JP2001511223A - 微粒子を備えた繊維構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 繊維マトリックス（２２）に固定された代用粒子（３０）を備えた繊維マトリックス（２２）を備えた繊維構造（２０）が開示されている。機能的に活性な微粒子（４０）は、固定された代用粒子（３０）上に固定化されている。

Description

【発明の詳細な説明】 微粒子を備えた繊維構造 発明の分野 本発明は、固定化粒子（immobilized particles）を備えた繊維構造に関する 。 発明の背景 吸収性含浸剤（sorptive impregnants）用のキャリア粒子が知られている。活 性化された炭素粒子における、銅塩や銀塩のような従来の吸収性含浸剤を例とし て挙げることができる。 機能的に活性な粒子を備えた繊維構造は、市販で入手可能である。これらの構 造から形成されるフィルター材又はフィルターは、該フィルターを通る液体又は 気体の特定の成分を選択して取り除くための吸収性粒子を備える。３次元空間に おいて距離を隔てて分配された活性粒子により、圧力低下を小さくした満足し得 る能力を得ることができる。有利には、支持する繊維構造は、繊維間結合（fibe r-fiber bonding）により安定化され、活性粒子は、繊維構造の隙間空間に結合 され、又は担持される。 活性微粒子は、所望する最終的用途に対して、比較的大きな粒子と同等の体積 に対して、より広い表面積を与 えることができるが、繊維構造を通過する気体又は液体が、微粒子に接近し易く する必要がある。活性粒子が微細、特にサブミクロンの寸法である場合には、困 難を伴う。例えば、微粒子の動き易さ（mobility）又は不規則な動きのため、微 粒子を繊維構造に導入する際の微粒子の動きの制御は、困難である。可動性を有 する微粒子は、空いている繊維の表面積の部分を覆う傾向もあり、次の繊維間結 合の邪魔をし得る。 使用の際に失われるのを避けるべく、可動性を有する微粒子の固定化が極めて 望まれている。固定化は、微粒子の定着のために適切な表面積を必要とする。し かしながら、同等の体積の微粒子は、定着のために、同等の体積の従来寸法、例 えば、およそ３００〜５００μｍの平均径を有する粒子に必要とされるよりも、 より広い表面積を必要とする。有用な含有率（loading）の活性微粒子の表面結 合のため、マクロ繊維（macrofibers）の繊維構造において、十分な量の繊維表 面が、通常は利用できない。また、繊維構造が、許容し得る小さな圧力低下を有 する必要があることは、通常、十分な量の繊維表面を有することと相反する。さ らに、過度の繊維表面が利用可能であっても、使用の間の逸失を最小化するため に、固定化が十分でなければならない。 したがって、固定化された活性材料の３次元配置を有する改善された繊維構造 が必要とされる。このような繊維構造は、前記用途に役立ち、活性材料としての 可動性を有する微粒子の固定化に、増加した表面を与えるにもかかわらず、許容 し得る小さな圧力低下を有する。このような繊維構造は、繊維構造を通過する気 体又は液体への活性微粒子の接近を好都合に許容し、さらに、使用中の活性微粒 子の逸失を最小化する。 発明の概要 本発明によれば、改善された繊維構造は、繊維マトリックス及び該繊維マトリ ックスに支持された代用粒子に基づく利点を有している。「代用粒子」という語 は、機能的に活性な粒子のキャリアとして機能する粒子を意味する。 本発明によれば、代用粒子は、３次元配置で有利に分配され、固定される。「 固定される」という語は、繊維マトリックスの隙間空間に結合され、又は捉えら れることを意味する。有利には、繊維マトリックスは、構造上、全体的に均一で 、３次元配置も全体的に均一である。 本発明によれば、微小な寸法の活性粒子は、かなり大きな代用粒子によって保 持され、固定された代用粒子上に、可動性を有する活性微粒子が、選択的に定着 される。 