JP6128711B2 - 多機能布帛 - Google Patents

Description

（優先権の主張）
本出願は米国仮出願番号第６１／８３３，９８５号（２０１３年６月１２日出願）、および第６１／９０７，５５２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。

布帛は、極端な温度、風、雨、雪およびその他の環境条件からの保護を提供するためにしばしば使用される。残念ながら、従来的布帛は固くてかさばり、同様に水分を閉じ込めうる。これらの欠点の少なくとも一部を避けるために、蒸気を除去できる薄い通気性布帛が開発されている。残念ながら、多くの従来的タイプの通気性布帛に関連する共通の問題の一つは、それらが一般的には多機能でないことである。例えば、ほとんどの通気性布帛は、非常に限定された撥水性または断熱特性を持ちうる。さらに、このような布帛は比較的柔軟性がなく、使用中にノイズも生じる。このように、通気性、撥水性、断熱性、柔軟性など、複数の利益を提供することのできる材料を含む布帛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、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複数の多孔質繊維を含む布帛が開示されている。マイクロ包含添加剤およびナノ包含添加剤が、個別領域の形態で連続相内に分散され、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を持つ複数のナノ細孔を含む組成物中に定義される。一つの実施形態では、布帛は、糸を含む織布または編物である場合があり、ここで糸の少なくとも一部は多孔質繊維を含む。望ましい場合、布帛は紡織繊維（例えば、一般的に非弾性の紡織繊維、弾性紡織繊維、またはそれらの組み合わせ）をさらに含みうる。例えば、複合材は、多孔質繊維および紡織繊維の組み合わせから形成される糸を含む場合があり、および／またはそれは多孔質繊維から形成される糸および紡織繊維から形成される糸を含む場合がある。

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。 本発明の布帛を含みうるコートの一つの実施形態の斜視図である。 本発明の布帛から形成されうる靴のライナーの上面図である。 図３の靴ライナーの断面図である。 本発明の布帛から形成され、外壁に隣接して位置付けられうる建物用断熱材の一つの実施形態の斜視図である。 液体窒素中凍結破壊した後の、実施例８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８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８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。

本明細書および図面での参照文字の反復使用は、本発明の同一または類似の特徴を示すことを意図している。

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、本発明は複数の繊維を含む布帛を対象としている。適切な布帛には、例えば、織布、編物、不織布（例えば、スパンボンドウェブ、メルトブローウェブ、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、油圧もつれウェブなど）などが含まれうる。繊維は、個別のステープル繊維またはフィラメント（連続繊維）、およびこのような繊維から形成される糸でありうる。糸には、例えば、一緒にねじられた複数の短繊維（「スパン糸」）、ねじらずに一緒に配置されたフィラメント（「ゼロツイスト糸」）、ある程度のねじりを加えて一緒に配置されたフィラメント、ねじりあり、またはねじりなしの単一フィラメント（「モノフィラメント」）などが含まれうる。糸はかさ高加工されることもされないこともある。

布帛の特定の性質に関わらず、それは複数の機能を果たしうる。例えば、繊維は多孔質であり、例えば、約１５％〜約８０％／ｃｍ^３、一部の実施形態では約２０％〜約７０％、および一部の実施形態では繊維の立方センチメートルあたり約３０％〜約６０％である多孔質ネットワークを定義する。このような高い細孔容量は、結果得られる布帛が一般的に水蒸気透過性となることを可能にし、それによってこのような蒸気が使用中に身体から抜け出すことを可能にする。布帛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に、材料を通して水蒸気が透過する速度である。例えば、布帛は、ＡＳＴＭ Ｅ９６／９６Ｍ−１２、手順ＢまたはＩＮＤＡ試験手順ＩＳＴ−７０．４（０１）などによって決定される時、約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時間以上、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。蒸気の通過を許すことに加えて、繊維の比較的高い細孔容量は、繊維の密度を大幅に低下させることもでき、これはより軽く、より柔軟で、それでもなお良好な特性を達成する材料の使用を可能にしうる。例えば組成物は、約１．２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１．０ｇ／ｃｍ^３以下、一部の実施形態では約０．２ｇ／ｃｍ^３〜約０．８ｇ／ｃｍ^３、および一部の実施形態では約０．１ｇ／ｃｍ^３〜約０．５ ｇ／ｃｍ^３など、比較的低い密度を持ちうる。

高度に多孔質で一般的に水蒸気透過性であるにも関わらず、多孔質ネットワークは、蛇行経路が細孔のかなりの部分の間に定義されない「閉鎖セル」ネットワークと見なされうることを本発明者らは発見した。このような構造は、布帛が流体（例えば、液体水）に対して一般的に不透過性でありうるように、布帛を通した流体の流れを制限するのに役立ちうる。この点で、布帛は、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。

繊維の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１〜５００ナノメートル、一部の実施形態では約５〜約４５０ナノメートル、一部の実施形態では約５〜約４００ナノメートル、および一部の実施形態では約１０〜約１００ナノメートルの平均断面寸法を持つものなど、「ナノスケール」サイズ（「ナノ細孔」）でもありうる。「断面寸法」という用語は、細孔の特性寸法（例えば、幅または直径）を一般的に指し、これはその主軸（例えば、長さ）に実質的に直交し、また延伸中に加えられる応力の方向に一般的には実質的に直交する。例えば、このようなナノ細孔は、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。このような高レベルのナノ細孔の存在は、衝突して熱を伝えるセル分子が各細孔内にあまりないため、熱伝導率を大幅に減少させることができる。従って、繊維は断熱材としての役割も果たして、布帛を通した熱の移動の程度を制限するのに役立ちうる。

この目的を達成するために、布帛は、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しうる。特に、布帛は、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、これは布帛がより大きな柔軟性および適合性を持つことを可能にし、布帛が占める空間を減少させることができる。このため、布帛は、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。布帛の実際の厚さは、その特定の形状に依存しうるが、典型的には、約５０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１００マイクロメートル〜約５０ミリメートル、一部の実施形態では約２００マイクロメートル〜約２５ミリメートル、および一部の実施形態では約５００マイクロメートル〜約５ミリメートルの範囲である。

従来的技術とは対照的に、本発明の多孔質繊維は気体発泡剤を使用することなく形成できることを本発明者らは発見した。これは、一部には、材料の構成要素、およびその中で材料が形成されている物質のユニークな性質のためである。より具体的には、多孔質繊維は、マトリクスポリマー、マイクロ包含添加剤、およびナノ包含添加剤を含む連続相を含有する熱可塑性組成物から形成されうる。添加剤は、マトリクスポリマーとは異なる弾性係数を持つように選択されうる。このようにすると、マイクロ包含添加剤およびナノ包含添加剤は、それぞれ個別のマイクロスケールおよびナノスケールの相領域として、連続相内に分散されうる。変形および伸長ひずみ（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の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が、このかなりの部分はナノスケールサイズであ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マーマトリクスにいくらかの初期剥離を生じる。しかし、特に、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するナノスケールの個別相領域の近くにも作られうる。このような重複したせん断および／または応力強度ゾーンは、ポリマーマトリクスにさらなる剥離を起こし、それによって、ナノスケール領域および／またはマイクロスケール領域に隣接してかなりの数のナノ細孔を生成する。さらに、細孔は個別領域に隣接して位置するので、ネットワークを安定化しエネルギーを消散させるその能力を増すのを助ける内部的構造「ヒンジ」としての役割を果たす橋が、細孔の境界の間に形成されうる。数ある中でも、これは結果得られる布帛の柔軟性を向上させ、それがより適合することを可能にする。

