JP6612664B2

JP6612664B2 - 繊維配向シート

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Publication number: JP6612664B2
Application number: JP2016053090A
Authority: JP
Inventors: 陽子徳野; 育生植松
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2016-03-16
Filing date: 2016-03-16
Publication date: 2019-11-27
Anticipated expiration: 2036-03-16
Also published as: EP3702507A1; EP3460115A4; EP3460115B1; CN107407028A; EP3702507B1; JP2017166092A; CN111996680A; CN107407028B; EP3460115A1; CN111996680B; WO2017158868A1

Description

本発明の実施形態は、繊維配向シートに関する。

エレクトロスピニング法（電界紡糸法、電荷誘導紡糸法などとも称される）を用いて微細な繊維を形成し、形成された繊維を堆積させることで作成された堆積体がある。
この場合、エレクトロスピニング法を用いて形成された繊維は引張強度が低いため、堆積体の引張強度も低くなる。
また、堆積体は、繊維をランダムに堆積して作成されるため引張強度の異方性を高くすることもできない。
そのため、引張強度が高く、且つ、引張強度の異方性が高いシートの開発が望まれていた。

特開２０１３−１３９６５５号公報

本発明が解決しようとする課題は、引張強度が高く、且つ、引張強度の異方性が高い繊維配向シートを提供することである。

実施形態に係る繊維配向シートは、含まれている繊維が密着状態にあり、前記繊維は、コラーゲン、ラミニン、ゼラチン、および、キチンの少なくとも１つを含み、第１の方向における引張強度をＦ１、前記第１の方向に直交する第２の方向における引張強度をＦ２とした場合に、以下の（１）〜（３）を全て満足する。
（１）Ｆ２＞Ｆ１である。
（２）Ｆ１が１ＭＰａ以上である。
（３）Ｆ２／Ｆ１が２以上である。

エレクトロスピニング装置１を例示するための模式図である。（ａ）は、静止した平板状の収集部に繊維６を堆積した場合の電子顕微鏡写真である。（ｂ）は、回転している収集部４の上に繊維６を堆積した場合の電子顕微鏡写真である。（ａ）、（ｂ）は、乾燥前の状態を例示するための模式斜視図である。（ａ）、（ｂ）は、堆積体７と基台１００との間に滑りが生じる状態で乾燥させた場合を例示するための模式斜視図である。（ａ）、（ｂ）は、堆積体７と基台１００との間に滑りが生じ難い状態で乾燥させた場合を例示するための模式斜視図である。（ａ）は、堆積体７の電子顕微鏡写真である。（ｂ）は、繊維配向シート７０ａ、７０ｂの電子顕微鏡写真である。図７（ａ）、（ｂ）は、繊維配向シート７０ａ、７０ｂの光学顕微鏡写真である。エレクトロスピニング装置１により形成された繊維６におけるコラーゲン分子の配向を例示するための模式図である。（ａ）〜（ｄ）は、繊維６の表面の原子間力顕微鏡写真である。引張試験に用いる試験片Ｃ、Ｄを例示するための模式図である。（ａ）、（ｂ）は、引張試験の様子を例示するための写真である。（ａ）は、試験片Ｄの光学顕微鏡写真である。（ｂ）は、試験片Ｃの光学顕微鏡写真である。堆積体７の引張試験の結果を例示するためのグラフ図である。堆積体７の引張試験の結果と、繊維配向シート７０ａ、７０ｂの引張試験の結果とを比較するためのグラフ図である。

以下、実施の形態について説明する。
（繊維配向シート）
本実施の形態に係る繊維配向シートは、繊維を含んでいる。
繊維は、例えば、エレクトロスピニング法を用いて形成することができる。
繊維は、高分子物質を含んでいる。高分子物質は、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ナイロン、アラミド、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリフッ化ビニリデン、ポリエーテルスルホンなどの工業材料、コラーゲン、ラミニン、ゼラチン、ポリアクリロニトリル、キチン、ポリグリコール酸、ポリ乳酸などの生体親和性材料などとすることができる。ただし、高分子物質は、例示をしたものに限定されるわけではない。

