KR101092271B1

KR101092271B1 - 부직포 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101092271B1
Application number: KR1020057018661A
Authority: KR
Inventors: 신야 고무라; 다카노리 미요시; 요시히코 스미; 히로요시 미네마츠
Original assignee: 데이진 가부시키가이샤
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2004-03-30
Publication date: 2011-12-13
Also published as: CN1833063A; EP1614789A1; EP1614789A4; US20080272520A1; KR20050114708A; TW200427889A; JPWO2004088024A1; JP4076556B2; CN1833063B; TWI365928B; US20060286886A1; WO2004088024A1; US8636942B2

Abstract

열가소성 폴리머를, 휘발성 양용매와 휘발성 빈용매의 혼합 용매로 용해시키는 단계와, 얻어진 상기 용액을 정전 방사법으로써 방사하는 단계와, 포집 기판에 누적되는 부직포를 얻는 단계를 포함하는 부직포의 제조방법으로서, 재생 의료분야에 있어서 세포 배양 기재로서 적합한 크기의 표면적을 갖고, 섬유 간의 공극도 크고, 세포 배양에 적합한 외관 밀도의 부직포를 제공하는 것

극세 섬유, 저밀도 부직포

Description

부직포 및 그 제조방법{NONWOVEN FABRIC AND PROCESS FOR PRODUCING THE SAME}

본 발명은 휘발성 용매로 용해 가능한 폴리머로 이루어지는 극세 섬유로 이루어지는 초 저밀도 부직포, 및 그 제조방법에 관한 것이다.

재생 의료 분야에서는, 세포를 배양할 때에 기재로서 섬유 구조체가 사용되는 것이 있다. 섬유 구조체로서는, 예를 들어 수술용 봉합사 등에 사용되는 폴리글리콜산을 사용하는 것이 검토되고 있다 (예를 들어, 비특허 문헌 1 참조.). 그러나, 이들 통상의 방법으로 얻어지는 섬유 구조체는 섬유 직경이 지나치게 크기 때문에, 세포가 접착할 수 있는 면적은 불충분하고, 표면적을 크게 하기 위해 섬유 직경이 작은 섬유 구조체가 요망되고 있었다.

한편, 섬유 직경이 작은 섬유 구조체를 제조하는 방법으로서, 정전 방사법은 공지되어 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 및 2 참조.). 정전 방사법은, 액체, 예를 들어 섬유 형성 물질을 함유하는 용액 등을 전장 내에 도입하고, 이것에 의해 액체를 전극으로 향하여 유입시키고, 섬유 형상 물질을 형성시키는 공정을 포함한다. 보통, 섬유 형성 물질은 용액으로부터 끌어내는 사이에 경화시킨다. 경화는, 예를 들어 냉각 (예를 들어, 방사 액체가 실온에서 고체인 경우), 화학적 경화 (예를 들어, 경화용 증기에 의한 처리), 또는 용매의 증발 등에 의해 실시된다. 또한, 얻어진 섬유 형상 물질은, 적절하게 배치한 수용체 위에 포집되고, 필요하면 그곳으로부터 박리할 수도 있다. 또한, 정전 방사법은 부직포 형상의 섬유 형상 물질을 직접 얻을 수 있기 때문에, 일단 섬유를 제사(製絲)한 후, 추가로 섬유 구조체를 형성할 필요가 없어 조작이 간편하다.

정전 방사법에 의해서 얻어지는 섬유 구조체를, 세포를 배양하는 기재에 사용하는 것은 공지되어 있다. 예를 들어 폴리락트산으로 이루어지는 섬유 구조체를 정전 방사법에 의해 형성하고, 게다가 평활근 세포를 배양함으로써 혈관의 재생이 검토되고 있다 (예를 들어, 비특허 문헌 2 참조.). 그러나, 이들 정전 방사법을 사용하여 얻어진 섬유 구조체는, 섬유 사이의 거리가 짧은 세밀한 구조, 즉 외관 밀도가 큰 구조를 갖기 쉽다. 이것을 세포 배양하는 기재 (베이스) 로서 사용하면, 배양이 진행함에 따라 섬유 구조체를 형성하고 있는 하나하나의 섬유 표면에, 배양된 세포가 퇴적되어 섬유의 표면이 두텁게 덮여진다. 그 결과, 섬유 구조체 내부에까지 영양분 등을 포함하는 용액이 충분히 이동하는 것이 곤란하고, 섬유 위에 배양·퇴적된 세포의 표면 근방에서만 세포 배양을 할 수 없는 것이 있다.

[특허 문헌 1] 일본 공개특허공보 소63-145465호

[특허 문헌 2] 일본 공개특허공보2002-249966호

[비특허 문헌 1] 오오노 노리야, 아이자와마스오 감역 대표 「재생 의학」 주식회사 NTS, 2002년 1월 31일, 258 페이지

[비특허 문헌 2] 죠엘 D 스티첼, 크리스틴 J 파울로스키, 게리 E 네크, 데이빗 G 심프슨, 게리 L 보우린 (Joel D.Stitzel, Kristin J.Pawlowski, Gary E.Wnek, David G.Simpson, Gary L.Bowlin) 저, 「저널 오브 바이오머티리얼즈 어플리케이션즈 2001 (Journal of Biomaterials Applications 2001)」, 16 권, (미국), 22-33 페이지

본 발명의 제 1 의 목적은, 장시간의 세포 배양에 알맞도록, 섬유 간의 공극도 크고, 세포 배양에 충분한 두께가 있는 부직포를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 제 2 의 목적은, 추출 조작 등이 복잡한 공정을 필요로 하지 않고, 상기의 부직포를 얻는 것이 가능한 제조방법을 제공하는 것에 있다.