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． マトリクスポリマー
上述のように、熱可塑性組成物は一つ以上のマトリクスポリマーを含む連続相を含む場合があり、これは典型的には、熱可塑性組成物の約６０重量％〜約９９重量％、一部の実施形態では約７５重量％〜約９８重量％、および一部の実施形態では約８０重量％〜約９５重量％を占める。連続相を形成するために使用されるマトリクスポリマーの性質は重要ではなく、ポリエステル、ポリオレフィン、合成ポリマー、ポリアミドなど、任意の適切なポリマーが一般的に用いられうる。特定の実施形態では、例えばポリエステルを組成物に使用してポリマーマトリクスを形成しうる。脂肪族ポリエステルなど、ポリカプロラクトン、ポリエステルアミド、ポリ乳酸（ＰＬＡ）およびその共重合体、ポリグリコール酸、炭酸ポリアルキレン（例えば、炭酸ポリエチレン）、ポリ−３−ヒドロキシ酪酸（ＰＨＢ）、ポリ−３−ヒドロキシ吉草酸（ＰＨＶ）、ポリ−３−ヒドロキシ酪酸−コ−４−ヒドロキシ酪酸、ポリ−３−ヒドロキシ酪酸−コ−３−ヒドロキシ吉草酸共重合体（ＰＨＢＶ）、ポリ−３−ヒドロキシ酪酸−コ−３−ヒドロキシヘキサン酸、ポリ−３−ヒドロキシ酪酸−コ−３−ヒドロキシオクタン酸、ポリ−３−ヒドロキシ酪酸−コ−３−ヒドロキシデカン酸、ポリ−３−ヒドロキシ酪酸−コ−３−ヒドロキシオクタデカン酸、およびコハク酸ベース脂肪族ポリマー（例えば、ポリブチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネートアジペート、ポリエチレンサクシネートなど）、脂肪族方向族コポリエステル（例えば、ポリブチレンアジペートテレフタレート、ポリエチレンアジペートテレフタレート、ポリエチレンアジペートイソフタレート、ポリブチレンアジペートイソフタレートなど）、芳香族ポリエステル（例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなど）など、さまざまなポリエステルの任意のものを一般的に用いうる。

特定の場合、熱可塑性組成物は、硬い性質のために比較的高いガラス転移温度を持つ少なくとも一つのポリエステルを含みうる。例えば、ガラス転移温度（「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。ポリエステルは、約１４０°Ｃ〜約３００°Ｃ、一部の実施形態では約１５０°Ｃ〜約２５０°Ｃ、および一部の実施形態では約１６０°Ｃ〜約２２０°Ｃの溶融温度も持ちうる。溶融温度は、ＡＳＴＭ Ｄ−３４１７に従い、示差走査熱量測定（「ＤＳＣ」）を使用して決定されうる。ガラス転移温度は、ＡＳＴＭ Ｅ１６４０−０９に従って、動的機械分析で決定されうる。

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^ＴＭ 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^ＴＭ）から市販されている。さらにその他の適切なポリ乳酸が、米国特許第４，７９７，４６８号、第５，４７０，９４４号、第５，７７０，６８２号、第５，８２１，３２７号、第５，８８０，２５４号、および第６，３２６，４５８号に記述されている場合がある。

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。

ポリ乳酸はまた、１９０°Ｃの温度および１０００秒^−１のせん断速度で測定した時、約５０〜約６００パスカル秒（Ｐａ・ｓ）、一部の実施形態では約１００〜５００Ｐａ・ｓ、および一部の実施形態では約２００〜４００Ｐａ・ｓの見かけ粘度を持ちうる。ポリ乳酸のメルトフローレート（ドライベース）もまた、２１６０グラムの負荷および１９０°Ｃで測定された場合、約０．１〜約４０グラム／１０分、一部の実施形態では約０．５〜約２０グラム／１０分、および一部の実施形態では約５〜約１５グラム／１０分でありうる。

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

Ｂ． マイクロ包含添加剤
上述のように、本発明の特定の実施形態では、マイクロ包含添加剤および／またはナノ包含添加剤は、熱可塑性組成物の連続相内に分散されうる。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非晶質、結晶または半結晶材料を一般的に指す。例えば、延伸前に、領域は、約０．０５μｍ〜約３０μｍ、一部の実施形態では約０．１μｍ〜約２５μｍ、一部の実施形態では約０．５μｍ〜約２０μｍ、および一部の実施形態では約１μｍ〜約１０μｍの平均断面寸法を持ちうる。「断面寸法」という用語は、領域の特性寸法（例えば、幅または直径）を一般的に指し、これはその主軸（例えば、長さ）に実質的に直交し、また延伸中に加えられる応力の方向に一般的には実質的に直交する。一般的にはマイクロ包含添加剤から形成されるが、当然のことながら、マイクロスケール領域はマイクロ包含添加剤およびナノ包含添加剤および／または組成物のその他の成分の組み合わせからも形成されうる。

特定の実施形態では、マイクロ包含添加剤は一般的に高分子の性質であり、比較的高い分子量を持ち、熱可塑性組成物の溶融強度および安定性の改善に役立つ。典型的には、マイクロ包含ポリマーは、一般的にマトリクスポリマーと非混和性でありうる。このように、添加剤は、マトリクスポリ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、結果として生じる材料の全体的靱性および強度を増加させる。領域は、楕円形、球形、円筒形、プレート状、管状などのさまざまな異なる形状を持ちうる。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十分小さいが、顕微鏡的なプラスチックの変形を開始させ、粒子含有物の所およびその周りのせん断および／または応力強度ゾーンを可能にするために十分大きい。

ポリマーは非混和性でありうるが、それでもなおマイクロ包含添加剤は、マトリクスポリマーと比較的類似した溶解パラメータを持つように選択されうる。これは、個別相と連続相の境界の界面適合性および物理的相互作用を向上させ、従って組成物が砕ける可能性を減少させる。この点で、添加剤に対するマトリクスポリマーの溶解パラメータの比は、典型的に約０．５〜約１．５であり、一部の実施形態では約０．８〜約１．２である。例えば、マイクロ包含添加剤は、約１５〜約３０Ｍジュール^１／２／ｍ^３／２、一部の実施形態では約１８〜約２２Ｍジュール^１／２／ｍ^３／２の溶解パラメータを持つことがある一方、ポリ乳酸は、約２０．５Ｍジュール^１／２／ｍ^３／２の溶解パラメータを持ちうる。「溶解パラメータ」という用語は本書で使用される時、「ヒルデンブランド溶解パラメータ」を指すが、これは凝集エネルギー密度の平方根で、以下の等式に従って計算される：

ここで、
Δ Ｈｖ ＝ 蒸発熱
Ｒ ＝ 理想気体定数
Ｔ ＝ 温度
Ｖｍ ＝ モル体積

多くのポリマーのヒルデンブランド溶解パラメータは、Ｗｙｅｙｃｈのプラスチックの溶解性ハンドブック（２００４年）からも利用可能で、これは参照により本書に組み込まれる。

マイクロ包含添加剤はまた、個別領域および結果生じる細孔が適切に維持されることを確実にするために一定のメルトフローレート（または粘度）を持ちうる。例えば、添加剤のメルトフローレートが高すぎると、流れて、連続相を通して制御されないで分散する傾向がある。これは、維持が難しく、また時期尚早に砕ける可能性の高い層状のプレート様領域または共連続相構造を生じる。反対に、添加剤のメルトフローレートが低すぎると、凝集して非常に大きな楕円形領域を形成する傾向があり、これは混合中に分散させることが困難である。これは、連続相の全体を通して、添加剤の不均一な分布を生じうる。この点で、本発明者は、マトリクスポリマーのフローレートに対するマイクロ包含添加剤のメルトフローレートの比は、一般的に約０．２〜約８、一部の実施形態では約０．５〜約６、および一部の実施形態では約１〜約５であることを発見した。例えば、マイクロ包含添加剤のメルトフローレートは、２１６０グラムの負荷および１９０°Ｃで測定された場合、約０．１〜約２５０グラム／１０分、一部の実施形態では約０．５〜約２００グラム／１０分、および一部の実施形態では約５〜約１５０グラム／１０分でありうる。