また、繊維同士は密着している。なお、後述する「密着工程」で用いる溶剤によっては、繊維の一部分が溶融し、溶融した部分において繊維同士が溶着している場合もあり得る。
そのため、本明細書においては、繊維同士が密着している状態、および、繊維同士が密着しさらに一部が溶着している状態を「密着状態」と称する。

繊維配向シートにおいては、含まれている繊維が密着状態にあるため、繊維の直径寸法を測定することが難しい（図６（ｂ）を参照）。
ただし、後述する引張強度の異方性や、分子の長軸が延びる方向などから、密着状態にある繊維が存在することは証明できる。
また、後述する密着工程において、繊維がなるべく溶解しないようにされるため、繊維配向シートに含まれる繊維の直径寸法は、堆積体に含まれる繊維の直径寸法とすることができる。

この場合、堆積体に含まれる繊維の平均直径は、０．０５μｍ以上、５μｍ以下とすることができる。
堆積体に含まれる繊維の平均直径は、例えば、後述する堆積体７の表面の電子顕微鏡写真を撮影し（図６（ａ）を参照）、電子顕微鏡写真により確認された任意の１００本の繊維の直径寸法を平均することで求めることができる。

また、繊維配向シートにおいては、含まれている繊維が密着状態となっているので、繊維配向シートに含まれる空隙は小さなものとなる。繊維配向シートに含まれる空隙の最大寸法は、例えば、０．５μｍ未満である。空隙の最大寸法は、例えば、繊維配向シートの表面の電子顕微鏡写真を撮影し、電子顕微鏡写真により確認された空隙の寸法を測定することで求めることができる。

含まれている繊維士が密着状態となっていれば、繊維配向シートの引張強度を高くすることができる。
引張強度は、定速伸張形引張試験機などにより測定することができる。この場合、引張強度は、例えば、ＪＩＳＰ８１１３に準拠して測定することができる。

また、繊維配向シートにおいては、繊維の延びる方向がほぼ揃っている。すなわち、繊維配向シートにおいては、繊維が大体同じ方向に延びている。本明細書においては、繊維が大体同じ方向に延びていることを、繊維が「配向」されていると称する。
繊維が「配向」されていれば、繊維が延びる方向における繊維配向シートの引張強度は高くなる。一方、繊維の延びる方向と直交する方向における繊維配向シートの引張強度は低くなる。そのため、繊維配向シートの引張強度に異方性を持たせることができる。しかし、繊維の延びる方向と直交する方向における繊維配向シートの引張強度が低いことで、シートの機械的強度が不足し、装置内の搬送や培養実験、外科治療における作業が難しくなる場合がある。含まれている繊維が密着状態となっていれば、繊維が延びる方向と直交する方向における繊維配向シートの引張強度を高くすることができる。

一方の方向（第１の方向の一例に相当する）における繊維配向シートの引張強度をＦ１とし、この方向に直交する方向（第２の方向の一例に相当する）における繊維配向シートの引張強度をＦ２とした場合、本実施の形態に係る繊維配向シートにおけるＦ１は１ＭＰａ以上であり、Ｆ２／Ｆ１は２以上である。ただし、Ｆ２＞Ｆ１である。

ここで、繊維をランダムに堆積させて作成された堆積体は、引張強度が低く、且つ、堆積体の引張強度の異方性は低くなる（堆積体の引張強度の等方性は高くなる）。
この場合、前述したＦ２／Ｆ１は６〜１０程度となるが、Ｆ１が１ＭＰａ未満となり、裂け易い材料になる。
そのため、Ｆ２／Ｆ１を求めれば、繊維が配向されているか否かが分かる。

また、特定の技術分野や用途などによっては、繊維の配向の度合いが高い（Ｆ２／Ｆ１が大きい）ことが重要となる場合もある。
本実施の形態に係る繊維配向シートは、繊維の配向の度合いが高いので、特定の技術分野や用途などにも適用することが可能となる。
例として、繊維の配向方向には高い引張強度や分子配向度を与えることができる。また、繊維の配向と直交する方向には、高い伸び特性を与えることができる。

