JP6128712B2 - 多孔質ポリオレフィン繊維 - Google Patents

Description

（優先権の主張）
本出願は米国仮出願番号第 ６１／８３３，９８１号（２０１３年６月１２日出願）、および第６１／９０７，５８０号（２０１３年１１月２２日）に対する優先権を主張し、同出願の全体が参照により本明細書に組み込まれる。

天然資源の使用および最終製品の炭素排出量の低減を改善する低密度ポリオレフィン繊維を製造するためにかなりの努力が払われてきた。低密度ポリオレフィン繊維の製造に対する典型的なアプローチは、バルクを通したガスセルを作る、物理的または化学的発泡剤を使用してポリマーを発泡させることである。化学的発泡剤は、ポリマーのバルクを通したセル構造を作る気体を放散する化学反応を受ける化合物である。物理的発泡剤は典型的には、ポリマー中に分散され膨張してセルを作る圧縮ガスである。いずれにしても、セル形成はポリマーが溶融状態にある時に起こるため、典型的な発泡プロセスは低分子配向を誘発する。これはポリマーがひずみ硬化するのを防ぐが、ひずみ硬化は典型的には、ポリマーの溶融温度またはガラス転移温度よりはるかに高い温度で起こり、機械的強度が低い生成物を生じる。さらに、典型的な発泡プロセスは、１００μｍを超えるなど、大きなセルサイズを生じる。これは溶融強度を減少させ、従って、紡糸中の繊維の切断につながる。

従って、より低い密度を持つことができるよう、ポリオレフィン繊維に多孔質構造を生成する改善された技術に対するニーズが現在存在する。

本発明の一つの実施形態によると、ポリオレフィンマトリクスポリマーを含む連続相を含有する熱可塑性組成物によって形成されるポリオレフィン繊維が開示されており、ここでナノ包含添加剤は、個別領域の形態で連続相内に分散されている。約８００ナノメートル以下の平均幅を持つ複数のナノ細孔を含む多孔質ネットワークが、組成物中に定義される。

本発明の別の実施形態によると、ポリオレフィンマトリクスポリマーを含む連続相を含有する熱可塑性組成物、および個別領域の形態で連続相内に分散されているナノ包含添加剤を含むポリオレフィン繊維を形成する方法が開示されている。組成物は金型を通して押し出されて繊維を形成し、繊維はマトリクスポリマーの溶融温度よりも低い温度で延伸され、それによって約８００ナノメートル以下の平均断面寸法を持つ複数のナノ細孔を含む多孔質ネットワークを形成する。

本発明のその他の特徴および態様は、以下でより詳細に検討される。

当業者を対象とした、本発明の完全かつ実施可能な開示は、その最良の様式を含めて、本明細書の残りの部分でさらに具体的に記載されており、これは以下の添付図を参照する。

繊維を形成するために本発明の一つの実施形態で使用されうるプロセスの略図である。 液体窒素中凍結破壊した後の、実施例１の繊維（ポリプロピレン、ポリ乳酸およびポリエポキシド）のＳＥＭ顕微鏡写真（１，０００Ｘ）である。 液体窒素中凍結破壊した後の、実施例１の繊維（ポリプロピレン、ポリ乳酸およびポリエポキシド）のＳＥＭ顕微鏡写真（５，０００Ｘ）である。 実施例１の繊維表面（ポリプロピレン、ポリ乳酸およびポリエポキシド）のＳＥＭ顕微鏡写真（１０，０００Ｘ）である。 液体窒素中凍結破壊した後の、実施例２の繊維（ポリプロピレン、ポリ乳酸およびポリエポキシド）の軸方向寸法に沿ったＳＥＭ顕微鏡写真（１，０００Ｘ）である。 液体窒素中凍結破壊した後の、実施例２の繊維（ポリプロピレン、ポリ乳酸およびポリエポキシド）の軸方向寸法に沿ったＳＥＭ顕微鏡写真（５，０００Ｘ）である。 液体窒素中凍結破壊した後の、実施例３の繊維（ポリプロピレン、ポリ乳酸、ポリエポキシド、および界面修飾剤）の軸方向寸法に沿ったＳＥＭ顕微鏡写真（１，０００Ｘ）である。 液体窒素中凍結破壊した後の、実施例２の繊維（ポリプロピレン、ポリ乳酸、ポリエポキシド、および界面修飾剤）の軸方向寸法に沿ったＳＥＭ顕微鏡写真（５，０００Ｘ）である。 液体窒素中凍結破壊した後の、実施例５の繊維のＳＥＭ顕微鏡写真（４，２７０Ｘ）である。 液体窒素中凍結破壊した後の、実施例５の繊維のＳＥＭ顕微鏡写真（９，１７０Ｘ）である。 液体窒素中凍結破壊した後の、実施例６の繊維のＳＥＭ顕微鏡写真である。 液体窒素中凍結破壊した後の、実施例６の繊維のＳＥＭ顕微鏡写真である。 液体窒素中凍結破壊した後の、実施例７の繊維のＳＥＭ顕微鏡写真である。 実施例７のボンデッドウェブのＳＥＭ顕微鏡写真である。

ここで、本発明のさまざまな実施形態を詳細に参照するが、その一つ以上の例を以下で説明する。各例は、本発明の説明方法として提供されており、本発明を限定するものではない。実際に、本発明の範囲または精神から逸脱することなく、本発明に様々な改造および変形をしうることは、当業者にとって明らかであろう。例えば、一つの実施形態の一部として図示または記述された特徴は、別の実施形態で使用して、なおさらなる実施形態を生じうる。従って、本発明が、添付した請求項の範囲およびそれらの均等物の範囲内に収まるような改造や変形を網羅することが意図される。

一般的に、本発明は、ポリオレフィンマトリクスポリマーを含む連続相を含有する熱可塑性組成物から形成されるポリオレフィン繊維を対象とする。組成物は、連続相内に個別ナノスケール相領域として分散されるように、ポリオレフィンマトリクスポリマーと少なくとも部分的に不適合なナノ包含添加剤も含む。繊維の延伸中、組成物が変形および伸長ひずみを受ける時、これらのナノスケール相領域はユニークな方法で相互作用して細孔のネットワークを作ることができることを本発明者らは発見した。すなわち、材料の不適合性から生じる応力集中の結果として、伸長ひずみは、個別相領域の近くに強い局所的せん断ゾーンおよび／または応力強度ゾーン（例えば、垂直応力）を開始することができる。これらのせん断および／または応力強度ゾーンは、領域に隣接するポリオレフィンマトリクスにいくらかの初期剥離を生じさせる。初期細孔が形成されると、領域の間に配置されたマトリクスは、塑性的に変形して、局所的に狭く（または首）ひずみ硬化した内部の伸張エリアを作ることができる。このプロセスは、伸張方向に成長する組成物の塊を通した細孔の形成を可能にし、それにより多孔質ネットワークの形成をもたらす一方、分子配向は機械的強度を強化するひずみ硬化を引き起こす。

上述の技術を通して、繊維の一定単位容量内にマイクロ細孔およびナノ細孔によって占められる平均容量パーセントが、繊維の約１５％〜約８０％／ｃｍ^３、一部の実施形態では約２０％〜約７０％、また一部の実施形態では約３０％〜約６０％／立方センチメートルであるように、ユニークな多孔質ネットワークをポリオレフィン繊維中に形成しうる。このような細孔容量では、組成物は、約０．９０グラム／立方センチメートル（「ｇ／ｃｍ^３」）以下、一部の実施形態では約０．８５ｇ／ｃｍ^３以下、一部の実施形態では約０．８０ｇ／ｃｍ^３以下、一部の実施形態では約０．１０ｇ／ｃｍ^３〜約０．７５ｇ／ｃｍ^３、および一部の実施形態では約０．２０ｇ／ｃｍ^３〜約０．７０ｇ／ｃｍ^３など、比較的低い密度を持ちうる。多孔質ネットワークの細孔のかなりの部分は、約８００ナノメートル以下、一部の実施形態では約５〜７００ナノメートル、および一部の実施形態では約１０〜約５００ナノメートルの平均断面寸法を持つものなど、「ナノスケール」サイズ（「ナノ細孔」）でもある。「断面寸法」という用語は、細孔の特性寸法（例えば、幅または直径）を一般的に指し、これはその主軸（例えば、長さ）に実質的に直交し、また延伸中に加えられる応力の方向に一般的には実質的に直交する。ナノ細孔は、約１００〜約５０００ナノメートル、一部の実施形態では約５０〜約２０００ナノメートル、および一部の実施形態では約約１００〜１０００ナノメートルの範囲内の平均軸方向寸法も持ちうる。「軸方向寸法」とは、主軸（例えが、長さ）の方向の寸法であり、これは一般的には延伸の方向である。例えば、このようなナノ細孔は、ポリオレフィン繊維の合計細孔容量の約１５容量％以上、一部の実施形態では約２０容量％以上、一部の実施形態では約３０容量％〜１００容量％、一部の実施形態では、約４０容量％〜約９０容量％を構成しうる。

本発明のさまざまな実施形態をこれから詳細に説明する。

Ｉ． 熱可塑性組成物
Ａ． ポリオレフィンマトリクス
ポリオレフィンマトリクスは、一般的に、熱可塑性組成物の約６０重量％〜約９９重量％、一部の実施形態では約６０重量％〜約９８重量％、および一部の実施形態では約８０重量％〜約９５重量％を占める。ポリオレフィンは、約１００°Ｃ〜約２２０°Ｃ、一部の実施形態では約１２０°Ｃ〜約２００°Ｃ、および一部の実施形態では約１４０°Ｃ〜約１８０°Ｃの溶融温度を持ちうる。溶融温度は、ＡＳＴＭ Ｄ−３４１７に従い、示差走査熱量測定（「ＤＳＣ」）を使用して決定されうる。適切なポリオレフィンには、例えば、エチレンポリマー（例えば、低密度ポリエチレン（「ＬＤＰＥ」）、高密度ポリエチレン（「ＨＤＰＥ」）、直鎖低密度ポリエチレン（「ＬＬＤＰＥ」など）、プロピレンホモポリマー（例えば、シンジオタクチック、アタクチック、イソタクチックなど）、プロピレン共重合体などを含みうる。一つの特定実施形態では、ポリマーは、ホモポリプロピレンまたはプロピレンの共重合体など、プロピレンポリマーである。プロピレンポリマーは、例えば、実質的にイソタクチックポリプロピレン・ホモポリマーまたはその他のモノマーを約１０重量％以下（すなわち、プロピレンの少なくとも約９０重量％）含む共重合体から形成されうる。このようなホモポリマーは、約１４０°Ｃ〜約１７０°Ｃの融点を持ちうる。

当然、その他のポリオレフィンも本発明の組成物に用いられうる。一つの実施形態では、例えば、ポリオレフィンは、エチレンまたはプロピレンと別のα−オレフィン（Ｃ_３−Ｃ_２０α−オレフィンまたはＣ_３−Ｃ_１２α−オレフィンなど）の共重合体でありうる。適切なα−オレフィンの具体例には、１−ブテン、３−メチル−１−ブテン、３，３−ジメチル−１−ブテン、１−ペンテン、一つ以上のメチル、エチルまたはプロピル置換基を持つ１−ペンテン、一つ以上のメチル、エチルまたはプロピル置換基を持つ１−ヘキセン、一つ以上のメチル、エチルまたはプロピル置換基を持つ１−ヘプテン、一つ以上のメチル、エチルまたはプロピル置換基を持つ１−オクテン、一つ以上のメチル、エチルまたはプロピル置換基を持つ１−ノネン、エチル、メチルまたはジメチル置換１−デセン、１−ドデセン、およびスチレンを含む。特に望ましいα−オレフィンは、１−ブテン、１−ヘキセンおよび１−オクテンである。このような表重合体のエチレンまたはプロピレン含量は、約６０モル％〜約９９モル％、一部の実施形態では約８０モル％〜約９８．５％、および一部の実施形態では約８７モル％〜約９７．５モル％でありうる。α−オレフィン含量は、同様に約１モル％〜約４０モル％、一部の実施形態では約１．５モル％〜約１５モル％、および一部の実施形態では約２．５モル％〜約１３モル％の範囲でありうる。

本発明で使用するための模範的オレフィン共重合体には、テキサス州ヒューストンのＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ＣｏｍｐａｎｙからＥＸＡＣＴ（商標）という名称で市販されているエチレンベースの共重合体を含む。その他の適切なエチレン共重合体は、ミシガン州ミッドランドのＤｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ＣｏｍｐａｎｙからＥＮＧＡＧＥ（商標）、ＡＦＦＩＮＩＴＹ（商標）、ＤＯＷＬＥＸ（商標）（ＬＬＤＰＥ）およびＡＴＴＡＮＥ（商標）（ＵＬＤＰＥ）という名称で市販されている。その他の適切なエチレンポリマーは、Ｅｗｅｎらの米国特許第４，９３７，２９９号、Ｔｓｕｔｓｕｉらの第５，２１８，０７１号、Ｌａｉらの第５，２７２，２３６号、およびＬａｉらの第５，２７８，２７２号に記述されている。適切なプロピレン共重合体も、ＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．（テキサス州ヒューストン）のＶＩＳＴＡＭＡＸＸ（商標）、Ａｔｏｆｉｎａ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ（ベルギー、フェルイ）のＦＩＮＡ（商標）（例えば、８５７３）、三井石油化学工業のＴＡＦＭＥＲ（商標）、およびＤｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．（ミシガン州ミッドランド）のＶＥＲＳＩＦＹ（商標）という名称で市販されている。適切なポリプロピレンホモポリマーには、Ｅｘｘｏｎ Ｍｏｂｉｌ ３１５５ポリプロピレン、Ｅｘｘｏｎ Ｍｏｂｉｌ Ａｃｈｉｅｖｅ（商標）樹脂およびＴｏｔａｌ Ｍ３６６１ ＰＰ樹脂を含みうる。プロピレンポリマーのその他の例は、Ｄａｔｔａらの米国特許第６，５００，５６３号、Ｙａｎｇらの第５，５３９，０５６号、およびＲｅｓｃｏｎｉらの第５，５９６，０５２号に記述されている。

さまざまな既知の技術のいずれでも、オレフィン共重合体を形成するために一般的に使用されうる。例えば、オレフィンポリマーは、フリーラジカルまたは配位触媒（例えば、チーグラー・ナッタ）を使用して形成されうる。好ましくは、オレフィンポリマーは、メタロセン触媒などの、単一部位配位触媒から形成される。このような触媒系は、コモノマーが、分子鎖内に無作為に分布され、異なる分子量分画にわたって均一に分布されたエチレン共重合体を生成する。メタロセン触媒によるポリオレフィンは、例えば、ＭｃＡｌｐｉｎらの米国特許第５，５７１，６１９号、Ｄａｖｉｓらの第５，３２２，７２８号、Ｏｂｉｊｅｓｋｉらの第５，４７２，７７５号、Ｌａｉらの第５，２７２，２３６号、およびＷｈｅａｔらの第６，０９０，３２５号に記述されている。メタロセン触媒の例には、ビス（ｎ−ブチルシクロペンタジエニル）チタニウム・ジクロリド、ビス（ｎ−ブチルシクロペンタジエニル）ジルコニウム・ジクロリド、ビス（シクロペンタジエニル）スカンジウム・クロリド、ビス（インデニル）ジルコニウム・ジクロリド、ビス（メチルシクロペンタジエニル）チタニウム・ジクロリド、ビス（メチルシクロペンタジエニル）ジルコニウム・ジクロリド、コバルトセン、シクロペンタジエニルチタニウム・トリクロリド、フェロセン、ハフノセン・ジクロリド、イソプロピル（シクロペンタジエニル，−１−フルオレニル）ジルコニウム・ジクロリド、二塩化モリブドセン、ニッケロセン、二塩化ニオボセン、ルテノセン、二塩化チタノセン、ジルコノセンクロリドヒドリド、二塩化ジルコノセンなどを含む。メタロセン触媒を使用して作ったポリマーは、一般的に狭い分子量範囲を持つ。例えば、メタロセン触媒によるポリマーは、４より小さい多分散数（Ｍ_ｗ／Ｍ_ｎ）、制御された短鎖分岐分布、および制御されたイソタクシチシーを持ちうる。

Ｂ． ナノ包含添加剤
本明細書で使用される場合、「ナノ包含添加剤」という用語は、ポリマーマトリクス内にナノスケールサイズの個別領域の形態で分散されることのできる材料を一般的に指す。例えば、延伸前に、領域は、約１〜約１０００ナノメートル、一部の実施形態では約５〜約８００ナノメートル、一部の実施形態では約１０〜約５００ナノメートル、および一部の実施形態では約２０〜約２００ナノメートルの平均断面寸法を持ちうる。領域は、楕円形、球形、円筒形、プレート状、管状などのさまざまな異なる形状を持ちうる。一つの実施形態では、領域は実質的に楕円の形状を持つ。ナノ包含添加剤は一般的に、連続相ポリオレフィンマトリクスの重量に基づいて、熱可塑性組成物の約０．０５重量％〜約２０重量％、一部の実施形態では、約０．１重量％〜約１０重量％、および一部の実施形態では約０．５重量％〜約５重量％の量で使用される。熱可塑性組成物全体のナノ包含添加剤の濃度は、同様に、約０．０１重量％〜約１５重量％、一部の実施形態では約０．０５重量％〜約１０重量％、および一部の実施形態では約０．３重量％〜約６重量％でありうる。

ナノ包含添加剤は、ポリオレフィンマトリクス内に実質的に均一ではあるが、個別領域の形態で分配されうるという意味では、ポリオレフィンと部分的に不適合である。このような部分的不適合性は、さまざまな方法で達成できる。例えば特定の実施形態では、ナノ包含添加剤は、ポリオレフィンマトリクスと適合する非極性成分（例えば、オレフィン）を有する場合があり、それが不均一に分配されることを可能にする。それでもなお、添加剤は、ポリオレフィンマトリクスと不適合の極性成分を含む場合があり、それによって個別領域へと合体または分離することを可能にする。このような成分には、低分子または高分子極性分子セグメントまたはブロック、イオン基、荷電または非荷電極性領域、および／または極性分子群を含みうる。代替的に、添加剤は完全に非極性の性質でありうるが、それでも個別領域が形成されることを許す特定の物理的特性を有する。例えば、特定の実施形態では、ナノ包含添加剤は、特定温度よりも上でポリオレフィンと適合性または混和性であるが、臨界共溶温度より低い温度で相分離しうる。このようにして、ナノ包含添加剤が相分離、合体し、別のナノスケール領域を形成できるように、ナノ包含添加剤は、溶融相でポリオレフィンと安定混合物を形成するが、温度が低下するにつれて、連続相が結晶化して分離しうる。

