JP7232111B2

JP7232111B2 - 伸縮性積層体

Info

Publication number: JP7232111B2
Application number: JP2019070790A
Authority: JP
Inventors: 将彰森; 隆志小松; 純一日下部; 悠介佐々木
Original assignee: Asahi Kasei Corp
Current assignee: Asahi Kasei Corp
Priority date: 2019-04-02
Filing date: 2019-04-02
Publication date: 2023-03-02
Anticipated expiration: 2039-04-02
Also published as: JP2020168783A

Description

本発明は、伸縮性積層体に関する。

医療分野において、ガーゼ、包帯や湿布など、幅広い製品において伸長性に優れる布帛（伸縮性材料）が求められている。これらの製品群は人に着用するものなので、不快感を与える物であってはならず、具体的には、ある程度の薄さ、柔軟さ、通気性などが必要とされている。

一般に、医療用の伸縮性材料としては、織物や短繊維の不織布などが使用されているが近年、極細の長繊維を利用した例が多く報告されている。
例えば、以下の特許文献１には、長繊維不織布であるメルトブロウン不織布を単層としたパップ用支持体が開示されており、具体的には、ＰＶＡを原料をとしたメルトブロウン不織布をパップ用支持体とすることで、薬液保持性、薬液効果持続性および粘着性を有することが開示されている。

また、以下の特許文献２には、エラストマー繊維からなる不織布と、非エラストマー繊維の不織布や織物とを複合した伸縮性複合繊維シートが開示されている。かかる非エラストマー繊維の不織布は主にニードルパンチ法により形成されており、２つの不織布は熱接着により複合されている。

特開２００１－７９０３２号公報特開昭６３－１４５４６３号公報

以上の従来技術に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、厚みが薄くても十分な引張強度を有し、かつ、薬品等の染み出しが少なく、層間剥離を生じない、医療用に適した伸縮性積層体を提供することである。

本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意研究し実験を重ねた結果、以下に挙げる特定構造の伸縮性積層体が前記課題を解決できることを予想外に見出し、本発明を完成するに至ったものである。

すなわち、本発明は以下の通りのものである。
［１］不織布と伸縮性基材とがエンボス加工により接合している伸縮性積層体であって、該伸縮性積層体の厚みが０．０２ｍｍ～３．０ｍｍであり、かつ、該伸縮性積層体が下記式：
０．３≦１０００×通気抵抗（ｋＰａ・ｓ／ｍ）／｛エンボス率（％）×地合指数｝≦２．３
を満たすことを特徴とする伸縮性積層体。
［２］前記エンボス率が５％～６５％である、前記［１］に記載の伸縮性積層体。
［３］前記伸縮性積層体の通気抵抗が０．１ｋＰａ・ｓ／ｍ～４．０ｋＰａ・ｓ／ｍである、前記［１］又は［２］に記載の伸縮性積層体。
［４］前記伸縮性積層体の地合指数が２０～２００である、前記［１］～［３］のいずれかに記載の伸縮性積層体。
［５］前記伸縮性積層体の５％伸長時の引張強度が０．０１Ｎ/２５ｍｍ～５．０Ｎ/２５ｍｍである、前記［１］～［４］のいずれかに記載の伸縮性積層体。
［６］前記伸縮性積層体の伸長回復率が６０％～１００％である、前記［１］～［５］のいずれかに記載の伸縮性積層体。
［７］前記不織布の平均繊維径が０．１μｍ～３μｍである、前記［１］～［６］のいずれかに記載の伸縮性積層体。
［８］前記不織布の比表面積が０．１ｍ^２／ｇ～４．５ｍ^２／ｇである、前記［１］～［７］のいずれかに記載の伸縮性積層体。
［９］前記不織布の目付が１．０ｇ／ｍ^２～４０ｇ／ｍ^２である、前記［１］～［８］のいずれかに記載の伸縮性積層体。
［１０］前記不織布の空隙率が４０％～９５％である、前記［１］～［９］のいずれかに記載の伸縮性積層体。
［１１］医療用である、前記［１］～［１０］のいずれかに記載の伸縮性積層体。