また、延伸された高分子物質においては、分子の長軸が延びる方向（分子軸）が、高分子物質（繊維）が延びる方向となる傾向がある。そのため、繊維配向シートの表面における分子の長軸が延びる方向を調べれば、繊維が延びる方向、ひいては、繊維が配向されているか否かが分かる。
分子の長軸が延びる方向は、高分子物質の種類に応じた構造決定方法を用いて知ることができる。
例えば、ポリスチレンなどの場合にはラマン分光法を用いることができ、ポリイミドなどの場合には偏光吸光度分析法を用いることができる。
ここでは一例として、高分子物質がコラーゲンなどのアミド基を有する有機化合物である場合を説明する。アミド基を有する有機化合物の場合には、例えば、赤外分光法の一種である偏光ＦＴ−ＩＲ−ＡＴＲ法を用いて分子の長軸が延びる方向、ひいては繊維が配向されているか否かを知ることができる。

この場合、以下の様にして、繊維配向シートの表面を偏光ＦＴ−ＩＲ−ＡＴＲ法により分析して、分子の長軸が延びる方向を求めることができる。
波数が１６４０ｃｍ^−１の場合の吸収強度をＴ１、波数が１５４０ｃｍ^−１の場合の吸収強度をＴ２とする。
この場合、吸収強度Ｔ１は、分子の長軸が延びる方向と直交する方向における吸収強度となる。吸収強度Ｔ２は、分子の長軸が延びる方向における吸収強度となる。
そのため、所定の偏光方向における吸光度比Ｒ１（Ｔ１／Ｔ２）が小さくなれば、その偏光方向に延びている分子が多いことが分かる。

また、所定の偏光方向における吸光度比Ｒ１と、繊維配向シートの向きを変えた場合（例えば、繊維配向シートの向きを９０°回転させた場合）の吸光度比Ｒ２を求め、Ｒ１／Ｒ２を配向度パラメータとすることができる。ただし、Ｒ１＞Ｒ２である。
本実施の形態に係る繊維配向シートにおいては、Ｒ１／Ｒ２が大きくなる。例えば、後述するように、Ｒ１／Ｒ２は、１．１以上となる。

Ｒ１／Ｒ２が大きいということは、分子の長軸が延びる方向が揃っていることを意味している。
また、前述したように、延伸された高分子物質においては、分子の長軸が延びる方向が、繊維が延びる方向となる傾向がある。そのため、Ｒ１／Ｒ２が大きいということは、繊維が配向されている（繊維が延びる方向が揃っている）ことを意味している。

また、特定の技術分野や用途などによっては、繊維に含まれる高分子物質の分子の長軸が延びる方向が揃っている（Ｒ１／Ｒ２が大きい）ことが重要となる場合もある。
本実施の形態に係る繊維配向シートは、繊維に含まれる高分子物質の分子の長軸が延びる方向が揃っている（Ｒ１／Ｒ２が大きい）ので、特定の技術分野や用途などにも適用することが可能となる。

（繊維配向シートの製造方法）
次に、本実施の形態に係る繊維配向シートの製造方法について説明する。
まず、エレクトロスピニング装置１を用いて、微細な繊維を形成し、形成された繊維を堆積させて堆積体を形成する。また、形成された繊維を堆積させる際に、繊維を機械的に一方向に引っ張ることで、堆積体における繊維の延びる方向がなるべく揃うようにする。

図１は、エレクトロスピニング装置１を例示するための模式図である。
図１に示すように、エレクトロスピニング装置１には、ノズル２、電源３、および収集部４が設けられている。
ノズル２の内部には、原料液５を排出するための孔が設けられている。
電源３は、ノズル２に所定の極性の電圧を印加する。例えば、電源３は、ノズル２と収集部４との間の電位差が１０ｋＶ以上となるように、ノズル２に電圧を印加する。ノズル２に印加する電圧の極性は、プラスとすることもできるし、マイナスとすることもできる。なお、図１に例示をした電源３は、ノズル２にプラスの電圧を印加する。
収集部４は、ノズル２の原料液５が排出される側に設けられている。収集部４は、接地されている。収集部４には、ノズル２に印加する電圧と逆極性の電圧を印加するようにしてもよい。また、収集部４は、円柱状を呈し、回転するようになっている。