選択的な定着は、可動性を有する微粒子と固定された代用粒子との間の優先的な 誘引に有利に基づくものである。定着用に選択された方法は、代用粒子上に、活 性微粒子を好都合に固定化する。 定着のための適切な表面積と、固定化された微粒子への液体又は気体の接近容 易性とは、例えば、微粒子の平均寸法と代用粒子の物理的構造とを考慮し、適切 な代用粒子の選択をすることによって得られる。個々の代用粒子上に単層として 微粒子を定着すること、及び、全体的に均一な代用粒子の３次元配置も、接近容 易性に有利に影響を及ぼす。従って、これらの特徴は、好ましいものである。 関連する実施形態において、機能的に活性な微粒子が、３次元配置で固定され た高利用可能な表面の代用粒子上に固定化される。本発明によれば、固定化され た微粒子は、通常、有用な処理の利益、又は分析用途、及び／又は濾過機能を繊 維構造に与える。 図面の簡単な説明 次に、添付図面を参照するが、当該図面は、例示的であり、本発明の説明の一 部を形成する。 図１は、本発明に係る代用粒子を備えた繊維構造を表す断面図である。 図２は、固定化された活性微粒子を支持し、図１の繊維構造の繊維の隙間空間 に担持され、繊維に結合された代用粒子の拡大図である。 発明の詳細な説明 上述したように、本発明の繊維構造は、３次元配置で分配され且つ固定された 代用粒子（surrogate particles）を備えた合成繊維マトリックスに基づく利点 を有する。このような構造は、通常、織られたものでなく、複合繊維、構造繊維 （structural fibers）と可溶性繊維（fusible fiber）との混合物、粉末結合（ powder bonding）を使用することにより、又は代用粒子を繊維構造に結合するた めの他の適当な手段を使用することにより形成され得る。代用粒子も、ニードリ ングやウォータージェットによる交絡化のような、担持をもたらす物理的技術に より固定され得る。 いずれにせよ、繊維マトリックスは、構造繊維要素を備え、構造要素は、代用 粒子で繊維マトリックスが高充填されている場合においても、構造上の一体性（ integrity）を与える。代用粒子を固定するために熱が使用される場合、圧縮又 は圧力に起因する代用粒子／繊維マトリックス構造の歪みを伴うことなく結合が なされるように、赤外線による熱のような放射熱の形態の熱が、選択され る利点を有する。結合温度は、通常、約１３０℃から２００℃の範囲の高温とさ れるが、この範囲外の高温も、代用粒子を繊維マトリックスに結合するための特 定の材料を含む因子に依存して適切であり得る。 代用粒子を繊維マトリックスに点接触で結合させるため、繊維マトリックスは 、構造繊維要素及び熱結合可能（heat-bondable）な繊維要素を有する複合繊維 から形成される利点を有する。一般的に言って、構造要素は、通常、熱結合可能 な要素よりも少なくとも約３０〜５０℃だけ高い温度で溶融する。好適には、熱 結合可能な繊維要素は、代用粒子を繊維マトリックスに結合するための高い結合 能力を有する。結合は、熱結合可能な高分子繊維要素を、べとつく又は溶融する 温度であって、いずれにせよ粘着性を与える温度まで加熱することにより好適に なされ得る。有利なことに、前記加熱は、繊維の交絡点における繊維間結合によ るウェブ構造の安定化ももたらす。個々の代用粒子と個々のマトリックス繊維と の接触点における粘着により、「スポット溶接」が生成される。接触点の結合は 、結合用材料による代用粒子の望ましくないコーティングを好都合に最小化し、 その結果、可動性を有する活性微粒子の誘引定着（attractive deposition）及 び固定化に有効である代用粒子の表面積の望 ましくない低減を最小化する。同心のシース−コア（sheath-core）繊維は、有 用な複合繊維の一例である。適切な複合繊維には、偏心のシース−コア繊維及び 並列の形態を有する繊維も含まれる。