ナノファイバーの多孔質繊維シート
医療パッケージングならびに医療用ガウンおよび掛け布のような微生物バリア性を必要とする最終用途で有用である多孔質繊維シートが提供される。多孔質繊維シートはナノファイバーおよび木材パルプを含んでもよい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナノファイバーまたは木材パルプとナノファイバーとの組み合わせを含んでなる、紙および不織布のような、多孔質繊維シートに関する。
【背景技術】
【０００２】
微生物透過に対するバリアは、医療デバイスを包装するために使用される材料の重要なおよび不可欠な性質である。医療パッケージングに現在使用される材料には、様々なフィルム、フラッシュ紡糸ポリオレフィン不織布、および医療グレード紙が含まれる。ガスまたはプラズマ滅菌（例えば、酸化エチレン、ステラッド（Ｓｔｅｒｒａｄ）（登録商標）など）がパッケージの内容物を滅菌するために使用されるケースでは、パッケージは一般に、紙またはフラッシュ紡糸ポリオレフィン・シートのような、多孔質のガス透過性蓋にヒートシールされているボトムウェブを形成する、熱成形フィルムのようなフィルムを含む。あるいはまた、パッケージは、フィルムにヒートシールされた多孔質の層を含んでなるパウチの形態であってもよい。多孔質の蓋または層は、滅菌剤ガスまたはプラズマがパッケージに入り、それから出てその内容物を滅菌するのを可能にし、同時に、医療デバイスが使用されるまでそれが無菌のままであるために微生物透過に対してバリアを提供しなければならない。
【０００３】
多孔質繊維シートの微生物バリア性は、平均孔サイズ、シート厚さ、繊維のサイズ、繊維モルフォロジーなどに依存する。多孔質の微生物バリアシートは、微生物胞子およびサブマイクロメートル〜２、３マイクロメートルのサイズの範囲である粒子による透過を防ぐ。細菌浸透を防ぐ多孔質シートの能力は、それらの対数減少値（ＬＲＶ）によって測られる。ＬＲＶ値が高ければ高いほど、材料はパッケージの微生物透過を防ぐ点でより良好である。例えば、医療パッケージングに使用されるフラッシュ紡糸ポリオレフィン・シートのＬＲＶは、基本重量（ＢＷ）が約１．６５から２．２オンス／ヤード２に（５５．９から７４．６ｇ／ｍ２に）増えるにつれて、約３．２〜５．５もしくはそれ以上の範囲である。当該技術で公知の医療グレード紙は、それらの基本重量、孔サイズ、添加剤処理などに依存して、約１〜３のＬＲＶを有し、微生物バリアとしてフラッシュ紡糸材料よりもはるかに有効ではない。紙は医療パッケージングでの長年の使用によって改善されてきたが、それは依然として強度、耐引裂性およびまた剥離性の点でさらなる限界を有する。独特の剥離性コーティングは、それらがヒートシールされたパッケージで弱い結合を形成し、かつ、医療デバイスの毛羽立ちをもたらす紙の引裂を避けるためにパッケージが剥離される時に粘着機能がなくなる傾向があるように使用される。
【０００４】
コスロー（Ｋｏｓｌｏｗ）の特許文献１は、ナノファイバーを含んでなるエアフィルター媒体を記載している。ナノファイバーのコーティングは、濾材の性能を高めるために使用することができる。ナノファイバーは好ましくはフィブリル化ナノファイバーである。一実施形態では、濾材はフィブリル化ナノファイバーとガラス微細繊維とのブレンドから製造される。
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００３／０１７７９０９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般に、基本重量を増やすと、不織ウェブのバリア性を高めることができる。基本重量を増やすまたはそれらの気孔率および通気性を制御する不織布特性を変えることなく、費用効率の良い方法でバリア性を改善することが望ましいであろう。医療パッケージングでの使用のために改善された微生物バリア性を有する多孔質繊維シート構造体が依然として望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態は、約１０ｎｍ〜約１０００ｎｍの範囲の直径を有するナノファイバーを含んでなる医療パッケージング用の多孔質繊維シートである。
【０００８】
本発明の一実施形態は、少なくとも１のＬＲＶを有する繊維シート中のナノファイバーと木材パルプとの合わせた総重量を基準にして、約１重量パーセント〜９９重量パーセントのナノファイバーと約９９重量パーセント〜１重量パーセントの木材パルプとを含んでなる多孔質繊維シートである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明は、紙、およびナノファイバーまたはナノファイバー／木材パルプ組み合わせを含んでなる不織布をはじめとする、多孔質繊維シートに関する。該繊維シートは、ナノファイバーを含有しない類似の繊維シートと実質的に同じ基本重量で改善されたバリア性を有する。本発明のある種の多孔質繊維シートは、例えば医療パッケージング用の蓋で、微生物バリア材として有用である。
【００１０】
用語「ナノファイバー」は、本明細書で用いるところでは、約１０ナノメートル（ｎｍ）〜１０００ｎｍ（１マイクロメートル）、好ましくは約２００〜４００ｎｍ、より好ましくは２００ｎｍ未満の直径または断面を有する繊維を意味する。用語直径は、本明細書で用いるところでは、非円形形状の最大断面を含むであろう。
【００１１】
用語「リオセル繊維」は、本明細書で用いるところでは、アミンオキシドのような有機溶媒に木材パルプを溶解することによって得られる溶液の紡糸によって形成される繊維を意味する。リオセル繊維の製造方法は当該技術では公知である。「木材パルプ」は、本明細書で用いるところでは、アルカリ性液または酸性もしくは中性塩の溶液と沸騰させ、引き続き塩素化合物で漂白した木材チップの製品であって、その目的が木材のヘミセルロースおよびリグニン外皮を大体完全に除去することである製品を意味する。
【００１２】
用語「ポリエステル」は、本明細書で用いるところでは、繰り返し単位の少なくとも８５％が、結合がエステル単位の形成によって生じた、ジカルボン酸とジヒドロキシアルコールとの縮合生成物であるポリマーを包含することを意図される。これには、芳香族、脂肪族、飽和、および不飽和の二酸およびジアルコールが含まれる。用語「ポリエステル」にはまた、本明細書で用いるところでは、共重合体（ブロック、グラフト、ランダム、および交互共重合体のような）、ブレンド、およびそれらの変性物も含まれる。ポリエステルの例には、エチレングリコールとテレフタル酸との縮合生成物であるポリ（エチレンテレフタレート）（ＰＥＴ）、および１，３−プロパンジオールとテレフタル酸との縮合生成物であるポリ（１，３−プロピレンテレフタレート）が挙げられる。
【００１３】
用語「不織布、シート、層、またはウェブ」は、本明細書で用いるところでは、編布および織布とは対照的に、ランダムに配置されて特定可能なパターンなしの平面材料を形成する個々の繊維、フィラメント、またはスレッドの構造体を意味する。不織布の例には、メルトブローンウェブ、スパンボンドウェブ、カードウェブ、エア−レイドウェブ、ウェット−レイドウェブ、スパンレースウェブ、および２つ以上の不織層を含んでなる複合ウェブが挙げられる。
【００１４】
本発明での使用に好適なナノファイバーには、ポリマー、エンジニアリング樹脂、セラミックス、セルロース、レーヨン、ガラス、金属、活性アルミナ、カーボンもしくは活性炭、シリカ、ゼオライト、またはそれらの組み合わせから製造されたナノファイバーをはじめとするが、それらに限定されない有機または無機ナノファイバーが含まれる。
【００１５】