望ましい領域が形成できる限り、ナノ包含添加剤の特定の状態または形態は重要でない。例えば、一部の実施形態では、ナノ包含添加剤は、室温（例えば、２５°Ｃ）で液体または半固体の形態でありうる。このような液体は、マトリクス中に容易に分散されて、準安定分散を形成し、その後クエンチされて、混合物の温度を低下させることによって領域サイズを保存できる。液体または半固体材料などの動粘度は、４０°Ｃで決定される時、典型的には約０．７〜約２００センチストーク（「ｃｓ」）、一部の実施形態では約１〜１００ｃｓ、および一部の実施形態では約１．５〜約８０ｃｓである。適切な液体または半固体には、例えば、シリコン、シリコン−ポリエステル共重合体、脂肪族ポリエステル、芳香族ポリエステル、アルキレングリコール（例えば、エチエングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコールなど）、アルカンジオール（例えば、１，３−プロパンジオール、２，２−ジメチル−１，３−プロパンジオール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、 ２，２，４−トリメチル−１，６ヘキサンジオール、１，３−シクロヘキサンジメタノール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、２，２，４，４，−テトラメチル−１，３−シクロブタンジオールなど）、アミンオキシド（例えば、オクチルジメチルアミン・オキシド）、脂肪酸エステル、脂肪酸アミド（例えば、オレアミド、エルカミド、ステアラミド、エチレンビス（ステアラミド）など）、鉱物、および植物油などを含みうる。一つの特に適切な液体または半固体は、ＢＡＳＦ Ｃｏｒｐの商標ＰＬＵＲＩＯＬ（登録商標） ＷＩで市販されているものなどのポリエーテルポリオールである。

またその他の実施形態では、ナノ包含添加剤は固体の形態であり、これは非晶質、結晶、または半結晶でありうる。例えば、ナノ包含添加剤は高分子の性質であり、比較的高い分子量を持ち、熱可塑性組成物の溶融強度および安定性の改善に役立つ。上述のように、ナノ包含添加剤は、ポリオレフィンマトリクスと部分的に不適合である。このような添加剤の一つの例は微結晶ポリオレフィンワックスであり、これは典型的にはエチレンおよび／または、プロピレン、１−ブテン、１−ペンテン、１−ヘキセン、１−ヘプテン、１−オクテン、１−ノネン、および１−デセンなど、Ｃ_３−Ｃ_１０−アルク−１−エンから派生する。微結晶ワックスは典型的には、約３０°Ｃ〜１５０°Ｃ、一部の実施形態では約５０°Ｃ〜約１４０°Ｃ、および一部の実施形態では約８０°Ｃ〜約１３０°Ｃなど、比較的低い溶融温度を持つ。このような低い溶融温度では、ワックスは、溶融相にある時ポリオレフィンと混和混合物を形成しうるが、温度が低下して高分子が結晶化または固化するにつれて、ワックスは分離および合体して別のナノスケール領域を形成する。

高分子ナノ包含添加剤の別の例は、極性および非極性成分を含む官能性ポリオレフィンである。例えば、極性成分は一つ以上の官能基によって提供され、非極性成分はオレフィンによって提供されうる。ナノ包含添加剤のオレフィン成分は、概して、上述のようなオレフィンモノマーから由来する任意の直鎖または分岐α−オレフィンモノマー、オリゴマー、またはポリマー（共重合体を含む）から形成されうる。ナノ包含添加剤の官能基は、分子に極性成分を提供し、ポリオレフィンマトリクスポリマーと適合しない任意の基、分子セグメントおよび／またはブロックでありうる。ポリオレフィンと適合しない分子セグメントおよび／またはブロックの例には、アクリレート、スチレン、ポリエステル、ポリアミドなどが含まれうる。官能基は、イオン性質を持ち、荷電金属イオンを含みうる。特に適切な官能基は、無水マレイン酸、マレイン酸、フマル酸、マレイミド、マレイン酸ヒドラジド、無水マレイン酸とジアミンの反応生成物、メチルナド酸無水物、ジクロロマレイン酸無水物、マレイン酸アミドなどである。無水マレイン酸修飾ポリオレフィンは、本発明の使用に特に適している。このような修飾ポリオレフィンは、ポリマー骨格材料に無水マレイン酸をグラフトすることによって一般的に形成される。このようなマレイン酸化ポリオレフィンは、Ｅ． Ｉ． ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ａｎｄ ＣｏｍｐａｎｙからＦｕｓａｂｏｎｄ（登録商標）という名前で市販されており、Ｐシリーズ（化学修飾ポリプロピレン）、Ｅシリーズ（化学修飾ポリエチレン）、Ｃシリーズ（化学修飾エチレン酢酸ビニル）、Ａシリーズ（化学修飾エチレンアクリレート共重合体またはターポリマー）、またはＮシリーズ（化学修飾エチレン−プロピレン、エチレン−プロピレンジエンモノマー（「ＥＰＤＭ」）またはエチレン−オクタン）などがある。代替的に、マレイン酸化ポリオレフィンは、Ｐｏｌｙｂｏｎｄ（登録商標）という名称でＣｈｅｍｔｕｒａ Ｃｏｒｐ．から、Ｅａｓｔｍａｎ Ｇシリーズという名称でＥａｓｔｍａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから、およびＯｒｅｖａｃ（登録商標）という商標でＡｒｋｅｍａからも市販されている。

特定の実施形態では、高分子ナノ包含添加剤も反応性でありうる。このような反応性のナノ包含添加剤の一例は、分子あたり平均して少なくとも二つのオキシレン環を含むポリエポキシドである。理論に制限されるものではないが、このようなポリエポキシド分子は、組成物の特定の成分とともに反応を受けて（例えば、鎖延長、側鎖分岐、グラフト、共重合体形成など）、ガラス転移温度を大幅に減少させることなく、溶融強度を改善しうると考えられる。反応性添加剤は、ポリオレフィンとその他のより極性添加剤（マイクロ包含添加剤など）の間に適合性を提供することもでき、分散の均一性を改善し、マイクロ包含添加剤のサイズを減少させることができる。例えば、下記により詳細に記述されるように、本発明の特定の実施形態は、マイクロ包含添加剤としてポリエステルを用いうる。このような実施形態では、反応性ナノ包含添加剤は、ポリエステルのカルボニル末端基を通して（エステル化）またはヒドロキシル基を通して（エーテル化）、求核的開環反応を可能にしうる。オキザロリン副反応が同様に起こって、エステルアミド部分を形成しうる。このような反応を通して、ポリエステルマイクロ包含添加剤の分子量を増加させて、溶融処理中によく見られる分解に対抗しうる。本発明者らは、過剰な反応はポリマー骨格間の架橋につながりうることを発見した。このような架橋がかなりの程度まで進むと、結果生じるポリマー混合物が脆くなって望ましい強度および伸長特性を持つ繊維に処理することが困難になりうる。

この点で、本発明者は、比較的低いエポキシ官能性を持つポリエポキシドが特に効果的である場合があり、これはその「エポキシ当量」によって定量化しうることを発見した。エポキシ当量は、エポキシ基の１分子を含む樹脂の量を反映し、これは、修飾剤の数平均分子量を分子中のエポキシ基の数で割ることによって計算されうる。本発明のポリエポキシドは、一般的に、約７，５００〜約２５０，０００グラム／モル、一部の実施形態では約１５，０００〜約１５０，０００グラム／モル、および一部の実施形態では約２０，０００〜約１００，０００グラム／モルの範囲の数平均分子量を持ち、多分散指数は一般的に２．５〜７の範囲である。ポリエポキシドは、５０個未満、一部の実施形態では５〜４５個、および一部の実施形態では１５〜４０個のエポキシ基を含みうる。同じく、エポキシ当量は、約１５，０００／モル未満、一部の実施形態では約２００〜約１０，０００グラム／モル、および一部の実施形態では約５００〜約７，０００グラム／モルでありうる。

ポリエポキシドは、末端エポキシ基、骨格オキシラン単位、および／またはペンダントエポキシ基を含む直鎖または分岐の、ホモポリマーまたは共重合体（例えば、ランダム、グラフト、ブロックなど）でありうる。このようなポリエポキシドを形成するために使用されるモノマーは異なりうる。一つの特定の実施形態では、例えば、ポリエポキシドは、少なくとも一つのエポキシ官能性（メタ）アクリルモノマー成分を含む。本書で使用される時、「（メタ）アクリル」という用語は、アクリルおよびメタクリルモノマー、並びにアクリレートおよびメタクリレートモノマーなど、その塩またはエステルを含む。例えば、適切なエポキシ官能性（メタ）アクリルモノマーには、アクリル酸グリシジルおよびメタクリル酸グリシジルなどの、１，２−エポキシ基を含むものが含まれうるがこれに限定されない。その他の適切なエポキシ官能性モノマーには、アリルグリシジルエーテル、エタクリル酸グリシジル、およびイタコン酸グリシジルが含まれる。

ポリエポキシドは、鎖延長をもたらすだけでなく、望ましい混合形態を達成するのに役立つように、上述のように比較的高い分子量を一般的に持つ。こうして、ポリマーの結果生じるメルトフローレートは、２１６０グラムの負荷および１９０°Ｃで測定された場合、約１０〜約２００グラム／１０分、一部の実施形態では約４０〜約１５０グラム／１０分、および一部の実施形態では約６０〜約１２０グラム／１０分でありうる。

ポリエポキシドは典型的には、２〜２０個の炭素原子、好ましくは２〜８個の炭素原子を持つものなどの、少なくとも一つの直鎖または分岐α−オレフィンモノマーも含む。具体例には、エチレン、プロピレン、１−ブテン、３−メチル−１−ブテン、３，３−ジメチル−１−ブテン、１−ペンテン、一つ以上のメチル、エチルまたはプロピル置換基を持つ１−ペンテン、一つ以上のメチル、エチルまたはプロピル置換基を持つ１−ヘキセン、一つ以上のメチル、エチルまたはプロピル置換基を持つ１−ヘプテン、一つ以上のメチル、エチルまたはプロピル置換基を持つ１−オクテン、一つ以上のメチル、エチルまたはプロピル置換基を持つ１−ノネン、エチル、メチルまたはジメチル置換１−デセン、１−ドデセン、およびスチレンを含む。特に望ましいα−オレフィンコモノマーは、エチレンおよびプロピレンである。別の適切なモノマーには、エポキシ官能性でない（メタ）アクリルモノマーを含みうる。このような、（メタ）アクリルモノマーの例には、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−プロピル、アクリル酸ｉ−プロピル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸ｓ−ブチル、アクリル酸ｉ−ブチル、アクリル酸ｔ−ブチル、アクリル酸ｎ−アミル、アクリル酸ｉ−アミル、アクリル酸イソボルニル、アクリル酸ｎ−ヘキシル、アクリル酸２−エチルブチル、アクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸ｎ−オクチル、アクリル酸ｎ−デシル、アクリル酸メチルシクロヘキシル、アクリル酸シクロペンチル、アクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸２−ヒドロキシエチル、メタクリル酸ｎ−プロピル、メタクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸ｉ−プロピル、メタクリル酸ｉ−ブチル、メタクリル酸ｎ−アミル、メタクリル酸ｎ−ヘキシル、メタクリル酸ｉ−アミル、メタクリル酸ｓ−ブチル、メタクリル酸ｔ−ブチル、メタクリル酸２−エチルブチル、メタクリル酸メチルシクロヘキシル、メタクリル酸シンナミル、メタクリル酸クロチル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸シクロペンチル、メタクリル酸２−エトキシエチル、メタクリル酸イソボルニルなど、並びにその組み合わせを含みうる。

本発明の特に望ましい一つの実施形態では、ポリエポキシドは、エポキシ官能性の（メタ）アクリル単量体成分、α−オレフィン単量体成分、および非エポキシ官能性の（メタ）アクリル単量体成分である。例えば、ポリエポキシドは、ポリ（エチレン−コ−メチルアクリレート−コ−グリシジルメタクリレート）であることがあり、これは以下の構造を持つ：

ここで、ｘ、ｙ、およびｚは１以上である。

さまざまな既知の技術を使用して、エポキシ官能性モノマーをポリマーにしうる。例えば、極性官能基を含むモノマーは、ポリマー骨格にグラフトされてグラフト共重合体を形成しうる。このようなグラフト技術は、当技術分野でよく知られており、例えば、米国特許第５，１７９，１６４号に記述されている。その他の実施形態では、エポキシ官能基を含むモノマーは、高圧反応、チーグラー・ナッタ触媒反応系、単一部位触媒（例えば、メタロセン）反応系などの、既知のフリーラジカル重合技術を使用して、モノマーと共重合されてブロックまたはランダム共重合体を形成しうる。

単量体成分の相対的部分は、エポキシ反応性とメルトフローレートの間のバランスを達成するように選択されうる。より具体的には、高いエポキシモノマー含量は、良好な反応性をもたらしうるが、含量が高すぎると、ポリエポキシドがポリマー混合物の溶融強度に悪影響を与えるほど、メルトフローレートを減少させうる。従って、ほとんどの実施形態では、エポキシ官能性（メタ）アクリルモノマーは、共重合体の約１重量％〜約２５重量％、一部の実施形態では約２重量％〜約２０重量％、および一部の実施形態では約４重量％〜約１５重量％を占める。同様にα−オレフィンモノマーは、共重合体の約５５重量％〜約９５重量％、一部の実施形態では約６０重量％〜約９０重量％、および一部の実施形態では約６５重量％〜約８５重量％を占めうる。使用される場合、その他の単量体成分（例えば、非エポキシ官能性（メタ）アクリルモノマー）は、共重合体の約５重量％〜約３５重量％、一部の実施形態では約８重量％〜約３０重量％、および一部の実施形態では約１０重量％〜約２５重量％を占めうる。本発明で使用されうる、適切なポリエポキシドの一つの具体例は、ＬＯＴＡＤＥＲ（登録商標） ＡＸ８９５０または ＡＸ８９００という名前でＡｒｋｅｍａから市販されている。例えば、ＬＯＴＡＤＥＲ（登録商標） ＡＸ８９５０は、７０〜１００ｇ／１０分のメルトフローレートを持ち、７重量％〜１１重量％のメタクリル酸グリシジルモノマー含量、１３重量％〜１７重量％の酢酸メチルモノマー含量、および７２重量％〜８０重量％のエチレンモノマー含量を持つ。別の適切なポリエポキシドは、ＥＬＶＡＬＯＹ（登録商標） ＰＴＷという名称でＤｕＰｏｎｔから市販されており、これはエチレン、ブチルアクリレート、およびグリシジルメタクリレートのターポリマーであり、１２ｇ／１０分のメルトフローレートを持つ。

ポリエポキシドを形成するために使用するモノマーのタイプおよび相対的含量を制御することに加えて、望ましい利益を達成するために全体的重量パーセントも制御されうる。例えば、修飾レベルが低すぎると、溶融強度および機械的特性の望ましい増加が達成されないことがある。しかし本発明者は、修飾レベルが高すぎると、エポキシ官能基による強い分子間相互作用（例えば、架橋）および物理的ネットワーク形成のために、プロセスが制限されうることも発見した。従って、ポリエポキシドは、一般的に、組成物に使用されるポリオレフィンの重量に基づいて、約０．０５重量％〜約１０重量％、一部の実施形態では、約０．１重量％〜約８重量％、一部の実施形態では約０．５重量％〜約５重量％、および一部の実施形態では約１重量％〜約３重量％の量で使用される。またポリエポキシドは、組成物の総重量に基づいて、約０．０５重量％〜約１０重量％、一部の実施形態では約０．０５重量％〜約８重量％、一部の実施形態では約０．１重量％〜約５重量％、および一部の実施形態では約０．５重量％〜約３重量％を占めうる。

オキサゾリン官能性化ポリマー、シアニド官能性化ポリマーなど、その他の反応性のナノ包含添加剤も本発明で使用しうる。使用された場合、このような反応性のナノ包含添加剤は、ポリエポキシドに対して上述の濃度内で使用されうる。一つの特定実施形態では、オキサゾリン環を含むモノマーでグラフトされたポリオレフィンである、オキサゾリングラフト化ポリオレフィンが使用されうる。オキサゾリンには、２−ビニル−２−オキサゾリン（例えば、２−イソプロペニル−２−オキサゾリン）、２−脂肪−アルキル−２−オキサゾリン（例えば、オレイン酸、リノレン酸、パルミトオレイン酸、ガドレイン酸、エルカ酸および／またはアラキドン酸のエタノールアミドから取得可能）およびその組み合わせなどの、２−オキザロリンを含みうる。別の実施形態では、オキサゾリンは、例えば、マレイン酸リシノールオキサゾリン、ウンデシル−２−オキサゾリン、ソヤ−２−オキサゾリン、リシヌス−２−オキサゾリンおよびその組み合わせから選択されうる。また別の実施形態では、オキサゾリンは、２−イソプロペニル−２−オキサゾリン、２−イソプロペニル−４，４−ジメチル−２−オキサゾリンおよびその組み合わせから選択される。

