JP2022518460A - 鉱物粒子が埋め込まれているセルロース及びセミセルロース系繊維及び糸並びにそれらを作製する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、複数の鉱物粒子及び担体材料を含み、吸収、反射、屈折、偏向又は波長シフティングによって電磁放射線と相互作用する活性材料に関する。いくつかの実施形態において、活性材料は繊維材料である。
いくつかの実施形態において、活性材料は、複数の鉱物粒子を含む繊維である。鉱物粒子は、いくつかの特徴に基づいて選択される。いくつかの実施形態において、本開示の鉱物粒子は、生物学的に優しく又は不活性である。いくつかの実施形態において、前記鉱物は、透過性又は半透過性であるという光学特性を示す。
いくつかの実施形態において、本開示の鉱物粒子は、いくつかのサイズ又は形状に処理されて、それらの光学特性を変更する。いくつかの実施形態において、鉱物粒子は、グラインディング、ポリッシング又はタンブリングなど当技術分野において公知であるプロセスによって、サイズ及び形状が減少される。これらのプロセスは、鉱物の粒径、各タイプの鉱物の濃度及び鉱物の物理的特性を決定する助けとなる。いくつかの実施形態において、物理的特性としては、鉱物粒子の滑らかさ及び/又は形状が挙げられる。
いくつかの実施形態において、活性材料の複数の鉱物粒子は、担体材料に分散され、懸濁され、埋め込まれ、又はその他の方法で組み込まれる。いくつかの実施形態において、活性材料のための担体材料は、それらの鉱物粒子を保持する能力で選択される。いくつかの実施形態において、活性材料のための担体材料は、鉱物粒子と担体材料が化学的に反応しないように選択される。
いくつかの実施形態において、活性材料は、1つの波長で光を吸収し、異なる波長で発する。したがって、いくつかの実施形態において、活性材料は、吸収された光の波長を短くする。いくつかの実施形態において、活性材料は、所望の効果に応じて、吸収された光の波長を長くする。いくつかの実施形態において、本開示の活性材料は、光スペクトルの一部分を吸収し、それを熱又は他のタイプのエネルギーに変換するように設計される。いくつかの実施形態において、本開示の活性材料は、選択された波長が活性材料を通過することができるようにスペクトルの一部分の透過を可能にする。他の実施形態において、本開示の活性材料は、光スペクトルの選択された一部分を反射する。いくつかの実施形態において、活性材料は、前記波の透過又は反射時においてスペクトルのある一部分を選択的に偏向させるように設計される。
一旦担体材料が選択され、鉱物粒子が選択され、所望のサイズ及び形状の粉末にグラインディングされると、活性材料は構築される。いくつかの実施形態において、鉱物粉末は、当技術分野において公知である方法によって、パドル型混合器を備えた回転ドラムなどにおいて担体材料に分散され、懸濁され、埋め込まれ、又はその他の方法で組み込まれる。いくつかの実施形態において、鉱物粉末は、コンパウンディングなどの当技術分野において公知である他のプロセスによって担体材料に組み込まれる。グラインディング及びコンバイニングのプロセスの例は、米国特許第6,204,317号、同第6,214,264号及び同第6,218,007号において見ることができる。
本明細書に記載される活性材料は、用途要件に応じて異なる形に操作され得る。いくつかの実施形態において、活性材料は、繊維又はフィルムなどの有用なビルディングブロックに形成され得る。いくつかの実施形態において、活性材料は、約5cm未満、約1cm未満又は約0.5cm未満の平均サイズを有する小ビーズ又は粒子に形成される。
本明細書に記載されるように、活性材料は、様々なタイプの繊維に押し出されて、ファブリック若しくはテキスタイルを形成することができ又はフィルムに押し出され得る。これらの材料は、テキスタイルの場で有用である様々な製品に変換され得る。そのような製品の非限定例としては、室内装飾用張り材料、ファッション製品、靴下類、履き物、アクティブウェア、スポーツウェア、スポーツラップ、ベース層、手袋及び包帯が挙げられる。