ナノファイバーは好ましくは、コスローの米国特許出願公開第２００３／０１７７９０９号明細書に記載されているような、フィブリル化ナノファイバーである。フィブリル化されてナノファイバーを形成することができる繊維には、リオセル繊維および選り抜きグレードのアクリル、ナイロン、または不完全な結晶性の他の合成繊維が含まれる。フィブリル化は、繊維の表面上に極めて小さな「毛状のもの」を形成するための繊維端の後方剥離または分化である。繊維がバナナにたとえられるならば、繊維の小さなフィブリルまたはセクションはバナナの皮のように分化し、そして離れる。フィブリル化ナノファイバーは、約１〜１０ｍｍの長さを有する、細断された繊維トウのような、フィブリル化可能な繊維を繊維長さのさらなる減少を最小限にしながら反復性ストレスにさらすことによって製造することができる。フィブリル化ナノファイバーにとって好ましい加重平均長さは約４ｍｍ未満であるべきである。例えば、繊維は、ブレンダーのような装置で、または当該技術で公知のヒーターもしくは精製機で水中でフィブリル化することができる。
【００１６】
繊維がこれらのストレスを受ける時、繊維は、非晶質領域と結晶性領域との間の弱さの結果としてフィブリル（「毛状のもの」）を形成してナノファイバーを形成する。生じるフィブリル化パルプのサンプルは、間隔を置いてフィブリル化工程から採取し、分析して所望の繊維直径、一般には１０ｎｍ〜１０００ｎｍが達成される時を決定することができる。フィブリル化ナノファイバーのサンプル（乾燥後）を適切なホルダーに取り付け、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）に挿入することができる。繊維寸法は個々に測定し、長さおよび直径の違いを明らかにするために様々な倍率で得られる顕微鏡写真から単位面積当たりに平均することができる。
【００１７】
ナノファイバーは、乾燥形か水スラリーの形かのどちらかで使用して本発明による多孔質繊維シートを製造することができる。また、木材パルプを上記のナノファイバーに加えることができる。ナノファイバーを乾燥形で使用する時、当該技術で公知のドライ−レイド法を適用して本発明の多孔質繊維シートを製造することができる。これらの方法には、エア−レイド技術およびスパンレース技術が含まれるが、それらに限定されない。ナノファイバーを水中のスラリーの形で使用する時、紙およびウェット−レイド不織布について当該技術で周知のウェット−レイド技術を用いることができる。ドライ−レイド法とウェット−レイド法との組み合わせを同様にうまく用いて本発明による多孔質繊維シートを製造することができる。本発明で使用されるナノファイバーは、フィブリル化されるか、またはされないようにすることができる。
【００１８】
ナノファイバーの水性分散系は、透水性スクリーン上に置き、制御された方法で脱水して高バリア層を形成することができる。紙で使用されるバインダーが、生じる高バリア層の強度を高めるためにナノファイバーの水性分散系に添加されてもよい。有用なバインダーは無機または有機であってもよい。典型的なバインダーは合成ラテックスであり、スチレン−ブタジエン共重合体、ポリ酢酸ビニル、および様々なアクリルポリマーをベースにする。他の有用なバインダーは、コスローの米国特許出願公開第２００３／０１７７９０９号明細書に開示されている。同様に、木材パルプ繊維がナノファイバーと（バインダーを用いてまたは用いずに）ブレンドされてもよく、水の除去後にナノファイバーを含有しない同じ基本重量の紙に対して改善されたバリア性を有する繊維層を形成する。
【００１９】
本発明の一実施形態では、多孔質繊維状の紙様シートは、ナノファイバーおよび木材パルプを含んでなる完成紙料をウェット−レイすることによって製造されて、繊維シート中の木材パルプとナノファイバーとの合わせた総重量を基準にして、約１重量パーセント〜９９重量パーセントのナノファイバーと約９９〜１重量パーセントの木材パルプとを含んでなる多孔質の紙様シートを形成する。このように形成された繊維シートは、ナノファイバーおよび木材パルプ繊維が繊維シートの全体にわたって実質的に一様に分配されている。
【００２０】
本発明の別の実施形態では、木材パルプを含んでなる完成紙料をウェットレイして木材パルプ層を形成し、引き続いてナノファイバーを含んでなる完成紙料をウェット−レイド木材パルプ層上に直接ウェットレイして、繊維シート中の木材パルプとナノファイバーとの合わせた総重量を基準にして、約１重量パーセント〜９９重量パーセントのナノファイバーと約９９〜１重量パーセントの木材パルプとを含んでなる層状の多孔質の紙様シートを形成することができる。追加の層を沈積させて所望の数の層を形成することができる。２層シートでは、ナノファイバーはシートの一外面上に濃縮され、木材パルプ繊維はシートの他の外面上に濃縮される。３つ以上のウェット−レイド層が用いられる場合、木材パルプ層かナノファイバー層かのどちらかがシートの外面の１つまたは両方を形成することができる。組み合わせは、ナノファイバーの層、木材パルプの層、およびナノファイバー／木材パルプ・ブレンドの層を用いて行うことができる。具体的な例は、木材パルプの２つの外層およびナノファイバー／木材パルプ・ブレンドの内層の「サンドイッチ−タイプ」配置であって、該ブレンドが内層中の木材パルプとナノファイバーとの合わせた総重量を基準にして、約１重量パーセント〜９９重量パーセントのナノファイバーと約９９〜１重量パーセントの木材パルプとを含んでなる配置であろう。
【００２１】
あるいはまた、ナノファイバーを含んでなる完成紙料は、予め形成された木材パルプ含有紙の上にウェットレイすることができる。医療パッケージングに使用される紙グレードは、繊維密度、気孔率、様々な処理、添加剤、および基本重量の点で変わる。薬包紙は漂白され、高度に精製され、バージン木材パルプを使用して伝統的なウェットレイド法によって製造される。予め形成された紙は好ましくは約１．４オンス／ヤード２（４９ｇ／ｍ２）〜２．９オンス／ヤード２（９８ｇ／ｍ２）の基本重量を有する。クラフト紙は、医療パッケージングにしばしば使用される特別なタイプの紙である。それはクラフトパルプから製造され、その製造方法は、木材チップをアルカリ性溶液中で数時間煮る（消化する）工程であって、その時間中に化学薬品が木材中のリグニンを攻撃する工程を含む。溶解したリグニンは後で除去されて後にセルロース繊維を残す。未漂白クラフトパルプは色が暗褐色であるので、それを多くの製紙用途で使用できる前に、それは一連の漂白工程を受けなければならない。
【００２２】
本発明による多孔質繊維シートは、最適密度を得るために形成後に高密度化してシート気孔率、バリア性、および強度をバランスさせ、最適化することができる。高密度化は、シートを硬質（金属−金属）カレンダーもしくは軟質カレンダーのニップでのカレンダー掛けによってまたは異なるタイプのプレス（圧盤プレス、二重ベルトプレスなど）での圧縮によって予め行うことができる。高密度化は室温でまたは高温で行うことができる。
【００２３】
ナノファイバーは好ましくはウェット−レイド木材パルプ層または予め形成された紙層の上に約０．５ｇ／ｍ２〜１１ｇ／ｍ２で沈積される。好ましくは、ナノファイバー層は、パッケージを特定するために印刷される医療パッケージの外側である。この配置で、起こり得る微生物の攻撃はパッケージの外面で、滅菌された内容物からずっと離れて封じられる。パッケージの内側に面する反対側の層は、フィルムにヒートシールするためのヒートシール性調合物でコートされるであろう。
【００２４】
上記の材料は医療パッケージングでの使用に特に好適である。例えば、本発明の多孔質繊維シートを含んでなる蓋構成部品は、医療機器または滅菌されるべき幾つかの他の物体が熱成形フィルムから形成された空洞中に置かれた後に熱成形フィルムの第２構成部品にヒートシールすることができる。ヒートシール層は、熱成形フィルムにシールされる必要がある蓋の区域上へ押し出すもしくはコートすることができる、または熱成形フィルム上へ押し出すもしくはコートすることができる。
【００２５】
試験方法
次に来る非限定的実施例では、次の試験方法を用いて様々な報告される特性および性質を測定した。ＡＳＴＭは米国材料試験協会（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｔｅｓｔｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）を意味する。ＴＡＰＰＩはパルプ製紙業界技術協会（Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｕｌｐ ａｎｄ Ｐａｐｅｒ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ）を意味する。