本発明の特定の実施形態では、複数のナノ包含添加剤を組み合わせて使用しうる。例えば、第一のナノ包含添加剤（例：ポリエポキシド）は、約５０〜約５００ナノメートル、一部の実施形態では約６０〜約４００ナノメートル、および一部の実施形態では約８０〜約３００ナノメートルの平均断面寸法を持つ領域の形態で分散されうる。第二のナノ包含添加剤は、約１〜約５０ナノメートル、一部の実施形態では約２〜約４５ナノメートル、および一部の実施形態では約５〜約４０ナノメートルの平均断面寸法を持つものなど、第一のナノ包含添加剤より小さい領域の形態でも分散されうる。用いられる時、第一および／または第二のナノ包含添加剤は一般的に、連続相（マトリクスポリマー）の重量に基づいて、熱可塑性組成物の約０．０５重量％〜約２０重量％、一部の実施形態では、約０．１重量％〜約１０重量％、および一部の実施形態では約０．５重量％〜約５重量％の量を占める。熱可塑性組成物全体の第一および／または第二のナノ包含添加剤の濃度は、同様に、熱可塑性組成物の約０．０１重量％〜約１５重量％、一部の実施形態では約０．０５重量％〜約１０重量％、および一部の実施形態では約０．１重量％〜約８重量％でありうる。

第二のナノ包含添加剤にナノフィラーを随意に用いることができ、この例にはカーボンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンナノ繊維、ナノクレイ、金属ナノ粒子、ナノシリカ、ナノアルミナなどを含みうる。ナノクレイが特に適している。「ナノクレイ」という用語は、クレイ材料（天然鉱物、有機修飾された鉱物、または合成名の材料）のナノ粒子を一般的に指し、これは典型的には板状構造を持つ。ナノクレイの例には、例えば、モンモリロナイト（２：１層状スメクタイト粘土構造）、ベントナイト（モンモリロナイトで主に形成されたフィロケイ酸アルミニウム）、カオリナイト（１：１板状構造およびＡｌ_２Ｓｉ_２Ｏ_５（ＯＨ）_４）の経験式を持つ）アルミノケイ酸塩）、ハロイサイト（１：１管状構造およびＡｌ_２Ｓｉ_２Ｏ_５（ＯＨ）_４）を持つアルミノケイ酸塩などが含まれる。適切なナノクレイの一例はＣｌｏｉｓｉｔｅ（登録商標）で、これは、モンモリロナイトナノクレイであり、Ｓｏｕｔｈｅｒｎ Ｃｌａｙ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ， Ｉｎｃ．から市販されている。合成ナノクレイのその他の例には、混合金属水酸化ナノクレイ、層状二重水酸化ナノクレイ（例えば、セピオサイト）、ラポナイト、ヘクトライト、サポナイト、インドナイトなどが含まれるがこれらに限定されない。

望ましい場合、ナノクレイは、マトリクスポリマー（例えば、ポリエステル）との適合性を改善するのを助ける表面処理剤を含みうる。表面処理剤は有機または無機でありうる。一つの実施形態では、有機カチオンとクレイの反応によって得られる有機表面処理剤が用いられる。適切な有機カチオンには、例えば、ジメチルビス［水素化獣脂］塩化アンモニウム（２Ｍ２ＨＴ）、メチルベンジルビス［水素化獣脂］塩化アンモニウム（ＭＢ２ＨＴ）、メチルトリス［水素化獣脂アルキル］クロリド（Ｍ３ＨＴ）など、クレイとカチオンを交換することのできる有機第四級アンモニウム化合物を含みうる。市販されている有機ナノクレイの例には、例えば、ジメチルベンジル水素化獣脂アンモニウム塩で修飾されたモンモリロナイトクレイであるＤｅｌｌｉｔｅ（登録商標）４３Ｂ（イタリア、リボルノのＬａｖｉｏｓａ Ｃｈｉｍｉｃａ）が含まれうる。その他の例には、Ｃｌｏｉｓｉｔｅ（登録商標）２５ＡおよびＣｌｏｉｓｉｔｅ（登録商標）３０Ｂ（Ｓｏｕｔｈｅｒｎ Ｃｌａｙ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ）およびＮａｎｏｆｉｌ ９１９（Ｓｖｄ Ｃｈｅｍｉｅ）が含まれる。望ましい場合、ナノフィラーを担体樹脂と混合して、添加剤と組成物のその他のポリマーとの適合性を向上させるマスターバッチを形成できる。特に適切な担体樹脂には、上記にさらに記述されるように、例えば、ポリエステル（例えば、ポリ乳酸、ポリエチレンテレフタル酸など）、ポリオレフィン（例えば、エチレンポリマー、プロピレンポリマーなど）などが含まれる。

用いられる材料に関わらず、ナノ包含添加剤は典型的には、個別領域および結果得られる細孔が適正に維持されることを確実にするために特定の粘度（またはメルトフローレート）を持つように選択される。例えば、ナノ包含添加剤の粘度が低すぎる（またはメルトフローレートが高すぎる）場合には、流れて連続相を通して制御されないで分散する傾向がある。これは、維持が難しく、また時期尚早に砕ける可能性の高い層状のプレート様領域または共連続相構造を生じる。反対に、粘度が高すぎる（メルトフローレートが低すぎる）場合、凝集して非常に大きな楕円形領域を形成する傾向があり、これは混合中に分散させることが困難である。これは、連続相の全体を通して、ナノ包含添加剤の不均一な分布を生じうる。例えば、ポリオレフィンのメルトフローレートの高分子ナノ包含添加剤のメルトフローレートに対する比率は、例えば、約０．２〜約８、一部の実施形態では約０．５〜約６、一部の実施形態では約１〜約５でありうる。例えば、ナノ包含添加剤は、２１６０グラムの負荷および溶融温度より少なくとも４０°Ｃ高い温度（例えば、約１９０°Ｃ）でＡＳＴＭ Ｄ１２３８に従って測定された場合、約０．１〜約１００グラム／１０分、一部の実施形態では約０．５〜約５０グラム／１０分、および一部の実施形態では約５〜約１５グラム／１０分のメルトフローレート（ドライベース）を持ちうる。ポリオレフィンは同様に、２１６０グラムの負荷でＡＳＴＭ Ｄ１２３８に従って測定された場合、溶融温度より少なくとも４０°Ｃ高い温度（例えば、約２３０°Ｃ）で約０．５〜約８０グラム／１０分、一部の実施形態では約１〜約４０グラム／１０分、および一部の実施形態では約５〜約２０グラム／１０分のメルトフローレート（ドライベース）を持ちうる。

Ｃ． マイクロ包含添加剤
必要ではないが、本発明の組成物は、マイクロ包含添加剤も用いうる。本明細書で使用される場合、「マイクロ包含添加剤」という用語は、ポリマーマトリクス内にマイクロスケールサイズの個別領域の形態で分散されることのできる任意の材料を一般的に指す。例えば、延伸前に、領域は約０．１μｍ〜約２５μｍ、一部の実施形態では約０．５μｍ〜約２０μｍ、および一部の実施形態では約１μｍ〜約１０μｍの平均断面寸法を持ちうる。使用された場合、変形および伸長ひずみ（例えば、延伸）を受ける時、マイクロスケールおよびナノスケール相領域はユニークな方法で相互作用して細孔のネットワークを作ることができることを本発明者らは発見した。すなわち、材料の不適合性から生じる応力集中の結果として、伸長ひずみは、マイクロスケールの個別相領域の近くに強い局所的せん断ゾーンおよび／または応力強度ゾーン（例えば、垂直応力）を開始することができる。これらのせん断および／または応力強度ゾーンは、マイクロスケール領域に隣接するポリオレフィンマトリクスにいくらかの初期剥離を生じる。しかし特に、ナノスケール個別相領域の近くに生成された局所的せん断および／または応力強度ゾーンはマイクロスケールゾーンと重複して、ポリマーマトリクスにさらなる剥離を起こし、それによって、ナノスケール領域および／またはマイクロスケール領域に隣接してかなりの数のナノ細孔を生成する。

マイクロ包含添加剤の特定の性質は重要でなく、液体、半固体、または固体（例えば、非晶質、結晶または半結晶）を含みうる。特定の実施形態では、マイクロ包含添加剤は高分子の性質であり、比較的高い分子量を持ち、熱可塑性組成物の溶融強度および安定性の改善に役立つ。典型的には、マイクロ包含添加剤ポリマーは、一般的にマトリクスポリマーと不適合でありうる。このように、添加剤は、マトリクスポリエステルの連続相内に個別層領域として、より良く分散しうる。個別領域は、外部力から生じるエネルギーを吸収することができ、結果として生じる繊維の全体的靱性および強度を増加させる。領域は、楕円形、球形、円筒形、プレート状、管状などのさまざまな異なる形状を持ちうる。一つの実施形態では、領域は実質的に楕円の形状を持つ。個々の領域の物理的寸法は、一般的に、外部応力が加わった時、繊維を通した割れ目の伝播を最小化するためには十分小さいが、プラスチックの微小な変形を開始させ、粒子含有物およびその周りのせん断ゾーンを可能にするためには十分大きい。

マイクロ包含添加剤は、個別領域および結果生じる細孔が適切に維持されることを確実にするために一定のメルトフローレート（または粘度）を持ちうる。例えば、添加剤のメルトフローレートが高すぎると、流れて、連続相を通して制御されないで分散する傾向がある。これは、維持が難しく、また時期尚早に砕ける可能性の高い層状のプレート様領域または共連続相構造を生じる。反対に、添加剤のメルトフローレートが低すぎると、凝集して非常に大きな楕円形領域を形成する傾向があり、これは混合中に分散させることが困難である。これは、連続相の全体を通して、添加剤の不均一な分布を生じうる。この点で、本発明者は、マトリクスポリマーのメルトフローレートに対するマイクロ包含添加剤のメルトフローレートの比は、一般的に約０．５〜約１０、一部の実施形態では約１〜約８、および一部の実施形態では約２〜約６であることを発見した。例えば、マイクロ包含添加剤のメルトフローレートは、２１６０グラムの負荷およびその溶融温度より少なくとも４０°Ｃ（例えば、２１０°Ｃ）で測定された場合、約５〜約２００グラム／１０分、一部の実施形態では約２０〜約１５０グラム／１０分、および一部の実施形態では約４０〜約１００グラム／１０分でありうる。

上述の特性に加えて、マイクロ包含化添加剤の機械的特性も、望ましい多孔質ネットワークを達成するために選択されうる。例えば、外部力とともに加えられる時、添加剤とマトリクスポリマーの弾性係数の差から生じる応力集中の結果として、応力集中（例えば、垂直またはせん断応力を含む）およびせん断および／またはプラスチック降伏域が、個別相領域およびその周りで開始されることがありうる。応力集中が大きいほど、領域でのより強い局所的プラスチックの流れを促進し、これによって、応力が伝えられた時、領域が大きく伸長することが可能になる。これらの伸長領域は、組成物がよりしなやかで柔軟な挙動を示すことを可能にする。応力集中を高めるために、マイクロ包含添加剤は、ポリオレフィンマトリクスと比べて比較的高いヤング弾性係数を持つように選択されうる。例えば、ポリオレフィンマトリクスの弾性係数に対する添加剤の弾性係数の比は、一般的に約１〜約２５０、一部の実施形態では約２〜約１００、および一部の実施形態では約２〜約５０である。マイクロ包含添加剤の弾性係数は、例えば、約２００〜約３，５００メガパスカル（ＭＰａ）、一部の実施形態では約３００〜約２，０００ＭＰａ、および一部の実施形態では約４００〜約１，５００ＭＰａの範囲でありうる。対照的に、ポリオレフィンの弾性係数は、例えば、約１００〜約１，５００ＭＰａ、および一部の実施形態では約２００〜１０００ＭＰａの範囲でありうる。代替的に、マイクロ包含添加剤の弾性係数はポリオレフィンマトリクスの弾性係数よりも低い場合がある。弾性係数は、例えば、約１０ＭＰａ〜約１００ＭＰａ、および随意に約２０ＭＰａ〜約８０ＭＰａでありうる。

上記で特定された特性を持つ幅広いさまざまなマイクロ包含添加剤を使用しうるが、このような添加剤の特に適切な例には、スチレン共重合体（例えば、スチレン−ブタジエン−スチレン、スチレン−イソプレン−スチレン、スチレン−エチレン−プロピレン−スチレン、スチレン−エチレン−ブタジエン−スチレンなど）、塩化ポリビニル（ＰＶＣ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン （ＰＣＴＦＥ）などのフッ素重合体、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリカプロラクトン、ポリエステルアミド、ポリ乳酸（ＰＬＡ）およびその共重合）、ポリグリコール酸、ポリアルキレンカーボネート（例えば、ポリエチレンカーボネート）、ポリ−３−ヒドロキシブチレート（ＰＨＢ）、ポリ−３−ヒドロキシ吉草酸（ＰＨＶ）、ポリ−３−ヒドロキシブチレート−コ−４−ヒドロキシブチレート、ポリ−３−ヒドロキシブチレート−コ−３−ヒドロキシ吉草酸共重合体（ＰＨＢＶ）、ポリ−３−ヒドロキシブチレート−コ−３−ヒドロキシヘキサノエート、ポリ−３−ヒドロキシブチレート−コ−３−ヒドロキシオクタノエート、ポリ−３−ヒドロキシブチレート−コ−３−ヒドロキシデカノエート、ポリ−３−ヒドロキシブチレート−コ−３−ヒドロキシオクタデカノエート、およびコハク酸ベースの脂肪族ポリマー（例えば、コハク酸ポリブチレン、コハク酸アジピン酸ポリブチレン、コハク酸ポリエチレンなど）などの脂肪族ポリエステル、脂肪族−芳香族共重合体（例えば、アジピン酸テレフタル酸ポリブチレン、アジピン酸テレフタル酸ポリエチレン、アジピン酸イソフタル酸ポリエチレン、アジピン酸イソフタル酸ポリブチレンなど）、芳香族ポリエステル（例えば、テレフタル酸ポリエチレン、ポリブチレンテレフタル酸など）などのポリエステルなどを含みうる。

特に適切なのは、比較的高いガラス転移温度を持つほど、一般的に硬い性質であるマイクロ包含添加剤である。例えば、ガラス転移温度（「Ｔ_ｇ」）は、約０°Ｃ以上、一部の実施形態では約５°Ｃ〜約１００°Ｃ、一部の実施形態では約３０°Ｃ〜約８０°Ｃ、および一部の実施形態では約５０°Ｃ〜約７５°Ｃでありうる。ガラス転移温度は、ＡＳＴＭ Ｅ１６４０−０９に従って、動的機械分析で決定されうる。

一つの特に適切な硬質ポリエステルはポリ乳酸であり、これは、左旋性乳酸（「Ｌ−乳酸」）、右旋性乳酸（「Ｄ−乳酸」）、メソ乳酸、またはその混合物など、乳酸の任意のアイソマーのモノマー単位から一般的に由来しうる。モノマー単位も、Ｌ−ラクチド、Ｄ−ラクチド、メソ−ラクチド、またはその混合物を含む、乳酸の任意のアイソマーの無水物から形成されうる。このような乳酸の環状二量体および／またはラクチドも使用しうる。重縮合または開環重合など、既知の任意の重合方法を、乳酸の重合のために使用しうる。少量の鎖延長剤（例えば、ジイソシアン酸化合物、エポキシ化合物または酸無水物）も使用しうる。ポリ乳酸は、Ｌ−乳酸から由来するモノマー単位およびＤ−乳酸から由来するモノマー単位を含むものなど、ホモポリマーまたは共重合体でありうる。必須ではないが、Ｌ−乳酸から由来するモノマー単位およびＤ−乳酸から由来するモノマー単位のうち一つの含有率は、約８５モル％以上、一部の実施形態では約９０モル％以上、および一部の実施形態では約９５モル％以上であることが好ましい。それぞれがＬ−乳酸から由来するモノマー単位とＤ−乳酸から由来するモノマー単位の間の異なる比率を持つ複数のポリ乳酸を、任意のパーセントで混合しうる。当然、ポリ乳酸は、その他のタイプのポリマー（例えば、ポリオレフィン、ポリエステルなど）と混合することもできる。

一つの特定の実施形態では、ポリ乳酸は以下の一般的構造を持つ：

本発明に使用されうる適切なポリ乳酸ポリマーの一つの具体例は、ＢＩＯＭＥＲ（商標） Ｌ９０００という名前でＢｉｏｍｅｒ， Ｉｎｃ．（ドイツ、クレイリング）から市販されている。その他の適切なポリ乳酸ポリマーは、ミネソタ州ミネトンカのＮａｔｕｒｅｗｏｒｋｓ ＬＬＣ（ＮＡＴＵＲＥＷＯＲＫＳ（登録商標））または三井化学株式会社（ＬＡＣＥＡ（商標））から市販されている。また他の適切なポリ乳酸類は、米国特許第４，７９７，４６８号、第５，４７０，９４４号、第５，７７０，６８２号、第５，８２１，３２７号、第 ５，８８０，２５４号、および第６，３２６，４５８号に記述されていることがあり、これらはすべての目的に対してその全体を参照により本書に組み込む。

ポリ乳酸は、一般的に、約４０，０００〜約１８０，０００グラム／モル、一部の実施形態では約５０，０００〜約１６０，０００グラム／モル、および一部の実施形態では約８０，０００〜約１２０，０００グラム／モルの範囲の数平均分子量（「Ｍ_ｎ」）を持つ。同様に、ポリマーも、一般的に、約８０，０００〜約２５０，０００グラム／モル、一部の実施形態では約１００，０００〜約２００，０００グラム／モル、および一部の実施形態では約１１０，０００〜約１６０，０００グラム／モルの範囲の重量平均分子量（「Ｍ_ｗ」）を持つ。数平均分子量に対する重量平均分子量の比（「Ｍ_ｗ／Ｍ_ｎ」）、すなわち「多分散指数」も比較的低い。例えば、多分散指数は、一般的に約１．０〜３．０の範囲で、一部の実施形態では約１．１〜約２．０、および一部の実施形態では約１．２〜約１．８である。重量および数平均分子量は、当業者に知られている方法で決定されうる。