例えば、活性材料のtcPO2が60mmHgと測定され、ベースラインのtcPO2が55mmHgと測定された場合、tcPO2の増加(%)は9.1%である。したがって、上記の活性材料は、ベースラインのtcPO2と比べてtcPO2の増加9.1%をもたらす。
式中、EPDFは、本開示のファブリックについて測定された、2.5~20μm、35℃における放出力(mW/cm2)であり、EPCFは、対照ファブリックについて測定された、2.5~20μm、35℃における放出力(mW/cm2)である。例えば、EPDFが37mW/cm2と測定され、EPCFが36.75mW/cm2と測定された場合、放出力差ΔEPは、上記の方程式に基づいて0.25mW/cm2である。したがって、上記のファブリックは、0.25mW/cm2のΔEPを与える。
粒子を配置する方法、例えばMahltig,B.、「Cellulosic-Based Composite Fibers」、Inorganic and Composite Fibers:Production,Properties,and Applications、Cambridge,UK:Woodhead Publishing、2018、277~301に記載されている方法(その内容全体が参照により全体として本明細書に組み込まれる)は、当業者に公知である。
[実施例2]本開示の活性繊維材料
繊維材料の約5重量%の鉱物粒子及び約10重量%の鉱物粒子を含有する活性繊維材料を調製した。担体材料はビスコースであった。図1Aは、繊維の約5重量%の鉱物粒子を含むビスコース含有活性繊維材料を示す。図1Bは、繊維の約10重量%の鉱物粒子を含むビスコース含有活性繊維材料を示す。
本明細書に引用されたすべての参考文献、論文、刊行物、特許、特許公報及び特許出願は、すべての目的で参照によりそれらの全体として組み込まれる。しかし、本明細書に引用された参考文献、論文、刊行物、特許、特許公報及び特許出願のいずれの言及も、それらが世界の任意の国で有効な先行技術を構成し、又は共通一般知識の一部分をなすという認識又は任意の形の示唆として考えられず、また考えられるべきではない。
1. セルロース又はセミセルロース担体材料;及び
担体材料内に配置された複数の鉱物粒子
を含む活性繊維材料であって、
鉱物粒子が、繊維材料の約1.25重量%~約10重量%を占める、活性繊維材料。
2. 鉱物粒子が、繊維材料の約2重量%~約7重量%を占める、実施形態1に記載の活性繊維材料。
3. 鉱物粒子が、繊維材料の約5重量%を占める、実施形態1に記載の活性繊維材料。
4. 鉱物粒子が、繊維材料の約10重量%を占める、実施形態1に記載の活性繊維材料。
5. セルロース又はセミセルロース担体材料が、リヨセル、モダール、レーヨン、ビスコース及びそれらの混合物からなる群から選択される、実施形態1~4のいずれか一形態に記載の活性繊維材料。
6. セルロース又はセミセルロース担体材料が、リヨセル、モダール、レーヨン、若しくはビスコース又はそれらの混合物を含む、実施形態5に記載の活性繊維材料。
7. セルロース又はセミセルロース材料がビスコースである、実施形態1~4のいずれか一形態に記載の活性繊維材料。
8. セルロース又はセミセルロース担体材料が、竹、ダイズ又はサトウキビから作製される、実施形態1~7のいずれか一形態に記載の活性繊維材料。
9. セルロース又はセミセルロース担体材料が、木質部から作製される、実施形態1~7のいずれか一形態に記載の活性繊維材料。
10. 木質部が軟材である、実施形態9に記載の活性繊維材料。
11. 軟材が、トウヒ、マツ、モミ、カラマツ、ツガ及びそれらの混合物からなる群から選択される、実施形態10に記載の活性繊維材料。
12. 木質部が硬材である、実施形態9に記載の活性繊維材料。
13. 硬材が、オーク、ブナ、カバノキ、アスペン、ポプラ、ユーカリ及びそれらの混合物からなる群から選択される、実施形態12に記載の活性繊維材料。
14. 硬材がユーカリではない、実施形態12に記載の活性繊維材料。
15. 鉱物粒子が、電磁的に活性な鉱物粒子である、実施形態1~14のいずれか一形態に記載の活性繊維材料。
16. 鉱物粒子が、約2.0μm未満の平均粒径を有する、実施形態1~15のいずれか一形態に記載の活性繊維材料。