本発明に係る伸縮性積層体は、厚みが薄くても十分な引張強度を有し、かつ、薬品の染み出しが少なく、層間剥離を生じないため、医療用伸縮性材料として好適に利用可能である。

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
本実施形態の伸縮性積層体は、不織布と伸縮性基材とがエンボス加工により接合している伸縮性積層体であって、該伸縮性積層体の厚みが０．０２ｍｍ～３．０ｍｍであり、かつ、該伸縮性積層体が下記式：
０．３≦１０００×通気抵抗（ｋＰａ・ｓ／ｍ）／｛エンボス率（％）×地合指数｝≦２．３
を満たすことを特徴とする。

本実施形態の伸縮性積層体は、不織布と伸縮性基材とを含む積層体である。
本実施形態の伸縮性積層体を構成する不織布の種類に特に限りはなく、極細繊維を用いた乾式法、湿式法、エレクトロスピニング法、メルトブロウン法等による不織布であることができる。好ましくは、極細不織布を容易に緻密に形成できることから、メルトブロウン法による不織布である。

本実施形態の伸縮性積層体を構成する伸縮性基材として、タテヨコいずれか一方の４．０Ｎ／２５ｍｍ荷重時の伸度が５％以上である布帛であれば、布帛の種類に特に限りはなく、織物や編物、不織布等を用いることができるが、好ましくは編物である。

本実施形態の伸縮性積層体は、不織布と伸縮性基材とが、エンボス加工により接合している。エンボス加工による接合は、不織布の表面積、孔径、及び伸縮性基材の伸縮特性を維持でき、バインダーを用いることなく、複数の特性の異なるウェブを一体化できるため好ましく、特に医療用伸縮性積層体として非常に好ましい。エンボス加工の際に用いる、表面に凹凸のあるロールの表面柄は、不織布及び伸縮性基材の特性を破壊しない物であることが好ましい。また、エンボス加工は、不織布及び／又は伸縮性基材を構成する熱可塑性樹脂の融点よりも１００～２００℃低い温度で行うことが好ましい。

本実施形態の伸縮性積層体の厚みは、０．０２ｍｍ～３．０ｍｍであり、より好ましくは０．０５ｍｍ～２ｍｍ、さらに好ましくは０．１ｍｍ～１．５ｍｍである。厚みが０．０２ｍｍ未満であると、取扱性が低下してしまう。他方、厚みが３．０ｍｍを超えると、使用時の不快感が大きくなってしまう。

本実施形態の伸縮性積層体は、下記式：
０．３≦１０００×通気抵抗（ｋＰａ・ｓ／ｍ）／｛エンボス率（％）×地合指数｝≦２．３
を満たすことを特徴とする。１０００×通気抵抗（ｋＰａ・ｓ／ｍ）／｛エンボス率（％）×地合指数｝が０．３未満であると、薬剤の伸縮性基材への染み出しが発生し、他方、２．３を超えると、不織布と伸縮性基材の剥離（層間剥離）が起こる。１０００×通気抵抗（ｋＰａ・ｓ／ｍ）／｛エンボス率（％）×地合指数｝は、０．６以上２．０以下であることがより好ましい。

本実施形態の伸縮性積層体のエンボス加工による接合おけるエンボス率は、５％～６５％であることが好ましい。エンボス率が５％以上であれば、不織布と伸縮性基材とが十分に一体化することができ、層間剥離が起こりにくい。他方、エンボス率が６５％以下であれば、不織布及び伸縮性基材の特性を破壊することはない。