도 1 은 본 발명의 제조방법의 하나 양태를 설명하기 위한 장치 모식도이다.

도 2 는 본 발명의 제조방법의 하나 양태를 설명하기 위한 장치 모식도이다.

도 3 은 실시예 1 의 조작으로 얻어진 섬유 구조체의 표면을 촬영한 전자 현미경 사진도 (촬영 배율 400 배) 이다.

도 4 는 실시예 1 의 조작으로 얻어진 섬유 구조체의 표면을 촬영한 전자 현미경 사진도 (촬영 배율 2000 배) 이다.

도 5 는 실시예 1 의 조작으로 얻어진 섬유 구조체의 표면을 촬영한 전자 현미경 사진도 (촬영 배율 8000 배) 이다.

도 6 은 실시예 1 의 조작으로 얻어진 섬유 구조체의 표면을 촬영한 전자 현 미경 사진도 (촬영 배율 20000 배) 이다.

도 7 은 실시예 2 의 조작으로 얻어진 섬유 구조체의 표면을 촬영한 전자 현미경 사진도 (촬영 배율 400 배) 이다.

도 8 은 실시예 2 의 조작으로 얻어진 섬유 구조체의 표면을 촬영한 전자 현미경 사진도 (촬영 배율 2000 배) 이다.

도 9 는 실시예 2 의 조작으로 얻어진 섬유 구조체의 표면을 촬영한 전자 현미경 사진도 (촬영 배율 8000 배) 이다.

도 10 은 실시예 2 의 조작으로 얻어진 섬유 구조체의 표면을 촬영한 전자 현미경 사진도 (촬영 배율 20000 배) 이다.

도 11 은 실시예 3 의 조작으로 얻어진 섬유 구조체의 표면을 촬영한 전자 현미경 사진도 (촬영 배율 2000 배) 이다.

도 12 는 실시예 3 의 조작으로 얻어진 섬유 구조체의 표면을 촬영한 전자 현미경 사진도 (촬영 배율 20000 배) 이다.

도 13 은 실시예 4 의 조작으로 얻어진 섬유 구조체의 표면을 촬영한 전자 현미경 사진도 (촬영 배율 2000 배) 이다.

도 14 는 실시예 4 의 조작으로 얻어진 섬유 구조체의 표면을 촬영한 전자 현미경 사진도 (촬영 배율 20000 배) 이다.

도 15 는 비교예 1 의 조작으로 얻어진 섬유 구조체의 표면을 촬영한 전자 현미경 사진도 (촬영 배율 2000 배) 이다.

도 16 은 비교예 1 의 조작으로 얻어진 섬유 구조체의 표면을 촬영한 전자 현미경 사진도 (촬영 배율 20000 배) 이다.

도 17 은 실시예 5 의 조작으로 얻어진 섬유 구조체의 표면을 촬영한 전자 현미경 사진도 (촬영 배율 8000 배) 이다.

도 18 은 실시예 5 의 조작으로 얻어진 섬유 구조체의 표면을 촬영한 전자 현미경 사진도 (촬영 배율 20000 배) 이다.

도 19 는 실시예 6 의 조작으로 얻어진 섬유 구조체의 표면을 촬영한 전자 현미경 사진도 (촬영 배율 2000 배) 이다.

도 20 은 실시예 6 의 조작으로 얻어진 섬유 구조체의 표면을 촬영한 전자 현미경 사진도 (촬영 배율 20000 배) 이다.

도 21 은 실시예 7 의 조작으로 얻어진 섬유 구조체의 표면을 촬영한 전자 현미경 사진도 (촬영 배율 2000 배) 이다.

도 22 는 실시예 7 의 조작으로 얻어진 섬유 구조체의 표면을 촬영한 전자 현미경 사진도 (촬영 배율 200OO 배) 이다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하, 본 발명에 관해서 상세하게 기술한다.

본 발명의 부직포는, 열가소성 폴리머로 이루어지는 섬유의 집합체로서, 평균 섬유 직경이 0.1 ~ 5㎛ 이고, 또한 그 섬유의 임의의 횡단면이 이형이고, 게다가 평균 외견 밀도가 10 ~ 95kg/㎥의 범위에 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 부직포란, 얻어진 단수 또는 복수의 섬유가 적층되고, 필요에 따라 섬유끼리 교락(交絡)에 의해 부분적으로 고정되고, 형성된 3 차원의 구조체이다.

본 발명의 부직포는 평균 섬유 직경이 0.1 ~ 5㎛ 이고, 또한 그 섬유의 임의의 횡단면이 이형인 섬유의 집합체로 이루어진다.