上述の特性に加えて、マイクロ包含添加剤の機械的特性も、靭性の望ましい増加を達成するために選択されうる。例えば、マトリクスポリマーおよびマイクロ包含添加剤の混合物に外部力が加えられる時、添加剤とマトリクスポリマーの弾性係数の差から生じる応力集中の結果として、応力集中（例えば、垂直またはせん断応力を含む）およびせん断および／またはプラスチック降伏域が、個別相領域及びその周りで開始されることがありうる。応力集中が大きいほど、領域でのより強い局所的プラスチックの流れを促進し、これによって、応力が伝えられた時、領域が大きく伸長することが可能になる。これらの伸長領域は、組成物が硬質ポリエステル樹脂などである時、マトリクスポリマーよりもよりしなやかで柔軟な挙動を示すことを可能にする。応力集中を高めるために、マイクロ包含添加剤は、マトリクスポリマーと比べて比較的低いヤング弾性係数を持つように選択されうる。例えば、添加剤の弾性係数に対するマトリクスポリマーの弾性係数の比は、一般的に約１〜約２５０、一部の実施形態では約２〜約１００、および一部の実施形態では約２〜約５０である。マイクロ包含添加剤の弾性係数は、例えば、約２〜約１０００メガパスカル（ＭＰａ）、一部の実施形態では約５〜約５００ ＭＰａ、および一部の実施形態では約１０〜約２００ ＭＰａの範囲でありうる。それとは反対に、ポリ乳酸の弾性係数は、一般的に約８００ ＭＰａ〜約３０００ ＭＰａである。

上記で特定された特性を持つ多種多様のマイクロ包含添加剤を使用しうるが、このようなポリマーの特に適切な例には、ポリオレフィン（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレンなど）、スチレン共重合体（例えば、スチレン−ブタジエン−スチレン、スチレン−イソプレン−スチレン、スチレン−エチレン−プロピレン−スチレン、スチレン−エチレン−ブタジエン−スチレンなど）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエステル（例えば、再生ポリエステル、ポリエチレンテレフタレートなど）、ポリ酢酸ビニル（例えば、ポリ（エチレン酢酸ビニル）、ポリ塩化ビニル−酢酸ビニルなど）、ポリビニルアルコール（例えば、ポリビニルアルコール、ポリ（エチレンビニルアルコール）など）、ポリビニル・ブチラール、アクリル樹脂（例えば、ポリアクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレートなど）、ポリアミド（例えば、ナイロン）、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリウレタンなどの合成ポリマーを含みうる。適切なポリオレフィンには、例えば、エチレンポリマー（例えば、低密度ポリエチレン（「ＬＤＰＥ」）、高密度ポリエチレン（「ＨＤＰＥ」）、直鎖低密度ポリエチレン（「ＬＬＤＰＥ」など）、プロピレンホモポリマー（例えば、シンジオタクチック、アタクチック、イソタクチックなど）、プロピレン共重合体などを含みうる。

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％）を含む共重合体から形成されうる。このようなホモポリマーは、約１６０°Ｃ〜約１７０°Ｃの融点を持ちうる。

また別の実施形態では、ポリオレフィンは、エチレンまたはプロピレンと別のα−オレフィン（Ｃ_３−Ｃ_２０ α−オレフィンまたはＣ_３−Ｃ_１２ α−オレフィンなど）の共重合体でありうる。適切なα−オレフィンの具体例には、１−ブテン、３−メチル−１−ブテン、３，３−ジメチル−１−ブテン、１−ペンテン、一つ以上のメチル、エチルまたはプロピル置換基を持つ１−ペンテン、一つ以上のメチル、エチルまたはプロピル置換基を持つ１−ヘキセン、一つ以上のメチル、エチルまたはプロピル置換基を持つ１−ヘプテン、一つ以上のメチル、エチルまたはプロピル置換基を持つ１−オクテン、一つ以上のメチル、エチルまたはプロピル置換基を持つ１−ノネン、エチル、メチルまたはジメチル置換１−デセン、１−ドデセン、およびスチレンを含む。特に望ましいα−オレフィンは、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。a−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^ＴＭ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^ＴＭ、ＡＦＦＩＮＩＴＹ^ＴＭ、ＤＯＷＬＥＸ^ＴＭ（ＬＬＤＰＥ）およびＡＴＴＡＮＥ^ＴＭ（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^ＴＭ、Ａｔｏｆｉｎａ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ（ベルギー、フェルイ）のＦＩＮＡ^ＴＭ（例えば、８５７３）、三井石油化学工業のＴＡＦＭＥＲ^ＴＭ、およびＤｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．（ミシガン州ミッドランド）のＶＥＲＳＩＦＹ^ＴＭという名称で市販されている。適切なポリプロピレンホモポリマーには同様に、Ｅｘｘｏｎ Ｍｏｂｉｌ ３１５５ポリプロピレン、Ｅｘｘｏｎ Ｍｏｂｉｌ Ａｃｈｉｅｖｅ^ＴＭ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。

使用する材料に関わらず、熱可塑性組成物中のマイクロ包含添加剤の相対的パーセントは、組成物の基本特性に大きく影響することなく、望ましい特性を達成するように選択される。例えば、強化添加剤は、マイクロ包含添加剤は一般的に、連続相（マトリクスポリマー）の重量に基づいて、熱可塑性組成物の約１重量％〜約３０重量％、一部の実施形態では、約２重量％〜約２５重量％、および一部の実施形態では約５重量％〜約２０重量％の量で使用される。熱可塑性組成物全体のマイクロ包含添加剤の濃度は、同様に、約０．１重量％〜約３０重量％、一部の実施形態では約０．５重量％〜約２５重量％、および一部の実施形態では約１重量％〜約２０重量％を占めうる。

Ｃ． ナノ包含添加剤
本明細書で使用される場合、「ナノ包含添加剤」という用語は、ポリマーマトリクス内にナノスケールサイズの個別領域の形態で分散されることのできる任意の非晶質、結晶または半結晶材料を一般的に指す。例えば、延伸前に、領域は、約１〜約５００ナノメートル、一部の実施形態では約２〜約４００ナノメートル、および一部の実施形態では約５〜約３００ナノメートルの平均断面寸法を持ちうる。ナノ包含添加剤は一般的に、連続相（マトリクスポリマー）の重量に基づいて、熱可塑性組成物の約０．０５重量％〜約２０重量％、一部の実施形態では、約０．１重量％〜約１０重量％、および一部の実施形態では約０．５重量％〜約５重量％の量で使用される。熱可塑性組成物全体のナノ包含添加剤の濃度は、同様に、約０．０１重量％〜約１５重量％、一部の実施形態では約０．０５重量％〜約１０重量％、および一部の実施形態では約０．３重量％〜約６重量％でありうる。

ナノ包含添加剤は高分子の性質であり、比較的高い分子量を持ち、熱可塑性組成物の溶融強度および安定性の改善に役立つ。ナノスケール領域中に分散するその能力を強化するために、ナノ包含添加剤は、マトリクスポリマーおよびマイクロ包含添加剤と一般的に適合する材料からも選択されうる。これは、マトリクスポリマーまたはマイクロ包含添加剤が、ポリエステルなどの極性部分を有する時、特に有用でありうる。一例では、このようなナノ包含添加剤は官能性ポリオレフィンである。例えば、極性成分は一つ以上の官能基によって提供され、非極性成分はオレフィンによって提供されうる。ナノ包含添加剤のオレフィン成分は、概して、上述のようなオレフィンモノマーから由来する任意の直鎖または分岐α−オレフィンモノマー、オリゴマー、またはポリマー（共重合体を含む）から形成されうる。

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

特定の実施形態では、ナノ包含添加剤も反応性でありうる。このような反応性のナノ包含添加剤の一例は、分子あたり平均して少なくとも二つのオキシレン環を含むポリエポキシドである。理論に制限されるものではないが、このようなポリエポキシド分子は、特定条件下でマトリクスポリマー（例えば、ポリエステル）の反応を誘発し、それによってガラス転移温度を大きく低下させることなく溶融強度を改善することができると考えられる。反応には、鎖延長、側差分岐、グラフト、共重合体形成などが伴いうる。例えば、鎖延長は、さまざまな異なる反応経路を通して起こりうる。例えば、修飾剤は、ポリエステルのカルボニル末端基を通して（エステル化）またはヒドロキシル基を通して（エーテル化）、求核的開環反応を可能にしうる。オキ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、マトリクスポリマールの分子量を増加させて、溶融処理中によく見られる分解に対抗しうる。上述のようにマトリクスポリマーの反応を誘発することが望ましい場合があるが、本発明者らは、反応が進みすぎると、ポリマー骨格間の架橋を生じうることを発見した。このような架橋がかなりの程度まで進むと、結果生じるポリマー混合物が脆くなって、望ましい強度および伸長特性を持つ材料へと処理することが困難になりうる。