17. 鉱物粒子が、約1.5μm未満の平均粒径を有する、実施形態1~16のいずれか一形態に記載の活性繊維材料。
18. 鉱物粒子が、炭化ケイ素(SiC)、炭化カルシウム(CaC2)、二酸化チタン(TiO2)、酸化アルミニウム(Al2O3)、二酸化ケイ素(SiO2)、ラピス、酸化ジルコニウム、石英、ホウ素、トルマリン、マンガン、カオリン粘土、シリカ、炭素、黄水晶、カーネリアン及びそれらの混合物からなる群から選択される、実施形態1~17のいずれか一形態に記載の活性繊維材料。
19. 鉱物粒子が、炭化ケイ素(SiC)、二酸化チタン(TiO2)、二酸化ジルコニウム(ZrO2)、酸化アルミニウム(Al2O3)若しくは二酸化ケイ素(SiO2)又はそれらの混合物を含む、実施形態1~17のいずれか一形態に記載の活性繊維材料。
上記の追加の鉱物を加える。
20. 約630~約800nmの波長を有する電磁放射線を通過させることができる、実施形態1~19のいずれか一形態に記載の活性繊維材料。
21. 鉱物粒子が、約0.601~約1.015μmの間の波長を有する電磁放射線に対して活性である、実施形態1~19のいずれか一形態に記載の活性繊維材料。
22. 担体材料が、約0.5μm~約11μmの間の波長を有する電磁放射線を透過させる、実施形態1~19のいずれか一形態に記載の活性繊維材料。
23. 担体材料が、約200nm~約900nmの間の波長を有する電磁放射線を透過させる、実施形態1~19のいずれか一形態に記載の活性繊維材料。
24. 約400nm~約14,000nmの間の範囲の電磁放射線を吸収する、実施形態1~19のいずれか一形態に記載の活性繊維材料。
25. 約400nm~約14,000nmの間の範囲の電磁放射線を偏向させる、実施形態1~19のいずれか一形態に記載の活性繊維材料。
26. 約200nm~約1,100nmの間の範囲の光を発する、実施形態1~19のいずれか一形態に記載の活性繊維材料。
27. 約350nm~約800nmの間の範囲の波長で光を発する、実施形態1~19のいずれか一形態に記載の活性繊維材料。
28. 活性繊維材料の乾強度が、約20cN/tex~約28cN/texである、実施形態1~27のいずれか一形態に記載の活性繊維材料。
29. 活性繊維材料の破断伸度(乾式条件)が、約16%~約25%である、実施形態1~28のいずれか一形態に記載の活性繊維材料。
30. 活性繊維材料のフィニッシュが、約0.15%~約0.40%である、実施形態1~29のいずれか一形態に記載の活性繊維材料。
31. 糸の形態である、実施形態1~30のいずれか一形態に記載の活性繊維材料。
32. 糸が紡績糸である、実施形態31に記載の活性繊維材料。
33. 実施形態1~30のいずれか一形態に記載の活性繊維材料又は実施形態31若しくは32に記載の糸を含むファブリック。
34. 実施形態1~30のいずれか一形態に記載の活性繊維材料が、不織布の形態である、実施形態33に記載のファブリック。
35. 1種以上の天然又は合成繊維をさらに含む、実施形態33又は34に記載のファブリック。
36. 1種以上の天然又は合成繊維が、綿、羊毛、麻、絹、ラミー、黄麻及びそれらの混合物からなる群から選択される、実施形態35に記載のファブリック。
37. 1種以上の天然又は合成繊維が、アクリリック、アセテート、ライクラ、スパンデックス、ポリエステル、ナイロン、レーヨン、ポリウレタン、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリエチレン及びそれらの混合物からなる群から選択される、実施形態35に記載のファブリック。
38. 約30%~約100重量%の実施形態1~30のいずれか一形態に記載の活性繊維材料を含む、実施形態33~37のいずれか一形態に記載のファブリック。
39. 実施形態1~30のいずれか一形態に記載の活性繊維材料又は実施形態31若しくは32に記載の糸;
綿;及び
ポリエステル
を含む、実施形態33~38のいずれか一形態に記載のファブリック。
40. 約60%の実施形態1~30のいずれか一形態に記載の活性繊維材料又は実施形態31若しくは32に記載の糸;