여기에서, 평균 섬유 직경이 0.1㎛ 보다 작으면, 재생 의료용 세포 배양 기재로서 사용하기 위해서는, 생체내 분해성이 지나치게 빠르기 때문에 바람직하지 않다. 또한 평균 섬유 직경이 5㎛ 보다 크면 세포가 접착할 수 있는 면적이 지나치게 작아서 바람직하지 않다. 보다 바람직한 평균 섬유 직경은 0.1 ~ 4㎛ 이다.

또, 본 발명에서 섬유 직경이란 섬유 횡단면의 직경을 나타내고, 섬유 단면의 형상이 타원형으로 되는 경우에는, 그 타원형의 장축 방향의 길이와 단축 방향의 길이의 평균을 그 섬유 직경으로서 산출한다. 또, 본 발명의 섬유는 이형이고, 그 횡단면은 정확한 원형상을 갖지 않지만, 진원(眞 원)에 근사하여 섬유 직경을 산출한다.

또한, 섬유의 임의의 횡단면이 이형이면, 섬유의 비면적은 증대하기 때문에, 세포의 배양시에, 세포가 섬유 표면에 접착하는 충분한 면적을 갖을 수 있다.

여기에서, 섬유의 임의의 횡단면이 이형이라는 것은, 섬유의 임의의 횡단면이 대략 진원(眞圓) 형상을 갖지 않는 어떠한 형상도 가리키지만, 예를 들어, 섬유의 임의의 횡단면 형상이 대략 진원이었다고 해도, 예를 들어, 섬유 표면이 한결같 이 오목부 및/또는 볼록부를 갖고 조면화(粗面化)되어 있는 경우에는, 섬유의 임의의 횡단면은 이형이다.

상기 이형 형상은, 섬유 표면이 미세한 오목부, 섬유 표면이 미세한 볼록부, 섬유 표면의 섬유축 방향으로 근(筋) 형상으로 형성된 오목부, 섬유 표면의 섬유축 방향으로 근 형상으로 형성된 볼록부 및, 섬유 표면의 미세 구멍부로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1 종에 의한 것이 바람직하고, 이들은 단독으로 형성되어 있어도 복수가 혼재해 있어도, 임의의 횡단면으로 이형을 취하는 것이면 상관없다.

여기에서, 상기의 「미세한 오목부」, 「미세한 볼록부」 란, 섬유 표면에 0.1 ~ 1㎛ 의 오목부 또는 볼록부가 형성되어 있는 것을 말하고, 「미세 구멍」 이란, 0.1 ~ 1㎛ 의 직경을 갖는 세공이 섬유 표면에 존재하는 것을 말한다. 또한, 상기 근 형상으로 형성된 오목부 및/또는 볼록부는, 0.1 ~ 1㎛ 폭의 도랑 형상이 섬유축 방향으로 형성되어 있는 것을 말한다.

본 발명의 부직포는, 평균 외관 밀도가 10 ~ 95kg/㎥이다. 여기에서 평균 외관 밀도란, 작성한 부직포의 면적, 평균 두께, 질량으로부터 산출한 밀도를 의미하고, 바람직한 평균 외관 밀도는 50 ~ 90kg/㎥이다.

평균 외관 밀도가 95kg/㎥보다 크면, 세포 배양시에 영양분 등을 포함하는 용액이 부직포의 내부까지 충분히 침투하지 않기 때문에 부직포 표면에만 세포가 배양되지 않는 것으로 되기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 평균 외관 밀도가 10kg/㎥보다 작으면, 세포 배양시에 필요한 역학 강도를 유지할 수 없기 때문에 바람직하지 않다.

본 발명의 부직포는, 열가소성 폴리머로 이루어지는 섬유의 집합체이고, 그 열가소성 폴리머는, 부직포로서 사용가능한 열가소성을 갖는 폴리머이면 특별히 한정은 없지만, 특히, 휘발성 용매로 용해 가능한 폴리머로 이루어지는 것이 바람직하다.

여기에서 휘발성 용매란 대기압에서의 비점이 200℃ 이하 이고, 상온 (예를 들어 27℃) 에서 액체인 유기 물질이고, 「용해 가능한」 이란, 상온 (예를 들어 27℃) 에서 폴리머 1 중량% 함유하는 용액이 침전을 발생시키지 않고 안정적으로 존재하는 것을 의미한다.

휘발성 용매로 용해 가능한 폴리머로서는, 폴리락트산, 폴리글리콜산, 폴리락트산-폴리글리콜산 공중합체, 폴리카프로락톤, 폴리부틸렌숙시네이트, 폴리에틸렌숙시네이트, 폴리스티렌, 폴리카보네이트, 폴리헥사메틸렌카보네이트, 폴리알릴레이트, 폴리비닐이소시아네이트, 폴리부틸이소시아네이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에틸메타크릴레이트, 폴리노르말프로필메타크릴레이트, 폴리노르말부틸메타크릴레이트, 폴리메틸아크릴레이트, 폴리에틸아크릴레이트, 폴리부틸아크릴레이트, 폴리아크릴로니트릴, 셀룰로오스디아세테이트, 셀룰로오스트리아세테이트, 메틸셀룰로오스, 프로필셀룰로오스, 벤질셀룰로오스, 피브로인, 천연 고무, 폴리비닐아세테이트, 폴리비닐메틸에테르, 폴리비닐에틸에테르, 폴리비닐노르말프로필에테 르, 폴리비닐이소프로필에테르, 폴리비닐노르말부틸에테르, 폴리비닐이소부틸에테르, 폴리비닐터셔리부틸에테르, 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐리덴클로라이드, 폴리 (N-비닐피롤리돈), 폴리 (N-비닐카르바졸), 폴리 (4-비닐피리딘), 폴리비닐메틸케톤, 폴리메틸이소프로페닐케톤, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리프로필렌옥사이드, 폴리시클로펜텐옥사이드, 폴리스티렌설폰 및 이들의 공중합체 등을 들 수 있다.