【００２６】
紙の厚さおよび基本重量（坪量）は、相応してＡＳＴＭ Ｄ６４５およびＡＳＴＭ Ｄ６４６に従って測定した。
【００２７】
紙の密度（見掛け密度）はＡＳＴＭ Ｄ２０２に従って測定した。
【００２８】
紙についてのガーリー空気抵抗（Ｇｕｒｌｅｙ Ａｉｒ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）（ガーリー）は、ＴＡＰＰＩ Ｔ４６０に従って１．２２ｋＰａの圧力差を用いて紙の約６．４平方センチメートル円形部について１００ミリメートルのシリンダー変位当たりの秒の単位で空気抵抗を測定することによって求めた。
【００２９】
紙についてのバリア対数減少値（ＬＲＶ）および胞子透過率は、シートの細菌バリア性の尺度であり、ＡＳＴＭ Ｆ１６０８に従って測定した。胞子透過率は試験中に紙サンプルを通過した胞子の百分率として計算した。より高いＬＲＶおよびより低い胞子透過率値は、より高い細菌バリア性に相当する。ＬＲＶおよびパーセント胞子透過率は、特異的な試験で用いたコロニー形成単位の具体的な数に基づいて計算する。この数は約１×１０６だけ変動するので、ＬＲＶおよびパーセント胞子透過率もまた変動するであろう。
【００３０】
繊維長さおよび長さ分布は、オプテスト・イクイップメント社（ＯｐＴｅｓｔ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｉｎｃ．）によって発行された繊維品質分析器シリアル番号（Ｆｉｂｅｒ Ｑｕａｌｉｔｙ Ａｎａｌｙｚｅｒ Ｓｅｒｉａｌ Ｎｕｍｂｅｒ）ＬＤＡ９６０５３で測定した。
【００３１】
繊維直径は走査電子顕微鏡写真から測定した。
【００３２】
パルプおよびフィブリル化繊維のカナダ標準ろ水度（ＣＳＦ）は、パルプの希薄懸濁液が排水される可能性のある速度の尺度であり、ＴＡＰＰＩ試験方法Ｔ２２７に従って測定した。
【実施例】
【００３３】
以下の実施例で、フィブリル化リオセル繊維は、１０ｍｍの長さを有する１．２５デニール・ステープルファイバー（テンセル社（Ｔｅｎｃｅｌ，Ｉｎｃ．）から入手可能な）をワーナー（Ｗａｒｎｅｒ）高速ブレンダーを用いて水中でフィブリル化することによって製造した。
【００３４】
実施例１〜３
実施例１については、４０のＣＳＦ、約０．４ｍｍの算術平均長さおよび２．６ｍｍの加重平均長さ（ナノファイバーの大部分の直径は２００〜４００ｎｍ範囲にある）の４．０ｇ（乾燥重量基準で）のフィブリル化リオセル繊維の水スラリーを約１６００ｇの水と共に実験室用ミキサー（英国パルプ評価装置）中に入れ、３分間かき混ぜた。
【００３５】
分散系を、８リットルの水で、約２１ｃｍ×２１ｃｍハンドシート金型中へ注ぎ込んでウェット−レイド・シートを形成した。シートを２片の吸取紙の間に置き、めん棒でハンドクーチ（ｈａｎｄ ｃｏｕｃｈ）し、ハンドシート乾燥機中１５０℃で乾燥した。最終紙は９８．７ｇ／ｍ２の基本重量を有した。
【００３６】
実施例１について上に記載したように形成した第２の紙サンプルをさらに、約２０ｃｍのロール直径の金属−金属カレンダーのニップに約２３℃の温度および約２６００Ｎ／ｃｍの線圧で通して実施例２の紙サンプルを得た。
【００３７】
実施例１について上に記載したように形成した第３の紙サンプルをさらに、圧盤プレスで、約２３℃の温度および約１５ＭＰａの圧力で１分間圧縮した。かかる処理によって、実施例３の圧縮紙サンプルを製造した。紙の性質を下の表１に示す。カレンダー掛けまたは圧縮による紙サンプルの高密度化は、ガーリー空気抵抗の相伴う増加（減少した通気性）と共にＬＲＶの増加（増加した細菌バリア）をもたらす。
【００３８】
実施例４〜５
実施例４については、２．０ｇ（乾燥重量基準で）の実施例１と同じフィブリル化リオセル繊維と２．０ｇ（乾燥重量基準で）の１０４のＣＳＦまで精製されたサザーン漂白堅木クラフトパルプ（Ｓｏｕｔｈｅｒｎ Ｂｌｅａｃｈｅｄ Ｈａｒｄｗｏｏｄ Ｋｒａｆｔ ｐｕｌｐ）（インターナショナル・ペーパー・カンパニー（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｐａｐｅｒ Ｃｏｍｐａｎｙ）製の）とを約１６００ｇの水と共に実験室用ミキサー（英国パルプ評価装置）中に一緒に入れ、３分間かき混ぜた。
【００３９】
スラリー中の固体材料は５０重量パーセントのフィブリル化リオセル繊維および５０重量パーセントの木材パルプであった。ウェット−レイド紙を、実施例１に記載した方法を用いて製造し、乾燥した。最終紙は９２．９ｇ／ｍ２の基本重量を有した。
【００４０】
実施例４について上に記載したように形成した第２の紙サンプルをさらに、実施例２について上に記載したようなカレンダー掛けして実施例５のカレンダー掛け紙を形成した。紙の性質を下の表１に示す。
【００４１】
実施例６〜７
実施例６〜７についての紙サンプルを、２つの成分（フィブリル化リオセル繊維および木材パルプ）の百分率を変えたことを除いて実施例５について上に記載したように製造し、カレンダー掛けした。紙組成物の２成分の百分率およびカレンダー掛け紙の性質を下の表１に示す。
【００４２】
実施例２および５〜７のカレンダー掛け紙の性質を比較すると、より高いレベルのリオセル・ナノファイバーがより高いＬＲＶおよびより低いガーリー空気抵抗をもたらす。
【００４３】
実施例８〜９
１５０のＣＳＦ、約０．５ｍｍの算術平均長さおよび３．８ｍｍの加重平均長さ（ナノファイバーの大部分の直径は２００〜４００ｎｍ範囲にある）の２．０ｇ（乾燥重量基準で）のフィブリル化リオセル繊維と２．０ｇの１０４ＣＳＦ精製漂白堅木パルプとを約１６００ｇの水と共に実験室用ミキサー（英国パルプ評価装置）中に入れ、３分間かき混ぜた。
【００４４】
分散系を、８リットルの水で、約２１ｃｍ×２１ｃｍハンドシート金型中へ注ぎ込んでウェット−レイド・シートを形成した。シートを２片の吸取紙の間に置き、めん棒でハンドクーチし、ハンドシート乾燥機中１５０℃で乾燥した。
【００４５】
乾燥した紙を実施例２について上に記載したようにカレンダー掛けして実施例８のカレンダー掛け紙を得た。
【００４６】
第２の紙サンプルを、カレンダー掛けの代わりに、形成したたまま乾燥した紙を実施例３について上に記載したように圧縮したことを除いて、実施例８について記載したように製造して実施例９の圧縮紙を得た。
【００４７】
紙の性質を下の表１に示す。
【００４８】
実施例１０
２．００ｇ（乾燥重量基準で）の実施例１と同じフィブリル化リオセル繊維と２．００ｇ（乾燥重量基準で）の２５４のＣＳＦまで精製された漂白堅木パルプとを約１６００ｇの水と共に実験室用ミキサー（英国パルプ評価装置）中に一緒に入れ、３分間かき混ぜた。スラリー中の固体材料は５０重量パーセントのフィブリル化リオセル繊維および５０重量パーセントの木材パルプであった。
【００４９】
分散系を、８リットルの水で、約２１ｃｍ×２１ｃｍハンドシート金型中へ注ぎ込んでウェット−レイド・シートを形成した。シートを２片の吸取紙の間に置き、めん棒でハンドクーチし、ハンドシート乾燥機中１５０℃で乾燥した。
【００５０】
乾燥した紙を実施例２について上に記載したようにカレンダー掛けして実施例１０のカレンダー掛け紙を得た。紙の性質を下の表１に示す。
【００５１】
実施例１１
２．００ｇ（乾燥重量基準で）の実施例１と同じフィブリル化リオセル繊維と２．００ｇ（乾燥重量基準で）の２５４のＣＳＦまで精製された漂白堅木パルプとを約１６００ｇの水と共に実験室用ミキサー（英国パルプ評価装置）中に一緒に入れ、３分間かき混ぜた。その後、０．４０ｇ（乾燥重量基準で）のポリ酢酸ビニル分散系タイプＤＦ５１／１０（ＡＢアケーマ（Ａｃｈｅｍａ）から入手可能な）を加え、かき混ぜをさらに３分間継続した。最終スラリー中の固体材料は４５．４５重量パーセントのフィブリル化リオセル繊維、４５．４５重量パーセントの木材パルプ、および９．１重量パーセントのポリ酢酸ビニル・バインダーであった。
【００５２】