一部のタイプの純のポリエステル（例えば、ポリ乳酸）は、開始ポリ乳酸の乾燥重量に基づいて約５００〜６００百万分率（「ｐｐｍ」）またはそれ以上の水分含量を持つように、周囲環境から水を吸収することができる。水分含量は、下記のように、ＡＳＴＭ Ｄ ７１９１−０５に従ってなど、当技術分野で知られているさまざまな方法で決定されうる。溶融処理中の水の存在は、ポリエステルを加水分解的に分解しその分子量を減少させる可能性があるので、混合前にポリエステルを乾燥させることが望ましいことがある。ほとんどの実施形態では、例えば、マイクロ包含添加剤を混合する前に、再生可能ポリエステルが、約３００百万分率（「ｐｐｍ」）以下、一部の実施形態では約２００ｐｐｍ以下、一部の実施形態では約１〜１００ｐｐｍの水分含量を持つことが望ましい。ポリエステルの乾燥は、例えば、約５０°Ｃ〜約１００°Ｃ、一部の実施形態では約７０°Ｃ〜約８０°Ｃの温度で起こりうる。

使用する材料に関わらず、熱可塑性組成物中のマイクロ包含添加剤の相対的パーセントは、結果得られる組成物に大きく影響することなく、望ましい特性を達成するように選択される。例えば、マイクロ包含添加剤は、一般的に、組成物に使用されるポリオレフィンマトリクスの重量に基づいて、熱可塑性組成物の約１重量％〜約３０重量％、一部の実施形態では、約２重量％〜約２５重量％、および一部の実施形態では約５重量％〜約２０重量％の量で使用される。熱可塑性組成物全体のマイクロ包含添加剤の濃度は、同様に、約０．１重量％〜約３０重量％、一部の実施形態では約０．５重量％〜約２５重量％、および一部の実施形態では約１重量％〜約２０重量％を占めうる。

Ｄ． その他の成分
さまざまな異なる理由で、組成物には多種多様な原料を使用しうる。例えば、一つの特定の実施形態では、熱可塑性組成物に相間修飾剤を使用して、ナノ包含添加剤および／またはマイクロ包含添加剤とポリオレフィンマトリクスの間の摩擦および結合性の程度を減らすのを助け、それにより剥離の程度および均一性を向上させうる。このように、細孔は、組成物全体に渡って実質的に均一な様式で分配されうる。修飾剤は、比較的低い粘度を持ち、熱可塑性組成物により容易に組み込むことができ、ポリマー表面に簡単に移動できるよう、室温（例えば、２５°Ｃ）で液体または半固体の形態でありうる。ポリオレフィンマトリクスと添加剤との間の界面での物理的力を減らすことによって、修飾剤の低粘度、疎水性の性質が剥離の促進を助けることができると考えられる。本書で使用されるとき、「疎水性」という用語は、一般的に、空気中の水の接触角が約４０°以上、一部の場合は約６０°以上の材料を指す。対照的に、「親水性」という用語は、一般的に、空気中の水の接触角が約４０°未満の材料を指す。接触角の測定のための一つの適切な試験はＡＳＴＭ Ｄ５７２５−９９（２００８年）である。

必要ではないが、界面修飾剤は、マイクロ包含添加剤が使用される実施形態およびナノ包含添加剤が固体（例えば、高分子材料）である実施形態で特に適切でありうる。適切な疎水性、低粘度界面修飾剤には、例えば、上記で参照された液体および／または半固体が含まれうる。一つの特に適切な界面修飾剤はポリエーテルポリオールであり、ＢＡＳＦ Ｃｏｒｐ．からＰＬＵＲＩＯＬ（登録商標） ＷＩという商標名で市販されているものなどがある。別の適切な修飾剤は、部分的に再生可能なエステルであり、ＨａｌｌｓｔａｒからＨＡＬＬＧＲＥＥＮ（登録商標） ＩＭという名称で市販されているものなどがある。

用いられる時、相間修飾剤は、連続相のポリオレフィンマトリクスの重量に基づいて、熱可塑性組成物の約０．１重量％〜約２０重量％、一部の実施形態では、約０．５重量％〜約１５重量％、および一部の実施形態では約１重量％〜約１０重量％の量を占めうる。熱可塑性組成物全体の相間修飾剤の濃度も、同様に、約０．０５重量％〜約２０重量％、一部の実施形態では約０．１重量％〜約１５重量％、および一部の実施形態では約０．５重量％〜約１０重量％を占めうる。上述の量では、相間修飾剤は、熱可塑性組成物の全体的溶解特性を妨げることなく、ポリマーの界面に容易に移動し、剥離を促進することを可能にする特徴を持つ。例えば、熱可塑性組成物のメルトフローレートも、ポリオレフィンマトリクスのメルトフローレートと同様でありうる。例えば、組成物のメルトフローレート（ドライベース）は、２１６０グラムの負荷および１９０°ＣでＡＳＴＭ Ｄ１２３８に従って測定された場合、約０．１〜約２５０グラム／１０分、一部の実施形態では約０．５〜約２００グラム／１０分、および一部の実施形態では約５〜約１５０グラム／１０分でありうる。

界面接着を改善し、領域とマトリクスの間の界面張力を減らして、それによって混合中のより小さな領域の形成を可能にする相溶化剤も用いうる。適切な相溶化剤の例には、例えば、エポキシまたは無水マレイン酸化学部分で官能基化された共重合体が含まれる。無水マレイン酸相溶化剤の例は、ポリプロピレン−グラフト化−無水マレイン酸で、これはＯｒｅｖａｃ（商標）１８７５０およびＯｒｅｖａｃ（商標）ＣＡ １００の商標でＡｒｋｅｍａから市販されている。用いられる時、相溶化剤は、連続相マトリクスの重量に基づいて、熱可塑性組成物の約０．０５重量％〜約１０重量％、一部の実施形態では、約０．１重量％〜約８重量％、および一部の実施形態では約０．５重量％〜約５重量％の量を占めうる。

熱可塑性組成物に使用されうるその他の適切な材料には、触媒、抗酸化剤、安定剤、界面活性剤、ワックス、固体溶剤、核形成剤、微粒子、ナノフィラールシウム、ならびに熱可塑性組成物の処理可能性および機械的特性を高めるために追加されるその他の材料が含まれうる。いずれにしても、本発明の一つの有益な側面は、発泡剤（例えば、クロロフルオロカーボン、ヒドロクロロフルオロカーボン、炭化水素、二酸化炭素、超臨界二酸化炭素、窒素など）および細孔開始フィラー（例えば、炭酸カルシウム）。実際、熱可塑性組成物は、一般的に発泡剤および／または細孔開始フィラーを含まない場合がある。例えば、このような発泡剤および／またはフィラーは、熱可塑性組成物の約１重量％以下、一部の実施形態では約０．５重量％以下、および一部の実施形態では約０．００１重量％〜約０．２重量％の量で存在しうる。さらに、以下で詳述されるその応力白化特性のために、結果として生じる組成物は、二酸化チタンなどの従来的色素を必要とすることなく、不透明色（例えば、白色）を達成しうる。特定の実施形態では、例えば、色素は、熱可塑性組成物の約１重量％以下、一部の実施形態では約０．５重量％以下、および一部の実施形態では約０．００１重量％〜約０．２重量％の量で存在しうる。

ＩＩ． 混合
熱可塑性組成物を形成するために、成分は典型的には、さまざまな既知の技術のいずれかを使用して混合される。一つの実施形態では、例えば、組成物は別々に、または組み合わせて供給されうる。例えば、組成物は、まず乾燥混合されて基本的に均一な乾燥混合物を形成し、同様に、分散的に材料を混合する溶融処理装置に同時または順番に供給されうる。バッチおよび／または連続溶融処理技術を用いうる。例えば、ミキサー／混練機、バンバリーミキサー、ファレル連続ミキサー、単軸スクリュー押出機、二軸スクリュー押出機、ロールミルなどを使用して、材料を混合し溶融処理しうる。特に適切な溶融処理装置は、共回転、二軸スクリュー押出機（例えば、Ｗｅｒｎｅｒ ＆ Ｐｆｌｅｉｄｅｒｅｒ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（ニュージャージー州、ラムジー）から入手可能なＺＳＫ−３０押出機またはＴｈｅｒｍｏ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｏｒｐ．（イギリス、ストーン）から入手可能なＴｈｅｒｍｏ Ｐｒｉｓｍ（商標） ＵＳＡＬＡＢ １６押出機でありうる。このような押出機は、供給ポートおよび換気ポートを含み、強力な分配・分散混合をもたらす。例えば、成分は二軸スクリュー押出機の同じまたは異なる供給ポートに供給され溶融混合されて、実質的に均一な溶融混合物を形成しうる。必要に応じて、その他の添加剤も、ポリマー溶解物に注入および／または押出機の長さに沿った異なる点で押出機に別々に供給されうる。

選択される特定の処理技術に関わらず、結果得られる溶融混合された組成物は一般的に、ナノ包含添加剤のナノスケール領域およびマイクロ包含添加剤のマイクロスケール領域を含む。せん断／圧力および熱の程度は、十分な分散を確実にするが、望ましい特性を達成できないほど領域のサイズを不利に減少させないように制御されうる。例えば、混合は一般的に、約１８０°Ｃ〜約３００°Ｃ、一部の実施形態では約１８５°Ｃ〜約２５０°Ｃ、および一部の実施形態では約１９０°Ｃ〜約２４０°Ｃの温度で起こる。同様に、溶融処理中の見かけのせん断速度は、約１０秒^−１〜約３０００秒^−１、一部の実施形態では約５０秒^−１〜約２０００秒^−１、および一部の実施形態では約１００秒^−１〜約１２００秒^−１の範囲でありうる。見かけのせん断速度は、４Ｑ／πＲ^３と等しい場合があり、ここでＱはポリマー溶融物の体積流量（「ｍ^３／秒」）であり、Ｒは溶融ポリマーの流れが通るキャピラリー（例えは、押出機金型）の半径（「ｍ」）である。もちろん、押出し量に反比例する溶融処理中の滞留時間など、その他の変数も、均一の望ましい程度を達成するために制御されうる。

望ましいせん断条件（例えば、速度、滞留時間、せん断速度、溶融処理温度など）を達成するために、押出機スクリュー速度を、特定の範囲に選択しうる。一般的に、システムへの追加的な機械エネルギーの投入のために、スクリュー速度の増加と共に、製品温度の上昇が見られる。例えば、スクリュー速度は、約５０〜約６００回転／分（「ｒｐｍ」）、一部の実施形態では約７０〜５００ｒｐｍ、および一部の実施形態では約１００〜約３００ｒｐｍの範囲であることがありうる。これは、結果として生じる領域のサイズに悪影響を与えることなく、ナノ包含添加剤を分散するために十分高い温度をもたらしうる。溶融せん断速度、および同様に添加剤が分散される程度も、押出機の混合セクション内での一つ以上の分配および／または分散混合成分の使用を通して増加させうる。単軸スクリュー押出機のための適切な分配ミキサーには、例えば、Ｓａｘｏｎ、Ｄｕｌｍａｇｅ、Ｃａｖｉｔｙ Ｔｒａｎｓｆｅｒミキサーなどが含まれうる。同様に、適切な分散混合機にはＢｌｉｓｔｅｒリング、Ｌｅｒｏｙ／Ｍａｄｄｏｃｋ、ＣＲＤ混合機などが含まれうる。当技術分野でよく知られているように、Ｂｕｓｓ Ｋｎｅａｄｅｒ押出機、Ｃａｖｉｔｙ Ｔｒａｎｓｆｅｒミキサー、およびＶｏｒｔｅｘ Ｉｎｔｅｒｍｅｓｈｉｎｇ Ｐｉｎ（ＶＩＰ）ミキサーで使用されるものなど、混合は、ポリマー溶融物の折り畳みおよび再配列を生成するバレルのピンの使用によって、さらに改善されうる。

ＩＩＩ． 繊維の形成
本書で使用される場合、「繊維」という用語は、金型などの成形口を通してポリマーを通過させることによって形成される細長い押出し物を一般的に指す。特に断りのない限り、「繊維」という用語は、明確な長さを持つ不連続繊維および実質的に連続するフィラメントの両方を含む。例えば、実質的にフィラメントは、長さと直径の比（「アスペクト比」）が約１５，０００対１よりも大きく、一部の場合は約５０，０００対１よりも大きいなど、直径よりもはるかに大きな長さを持ちうる。

熱可塑性組成物から形成された繊維は、一般的に、単一成分および多成分（例えば、シース・コア構成、横並び構成、分割されたパイの構成、海中の島の構成など）を含む、任意の望ましい構成を持ちうる。米国特許第６，６４２，４２９号（Ｃａｒｔｅｒら）に記述されているものなど、中空繊維（単一成分および／または複数成分）も使用しうる。一部の実施形態では、繊維は、強度、処理可能性および／またはその他の特性をさらに高めるために、成分（例えば、２成分）または構成成分（例えば、２構成成分）として一つ以上の追加的ポリマーを含みうる。例えば、熱可塑性組成物は、シース／コア複合繊維のコア成分を形成する一方、追加的ポリマーはシース成分を形成するか、またはその反対でありうる。追加的ポリマーは、ポリエステル（例えば、ポリ乳酸、テレフタル酸ポリエチレンなど）、ポリオレフィン（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレンなど）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル−酢酸、ポリビニルブチラール、アクリル樹脂（例えば、ポリアクリル酸塩、ポリアクリル酸メチル、ポリメタクリル酸メチルなど）、ポリアミド（例えば、ナイロン）、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、およびポリウレタンなど、望ましい任意のポリマーでありうる。

さまざまなプロセスのいずれも、本発明による繊維を形成するために使用されうる。例えば、上述の熱可塑性組成物は、紡糸口金を通して押出されて冷却されうる。例えば図１を参照すると、繊維形成方法の一つの実施形態がより詳細に示されている。この特定の実施形態では、本発明の熱可塑性組成物は、ホッパー１４から押出機１２に供給されうる。混合物は、任意の従来技術を使用してホッパー１４に提供されうる。押出機１２は、溶融ポリマーを押し出すのに十分な温度に加熱されうる。押出された組成物は、次にポリマー導管１６を通って紡糸口金１８へと進む。例えば、紡糸口金１８は、互いに重ねられた複数のプレートを持ち、ポリマー成分を方向付けるための流れ経路を作るように配置された開口部のパターンを持つスピンパックを含むハウジングを含みうる。紡糸口金１８も、一つ以上の列に配置された開口部を持つ。開口部は、ポリマーがそれを通って押し出される時、フィラメントの下向きの押出しカーテンを形成する。プロセス１０は、紡糸口金１８から延長する繊維のカーテンに隣接して位置付けられる冷却送風機２０も用いる。冷却空気送風機２０からの空気は、紡糸口金１８から延長している繊維を冷却する。冷却空気は、図１に示されるように繊維カーテンの片側から、または繊維カーテンの両側から方向付けられうる。

望ましい長さの繊維を形成するには、冷却された繊維は一般的に、例えば図１に示される繊維延伸ユニット２２を使用して、溶融延伸される。溶融紡糸ポリマーで使用される繊維延伸ユニットまたは吸引器は、当技術分野ではよく知られている。本発明のプロセスに使用するのに適切な繊維延伸ユニットには、米国特許第３，８０２，８１７号および第３，４２３，２５５号に示されるタイプの直線繊維吸引器が含まれる。繊維延伸ユニット２２は一般的に細長い垂直経路を含み、これを通って繊維は、経路の側部から入り、経路を通って下向きに流れる吸引空気によって引き出される。ヒーターまたは送風機２４は、繊維延伸ユニット２２に吸引空気を提供する。吸引空気は、繊維延伸ユニット２２を通して繊維および周囲空気を溶融延伸する。ガスの流れは、繊維の溶融延伸または減衰を起こし、これは繊維を形成するポリマーの分子配向または結晶度を増加させる。繊維延伸ユニットを使用する場合、望ましい繊維長を達成するのを助けるために「ドローダウン」比を選択しうる。「ドロー−ダウン」比は、延伸後の繊維の線速度である（例えば、ゴデットロール４２または小孔表面（非表示）の直線速度を押出し後の繊維の線速度で割ったもの）。例えば、溶融延伸中のドローダウン比は以下のように計算されうる：

ここで、
Ａは、溶融延伸後の繊維の線速度（例えば、ゴデット速度）であり直接測定され、
Ｂは、押し出された繊維の線速度であり以下のように計算できる：

ここで、
Ｃは、一つの穴を通した押出し（グラム／分）であり、
Ｄはポリマーの溶融密度（グラム／立方センチメートル）であり、
Ｅは、繊維がそれを通して押し出される穴の直径（センチメートル）である。特定の実施形態では、ドローダウン比は約２０：１〜約４０００：１、一部の実施形態では、約２５：１〜約２０００：１、一部の辞し形態では約５０：１〜約１０００：１、および一部の実施形態では約７５：１〜約８００：１でありうる。

一旦形成されると、繊維は、繊維延伸ユニット２２の出口開口部を通ってゴデットロール４２上に堆積されうる。必要に応じて、当業者には理解されるように、ゴデットロール４２上に集められた繊維は、追加的インライン処理および／または変換ステップ（非表示）を随意に施しうる。例えば、繊維は集められてその後、けん縮、組織化、および／または約３〜約８０ミリメートル、一部の実施形態では約４〜約６５ミリメートル、および一部の実施形態では約５〜約５０ミリメートルの範囲の平均繊維長に切断されうる。次に、ボンデッドカーデッドウェブ、通気接着ボンデッドウェブなど、当技術分野で知られている不織布ウェブにステープル繊維が組み込まれうる。繊維は、小孔表面上に堆積されて、下記にさらに詳細に記述されるものなどの不織布ウェブも形成しうる。

形成される特定の方法に関わらず、組成物を縦方向（例えば、流れ方向）、横方向（例えば、幅方向）など、およびそれらの組み合わせに延伸して、多孔質ネットワークを形成しうる。必要に応じて、組成物は繊維へと形成される時に一直線に延伸されうる。代替的に、組成物は、繊維へと形成された後、任意の選択的材料に積層される前および／または後に、固体状態で延伸されうる。「固体状態」延伸により、組成物は、ポリオレフィンマトリクスポリマーの溶融温度より低い温度に保たれることが一般的に意図されている。とりわけ、これは、多孔質ネットワークが不安定になる程度までポリマー鎖が変えられないことを確実にするのに役に立つ。例えば、組成物は、約−５０°Ｃ〜約１５０°Ｃ、一部の実施形態では約−４０°Ｃ〜約１４０°Ｃ、一部の実施形態では約−２０°Ｃ〜約１００°Ｃ、および一部の実施形態では約０°Ｃ〜約５０°Ｃの温度で延伸されうる。特定の場合、延伸温度は随意に、最も高いガラス転移温度を持つ構成要素（例えば、マイクロ包含添加剤）のガラス転移温度よりも少なくとも約１０°Ｃ、一部の実施形態では少なくとも約２０°Ｃ、および一部の実施形態では少なくとも約３０°Ｃ低い場合がある。このような実施形態では、組成物は約０°Ｃ〜約５０°Ｃ、一部の実施形態では約１５°Ｃ〜約４０°Ｃ、および一部の実施形態では約２０°Ｃ〜約３０°Ｃの温度で延伸されうる。