이들 중, 폴리락트산, 폴리글리콜산, 폴리락트산-폴리글리콜산 공중합체, 폴리카프로락톤, 폴리부틸렌숙시네이트, 및 폴리에틸렌숙시네이트 및 이들의 공중합체 등의 지방족 폴리에스테르를 바람직한 예로서 들 수 있고, 더욱 바람직하게는 폴리락트산, 폴리글리콜산, 폴리락트산-폴리글리콜산 공중합체, 폴리카프로락톤을 들 수 있다. 그 중에서도 폴리락트산이 특히 바람직하다.

본 발명에서는, 그 목적을 손상하지 않는 범위에서, 다른 폴리머나 다른 화합물을 병용 (예를 들어, 폴리머 공중합체, 폴리머블렌드, 화합물의 혼합 등) 해도 된다.

또, 상기 휘발성 용매가, 휘발성 양(良)용매와 휘발성 빈(貧)용매의 혼합 용매이어도 되고, 이 경우, 혼합 용매에서, 휘발성 빈용매와 휘발성 양용매의 비율이 중량비로 (23:77) ~ (40:60) 의 범위에 있는 것이 바람직하다.

여기에서, 휘발성 양용매는 대기압하에서 비점이 200℃ 이하이고 또한 폴리머를 5중량% 이상 용해할 수 있는 용매를, 휘발성 빈용매는 대기압하에서 비점이 200℃ 이하이고, 또한 폴리머를 1중량% 이하밖에 용해할 수 없는 용매를 나타낸다.

상기 휘발성 양용매로서는 할로겐 함유 탄화 수소를 예시할 수 있고, 상기 휘발성 빈용매로서는 저급 알코올을 예시할 수 있고, 저급 알코올로서는 에탄올을 예시할 수 있다.

본 발명의 부직포는, 예를 들어 다른 시트상의 재료와 적층하고 또는 메시상으로 가공하는 등의 2 차 가공을 하기 쉽도록, 부직포의 형상은 정방형, 원형, 통형 등, 그 형상은 관계없으나, 부직포의 두께에 관해서는, 취급 관점에서 100㎛ 이상인 것이 바람직하고, 게다가 부직포끼리를 포개어 두께가 있는 구조체를 성형하는 것도 가능하다.

본 발명의 부직포를 제조하는 방법으로서는, 상기 기술한 요건을 만족하는 부직포를 얻을 수 있는 수법이면 특별히 한정되지 않고 모두 사용할 수 있다. 예를 들어 용융 방사법, 건식 방사법, 습식 방사법에 의해 섬유를 얻은 후, 얻어진 섬유를 스판 본드법에 의해 제조하는 방법, 멜트 블로우법에 의해 제조하는 방법 혹은 정전 방사법에 의해 제조하는 방법을 들 수 있다. 그중에서도 정전 방사법에 의해서 제조하는 것을 바람직하게 들 수 있다. 이하 정전 방사법에 의해 제조하는 방법에 관해서 상세히 설명한다.

본 발명의 제조방법으로는, 열가소성 폴리머를, 휘발성 양용매와 휘발성 빈용매의 혼합 용매로 용해시키는 단계와, 얻어진 상기 용액을 정전 방사법으로써 방사하는 단계와, 포집 기판에 누적되는 부직포를 얻는 단계를 포함하는, 평균 섬유 직경이 0.1 ~ 5㎛ 이고, 또한 그섬유의 임의의 횡단면이 이형(異刑)이고, 게다가 평균 외관 밀도가 10 ~ 95kg/㎥ 의 범위에 있는 부직포를 얻는다.

즉, 본 발명의 부직포는, 열가소성 폴리머를 휘발성 양용매와 휘발성 빈용매 의 혼합 용매로 용해한 용액을 전극 사이에서 형성된 정전장(靜電場) 중에 토출하여, 용액을 전극으로 향하여 예사하여 형성되는 섬유 형상 물질의 집합체로서 얻을 수 있다.

본 발명의 제조방법에 있어서의 용액 중의 열가소성 폴리머의 농도는 1 ~ 30중량% 인 것이 바람직하다. 열가소성 폴리머의 농도가 1중량% 보다 작으면, 농도가 지나치게 낮기 때문에 부직포를 형성하는 것이 곤란하여 바람직하지 않다. 또한, 30중량% 보다 크면 얻어지는 부직포의 섬유 직경이 지나치게 커지기 때문에 바람직하지 않다. 보다 바람직한 열가소성 폴리머의 농도는 2 ~ 20중량% 이다.