ウェット−レイド紙を、実施例１に記載した方法を用いて製造し、乾燥した。ポリ酢酸ビニル・バインダーを乾燥機で活性化させた。乾燥した紙を次に実施例２について上に記載したようにカレンダー掛けして実施例１１のカレンダー掛け紙を得た。紙の性質を下の表１に示す。
【００５３】
実施例１２〜１３
実施例１と同じ２．００ｇ（乾燥重量基準で）のフィブリル化リオセル繊維を全体として約１６００ｇの水と共に実験室用ミキサー（英国パルプ評価装置）中に入れ、３分間かき混ぜた。
【００５４】
分散系を、８リットルの水で、約２１ｃｍ×２１ｃｍハンドシート金型中へ注ぎ込んでウェット−レイド・シートを形成した。
【００５５】
１０４のＣＳＦまで精製された２．００ｇ（乾燥重量基準で）の漂白堅木パルプを約１６００ｇの水と共に実験室用ミキサー（英国パルプ評価装置）中に入れ、３分間かき混ぜた。
【００５６】
分散系を、８リットルの水で、約２１ｃｍ×２１ｃｍハンドシート金型中へ注ぎ込んで第２のウェット−レイド・シートを形成した。
【００５７】
両方のハンドシートを、向かい合わせで湿った形で２片の吸取紙の間に一緒に置き、めん棒でハンドクーチし、ハンドシート乾燥機中１５０℃で乾燥した。
【００５８】
乾燥した２層紙を実施例２について上に記載したようにカレンダー掛けして実施例１２の２層カレンダー掛けシートを得た。
【００５９】
第２の２層紙を、乾燥した紙をカレンダー掛けする代わりに、それを実施例３について上に記載したように圧縮したことを除いて、実施例１２について記載したように製造して実施例１３の圧縮２層紙を得た。
【００６０】
紙の性質を下の表１に示す。実施例１２（層状カレンダー掛け５０／５０ナノファイバー／木材パルプ）を実施例５（カレンダー掛け５０／５０ナノファイバー／木材パルプ・ブレンド）と比較すると、層状紙のＬＲＶがブレンド紙のそれより僅かに低く、両方とも従来の薬包紙より著しく高いＬＲＶを有する。
【００６１】
実施例１４〜１５
電気ブローン連続ナイロン６，６ナノファイバーを、キム（Ｋｉｍ）らに付与されたＰＣＴ国際公開第０３／０８０９０５号パンフレットに従って製造し、引き続き水と共にワーナー高速ブレンダー中に入れ、繊維長さを減らし、かつ、水中に繊維を分散させるためにかき混ぜた。最終ナノファイバーは約５００ｎｍの平均直径（直径範囲は約３００〜約７００ｎｍである）、約０．１９ｍｍの算術平均長さおよび約０．６６ｍｍの加重平均長さを有した。２．００ｇ（乾燥重量基準で）のナノファイバーと２．００ｇ（乾燥重量基準で）の２５４のＣＳＦまで精製された漂白堅木パルプとを約１６００ｇの水と共に実験室用ミキサー（英国パルプ評価装置）中に一緒に入れ、３分間かき混ぜた。スラリー中の固体材料は５０重量パーセントのナイロン・ナノファイバーおよび５０重量パーセントの木材パルプであった。
【００６２】
ウェット−レイド紙を、実施例１に記載した方法を用いて製造し、乾燥した。乾燥した紙を次に実施例２について上に記載したようにカレンダー掛けして実施例１４のカレンダー掛け紙を得た。
【００６３】
第２の紙を、乾燥した紙をカレンダー掛けする代わりに、それを実施例３について上に記載したように圧縮したことを除いて実施例１４について記載したように製造して実施例１５の圧縮紙を得た。
【００６４】
比較例ＡおよびＢ
比較例ＡおよびＢは商業的に入手可能な木材パルプベースの薬包紙である。比較例Ａは４５＃インパーボン（Ｉｍｐｅｒｖｏｎ）（登録商標）薬包紙であり、比較例Ｂは６０＃インパーボン（登録商標）薬包紙であり、両方ともキンバリー−クラーク・コーポレーション（Ｋｉｍｂｅｒｌｙ−Ｃｌａｒｋ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）から入手可能である。
【００６５】
紙の性質を下の表１に示す。本発明の紙サンプルのすべてが商業薬包紙のそれより著しく高いＬＲＶを有する。高密度化の程度だけでなく紙中のナノファイバーの百分率を変えることによって、広範囲のガーリー・ヒル（Ｇｕｒｌｅｙ Ｈｉｌｌ）空気抵抗を達成することが可能であり、その結果当該技術で用いられる様々な滅菌法の要件を満たすように紙性質を調整することができる。
【００６６】
【表１】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナノファイバーまたは木材パルプとナノファイバーとの組み合わせを含んでなる、紙および不織布のような、多孔質繊維シートに関する。
【背景技術】
【０００２】
微生物透過に対するバリアは、医療デバイスを包装するために使用される材料の重要なおよび不可欠な性質である。医療パッケージングに現在使用される材料には、様々なフィルム、フラッシュ紡糸ポリオレフィン不織布、および医療グレード紙が含まれる。ガスまたはプラズマ滅菌（例えば、酸化エチレン、ステラッド（Ｓｔｅｒｒａｄ）（登録商標）など）がパッケージの内容物を滅菌するために使用されるケースでは、パッケージは一般に、紙またはフラッシュ紡糸ポリオレフィン・シートのような、多孔質のガス透過性蓋にヒートシールされているボトムウェブを形成する、熱成形フィルムのようなフィルムを含む。あるいはまた、パッケージは、フィルムにヒートシールされた多孔質の層を含んでなるパウチの形態であってもよい。多孔質の蓋または層は、滅菌剤ガスまたはプラズマがパッケージに入り、それから出てその内容物を滅菌するのを可能にし、同時に、医療デバイスが使用されるまでそれが無菌のままであるために微生物透過に対してバリアを提供しなければならない。
【０００３】
多孔質繊維シートの微生物バリア性は、平均孔サイズ、シート厚さ、繊維のサイズ、繊維モルフォロジーなどに依存する。多孔質の微生物バリアシートは、微生物胞子およびサブマイクロメートル〜２、３マイクロメートルのサイズの範囲である粒子による透過を防ぐ。細菌浸透を防ぐ多孔質シートの能力は、それらの対数減少値（ＬＲＶ）によって測られる。ＬＲＶ値が高ければ高いほど、材料はパッケージの微生物透過を防ぐ点でより良好である。例えば、医療パッケージングに使用されるフラッシュ紡糸ポリオレフィン・シートのＬＲＶは、基本重量（ＢＷ）が約１．６５から２．２オンス／ヤード２に（５５．９から７４．６ｇ／ｍ２に）増えるにつれて、約３．２〜５．５もしくはそれ以上の範囲である。当該技術で公知の医療グレード紙は、それらの基本重量、孔サイズ、添加剤処理などに依存して、約１〜３のＬＲＶを有し、微生物バリアとしてフラッシュ紡糸材料よりもはるかに有効ではない。紙は医療パッケージングでの長年の使用によって改善されてきたが、それは依然として強度、耐引裂性およびまた剥離性の点でさらなる限界を有する。独特の剥離性コーティングは、それらがヒートシールされたパッケージで弱い結合を形成し、かつ、医療デバイスの毛羽立ちをもたらす紙の引裂を避けるためにパッケージが剥離される時に粘着機能がなくなる傾向があるように使用される。
【０００４】
コスロー（Ｋｏｓｌｏｗ）の特許文献１は、ナノファイバーを含んでなるエアフィルター媒体を記載している。ナノファイバーのコーティングは、濾材の性能を高めるために使用することができる。ナノファイバーは好ましくはフィブリル化ナノファイバーである。一実施形態では、濾材はフィブリル化ナノファイバーとガラス微細繊維とのブレンドから製造される。
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００３／０１７７９０９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般に、基本重量を増やすと、不織ウェブのバリア性を高めることができる。基本重量を増やすまたはそれらの気孔率および通気性を制御する不織布特性を変えることなく、費用効率の良い方法でバリア性を改善することが望ましいであろう。医療パッケージングでの使用のために改善された微生物バリア性を有する多孔質繊維シート構造体が依然として望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態は、約１０ｎｍ〜約１０００ｎｍの範囲の直径を有するナノファイバーを含んでなる医療パッケージング用の多孔質繊維シートである。
【０００８】