繊維の延伸は、一つ以上の段階で起こりうる。一つの実施形態では、例えば、延伸は、別の処理のためにそれを取り出す必要なく、インラインで完了される。例えば図１では、繊維は繊維延伸ユニット２２によって初めに溶融延伸され、ニップ（非表示）に移送されてマトリクスポリマーが溶融温度以下に冷却され、その後繊維はゴデットロール４２上に堆積される前に追加的延伸ステップを受ける。しかしその他の場合、繊維は、繊維形成機械から取り出されて、追加的延伸ステップを受ける。いずれにしても、吸引（例えば、繊維延伸ユニット）、引張フレーム延伸、二軸延伸、複数軸延伸、プロファイル延伸、真空延伸など、さまざまな延伸技術を用いうる。組成物は典型的には、約１．１〜約３．５、一部の実施形態では約１．２〜約３．０、および一部の実施形態では約１．３〜約２．５の延伸比まで固体状態に（例：流れ方向に）延伸される。固体状態の「延伸比」は、延伸繊維の長さを延伸前のその長さで割ることによって決定されうる。延伸率も、望ましい特性の達成を助けるために、例えば約５％〜１５００％／変形分、一部の実施形態では約２０％〜約１０００％／変形分、および一部の実施形態では約２５％〜約８５０％／変形分の範囲内で変化しうる。組成物は一般的には外部熱（例えば、加熱ロール）の適用なしに延伸されるが、このような熱を随意に用いて、処理可能性を改善し、延伸力を低下させ、延伸速度を増加させ、繊維の均一性を改善しうる。

上述の方法での延伸は、約８００ナノメートル以下、一部の実施形態では、約５〜約７００ナノメートル、および一部の実施形態では約１０〜約５００ナノメートルの平均断面寸法など、「ナノスケール」寸法を持つ細孔（「ナノ細孔」）の形成をもたらしうる。ナノ細孔は、約１００〜約５０００ナノメートル、一部の実施形態では約５０〜約２０００ナノメートル、および一部の実施形態では約約１００〜１０００ナノメートルの平均軸方向寸法（例えば、長さ）も持ちうる。約０．２マイクロメートル以上、一部の実施形態では約０．５マイクロメートル以上、および一部の実施形態では約０．５マイクロメートル〜約５マイクロメートルの平均断面寸法を持つマイクロ細孔も、延伸中に形成されうる。特定の場合、アスペクト比（断面寸法に対する軸寸法の比）が約１〜約３０、一部の実施形態では約１．１〜約１５、および一部の実施形態では約１．２〜約５であるように、マイクロ細孔および／またはナノ細孔の軸方向寸法は断面寸法よりも大きい場合がある。例えば、マイクロ細孔の軸方向寸法は、１マイクロメートル以上、一部の実施形態では約１．５マイクロメートル以上、および一部の実施形態では約２〜約３０マイクロメートルでありうる。

特定のサイズに関わらず、本発明者は、細孔（例えば、ナノ細孔、マイクロ細孔、または両方）は組成物全体に渡って実質的に均一な様式で分配されうることを発見した。例えば、細孔は、応力が加えられる方向に対して概して垂直方向に方向付けられたカラム中に分配されうる。これらのカラムは、組成物の幅を横切って互いに概して平行でありうる。理論に束縛されることを意図するものではないが、このような均一に分配された多孔質ネットワークは、良好な機械的特性（例えば、荷重下のエネルギー散逸および衝撃強度）をもたらすことができると考えられている。これは、発泡剤の使用を伴い、制御されていない孔分布および機械的特性の低下を生じる傾向のある、細孔形成の従来的技術とは全く対照的である。

多孔質ネットワークの形成に加えて、延伸は、特定の個別領域の軸方向寸法も大幅に増加させて、一般的に直線的で細長い形状を持つようにしうる。例えば、細長いマイクロスケール領域は、延伸前の領域の軸方向寸法よりも約１０％以上、一部の実施形態では約２０％〜約５００％、および一部の実施形態では約５０％〜約２５０％大きな軸方向寸法を持ちうる。延伸後の軸方向寸法（例えば、長さ）は、例えば、約１ μｍ〜４００ μｍ、一部の実施形態では約５ μｍ〜約２００ μｍ、および一部の実施形態では約１０ μｍ〜約１５０ μｍの範囲でありうる。マイクロスケール領域は比較的薄いこともあり、従って、約０．０２〜約２０マイクロメートル、一部の実施形態では約０．１〜約１０マイクロメートル、および一部の実施形態では０．４〜約５マイクロメートルなど、小さな断面寸法を持ちうる。これは、約２〜約１５０、一部の実施形態では約３〜１００、および一部の実施形態では約４〜約５０の領域のアスペクト比（軸方向寸法に垂直な寸法に対する軸方向寸法の比）をもたらしうる。その小さなサイズのために、ナノスケール領域は典型的には、マイクロスケール領域と同じようには細長くない。例えば、ナノスケール領域は、約１〜約１０００ナノメートル、一部の実施形態では約５〜約８００ナノメートル、一部の実施形態では約１０〜約５００ナノメートル、および一部の実施形態では約２０〜約２００ナノメートルの平均軸方向寸法（例えば、長さ）を保持しうる。

固体状態延伸は、非ネック領域の間に配置された繊維の縦軸に沿って、一つ以上の局在的なネック領域も生成しうる。ネック繊維は、その縦軸に沿って不均一な断面直径も持つことがあり、これは表面積の増加など、さまざまな異なる利益を提供しうる。ネック領域の数は、一般的に変化し、選択された伸張比に基づいて制御されうる。しかし一般的に、ネック領域の数は、約１〜約４００個／センチメートル、一部の実施形態では約２〜約２００個／センチメートル、および一部の実施形態では約５〜約５０個／センチメートルの範囲でありうる。ネック領域の数は、以下の方程式から決定されうる：

ここで、Ｎはネック領域の数、Ｌ_１はネック領域の平均長さ、Ｌ_２は非ネック領域の平均長さ（ネック領域から非ネック領域への移行を含む）である。

本発明によって達成される非常に低い密度であっても、結果として生じる繊維は脆くなく、そのためひずみが加えられた時に砕けずに変形できる。このため、繊維がかなりの伸長を示した後でも、繊維は耐荷重部材として引き続き機能しうる。この点で、本発明の繊維は、「最大伸長特性」すなわち、最大負荷での繊維の伸長パーセントの改善を示すことができる。例えば、本発明の繊維は、ＡＳＴＭ Ｄ６３８−１０に従って２３°Ｃで測定された時、約５０％以上、一部の実施形態では約１００％以上、一部の実施形態では約２００％〜約１５００％、および一部の実施形態では約４００％〜約８００％の最大伸長を呈しうる。このような伸長は、例えば、約０．１〜約５０マイクロメートル、一部の実施形態では約１〜約４０マイクロメートル、一部の実施形態では約２〜約２５マイクロメートル、および一部の実施形態では約５〜約１５マイクロメートルの範囲のものなど、幅広い平均直径を持つ繊維に対して達成しうる。

ひずみ下で延長できる能力を持つ一方、本発明の繊維は比較的強いままでいることができる。例えば、繊維は、ＡＳＴＭ Ｄ６３８−１０に従って２３°Ｃで測定された時、約２５〜約６００メガパスカル（「ＭＰａ」）、一部の実施形態では約５０〜４５０ＭＰａ、および一部の実施形態では約６０〜３５０ＭＰａの最大引張応力を呈しうる。本発明の繊維の相対的強度の指標となる別のパラメータは「引張り強さ」であり、これは単位線密度あたりの力で表した繊維の引張強度を示す。例えば、本発明の繊維は、約０．７５〜約７．０グラム−力（「ｇ_ｆ」）／デニール、一部の実施形態では約１．０〜約６．０ｇ_ｆ／デニール、および一部の実施形態では約１．５〜約５．０ｇ_ｆ／デニールの引張り強さを持ちうる。繊維のデニールは、望まれる用途によって変化しうる。一般的に、繊維は、約１５未満、一部の実施形態では約１２未満、および一部の実施形態では約０．５〜約６のフィラメントあたりのデニールを持つように形成される（すなわち、線密度の単位は、繊維の９０００メートルあたりのグラム質量に等しい）。

望ましい場合、結果得られる繊維は、織布、編布、不織布ウェブなど、繊維状材料にも組み込まれうる。例えば、（随意に真空の助けを借りて）形成表面に繊維を無作為に堆積させた後、任意の既知技術を使用して結果として乗じるウェブを接着させることによって、繊維を不織布ウェブに形成しうる。不織布ウェブは、繊維を延伸する前または後に形成しうる。特定の実施形態では、例えば、複数の繊維からの不織布ウェブを形成し、その後に、多孔質ネットワークを形成するのに望ましい程度まで不織布ウェブを引き伸ばすことによって繊維を延伸することが望ましい場合がある。代替的な実施形態では、ウェブが形成される前に、繊維を望ましい程度まで延伸する繊維吸引ユニットの下に、無限の形成表面を単に位置付けうる。

一旦形成されると、不織布ウェブは、次に接着剤で、または自発的に（例えば、外部接着剤を適用しない繊維の融合および／または自己接着）など、従来技術を使用して接着されうる。例えば、自己接着は、繊維が半溶融または粘着性の間に繊維を接触させることにより、または粘着付与樹脂および／または溶剤と繊維を形成するために使用されるポリマーを単に混合することによって達成されうる。適切な自己接着技術には、超音波接着、熱接着、通気接着、カレンダー接着などが含まれうる。例えば、ウェブは、ウェブが加熱された滑らかなアンビルロールと加熱されたパターンロールの間を通過する熱機械的プロセスによってさらに接着またはパターンでエンボス加工されうる。パターンロールは、ノゾマシウェブ特性または外観を提供する任意の隆起パターンを持ちうる。望ましくは、パターンロールは、ロールの総面積の約２％〜３０％の接着面積を定義する複数の接着場所を定義する隆起パターンを定義する。模範的接着パターンには、例えば、Ｈａｎｓｅｎらの米国特許第３，８５５，０４６号、Ｌｅｖｙらの米国特許第５，６２０，７７９号、Ｈａｙｎｅｓらの米国特許第５，９６２，１１２号、Ｓａｙｏｖｉｔｚらの米国特許第６，０９３，６６５号、並びにＲｏｍａｎｏらの米国意匠特許第４２８，２６７号、Ｂｒｏｗｎの第３９０，７０８号、Ｚａｎｄｅｒらの第４１８，３０５号、Ｚａｎｄｅｒらの第３８４，５０８号、Ｚａｎｄｅｒらの第３８４，８１９号、Ｚａｎｄｅｒらの第３５８，０３５号、およびＢｌｅｎｋｅらの第３１５，９９０号に記述されたものが含まれる。ロール間の圧力は、約５〜約２０００ポンド／線インチでありうる。ロールの間の圧力およびロールの温度は、布様の特性を維持しながら望ましいウェブ特性または外観を得るためにバランスが取られる。当業者にはよく知られているように、必要とされる温度および圧力は、パターン接着面積、パリマー特性、繊維特性および不織布特性を含むがこれに限定されない多くの要因によって変化しうる。

スパンボンドウェブに加えて、メルトブローンウェブ、ボンデッドカーデッドウェブ、湿式ウェブ、エアレイドウェブ、コフォームウェブ、水圧交絡ウェブなど、その他のさまざまな不織布ウェブも、本発明による熱可塑性組成物から形成されうる。例えば、熱可塑性組成物は、直径を小さくするために複数の細いダイキャピラリーを通して繊維を減衰させる、収束する高速ガス（例えば、空気）流に押し出されうる。その後、メルトブローン繊維は高速ガス流によって運ばれ、回収表面上に堆積されて無作為に分散されたメルトブローン繊維のウェブまたは布を形成する。代替的に、ポリマーは、熱可塑性組成物から形成される繊維の俵を、繊維を分離するピッカーに入れることによってカーデッドウェブに形成されうる。次に、繊維は、流れ方向に配向された繊維不織布ウェブを形成するように、繊維をさらにバラバラにして縦方向に整列させる、組み合わせまたはカードユニットに通される。一旦形成されると、不織布ウェブは、一つ以上の既知の接着技術によって一般的に安定化される。

必要に応じて、不織布ウェブは、熱可塑性組成物およびその他のタイプの繊維（例えば、ステープル繊維、フィラメントなど）の組み合わせを含む複合材料でもありうる。例えば、ポリオレフィン（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレンなど）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエステル（例えば、ポリエチレンテレフタレートなど）、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル−酢酸ビニル、ポリビニルブチラール、アクリル樹脂（例えば、ポリアクリル酸塩、ポリアクリル酸メチル、ポリメタクリル酸メチルなど）、ポリアミド（例えば、ナイロン）、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、およびポリウレタン、ポリ乳酸などから形成されるものなどの、追加的合成繊維も使用されうる。望ましい場合、再生可能ポリマーも使用しうる。既知の合成繊維の一部の例には、Ｔ−２５５およびＴ−２５６という名前でＫｏＳａ Ｉｎｃ．（ノースカロライナ州シャーロット）から市販されているシース・コア２成分複合繊維を含むが、これらは両方とも、低温溶融コポリエステルシースを持つポリオレフィンシースまたはＴ−２５４を使用する。使用されうるさらに他の既知の２成分複合繊維には、チッソ株式会社（日本、守山市）またはＦｉｂｅｒｖｉｓｉｏｎｓ ＬＬＣ（デラウェア州ウィルミントン）から市販されているものが含まれる。Ｆａｒ Ｅａｓｔｅｒｎ Ｔｅｘｔｉｌｅ， Ｌｔｄ．（台湾）から市販されているものなどの、ポリ乳酸ステープル繊維も使用されうる。

複合材料は、高平均繊維長パルプ、低平均繊維長パルプ、またはその混合物などの、パルプ繊維も含みうる。高平均長毛羽立ちパルプ繊維の一例には、針葉樹クラフトパルプ繊維が含まれる。針葉樹クラフトパルプ繊維は、針葉樹から由来し、レッドウッド、エンピツビャクシ、アメリカツガ、ダグラスファー、松（例えば、南部松）、トウヒ（例えば、クロトウヒ）、竹、その組合せなどを含む、北部、西部、および南部針葉樹種を含むがこれに限定されないパルプ繊維を含む。北部針葉樹クラフトパルプ繊維を、本発明に使用しうる。本発明に使用するために適切な市販されている南部針葉樹クラフトパルプ繊維の例には、「ＮＦ−４０５」という商標でＷｅｙｅｒｈａｅｕｓｅｒ Ｃｏｍｐａｎｙ（ワシントン州フェデラルウェイ）から市販されているものが含まれる。本発明の使用に適した別のパルプは、ＣｏｏｓＡｂｓｏｒｂ Ｓパルプという商標でＢｏｗａｔｅｒ Ｃｏｒｐ．（サウスカロライナ州グリーンビル）から入手可能な、針葉樹繊維を主に含むさらし硫酸塩木材パルプである。低平均長繊維も本発明で使用されうる。適切な低平均長パルプ繊維の例は、広葉樹クラフトパルプ繊維である。広葉樹クラフトパルプ繊維は、落葉樹から由来し、ユーカリ、カエデ、カバノキ、アスペンなどであるがこれに限定されないパルプ繊維を含む。ユーカリクラフトパルプは、柔らかさを増加させ、輝きを増強し、不透明性を増し、シートの細孔構造を変化させてそのウィッキング能力を増加させるために特に望ましい場合がある。竹または綿繊維も使用されうる。

不織布複合材料は、さまざまな既知の技術を使用して形成されうる。例えば、不織布複合材料は、熱可塑性組成物の安定化基質および吸収材料の混合物を含む「コフォーム材料」でありうる。一例として、コフォーム材料は、形成中にそれを通して吸収材料が追加されるシュートの近くに、少なくとも一つのメルトブローン金型ヘッドが配置されるプロセスによって作られうる。このような吸収材料には、パルプ繊維、超吸収粒子、無機および／または有機吸収材料、処理済み高分子ステープル繊維などを含みうるがこれに限定されない。吸収材料の相対的パーセントは、不織布複合材料の望ましい特徴によって大きく変化しうる。例えば、不織布複合材料は、熱可塑性組成物繊維の約１重量％〜約６０重量％、一部の実施形態では約５重量％〜約５０重量％、および一部の実施形態では約１０重量％〜約４０重量％を含みうる。同様に不織布複合材料は、約４０重量％〜約９９重量％、一部の実施形態では５０重量％〜約９５重量％、および一部の実施形態では約６０重量％〜約９０重量％の吸収材料を含みうる。このようなコフォーム材料の一部の例は、Ａｎｄｅｒｓｏｎらの米国特許第４，１００，３２４号、Ｅｖｅｒｈａｒｔらの第５，２８４，７０３号、およびＧｅｏｒｇｅｒらの第５，３５０，６２４号に記述されている。