これらのタイプの複合繊維は、バイコンポ ーネント（bicomponent）又はヘテロフィル（heterofil）繊維として知られてい る。当該技術分野における当業者は、より低い溶融成分を有する種々の多重要素 （multiconstituent）の繊維構造が存在し、又は形成され得るということを認識 し、これらの多重要素繊維構造を有用な複合繊維として選択し得るということを 認識するであろう。 有用な繊維は、捲縮された又は非捲縮のカットステープルファイバー（cut st aple fibers）、ショートカットステープル、連続するフィラメント、及びこれ らの混合物を含む種々の形態とすることができる。有利なことに、本発明に関す る不織ウェブ構造は、高く（lofty）なるように、捲縮されたステープルファイ バーから、乾燥した状態で形成され得る。さらに、スパンボンド（spunbond）ウ ェブ構造及びメルトブロウン（melt blown）ウェブ構造を使用することができる 。 構造繊維は、代用粒子を固定するためのマトリックス構造及び広い表面積を与 えるのに十分な量でなければな らない。通常、繊維マトリックスは、代用粒子の含有率と比較して少ない量であ る。代用粒子を備える繊維ウェブは、代用粒子及び構造繊維の合計重量の約５〜 ８０重量％の構造繊維を備え得るが、低密度の代用粒子が使用される場合を除き 、通常は約１０〜２５重量％のみが構造繊維である。 好適には、マトリックス構造は、代用粒子の好適な３次元的で全体として均一 な分布及び間隙に役立つように、全体的に均一なものとされる。固定された代用 粒子への可動性活性微粒子の全体的に均一な適用及び定着を促進することに加え 、この特徴は、液体又は気体を、固定化された微小な活性粒子へ接近させるとい う利点をもたらす。曲がりくねった流路は、代用粒子の３次元的に間隔を隔てた 配置によって得ることができる。代用粒子をマトリックス構造に固定するのに役 立つ圧縮力又は他の圧力の使用は、これとは反対に作用するため、避けられる。 本発明に関する、開口し、全体的に均一な、不織ウェブ構造は、約１０μｍを 超える平均径を有する捲縮されたステープルマクロファイバーから、乾燥した状 態で形成され得る。平均径は、意図する用途に依存し、通常およそ１２〜２５μ ｍの範囲とされる。所望する場合には、著しく異なる径の構造繊維を組み込んで 、繊維マトリッ クスを形成してもよい。 その低い方の側では、乾燥状態での処理のため、構造繊維は、通常、制限され た直径に対する長さの比を有する。高い方の側では、連続した長さの繊維を使用 することができる。湿った状態の処理を使用する場合には、構造繊維の適切な直 径に対する長さの比が選択され得る。 有用な繊維構造は、およそ０．５〜５０ｍｍの厚さに構築することができる。 しかしながら、所望する場合には、最終的な用途を含めて考慮することに依存す るが、より厚い構造を形成することができる。積み重ねられた繊維構造を形成す ることも可能である。 繊維マトリックスは、特に代用粒子が比較的大きな寸法である場合、６〜１０ ０００デニールのフィラメントを有する構造的に有利な量の硬化繊維（stiffeni ng fibers）も備えてよい。さらに、繊維マトリックスは、マイクロデニールの 繊維を備えてもよい。これらの硬化繊維又はマイクロデニールの繊維は、複合繊 維若しくは非複合繊維又はこれらを混合したものとすることができる。繊維マト リックスは、所望する結果に依存して、他の繊維又はフィラメント又はフィブレ ット（fibrets）を備えることができる。 代用粒子は、活性微粒子のキャリアとして適当な有機 又は無機の任意の粒子とすることができる。特に有用な代用粒子は、多孔性であ り、定着のための表面積を増加させる粗い又は不規則な表面を有する。代用粒子 の好都合な空所の体積は、約５０％よりも大きく、有利には約６０〜６５％であ り、より好適には、７０％よりも大きく、さらに好適には、約９０％又はそれよ り大きい。