約20%の綿;及び
約20%のポリエステル
を含む、実施形態39に記載のファブリック。
41. ファブリック重量が、約30gsm~約950gsmである、実施形態33~40のいずれか一形態に記載のファブリック。
42. ベースラインの経皮的酸素分圧(tcPO2)と比べて少なくとも約7%のtcPO2の増加をもたらす、実施形態33~40のいずれか一形態に記載のファブリック。
43. ベースラインの経皮的酸素分圧(tcPO2)と比べて約9.4%~約14.3%のtcPO2の増加をもたらす、実施形態33~42のいずれか一形態に記載のファブリック。
44. 約0.25mW/cm2~約2.00mW/cm2の放出力差(ΔEP)をもたらす、実施形態33~43のいずれか一形態に記載のファブリック。
45. 少なくとも約0.25mW/cm2のΔEPをもたらす、実施形態33~44のいずれか一形態に記載のファブリック。
46. 活性繊維材料を作製する方法であって、複数の鉱物粒子をセルロース又はセミセルロース担体材料に懸濁して、活性繊維材料を提供するステップを含み、鉱物粒子が、繊維材料の約1.25重量%~約10重量%を占める、方法。
47. 鉱物粒子を担体材料に懸濁する前に、該鉱物粒子の平均粒径を約2.0μm未満に低減するステップをさらに含む、実施形態46に記載の方法。
48. 活性繊維材料を紡績して、糸を提供するステップをさらに含む、実施形態47に記載の方法。
49. 糸を1種以上の天然又は合成繊維と製織して、ファブリックを提供するステップをさらに含む、実施形態48に記載の方法。
50. 糸を1種以上の天然又は合成繊維と製編して、ファブリックを提供するステップをさらに含む、実施形態49に記載の方法。
51. 不織布を活性繊維材料から調製するステップをさらに含む、実施形態47に記載の方法。
52. 実施形態46又は47に記載の方法によって調製された活性繊維材料。
53. 実施形態49~51のいずれか一形態に記載の方法によって調製されたファブリック。
54. 繊維、糸又はファブリックが、少なくとも1.0%の灰分試験値を与える、実施形態1~31若しくは52のいずれか一形態に記載の繊維材料、実施形態33若しくは34に記載の糸又は実施形態33~45のいずれか一形態に記載のファブリック。
55. 繊維、糸又はファブリックが、少なくとも1.5%の灰分試験値を与える、実施形態1~31若しくは52のいずれか一形態に記載の繊維材料、実施形態33若しくは34に記載の糸又は実施形態33~45のいずれか一形態に記載のファブリック。
56. 繊維、糸又はファブリックが、少なくとも2.0%の灰分試験値を与える、実施形態1~31若しくは52のいずれか一形態に記載の繊維材料、実施形態33若しくは34に記載の糸又は実施形態33~45のいずれか一形態に記載のファブリック。
57. 繊維、糸又はファブリックが、少なくとも2.5%の灰分試験値を与える、実施形態1~31若しくは52のいずれか一形態に記載の繊維材料、実施形態33若しくは34に記載の糸又は実施形態33~45のいずれか一形態に記載のファブリック。
58. 繊維、糸又はファブリックが、少なくとも3.0%の灰分試験値を与える、実施形態1~31若しくは52のいずれか一形態に記載の繊維材料、実施形態33若しくは34に記載の糸又は実施形態33~45のいずれか一形態に記載のファブリック。
59. 繊維又は糸が、ベースラインの経皮的酸素分圧(tcPO2)と比べて少なくとも約7%のtcPO2の増加をもたらす、実施形態1~31若しくは52のいずれか一形態に記載の繊維材料又は実施形態33若しくは34に記載の糸。
60. 繊維又は糸が、ベースラインの経皮的酸素分圧(tcPO2)と比べて約9.4%~約14.3%のtcPO2の増加をもたらす、実施形態1~31若しくは52のいずれか一形態に記載の繊維材料又は実施形態33若しくは34に記載の糸。
61. 繊維又は糸が、約0.25mW/cm2~約2.00mW/cm2の放出力差(ΔEP)を与える、実施形態1~31若しくは52のいずれか一形態に記載の繊維材料又は実施形態33若しくは34に記載の糸。