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

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。

必要に応じて、望ましい分子量を達成するのを助けるためにポリエポキシド中に追加的モノマーも使用しうる。このようなモノマーは異なることがあり、例えば、エステルモノマー、（メタ）アクリルモノマー、オレフィンモノマー、アミドモノマーなどを含みうる。一つの特定実施形態では、例えば、ポリエポキシドは、２〜２０個の炭素原子、好ましくは２〜８個の炭素原子を持つものなどの、少なくとも一つの直鎖または分岐a−オレフィンモノマーを含む。具体例には、エチレン、プロピレン、１−ブテン、３−メチル−１−ブテン、３，３−ジメチル−１−ブテン、１−ペンテン、一つ以上のメチル、エチルまたはプロピル置換基を持つ１−ペンテン、一つ以上のメチル、エチルまたはプロピル置換基を持つ１−ヘキセン、一つ以上のメチル、エチルまたはプロピル置換基を持つ１−ヘプテン、一つ以上のメチル、エチルまたはプロピル置換基を持つ１−オクテン、一つ以上のメチル、エチルまたはプロピル置換基を持つ１−ノネン、エチル、メチルまたはジメチル置換１−デセン、１−ドデセン、およびスチレンを含む。特に望ましいa−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、マトリクスポリマーとの良好な反応性をもたらしうるが、含量が高すぎると、ポリエポキシドがポリマー混合物の溶融強度に悪影響を与えるほど、メルトフローレートを減少させうる。従って、ほとんどの実施形態では、エポキシ官能性（メタ）アクリルモノマーは、共重合体の約１重量％〜約２５重量％、一部の実施形態では約２重量％〜約２０重量％、および一部の実施形態では約４重量％〜約１５重量％を占める。同様にα−オレフィンモノマーは、共重合体の約５５重量％〜約９５重量％、一部の実施形態では約６０重量％〜約９０重量％、および一部の実施形態では約６５重量％〜約８５重量％を占めうる。使用される場合、その他の単量体成分（例えば、非エポキシ官能性（メタ）アクリルモノマー）は、共重合体の約５重量％〜約３５重量％、一部の実施形態では約８重量％〜約３０重量％、および一部の実施形態では約１０重量％〜約２５重量％を占めうる。本発明で使用されうる、適切なポリエポキシドの一つの具体例は、ＬＯＴＡＤＥＲ（登録商標） ＡＸ８９５０または ＡＸ８９００という名前でＡｒｋｅｍａから市販されている。例えば、ＬＯＴＡＤＥＲ（登録商標） ＡＸ８９５０は、７０〜１００ｇ／１０分のメルトフローレートを持ち、７重量％〜１１重量％のメタクリル酸グリシジルモノマー含量、１３重量％〜１７重量％の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マトリクスポリマーの重量に基づいて、約０．０５重量％〜約１０重量％、一部の実施形態では、約０．１重量％〜約８重量％、一部の実施形態では約０．５重量％〜約５重量％、および一部の実施形態では約１重量％〜約３重量％の量で使用される。またポリエポキシドは、組成物の総重量に基づいて、約０．０５重量％〜約１０重量％、一部の実施形態では約０．０５重量％〜約８重量％、一部の実施形態では約０．１重量％〜約５重量％、および一部の実施形態では約０．５重量％〜約３重量％を占めうる。

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。

カーボンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンナノ繊維、ナノクレイ、金属ナノ粒子、ナノシリカ、ナノアルミナなどの、ナノフィラーも使用しうる。ナノクレイが特に適している。「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。

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

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、一つの特定実施形態では、熱可塑性組成物に相間修飾剤を使用して、マイクロ包含添加剤とマトリクスポリマーの間の摩擦および結合性の程度を減らすのを助け、そのため剥離の程度および均一性を向上させうる。このように、細孔は、組成物全体に渡って実質的に均一な様式で分配されうる。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。この点で、相間修飾剤の動粘性率は、４０°Ｃで測定された時、一般的に約０．７〜約２００センチストーク（「ｃｓ」）、一部の実施形態では、約１〜１００ｃｓ、および一部の実施形態では約１．５〜約８０ｃｓである。さらに、相間修飾剤は、マイクロ包含添加剤に対する親和性を持ち、例えばマトリクスポリマーと添加剤との間の界面張力の変化を生じるように、一般的に疎水性でもある。マトリクスポリマーとマイクロ包含添加剤との間の界面での物理的力を減らすことによって、修飾剤の低粘度、疎水性の性質が剥離の促進を助けることができると考えられる。本書で使用されるとき、「疎水性」という用語は、一般的に、空気中の水の接触角が約４０°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。

適切な疎水性、低粘度の相間修飾剤には、例えば、シリコン、シリコン−ポリエステル共重合体、脂肪族ポリエステル、芳香族ポリエステル、アルキレングリコール（例えば、エチエングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコールなど）、アルカンジオール（例えば、１，３−プロパンジオール、２，２−ジメチル−１，３−プロパンジオール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、２，２，４−トリメチル−１，６ヘキサンジオール、１，３−シクロヘキサンジメタノール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、２，２，４，４，−テトラメチル−１，３−シクロブタンジオールなど）、アミンオキシド（例えば、オクチルジメチルアミン・オキシド）、脂肪酸エステル、脂肪酸アミド（例えば、オレアミド、エルカミド、ステアラミド、エチレンビス（ステアラミド）など）、鉱物、および植物油などを含みうる。一つの特に適切な液体および半固体はポリエーテルポリオールであり、ＢＡＳＦ Ｃｏｒｐ．からＰｌｕｒｉｏｌ（登録商標）ＷＩという商標名で市販されているものなどがある。別の適切な修飾剤は、部分的に再生可能なエステルであり、ＨａｌｌｓｔａｒからＨＡＬＬＧＲＥＥＮ（登録商標）ＩＭという名称で市販されているものなどがある。

用いられる時、相間修飾剤は、連続相（マトリクスポリマー）の重量に基づいて、熱可塑性組成物の約０．１重量％〜約２０重量％、一部の実施形態では、約０．５重量％〜約１５重量％、および一部の実施形態では約１重量％〜約１０重量％の量を占めうる。熱可塑性組成物全体の相間修飾剤の濃度も、同様に、約０．０５重量％〜約２０重量％、一部の実施形態では約０．１重量％〜約１５重量％、および一部の実施形態では約０．５重量％〜約１０重量％を占めうる。

上述の量で使用された時、相間修飾剤は、熱可塑性組成物の全体的溶解特性を妨げることなく、ポリマーの界面に容易に移動し、剥離を促進することを可能にする特徴を持つ。例えば、相間修飾剤は、ガラス転移温度を低下させることによる、ポリマーに対する可塑化効果は一般的に持たない。これとは対照的に、本発明者らは、熱可塑性組成物のガラス転移温度は、初めのマトリクスポリマーと実質的に同じでありうることを発見した。この点で、マトリクスポリマーのガラス転移温度に対する組成物のガラス転移温度の比は、一般的に約０．７〜１．３、一部の実施形態では約０．８〜約１．２、および一部の実施形態では約０．９〜約１．１である。熱可塑性組成物は、例えば、約３５°Ｃ〜約８０°Ｃ、一部の実施形態では約４０°Ｃ〜約８０°Ｃ、および一部の実施形態では約５０°Ｃ〜約６５°Ｃのガラス転移温度を持ちうる。熱可塑性組成物のメルトフローレートも、マトリクスポリマーのメルトフローレートと同様でありうる。例えば、組成物のメルトフローレート（ドライベース）もまた、２１６０グラムの負荷および１９０°Ｃで測定された場合、約０．１〜約７０グラム／１０分、一部の実施形態では約０．５〜約５０グラム／１０分、および一部の実施形態では約５〜約２５グラム／１０分でありうる。

