷重下で２３０℃で測定された際、１０ｇ／１０分～１００ｇ／１０分のメルトフローインデックスを有する熱可塑性ポリマー材料と、を含み、
前記デンプンベースの材料が、前記熱可塑性ポリマー材料内に密接に分散している、ブレンド。 - 前記デンプンベースのポリマー材料が、少なくとも３００万ｇ／ｍｏｌ、又は少なくとも５００万ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量を有する高分子量のデンプンベースのポリマー材料である、請求項７４に記載のブレンド。
- 前記デンプンベースのポリマー材料が、前記ブレンドの最大６０重量％の量で含まれる、請求項７４に記載のブレンド。
- １０ｇ／１０分～１００ｇ／１０分のメルトフローインデックスを有する前記熱可塑性ポリマー材料が、少なくとも２つの熱可塑性ポリマー材料を含み、そのうちの第１の熱可塑性ポリマー材料が、約１０ｇ／１０分～約５０ｇ／１０分のメルトフローインデックスを有し、そのうちの第２の熱可塑性ポリマー材料が、約７５ｇ／１０分～約１２５ｇ／１０分のメルトフローインデックスを有する、請求項７４に記載のブレンド。
- 糸繊維であって、
最大６０重量％の量で存在するデンプンベースのポリマー材料と、
前記デンプンベースのポリマー材料を可塑化するように構成されたメルトフローインデックスを有する熱可塑性ポリマー材料と、を含み、
前記デンプンベースの材料が、前記熱可塑性ポリマー材料内に密接に分散している、糸繊維。 - 前記デンプンベースのポリマー材料が、少なくとも３００万ｇ／ｍｏｌ、又は少なくとも５００万ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量を有する高分子量のデンプンベースのポリマー材料である、請求項７８に記載の糸繊維。
- 前記糸繊維が、約１０μｍ～約５０μｍの直径を有する、請求項７８に記載の糸繊維。
- 前記デンプンベースのポリマー材料が、１重量％～４０重量％の量で存在する、請求項７８に記載の糸繊維。
- 前記熱可塑性ポリマー材料が、それ自体で非生分解性であり、前記デンプンベースのポリマー材料が、前記非生分解性熱可塑性ポリマー材料の生分解性を向上させる、請求項７８に記載の糸繊維。
- 前記非生分解性熱可塑性ポリマー材料の少なくとも２０％が、ＡＳＴＭ Ｄ－５３３８又はＡＳＴＭ Ｄ－５５１１の下で３年以内に生分解する、請求項８２に記載の糸繊維。
- 前記繊維が、前記デンプンベースのポリマー材料なしで、ポリプロピレンから形成された繊維と比較して、向上した親水性、湿潤性、及び／又は吸収性を呈する、請求項７８に記載の糸繊維。
- 前記方法が、（ａ）を実施することを含み、それにより、前記方法が、デンプンベースのポリマー材料を含む組成物を紡糸して、前記組成物からスパンボンド不織布を生産するための方法を含み、前記方法が、
デンプンベースのポリマー材料を含む組成物を提供することと、
前記組成物を溶融紡糸して、前記デンプンベースのポリマー材料を含む繊維を生産することであって、前記組成物が、２００ｓ－１のプロセス剪断速度で、１９０℃で約３００Ｐａ・ｓ以下の剪断粘度を呈し、溶融紡糸中に溶融流動不安定性の発現を回避する、生産することと、を含む、請求項１に記載の方法。
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