代用粒子は、可動性を有する微粒子が、繊維マトリックスと相対する 代用粒子に選択的に定着するのを助長し又は助長するべく改良される。代用粒子 は、所望される最終的用途のために、吸収活性のような有用な機能的活性を有す ることも可能ではあるが、それは本発明の有用性に関して、代用粒子にとって必 須ではない。従って、代用粒子は、所望する最終的な用途に対し、機能的に不活 性とすることができる。適当な代用粒子は、活性化炭素のような炭素粒子、ゼオ ライト粒子、活性アルミナのようなアルミナ粒子、例えばスチレンモノマーを含 むポリマー粒子、及び市販品として入手可能な超吸収性（superabsorbent）粒子 のような吸収性粒子を含む。前述の記載は、本発明の実施形態において、代用粒 子として使用するのに適当な粒子の代表例を示すことを意図しており、制限する ものでない。 特に適当な代用粒子は、低密度で多孔性の粒子であり、 細孔と表面の空孔を備えた空孔とを有し、これらの孔は、約１〜１００μｍの範 囲の径で、より小さい細孔によって相互接続されている。これらの細孔及び空孔 は、有利なことに、特定の単層定着において、約０．０１〜１０μｍの範囲の平 均寸法を有する微粒子の定着用内面を与え、該内面は、その後、固定化された微 粒子に通じる。これらの代用粒子の１ｃｍ³は、およそ７５〜１５００ｍ²の大量 の利用し得る表面を与える。この形式のポリマー粒子は、バイオポアル コーポ レーション（Biopore Corporation）から入手可能である。比較として、平均径 １５μｍの繊維の浸透性を有する不織ウェブの１ｃｍ³は、単に、約０．２ｍ²の 利用し得る表面を与えるのみである。本発明によれば、機能的に活性である微粒 子が、高利用可能な表面基質（surface substrate）に定着され、特に高利用可 能な表面に、代用粒子が、浸透性を有する３次元的な配置で固定されるのが好ま しい。「高利用可能な表面」という語は、１ｃｍ³あたり、少なくとも約５ｍ²、 好適には少なくとも約２５ｍ²の利用可能な表面を意味する。本発明は、もちろ ん、高利用可能な表面の代用粒子を使用することに制限されない。 本発明によれば、代用粒子は、好都合に間隔を隔てた全体的に均一な３次元配 置の繊維マトリックスの隙間空 間に結合され、又は捉えられる。熱結合は、構造内に代用粒子の移行（migratio n）を好都合に制限すると共に、構造からの逸失を制限する。個々の代用粒子を １点より多いところで繊維マトリックスに結合することは有効である。熱結合は 、例えば、適切な高温に加熱した代用粒子を繊維ウェブへ付加することにより、 又は、代用粒子をウェブに付加した後、適切な高温にウェブを加熱することによ りなされ得る。固定された代用粒子は、ウェブ表面にのみあるか、又は、ウェブ 内にあるか、或いは、ウェブ表面及びウェブ内にある。代用粒子／繊維マトリッ クス構造に圧力を加えることの無い熱結合は、代用粒子間の間隙の軽減や歪みを 好都合に回避する。 代用粒子は、通常、約１００μｍから約１〜１０ｍｍの範囲で、好適には約０ ．３〜２ｍｍの平均径を有し、扁平なビーズから不規則な形状の粒子まで、その 形状が変化し得る。一般的に、代用粒子は、ウェブ構造に捉えられるのに適切な 寸法を有する。しかしながら、代用粒子は、高温に予備加熱し、ウェブに付加す ることによって固定してもよい。 繊維マトリックスは、代用粒子及び構造繊維の合計重量の約２０〜９５％の重 量の代用粒子を担持し得る。担持量の選択に際し、選択された量の可動性を有す る活性 微粒子を代用粒子上に定着するのに十分な表面積を与えることを考慮しなければ ならない。ある種の代用粒子の重量パーセントの担持量が、他の代用粒子よりも 高いからといって、定着のためのより広い表面積を必ずしも生じない。例えば、 低密度の代用粒子の高担持量は、定着のための高利用可能な表面を生じ得るが、 低重量パーセント、例えば、２５重量％しか構成しない。