JP6685163B2

JP6685163B2 - 医療用繊維シートの製造方法

Info

Publication number: JP6685163B2
Application number: JP2016071742A
Authority: JP
Inventors: 俊樹早乙女; 福田　泰弘; 泰弘福田; 剛士山本; 史典岩城
Original assignee: Japan Wool Textile Co Ltd
Current assignee: Japan Wool Textile Co Ltd
Priority date: 2016-03-31
Filing date: 2016-03-31
Publication date: 2020-04-22
Anticipated expiration: 2036-03-31
Also published as: JP2017176676A

Description

本発明は生体に好適な医療用繊維シートに関する。

医療用繊維シートは、有孔度や比表面積の高さから、医療用途として、薬剤の保持、唾液や血液等の体液の吸収あるいは保持、生体外での細胞培養の足場、生体内での組織再生足場材等に有用である。医療用途に用いる繊維シートは、繊維が脱落すると異物混入のリスクが高く、衛生的に好ましくないため、長繊維からなる不織布がよく、一般的な長繊維の不織布製造方法としては、スパンボンド法・メルトブロー法・フラッシュ紡糸法、エレクトロスピニング法等の不織布が考えられる。従来法として、スパンボンド法を用いた不織布を医療用シートとすることが特許文献１〜２に提案されている。特許文献３には複合繊維を分割し、ニードルパンチ又は水流交絡させて医療用繊維シートとすることが提案されている。

特開２０１１−１７４１９３号公報特開２００８−２１３２８４号公報特開２００６−２８９７２８号公報

しかし、前記のような従来技術は、低密度でかつ剛軟度の高い繊維シートにするには未だ十分ではなく、さらなる改善が求められていた。

本発明は、前記従来の問題を解決するため、生体適合性があり、低密度でかつ剛軟度の高い医療用繊維シートを提供する。

本発明の医療用繊維シートの製造方法は、生体適合性の長繊維不織布で構成される医療用繊維シートの製造方法であって、生体適合性ポリマーを紡糸口金から押し出し、紡糸口金の近傍に形成されているガスロットからの放射状に放出した圧空によって前方に吹き飛ばし、空気抵抗によりカルマン渦状に繊維が絡み合って繊維束を形成し、繊維集合体とし、巻取りローラ又はネット上で長繊維のシートとすることにより、前記長繊維は長さ方向で直径が変化しているか又は直径の異なる繊維が混在しており、太い繊維の繊度分布中心は、細い繊維の繊度分布中心の４倍以上であり、前記シートは、ＪＩＳＬ１０９６（２０１０）Ａ法で測定される剛軟度が５〜６０ｍＮであることを特徴とする。

本発明の医療用繊維シートは、生体適合性の長繊維不織布で構成されているため、繊維が脱落する等の異物混入のリスクが低く、長繊維は長さ方向で直径が変化していることにより嵩高く低密度であり、かつ剛軟度が高く腰のある医療用繊維シートとなる。

図１は本発明の一実施例で得られた長繊維不織布の走査型電子顕微鏡(SEM,日立走査型顕微鏡Ｓ−２６００Ｎ,倍率５００倍)の写真である。図２は本発明の一実施例で得られた長繊維不織布（縦８０ｍｍ、横８０ｍｍ、厚さ８ｍｍ）の写真である。図３Ａは本発明の一実施例で使用する紡糸機の模式的説明図、図３Ｂは同紡糸機の紡糸口金の部分の模式的説明図である。

本発明は、長繊維で構成される不織布である。長繊維はメルトブロー法で製造できる。本発明で用いるメルトブロー法は、無溶媒のポリマーを溶融紡糸し、繊維油剤などを用いずに乾式でダイレクトに不織布が得られることから、衛生的である。この長繊維は非分割繊維であり、溶融紡糸後に分割などの化学的処理あるいは物理的処理はされていない。また、この不織布は溶融紡糸後に繊維を堆積させるときに繊維同士が互いに絡んで一体化されている。また繊維を堆積させる際の捕集距離をかえることで、容易に密度を変えることができる。