本実施形態の伸縮性積層体を構成する不織布を構成する繊維の平均繊維径は、０．１μｍ～３μｍであることが好ましく、より好ましくは０．２μｍ～２．５μｍ、さらに好ましくは０．３μｍ～２μｍである。平均繊維径が０．１μｍ以上であれば、不織布へ薬剤が十分に浸み込み、他方、平均繊維径が３μｍ以下であれば、薬剤の伸縮性基材への染み出しが起こりにくい。

本実施形態の伸縮性積層体は、薬剤保持に関して分散性が重要な因子であり、分散性を指標する地合指数が２０～２００であることが好ましく、より好ましくは３０～１８０、さらに好ましくは３５～１７０である。地合指数が２００以下であれば、目付ムラが十分に小さく、目付が少ない箇所で薬剤の伸縮性基材への染み出しが発生しにくい。他方、地合指数が２０以上であれば、不織布へ薬剤が十分に浸み込む。

本実施形態の伸縮性積層体の５％伸長時の引張強度は、０．０１Ｎ／２５ｍｍ～５．０Ｎ／２５ｍｍであることが好ましく、より好ましくは０．０２Ｎ／２５ｍｍ～４．０Ｎ／２５ｍｍ、さらに好ましくは０．０３Ｎ／２５ｍｍ～３．５Ｎ／２５ｍｍである。５％伸長時の引張強度が５．０Ｎ／２５ｍｍ以下であれば、フィット性がよく、また締め付けが適切となる。

本実施形態の伸縮性積層体の伸長回復率は、６０％～１００％であることが好ましく、より好ましくは６５％～１００％、さらに好ましくは７０～１００％、特に好ましくは８０～１００％である。伸長回復率が６０％以上であれば、構造が破壊されることはなく、他方、１００％以下であればフィット性がよく、また締め付けが適切となる。

本実施形態の伸縮性積層体気抵抗は、０．１ｋＰａ・ｓ／ｍ～４．０ｋＰａ・ｓ／ｍであることが好ましく、より好ましくは０．２ｋＰａ・ｓ／ｍ～３．５ｋＰａ・ｓ／ｍ、さらに好ましくは０．３～３．０ｋＰａ・ｓ／ｍである。通気抵抗が０．１ｋＰａ・ｓ／ｍ以上であれば、薬剤の伸縮性基材への染み出しが発生しにくい。他方、通気抵抗が４．０ｋＰａ・ｓ／ｍ以下であれば、不織布へ薬剤が十分に浸み込む。

本実施形態の伸縮性積層体を構成する不織布の比表面積は、０．１ｍ^２／ｇ～４．５ｍ^２／ｇであることが好ましく、より好ましくは０．３ｍ^２／ｇ～３．５ｍ^２／ｇ、さらに好ましくは０．５ｍ^２／ｇ～３．０ｍ^２／ｇである。比表面積が０．１ｍ^２／ｇ以上であれば、薬剤の伸縮性基材への染み出しが発生しにくい。他方、４．５ｍ^２／ｇ以下であれば、不織布へ薬剤が十分に浸み込む。

本実施形態の伸縮性積層体を構成する不織布の目付は、１．０ｇ／ｍ^２～４０ｇ／ｍ^２であることが好ましく、より好ましくは２ｇ／ｍ^２～３０ｇ／ｍ^２、さらに好ましくは３ｇ／ｍ^２～２５ｇ／ｍ^２である。目付が１．０ｇ／ｍ^２以上であれば、薬剤の伸縮性基材への染み出しが発生しにくい。他方、目付が４０ｇ／ｍ^２以下であれば、不織布へ薬剤が十分に浸み込む。

本実施形態の伸縮性積層体を構成する不織布の空隙率は、４０％～９５％であることが好ましく、より好ましくは５０％～９３％、さらに好ましくは５５％～９０％である。空隙率が４０％以上であれば、高い表面積を維持することができ、他方、９５％以下であれば、不織布として形状を維持することができる。