62. 繊維又は糸が、少なくとも約0.25mW/cm2のΔEPを与える、実施形態1~31若しくは52のいずれか一形態に記載の繊維材料又は実施形態33若しくは34に記載の糸。
Claims (53)
- セルロース又はセミセルロース担体材料;及び
前記担体材料内に配置された複数の鉱物粒子
を含む活性繊維材料であって、
前記鉱物粒子が、前記繊維材料の約1.25重量%~約10重量%を占める、活性繊維材料。 - 前記鉱物粒子が、前記繊維材料の約2重量%~約7重量%を占める、請求項1に記載の活性繊維材料。
- 前記鉱物粒子が、前記繊維材料の約5重量%を占める、請求項1に記載の活性繊維材料。
- 前記鉱物粒子が、前記繊維材料の約10重量%を占める、請求項1に記載の活性繊維材料。
- 前記セルロース又はセミセルロース担体材料が、リヨセル、モダール、レーヨン、ビスコース及びそれらの混合物からなる群から選択される、請求項1~4のいずれか一項に記載の活性繊維材料。
- 前記セルロース又はセミセルロース担体材料が、リヨセル、モダール、レーヨン、若しくはビスコース又はそれらの混合物を含む、請求項5に記載の活性繊維材料。
- 前記セルロース又はセミセルロース材料が、ビスコースである、請求項1~4のいずれか一項に記載の活性繊維材料。
- 前記セルロース又はセミセルロース担体材料が、竹、ダイズ又はサトウキビから作製される、請求項1~7のいずれか一項に記載の活性繊維材料。
- 前記セルロース又はセミセルロース担体材料が、木質部から作製される、請求項1~7のいずれか一項に記載の活性繊維材料。
- 前記木質部が軟材である、請求項9に記載の活性繊維材料。
- 前記軟材が、トウヒ、マツ、モミ、カラマツ、ツガ及びそれらの混合物からなる群から選択される、請求項10に記載の活性繊維材料。
- 前記木質部が硬材である、請求項9に記載の活性繊維材料。
- 前記硬材が、オーク、ブナ、カバノキ、アスペン、ポプラ、ユーカリ及びそれらの混合物からなる群から選択される、請求項12に記載の活性繊維材料。
- 前記硬材がユーカリではない、請求項12に記載の活性繊維材料。
- 前記鉱物粒子が、電磁的に活性な鉱物粒子である、請求項1~14のいずれか一項に記載の活性繊維材料。
- 前記鉱物粒子が、約2.0μm未満の平均粒径を有する、請求項1~15のいずれか一項に記載の活性繊維材料。
- 前記鉱物粒子が、約1.5μm未満の平均粒径を有する、請求項1~16のいずれか一項に記載の活性繊維材料。
- 前記鉱物粒子が、炭化ケイ素(SiC)、炭化カルシウム(CaC2)、二酸化チタン(TiO2)、酸化アルミニウム(Al2O3)、二酸化ケイ素(SiO2)、ラピス、酸化ジルコニウム、石英、ホウ素、トルマリン、マンガン、カオリン粘土、シリカ、炭素、黄水晶、カーネリアン及びそれらの混合物からなる群から選択される、請求項1~17のいずれか一項に記載の活性繊維材料。
- 前記鉱物粒子が、炭化ケイ素(SiC)、二酸化チタン(TiO2)、二酸化ジルコニウム(ZrO2)、酸化アルミニウム(Al2O3)若しくは二酸化ケイ素(SiO2)又はそれらの混合物を含む、請求項1~17のいずれか一項に記載の活性繊維材料。
- 約630~約800nmの波長を有する電磁放射線を通過させることができる、請求項1~19のいずれか一項に記載の活性繊維材料。
- 前記鉱物粒子が、約0.601~約1.015μmの間の波長を有する電磁放射線に対して活性である、請求項1~19のいずれか一項に記載の活性繊維材料。
- 前記担体材料が、約0.5μm~約11μmの間の波長を有する電磁放射線を透過させる、請求項1~19のいずれか一項に記載の活性繊維材料。
- 前記担体材料が、約200nm~約900nmの間の波長を有する電磁放射線を透過させる、請求項1~19のいずれか一項に記載の活性繊維材料。
- 約400nm~約14,000nmの間の範囲の電磁放射線を吸収する、請求項1~19のいずれか一項に記載の活性繊維材料。
- 約400nm~約14,000nmの間の範囲の電磁放射線を偏向させる、請求項1~19のいずれか一項に記載の活性繊維材料。
- 約200nm~約1,100nmの間の範囲の光を発する、請求項1~19のいずれか一項に記載の活性繊維材料。