活性化炭素又はゼオラ イト或いはアルミナと同等の密度の代用粒子が選択された場合、繊維マトリック スは、通常、約５０〜９０重量％の代用粒子を担持する。もちろん、それは、特 に定着に必要とされる表面積に依存する。一般的に、代用粒子が占める繊維マト リックスの比較的大きな体積は、繊維マトリックス内に曲がりくねった流路を与 える。 本発明によれば、固定された代用粒子は、固定化された活性微粒子を保持する 。有用な機能を有する種々の微粒子を使用することができるが、有効な微粒子は 、通常、本発明に係る繊維構造内で機能し、微粒子と接触する液体や気体の成分 の変更、変化若しくは化学的変性のような有用な処理効果、有用な分析、又は有 用な濾過若しくは分離機能を発揮する。有用な処理効果は、有害なバクテリア及 びウィルスを殺し若しくは不活性にし又は弱体化すること、及び望ましくない無 機の汚染物質を化学的 に変性させることを含む。有用な診断上の試験は、ＤＮＡに関するものを含む。 活性微粒子の機能は、代用粒子の機能的な活性により、又は他の物質若しくは材 料の機能的な活性により助長され得る。 本発明における使用が意図された活性微粒子は、液体又は気体内で浮遊する際 の動き易さ又は不規則な動きによって特徴付けられるため、約０．０１〜１０μ ｍの範囲の平均寸法を有する。サブミクロンの活性粒子が好ましいが、本発明は 、平均寸法が１００μｍまでの微粒子に適用可能である。いずれにせよ、活性粒 子の平均寸法は、代用粒子の平均寸法のおよそ０．０１〜０．０００１オーダー とされる。従って、比較的大きな平均寸法の活性粒子は、より大きな平均寸法の 代用粒子を必要とする。 本発明によれば、代用粒子は、好都合に、代用粒子の内方の面に到達して該内 方の面に活性微粒子が定着し、その後固定化された微粒子に到達し得るのに十分 な大きさの細孔若しくは空孔、又は細孔及び空孔を有する。従って、微粒子によ る細孔の閉塞が最小化され、気体又は液体が固定化された微粒子に接触し得るよ うに、平均的な細孔の寸法は、平均的な微粒子の寸法よりも十分に大きなものと される。接触可能性に加えて、微粒子が単層 に定着されることが有効である。従って、定着に利用可能な表面が、単層の定着 に必要とされる表面と少なくともほぼ等しいか、又は僅かに超えることが極めて 好ましい。従って、特定の代用粒子が、特定の単層定着において、定着と、その 後の固定化された微粒子への接触可能性とのために適切な表面積を与えるか否か に関し、活性微粒子の相対的な平均寸法は重要である。理解されるように、定着 は、利用できる全表面、すなわち、代用粒子の内外面の両方を利用する。 機能的に有用な微粒子の形態の有機又は無機化合物の例示は、処理、分析、濾 過及び分離に役立つ材料を含む。処理効果は、微粒子を無機汚染物質の変性剤と して使用し、及び殺生物剤（biocidal）の微粒子を使用する公衆衛生及び医学的 応用を含み、さらに、化学的な反応微粒子を使用し、且つ触媒微粒子による触媒 作用等を使用する化学的応用を含む。例示的な微粒子の処理材料は、ケイ酸塩、 合成アモルファスシリカ及びアルミナを含む。医学、獣医学及び他の診断に分析 的に有用な活性微粒子も使用することができる。或いは又はさらに、活性化カー ボンパウダーのような活性微粒子は、濾過を与え得る。一つの成分を他の成分か ら取り除くことにより有用な分離を達成する活性微粒子も使用し得る。活性微粒 子は、 所望する最終的な用途又は機能に応じて選択される。上記の記載は、有用な微粒 子の代表例を示すことを意図しており、制限するものでない。活性微粒子は、単 独で使用してもよいし、又、他の機能的に活性な物質と組み合わせて使用しても よい。代用粒子に加え、繊維構造は、代用粒子上の選択的な定着に対する必要性 と一致する範囲で、微粒子よりも極めて大きな他の粒子を含んでもよく、これら の選択された大きな粒子は、機能的に活性とすることができる。 本発明によれば、機能的に効果的な量の活性微粒子は、後固定のものであり、 固定された代用粒子上で固定化される。