本実施形態の伸縮性積層体は、不織布、伸縮性基材ともに、熱可塑性合成樹脂により構成されていることが好ましい。例えば、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂であることができ、具体的には、エチレン、プロピレン、1-ブテン、1-ヘキサン、4-メチル-1-ペンテン、1-オクテン等のα-オレフィンの単独若しくは共重合体である高圧法低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン（プロピレン単独重合体）、ポリプロピレンランダム共重合体、ポリ1-ブテン、ポリ4-メチル-1-ペンテン、エチレン・プロピレンランダム共重合体のポリオレフィン、ポリエステル（ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート）であることができる。特に、融点が140℃以上の樹脂で構成された不織布を用いることで、紡糸安定性と一体化する際の加工特性が良好である。不織布、伸縮性基材の素材は、より好ましくは、ポリエステル系又はポリプロピレンのポリマーである。

以下、実施例を挙げて本実施形態を具体的に説明するが、本実施形態はこれらの実施例に限定されるものではない。尚、以下の実施例、比較例においては、特に断りがない限り、不織布及び伸縮性基材それぞれの物性は、伸縮性積層体から剥がしたものを用いて測定した。

（１）厚み（μｍ）
ＰＥＡＣＯＣＫ製の厚み計を用い、荷重５ｇ／ｃｍ^２で測定を実施する。タテ×ヨコに均等に計１０点測定し、その平均値を厚みとする。

（２）通気抵抗［ｋＰａ・ｓ／ｍ］
サンプルの通気抵抗を測定した。
測定装置：カトーテック製ＫＥＳ－Ｆ８－ＡＰ１通気性試験機
測定条件：ピストン速度：２．０ｃｍ／ｓ
積分方法：Ｓｔａｎｄａｒｄ
感度：Ｌ（２００Ｐａ／Ｖ）
通気孔面積：２π（ｃｍ^２）

（３）地合指数
装置型式：ＦＭＴ－ＭＩＩＩ野村商事株式会社製を用いた。
サンプルをセットしない状態で、光源点灯時／消灯時の透過光量をＣＣＤカメラで、それぞれ測定した。続いて、Ａ４サイズにカットしたサンプルをセットした状態で同様に透過光量を測定し、平均透過率、平均吸光度、標準偏差（吸光度のバラツキ）を求めた。地合指数は、｛標準偏差÷平均吸光度｝×１０で求めることができる。地合指数は、目視との相関が極めて高く、サンプルの地合を最も端的に指標している。また、地合指数は、地合が良い程小さく、悪いもの程大きな値になる。

（４）平均繊維径（μｍ）の測定
不織布の平均繊維径は積層体のまま測定した。積層体を１０ｃｍ×１０ｃｍにカットし、上下６０℃の鉄板に０．３０ＭＰａの圧力で９０秒間プレスした後、不織布面に白金を蒸着した。ＳＥＭ装置（ＪＳＭ－６５１０日本電子株式会社製）を用いて、加速度電圧15kV、ワーキングディスタンス２１ｍｍの条件で不織布面を撮影した。撮影倍率は、平均繊維径が0.5μm未満の糸は１００００倍、平均繊維径が０．５以上１．５μｍ未満の糸は６０００倍、１．５μｍ以上の糸は４０００倍とした。それぞれの撮影倍率での撮影視野は、１００００倍では１２．７μｍ×９．３μｍ、６０００倍では２１．１μｍ×１５．９μｍ、４０００倍では３１．７μｍ×２３．９μｍとした。ランダムに繊維１００本以上を撮影し、全ての繊維径を撮影した。但し、糸長方向で融着している繊維同士は測長対象から除いた。以下の式：
Ｄｗ＝ΣＷｉ・Ｄｉ＝Σ（ＮｉＤｉ^２）／（Ｎｉ・Ｄｉ）
{式中、Ｗｉ＝繊維径Ｄｉの重量分率＝Ｎｉ・Ｄｉ／ΣＮｉ・Ｄｉである。ここで、ｉは撮影した繊維の数であり、Ｄｉは、ｉ番目の繊維の繊維径であり、そして、Ｎｉは、繊維径Ｄｉの繊維の数である。}
により求められる重量平均繊維径（Ｄｗ）を平均繊維径とした。