- 約350nm~約800nmの間の範囲の波長で光を発する、請求項1~19のいずれか一項に記載の活性繊維材料。
- 前記活性繊維材料の乾強度が、約20cN/tex~約28cN/texである、請求項1~27のいずれか一項に記載の活性繊維材料。
- 前記活性繊維材料の破断伸度(乾式条件)が、約16%~約25%である、請求項1~28のいずれか一項に記載の活性繊維材料。
- 前記活性繊維材料のフィニッシュが、約0.15%~約0.40%である、請求項1~29のいずれか一項に記載の活性繊維材料。
- 糸の形態である、請求項1~30のいずれか一項に記載の活性繊維材料。
- 前記糸が紡績糸である、請求項31に記載の活性繊維材料。
- 請求項1~30のいずれか一項に記載の活性繊維材料又は請求項31若しくは32に記載の糸を含むファブリック。
- 請求項1~30のいずれか一項に記載の活性繊維材料が、不織布の形態である、請求項33に記載のファブリック。
- 1種以上の天然又は合成繊維をさらに含む、請求項33又は34に記載のファブリック。
- 前記1種以上の天然又は合成繊維が、綿、羊毛、麻、絹、ラミー、黄麻及びそれらの混合物からなる群から選択される、請求項35に記載のファブリック。
- 前記1種以上の天然又は合成繊維が、アクリリック、アセテート、ライクラ、スパンデックス、ポリエステル、ナイロン、レーヨン、ポリウレタン、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリエチレン及びそれらの混合物からなる群から選択される、請求項35に記載のファブリック。
- 約30重量%~約100重量%の請求項1~30のいずれか一項に記載の活性繊維材料を含む、請求項33~37のいずれか一項に記載のファブリック。
- 請求項1~30のいずれか一項に記載の活性繊維材料又は請求項31若しくは32に記載の糸;
綿;及び
ポリエステル
を含む、請求項33~38のいずれか一項に記載のファブリック。 - 約60%の請求項1~30のいずれか一項に記載の活性繊維材料又は請求項31若しくは32に記載の糸;
約20%の綿;及び
約20%のポリエステル
を含む、請求項39に記載のファブリック。 - ファブリック重量が、約30gsm~約950gsmである、請求項33~40のいずれか一項に記載のファブリック。
- ベースラインの経皮的酸素分圧(tcPO2)と比べて少なくとも約7%のtcPO2の増加をもたらす、請求項33~40のいずれか一項に記載のファブリック。
- ベースラインの経皮的酸素分圧(tcPO2)と比べて約9.4%~約14.3%のtcPO2の増加をもたらす、請求項33~42のいずれか一項に記載のファブリック。
- 約0.25mW/cm2~約2.00mW/cm2の放出力差(ΔEP)をもたらす、請求項33~43のいずれか一項に記載のファブリック。
- 少なくとも約0.25mW/cm2のΔEPをもたらす、請求項33~44のいずれか一項に記載のファブリック。
- 活性繊維材料を作製する方法であって、複数の鉱物粒子をセルロース又はセミセルロース担体材料に懸濁して、活性繊維材料を提供するステップを含み、前記鉱物粒子が、前記繊維材料の約1.25重量%~約10重量%を占める、方法。
- 前記鉱物粒子を前記担体材料に懸濁する前に、前記鉱物粒子の平均粒径を約2.0μm未満に低減するステップをさらに含む、請求項46に記載の方法。
- 前記活性繊維材料を紡績して、糸を提供するステップをさらに含む、請求項47に記載の方法。
- 前記糸を1種以上の天然又は合成繊維と製織して、ファブリックを提供するステップをさらに含む、請求項48に記載の方法。
- 前記糸を1種以上の天然又は合成繊維と製編して、ファブリックを提供するステップをさらに含む、請求項49に記載の方法。
- 不織布を前記活性繊維材料から調製するステップをさらに含む、請求項47に記載の方法。
- 請求項46又は47に記載の方法によって調製された活性繊維材料。
- 請求項49~51のいずれか一項に記載の方法によって調製されたファブリック。
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