不織布ラミネートも本発明で形成でき、ここでは一つ以上の層が熱可塑性組成物から形成される。例えば、一層の不織布ウェブは、熱可塑性組成物を含むスパンボンドでありうる一方、別の層の不織布ウェブは、熱可塑性組成物、その他の再生可能ポリマー、および／またはその他の任意のポリマー（例えば、ポリオレフィン）を含む。一つの実施形態では、不織布ラミネートは、二つのスパンボンド層の間に位置付けられてスパンボンド／メルトブローン／スパンボンド（「ＳＭＳ」）ラミネートを形成するメルトブローン層を含む。必要な場合、スパンボンド層は、熱可塑性組成物から形成されうる。メルトブローン層は、熱可塑性組成物、その他の再生可能ポリマー、および／またはその他の任意のポリマー（例えば、ポリオレフィン）から形成されうる。ＳＭＳラミネートを形成するためのさまざまな技術が、Ｂｒｏｃｋらの米国特許第４，０４１，２０３号、Ｔｉｍｍｏｎｓらの第５，２１３，８８１号、Ｔｉｍｍｏｎｓらの第５，４６４，６８８号、Ｂｏｒｎｓｌａｅｇｅｒの第４，３７４，８８８号、Ｃｏｌｌｉｅｒらの第５，１６９，７０６号、およびＢｒｏｃｋらの第４，７６６，０２９号、並びにＦｉｔｔｉｎｇらの米国特許出願公開第２００４／０００２２７３号に記述されている。当然、不織布ラミネートは、その他の構成を持ち、スパンボンド／メルトブローン／メルトブローン／スパンボンドラミネート（「ＳＭＭＳ」）、スパンボンド／メルトブローンラミネート（「ＳＭ」）など、任意の望ましい数のメルトブローンおよびスパンボンド層を持ちうる。不織布ラミネートの基本重量は、望ましい用途に対して合わせることができるが、一般的に、約１０〜約３００グラム／平方メートル（「ｇｓｍ」）、一部の実施形態では約２５〜約２００ｇｓｍ、および一部の実施形態では約４０〜約１５０ｇｓｍの範囲である。

必要に応じて、繊維、不織布ウェブなども、望ましい形状を保つことを確実にするのを助けるために焼きなましうる。焼きなましは、約４０°Ｃ〜約１２０°Ｃ、一部の実施形態では約５０°Ｃ〜約１１０°Ｃ、および一部の実施形態では約８０°Ｃ〜約１００°Ｃの温度で一般的に起こる。繊維は、その特性を改善するために、さまざまな既知の技術のいずれかを使用して表面処理もされうる。例えば、高エネルギービーム（例えば、プラズマ、Ｘ線、電子ビームなど）を 使用して、繊維上に形成する任意の皮膚層を除去または低減したり、表面極性を変化させたり、表面層を砕けやすくするなどしうる。望ましい場合、このような表面処理は、ウェブ形成の前および／または後、ならびに繊維の低温延伸の前および／または後に使用されうる。

密度の低下に加えて、ナノ細孔構造は、本発明のポリオレフィン繊維を含む繊維状材料にさまざまに異なる追加的利益も提供しうる。例えば、このようなナノ細孔構造は、材料を通した流体の流れを制限するのを助け、流体（例えば、液体の水）に対して一般的に不透過性である可能性があり、それによって繊維状材料は水の貫通から表面を防護できる。この点で、繊維状材料は、ＡＴＴＣＣ １２７−２００８に従って決定される時、約５０センチメートル（「ｃｍ」）以上、一部の実施形態では約１００ｃｍ以上、一部の実施形態では約１５０ｃｍ以上、および一部の実施形態では約２００ｃｍ〜約１０００ｃｍの比較的高い水頭値を持ちうる。その他の有益な特性も達成されうる。例えば、結果得られる繊維状材料は、水蒸気に対して一般的に透過性でありうる。繊維状材料の水蒸気に対する透過性は、その比較的高い水蒸気透過速度（「ＷＶＴＲ」）によって特徴付けられる場合があるが、これはグラム／平方メートル／２４時間（ｇ／ｍ^２／２４時間）の単位で測定された時、材料を通して水蒸気が透過する速度である。例えば、繊維状材料は、ＡＳＴＭ Ｅ９６／９６Ｍ−１２、手順ＢまたはＩＮＤＡ試験手順ＩＳＴ−７０．４（０１）などで決定された時、約３００ ｇ／ｍ^２−２４時間以上、一部の実施形態では約５００ ｇ／ｍ^２−２４時間以上、一部の実施形態では約１，０００ ｇ／ｍ^２−２４以上、および一部の実施形態では約３，０００〜約１５，０００ ｇ／ｍ^２−２４時間のＷＶＴＲを示しうる。

繊維状材料は、約０．４０ワット／メートル−ケルビン（「Ｗ／ｍ−Ｋ］）以下、一部の実施形態では約０．２０Ｗ／ｍ−Ｋ以下、一部の実施形態では約０．１５Ｗ／ｍ−Ｋ以下、一部の実施形態では約０．０１〜０．１２Ｗ／ｍ−Ｋ、および一部の実施形態では約０．０２〜約０．１０Ｗ／ｍ−Ｋなど、比較的低い熱伝導率を示す熱バリアとしての役割も果たすことができる。特に、材料は、比較的薄い厚さでこのように低い熱伝導率値を達成でき、物品中でそれが占める空間を減少させることができる。このため、繊維状材料は、比較的低い「熱特性」も示しうるが、これは材料の熱伝導率をその厚さで割ったものに等しく、ワット／平方メートル−ケルビン（「Ｗ／ｍ^２Ｋ」）の単位で提供される。例えば、材料は、約１０００Ｗ／ｍ^２Ｋ以下、一部の実施形態では約１０〜約８００Ｗ／ｍ^２Ｋ、一部の実施形態では約２０〜約５００Ｗ／ｍ^２Ｋ、および一部の実施形態では約約４０〜２００Ｗ／ｍ^２Ｋの熱特性を示しうる。繊維の実際の厚さは、その特定の形状に依存しうるが、典型的には、約５マイクロメートル〜約１００ミリメートル、一部の実施形態では約１０マイクロメートル〜約５０ミリメートル、一部の実施形態では約２００マイクロメートル〜約２５ミリメートルの範囲である。

ＩＶ． 物品
そのユニークで有益な特性のために、本発明の結果得られるポリオレフィン繊維は、吸収性物品、包装フィルム、バリアフィルム、医療製品（例えば、ガウン、外科用ドレープ、フェイスマスク、ヘッドカバー、手術帽、靴カバー、滅菌ラップ、保温毛布、加熱パッドなど）など、さまざまに異なるタイプの物品での使用に非常に適している。例えば、ポリオレフィン繊維は、水またはその他の流体を吸収できる「吸収性物品」に組み込まれうる。一部の吸収物品の例には、おむつ、トレーニングパンツ、吸収性下着、失禁物品、女性用衛生用品（例えば、生理用ナプキン）、水着、おしり拭き、ミットワイプなどのパーソナルケア吸収物品、衣類、穿孔材料、アンダーパッド、ベッドパッド、包帯、吸収性ドレープ、および医療用ワイプなどの医療用吸収性物品、食品サービスタオル、衣料物品、パウチなどを含むがこれに限定されない。このような物品の形成に適した材料およびプロセスは、当業者にはよく知られている。例えば吸収性物品は、一般的に、実質的に液体透過性の層（例えば、外側カバー）、液体透過性層（例えば、体側のライナー、サージ層など）、および吸収性コアを含む。一つの実施形態では、例えば、ポリオレフィン繊維は繊維状材料（例えば、不織布ウェブ）の形態の場合があり、吸収性物品の外側カバーを形成するために使用されうる。必要に応じて、不織布ウェブは、蒸気透過性または蒸気不透過性の液体不透過性フィルムへと積層されうる。同様にポリオレフィン繊維は、蒸気透過性または蒸気不透過性のいずれかである外側カバーの液体不透過性フィルムなど、吸収性物品に使用されるフィルムの形態でありうる。

この点で、本発明のポリオレフィン繊維を用いうる吸収性物品の一つの特定実施形態が、これからより詳細に記述される。例えば、吸収性物品は、トップシート、外側カバーまたはバックシート、バックシートとトップシートの間に位置付けられた吸収性コア、および本体部分の各縦側部から延長する一対のフラップを含む本体部分を含みうる。トップシートは吸収性物品の身体に面する面を定義する。吸収性コアは、吸収性物品の外周から内向きに位置付けられ、トップシートに隣接して位置付けられた体に面する面および、バックシートに隣接して位置付けられた衣服に面する面を含む。望ましい場合、本発明のポリオレフィン繊維は、トップシート、バックシート、および／または吸収性コアを形成するために使用されうる。一つの特定実施形態では、例えば、バックシートは不織布ウェブおよび通気性フィルムから形成された積層板である。不織布ウェブは、本発明に従って形成された複数のポリオレフィン繊維から形成されうる。

トップシートは、使用者の身体に接触するように一般的に設計され、液体透過性である。トップシートは、吸収性物品を完全に包み込むように、吸収性コアを取り囲みうる。代替的に、トップシートおよびバックシートは、吸収性コアを超えて延長し、既知の技術を使用して全体的または部分的に、互いに周辺で接合されうる。典型的には、トップシートおよびバックシートは、接着剤結合、超音波結合、または当技術分野で知られているその他任意の適切な接合方法によって接合される。トップシートは衛生的で清潔な外観であり、収集され、吸収性コアによって吸収された排泄物を隠すためにある程度不透明である。トップシートは良好な浸透および再度濡れ特性をさらに示し、排泄物をトップシートを通して吸収性コアに素早く浸透させるが、体液がトップシートを通って着用者の皮膚に逆流することは許さない。例えば、トップシートに使用されうる一部の適切な材料には、不織布材料、孔あき熱可塑性フィルム、またはそれらの組み合わせが含まれる。本発明のポリオレフィン繊維から作られた不織布ウェブ（例えば、スパンボンドウェブ）は、この目的に使用しうる。

トップシートは、体液をより簡単に吸収性コア内に通すように、それを通して形成された複数の開口部も含みうる。開口部は、トップシート全体にわたって無作為にまたは均一に配置されるか、または吸収性物品の縦軸に沿って配置された狭い縦方向バンドまたはストリップ中にのみ位置付けられうる。開口部は、吸収性コアへの体液の素早い浸透を可能にする。開口部のサイズ、形状、直径および数は、特定のニーズに適合するように変化しうる。

吸収性物品は、トップシートとバックシートの間に位置付けられた吸収性コアも含みうる。吸収性コアは、単一の吸収性部材から形成されるか、または別の異なる吸収性部材を含む複合材でありうる。しかし当然のことながら、本発明には任意の数の吸収性部材を使用しうる。例えば、一つの実施形態では、吸収性コアは、トップシートと移動遅延部材の間に位置付けらた取込み部材を含みうる。取込み部材は、トップシートに送達された体液をｚ方向に素早く移動することができる材料から作られうる。取込み部材は一般的に任意の望ましい形状および／またはサイズを持ちうる。一つの実施形態では、取込み部材は長方形であり、長さは吸収性物品の全体的長さ以下であり、幅は吸収性物品の幅よりも小さい。例えば、約１５０ｍｍ〜約３００ｍｍの長さおよび約１０ｍｍ〜約６０ｍｍの幅を使用しうる。

さまざまに異なる材料の任意のものを、取込み部材のために使用して上述の機能を達成しうる。材料は合成材料、セルロース材料、または合成材料およびセルロース材料の組み合わせでありうる。例えば、エアレイドセルロース薄織物が取込み部材での使用に適切でありうる。エアレイドセルロース薄織物は、約１０グラム／平方メートル（ｇｓｍ）〜約３００ｇｓｍ、一部の実施形態では約１００ｇｓｍ〜約２５０ｇｓｍの範囲の基本重量を持ちうる。一つの実施形態では、エアレイドセルロース薄織物は約２００ｇｓｍの基本重量を持つ。エアレイド薄織物は、硬材および／または軟材繊維から形成されうる。エアレイド薄織物は、細かい細孔構造を持ち、特に生理に対して優れたウィッキング能力を提供する。

望ましい場合は、移動遅延部材を取込み部材の真下に位置付けうる。移動遅延部材は、その他の吸収性部材よりも親水性の小さい材料を含む場合があり、実質的に疎水性であると一般的に特徴付けられうる。例えば、移動遅延部材は、本発明のポリオレフィン繊維から構成される不織布ウェブ（例えば、スパンボンドウェブ）でありうる。繊維は、丸、三葉または多葉の断面形状である場合があり、中空または中身の詰まった構造でありうる。典型的にウェブは、ウェブ面積の約３％〜約３０％が熱接着などによって接着されている。移動遅延部材に使用されうる適切な材料のその他の例は、米国特許第４，７９８，６０３号（Ｍｅｙｅｒら）および第５，２４８，３０９号（Ｓｅｒｂｉａｋら）に記述されている。本発明の性能を調節するために、移動遅延部材は、選択された量の界面活性剤で処理してその初期濡れ性を増加させることもできる。

移動遅延部材は一般的に、約１５０ｍｍ〜約３００ｍｍの長さなど、任意のサイズを持ちうる。典型的には、移動遅延部材の長さは、吸収性物品の長さとほぼ等しい。また移動遅延部材の幅は、取込み部材と同じでありうるが典型的にはより幅広い。例えば、移動遅延部材の幅は、約５０ｍｍ〜約７５ｍｍの間、および具体的には約４８ｍｍでありうる。移動遅延部材は典型的には、その他の吸収性部材の基本重量よりも小さな基本重量を持つ。例えば、移動遅延部材の基本重量は典型的には、約１５０グラム／平方メートル（ｇｓｍ）、および一部の実施形態では約１０ｇｓｍ〜約１００ｇｓｍの間である。一つの特定実施形態では、移動遅延部材は約３０ｇｓｍの基本重量を持つスパンボンドウェブから形成される。

上述の部材以外に、吸収性コアは、コフォーム材料など、複合吸収性部材も含みうる。この例では、流体は移動遅延部材から複合吸収性部材へと引き込まれうる。複合吸収性部材は、取込み部材および／または移動遅延部材から別々に形成されるか、またはそれとともに同時に形成されうる。一つの実施形態では、例えば、複合吸収性部材は、移動遅延部材または取込み部材上に形成される場合があり、これは上述のコフォームプロセス中に担体として働く。

ポリオレフィン繊維は、その他さまざまなタイプの物品にも使用されうる。例えば非限定的例には、冷却ユニット（例えば、冷蔵庫、冷凍庫、自動販売機など）の断熱材料、自動車部品（例えば、前後の座席、ヘッドレスト、アームレスト、ドアパネル、後部棚／パッケージトレー、ハンドルおよび内部トリム、ダッシュボードなど）、建物パネルおよびセクション（例えば、屋根、壁穴、床下など）、衣料品（例えば、コート、シャツ、パンツ、手袋、エプロン、カバーオール、靴、ブーツ、帽子、靴下ライナーなど）、家具および寝具（例えば、寝袋、掛布団など）、流体保管／移送システム（例えば、液体／ガス炭化水素、液体窒素、酸素、水素、または原油用パイプまたはタンカー）、極端な環境（例えば、地下水または空間）、食品および飲料製品（例えば、カップ、カップホルダー、皿など）、容器およびビンなどが含まれる。ポリオレフィン繊維は、「衣服」にも使用される場合があり、これは一般的に、身体の一部にフィットするように成形されている任意の物品を含むことが意図される。このような物品の例には、衣服（例えば、シャツ、パンツ、ジーンズ、スラックス、スカート、コート、アクティブウェア、アスレチック、エアロビクスおよび運動衣類、水着、サイクリングジャージまたはショーツ、水着、レース用衣服、ウェットスーツ、ボディースーツなど）、履物（例えば、靴、靴下、ブーツなど）、保護衣服（例えば、消防士のコート）、衣服付属品（例えば、ベルト、ブラストラップ、サイドパネル、手袋、靴下、レギンス、整形外科用装具など）、肌着（例えば、下着、Ｔシャツなど）、圧迫衣類、ドレープ衣類（例えば、キルト腰巻、トーガ、ポンチョ、マント、ショールなど）などが含まれるがこれらに限定されない。

ポリオレフィン繊維は、任意の特定用途内の幅広いさまざまな物品で使用されうる。例えば、自動車用途を考える時、ポリオレフィン繊維は、車両の快適性および／または美観を向上させることのできる物品（例えば、サンバイザーのカバーおよび／またはパッド、スピーカーのハウジングおよびカバー、座席カバー、シールスリップ剤、および座席カバーの裏張り、カーペットおよびカーペットの裏張りを含むカーペットの強化、車マットおよび車マットの裏張り、シートベルトおよびシートベルトアンカーのカバー、トランクのフロアカバーおよびライナー、後部棚パネル、ヘッドライナーの表張りおよび裏張り、内装の裏張り、一般装飾布など）、一般的な温度および／または雑音遮断を提供できる材料（例えば、カラムパッド、ドアトリムパッド、ボンネットライナー、防音および断熱材料、マフラーラップ、車体部品、窓、サルーンルーフ、およびサンルーフ、タイヤ強化など）、およびろ過／エンジン材料（例えば、燃料フィルター、オイルフィルター、バッテリーセパレータ、客室エアフィルター、変速機用トンネル、燃料タンクなど）に、一般的に有益に使用されうる。

ポリオレフィン繊維のこのような広範囲にわたる用途は、幅広い輸送分野に適用でき、自動車産業に限定されることを決して意図していない。例えば、ポリオレフィン繊維は、航空・宇宙用途（例えば、飛行機、ヘリコプター、宇宙輸送、軍事航空宇宙装置など）、海洋用途（ボート、船、レクリエーショナルビークル）、列車などを含むがこれらに限定されない任意の適切な用途に使用されうる。ポリオレフィン繊維は、審美的用途、温度および／または騒音遮断のため、ろ過および／またはエンジン部品、安全部品など、任意の望ましい形態で輸送用途に使用されうる。

本発明は、以下の例を参照してより良く理解されうる。

試験方法
メルトフローレート：
メルトフローレート（「ＭＦＲ」）は、一般的に１９０°Ｃ、２１０°Ｃ，または２３０°Ｃで、２１６０グラム／１０分の負荷をかけた時、押出レオメーター口（直径０．０８２５インチ）を通して押出されるポリマーの重量（グラム）である。別段の指示がない限り、メルトフローレートは、Ｔｉｎｉｕｓ Ｏｌｓｅｎ Ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ ＰｌａｓｔｏｍｅｔｅｒでＡＳＴＭ試験方法Ｄ１２３８に従って測定される。