또한, 휘발성 양용매로서는, 상기 기술한 요건을 만족하고, 휘발성 빈용매와의 혼합 용매가 섬유를 형성시키는 폴리머를 방사하는 데 충분한 농도로 용해하면 특별히 한정되지 않는다. 구체적인 휘발성 양용매로서는, 예를 들어 염화 메틸렌, 클로로포름, 브로모포름, 4 염화 탄소 등의 할로겐 함유 탄화 수소; 아세톤, 톨루엔, 테트라히드로푸란, 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로이소프로판올, 1,4-디옥산, 시클로헥사논, N,N-디메틸포름아미드, 아세토니트릴 등을 들 수 있다. 이들 중, 그 폴리머의 용해성 등으로부터, 염화메틸렌, 클로로포름이 특히 바람직하다. 이들의 휘발성 양용매는 단독으로 사용해도 되고, 복수의 휘발성 양용매를 조합해도 된다.

또한, 휘발성 빈용매로서는, 상기 기술한 요건을 만족하고, 휘발성 양용매와의 혼합 용매가 그 폴리머를 용해하고, 휘발성 빈용매 단독으로는 그 폴리머를 용해하지 않는 용매이면 특별히 한정되지 않는다. 구체적인 휘발성 빈용매로서 는, 예를 들어 메탄올, 에탄올, 노르말프로판올, 이소프로판올, 1-부탄올, 2-부탄올, 물, 포름산, 아세트산, 프로피온산 등을 들 수 있다. 이들 중, 그 부직포의 구조 형성 관점에서, 메탄올, 에탄올, 프로판올 등의 저급 알코올이 보다 바람직하고, 그 중에서도 에탄올이 특히 바람직하다. 이들의 휘발성 빈용매는 단독으로 사용해도 되고, 복수의 휘발성 빈용매를 조합해도 된다.

또, 본 발명의 제조방법에서 혼합 용매로서는, 휘발성 빈용매와 휘발성 양용매의 비율이 중량비로 (23:77) ~ (40:60) 의 범위에 있는 것이 바람직하다.

보다 바람직하게는 (25:75) ~ (40:60) 의 범위, 특히 바람직하게는 (30:70) ~ (40:60) 중량% 이다.

또, 휘발성 양용매와 휘발성 빈용매의 조합에 의해서는 상분리를 일으키는 조성도 있을 수 있지만, 상분리를 일으키는 용액 조성에서는 정전 방사법에 의해 안정적으로 방사할 수 없지만, 상분리를 일으키지 않는 조성이면 어떠한 비율로 해도 된다.

그 용액을 정전장 중에 토출하기 위해서는, 임의의 방법을 사용할 수 있다.

이하, 도 1 을 사용하여 본 발명의 섬유 구조체를 제조하기 위한 바람직한 하나 양태에 관해서 더욱 구체적으로 설명한다.

용액 (도 1 중 2) 을 노즐에 공급함으로써, 용액을 정전장 중의 적절한 위치에 놓고, 그 노즐로부터 용액을 전계로써 예사(曳絲)하여 섬유화시킨다. 이 때문에 적당한 장치를 사용할 수 있고, 예를 들어 주사기의 통상의 용액 유지조 (도 1 중 3) 의 선단부에 적절한 수단, 예를 들어 고전압 발생기 (도 1 중 6) 로 전압 을 건 주사 바늘 형상의 용액 분출 노즐 (도 1 중 1) 을 설치하여 용액을 그 선단까지 유도한다.

접지한 섬유 형상 물질 포집 전극 (도 1 중 5) 으로부터 적절한 거리에 그 분출노즐 (도 1 중 1) 의 선단을 배치하고, 용액 (도 1 중 2) 이 그 분출 노즐 (도 1 중 1) 의 선단을 나갈 때에, 이 선단과 섬유 형상 물질 포집 전극 (도 1 중 5) 사이에서 섬유 형상 물질을 형성시킨다.

또한 당업자에게는 자명한 방법으로 그 용액의 미세 액체 방울을 정전장 중에 도입할 수도 있다. 일례로서 도 2 를 사용하여 이하에 설명한다. 그 때의 유일한 요건은 액체 방울을 정전장 중에 놓고 섬유화가 일어날 수 있는 거리에 섬유 형상 물질 포집 전극 (도 2 중 5) 으로부터 거리를 두고 유지하는 것이다. 예를 들어, 노즐 (도 2 중 1) 을 갖는 용액 유지조 (도 2 중 3) 중의 용액 (도 2 중 2) 에 직접, 섬유 형상 물질 포집 전극에 대항하는 전극 (도 2 중 4) 을 삽입해도 된다.

그 용액을 노즐로부터 정전장 중에 공급하는 경우, 수개의 노즐을 사용하여 섬유 형상 물질의 생산 속도를 올릴 수도 있다. 전극 사이의 거리는, 대전량, 노즐 치수, 방사액 유량, 방사액 농도 등에 의존하지만, 10kV 정도일 때에는 5 ~ 20cm 의 거리가 적당하였다.

또한, 인가되는 정전기 전위는, 일반적으로 3 ~ 100kV, 바람직하게는 5 ~ 50kV, 보다 바람직하게는 5 ~ 30kV 이다. 원하는 정전기 전위는 종래 공지된 기술 중, 임의의 적절한 방법으로 만들면 된다.