このように、代用粒子が、結合によって 固定される際、及び繊維間結合の場合も、結合は、繊維の結合表面を覆う微粒子 によって邪魔されない。微粒子の含有率は、意図された機能と、意図された機能 に対する微粒子の化学的又は物理的性質の相対的な有効性とを含む要因に応じて 変化する。従って、同等の機能的な活性を得るには、比較的多い量で比較的有効 でない微粒子が使用されるが、比較的少ない量の比較的有効な微粒子が適切であ る。いずれにせよ、本発明によれば、機能的に有効な量の微粒子が固定化される が、繊維構造は、許容し得る程度に圧力低下を小さくする。 本発明によれば、可動性を有する活性微粒子が、固定された代用粒子上に好都 合に選択的に定着される。「選択的」という語は、代用粒子上における、繊維構 造の他の利用し得る表面上よりも、著しく好ましい実質的に唯一の定着を意味す る。選択的定着を与えるため、代用粒子及び活性微粒子は、化学的又は物理的に 、明確に互いに誘引し合い、従って、代用粒子が繊維マトリックスへの結合によ って固定される際、点接触の結合は、結合材料によって、望ましくない引力の妨 害を好都合に最小化する。選択的な定着のための種々の方法及び技術は、選択的 な定着の基礎を含む要因に応じ、微粒子及び代用粒子の化学的及び物理的特性と 、繊維マトリックスの構造上の健全な状態を維持する必要性とから選択され得る 。有用な活性定着の方法は、化学的又は物理的変性、移植、プラズマ処理、充電 、電気的定着、化学的結合及び他の適当な技術を含む。定着方法において熱を適 用する場合、選択する温度は、繊維マトリックスを含む所望する生成物が逆効果 を及ぼされる温度よりも低くする必要がある。定着は、選択的であるのみならず 、可動性を有する活性微粒子の損出を最小化し、固定化を最大化するのに有効で ある。 定着方法、代用粒子及び活性微粒子の化学的及び物理 的特性、並びに他の考慮事項に応じて、活性微粒子は、種々の方法で代用粒子上 及び代用粒子内に固定化され得る。固定化は、代用粒子と誘引し合うこと、或い は代用粒子に物理的に保持され、又は化学的に結合され若しくは付着することに よってなされ得る。とにかく、固定化は、活性微粒子への接近容易性を維持しな ければならず、使用中の活性微粒子の逸失を十分に最小化しなければならない。 さらに、固定化の態様は、微粒子の寸法に適切なものでなければならない。化学 的に結合される場合、共有（covalent）化学結合が、代用粒子の表面の化学的性 質、例えば、結合位置や、微粒子の寸法及び化学的性質に応じて、適切な選択と なり得る。固定化をもたらすため、代用粒子及び／又は微粒子は、明確に互いに 誘引し合うように、例えば誘引し合う電荷を有するように、化学的又は物理的に 変性され得る。 図１は、本発明に係る不織繊維構造を通る断面２０を示す。複数の個々の繊維 ２２は、開口ウェブ（open web）２４を形成し、ウェブの上面２６及び下面２８ を定める。有利には、ウェブの繊維マトリックスは、全体的に均一であり、代用 粒子３０は、ウェブ内において全体的に均一な３次元的に間隔を隔てた配置で分 配されている。或いは、代用粒子は、ウェブ表面にのみ、又はウェブ表面 とウェブ内に定着してもよい。 図１の繊維構造は、捲縮されたステープルマクロファイバーから、好都合に乾 燥した状態で形成されている。乾式形成、特にカーディングは、開口し、全体的 に均一な繊維構造を与え、その後、代用粒子３０のような異なる物質を制御して 導入し配置し、気体流又は液体流のために代用粒子で充填された構造において、 接触可能性を備えるが曲がりくねった流路を与える。 代用粒子は、間隔を隔てた関係に維持されるように好都合に固定されている。 図２によれば、代用粒子は、繊維マトリックスの隙間内に好都合に捉えられ、繊 維マトリックスに結合されている。代表的な代用粒子３０は、異なる寸法の表面 空孔４０を備えた不規則な表面を有する。