原料液５は、高分子物質を溶媒に溶解したものである。
高分子物質には特に限定がなく、形成したい繊維６の材質に応じて適宜変更することができる。高分子物質は、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ナイロン、アラミドなどの工業材料、コラーゲン、ラミニン、ゼラチン、ポリアクリロニトリル、キチン、ポリグリコール酸などの生体親和性材料などとすることができる。
溶媒は、高分子物質を溶解することができるものであればよい。溶媒は、溶解させる高分子物質に応じて適宜変更することができる。溶媒は、例えば、水、アルコール類（メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、トリフルオロエタノール、ヘキサフルオロ−２−プロパノールなど）、アセトン、ベンゼン、トルエン、シクロヘキサノン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ジメチルスルホキシドなどとすることができる。
また、無機電解質、有機電解質、界面活性剤、消泡剤などの添加剤を使用してもよい。
なお、高分子物質および溶媒は、例示をしたものに限定されるわけではない。

原料液５は、表面張力によりノズル２の排出口の近傍に留まっている。
電源３は、ノズル２に電圧を印加する。すると、排出口の近傍にある原料液５が所定の極性に帯電する。図１に例示をしたものの場合には、排出口の近傍にある原料液５がプラスに帯電する。
収集部４は、接地されているので、ノズル２と収集部４の間に電界が形成される。そして、電気力線に沿って作用する静電力が表面張力より大きくなると、排出口の近傍にある原料液５が静電力により収集部４に向けて引き出される。引き出された原料液は、引き伸ばされ、原料液に含まれる溶媒が揮発することで繊維６が形成される。形成された繊維６が回転している収集部４の上に堆積することで、堆積体７が形成される。また、回転している収集部４の上に繊維６が堆積する際に、繊維６が回転方向に引っ張られる。
すなわち、形成された繊維６を堆積させる際に、繊維６を機械的に一方向に引っ張ることで、堆積体７における繊維の延びる方向が揃えられる。

なお、繊維６を機械的に一方向に引っ張る方法は例示をしたものに限定されるわけではない。例えば、繊維６が引き出される方向にガスを流し、ガス流により繊維６を機械的に一方向に引っ張ることもできる。

図２（ａ）は、静止した平板状の収集部に繊維６を堆積した場合の電子顕微鏡写真である。
図２（ｂ）は、回転している収集部４の上に繊維６を堆積した場合の電子顕微鏡写真である。
図２（ａ）、（ｂ）から分かるように、形成された繊維６を堆積させる際に、繊維６を機械的に一方向に引っ張れば、堆積体７における繊維６が延びる方向をある程度揃えることができる。また、繊維６同士の間の隙間（空隙）を少なくすることができる。

ところが、回転する収集部４やガス流により繊維６を機械的に一方向に引っ張ると、風や電界の乱れが発生する。そのため、繊維６を機械的に一方向に引っ張るだけでは、繊維６が延びる方向を揃えることに限界がある。

そこで、本実施の形態に係る繊維配向シートの製造方法においては、以下の密着工程を行うことで、繊維６が延びる方向をさらに揃えるようにしている。
まず、堆積体７に揮発性の液体を供給する。
例えば、堆積体７を揮発性の液体に浸漬させる。
揮発性の液体には特に限定はないが、繊維６がなるべく溶解しないものとすることが好ましい。揮発性の液体は、例えば、アルコール類（メタノール、エタノール、イソプロピルアルコールなど）や、アルコール水溶液、アセトン、アセトニトリル、エチレングリコールなどとすることができる。

次に、以下の乾燥工程を行う。
図３（ａ）、（ｂ）は、乾燥前の状態を例示するための模式斜視図である。
まず、図３（ａ）に示すように、揮発性の液体を含む堆積体７を基台１００の上に載置する。
乾燥前においては、図３（ｂ）に示すように、繊維６が延びる方向がある程度揃えられている。

続いて、揮発性の液体を含む堆積体７を乾燥させる。
図４（ａ）、（ｂ）は、堆積体７と基台１００との間に滑りが生じる状態で乾燥させた場合を例示するための模式斜視図である。
図５（ａ）、（ｂ）は、堆積体７と基台１００との間に滑りが生じ難い状態で乾燥させた場合を例示するための模式斜視図である。
なお、堆積体７と基台１００との間の滑りは、繊維６の材料と、基台１００の材料とで制御することができる。例えば、繊維６の材料がコラーゲンである場合には、基台１００の材料をポリスチレンとすることで、堆積体７と基台１００との間の滑りを抑制することができる。