상기 설명은, 전극이 포집 기판을 겸하는 경우이지만, 전극 사이에 포집 기판이 될 수 있는 물(物)을 설치함으로써, 전극과 별도로 포집 기판을 형성하고, 거기에 섬유 적층체 (부직포) 를 포집할 수 있다. 이 경우, 예를 들어 벨트 형상 물질을 전극 사이에 설치하여, 이를 포집 기판으로 함으로써, 연속적인 생산도 가능해진다.

여기에서 그 전극으로서는, 금속, 무기물, 또는 유기물의 어떠한 것이라도 도전성을 나타내기만 하면 된다. 또한, 절연물 위에 도전성을 나타내는 금속, 무기물, 또는 유기물의 박막을 가지는 것이어도 된다.

또한, 상기 기술의 정전장은 한 쌍 또는 복수의 전극 사이에서 형성되어 있고, 어느 쪽의 전극에 고전압을 인가해도 된다. 이것은 예를 들어 전압치가 상이한 고전압의 전극이 2 개 (예를 들어 15kV 와 10kV) 와, 어스에 연결된 전극의 합계 3 개의 전극을 사용하는 경우도 포함하고, 또는 3 개를 넘는 수의 전극을 사용하는 경우도 포함하는 것으로 한다.

본 발명에 있어서는, 그 용액을 포집 기판으로 향하여 예사하는 사이에, 조건에 따라 용매가 증발하여 섬유 형상 물질이 형성된다. 통상의 대기압하, 실온 (25℃ 전후) 이면 포집 기판 상에 포집되기까지의 사이에 용매는 완전히 증발하지만, 만약 용매 증발이 불충분한 경우에는 감압 조건 하에서 예사해도 된다. 또한, 예사하는 분위기의 온도는 용매의 증발 거동이나 방사 용액의 점도에 의존하지만, 통상은, 0 ~ 50℃ 이다. 그리고 섬유 형상 물질이 더욱 포집 기판에 누적되어 본 발명의 부직포가 제조된다.

본 발명에 의해서 얻어지는 부직포는, 단독으로 사용해도 되지만, 취급성이나 그 밖의 요구 사항에 맞춰서, 다른 부재와 조합하여 사용해도 된다. 예를 들어, 포집 기판으로서 지지 기재가 될 수 있는 부직포나 직포, 필름 등을 사용하고, 그 위에 본 발명의 부직포를 형성함으로써, 지지 기재와 본 발명의 부직포를 조합한 부재를 제조할 수도 있다.

본 발명에 의해서 얻어지는 부직포의 용도는, 재생 의료용의 세포 배양 기재에 한정되는 것은 아니고, 각종 필터나 촉매 담지 기재 등, 본 발명의 특징인 성질을 활용할 수 있는 각종 용도에 사용할 수 있다.

실시예

이하 본 발명을 실시예로써 설명하지만, 본 발명은, 이들의 실시예에 한정되는 것은 아니다. 또한 이하의 각 실시예, 비교예에 있어서의 평가 항목은 이하와 같은 수법으로 실시하였다.

평균 섬유 직경:

시료 표면을 주사형 전자 현미경 (주식회사 히타치 제작소 제조 「S-2400」) 에 의해 촬영 (촬영 배율 2000 배) 하여 얻은 사진으로부터 무작위로 20 개소를 골라 섬유 직경을 측정하고, 모든 섬유 직경의 평균치 (n= 20) 를 구하여 평균 섬유 직경으로 하였다.

부직포 두께:

고정밀도 디지털측장기 (주식회사 미쯔토요 제조 「마라이트 마틱 VL-50」) 를 사용하여 측정력 0.01N 에 의해 무작위로 5 개소를 골라 두께를 측정하고, 모든 두께의 평균치 (n=5) 를 부직포의 두께로서 구하였다. 또, 본 측정에서는 측정 기기가 사용 가능한 최소의 측정력으로 측정을 실시하였다.

평균 외관 밀도:

얻어진 부직포의 부피 (면적×두께) 와 질량을 측정하고, 평균 외관 밀도를 산출하였다.

실시예 1

폴리락트산 (주식회사 시마즈 제작소 제조 「Lacty 9031」) 1 중량부, 에탄올 (와코쥰야쿠 공업 주식회사 제조, 시약특급) 3 중량부, 염화 메틸렌 (와코쥰야쿠 공업 주식회사 제조, 시약특급) 6 중량부를 실온 (25℃) 에서 혼합하여 용액을 작성하였다. 도 2 에 나타나는 장치를 사용하여, 그 용액을 섬유 형상 물질 포집 전극 5 에 15 분간 토출하였다.

분출 노즐 1 의 내경은 0.8mm, 전압은 12kV, 분출 노즐 1 로부터 섬유 형상 물질 포집 전극 5 까지의 거리는 10cm 이었다. 얻어진 부직포의 평균 섬유 직경은 2㎛ 이고, 섬유 직경 10㎛ 이상의 섬유는 관찰되지 않았다. 부직포 두께는 300㎛ 이고, 평균 외관 밀도는 68kg/㎥ 이었다. 부직포의 표면의 주사형 전자 현미경 사진도를 도 3 ~ 도 6 에 나타낸다.