（５）５％伸長時の引張強度（Ｎ／２５ｍｍ）の測定
ＪＩＳ８１１３に規定の方法に従い、幅２５ｍｍ×長さ２００ｍｍの試験片をつかみ具間の距離が１００ｍｍになるように固定し、クロスヘッドスピードを２０ｍｍ／分で測定を行う。試験片が破断するまで荷重を加え、タテ及びヨコ方向それぞれの計５点測定し、その結果から５％伸長時の張力を確認する。

（６）伸長回復率（％）
幅２５ｍｍ×長さ２００ｍｍのサンプルをつかみ具間の距離が１００ｍｍになるように固定しクロスヘッドスピードを２０ｍｍ／分でつかみ具間の距離が２００ｍｍまで伸ばす。その状態からつかみ具を解除し、その後のサンプルの長さを測定した結果から、以下の式：
伸長回復率（％）＝１００－｛（Ａ－Ｂ）／Ｂ×１００｝
｛式中、Ａ：伸長前寸法、Ｂ：伸長後寸法。｝
により回復率を算出する。

（７）比表面積
装置型式：Ｇｅｍｉｎｉ２３６０（株式会社島津製作所製）を用いる。
サンプルを円筒状に丸め比表面積測定用セルに詰める。この際に投入するサンプル重量は０．２０～０．６０ｇ程度とする。サンプルを投入したセルを６０℃の条件下で３０分間乾燥した後に、１０分間冷却を行う。その後、上記の比表面積測定装置にセルをセットし、サンプル表面への窒素ガス吸着により、下記ＢＥＴ関係式：
Ｐ／｛(Ｖ（Ｐ０－Ｐ）｝＝１／(Ｖｍ×Ｃ)＋｛(Ｃ-１)／(Ｖｍ×Ｃ)｝(Ｐ／Ｐ０)
{式中、Ｐは、吸着平衡圧であり、Ｖは、該吸着平衡圧での吸着量であり、Ｐ０は、飽和水蒸気圧（Ｐａ）であり、Ｖｍは、単分子層吸着量（ｍｇ／ｇ）であり、そしてＣは、吸着熱などに関するパラメーター（－）＜０である。本関係式は、特にＰ／Ｐ０＝０．０５～０．３５の範囲で良く成り立つ。}を適用し、比表面積値を求める。ＢＥＴ関係式とは、一定温度で吸着平衡状態である時、吸着平衡圧Ｐと、その圧力での吸着量Ｖの関係を表した式である。

（８）目付（ｇ／ｍ^２）
サンプルを縦１０ｃｍ×横１０ｃｍの形状に切り取り、単位面積当たりの質量に換算して求める。

（９）空隙率（％）
空隙率を、以下の計算式：
空隙率（％）＝［１－｛目付／（厚み×素材の密度）｝］×１００
により算出する。

（１０）薬剤塗工評価（薬品等の染み出し）
一般的な湿布薬であるサリチル酸メチル、ｄｌ－カンフル、ｌ－メントールを６：１．５：１の割合で調製した薬剤を１０ｃｍ×１４ｃｍに切り取った伸縮性積層体の不織布面に２０ｇを均一に塗工する。塗工した際に本積層体の伸縮性基材側の表面（伸縮性基材の非接合面）に薬剤が滲み出しているか否かを以下の評価基準で判定する。
ＯＫ：薬剤の滲み出しがない
ＮＧ：薬剤の滲み出しがある。

（１１）層間剥離
前記湿布薬を塗工した後、薬剤面（不織布面）を人に接着させ伸縮性積層体の伸縮性基材を持ち、１Ｎ／１０ｃｍの力で剥がした際に、不織布と伸縮性基材が剥離するか、しないかを、以下の評価基準で判定する。
ＯＫ：剥離がない
ＮＧ：剥離がある。