空孔壁及び空孔内に配置された点又は 小円で表された活性微粒子は、空孔４０内で固定化されている。さらに、図面を 単純化するため図２では示されていないが、活性微粒子は、代用粒子の外表面で も固定化されている。適当な代用粒子は、固定化された微粒子に気体又は液体が 接触し得るように、定着される活性微粒子を収容するのに十分な大きさの細孔及 び／又は空孔を有する。微粒子が細孔を閉塞するように、微粒子の相対的な平均 寸法が、平均的な細孔の寸法に近づくのは望ましくない。こ れは、閉塞が、意図する機能上の結果を生じるように固定化された活性微粒子の 利用可能性及び効力を低減するからである。本発明によれば、代用粒子上の活性 微粒子の選択的な定着が、活性微粒子と代用粒子との間の優先的な誘引によって 存在し、活性微粒子は、固定された代用粒子上に固定化される。都合の良いこと に、代用粒子の利用可能な表面における定着は、単層である。このように、活性 微粒子の高含有率が、接触可能性を備えた比較的小さな体積で与えられる。 図２においても示したように、繊維２２は、各々がコア５６と低融点のシース ５８とを有する有効なシース／コア複合繊維である。代用粒子は、多数の点６６ で好都合に繊維に結合され、結合は、好適に位置決めされており、繊維の交差点 における繊維間の結合は、ウェブの構造を安定化している。活性微粒子の定着よ り前の結合は効果的であるため、結合は、繊維の結合表面を覆う微粒子によって 干渉されない。さらに、活性微粒子が代用粒子上に固定化され、その後、代用粒 子が繊維構造内に配置されるとすれば、繊維構造への代用粒子の固定は、固定化 された活性微粒子を害するように覆うと共に、例えば、使用する結合技術に応じ た程度まで、固定化された活性微粒子を含む細孔及び空孔を閉塞する。 本発明に係る繊維構造は、そこに接触する１つ又はそれより多くの他の層を有 することができる。これらの層は、部分的に密集させた不織ウェブ及びメルトブ ロウンウェブ、織物、ニット生地、浸透膜等を含む不織布とされ得る。これらの 層は、本発明の繊維構造に積層され、又は適当に付着され、所望する場合に有用 な機能を発揮し得る。 本発明の繊維構造の用途は、製薬、医学及びバイオテクノロジーの処理及び濾 過、血液全体及び血液成分を含む血液の処理、食料及び飲料の処理及び濾過、診 断用の医学及び獣医学上の用途、並びに空気及び液体の濾過及び分離の用途を含 む。活性微粒子の固定化、及び固定化された活性微粒子への気体及び液体の接触 可能性は、これらの用途に重要である。 繊維構造は、そのまま、又は種々の形態若しくは装置において使用することが できる。繊維構造は、単独で、又は他の繊維、濾過媒体、フィルム、プラスチッ ク及び薄膜と組み合わせて使用することができる。 図１の繊維構造を作成するための有効な乾式形成プロセスにおいて、カーディ ング装置は、捲縮された繊維をカードし、エンドレスの移動ベルト上に開口した 不織ウェブ２０を形成する。代用粒子３０は、例えば、攪拌機 からウェブ２０に適用される。ウェブ２０は、適切な程度だけ開口し、代用粒子 ３０は、ウェブの内部に捉えられるように適切な寸法及び重量とされている。次 に、代用粒子を繊維マトリックスに粘着させ、繊維間結合を与えるため、代用粒 子／繊維マトリックス構造に、圧力無しで、好適に熱が適用される。このように 、繊維マトリックスが形成された後、代用粒子が３次元的な配置で分配され、安 定化された繊維マトリックスに固定される。 代用粒子を固定する他の方法も使用することができる。使用する場合、構造繊 維要素の融点よりも低い十分な高温で、熱結合ステップが実施され、適当な時間 の経過により代用粒子の構造繊維への粘着が生じる。次に、繊維構造は冷却され る。 その後、本発明によれば、可動性を有する活性微粒子が、安定化された代用粒 子／繊維マトリックス構造に付加され、可動性を有する微粒子と固定された代用 粒子との間の優先的な誘引に基づき、可動性を有する微粒子は、代用粒子上及び 代用粒子内に、選択的に定着され、固定化される。