실시예 2

실시예 1 에서, 폴리락트산 (주식회사 시마즈 제작소 제조 「Lacty 9031」) 1 중량부, 에탄올 (와코쥰야쿠 공업 주식회사 제조, 시약특급) 3.5 중량부, 염화 메틸렌 (와코쥰야쿠 공업 주식회사 제조, 시약특급) 5.5 중량부를 사용한 것 이외 에는 동일한 조작을 실시하였다. 평균 섬유 직경은 4㎛ 이고, 섬유 직경 10㎛ 이상의 섬유는 관찰되지 않았다. 또한, 부직포 두께는 360㎛ 이고, 평균 외관 밀도는 54kg/㎥ 이었다.

부직포의 표면의 주사형 전자 현미경 사진도를 도 7 ~ 도 10 에 나타낸다.

실시예 3

실시예 1 에서, 폴리락트산 (주식회사 시마즈 제작소 제조 「Lacty 9031」) 1 중량부, 메탄올 (와코쥰야쿠 공업 주식회사 제조, 시약특급) 3 중량부, 염화 메틸렌 (와코쥰야쿠 공업 주식회사 제조, 시약특급) 6 중량부를 사용한 것 이외에는 실시예 1 과 동일한 조작을 실시하였다. 평균 섬유 직경은 2㎛ 이고, 섬유 직경 10㎛ 이상의 섬유는 관찰되지 않았다. 부직포 두께는 170㎛ 이고, 평균 외관 밀도는 86kg/㎥ 이었다.

부직포의 표면의 주사형 전자 현미경 사진도를 도 11, 도 12 에 나타낸다.

실시예 4

실시예 1 에서, 폴리락트산 (주식회사 시마즈 제작소 제조 「Lacty 9031」) 1 중량부, 이소프로판올 (와코쥰야쿠 공업 주식회사 제조, 시약특급) 3 중량부, 염화 메틸렌 (와코쥰야쿠 공업 주식회사 제조, 시약특급) 6 중량부를 사용한 것 이외에는 동일한 조작을 실시하였다. 평균 섬유 직경은 4㎛ 이고, 섬유 직경 10㎛ 이상의 섬유는 관찰되지 않았다. 부직포 두께는 170㎛ 이고, 평균 외관 밀도는 73kg/㎥ 이었다.

부직포의 표면의 주사형 전자 현미경 사진도를 도 13, 도 14 에 나타낸다.

비교예 1

실시예 1 에서, 폴리락트산 (주식회사 시마즈 제작소 제조 「Lacty 9031」) 1 중량부, 에탄올 (와코쥰야쿠 공업 주식회사 제조, 시약특급) 0.5 중량부, 염화 메틸렌 (와코쥰야쿠 공업 주식회사 제조, 시약특급) 8.5 중량부를 사용한 것 이외에는 동일한 조작을 실시하였다. 평균 섬유 직경은 5㎛ 이고, 섬유 직경 15㎛ 이상의 섬유는 관찰되지 않았다. 부직포 두께는 140㎛ 이고, 평균 외관 밀도는 180kg/㎥ 이었다.

부직포의 표면의 주사형 전자 현미경 사진도를 도 15, 도 16 에 나타낸다.

비교예 2

실시예 1 에서, 폴리락트산 (주식회사 시마즈 제작소 제조 「Lacty9031」) 1중량부, 에탄올 (와코쥰야쿠 공업 주식회사 제조, 시약특급) 1 중량부, 염화 메틸렌 (와코쥰야쿠 공업 주식회사 제조, 시약특급) 8 중량부를 사용한 것 이외에는 동일한 조작을 실시하였다. 평균 섬유 직경은 2㎛ 이고, 섬유 직경 10㎛ 이상의 섬유는 관찰되지 않았다. 부직포 두께는 140㎛ 이고, 평균 외관 밀도는 160kg/㎥ 이었다.

비교예 3

실시예 1 에서, 폴리락트산 (주식회사 시마즈 제작소 제조 「Lacty9031」) 1중량부, 에탄올 (와코쥰야쿠 공업 주식회사 제조, 시약특급) 2 중량부, 염화 메틸렌 (와코쥰야쿠 공업 주식회사 제조, 시약특급) 7 중량부를 사용한 것 이외에는 실시예 1 과 동일한 조작을 실시하였다. 평균 섬유 직경은 7㎛ 이고, 섬유 직경 15㎛ 이상의 섬유는 관찰되지 않았다. 평균 두께는 110㎛ 이고, 평균 외관 밀도는 140kg/㎥ 이었다.

비교예 4

폴리락트산 (주식회사 시마즈 제작소 제조 「Lacty 9031」) 1 중량부, 에탄올 (와코쥰야쿠 공업 주식회사 제조, 시약특급) 4 중량부, 염화 메틸렌 (와코쥰야쿠 공업 주식회사 제조, 시약특급) 5 중량부를 사용하여 용액의 제조를 시도했지만, 폴리락트산은 용해되었으나 상분리를 일으켜 균일한 용액을 작성할 수 없었기 때문에, 정전 방사에 의한 섬유 형성은 불가능하였다.