熱特性：
ガラス転移温度（Ｔ_ｇ）は、ＡＳＴＭ Ｅ１６４０−０９に従って、動的機械分析（ＤＭＡ）で決定されうる。ＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社のＡ Ｑ８００機器を使用しうる。実験は、張力／張力形状で、−１２０°Ｃ〜１５０°Ｃの温度掃引モード、３°Ｃ／分の加熱率で実行されうる。歪振動振幅周波数は、試験中、一定（２Ｈｚ）に保ちうる。３つの独立サンプルを試験して、平均ガラス転移温度を得るが、これはｔａｎ δ曲線の最大値によって定義され、ここでδは、貯蔵弾性率に対する損失弾性率の比（ｔａｎ δ ＝ Ｅ”／Ｅ’）として定義される。

溶融温度は、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）によって決定されうる。示差走査熱量測定計は、ＤＳＣ Ｑ１００示差走査熱量計とすることができ、これには液体窒素冷却付属品およびＵＮＩＶＥＲＳＡＬ ＡＮＡＬＹＳＩＳ ２０００（バージョン４．６．６）分析ソフトウェアプログラムが取り付けられており、これらは両方とＴ．Ａ． Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ Ｉｎｃ．（デラウェア州ニューキャッスル）から入手可能である。サンプルを直接取り扱うことを避けるために、ピンセットまたはその他のツールが使用される。サンプルはアルミニウム皿に入れて、化学てんびんで０．０１ミリグラムの精度まで秤量する。材料サンプルの皿の上にふたを圧着させる。一般的に、樹脂ペレットは秤量皿に直接置かれる。

示差走査熱量計は、示差走査熱量計の操作マニュアルに記述されるように、インジウム金属標準を使用して較正され、基準線補正が実施される。材料サンプルは、試験のために示差走査熱量計の試験チャンバーに配置され、空の皿が対照として使用される。すべての試験は、試験チャンバーへの５５立方センチメートル／分の窒素（産業グレード）パージで実行される。樹脂ペレットサンプルについては、加熱および冷却プログラムは２サイクル試験であり、−３０°Ｃへのチャンバーの平衡化で始まり、次に１０°Ｃ／分の加熱速度での温度２００°Ｃへの第一の加熱期間、続いて２００°Ｃで３分間のサンプルの平衡化、その後１０°Ｃ／分の冷却速度での温度−３０°Ｃへの第一の冷却期間、次に−３０°Ｃへの３分間のサンプルの平衡化、そして温度２００°Ｃへの１０°Ｃ／分の加熱速度での第二の加熱期間が続く。すべての試験は、試験チャンバーへの５５立方センチメートル／分の窒素（産業グレード）パージで実行される。

結果は、変曲点のガラス転移温度（Ｔ_ｇ）、吸熱ピークと発熱ピーク、およびＤＳＣプロットのピーク下面積を特定・定量するＵＮＩＶＥＲＳＡＬ ＡＮＡＬＹＳＩＳ ２０００分析ソフトウェアプログラムを使用して評価される。ガラス転移温度は、傾きの明らかな変化が起こるプロットライン上の領域として特定され、溶融温度は、自動変曲点計算を使用して決定される。

引張特性：
引張特性は、ＡＳＴＭ ６３８−１０に従って２３°Ｃで測定されうる。例えば、個別の繊維標本は、初めに３８ミリメートルの長さまで短くされ（例えば、はさみで切断）、黒いベルベット布の上に別々に配置されうる。１０〜１５の標本がこのようにして集められる。繊維標本は次に、５１ミリメートル×５１ミリメートルの外側寸法および２５ミリメートル×２５ミリメートルの内側寸法を持つ長方形の紙フレーム上に実質的に真っ直ぐな状態で取り付けられうる。各繊維標本の端部は、接着テープでフレームの側部に繊維端部を固定することにより、操作可能なようにフレームに取り付けられうる。各繊維標本は、適正に較正され倍率４０Ｘに設定されうる従来的な実験室顕微鏡を使用して、その外部の比較的短い繊維断面寸法を測定しうる。この繊維断面寸法は、個々の繊維標本の直径として記録されうる。フレームは、繊維標本への過剰な損傷を避ける方法で、サンプル繊維標本の端部を、一定割合延長タイプ引張試験機の上部および下部グリップに取り付けるのに役立つ。

一定割合延長タイプの引張試験機および適切なロードセルを試験に使用しうる。ロードセルは、フルスケール負荷の１０〜９０％内に試験値が来るように選択されうる（例えば、１０Ｎ）。引張試験機（すなわち、ＭＴＳ ＳＹＮＥＲＧＹ ２００）およびロードセルは、ＭＴＳ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（ミシガン州、エデンプレーリー）から入手されうる。次に、フレーム組立品中の繊維標本は、繊維の端部が引張試験機のグリップによって操作可能なように保持されるように、引張試験機のグリップの間に取り付けられる。その後、引張試験機が繊維にのみ試験力を加えるように、繊維の長さに平行に延長する紙フレームの側部は、切断されるかまたは分離されうる。繊維は、１２インチ／分の引き上げ速度とグリップ速度で引き上げ試験を行いうる。結果として生じるデータは、以下の試験設定で、ＭＴＳ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製のＴＥＳＴＷＯＲＫＳ ４ソフトウェアプログラムを使用して分析しうる：

引張り強さ値は、グラム・力／デニールで表される。最大伸長（破壊歪み％）および最大応力も測定されうる。

ウェブのピーク負荷は、長さ（ＭＤ）および幅方向（ＣＤ）に沿って切断された２インチ×６インチのストリップを使用して決定されうる。試験は、１インチ×３インチのゴムコートグリップ付きの汎用引張試験機で実施されうる。ゲージ長さは７６ ± １ｍｍ（３ ± ０．０４インチ）でありうる。

密度および空隙容量パーセント
密度および空隙容量パーセントを決定するために、延伸の前に、標本の幅（Ｗ_ｉ）および厚さ（Ｔ_ｉ）が最初に測定されうる。延伸前の長さ（Ｌ_ｉ）も、標本の表面上の二つのマークの間の距離を測定することによって決定された。その後、標本を延伸して細孔形成を開始しうる。次に、Ｄｉｇｉｍａｔｉｃ Ｃａｌｉｐｅｒ（株式会社ミツトヨ）を使用して、標本の幅（Ｗ_ｆ）、厚さ（Ｔ_ｆ）、および長さ（Ｌ_ｆ）が直近の０．０１ｍｍまで測定された。延伸の前の体積（Ｖ_ｉ）は、Ｗ_ｉｘＴ_ｉｘＬ_ｉ＝Ｖ_ｉで計算されうる。延伸後の体積（Ｖ_ｆ）も、Ｗ_ｆｘＴ_ｆｘＬ_ｆ＝Ｖ_ｆで計算されうる。密度（Ｐ_ｆ）は、Ρ_ｆ＝Ｐ_ｉ／Φで計算され、ここでは、Ｐ_ｉは前駆材料の密度であり、空隙容量パーセント（％Ｖ_ｖ）は、％Ｖ_ｖ＝（１-１／Φ）ｘ１００で計算されうる。

静水圧試験（「水頭」）：
静水圧試験は、静圧下の液体水による貫通に対する材料の抵抗の尺度であり、ＡＡＴＣＣ試験方法１２７−２００８に従って実施される。各標本に対する結果は、平均されセンチメートル（ｃｍ）で記録される。高い値は水の貫通に対する抵抗がより高いことを示す。

水蒸気透過速度（「ＷＶＴＲ」）
材料のＷＶＴＲを決定するために使用される試験は、材料の性質に基づいて変わりうる。ＷＶＴＲ値を測定するための一つの技術は、ＡＳＴＭ Ｅ９６／９６Ｍ−１２、手順Ｂである。別の方法にはＩＮＤＡ試験手順ＩＳＴ−７０．４（０１）の使用を伴う。ＩＮＤＡ試験手順は以下のように要約される。恒久的ガードフィルムおよび試験されるサンプル材料によって、ドライチャンバーが既知の温度と湿度でウェットチャンバーから分離される。ガードフィルムの目的は、明確な空隙を定義し、空隙が特徴化される間に空隙の空気を静めるまたは鎮静化することである。乾燥チャンバー、ガードフィルム、および湿潤チャンバーは、その中に試験フィルムが密封される拡散セルを構成する。サンプルホルダーは、Ｍｏｃｏｎ／Ｍｏｄｅｍ Ｃｏｎｔｒｏｌｓ， Ｉｎｃ．（ミネソタ州、ミネアポリス）社製のＰｅｒｍａｔｒａｎ−Ｗモデル１００Ｋとして知られている。第一の試験は、ガードフィルムおよび１００％相対的湿度を生成する蒸発器組立品の間の空隙のＷＶＴＲから成る。水蒸気は空隙およびガードフィルムを通して拡散し、水蒸気濃度に比例する乾燥ガスの流れと混ざり合う。電気信号が処理のためにコンピュータに送られる。コンピュータは、空隙およびガードフィルムの透過速度を計算し、その値を将来使用するために保存する。

ガードフィルムおよび空隙の透過速度はＣａｌＣとしてコンピュータに保存される。次にサンプル材料は試験セル中に密封される。再び、水蒸気は空隙を通してガードフィルムおよび試験材料へと拡散し、試験材料を運び去る乾燥ガスと混ざり合う。そして再び、この混合物は蒸気センサーに運ばれる。その後コンピュータは、空隙、ガードフィルムおよび試験材料の組み合わせの透過速度を計算する。そしてこの情報は、次の方程式に従って、水分が試験材料を通して透過する透過率を計算するために使用される：

その後、水蒸気透過速度（「ＷＶＴＲ」）は以下のように計算される：

ここで、
Ｆ ＝ 水蒸気の流れ（ｃｍ^３／分）、
ρ_{ｓａｔ（Ｔ）} ＝ 温度Ｔでの飽和空気中の水の密度、
ＲＨ ＝ セルの特定場所での相対湿度、
Ａ ＝ セルの断面積、および
Ｐ_{ｓａｔ（Ｔ）} ＝ 温度Ｔでの水蒸気の飽和蒸気圧。

伝導特性：
熱伝導率（Ｗ／ｍＫ）および熱抵抗（ｍ^２Ｋ／Ｗ）は、ＡＳＴＭ Ｅ−１５３０−１１（「保護熱流量技術による材料の熱貫流に対する抵抗」）に従い、Ａｎｔｅｒ Ｕｎｉｔｈｅｒｍモデル２０２２試験機を使用して決定されうる。目標試験温度は２５°Ｃ、適用負荷は０．１７ ＭＰａとしうる。試験前に、サンプルは温度２３°Ｃ（±２°Ｃ）、相対湿度５０％（±１０％）で４０＋時間の間調整しうる。熱特性（Ｗ／ｍ^２Ｋ）も、１を熱抵抗で割ることで計算されうる。

フレーザー空隙率：
フレーザー空隙率は、８インチストリップのサンプルを切り（流れ方向に沿って測定）、サンプルを（幅方向に）アコーディオンスタイルに折り畳んで６つの層を得て、Ｆｒａｚｉｅｒ（登録商標）低差圧透気度試験機（ＦＡＰ−ＬＰ）で測定された。

最初に、９１．８重量％のイソタクチックプロピレンホモポリマー（Ｍ３６６１、２３０°Ｃで１４ｇ／１０のメルトフローレート、および１５０°Ｃの溶融温度、Ｔｏｔａｌ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｓ）、７．４重量％のポリ乳酸（ＰＬＡ ６２５２、２１０°Ｃで７０〜８５ｇ／１０分のメルトフローレート、Ｎａｔｕｒｅｗｏｒｋｓ（登録商標））、および０．７重量％のポリエポキシドから前駆混合物が形成された。ポリエポキシドは、６ｇ／１０分（１９０°Ｃ／２１６０ｇ）のメルトフローレート、８重量％のメタクリル酸グリシジル含量、２４重量％のアクリル酸メチル含量、および６８重量％のエチレン含量を持つ、ポリ（エチレン−コ−アクリル酸メチル−コ−メタクリル酸グリシジル）（ＬＯＴＡＤＥＲ（登録商標） ＡＸ８９００、Ａｒｋｅｍａ）であった。成分は、共回転２軸スクリュー押出機（直径３０ｍｍおよびＬ／Ｄ＝４４のＷｅｒｎｅｒ ａｎｄ Ｐｆｌｅｉｄｅｒｅｒ ＺＳＫ−３０）で混ぜ合わされた。押出機は７つの加熱ゾーンを持っていた。押出機の温度は１８０°Ｃ〜２２０°Ｃの範囲であった。ポリマーはホッパーの所で押出機に重力測定法で１５ポンド／時間で供給され、液体は蠕動ポンプを使用してたるの中に注入された。押出機は２００回転／分（「ＲＰＭ」）で作動させた。たるの最後のセクション（前）で、直径６ｍｍの３穴ダイスを使用して押出物を形成した。押出物はコンベーヤーベルトで空冷され、Ｃｏｎａｉｒ Ｐｅｌｌｅｔｉｚｅｒを使用してペレット化された。

次に、０．７５インチ単軸スクリュー押出機および直径０．６ｍｍの１６穴紡糸口金を備えたＤａｖｉｓ標準紡糸ラインを使用して、前駆混合物から繊維が製造された。繊維は異なるドローダウン比で収集された。巻き取り速度は１〜１０００ｍ／分の範囲であった。押出機の温度は１７５°Ｃ〜２２０°Ｃの範囲であった。繊維は引張試験機で２５°Ｃ、３００ｍｍ／分で４００％伸長まで引き延ばされた。材料形態を分析するために、繊維を液体窒素中凍結破断し、高真空の走査型電子顕微鏡Ｊｅｏｌ ６４９０ＬＶで分析した。結果が図２〜４に示されている。示されるように、伸張方向に非常に細長い回転楕円細孔が形成される。ナノ細孔（〜５０ナノメートルの幅、〜５００ナノメートルの長さ）およびマイクロ細孔（〜０．５マイクロメートルの幅、〜４マイクロメートルの長さ）の両方が形成された。

９３重量％のポリプロピレン（Ｔｏｔａｌ Ｍ３６６１）および７重量％のＬｏｔａｄｅｒ（登録商標） ＡＸ８９００の混合物が、共回転二軸スクリュー押出機（直径３０ｍｍおよびＬ／Ｄ＝４４のＷｅｒｎｅｒ ａｎｄ Ｐｆｌｅｉｄｅｒｅｒ ＺＳＫ−３０）で混ぜ合わされた。押出機は７つの加熱ゾーンを持っていた。押出機の温度は１８０°Ｃ〜２２０°Ｃの範囲であった。ポリマーはホッパーの所で押出機に重力測定法で１５ポンド／時間で供給された。押出機は２００回転／分（「ＲＰＭ」）で作動させた。たるの最後のセクション（前）で、直径６ｍｍの３穴ダイスを使用して押出物を形成した。押出物はコンベーヤーベルトで空冷され、Ｃｏｎａｉｒ Ｐｅｌｌｅｔｉｚｅｒを使用してペレット化された。次に、０．７５インチ単軸スクリュー押出機および直径０．６ｍｍの１６穴紡糸口金を備えたＤａｖｉｓ標準紡糸ラインを使用して、前駆混合物から繊維が製造された。繊維は異なるドローダウン比で収集された。巻き取り速度は１〜１０００ｍ／分の範囲であった。押出機の温度は１７５°Ｃ〜２２０°Ｃの範囲であった。繊維は引張試験機で２５°Ｃ、３００ｍｍ／分で４００％伸長まで引き延ばされた。材料形態を分析するために、繊維を液体窒素中凍結破断し、高真空の走査型電子顕微鏡Ｊｅｏｌ ６４９０ＬＶで分析した。結果が図５〜６に示されている。

９１．１重量％のポリプロピレン（Ｔｏｔａｌ Ｍ３６６１）、７．４重量％ポリ乳酸（ＮａｔｕｒｅＷｏｒｋｓ ６２５１）、および１．５％ Ｌｏｔａｄｅｒ（登録商標） ＡＸ８９００の混合物が、押出機内で混ぜ合わされ、条件は実施例２に記述されている。この場合、次に蠕動ポンプを使用して、５％のＰｌｕｒｉｏｌ（登録商標） ＷＩ ２８５がバレルに注入される。次に、０．７５インチ単軸スクリュー押出機および直径０．６ｍｍの１６穴紡糸口金を備えたＤａｖｉｓ標準紡糸ラインを使用して、前駆混合物から繊維が製造された。繊維は異なるドローダウン比で収集された。巻き取り速度は１〜１０００ｍ／分の範囲であった。押出機の温度は１７５°Ｃ〜２２０°Ｃの範囲であった。繊維は引張試験機で２５°Ｃ、３００ｍｍ／分で４００％伸長まで引き延ばされた。材料形態を分析するために、繊維を液体窒素中凍結破断し、高真空の走査型電子顕微鏡Ｊｅｏｌ ６４９０ＬＶで分析した。結果が図７〜８に示されている。

９１．８重量％のイソタクチックポリプロピレン（Ｍ３６６１、２３０°Ｃで１４ｇ／１０分のメルトフローレート、および１５０°Ｃの溶融温度、Ｔｏｔａｌ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｓ）、７．４５重量％のポリ乳酸（ＰＬＡ）（ Ｉｎｇｅｏ ６２５１Ｄ、２１０°Ｃで７０〜８５ｇ／１０分のメルトフローレート、Ｎａｔｕｒｅｗｏｒｋｓ（登録商標））、および０．７５重量％のポリエポキシド相溶化剤（Ａｒｋｅｍａ Ｌｏｔａｄｅｒ（登録商標） ＡＸ８９００）を含む前駆混合物が作られた。ポリエポキシド修飾剤は、５〜６ｇ／１０分（１９０°Ｃ ／２１６０ ｇ）のメルトフローレート、７〜１１重量％のメタクリル酸グリシジル含量、１３〜１７重量％のアクリル酸メチル含量、および７２〜８０重量％のエチレン含量を持つ、ポリ（エチレン−コ−アクリル酸メチル−コ−メタクリル酸グリシジル）（Ｌｏｔａｄｅｒ（登録商標） ＡＸ８９００、Ａｒｋｅｍａ）であった。成分は、共回転２軸スクリュー押出機（直径３０ｍｍおよびＬ／Ｄ＝４４のＷｅｒｎｅｒ ａｎｄ Ｐｆｌｅｉｄｅｒｅｒ ＺＳＫ−３０）で混ぜ合わされた。押出機は７つの加熱ゾーンを持っていた。押出機の温度は１８０°Ｃ〜２２０°Ｃの範囲であった。ポリマーはホッパーの所で押出機に重力測定法で６．８キログラム／時間（１５ポンド／時間）で供給された。押出機は２００回転／分（「ＲＰＭ」）で作動させた。たるの最後のセクション（前）で、直径６ｍｍの３穴ダイスを使用して押出物を形成した。押出物はコンベーヤーベルトで空冷され、Ｃｏｎａｉｒ Ｐｅｌｌｅｔｉｚｅｒを使用してペレット化された。