本発明の一実施形態は、少なくとも１のＬＲＶを有する繊維シート中のナノファイバーと木材パルプとの合わせた総重量を基準にして、約１重量パーセント〜９９重量パーセントのナノファイバーと約９９重量パーセント〜１重量パーセントの木材パルプとを含んでなる多孔質繊維シートである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明は、紙、およびナノファイバーまたはナノファイバー／木材パルプ組み合わせを含んでなる不織布をはじめとする、多孔質繊維シートに関する。該繊維シートは、ナノファイバーを含有しない類似の繊維シートと実質的に同じ基本重量で改善されたバリア性を有する。本発明のある種の多孔質繊維シートは、例えば医療パッケージング用の蓋で、微生物バリア材として有用である。
【００１０】
用語「ナノファイバー」は、本明細書で用いるところでは、約１０ナノメートル（ｎｍ）〜１０００ｎｍ（１マイクロメートル）、好ましくは約２００〜４００ｎｍ、より好ましくは２００ｎｍ未満の直径または断面を有する繊維を意味する。用語直径は、本明細書で用いるところでは、非円形形状の最大断面を含むであろう。
【００１１】
用語「リオセル繊維」は、本明細書で用いるところでは、アミンオキシドのような有機溶媒に木材パルプを溶解することによって得られる溶液の紡糸によって形成される繊維を意味する。リオセル繊維の製造方法は当該技術では公知である。「木材パルプ」は、本明細書で用いるところでは、アルカリ性液または酸性もしくは中性塩の溶液と沸騰させ、引き続き塩素化合物で漂白した木材チップの製品であって、その目的が木材のヘミセルロースおよびリグニン外皮を大体完全に除去することである製品を意味する。
【００１２】
用語「ポリエステル」は、本明細書で用いるところでは、繰り返し単位の少なくとも８５％が、結合がエステル単位の形成によって生じた、ジカルボン酸とジヒドロキシアルコールとの縮合生成物であるポリマーを包含することを意図される。これには、芳香族、脂肪族、飽和、および不飽和の二酸およびジアルコールが含まれる。用語「ポリエステル」にはまた、本明細書で用いるところでは、共重合体（ブロック、グラフト、ランダム、および交互共重合体のような）、ブレンド、およびそれらの変性物も含まれる。ポリエステルの例には、エチレングリコールとテレフタル酸との縮合生成物であるポリ（エチレンテレフタレート）（ＰＥＴ）、および１，３−プロパンジオールとテレフタル酸との縮合生成物であるポリ（１，３−プロピレンテレフタレート）が挙げられる。
【００１３】
用語「不織布、シート、層、またはウェブ」は、本明細書で用いるところでは、編布および織布とは対照的に、ランダムに配置されて特定可能なパターンなしの平面材料を形成する個々の繊維、フィラメント、またはスレッドの構造体を意味する。不織布の例には、メルトブローンウェブ、スパンボンドウェブ、カードウェブ、エア−レイドウェブ、ウェット−レイドウェブ、スパンレースウェブ、および２つ以上の不織層を含んでなる複合ウェブが挙げられる。
【００１４】
本発明での使用に好適なナノファイバーには、ポリマー、エンジニアリング樹脂、セラミックス、セルロース、レーヨン、ガラス、金属、活性アルミナ、カーボンもしくは活性炭、シリカ、ゼオライト、またはそれらの組み合わせから製造されたナノファイバーをはじめとするが、それらに限定されない有機または無機ナノファイバーが含まれる。
【００１５】
ナノファイバーは好ましくは、コスローの米国特許出願公開第２００３／０１７７９０９号明細書に記載されているような、フィブリル化ナノファイバーである。フィブリル化されてナノファイバーを形成することができる繊維には、リオセル繊維および選り抜きグレードのアクリル、ナイロン、または不完全な結晶性の他の合成繊維が含まれる。フィブリル化は、繊維の表面上に極めて小さな「毛状のもの」を形成するための繊維端の後方剥離または分化である。繊維がバナナにたとえられるならば、繊維の小さなフィブリルまたはセクションはバナナの皮のように分化し、そして離れる。フィブリル化ナノファイバーは、約１〜１０ｍｍの長さを有する、細断された繊維トウのような、フィブリル化可能な繊維を繊維長さのさらなる減少を最小限にしながら反復性ストレスにさらすことによって製造することができる。フィブリル化ナノファイバーにとって好ましい加重平均長さは約４ｍｍ未満であるべきである。例えば、繊維は、ブレンダーのような装置で、または当該技術で公知のヒーターもしくは精製機で水中でフィブリル化することができる。
【００１６】
繊維がこれらのストレスを受ける時、繊維は、非晶質領域と結晶性領域との間の弱さの結果としてフィブリル（「毛状のもの」）を形成してナノファイバーを形成する。生じるフィブリル化パルプのサンプルは、間隔を置いてフィブリル化工程から採取し、分析して所望の繊維直径、一般には１０ｎｍ〜１０００ｎｍが達成される時を決定することができる。フィブリル化ナノファイバーのサンプル（乾燥後）を適切なホルダーに取り付け、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）に挿入することができる。繊維寸法は個々に測定し、長さおよび直径の違いを明らかにするために様々な倍率で得られる顕微鏡写真から単位面積当たりに平均することができる。
【００１７】
ナノファイバーは、乾燥形か水スラリーの形かのどちらかで使用して本発明による多孔質繊維シートを製造することができる。また、木材パルプを上記のナノファイバーに加えることができる。ナノファイバーを乾燥形で使用する時、当該技術で公知のドライ−レイド法を適用して本発明の多孔質繊維シートを製造することができる。これらの方法には、エア−レイド技術およびスパンレース技術が含まれるが、それらに限定されない。ナノファイバーを水中のスラリーの形で使用する時、紙およびウェット−レイド不織布について当該技術で周知のウェット−レイド技術を用いることができる。ドライ−レイド法とウェット−レイド法との組み合わせを同様にうまく用いて本発明による多孔質繊維シートを製造することができる。本発明で使用されるナノファイバーは、フィブリル化されるか、またはされないようにすることができる。
【００１８】
ナノファイバーの水性分散系は、透水性スクリーン上に置き、制御された方法で脱水して高バリア層を形成することができる。紙で使用されるバインダーが、生じる高バリア層の強度を高めるためにナノファイバーの水性分散系に添加されてもよい。有用なバインダーは無機または有機であってもよい。典型的なバインダーは合成ラテックスであり、スチレン−ブタジエン共重合体、ポリ酢酸ビニル、および様々なアクリルポリマーをベースにする。他の有用なバインダーは、コスローの米国特許出願公開第２００３／０１７７９０９号明細書に開示されている。同様に、木材パルプ繊維がナノファイバーと（バインダーを用いてまたは用いずに）ブレンドされてもよく、水の除去後にナノファイバーを含有しない同じ基本重量の紙に対して改善されたバリア性を有する繊維層を形成する。
【００１９】
本発明の一実施形態では、多孔質繊維状の紙様シートは、ナノファイバーおよび木材パルプを含んでなる完成紙料をウェット−レイすることによって製造されて、繊維シート中の木材パルプとナノファイバーとの合わせた総重量を基準にして、約１重量パーセント〜９９重量パーセントのナノファイバーと約９９〜１重量パーセントの木材パルプとを含んでなる多孔質の紙様シートを形成する。このように形成された繊維シートは、ナノファイバーおよび木材パルプ繊維が繊維シートの全体にわたって実質的に一様に分配されている。
【００２０】
本発明の別の実施形態では、木材パルプを含んでなる完成紙料をウェットレイして木材パルプ層を形成し、引き続いてナノファイバーを含んでなる完成紙料をウェット−レイド木材パルプ層上に直接ウェットレイして、繊維シート中の木材パルプとナノファイバーとの合わせた総重量を基準にして、約１重量パーセント〜９９重量パーセントのナノファイバーと約９９〜１重量パーセントの木材パルプとを含んでなる層状の多孔質の紙様シートを形成することができる。追加の層を沈積させて所望の数の層を形成することができる。２層シートでは、ナノファイバーはシートの一外面上に濃縮され、木材パルプ繊維はシートの他の外面上に濃縮される。３つ以上のウェット−レイド層が用いられる場合、木材パルプ層かナノファイバー層かのどちらかがシートの外面の１つまたは両方を形成することができる。組み合わせは、ナノファイバーの層、木材パルプの層、およびナノファイバー／木材パルプ・ブレンドの層を用いて行うことができる。具体的な例は、木材パルプの２つの外層およびナノファイバー／木材パルプ・ブレンドの内層の「サンドイッチ−タイプ」配置であって、該ブレンドが内層中の木材パルプとナノファイバーとの合わせた総重量を基準にして、約１重量パーセント〜９９重量パーセントのナノファイバーと約９９〜１重量パーセントの木材パルプとを含んでなる配置であろう。