실시예 5

실시예 1 에서, 폴리락트산 (주식회사 시마즈 제작소 제조 「Lacty 9031」) 1 중량부, 아세톤 (와코쥰야쿠 공업 주식회사 제조, 시약특급) 3 중량부, 염화 메틸렌 (와코쥰야쿠 공업 주식회사 제조, 시약특급) 6 중량부를 사용한 것 이외에는 동일한 조작을 실시하였다. 평균 섬유 직경은 2㎛ 이고, 섬유 직경 5㎛ 이상의 섬유는 관찰되지 않았다. 부직포 두께는 140㎛ 이고, 평균 외관 밀도는 82kg/㎥ 이었다.

부직포의 표면의 주사형 전자 현미경 사진도를 도 17, 도 18 에 나타낸다.

실시예 6

실시예 1 에서, 폴리락트산 (주식회사 시마즈 제작소 제조 「Lacty 9031」) 1 중량부, 아세토니트릴 (와코쥰야쿠 공업 주식회사 제조, 시약특급) 3 중량부, 염화 메틸렌 (와코쥰야쿠 공업 주식회사 제조, 시약특급) 6 중량부를 사용한 것 이외 에는 동일한 조작을 실시하였다. 평균 섬유 직경은 0.9㎛ 이고, 섬유 직경 5㎛ 이상의 섬유는 관찰되지 않았다. 부직포 두께는 290㎛ 이고, 평균 외관 밀도는 74kg/㎥ 이었다.

부직포의 표면의 주사형 전자 현미경 사진도를 도 19, 도 20 에 나타낸다.

실시예 7

실시예 1 에서, 폴리락트산-폴리글리콜산 공중합체 (공중합비 75:25) (미쓰이 화학 주식회사 제조) 1 중량부, 에탄올 (와코쥰야쿠 공업 주식회사 제조, 시약특급) 3 중량부, 염화 메틸렌 (와코쥰야쿠 공업 주식회사 제조, 시약특급) 6 중량부를 사용한 것 이외에는 동일한 조작을 실시하였다. 평균 섬유 직경은 1.4㎛ 이고, 섬유 직경 3㎛ 이상의 섬유는 관찰되지 않았다. 부직포 두께는 130㎛ 이고, 평균 외관 밀도는 85kg/㎥이었다.

부직포의 표면의 주사형 전자 현미경 사진도를 도 21, 도 22 에 나타낸다.

Claims

열가소성 폴리머로 이루어지는 섬유의 집합체이고, 평균 섬유 직경이 0.1 ~ 5㎛ 이고, 또한 그 섬유의 임의의 횡단면이 이형(異形)이고, 게다가 평균 외관 밀도가 10 ~ 95kg/㎥의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 부직포.
제 1 항에 있어서, 상기 이형 형상이, 섬유 표면이 미세한 오목부, 섬유 표면이 미세한 볼록부, 섬유 표면의 섬유축 방향으로 근 형상으로 형성된 오목부, 섬유 표면의 섬유축 방향으로 근(筋) 형상으로 형성된 볼록부 및 섬유 표면의 미세 구멍부로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1 종에 의한 부직포.
삭제
제 1 항에 있어서, 부직포의 두께가 100㎛ 이상인 부직포.
제 1 항에 있어서, 열가소성 폴리머가 휘발성 용매로 용해 가능한 폴리머인 부직포.
제 5 항에 있어서, 휘발성 용매로 용해 가능한 열가소성 폴리머가 지방족 폴 리에스테르인 부직포.
제 6 항에 있어서, 지방족 폴리에스테르가 폴리락트산인 부직포.
제 5 항에 있어서, 휘발성 용매가 휘발성 양(良)용매와 휘발성 빈(貧)용매의 혼합 용매인 부직포.
제 8 항에 있어서, 상기 혼합 용매에서, 휘발성 빈용매와 휘발성 양용매의 비율이 중량비로 (23:77) ~ (40:60) 의 범위에 있는 부직포.
제 8 항에 있어서, 휘발성 양용매가 할로겐 함유 탄화 수소인 부직포.
제 8 항에 있어서, 휘발성 빈용매가 저급 알코올인 부직포.
제 11 항에 있어서, 저급 알코올이 에탄올인 부직포.
열가소성 폴리머를, 휘발성 양용매와 휘발성 빈용매의 혼합 용매로 용해시키는 단계와, 얻어진 용액을 정전(靜電) 방사법으로써 방사하는 단계와, 포집 기판에 누적되는 부직포를 얻는 단계를 포함하는, 평균 섬유 직경이 0.1 ~ 5㎛ 이고, 또한 그 섬유의 임의의 횡단면이 이형이고, 게다가 평균 외관 밀도가 10 ~ 95kg/㎥ 의 범위에 있는 부직포의 제조방법.
제 13 항에 있어서, 상기 혼합 용매에서, 휘발성 빈용매와 휘발성 양용매의 비율이 중량비로 (23:77) ~ (40:60) 의 범위에 있는 부직포의 제조방법.
제 13 항에 있어서, 휘발성 양용매가 할로겐 함유 탄화 수소인 부직포의 제조방법.
제 13 항에 있어서, 휘발성 빈용매가 저급 알코올인 부직포의 제조방법.
제 16 항에 있어서, 저급 알코올이 에탄올인 부직포의 제조방법.