二成分繊維は、２つの単軸スクリュー押出機（直径１．２５インチ）を装備した二成分繊維ラインで製造された。二成分繊維は３０／７０のシース／コア構成を持っており、ここではシースは１００重量％のポリプロピレン（Ｍ３６６１、Ｔｏｔａｌ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｓ）から成形され、コアは実施例４の混合物から形成された。押出機は、シースおよびコアポリマー組成物を、直径０．５ｍｍおよび長さ／直径比（Ｌ／Ｄ）４：１の２８８個のキャピラリーの一つの紡糸口金に供給した。繊維は８ｋｇ／時間の速度、６６０メートル／分の紡糸速度で紡がれ、伸長後プロセスのためにスプールに集められた。

シースおよびコア両方に対する押出温度ファイルは以下の通りであった：ゾーン１ ＝ ２２０°Ｃ、ゾーン２＝ ２２５°Ｃ、ゾーン３ ＝ ２３０°Ｃ、ゾーン４ ＝ ２４０°Ｃ、および紡糸ビーム ＝ ２４０°Ｃ。次に溶融紡糸繊維は、室温（２５°Ｃ）で、二つのゴデットロール（単一ステップ延伸）の間を１２００メートル／分の速度で２００％まで伸長された。その後、繊維はひだを付けられ（１インチ当たり１９のひだ）、３８ｍｍの長さに切られた。繊維は次に、液体窒素中カミソリの刃で切断され、走査電子顕微鏡法で分析された。破砕面は、Ｄｅｎｔｏｎ Ｖａｃｕｕｍ Ｄｅｓｋ Ｖシステム中、７５ ｓに対して１５ｍＡを使用して、金・パラジウムでスパッタコーティングされ、Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｑｕａｎｔａ ６５０でＳＥＭ分析された。結果が図 ９〜１０に記載されている。

以下の表に示されるように、繊維のさまざまな特性も試験された。

１００−ｇｓｍの通気ボンデッドカーデッドウェブ（ＴＡＢＣＷ）も、実施例５の繊維（７０重量％）および二成分シース／コアＰＥ／ＰＰ繊維（３０重量％）の混合物を使用して形成された。ウェブは、Ａｓｓｅｌｉｎ Ｐｒｏｆｉｌｅ ４１５−ＦＤクロスラッパーおよびＦｌｅｉｓｓｎｅｒ Ｏｖｅｎ（ノースカロライナ州立大学）を装備したＴｒｕｅｔｚｓｃｈｌｅｒ Ｈｉｇｈ−Ｓｐｅｅｄ Ｃａｒｄ ＥＷＫ ４１３で形成された。カーデッドウェブは２６０°Ｆで通気接着され、最終的な厚さは５．５ｍｍであった。

９３重量％のポリプロピレンマトリクス（Ｍ３６６１、Ｔｏｔａｌ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｓ）および７重量％のＬｏｔａｄｅｒ（登録商標） ＡＸ８９００を含む前駆体ポリマー混合物は、実施例４に記述されたように作られた。中空の二成分繊維は、２つの単軸スクリュー押出機（直径１．２５インチ）を装備した二成分繊維ラインで製造された。二成分繊維は５０／５０のシース／コア構成を持っており、ここではシースは１００重量％のポリプロピレン（Ａｃｈｉｅｖｅ ３８５４）から成形され、コアは上述の混合物から形成された。押出機は、シースおよびコアポリマー組成物を、４Ｃセグメントキャピラリーデザインの７２個のキャピラリーの一つの紡糸口金内に供給した。繊維は２ｋｇ／時間の速度、１９８メートル／分の紡糸速度で紡がれ、伸長後プロセスのためにスプールに集められた。シースおよびコア両方に対する押出温度ファイルは以下の通りであった：ゾーン１ ＝ ２２０°Ｃ、ゾーン２＝ ２２５°Ｃ、ゾーン３ ＝ ２３０°Ｃ、ゾーン４ ＝ ２４０°Ｃ、および紡糸ビーム ＝ ２４０°Ｃ。繊維は、紡糸口金の３５ｃｍ下に位置する水浴中で冷却された。冷却された繊維は次に、室温（２５°Ｃ）で、２つのゴデットロールの間を１２００メートル／分の速度で２００％まで伸張された。繊維は次に、液体窒素中カミソリの刃で切断され、走査電子顕微鏡法で分析された。破砕面は、Ｄｅｎｔｏｎ Ｖａｃｕｕｍ Ｄｅｓｋ Ｖシステム中、７５ ｓに対して１５ｍＡを使用して、金・パラジウムでスパッタコーティングされ、Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｑｕａｎｔａ ６５０でＳＥＭ分析された。結果が図 １１〜１２に記載されている。以下の表に示されるように、繊維のさまざまな特性も試験された。

前駆体混合物は実施例４に記載されたように形成されたが、材料が６４ｍｍ共回転二軸スクリュー押出機を使用して、２７０キログラム／時間（６００ポンド／時間）の生産速度および２２０°Ｃの温度で製造された点は異なっていた。溶融ポリマー混合物は複数フィラメント金型を通して押し出され、水で冷却されて、水中ペレット化システム（バージニア州イグルロックのＧａｌａ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓから入手可能なものなど）でペレットに切断された。単一成分繊維は、二つの紡糸口金を持ち、各口金が０．３５ｍｍの直径および４：１のＬ／Ｄ比の６７５個の円形キャピラリー（合計１，３５０）を持つ１．２５単一スクリュー押出機２４ Ｌ／Ｄを装備した単一成分繊維紡糸ライン（ＦｉｂｅｒＶｉｓｉｏｎｓ）で、２２．５キログラム／時間の速度で混合物から形成された。紡糸速度は４３５メートル／分であった。７つの押出機加熱ゾーンおよび紡糸ビーム温度プロファイルは２２０°Ｃに保たれた。紡糸ラインは片面気流冷却ボックスを備えており、空気温度は２１°Ｃであった。溶融延伸繊維は低温延伸なしで５ポンドのスプールに集められた。溶融配向繊維は１０．７デニール／フィラメントのデニールを有していた。

繊維は、５つのロール（クインテット）の３つの塊から成る伸張ユニット中、５０メートル／分の速度で１００％まで伸張された。第一のクインテットの温度は５０°Ｃに維持され、第二および第三のクインテットは２５°Ｃの温度に維持された。繊維はひだを付けられて１．５インチに切断された。スピン仕上げは、切断ユニットの前で０．５％に調節された。繊維は次に、液体窒素中カミソリの刃で切断され、走査電子顕微鏡法で分析された。破砕面は、Ｄｅｎｔｏｎ Ｖａｃｕｕｍ Ｄｅｓｋ Ｖシステム中、７５ ｓに対して１５ｍＡを使用して、金・パラジウムでスパッタコーティングされ、Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｑｕａｎｔａ ６５０でＳＥＭ分析された。結果が図１３に記載されている。以下の表に示されるように、繊維のさまざまな特性も試験された。

熱ボンデッドカーデッドウェブ（３０ｇｓｍ）もカーディングライン上で製造された。ウェブを熱接着するために、図１４に示されるようにダイアモンド接着パターンが使用された。カレンダー温度は１５０°Ｃであり、カーディング速度は２５０フィート／分であった。次に、以下に示されるように、ウェブのさまざまな特性が試験された。

本発明は、その特定の実施形態に関して詳細に記述されているが、当然のことながら、当業者であれば、上記の理解を得ることで、これらの実施形態に対する改造、その変形、およびそれとの等価物をすぐに思いつくことができる。従って、本発明の範囲は、添付した請求項およびその任意の等価物の範囲として評価されるべきである。

特許請求の範囲に記載の数値限定に「約」が記載されているか否かにかかわらず、本発明の技術思想に鑑みて、実質的に同一の範囲を含むものである。

Claims (41)

1. 熱可塑性組成物によって形成されるポリオレフィン繊維であって、前記熱可塑性組成物が、ポリオレフィンマトリクスポリマーを含む連続相と、約１ナノメートル〜約１０００ナノメートルの平均断面寸法を有するナノスケールの個別領域の形態で前記連続相内に分散されているポリマー製ナノ包含添加剤とを含有し、
   前記ナノ包含添加剤が、前記熱可塑性組成物の重量に基づいて、前記熱可塑性組成物の約０．０５重量％〜約１０重量％を構成し、
   前記繊維中に形成された多孔質ネットワークが、約８００ナノメートル以下の平均断面寸法と約１〜約３０のアスペクト比とを有する複数のナノ細孔を含む、ポリオレフィン繊維。
2. 前記ナノ細孔が約５〜約７００ナノメートルの平均断面寸法を持つ、請求項１に記載のポリオレフィン繊維。
3. ナノ細孔が約１００〜約５０００ナノメートルの平均軸方向寸法を持つ、請求項１または２に記載のポリオレフィン繊維。
4. 前記ポリオレフィンマトリクスポリマーが、２１６０グラムの負荷および２３０°ＣでＡＳＴＭ Ｄ１２３８に従って測定された場合、約０．５〜約８０グラム／１０分のメルトフローレートを持つ、請求項１〜３のいずれか一項に記載のポリオレフィン繊維。
5. 前記ポリオレフィンマトリクスポリマーが、プロピレンホモポリマー、プロピレン／α−オレフィン共重合体、エチレン／α−オレフィン共重合体、またはそれらの組み合わせである、請求項１〜４のいずれか一項に記載のポリオレフィン繊維。
6. 前記ポリオレフィンマトリクスポリマーが実質的にイソタクチックポリプロピレンホモポリマーまたは少なくとも約９０重量％のプロピレンを含む共重合体である、請求項１〜５のいずれか一項に記載のポリオレフィン繊維。
7. 前記連続相が、前記熱可塑性組成物の約６０重量％〜約９９重量％を構成する、請求項１〜６のいずれか一項に記載のポリオレフィン繊維。
8. 前記ナノ包含添加剤が室温で液体または半固体である、請求項１〜７のいずれか一項に記載のポリオレフィン繊維。
9. 前記ナノ包含添加剤が非極性成分を持つポリマーである、請求項１〜８のいずれか一項に記載のポリオレフィン繊維。
10. 前記ポリマーが微結晶ポリオレフィンワックスである、請求項９に記載のポリオレフィン繊維。
11. 前記ポリマーが極性成分をさらに含む、請求項９に記載のポリオレフィン繊維。
12. 前記ポリマーが官能性ポリオレフィンである、請求項１１に記載のポリオレフィン繊維。
13. 前記官能性ポリオレフィンがポリエポキシドである、請求項１２に記載のポリオレフィン繊維。
14. 前記ナノ包含添加剤が、２１６０グラムの負荷および溶融温度より少なくとも４０°Ｃ高い温度（例えば、約１９０°Ｃ）でＡＳＴＭ Ｄ１２３８に従って測定された場合、約０．１〜約１００グラム／１０分のメルトフローレートを持つ、請求項９に記載のポリオレフィン繊維。
15. 前記ナノ包含添加剤のメルトフローレートに対する前記ポリオレフィン繊維のメルトフローレートの比が約０．２〜約８である、請求項７に記載のポリオレフィン繊維。
16. 前記ナノ包含添加剤がナノスケール領域の形態であり、前記ナノスケール領域が約５ナノメートル〜約８００ナノメートルの平均断面寸法を持つ、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のポリオレフィン繊維。
17. 前記ナノ包含添加剤が、前記連続相の重量に基づいて、前記組成物の約０．１重量％〜約１０重量％を構成する、請求項１〜１６のいずれか一項に記載のポリオレフィン繊維。
18. 前記組成物が、前記連続相内に個別領域の形態で分散されたマイクロ包含添加剤をさらに含む、請求項１〜１７のいずれかに記載のポリオレフィン繊維。
19. 前記マイクロ包含添加剤がポリマーである、請求項１８に記載のポリオレフィン繊維。
20. 前記マイクロ包含添加剤の前記ポリマーがスチレン共重合体、フッ素ポリマー、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、またはポリエステルである、請求項１９に記載のポリオレフィン繊維。
21. 前記マイクロ包含添加剤の前記ポリマーが、ポリ乳酸である、請求項１９に記載のポリオレフィン繊維。
22. 前記マイクロ包含添加剤の前記ポリマーが、約０°Ｃ以上のガラス転移温度を持つ、請求項１９に記載のポリオレフィン繊維。
23. 前記マイクロ包含添加剤が、２１６０グラムの負荷および２１０°Ｃの温度で測定された場合、約５〜約２００グラム／１０分のメルトフローレートを持つ、請求項１９に記載のポリオレフィン繊維。
24. 前記ポリオレフィンマトリクスポリマーのメルトフローレートに対する前記マイクロ包含添加剤のメルトフローレートの比が約０．５〜約１０である、請求項１９に記載のポリオレフィン繊維。
25. 前記マイクロ包含添加剤のヤング弾性係数に対する前記ポリオレフィンマトリクスポリマーのヤング弾性係数の比が約１〜約２５０である、請求項１８に記載のポリオレフィン繊維。
26. 前記マイクロ包含添加剤が、約１マイクロメートル〜約４００マイクロメートルの平均軸方向寸法を持つマイクロスケール領域の形態である、請求項１８に記載のポリオレフィン繊維。
27. 前記マイクロ包含添加剤が、前記連続相の重量に基づいて、前記組成物の約１重量％〜約３０重量％を構成する、請求項１８に記載のポリオレフィン繊維。
28. 前記熱可塑性組成物が相間修飾剤をさらに含む、請求項１〜２７のいずれか一項に記載のポリオレフィン繊維。
29. 前記多孔質ネットワークがマイクロ細孔をさらに含む、請求項１〜２８のいずれか一項に記載のポリオレフィン繊維。
30. 前記多孔質ネットワークが、前記組成物の全体にわたって実質的に均一な形態で分配されている、請求項１〜２９のいずれか一項に記載のポリオレフィン繊維。
31. 前記ナノ細孔が概して平行なカラムに分配されている、請求項１〜３０のいずれか一項に記載のポリオレフィン繊維。
32. 前記ポリオレフィン繊維の合計細孔容量が立方センチメートル当たり約１５％〜約８０％である、請求項１〜３１のいずれか一項に記載のポリオレフィン繊維。
33. ナノ細孔が前記ポリオレフィン繊維の合計細孔容量の約２０容量％以上を構成する、請求項１〜３２のいずれか一項に記載のポリオレフィン繊維。
34. 前記熱可塑性組成物が約０．９０ｇ／ｃｍ３以下の密度を持つ、請求項１〜３３のいずれか一項に記載のポリオレフィン繊維。
35. 前記熱可塑性組成物が一般的に発泡剤を含まない、請求項１〜３４のいずれか一項に記載のポリオレフィン繊維。
36. 請求項１〜３５のいずれか一項に記載の前記ポリオレフィン繊維を含む不織布ウェブ。
37. 請求項３６に記載の前記不織布ウェブを含む吸収性物品であって、前記吸収性物品が実質的に液体不透過性の層、液体透過性の層、および吸収性コアを含む吸収性物品。
38. 前記実質的に液体不透過性の層が前記不織布ウェブを含む、請求項３７に記載の吸収性物品。
39. ポリオレフィン繊維を形成するための方法であって、前記方法が、
    ポリオレフィンマトリクスポリマーを含む連続相および約１ナノメートル〜約１０００ナノメートルの平均断面寸法を有するナノスケールの個別領域の形態で前記連続相内に分散されているポリマー製ナノ包含添加剤を含有する熱可塑性組成物を形成する工程であって、前記ナノ包含添加剤が、前記熱可塑性組成物の重量に基づいて、前記熱可塑性組成物の約０．０５重量％〜約１０重量％を構成する工程と、
    前記組成物を金型を通して押し出して前記繊維を形成する工程と、
    前記マトリクスポリマーの溶融温度より低い温度で前記繊維を延伸し、それによって約８００ナノメートル以下の平均断面寸法と約１〜約３０のアスペクト比とを有する複数のナノ細孔を含む多孔質ネットワークを形成する工程とを含む方法。
40. 前記熱可塑性組成物が約１．１〜約３．０の延伸比で伸張される、請求項３９に記載の方法。
41. 不織布ウェブを形成するための方法であって、前記方法が、
    ポリオレフィンマトリクスポリマーを含む連続相および約１ナノメートル〜約１０００ナノメートルの平均断面寸法を有するナノスケールの個別領域の形態で前記連続相内に分散されているポリマー製ナノ包含添加剤を含有する熱可塑性組成物を形成する工程であって、前記ナノ包含添加剤が、前記熱可塑性組成物の重量に基づいて、前記熱可塑性組成物の約０．０５重量％〜約１０重量％を構成する工程と、
    前記熱可塑性組成物を金型を通して押し出して複数の繊維を形成する工程と、
    前記延伸繊維を表面上に無作為に堆積させて不織布ウェブを形成する工程と、
    前記不織布ウェブが形成される前および／または後に前記マトリクスポリマーの溶融温度より低い温度で前記繊維を延伸し、それによって約８００ナノメートル以下の平均断面寸法と約１〜約３０のアスペクト比とを有する複数のナノ細孔を含む多孔質ネットワークを形成する工程とを含む方法。