乾燥手段には特に限定はない。例えば、揮発性の液体を含む堆積体７を大気中で乾燥させてもよいし（自然乾燥）、加熱して乾燥させてもよいし（加熱乾燥）、減圧環境下で乾燥させてもよい（減圧乾燥）。

堆積体７と基台１００との間に滑りが生じる状態で乾燥させた場合には、図４（ａ）に示すように、堆積体７の体積が全体的に収縮して繊維配向シート７０ａが形成される。堆積体７と基台１００との間に滑りが生じ難い状態で乾燥させた場合には、図５（ａ）に示すように、堆積体７の厚み寸法が主に収縮して繊維配向シート７０ｂが形成される。

ここで、繊維６と繊維６の間にある揮発性の液体には、毛管力が働いている。すなわち、繊維６と繊維６を密着させる方向に力が加わっている。そのため、乾燥が進むにつれ（揮発性の液体が除去されるにつれ）、繊維６と繊維６の間の距離が縮まり、図４（ｂ）、図５（ｂ）に示すように、繊維６と繊維６が密着状態となる。
以上の様にして、本実施の形態に係る繊維配向シート７０ａ、７０ｂを製造することができる。

図６（ａ）は、堆積体７の電子顕微鏡写真である。すなわち、図６（ａ）は、揮発性の液体が供給される前の繊維６の状態を表している。
図６（ｂ）は、繊維配向シート７０ａ、７０ｂの電子顕微鏡写真である。すなわち、図６（ｂ）は、揮発性の液体が除去（乾燥）された後の繊維６の状態を表している。
図６（ａ）、（ｂ）から分かるように、前述した密着工程を行えば、繊維６と繊維６が密着状態となる。この場合、図６（ｂ）から分かるように、電子顕微鏡写真では繊維６が確認できないほど繊維６同士が密着した状態となる。
繊維６同士が密着状態となっていれば、繊維６が延びる方向をさらに揃えることができる。すなわち、繊維配向シート７０ａ、７０ｂにおいては、繊維６が配向されている。
なお、繊維配向シート７０ａ、７０ｂにおいて、繊維６同士が密着状態となっており、また、繊維６が配向されていることは、前述した引張強度の異方性や、分子の長軸が延びる方向などにより確認することができる。

またさらに、光学顕微鏡を用いれば繊維６に由来する配向の方向を確認することができる。
図７（ａ）、（ｂ）は、繊維配向シート７０ａ、７０ｂの光学顕微鏡写真である。
図７（ａ）、（ｂ）から分かるように、繊維配向シート７０ａ、７０ｂの表面を光学顕微鏡により観察すると、ピッチ寸法が１００μｍ程度の縞構造を確認することができた。
この様な縞構造は、揮発性の液体が除去されて繊維６と繊維６が密着するにつれて、複数の繊維６の束が集合体となって一定間隔で収縮したため形成されたものと考えられる。

（実施例）
以下、実施例に基づいて繊維配向シートをさらに詳細に説明する。ただし、以下の実施例は、本発明を限定するものではない。
まず、以下のようにして堆積体７を形成した。
高分子物質は、生体親和性材料であるコラーゲンとした。
溶媒は、トリフルオロエタノールと、純水の混合溶媒とした。
原料液５は、２ｗｔ％〜１０ｗｔ％のコラーゲンと、８０ｗｔ％〜９７ｗｔ％のトリフルオロエタノールと、１ｗｔ％〜１５ｗｔ％の純水との混合液とした。
エレクトロスピニング装置１は、図１に例示をした回転する収集部４を有するものとした。
エレクトロスピニング装置１により形成された繊維６は、コラーゲンを１０ｗｔ％以上含むものとなった。
また、繊維６の直径は、７０ｎｍ〜１８０ｎｍ程度であった。
また、回転する収集部４により繊維６を機械的に一方向に引っ張ることで、堆積体７における繊維６が延びる方向をある程度揃えた。この場合、堆積体７における繊維６の状態は、前述した図２（ｂ）に示したものとなった。