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^ＴＭ１８７５０およびＯｒｅｖａｃ^ＴＭＣＡ 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、充填剤、核形成剤（例えば、炭酸カルシウムなど）、微粒子、ならびに熱可塑性組成物の処理可能性および機械的特性を高めるために追加されるその他の材料が含まれうる。いずれにしても、本発明の一つの有益な側面は、発泡剤（例えば、クロロフルオロカーボン、ヒドロクロロフルオロカーボン、炭化水素、二酸化炭素、超臨界二酸化炭素、窒素など） および可塑剤（例えば、固体または半固体のポリエチレングリコール）など、さまざまな従来的添加剤を必要とすることなく、良好な特性が提供されうることである。実際、熱可塑性組成物は、一般的に発泡剤および／または可塑剤を含まない場合がある。例えば、発泡剤および／または可塑剤は、熱可塑性組成物の約１重量％以下、一部の実施形態では約０．５重量％以下、および一部の実施形態では約０．００１重量％〜約０．２重量％の量で存在しうる。さらに、以下で詳述されるその応力白化特性のために、結果として生じる組成物は、二酸化チタンなどの従来的色素を必要とすることなく、不透明色（例えば、白色）を達成しうる。特定の実施形態では、例えば、色素は、熱可塑性組成物の約１重量％以下、一部の実施形態では約０．５重量％以下、および一部の実施形態では約０．００１重量％〜約０．２重量％の量で存在しうる。

ＩＩ． 繊維
熱可塑性組成物から形成された繊維は、一般的に、単一成分および多成分（例えば、シース・コア構成、横並び構成、分割されたパイの構成、海中の島の構成など）を含む、任意の望ましい構成を持ちうる。一部の実施形態では、繊維は、強度およびその他の機械的特性を高めるために、成分（例えば、２成分）または構成成分（例えば、２構成成分）として一つ以上の追加的ポリマーを含みうる。例えば、熱可塑性組成物は、シース／コア複合繊維のシース成分を形成する一方、追加的ポリマーはコア成分を形成するか、またはその反対でありうる。追加的ポリマーは、ポリエステル（例えば、ポリ乳酸、ポリエチレンテレフタル酸、ポリブチレンテレフタル酸など）、ポリオレフィン（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレンなど）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル−酢酸、ポリビニルブチラール、アクリル樹脂（例えば、ポリアクリル酸塩、ポリアクリル酸メチル、ポリメタクリル酸メチルなど）、ポリアミド（例えば、ナイロン）、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、およびポリウレタンなどでありうる。

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。最初の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^ＴＭ 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、上述のようなマイクロ包含添加剤のマイクロスケール領域およびナノ包含添加剤のナノスケール領域を含みうる。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、マイクロ包含添加剤を分散するために十分高い温度をもたらしうる。溶融せん断速度、および同様に添加剤が分散される程度も、押出機の混合セクション内での一つ以上の分配および／または分散混合成分の使用を通して増加させうる。単軸スクリュー押出機のための適切な分配ミキサーには、例えば、Ｓａｘｏｎ、Ｄｕｌｍａｇｅ、Ｃａｖｉｔｙ Ｔｒａｎｓｆｅｒミキサーなどが含まれうる。同様に、適切な分散混合機には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。

再び図１を参照すると、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引き出す。ガスの流れは、繊維の延伸または減衰を起こし、これは繊維を形成するポリマーの分子配向または結晶度を増加させる。繊維延伸ユニットを使用する場合、望ましい繊維長を達成するのを助けるために「ドローダウン」比を選択しうる。「ドロー−ダウン」比は、延伸後の繊維の線速度である（例えば、ゴデットロール４２または小孔表面（非表示）の直線速度を押出し後の繊維の線速度で割ったもの）。例えば、溶融延伸中のドローダウン比は以下のように計算されうる：

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。

繊維が形成される特定の方法に関わらず、望ましい多孔質ネットワークは、結果得られる繊維を、後続ステップで、または繊維の形成中に延伸することによって形成されうる。吸引（例えば、繊維延伸ユニット）、引張フレーム延伸、二軸延伸、多軸延伸、プロファイル延伸、真空延伸などの、さまざまな延伸技術を使用しうる。延伸の程度は、一部は延伸されている材料の性質に依存するが、一般的に、望ましい多孔質ネットワークが達成されることを確実にするように選択される。例えば、繊維は、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の延伸比に（例えば、流れ方向に）延伸される。「延伸比」は、延伸材料の長さを延伸前のその長さで割ることによって決定されうる。延伸率も、望ましい特性の達成を助けるために、例えば約５％〜１５００％／変形分、一部の実施形態では約２０％〜約１０００％／変形分、および一部の実施形態では約２５％〜約８５０％／変形分の範囲内で変化しうる。繊維は、延伸中、マトリクスポリマーおよびマイクロ包含添加剤のガラス転移温度より下の温度に保たれうる。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、繊維は、マトリクスポリマーのガラス転移温度より少なくとも約１０°Ｃ、一部の実施形態では約２０°Ｃ、および一部の実施形態では約３０°Ｃ下の温度で延伸されうる。例えば、繊維は、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。必要に応じて、組成物は外部熱（例えば、加熱ロール）を加えることなく延伸されうる。

上述の方法での延伸は、延伸方向（例えば、縦方向または流れ方向）に比較的小さな断面寸法を持つ細孔の形成をもたらすことができる。例えば、「ナノスケール」寸法を持つ細孔（「ナノ細孔」）を形成しうる。例えば、ナノ細孔は、約８００ナノメートル以下、一部の実施形態では約１〜約５００ナノメートル、一部の実施形態では約５〜約４５０ナノメートル、一部の実施形態では約５〜約４００ナノメートル、および一部の実施形態では約１０〜約１００ナノメートルの平均断面寸法を持ちうる。約０．５〜約３０マイクロメートル、一部の実施形態では約１〜約２０マイクロメートル、および一部の実施形態では約２〜約１５マイクロメートルの平均断面寸法を持つマイクロスケール領域の箇所および／またはその周りに複数のマイクロ細孔も、延伸中に形成されうる。マイクロ細孔および／またはナノ細孔は、球状、細長いなど、任意の規則的または不規則な形状を持ちうる。特定の場合、アスペクト比（断面寸法に対する軸寸法の比）が約１〜約３０、一部の実施形態では約１．１〜約１５、および一部の実施形態では約１．２〜約５であるように、マイクロ細孔および／またはナノ細孔の軸方向寸法は断面寸法よりも大きい場合がある。「軸方向寸法」とは、主軸（例えが、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。

本発明者は、細孔（例えば、マイクロ細孔、ナノ細孔、または両方）は材料全体に渡って実質的に均一な様式で分配されうることも発見した。例えば、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、材料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、高い熱抵抗性および良好な機械的特性（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。特に、上述のプロセスによる多孔質ネットワークの形成は、必ずしも材料の断面サイズ（例えば、幅）の実質的な変化をもたらすわけではない。すなわち、材料は実質的に首がなく、これによって、材料がより大きな程度の強度特性を保持することが可能となりうる。

多孔質ネットワークの形成に加えて、延伸は、マイクロスケール領域の軸方向寸法も大幅に増加させて、一般的に直線的で細長い形状を持つようにしうる。例えば、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％大きな平均軸方向寸法を持ちうる。延伸後の軸方向寸法は、例えば、約０．５〜約２５０マイクロメートル、一部の実施形態では約１〜約１００マイクロメートル、一部の実施形態では約２〜約５０マイクロメートル、および一部の実施形態では約５〜約２５マイクロメートルの範囲でありうる。マイクロスケール領域は、比較的薄く、そのため小さな断面寸法も持ちうる。例えば、断面寸法は、約０．０５〜約５０マイクロメートル、一部の実施形態では約０．２〜約１０マイクロメートル、および一部の実施形態では０．５〜約５マイクロメートルの長さでありうる。これは、約２〜約１５０、一部の実施形態では約３〜約１００、および一部の実施形態では約４〜約５０の第一の領域のアスペクト比（断面寸法に対する軸方向寸法の比）をもたらしうる。

多孔質で細長い領域構造の結果、本発明者らは、縦軸方向に延伸された時、結果として生じる繊維は、体積が均一に拡大しうることを発見したが、これは以下の方程式に従って決定される「ポアソン比」が低いことにより反映される：

ここでＥ_横は、材料の横変形であり、Ｅ_縦は材料の縦変形である。より具体的には、材料のポアソン比は、約０または負でもありうる。例えば、ポアソン比は、約０．１以下、一部の実施形態では約０．０８以下、および一部の実施形態では約−０．１〜約０．０４でありうる。ポアソン比が０の場合、材料が縦方向に拡大した時の横方向の収縮はない。ポアソン比が負の場合、材料の横または横方向寸法も、材料が縦方向に延伸されるときに拡大する。このため負のポアソン比を持つ材料は、縦方向に延伸される時、幅の増加を示し、これは横方向のエネルギー吸収の増加を生じうる。