【００２１】
あるいはまた、ナノファイバーを含んでなる完成紙料は、予め形成された木材パルプ含有紙の上にウェットレイすることができる。医療パッケージングに使用される紙グレードは、繊維密度、気孔率、様々な処理、添加剤、および基本重量の点で変わる。薬包紙は漂白され、高度に精製され、バージン木材パルプを使用して伝統的なウェットレイド法によって製造される。予め形成された紙は好ましくは約１．４オンス／ヤード２（４９ｇ／ｍ２）〜２．９オンス／ヤード２（９８ｇ／ｍ２）の基本重量を有する。クラフト紙は、医療パッケージングにしばしば使用される特別なタイプの紙である。それはクラフトパルプから製造され、その製造方法は、木材チップをアルカリ性溶液中で数時間煮る（消化する）工程であって、その時間中に化学薬品が木材中のリグニンを攻撃する工程を含む。溶解したリグニンは後で除去されて後にセルロース繊維を残す。未漂白クラフトパルプは色が暗褐色であるので、それを多くの製紙用途で使用できる前に、それは一連の漂白工程を受けなければならない。
【００２２】
本発明による多孔質繊維シートは、最適密度を得るために形成後に高密度化してシート気孔率、バリア性、および強度をバランスさせ、最適化することができる。高密度化は、シートを硬質（金属−金属）カレンダーもしくは軟質カレンダーのニップでのカレンダー掛けによってまたは異なるタイプのプレス（圧盤プレス、二重ベルトプレスなど）での圧縮によって予め行うことができる。高密度化は室温でまたは高温で行うことができる。
【００２３】
ナノファイバーは好ましくはウェット−レイド木材パルプ層または予め形成された紙層の上に約０．５ｇ／ｍ２〜１１ｇ／ｍ２で沈積される。好ましくは、ナノファイバー層は、パッケージを特定するために印刷される医療パッケージの外側である。この配置で、起こり得る微生物の攻撃はパッケージの外面で、滅菌された内容物からずっと離れて封じられる。パッケージの内側に面する反対側の層は、フィルムにヒートシールするためのヒートシール性調合物でコートされるであろう。
【００２４】
上記の材料は医療パッケージングでの使用に特に好適である。例えば、本発明の多孔質繊維シートを含んでなる蓋構成部品は、医療機器または滅菌されるべき幾つかの他の物体が熱成形フィルムから形成された空洞中に置かれた後に熱成形フィルムの第２構成部品にヒートシールすることができる。ヒートシール層は、熱成形フィルムにシールされる必要がある蓋の区域上へ押し出すもしくはコートすることができる、または熱成形フィルム上へ押し出すもしくはコートすることができる。
【００２５】
試験方法
次に来る非限定的実施例では、次の試験方法を用いて様々な報告される特性および性質を測定した。ＡＳＴＭは米国材料試験協会（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｔｅｓｔｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）を意味する。ＴＡＰＰＩはパルプ製紙業界技術協会（Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｕｌｐ ａｎｄ Ｐａｐｅｒ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ）を意味する。
【００２６】
紙の厚さおよび基本重量（坪量）は、相応してＡＳＴＭ Ｄ６４５およびＡＳＴＭ Ｄ６４６に従って測定した。
【００２７】
紙の密度（見掛け密度）はＡＳＴＭ Ｄ２０２に従って測定した。
【００２８】
紙についてのガーリー空気抵抗（Ｇｕｒｌｅｙ Ａｉｒ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）（ガーリー）は、ＴＡＰＰＩ Ｔ４６０に従って１．２２ｋＰａの圧力差を用いて紙の約６．４平方センチメートル円形部について１００ミリメートルのシリンダー変位当たりの秒の単位で空気抵抗を測定することによって求めた。
【００２９】
紙についてのバリア対数減少値（ＬＲＶ）および胞子透過率は、シートの細菌バリア性の尺度であり、ＡＳＴＭ Ｆ１６０８に従って測定した。胞子透過率は試験中に紙サンプルを通過した胞子の百分率として計算した。より高いＬＲＶおよびより低い胞子透過率値は、より高い細菌バリア性に相当する。ＬＲＶおよびパーセント胞子透過率は、特異的な試験で用いたコロニー形成単位の具体的な数に基づいて計算する。この数は約１×１０６だけ変動するので、ＬＲＶおよびパーセント胞子透過率もまた変動するであろう。
【００３０】
繊維長さおよび長さ分布は、オプテスト・イクイップメント社（ＯｐＴｅｓｔ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｉｎｃ．）によって発行された繊維品質分析器シリアル番号（Ｆｉｂｅｒ Ｑｕａｌｉｔｙ Ａｎａｌｙｚｅｒ Ｓｅｒｉａｌ Ｎｕｍｂｅｒ）ＬＤＡ９６０５３で測定した。
【００３１】
繊維直径は走査電子顕微鏡写真から測定した。
【００３２】
パルプおよびフィブリル化繊維のカナダ標準ろ水度（ＣＳＦ）は、パルプの希薄懸濁液が排水される可能性のある速度の尺度であり、ＴＡＰＰＩ試験方法Ｔ２２７に従って測定した。
【実施例】
【００３３】
以下の実施例で、フィブリル化リオセル繊維は、１０ｍｍの長さを有する１．２５デニール・ステープルファイバー（テンセル社（Ｔｅｎｃｅｌ，Ｉｎｃ．）から入手可能な）をワーナー（Ｗａｒｎｅｒ）高速ブレンダーを用いて水中でフィブリル化することによって製造した。
【００３４】
実施例１〜３
実施例１については、４０のＣＳＦ、約０．４ｍｍの算術平均長さおよび２．６ｍｍの加重平均長さ（ナノファイバーの大部分の直径は２００〜４００ｎｍ範囲にある）の４．０ｇ（乾燥重量基準で）のフィブリル化リオセル繊維の水スラリーを約１６００ｇの水と共に実験室用ミキサー（英国パルプ評価装置）中に入れ、３分間かき混ぜた。
【００３５】
分散系を、８リットルの水で、約２１ｃｍ×２１ｃｍハンドシート金型中へ注ぎ込んでウェット−レイド・シートを形成した。シートを２片の吸取紙の間に置き、めん棒でハンドクーチ（ｈａｎｄ ｃｏｕｃｈ）し、ハンドシート乾燥機中１５０℃で乾燥した。最終紙は９８．７ｇ／ｍ２の基本重量を有した。
【００３６】
実施例１について上に記載したように形成した第２の紙サンプルをさらに、約２０ｃｍのロール直径の金属−金属カレンダーのニップに約２３℃の温度および約２６００Ｎ／ｃｍの線圧で通して実施例２の紙サンプルを得た。
【００３７】
実施例１について上に記載したように形成した第３の紙サンプルをさらに、圧盤プレスで、約２３℃の温度および約１５ＭＰａの圧力で１分間圧縮した。かかる処理によって、実施例３の圧縮紙サンプルを製造した。紙の性質を下の表１に示す。カレンダー掛けまたは圧縮による紙サンプルの高密度化は、ガーリー空気抵抗の相伴う増加（減少した通気性）と共にＬＲＶの増加（増加した細菌バリア）をもたらす。
【００３８】
実施例４〜５
実施例４については、２．０ｇ（乾燥重量基準で）の実施例１と同じフィブリル化リオセル繊維と２．０ｇ（乾燥重量基準で）の１０４のＣＳＦまで精製されたサザーン漂白堅木クラフトパルプ（Ｓｏｕｔｈｅｒｎ Ｂｌｅａｃｈｅｄ Ｈａｒｄｗｏｏｄ Ｋｒａｆｔ ｐｕｌｐ）（インターナショナル・ペーパー・カンパニー（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｐａｐｅｒ Ｃｏｍｐａｎｙ）製の）とを約１６００ｇの水と共に実験室用ミキサー（英国パルプ評価装置）中に一緒に入れ、３分間かき混ぜた。