図８は、エレクトロスピニング装置１により形成された繊維６におけるコラーゲン分子の配向を例示するための模式図である。
図９（ａ）〜（ｄ）は、繊維６の表面の原子間力顕微鏡写真である。
図９（ａ）は、形状像である。図９（ｂ）は、位相像である。図９（ｃ）は、図９（ａ）中のＡ部の拡大写真である。図９（ｄ）は、図９（ｂ）中のＢ部の拡大写真である。
原子間力顕微鏡で位相像を取得すれば、繊維６の表面の弾性率変化を解析することができる。すなわち、位相像により、繊維６の表面における硬さ（弾性率）の差に由来にする筋状のコントラストを確認することができる。
図９（ａ）〜（ｄ）から分かるように、エレクトロスピニング装置１により形成された繊維６の表面を原子間力顕微鏡で分析すると、繊維６の軸方向に硬さの差に由来する筋状のコントラストを確認することができる。
この様な構成を有する繊維６を配向させれば、高い分子配向度を得ることができるものと考えられる。

次に、堆積体７をエタノールに浸漬させた。エタノールの濃度は、４０ｗｔ％〜ほぼ１００ｗｔ％で行った。また、エタノールへの浸漬は大気中で行った。エタノールの温度は室温とした。浸漬時間は特に限定せず、エタノールが堆積体７中に十分に充填された時点で、堆積体７をエタノールから引き上げた。

次に、エタノールを含む堆積体７を乾燥させた。
乾燥は、大気中で行い、乾燥温度は室温とした。すなわち、エタノールを含む堆積体７を自然乾燥させた。
この場合、堆積体７と基台１００との間に滑りが生じる状態で乾燥させることで繊維配向シート７０ａを作成した。また、堆積体７と基台１００との間に滑りが生じ難い状態で乾燥させることで繊維配向シート７０ｂを作成した。なお、堆積体７と基台１００との間に滑りが生じ難い状態で乾燥させる場合には、ポリスチレンを用いて形成された基台１００を用いた。

以上の様にして、コラーゲンを含む繊維配向シート７０ａ、７０ｂを製造した。この場合、繊維配向シートにおける繊維６の状態は、前述した図６（ｂ）、図７（ａ）、（ｂ）に示したものとなった。
図６（ｂ）、図７（ａ）、（ｂ）から分かるように、繊維配向シート７０ａ、７０ｂに含まれる空隙は確認されなかった。

図１０は、引張試験に用いる試験片Ｃ、Ｄを例示するための模式図である。
図１０に示すように、試験片の長手方向が繊維６が延びる方向に平行なものを試験片Ｃ、試験片の長手方向が繊維６が延びる方向に垂直なものを試験片Ｄとした。
図１１（ａ）、（ｂ）は、引張試験の様子を例示するための写真である。
図１１（ａ）は、引張試験開始時の様子を例示するための写真である。図１１（ｂ）は、試験片の破断時の様子を例示するための写真である。
図１２（ａ）は、試験片Ｄの光学顕微鏡写真である。
図１２（ｂ）は、試験片Ｃの光学顕微鏡写真である。

図１３は、堆積体７の引張試験の結果を例示するためのグラフ図である。
なお、コラーゲンを含む試験片Ｃ、Ｄの厚み寸法は９０μｍ程度、幅寸法は２ｍｍ、長さ寸法は１２ｍｍとした。また、伸張速度は、１ｍｍ／ｍｉｎとした。
図１３から分かるように、試験片Ｃの引張強度／試験片Ｄの引張強度は５．６、引っ張り伸び率は、９％〜１１％であった。
なお、引張強度は、最大応力／断面積としている。

図１４は、堆積体７の引張試験の結果と、繊維配向シート７０ａ、７０ｂの引張試験の結果とを比較するためのグラフ図である。
なお、試験片Ｃ１、Ｄ１は堆積体７から形成された試験片、試験片Ｃ２、Ｄ２は繊維配向シート７０ａ、７０ｂ（前述した密着工程が施された堆積体７）から形成された試験片である。
なお、コラーゲンを含む試験片Ｃ１、Ｃ２、Ｄ１、Ｄ２の厚み寸法は３０μｍ程度、幅寸法は２ｍｍ、長さ寸法は１２ｍｍとした。また、伸張速度は、１ｍｍ／ｍｉｎとした。
ここで、繊維配向シート７０ａ、７０ｂの基台１００側には、エタノール処理により繊維６がより緻密に密着した硬い面が形成される。
そのため、試験片Ｄ１において、この硬い面が、引張試験の初期に破断することで、図１４に示すような引張応力のピークが生じたものと考えられる。