結果得られる繊維は、本発明の布帛に使用するための優れた機械的特性を持ちうる。例えば、繊維は、応力の適用時に折れずに変形できる。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、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。

応力下で延長する能力を持つ一方、繊維は比較的強いままでいることもできる。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５００メガパスカル（「ＭＰａ」）、一部の実施形態では約５０〜３００ ＭＰａ、および一部の実施形態では約６０〜２００ ＭＰａの最大引張応力を呈しうる。本発明の繊維の相対的強度の指標となる別のパラメータは、「引張り強さ」であり、これは単位線密度あたりの力で表した繊維の引張り強さを示す。例えば、本発明の繊維は、約０．７５〜約６．０グラム−力（「ｇ_ｆ」）／デニール、一部の実施形態では約１．０〜約４．５ｇ_ｆ／デニール、および一部の実施形態では約１．５〜約４．０ｇ_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６未満、一部の実施形態では約３未満、および一部の実施形態では約０．５〜約３のフィラメントあたりのデニールを持つように形成される（すなわち、線密度の単位は、繊維の９０００メートルあたりのグラム質量に等しい）。

必要に応じて、繊維は、延伸される前および／または後に、一つ以上の追加的処理ステップを施されうる。このようなプロセスの例には、例えば、溝付きロール延伸、エンボス加工、コーティングなどが含まれる。特定の実施形態では、繊維は、望ましい形状を保持することを確実にするために、焼きなましされる場合もある。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１００°Ｃ、および一部の実施形態では約７０°Ｃ〜約９０°Ｃなど、高分子マトリクスのガラス転移温度以上で一般的に起こる。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、任意の皮膚層を除去または低減したり、表面極性、空隙率、トポグラフィーを変化させたり、表面層を砕けやすくするなどしうる。希望する場合は、そのような表面処理を前および／または延伸に使用することができる。

ＩＩＩ． 布帛構造
布帛全体が繊維から作られうる、または布帛は、繊維が構成要素に使用された複合材および／または繊維が層に使用された積層でありうる。いずれにしても、布帛は、本発明の繊維と併せて追加的材料を用いる複合材である場合が時々ある。さまざまな材料のいずれも、一般的に、当技術分野で知られている本発明の繊維と組み合わせて用いられうる。例えば、特定の実施形態では紡織繊維を使用しうる。特に適切な紡織繊維には、綿、羊毛、絹、芳香族ポリアミド（例えば、Ｎｏｍｅｘ（登録商標）またはＫｅｖｌａｒ（登録商標））、脂肪族ポリアミド（例えば、ナイロン）、レーヨン、リヨセルなどから形成されるものなどの一般的に非弾性の紡織繊維、エラストエステル（例えば、帝人のＲＥＸＥＴＭ）、ラストール（例えば、Ｄｏｗ ＸＬＡＴＭ）、スパンデックス（例えば、ＤｕＰｏｎｔのＬｙｃｒａ（登録商標））から形成されるものなどの弾性線維、および二つ以上のタイプの紡織繊維の組み合わせを含む。「スパンデックス」は、典型的には、ポリエーテル、ポリエステル、ポリカーボネートなどの比較的柔らかいセグメントが散りばめられているセグメント化ポリウレタンから形成された弾性紡織繊維である。同様に、「エラストエステル」は、ポリエーテル／ポリエステル混合物から形成された弾性紡織繊維であり、「ラストール」は架橋エチレン／α−オレフィン共重合体から形成された弾性紡織繊維である。弾性紡織繊維は、伸縮様特性を持つ布帛に用いるために特に適している。

一つの特定の実施形態では、例えば、布帛は、繊維および紡織繊維（例えば、弾性繊維）の組み合わせから形成された糸を含む織物またはニット複合材である。伸縮可能な複合繊維は、例えば、弾性紡織繊維から形成された糸、および比較的非弾性の性質でありうる本発明の繊維から形成された糸から形成される場合がある。例えば織布では、横糸伸縮布帛の緯糸など、弾性糸は、伸縮が存在する方向に配向されうる。代替的に、布帛は、それ自体が本発明の繊維および紡織繊維（例えば、弾性繊維）の複合材である糸から形成できる。例えば、伸縮可能な複合糸は、本発明の繊維から形成される糸で弾性繊維を単回巻き付けまたは二重巻き付ける、本発明に従って形成されたステープル繊維で弾性線維をカバーする（例えばコアスピニング）、弾性糸および本発明の繊維から形成された糸を（例えば、エアジェットで）混ぜてからませる、弾性繊維および本発明の繊維から形成された糸をねじること、などによって形成されうる。紡織糸ならびに紡織繊維および本発明の繊維の混合物から形成される糸の組み合わせを用いる複合布帛も形成されうる。

ＩＶ． 物品
本発明の布帛は、幅広いタイプの物品に使用されうる。このような物品の非限定的例には、例えば、建物パネルおよびセクション（例えば、屋根、壁の空洞、屋根下など）、衣服、家具および寝具（例えば、寝袋、掛布団など）、極端な環境（例えば、水中または宇宙）、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）および同類のものが含まれる。本明細書で使用される場合、例えば「衣服」という用語は、身体の部分にフィットするように形作られた任意の物品を含むことを一般的に意味する。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。

衣服に使用された時、本発明の布帛は衣服全体を形成するか、または衣服の一部または領域内に単に配置されうる。図２を参照すると、例えば、身体部分２２０、袖２２２、および身体部分に取り付けられた襟２２４を含む衣服２００（すなわち、コート）の一つの実施形態が示されている。この特定の実施形態では、衣服２００は、外層２１２、および身体に面する表面２２５を定義する内層２１４を含む積層２０２から形成される。外層２１２は、スナップ２２８を含む前面閉鎖部２２６、またはスライドファスナー（非表示）も含む。望ましい場合、外層２１２および／または内層２１４は、本発明の布帛から形成されうる。いずれにしても、特定の実施形態では、外側シェル２１２は、ナイロン、ポリエステル、綿、またはそれらの混合物など、別の材料からでありうる。またその他の実施形態では、衣服２００は完全に本発明の布帛から形成される。

本発明のまたその他の実施形態では、本発明の布帛は履物に使用されうる。布帛は、履物全体または単にライナーを形成するために使用されうる。図３〜４を参照すると、例えば、本発明の布帛から形成されうる靴のライナー１００の一つの実施形態が示されている。この特定の実施形態では、ライナー１００は絶縁層１１２を含み、これは本発明の布帛から形成される場合があり、保持層１１４および１１６内に封入されている。一般的に、絶縁層１１２は打ち抜かれ、その後第一の保持層１１４の上面１１３に配置される。ライナー１００は、繊維層１２０の上面１２２に積層された着用材料１１８を持つ第二の保持層１１６を配置して、身体に面する面１１３を定義することによって完成される。第一および第二の保持層１１４および１１６の周縁は、絶縁層１１２を封入するために高周波または超音波溶接によって密閉圧密されうる。ライナー１００は前領域１２５も含む場合があり、これは間に何の絶縁材料１１２なしに結合された上部および下部保持層を含む。この前領域は、さまざまなサイズの靴にフィットさせるためにそれに沿ってライナー１００を切り取ることのできるカット線を持つ***した輪郭畝１２７を含む。またその他の実施形態では、熱ライナー１００は完全に本発明の繊維から形成される。