本発明の繊維シートは、生体適合性の長繊維不織布で構成される。前記不織布を構成する長繊維は長さ方向で直径が変化している場合は、直径が１．７〜９５．７μｍの範囲で変化しているのが好ましい。さらに好ましくは長さ方向で直径が１．７〜６０μｍの範囲で変化している。長さ方向で繊維直径が変化していることにより嵩高となる。また、繊維の太い部分はへたりにくく腰を強くし、繊維の細い部分は液体吸収性を高くできる。前記シートは、ＪＩＳＬ１０９６（２０１０）Ａ法で測定される剛軟度が５〜６０ｍＮであることにより、剛軟度が高く腰のある医療用繊維シートとなる。

前記シートの厚みは０．４〜１０．０ｍｍであるのが好ましく、さらに好ましい厚みは０．５〜８．０ｍｍである。シートの厚みが前記の範囲であれば、医療用として様々な分野に使用できる。また、シートの無荷重状態における見掛け密度が０．０１〜０．３０が好ましく、さらに好ましい同見掛け密度は０．０２０〜０．２２０ｇ／ｃｍ³である。これにより、低密度でかつ嵩高い医療用繊維シートとなる。

前記シートは、荷重０．７ｋＰａを掛けたときの厚さＨ1と１．０ｋＰａを掛けたときの厚さＨ2の圧縮変化率（１００−｛（Ｈ2／Ｈ1）×１００｝）が、１〜１５％であるのが好ましい。圧縮変化率が少ないことは寸法安定性が良いことを意味し、生体に適用するのに都合が良い。

前記シートは、荷重０．７ｋＰａを掛けたときの厚さＨ1と単位面積当たりの質量（ｇ／ｍ²）Ｍとの比（Ｈ1／Ｍ）が０．００４５を超え０．０５０以下であるのが好ましい。これにより嵩高性を高くできる。

前記長繊維は相対的に繊度の太い繊維と相対的に繊度の細い繊維を含み、前記太い繊維の繊度分布中心は、前記細い繊維の繊度分布中心の２倍以上であり、より好ましくは４倍以上である。メルトブロー法で製造される繊維は、繊度は不均一であるが繊度分布中心で６０μｍ以下が好ましく、より好ましくは１５．０μｍ以下である。繊度分布中心は、走査型電子顕微鏡(SEM)による倍率５００倍の写真により観察し、測定数５０個の計測による中心値である。不織布内で太い繊維は骨格となりへたりを防止して嵩高で保形性の高いシートを形成できる。また、繊度の細い繊維は液体吸収性を高くできる。

前記生体適合性の長繊維不織布を構成する樹脂は、ポリウレタン、ポリグリコール酸、ポリ−Ｌ−乳酸、ポリ−Ｄ−乳酸及びポリカプロラクトン、ポリジオキサノン、ポリエチレングリコール、ポリトリメチレンカーボネート、ポリエーテルエーテルケトンおよびこれらの共重合体から選ばれる少なくとも一つの熱可塑性樹脂が好ましい。前記樹脂は生体適合性があるとされている。生体内における吸収期間は、ポリグリコール酸は約２週間、ポリ乳酸は約６月、ポリカプロラクトンは約１〜２年と言われているが、ポリマーブレンド、分子量の調整などにより生体内における吸収期間は調整できる。

生体吸収性が要求されない医療用繊維シートの場合は、例えば、ポリエステルまたはその共重合体もしくはこれらの混合物などの熱可塑性樹脂、具体的には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、またイソフタル酸やフタル酸等の重合物、ポリアミド（ナイロン）またはその共重合体もしくはこれらの混合物であってもよく、またポリオレフィンまたはその共重合体もしくはこれらの混合物であってもよい。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、α − オレフィン、エチレンなどをランダム共重合したポリプロピレンなどであってもよい。またポリエステル系樹脂またはポリアミド系樹脂、オレフィン類の樹脂を混合した樹脂からなってもよい。その他、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコールなども使用できる。

本発明の長繊維不織布の単位面積当たりの質量（目付）は１０〜１００００ｇ／ｍ²が好ましく、さらに好ましくは１００〜１０００ｇ／ｍ²である。

次に長繊維不織布の製造方法について説明する。本発明の長繊維不織布は、ポリマーを紡糸口金から溶融押し出しし、圧力流体によって前記押し出された繊維を吹き飛ばし、前記吹き飛ばされた繊維をシート状に形成することにより得られる。この方法はメルトブロー法という。圧力流体によって押し出された溶融状態の繊維を吹き飛ばしてシート状に形成するため、繊維の長さ方向の太さ（直径）はランダムに変化し、一定とはならない。すなわち、圧空によって高速に紡糸することで本発明の長繊維が得られる。