一方の方向における繊維配向シート７０ａ、７０ｂの引張強度をＦ１とし、この方向に直交する方向における繊維配向シート７０ａ、７０ｂの引張強度をＦ２とした場合、Ｆ１は２８ＭＰａとなり、Ｆ２／Ｆ１は３．２となった。ただし、Ｆ２＞Ｆ１である。
そのため、繊維配向シート７０ａ、７０ｂは、引張強度が高く、且つ、引張強度の異方性が高いものであることが証明された。また、繊維配向シート７０ａ、７０ｂは、繊維６が配向されている（繊維６が延びる方向が揃っている）ものであることが証明された。

また、繊維配向シート７０ａ、７０ｂの表面を偏光ＦＴ−ＩＲ−ＡＴＲ法により分析して、分子の長軸が延びる方向を求めた。
波数が１６４０ｃｍ^−１の場合の吸収強度Ｔ１は０．０７５、波数が１５４０ｃｍ^−１の場合の吸収強度Ｔ２は０．０４３となった。
所定の偏光方向における吸光度比Ｒ１（Ｔ１／Ｔ２）は１．７４８、繊維配向シート７０ａ、７０ｂの向きを９０°回転させた場合の吸光度比Ｒ２は１．５７５となった。

そのため、繊維配向シート７０ａ、７０ｂの配向度パラメータ（Ｒ１／Ｒ２）は、１．１３となった。
なお、エタノールに浸漬させる前の堆積体７の表面を同様にして分析すると、配向度パラメータ（Ｒ１／Ｒ２）は、１．０４となった。
そのため、繊維配向シート７０ａ、７０ｂは、配向度パラメータ（Ｒ１／Ｒ２）が大きいので、分子の長軸が延びる方向が揃っているものであることが証明された。また、繊維配向シート７０ａ、７０ｂは、繊維６が配向されている（繊維６が延びる方向が揃っている）ものであることが証明された。

表１は、「密着工程」の効果を例示するための表である。
表１から分かるように、本発明は、コラーゲンなどの生体親和性材料のみならず、ポリイミドなどの工業材料にも適用することができる。
すなわち、前述した「密着工程」を行えば、工業材料からなる繊維配向シートであっても分子配向度の向上、引張強度の向上、引張強度の異方性の維持などを図ることができる。

以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。

１エレクトロスピニング装置、２ノズル、３電源、４収集部、５原料液、６繊維、７堆積体、７０ａ繊維配向シート、７０ｂ繊維配向シート

Claims

含まれている繊維が密着状態にあり、前記繊維は、コラーゲン、ラミニン、ゼラチン、および、キチンの少なくとも１つを含み、
第１の方向における引張強度をＦ１、前記第１の方向に直交する第２の方向における引張強度をＦ２とした場合に、以下の（１）〜（３）を全て満足する繊維配向シート。
（１）Ｆ２＞Ｆ１である。
（２）Ｆ１が１ＭＰａ以上である。
（３）Ｆ２／Ｆ１が２以上である。
前記繊維は、前記コラーゲン、前記ラミニン、前記ゼラチン、および、前記キチンの少なくとも１つを１０ｗｔ％以上含む請求項１記載の繊維配向シート。
前記繊維の一部分同士が溶着している請求項１または２に記載の繊維配向シート。
前記繊維は、アミド基を有する前記コラーゲン、前記ラミニン、および前記ゼラチンのいずれかを含み、
前記繊維配向シートの表面を偏光ＦＴ−ＩＲ−ＡＴＲ法により分析した場合に、以下の式で表される配向度パラメータが１．１以上である請求項１〜３のいずれか１つに記載の繊維配向シート。
配向度パラメータは、Ｒ１／Ｒ２である。
Ｒ１は、所定の偏光方向における吸光度比である。
Ｒ２は、前記繊維配向シートの向きを９０°回転させた場合の吸光度比である。
Ｒ１＞Ｒ２である。
波数が１６４０ｃｍ^−１の場合の吸収強度をＴ１、波数が１５４０ｃｍ^−１の場合の吸収強度をＴ２とした場合に、吸光度比は、Ｔ１／Ｔ２である。