本発明のまたその他の実施形態では、本発明の布帛は建物断熱材に使用されうる。例えば、布帛は、建物の外部被覆としての働きをし、外部表面（例えば、壁、屋根など）に隣接して配置される「ハウスラップ」材料として用いられうる。例えば、このような材料は、設置前に、外部表面および／または外部被覆（例えば、壁板、レンガ、石、石積、漆喰、コンクリートベニヤなど）に適用され、それらに隣接して設置されうる。例えば図５を参照すると、建物断熱材が外壁に適用されている一つの実施形態が示されている。典型的には、建物断熱材は、壁が建築され、すべての被覆および雨じまいの細部が設置された後に用いられる。建物断熱材は、ドアおよび窓が内部の枠付き開口部に設置される前、および一次壁カバーの設置前に適用されることが好ましい。例示実施形態では、第一の建物断熱材３００は壁組立品３４０に適用される。図に示されるように、断熱材料のロールが広げられうる。建物断熱材３００は、Ｕ字くぎまたはキャップくぎなどの留め金具で、外壁組立品３４０に固定される。建物断熱材は、窓／ドアの製造業者および／または規格基準により適用された適切な追加的細部装飾のある各枠付き開口部の周りで切り取られうる。一旦設置されたら、それが望ましい場合は、外部カバーを建物断熱材の上に適用／設置しうる。

布帛は、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、布帛は自動車用途に使用されうる。例として、布帛は、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、シートベルトのカバー、トランクのフロアカバーおよびライナー、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など）に、一般的に有益に使用されうる。

布帛は、幅広い分野で有益に利用されうる。例えば、布帛は輸送産業一般で使用でき、自動車用途に限定されない。布帛は、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輸送用途に使用されうる。布帛は、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、***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

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 ＝ セルの特定の場所での相対湿度
Ａ ＝ セルの断面積
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。

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）を通して押し出されるポリマーの重量（グラム）である。別段の指示がない限り、メルトフローレートは、Ｔｉｎｉｕｓ Ｏｌｓｅｎ Ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ ＰｌａｓｔｏｍｅｔｅｒでＡＳＴＭ試験方法Ｄ１２３９に従って測定される。

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を取り付けることができ、これらは両方ともＴ．Ａ． Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ Ｉｎｃ．（デラウェア州、ニューキャッスル）から入手可能である。サンプルを直接取り扱うことを避けるために、ピンセットまたはその他のツールを使用しうる。サンプルはアルミニウム皿に入れて、化学てんびんで０．０１ミリグラムの精度まで秤量する。材料サンプルの皿の上にふたを圧着させうる。一般的に、樹脂ペレットは秤量皿に直接、置いてよい。

示差走査熱量計は、示差走査熱量計の操作マニュアルに記述されるように、インジウム金属標準を使用して較正することができ、基準線補正を実施しうる。材料サンプルは、試験のために示差走査熱量計の試験チャンバーに配置することができ、空の皿を対照として使用しうる。すべての試験は、試験チャンバーへの５５立方センチメートル／分の窒素（産業グレード）パージで実行しうる。樹脂ペレットサンプルについては、加熱および冷却プログラムは２サイクル試験であり、−３０°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。繊維サンプルについては、加熱および冷却プログラムは１サイクル試験であり、−２５°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°への冷却期間が続く。すべての試験は、試験チャンバーへの５５立方センチメートル／分の窒素（産業グレード）パージで実行しうる。

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しうる。ガラス転移温度は、傾きの明らかな変化が起こるプロットライン上の領域として特定でき、溶融温度は、自動変曲点計算を使用して決定しうる。

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。

伸縮率、密度、および細孔容量パーセント：
伸縮率、密度、および細孔容量パーセントを決定するために、延伸の前に、標本の幅（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、標本を延伸して空隙化を開始しうる。次に、Ｄｉｇｉｍａｔｉｃ Ｃａｌｉｐｅｒ（株式会社ミツトヨ）を使用して、標本の幅（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。伸縮率（Φ）はΦ＝Ｖ_ｆ／Ｖ_ｉで計算でき、密度（Ρ_ｆ）はＰ_ｆ＝Ｐ_ｉ／Φで計算され、ここでＰ_ｉは、前駆材料の密度であり、細孔容量パーセント（％Ｖ_ｖ）は、％Ｖ_ｖ＝（１-１／Φ）ｘ１００で計算されうる。

水分含量：
水分含量は、Ａｒｉｚｏｎａ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ Ｃｏｍｐｕｔｒａｃ Ｖａｐｏｒ Ｐｒｏ水分分析器（モデル番号３１００）を使用して、ＡＳＴＭ Ｄ ７１９１−０５に実質的に従って決定することができ、これは参照によりすべての目的に対してその全体が本明細書に組み込まれる。試験温度（§Ｘ２．１．２）は１３０°Ｃ、サンプルサイズ（§Ｘ２．１．１）は２〜４グラム、およびバイアルパージ時間（§Ｘ２．１．４）は３０秒としうる。さらに、終了基準（§Ｘ２．１．３）は、「予測」モードとして定義でき、これはプログラムされた内蔵基準（これは数学的に終了点水分含量を計算する）が満足された時に試験が終了することを意味する。

布帛に使用するための繊維を形成する能力が実証された。初めに、８５．３重量％のポリ乳酸（ＰＬＡ ６２０１Ｄ、Ｎａｔｕｒｅｗｏｒｋｓ（登録商標））、９．５重量％のマイクロ包含添加剤、１．４重量％のナノ包含添加剤、および３．８重量％の界面修飾剤（ＢＡＳＦ社製のＰＬＵＲＩＯＬ（登録商標） ＷＩ ２８５）が繊維へと紡糸された。
マイクロ包含添加剤はＶｉｓｔａｍａｘｘＴＭ ２１２０（ＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌ）で、これは、メルトフローレート２９ｇ／１０分（１９０°Ｃ、２１６０ｇ）および密度０．８６６ｇ／ｃｍ３のポリオレフィン共重合体／エラストマーであった。ナノ包含添加剤は、７０〜１００ｇ／１０分（１９０°Ｃ／２１６０ｇ）のメルトフローレート、７〜１１重量％のメタクリル酸グリシジル含量、１３〜１７重量％のアクリル酸メチル含量、および７２〜８０重量％のエチレン含量を持つ、ポリ（エチレン−コ−アクリル酸メチル−コ−メタクリル酸グリシジル）（Ｌｏｔａｄｅｒ（登録商標） ＡＸ８９００、Ａｒｋｅｍａ）であった。ポリマーは混合のために、Ｗｅｒｎｅｒ ａｎｄ Ｐｆｌｅｉｄｅｒｅｒ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（ニュージャージー州、ラムジー）製の共回転、２軸スクリュー押出機（ＺＳＫ−３０、直径３０ｍｍ、長さ１３２８ミリメートル）に供給された。押出機は１４個のソーンを持ち、これらは供給ホッパーから金型へと１から１４まで連続的に番号付けされている。第一のバレルゾーン番号１が、重量測定供給器を通して１５ポンド／時の合計押出量で樹脂を受け取り、ＰＬＵＲＩＯＬ（登録商標） ＷＩ２８５が注入ポンプでバレルゾーン番号２に追加された。樹脂を押し出すために使用された金型は、４ミリメートル離れた３つの金型開口部（直径６ミリメートル）を持っていた。形成されると、押出された樹脂は、ファン冷却コンベヤー上で冷却され、Ｃｏｎａｉｒペレタイザーでペレットに成形された。押出機スクリュー速度は２００回転／分（「ｒｐｍ」）であった。その後ペレットは、２４０°Ｃで単軸スクリュー押出機に充満供給され、溶融されて、直径０．６ｍｍの紡糸口金を通して０．４０グラム／穴／分の速度で溶融ポンプを通された。

繊維を自由落下（けん引力は重力のみ）で回収し、５０ミリメートル／分の引き上げ速度で機械的特性を試験した。次に、繊維は、５０ｍｍ／分の速度のＭＴＳ Ｓｙｎｅｒｇｉｅ Ｔｅｎｓｉｌｅフレーム中、２３°Ｃで低温延伸された。繊維は５０％、１００％、１５０％、２００％および２５０％の所定の歪みまで延伸された。延伸の後、下の表に示されるように、伸縮率、空隙容量および密度がさまざまな歪み率に対して計算された。

繊維は、回収ロール速度１００メートル／分で回収されてドローダウン比が７７となったことを除いて、実施例１に記述されたように形成された。その後、繊維は５０ミリメートル／分の引き上げ速度で機械的特性を試験した。次に、繊維は、５０ｍｍ／分の速度のＭＴＳ Ｓｙｎｅｒｇｉｅ Ｔｅｎｓｉｌｅフレーム中、２３°Ｃで低温延伸された。繊維は５０％、１００％、１５０％、２００％および２５０％の所定の歪みまで延伸された。延伸の後、下の表に示されるように、伸縮率、空隙容量および密度がさまざまな歪み率に対して計算された。