紡糸口金は複数とし、太さの異なる繊維を押し出すか、あるいは押し出し量を一定とし圧空量を変えても良い。これにより同様に太い繊維と細い繊維が得られる。細い繊維と太い繊維の割合は質量比で、細い繊維：太い繊維＝９０〜２０：１０〜８０が好ましく、８０〜３０：２０〜７０がさらに好ましく、７０〜５０：３０〜５０がいっそう好ましい。細い繊維と太い繊維の割合は、細い繊維が多いほど液保持量が増加するが、へたりを防止して嵩高で保形性の高いシートの骨格となる太い繊維の割合が少なくなるので、嵩高性、形状の確保が難しくなる。

次に図面を用いて説明する。図１は本発明の一実施例で得られた長繊維不織布の走査型電子顕微鏡(SEM,日立走査型顕微鏡Ｓ−２６００Ｎ,倍率５００倍)の写真である。不織布を構成する長繊維は長さ方向で直径が変化していること及び／又は直径の異なる繊維が混在していることが分かる。図２は本発明の一実施例で得られた長繊維不織布（縦８０ｍｍ、横８０ｍｍ、厚さ８ｍｍ）の写真である。

図３Ａは本発明の一実施例で使用する不織布製造装置１１の模式的説明図、図３Ｂ-Ｄは同装置の紡糸口金の部分の模式的説明図である。基台１の上に溶融押し出し機２が据え付けられており、ホッパー３からポリマーチップを矢印４の方向に供給する。押し出し機２で溶融押し出しされたポリマーはダイノーズ（紡糸口金）５から押し出され、ダイノーズ（紡糸口金）５の近傍に形成されているガスロット６からの放射状に放出した圧空によって前方に吹き飛ばされ、次に空気抵抗によりカルマン渦状に繊維が絡み合って繊維束を形成し、繊維集合体８になる。図３Ａにおける矢印７はルーツブロアからの圧空供給方向を示す。前方に吹き飛ばされた繊維集合体８は巻き取りローラ９上でシート状になり巻き取られる。１０は巻き取られた長繊維不織布である。巻き取りローラ９の代わりに金属ネットを配置しても良い。圧空供給方向は、ポリマーの性状によって、ダイノズルの前方だけではなく、直行、斜め前方４５度など紡糸に最適な角度を設定する。一例として図３Ｂ-Ｄに示すように、ガスロット６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄは１個もしくは複数個配置してもよい。

以下、実施例を用いてさらに具体的に説明する。なお、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。

測定方法は下記のとおりである。
＜繊維直径＞
走査型電子顕微鏡(SEM,日立走査型顕微鏡Ｓ−２６００Ｎ,倍率５００倍)の写真から測定した。
＜厚さ＞
尾崎製作所製大型スナップゲージＫ−７型、面積２０ｃｍ²の測定子を使用し、荷重0.7ｋＰａ，1.0ｋＰａで１０点測定した。
＜剛軟度＞
東洋製機製作所社製のガーレ式剛軟度試験機を使用し、ＪＩＳＬ１０９６（２０１０）Ａ法に従って、曲げに対する硬さを測定した。
＜圧縮変化率＞
長繊維不織布シートに荷重０．７ｋＰａを掛けたときの厚さＨ1と１．０ｋＰａを掛けたときの厚さＨ2の圧縮変化率（１００−｛（Ｈ2／Ｈ1）×１００｝）を測定した。
＜その他＞
ＪＩＳ又は業界の規定する測定方法に従って測定した。

（実施例１、参考例）
生体適合性を有するポリウレタンとしてLubrizol社製、商品名"Pellethane"（米国class VI適合品）を使用し、図３に示す不織布製造装置を使用して不織布を製造した。紡糸温度は２１５℃、ポリマーのダイノーズ（紡糸口金）５からの押し出し量は４０ｇ／分、０．４Ｍｐａの圧搾空気を直径１ｍｍの細孔からダイノーズに噴射し、距離３０cm離れた巻き取りローラ９で長繊維不織布１０を巻き取った。得られた不織布を構成する長繊維は長さ方向に直径３４．８〜９５．７μｍで変化していた。得られた長繊維不織布の物性は表１にまとめて示す。