前述した考慮に一致するよう に、適当な定着方法が選択されるため、定着は、代用粒子及び活性微粒子に誘引 し合う電荷又は力を与えることよりも先になされ得る。従って、本発明によって 、固定された代用粒子 を備えた安定化された繊維マトリックスが用意され、その後、可動性を有する活 性微粒子が、適当な定着条件を使用して、固定された代用粒子上に選択的に定着 され且つ固定化される方法も提供される。 本発明は、その精神又は本質的な性質から離れることなく、種々の改良を伴っ て実施できるため、本発明の範囲を示すものとしては、以上の明細書よりもむし ろ添付の請求の範囲を参照すべきである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．３次元配置で固定された代用粒子を備えた繊維マトリックスと、 前記繊維マトリックスに相対する前記固定された代用粒子上に選択的に定着さ れ、前記固定された代用粒子上に固定化された、機能的に活性な微粒子とを備え ることを特徴とする繊維構造。 ２．前記代用粒子は、細孔を備え、 固定化された微粒子の一部が、前記細孔内に定着されていることを特徴とする 請求項１に記載の繊維構造。 ３．前記微粒子は、気体又は液体が前記固定化された微粒子の一部に接近し得 るように、前記細孔の平均寸法よりも十分に小さい平均寸法であることを特徴と する請求項２に記載の繊維構造。 ４．前記微粒子は、前記固定された代用粒子上に、単層で定着されていること を特徴とする請求項１に記載の繊維構造。 ５．前記代用粒子は、高利用可能な表面の代用粒子であることを特徴とする請 求項１に記載の繊維構造。 ６．前記活性な微粒子の固定化は、前記代用粒子との誘引、又は前記代用粒子 への付着によりなされていることを特徴とする請求項１に記載の繊維構造。 ７．前記代用粒子は、炭素粒子、ゼオライト粒子、アルミナ粒子、ポリマー粒 子及び吸収性粒子からなるグループから選択されていることを特徴とする請求項 １に記載の繊維構造。 ８．前記３次元配置は、全体的に均一で、３次元的に間隔を隔てた配置である ことを特徴とする請求項１に記載の繊維構造。 ９．曲がりくねった流路を備えることを特徴とする請求項８に記載の繊維構造 。 10．前記微粒子は、処理機能、分析機能及び吸収機能の内、少なくとも１つか ら選択された機能を有することを特徴とする請求項１に記載の繊維構造。 11．前記繊維マトリックスは、熱結合可能な繊維要素を備える複合繊維を備え 、 前記代用粒子は、前記熱結合可能な要素によって、前記繊維マトリックスに結 合されていることを特徴とする請求項１に記載の繊維構造。 12．前記繊維構造上又は前記繊維構造内に配置された少なくとも１つの層を更 に備えることを特徴とする請求項１に記載の繊維構造。 13．高利用可能な表面を備えた繊維マトリックスと、 ３次元配置で固定された代用粒子と、 前記固定された代用粒子上に固定化された機能的に活性な微粒子とを備えるこ とを特徴とする繊維構造。 14．前記代用粒子は、細孔を備え、 固定化された微粒子の一部が、前記細孔内に定着されていることを特徴とする 請求項１３に記載の繊維構造。 15．前記微粒子は、気体又は液体が前記固定化された微粒子の一部に接近し得 るように、前記細孔の平均寸法よりも十分に小さい平均寸法であることを特徴と する請求項１４に記載の繊維構造。 16．前記微粒子は、前記固定された代用粒子上に、単層で定着されていること を特徴とする請求項１３に記載の繊維構造。 17．前記活性な微粒子の固定化は、前記代用粒子との誘引、又は前記代用粒子 への付着によりなされていることを特徴とする請求項１３に記載の繊維構造。 18．前記微粒子は、処理機能、分析機能及び吸収機能の内、少なくとも１つか ら選択された機能を有することを特徴とする請求項１３に記載の繊維構造。 19．前記繊維構造上又は前記繊維構造内に配置された少なくとも１つの層を更 に備えることを特徴とする請求項１３に記載の繊維構造。