繊維は、混合物が８３．７重量％のポリ乳酸（ＰＬＡ ６２０１Ｄ、Ｎａｔｕｒｅｗｏｒｋｓ（登録商標））、９．３重量％のＶｉｓｔａｍａｘｘ^ＴＭ ２１２０、１．４重量％のＬｏｔａｄｅｒ（登録商標） ＡＸ８９００、３．７重量％のＰＬＵＲＩＯＬ（登録商標） ＷＩ ２８５、および１．９％の親水性界面活性剤（Ｍａｓｉｌ ＳＦ−１９）から構成されることを除いて、実施例１に記述されたように形成された。ＰＬＵＲＩＯＬ（登録商標） ＷＩ２８５およびＭａｓｉｌ ＳＦ−１９は、２：１（ＷＩ−２８５：ＳＦ−１９）の割合で事前混合され、注入ポンプでバレルゾーン番号２に加えられた。繊維は、２４０°Ｃ、０．４０ ｇｈｍで、自由落下で回収された。

繊維は、回収ロール速度１００メートル／分で回収されてドローダウン比が７７となったことを除いて、実施例３に記述されたように形成された。その後、繊維は５０ミリメートル／分の引き上げ速度で機械的特性を試験した。次に、繊維は、５０ｍｍ／分の速度のＭＴＳ Ｓｙｎｅｒｇｉｅ Ｔｅｎｓｉｌｅフレーム中、２３°Ｃで低温延伸された。繊維は１００％の所定の歪みまで延伸された。延伸の後、下の表に示されるように、伸縮率、空隙容量および密度が計算された。

実施例２の繊維を、ＭＴＳ Ｓｙｎｅｒｇｉｅ Ｔｅｎｓｉｌｅフレーム中５０ミリメートル／分の速度で２５０％歪みまで伸張した。これにより空隙構造が開かれ、繊維が白くなった。次に１インチのサンプルを、繊維の応力のかかった白い領域から切り取った。その後新しい繊維を上述のように試験した。密度は０．７５グラム／立方センチメートルと予測され、引張試験の引き上げ速度は３０５ｍｍ／分であった。

実施例２の繊維を５０°Ｃのオーブン中３０分間加熱して、繊維を焼きなましした。

実施例２の繊維を９０°Ｃのオーブン中５分間加熱して、繊維を焼きなまし、結晶化を誘発した。

その後、実施例１〜７の繊維は５０ミリメートル／分の引き上げ速度で機械的特性が試験された。結果が以下の表に記載されている。

布帛に使用するための繊維を形成する能力が実証された。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、２１０°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６〜８に示されている。示されるように、伸張方向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。

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 (36)

1. 複数の多孔質繊維を含む布帛であって、前記繊維が、マトリクスポリマーを含む連続相を単有する熱可塑性組成物から形成され、さらにマイクロ包含添加剤およびナノ包含添加剤が個別領域の形態で前記連続相内に分散されており、
   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、
   前記マイクロ包含添加剤がポリマーであり、前記ナノ包含添加剤がポリマーであり、
   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、布帛。
2. 前記布帛が、約３００ ｇ／ｍ^２−２４時間以上の水蒸気透過速度、約０．０２〜約０．１０ワット／メートル・ケルビンの熱伝導率、および／または約５０センチメートル以上の水頭値を示す、請求項１に記載の布帛。
3. 前記マイクロ包含添加剤がポリオレフィンを含む、請求項１または２に記載の布帛。
4. 前記ポリオレフィンが、プロピレンホモポリマー、プロピレン／α−オレフィン共重合体、エチレン／α−オレフィン共重合体、またはその組み合わせである、請求項３に記載の布帛。
5. 前記マイクロ包含添加剤の溶解パラメータに対する前記マトリクスポリマーの溶解パラメータの比率が約０．５〜約１．５、前記マイクロ包含添加剤のメルトフローレートに対する前記マトリクスポリマーのメルトフローレートの比率が約０．２〜約８、および／または前記マイクロ包含添加剤のヤング弾性係数の前記マトリクスポリマーのヤング弾性係数に対する比率が約１〜約２５０である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の布帛。
6. 前記ナノ包含添加剤が高分子である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の布帛。
7. 前記ナノ包含添加剤が官能性ポリオレフィンである、請求項６に記載の布帛。
8. 前記ナノ包含添加剤が反応性である、請求項６または７に記載の布帛。
9. 前記ナノ包含添加剤がポリエポキシドである、請求項８に記載の布帛。
10. 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１〜９のいずれか一項に記載の布帛。
11. 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１〜１０のいずれか一項に記載の布帛。
12. 前記熱可塑性組成物が相間修飾剤をさらに含む、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の布帛。
13. 前記相間修飾剤が、４０°Ｃの温度で測定された時約０．７〜約２００センチストークの動粘度を持つ、請求項１２に記載の布帛。
14. 前記相間修飾剤が疎水性である、請求項１２または１３に記載の布帛。
15. 前記相間修飾剤がシリコン、シリコン・ポリエーテル共重合体、脂肪族ポリエステル、芳香族ポリエステル、アルキレングリコール、アルカンジオール、アミンオキシド、脂肪酸エステル、またはその組合せである、請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の布帛。
16. 前記相間修飾剤が、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２０重量％を構成する、請求項１２〜１５のいずれか一項に記載の布帛。
17. 前記多孔質ネットワークが、約０．５〜約３０マイクロメートルの平均断面寸法を持つマイクロ細孔をさらに含む、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の布帛。
18. 前記マイクロ細孔のアスペクト比が約１〜約３０である、請求項１７に記載の布帛。
19. 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１〜１８のいずれか一項に記載の布帛。
20. 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１〜１９のいずれか一項に記載の布帛。
21. 前記マイクロ包含添加剤がマイクロスケール領域の形態であり、前記ナノ包含添加剤がナノスケール領域の形態であり、前記マイクロスケール領域が約０．５マイクロメートル〜約２５０マイクロメートルの平均断面寸法を持ち、前記ナノスケール領域が約１ナノメートル〜約５００ナノメートルの平均断面寸法を持つ、請求項１〜２０のいずれか一項に記載の布帛。
22. 前記布帛の合計細孔容量が約１５％〜約８０％立方センチメートルである、請求項１〜２１のいずれか一項に記載の布帛。
23. ナノ細孔が前記布帛の合計細孔容量の約２０容量％以上を構成する、請求項１〜２２のいずれか一項に記載の布帛。
24. 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１〜２３のいずれか一項に記載の布帛。
25. 前記マトリクスポリマーがポリエステルまたはポリオレフィンを含む、請求項１〜２４のいずれか一項に記載の布帛。
26. 前記ポリエステルが約０°Ｃ以上のガラス転移温度を持つ、請求項２５に記載の布帛。
27. 前記ポリエステルがポリ乳酸を含む、請求項２５または２６に記載の布帛。
28. 前記熱可塑性組成物が約１．２グラム立方センチメートル以下の密度を持つ、請求項１〜２７のいずれか一項に記載の布帛。
29. 前記布帛が不織布である、請求項１〜２８のいずれか一項に記載の布帛。
30. 前記布帛が複数の糸を含む織布または編物であり、前記糸の少なくとも一部が前記多孔質繊維を含む、請求項１〜２８のいずれか一項に記載の布帛。
31. 前記布帛が、紡織繊維をさらに含む複合材である、請求項３０に記載の布帛。
32. 前記紡織繊維が一般的に非弾性の紡織繊維である、請求項３１に記載の布帛。
33. 前記紡織繊維が弾性の紡織繊維である、請求項３１に記載の布帛。
34. 前記弾性の紡織繊維が、エラストエステル、ラストール、スパンデックス、またはそれらの組み合わせを含む、請求項３３に記載の布帛。
35. 前記複合材が、前記多孔質繊維および前記紡織繊維の組み合わせから形成された糸を含む、請求項３１〜３４のいずれか一項に記載の布帛。
36. 前記複合材が、前記多孔質繊維から形成された糸および前記紡織繊維から形成された糸を含む、請求項３１〜３４のいずれか一項に記載の布帛。