（実施例２）
生体適合性を有するポリ−Ｌ−乳酸として、重量平均分子量１０万の樹脂を使用し、図３に示す不織布製造装置を使用して不織布を製造した。紡糸温度は２４０℃、ポリマーのダイノーズ（紡糸口金）５からの押し出し量は３０ｇ／分、０．４Ｍｐａの圧搾空気を直径１ｍｍの細孔からダイノーズに噴射し、距離３０ｃｍ離れた巻き取りローラ９で長繊維不織布１０を巻き取った。得られた不織布を構成する長繊維は長さ方向に直径６．１〜２９．６μｍで変化していた。得られた長繊維不織布の物性は表１にまとめて示す。

（実施例３）
生体適合性を有するポリ−Ｌ−乳酸として、重量平均分子量１０万の樹脂を使用し、図３に示す不織布製造装置を使用して不織布を製造した。紡糸温度は２４０℃、ポリマーのダイノーズ（紡糸口金）５からの押し出し量は３０ｇ／分、０．４Ｍｐａの圧搾空気を直径１ｍｍの細孔からダイノーズに噴射し、距離６０ｃｍ離れた巻き取りローラ９で長繊維不織布１０を巻き取った。得られた不織布を構成する長繊維は長さ方向に直径１．７〜２０．５μｍで変化していた。得られた長繊維不織布の物性は表１にまとめて示す。

（比較例１）
市販のコットン製の脱脂綿の物性を表１にまとめて示す。

表１から明らかなとおり、実施例１〜３の長繊維不織布シートは、嵩高く低密度であり、かつ剛軟度が高く腰のある医療用繊維シートであることが確認できた。

１基台
２溶融押し出し機
３ホッパー
４ポリマーチップ供給方向
５紡糸口金
６，６ａ〜６ｄガスロット
７圧空供給方向
８繊維集合体
９巻き取りローラ
１０巻き取られた長繊維不織布
１１不織布製造装置

Claims

生体適合性の長繊維不織布で構成される医療用繊維シートの製造方法であって、
生体適合性ポリマーを紡糸口金から押し出し、紡糸口金の近傍に形成されているガスロットからの放射状に放出した圧空によって前方に吹き飛ばし、空気抵抗によりカルマン渦状に繊維が絡み合って繊維束を形成し、繊維集合体とし、巻取りローラ又はネット上で長繊維のシートとすることにより、
前記長繊維は長さ方向で直径が変化しているか又は直径の異なる繊維が混在しており、
太い繊維の繊度分布中心は、細い繊維の繊度分布中心の４倍以上であり、
前記シートは、ＪＩＳＬ１０９６（２０１０）Ａ法で測定される剛軟度が５〜６０ｍＮであることを特徴とする医療用繊維シートの製造方法。
前記長繊維は長さ方向で直径が変化している場合は、直径が１．７〜９５．７μｍの範囲で変化している請求項１に記載の医療用繊維シートの製造方法。
前記シートの厚みは０．４〜１０．０ｍｍであり、かつ前記シートの無荷重状態における見掛け密度が０．０１〜０．３０ｇ／ｃｍ³である請求項１又は２に記載の医療用繊維シートの製造方法。
前記シートに荷重０．７ｋＰａを掛けたときの厚さＨ1と１．０ｋＰａを掛けたときの厚さＨ2の圧縮変化率（１００−｛（Ｈ2／Ｈ1）×１００｝）が、１〜１５％である請求項１〜３のいずれかに記載の医療用繊維シートの製造方法。
前記シートに荷重０．７ｋＰａを掛けたときの厚さＨ1と単位面積当たりの質量（ｇ／ｍ²）Ｍとの比（Ｈ1／Ｍ）が０．００４５を超え０．０５０以下である請求項１〜４のいずれかに記載の医療用繊維シートの製造方法。
前記生体適合性ポリマーは、ポリウレタン、ポリグリコール酸、ポリ−Ｌ−乳酸、ポリ−Ｄ−乳酸及びポリカプロラクトン、ポリジオキサノン、ポリエチレングリコール、ポリトリメチレンカーボネート、ポリエーテルエーテルケトンおよびこれらの共重合体から選ばれる少なくとも一つの熱可塑性ポリマーである請求項１〜５のいずれかに記載の医療用繊維シートの製造方法。