【００３９】
スラリー中の固体材料は５０重量パーセントのフィブリル化リオセル繊維および５０重量パーセントの木材パルプであった。ウェット−レイド紙を、実施例１に記載した方法を用いて製造し、乾燥した。最終紙は９２．９ｇ／ｍ２の基本重量を有した。
【００４０】
実施例４について上に記載したように形成した第２の紙サンプルをさらに、実施例２について上に記載したようなカレンダー掛けして実施例５のカレンダー掛け紙を形成した。紙の性質を下の表１に示す。
【００４１】
実施例６〜７
実施例６〜７についての紙サンプルを、２つの成分（フィブリル化リオセル繊維および木材パルプ）の百分率を変えたことを除いて実施例５について上に記載したように製造し、カレンダー掛けした。紙組成物の２成分の百分率およびカレンダー掛け紙の性質を下の表１に示す。
【００４２】
実施例２および５〜７のカレンダー掛け紙の性質を比較すると、より高いレベルのリオセル・ナノファイバーがより高いＬＲＶおよびより低いガーリー空気抵抗をもたらす。
【００４３】
実施例８〜９
１５０のＣＳＦ、約０．５ｍｍの算術平均長さおよび３．８ｍｍの加重平均長さ（ナノファイバーの大部分の直径は２００〜４００ｎｍ範囲にある）の２．０ｇ（乾燥重量基準で）のフィブリル化リオセル繊維と２．０ｇの１０４ＣＳＦ精製漂白堅木パルプとを約１６００ｇの水と共に実験室用ミキサー（英国パルプ評価装置）中に入れ、３分間かき混ぜた。
【００４４】
分散系を、８リットルの水で、約２１ｃｍ×２１ｃｍハンドシート金型中へ注ぎ込んでウェット−レイド・シートを形成した。シートを２片の吸取紙の間に置き、めん棒でハンドクーチし、ハンドシート乾燥機中１５０℃で乾燥した。
【００４５】
乾燥した紙を実施例２について上に記載したようにカレンダー掛けして実施例８のカレンダー掛け紙を得た。
【００４６】
第２の紙サンプルを、カレンダー掛けの代わりに、形成したたまま乾燥した紙を実施例３について上に記載したように圧縮したことを除いて、実施例８について記載したように製造して実施例９の圧縮紙を得た。
【００４７】
紙の性質を下の表１に示す。
【００４８】
実施例１０
２．００ｇ（乾燥重量基準で）の実施例１と同じフィブリル化リオセル繊維と２．００ｇ（乾燥重量基準で）の２５４のＣＳＦまで精製された漂白堅木パルプとを約１６００ｇの水と共に実験室用ミキサー（英国パルプ評価装置）中に一緒に入れ、３分間かき混ぜた。スラリー中の固体材料は５０重量パーセントのフィブリル化リオセル繊維および５０重量パーセントの木材パルプであった。
【００４９】
分散系を、８リットルの水で、約２１ｃｍ×２１ｃｍハンドシート金型中へ注ぎ込んでウェット−レイド・シートを形成した。シートを２片の吸取紙の間に置き、めん棒でハンドクーチし、ハンドシート乾燥機中１５０℃で乾燥した。
【００５０】
乾燥した紙を実施例２について上に記載したようにカレンダー掛けして実施例１０のカレンダー掛け紙を得た。紙の性質を下の表１に示す。
【００５１】
実施例１１
２．００ｇ（乾燥重量基準で）の実施例１と同じフィブリル化リオセル繊維と２．００ｇ（乾燥重量基準で）の２５４のＣＳＦまで精製された漂白堅木パルプとを約１６００ｇの水と共に実験室用ミキサー（英国パルプ評価装置）中に一緒に入れ、３分間かき混ぜた。その後、０．４０ｇ（乾燥重量基準で）のポリ酢酸ビニル分散系タイプＤＦ５１／１０（ＡＢアケーマ（Ａｃｈｅｍａ）から入手可能な）を加え、かき混ぜをさらに３分間継続した。最終スラリー中の固体材料は４５．４５重量パーセントのフィブリル化リオセル繊維、４５．４５重量パーセントの木材パルプ、および９．１重量パーセントのポリ酢酸ビニル・バインダーであった。
【００５２】
ウェット−レイド紙を、実施例１に記載した方法を用いて製造し、乾燥した。ポリ酢酸ビニル・バインダーを乾燥機で活性化させた。乾燥した紙を次に実施例２について上に記載したようにカレンダー掛けして実施例１１のカレンダー掛け紙を得た。紙の性質を下の表１に示す。
【００５３】
実施例１２〜１３
実施例１と同じ２．００ｇ（乾燥重量基準で）のフィブリル化リオセル繊維を全体として約１６００ｇの水と共に実験室用ミキサー（英国パルプ評価装置）中に入れ、３分間かき混ぜた。
【００５４】
分散系を、８リットルの水で、約２１ｃｍ×２１ｃｍハンドシート金型中へ注ぎ込んでウェット−レイド・シートを形成した。
【００５５】
１０４のＣＳＦまで精製された２．００ｇ（乾燥重量基準で）の漂白堅木パルプを約１６００ｇの水と共に実験室用ミキサー（英国パルプ評価装置）中に入れ、３分間かき混ぜた。
【００５６】
分散系を、８リットルの水で、約２１ｃｍ×２１ｃｍハンドシート金型中へ注ぎ込んで第２のウェット−レイド・シートを形成した。
【００５７】
両方のハンドシートを、向かい合わせで湿った形で２片の吸取紙の間に一緒に置き、めん棒でハンドクーチし、ハンドシート乾燥機中１５０℃で乾燥した。
【００５８】
乾燥した２層紙を実施例２について上に記載したようにカレンダー掛けして実施例１２の２層カレンダー掛けシートを得た。
【００５９】
第２の２層紙を、乾燥した紙をカレンダー掛けする代わりに、それを実施例３について上に記載したように圧縮したことを除いて、実施例１２について記載したように製造して実施例１３の圧縮２層紙を得た。
【００６０】
紙の性質を下の表１に示す。実施例１２（層状カレンダー掛け５０／５０ナノファイバー／木材パルプ）を実施例５（カレンダー掛け５０／５０ナノファイバー／木材パルプ・ブレンド）と比較すると、層状紙のＬＲＶがブレンド紙のそれより僅かに低く、両方とも従来の薬包紙より著しく高いＬＲＶを有する。
【００６１】
実施例１４〜１５
電気ブローン連続ナイロン６，６ナノファイバーを、キム（Ｋｉｍ）らに付与されたＰＣＴ国際公開第０３／０８０９０５号パンフレットに従って製造し、引き続き水と共にワーナー高速ブレンダー中に入れ、繊維長さを減らし、かつ、水中に繊維を分散させるためにかき混ぜた。最終ナノファイバーは約５００ｎｍの平均直径（直径範囲は約３００〜約７００ｎｍである）、約０．１９ｍｍの算術平均長さおよび約０．６６ｍｍの加重平均長さを有した。２．００ｇ（乾燥重量基準で）のナノファイバーと２．００ｇ（乾燥重量基準で）の２５４のＣＳＦまで精製された漂白堅木パルプとを約１６００ｇの水と共に実験室用ミキサー（英国パルプ評価装置）中に一緒に入れ、３分間かき混ぜた。スラリー中の固体材料は５０重量パーセントのナイロン・ナノファイバーおよび５０重量パーセントの木材パルプであった。
【００６２】
ウェット−レイド紙を、実施例１に記載した方法を用いて製造し、乾燥した。乾燥した紙を次に実施例２について上に記載したようにカレンダー掛けして実施例１４のカレンダー掛け紙を得た。
【００６３】
第２の紙を、乾燥した紙をカレンダー掛けする代わりに、それを実施例３について上に記載したように圧縮したことを除いて実施例１４について記載したように製造して実施例１５の圧縮紙を得た。
【００６４】
比較例ＡおよびＢ
比較例ＡおよびＢは商業的に入手可能な木材パルプベースの薬包紙である。比較例Ａは４５＃インパーボン（Ｉｍｐｅｒｖｏｎ）（登録商標）薬包紙であり、比較例Ｂは６０＃インパーボン（登録商標）薬包紙であり、両方ともキンバリー−クラーク・コーポレーション（Ｋｉｍｂｅｒｌｙ−Ｃｌａｒｋ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）から入手可能である。
【００６５】
紙の性質を下の表１に示す。本発明の紙サンプルのすべてが商業薬包紙のそれより著しく高いＬＲＶを有する。高密度化の程度だけでなく紙中のナノファイバーの百分率を変えることによって、広範囲のガーリー・ヒル（Ｇｕｒｌｅｙ Ｈｉｌｌ）空気抵抗を達成することが可能であり、その結果当該技術で用いられる様々な滅菌法の要件を満たすように紙性質を調整することができる。
【００６６】
【表１】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲の直径を有するフィブリル化ナノファイバーを含んでなる、医療パッケージング用の多孔質繊維シート。
【請求項２】