［実施例１～３、比較例４～８］
メルトブロウン法により繊維素材としてポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴ）樹脂を用い、紡口ノズル径０．３０ｍｍの紡口ノズルから、押出機で溶融されたＰＥＴ樹脂を押し出した。押出機におけるＰＥＴ樹脂の溶融温度、紡糸ガス温度、溶融樹脂の単孔吐出量などを適宜選択し、熱可塑性樹脂を牽引細化させた。その後、天竺組織の丸編地である伸縮性基材と得られた不織布をカレンダー加工した。

［実施例４、５、比較例９］
メルトブロウン法により繊維素材としてポリプロピレン（以下、ＰＰ）樹脂を用い、紡口ノズル径０．３０ｍｍの紡口ノズルから、押出機で溶融されたＰＰ樹脂を押し出した。押出機におけるＰＰ樹脂の溶融温度、紡糸ガス温度、溶融樹脂の単孔吐出量などを適宜選択し、熱可塑性樹脂を牽引細化させた。その後、織物である伸縮性基材と得られた不織布をカレンダー加工した。

［比較例１、２］
メルトブロウン法により繊維素材としてＰＥＴ樹脂を用い、紡口ノズル径０．３０ｍｍの紡口ノズルから、押出機で溶融されたＰＥＴ樹脂を押し出した。押出機におけるＰＥＴ樹脂の溶融温度、紡糸ガス温度、溶融樹脂の単孔吐出量などを適宜選択し、熱可塑性樹脂を牽引細化させた。

［比較例３］
実施例１で使用した伸縮性基材を不織布と積層加工せずに得た。
以上の実施例、比較例で得た布帛の各種物性を以下の表１に示す。

本発明に係る伸縮性積層体は、厚みが薄くても十分な引張強度を有し、かつ、薬品の染み出しが少なく、層間剥離を生じないため、人への固定、貼布などを目的とし高い薬品等の保持能力を必要とする医療分野における伸縮性材料として好適に利用可能である。

Claims

不織布と伸縮性基材とがエンボス加工により接合している伸縮性積層体であって、該伸縮性積層体の厚みが０．０２ｍｍ～３．０ｍｍであり、かつ、該伸縮性積層体が下記式：
０．３≦１０００×通気抵抗（ｋＰａ・ｓ／ｍ）／｛エンボス率（％）×地合指数｝≦２．３
を満たし、かつ、該伸縮性積層体の伸長回復率が６０％～１００％である、ことを特徴とする伸縮性積層体。
前記エンボス率が５％～６５％である、請求項１に記載の伸縮性積層体。
前記伸縮性積層体の通気抵抗が０．１ｋＰａ・ｓ／ｍ～４．０ｋＰａ・ｓ／ｍである、請求項１又は２に記載の伸縮性積層体。
前記伸縮性積層体の地合指数が２０～２００である、請求項１～３のいずれか１項に記載の伸縮性積層体。
前記伸縮性積層体の５％伸長時の引張強度が０．０１Ｎ/２５ｍｍ～５．０Ｎ/２５ｍｍである、請求項１～４のいずれか１項に記載の伸縮性積層体。
前記不織布の平均繊維径が０．１μｍ～３μｍである、請求項１～５のいずれか１項に記載の伸縮性積層体。
前記不織布の比表面積が０．１ｍ^２／ｇ～４．５ｍ^２／ｇである、請求項１～６のいずれか１項に記載の伸縮性積層体。
前記不織布の目付が１．０ｇ／ｍ^２～４０ｇ／ｍ^２である、請求項１～７のいずれか１項に記載の伸縮性積層体。
前記不織布の空隙率が４０％～９５％である、請求項１～８のいずれか１項に記載の伸縮性積層体。
医療用である、請求項１～９のいずれか１項に記載の伸縮性積層体。