フィブリル化ナノファイバーがフィブリル化リオセル繊維を含んでなる請求項１に記載のシート。
【請求項３】
バインダーを含んでなる請求項１に記載のシート。
【請求項４】
繊維シート中のナノファイバーと木材パルプとの合わせた総重量を基準にして、１重量パーセント〜９９重量パーセントのナノファイバーと９９重量パーセント〜１重量パーセントの木材パルプとを含んでなる多孔質繊維シートであって、該ナノファイバーが１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲の直径を有するシート。
【請求項５】
ナノファイバーおよび木材パルプ繊維がシートの厚さの端から端まで実質的に均一に分配されている請求項４に記載のシート。
【請求項６】
シートがウェット−レイされている請求項４に記載のシート。
【請求項７】
繊維シートがドライ−レイされている請求項４に記載のシート。
【請求項８】
繊維シートがバインダーを含んでなる請求項６に記載のシート。
【請求項９】
少なくとも１つのナノファイバー層および少なくとも１つの木材パルプ層を含んでなる請求項４に記載のシート。
【請求項１０】
ナノファイバーがフィブリル化されている請求項４に記載のシート。
【請求項１１】
フィブリル化ナノファイバーがリオセルである請求項１０に記載のシート。
【請求項１２】
少なくとも１のＬＲＶを有する請求項１〜１１のいずれか一項に記載のシート。
【請求項１３】
少なくとも３のＬＲＶを有する請求項１〜１１のいずれか一項に記載のシート。
【請求項１４】
少なくとも５．５のＬＲＶを有する請求項１〜１１のいずれか一項に記載のシート。
【請求項１５】
０．０００５％の最大胞子透過率を有する請求項１〜１１のいずれか一項に記載のシート。
【請求項１６】
ウェット−レイド木材パルプの少なくとも２つの外層と該２つの外層の間に挟まれたフィブリル化ナノファイバー／木材パルプ・ブレンドの内層とを含んでなる多孔質繊維シートであって、該ブレンドが該ブレンド中のフィブリル化ナノファイバーと木材パルプとの合わせた総重量を基準にして、１重量パーセント〜９９重量パーセントのフィブリル化ナノファイバーと９９重量パーセント〜１重量パーセントの木材パルプとを含んでなるシート。
【請求項１７】
フィブリル化ナノファイバーがリオセルである請求項１６に記載のシート。
【請求項１８】
第２構成部品にヒートシールされた蓋構成部品を含んでなる医療パッケージであって、該蓋構成部品が請求項１、４、または１６のいずれか一項に記載の繊維シートを含んでなり、該繊維シートが少なくとも１のＬＲＶを有する医療パッケージ。
【請求項１９】
繊維シートが少なくとも３のＬＲＶを有する請求項１８に記載の医療パッケージ。
【請求項２０】
繊維シートが少なくとも５．５のＬＲＶを有する請求項１８に記載の医療パッケージ。
【請求項２１】
繊維シートが０．０００５％の最大胞子透過率を有する請求項１８に記載の医療パッケージ。
【請求項１】
１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲の直径を有するフィブリル化ナノファイバーを含んでなる、医療パッケージング用の多孔質繊維シート。
【請求項２】
フィブリル化ナノファイバーがフィブリル化リオセル繊維を含んでなる請求項１に記載のシート。
【請求項３】
バインダーを含んでなる請求項１に記載のシート。
【請求項４】
繊維シート中のナノファイバーと木材パルプとの合わせた総重量を基準にして、１重量パーセント〜９９重量パーセントのナノファイバーと９９重量パーセント〜１重量パーセントの木材パルプとを含んでなる多孔質繊維シートであって、該ナノファイバーが１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲の直径を有するシート。
【請求項５】
ナノファイバーおよび木材パルプ繊維がシートの厚さの端から端まで実質的に均一に分配されている請求項４に記載のシート。
【請求項６】
シートがウェット−レイされている請求項４に記載のシート。
【請求項７】
繊維シートがドライ−レイされている請求項４に記載のシート。
【請求項８】
繊維シートがバインダーを含んでなる請求項６に記載のシート。
【請求項９】
少なくとも１つのナノファイバー層および少なくとも１つの木材パルプ層を含んでなる請求項４に記載のシート。
【請求項１０】
ナノファイバーがフィブリル化されている請求項４に記載のシート。
【請求項１１】
フィブリル化ナノファイバーがリオセルである請求項１０に記載のシート。
【請求項１２】
少なくとも１のＬＲＶを有する請求項１〜１１のいずれか一項に記載のシート。
【請求項１３】
少なくとも３のＬＲＶを有する請求項１〜１１のいずれか一項に記載のシート。
【請求項１４】
少なくとも５．５のＬＲＶを有する請求項１〜１１のいずれか一項に記載のシート。
【請求項１５】
０．０００５％の最大胞子透過率を有する請求項１〜１１のいずれか一項に記載のシート。
【請求項１６】
ウェット−レイド木材パルプの少なくとも２つの外層と該２つの外層の間に挟まれたフィブリル化ナノファイバー／木材パルプ・ブレンドの内層とを含んでなる多孔質繊維シートであって、該ブレンドが該ブレンド中のフィブリル化ナノファイバーと木材パルプとの合わせた総重量を基準にして、１重量パーセント〜９９重量パーセントのフィブリル化ナノファイバーと９９重量パーセント〜１重量パーセントの木材パルプとを含んでなるシート。
【請求項１７】
フィブリル化ナノファイバーがリオセルである請求項１６に記載のシート。
【請求項１８】
第２構成部品にヒートシールされた蓋構成部品を含んでなる医療パッケージであって、該蓋構成部品が請求項１、４、または１６のいずれか一項に記載の繊維シートを含んでなり、該繊維シートが少なくとも１のＬＲＶを有する医療パッケージ。
【請求項１９】
繊維シートが少なくとも３のＬＲＶを有する請求項１８に記載の医療パッケージ。
【請求項２０】
繊維シートが少なくとも５．５のＬＲＶを有する請求項１８に記載の医療パッケージ。
【請求項２１】
繊維シートが０．０００５％の最大胞子透過率を有する請求項１８に記載の医療パッケージ。
【公表番号】特表２００７−５１０５９２（Ｐ２００７−５１０５９２Ａ）
【公表日】平成１９年４月２６日（２００７．４．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５３６８９７（Ｐ２００６−５３６８９７）
【出願日】平成１６年１０月２２日（２００４．１０．２２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０３５３２６
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０４０４９５
【国際公開日】平成１７年５月６日（２００５．５．６）
【出願人】（３９００２３６７４）イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー (2,692)
【氏名又は名称原語表記】Ｅ．Ｉ．ＤＵ ＰＯＮＴ ＤＥ ＮＥＭＯＵＲＳ ＡＮＤ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年４月２６日（２００７．４．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１０月２２日（２００４．１０．２２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０３５３２６
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０４０４９５
【国際公開日】平成１７年５月６日（２００５．５．６）
【出願人】（３９００２３６７４）イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー (2,692)
【氏名又は名称原語表記】Ｅ．Ｉ．ＤＵ ＰＯＮＴ ＤＥ ＮＥＭＯＵＲＳ ＡＮＤ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]