(57)【要約】【課題】  保護性通気性材料および保護性通気性材料の製造方法を提供すること。【解決手段】  本発明は、保護性通気性材料用の複合材に関する。保護性通気性材料は、少なくとも１つの担体層と、少なくとも１つの担体層上に設けられるエレクトロスピニング膜とを有する。エレクトロスピニング膜は、互いに重ねられて多孔質構造を形成する繊維から成る。これにより多孔構造が設計される。担体層はモノフィラメント布を含む。プラズマコーティングは、エレクトロスピニング膜と、少なくとも１つの担体層のモノフィラメント布の両方に設けられる。担体層とエレクトロスピニング膜とが接続される接合部が設けられる。さらに、本発明は、本発明の保護性通気性材料を製造するための、関連した方法に関する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの担体層（１１、１５）と、
前記少なくとも１つの担体層（１１、１５）上に設けられ、互いに重ねられて孔構造を形成する繊維から形成されるエレクトロスピニング膜（１２）と、
を有する保護性通気性材料であって、
前記担体層（１１、１５）はモノフィラメント布を含み、
前記エレクトロスピニング膜（１２）と、前記少なくとも１つの担体層（１１、１５）の前記モノフィラメント布の両方にプラズマコーティング（１４）が設けられ、
前記担体層と前記エレクトロスピニング膜とを接続するための接合部が設けられることを特徴とする、保護性通気性材料。
【請求項２】
前記プラズマコーティング（１４）はＰＥＣＶＤ膜であることを特徴とする、請求項１に記載の保護性通気性材料。
【請求項３】
前記プラズマコーティング（１４）は、疎水性および／または疎油性を有する材料から形成されることを特徴とする、請求項１または２に記載の保護性通気性材料。
【請求項４】
前記材料は、少なくとも飽和、一価および／または多価不飽和エーテル、ケトン、アルデヒド、アルケン、アルキン、アミド、アミン、ニトリル、チオエーテル、カルボン酸エステル、チオエーテル、スルホン、チオケトン、チオアルデヒド、スルフェン、スルフェンアミド、フルオロアクリレート、シロキサン、エポキシド、ウレタン、アクリレート、ポリアミド６（ＰＡ６）、ポリアミド６，６（ＰＡ６６）、脂肪族ポリアミド、芳香族ポリアミドポリウレタン（ＰＵ）、ポリ尿素ウレタン、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリラクチド（ＰＬＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリベンゾイミダゾール（ＰＢＩ）、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、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）、ポリスルホン（ＰＳ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、セルロース、酢酸セルロース（ＣＡ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ＰＶＡ／シリカ、ＰＡＮ／ＴｉＯ２、ＰＥＴＦＥポリエーテルイミド、ポリアニリン、ポリ（エチレンナフタレート）、スチレンブタジエンゴム、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、ポリビニリデンフルオライド、ポリビニルブチレン、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、コポリマー、誘導体化合物、それらの混合物、および／またはそれらの組合せを含むことを特徴とする、請求項３に記載の保護性通気性材料。
【請求項５】
前記担体層（１１、１５）は、前記エレクトロスピニング膜（１２）に固定的に接続されることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の保護性通気性材料。
【請求項６】
前記エレクトロスピニング膜（１２）は２つの担体層（１１、１５）の間に設けられることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の保護性通気性材料。
【請求項７】
前記エレクトロスピニング膜（１２）は、最大孔径が約０．１０μｍから１．０μｍとなるように形成されることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の保護性通気性材料。
【請求項８】
前記エレクトロスピニング膜（１２）は、微生物の透過に対するバリアとして形成されることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の保護性通気性材料。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載の少なくとも１つの保護性通気性材料が設けられることを特徴とする、寝具。
【請求項１０】
請求項１から８のいずれか一項に記載の少なくとも１つ保護性通気性材料が設けられることを特徴とする、筐体を有する電気電子機器。
【請求項１１】
請求項１から８のいずれか一項に記載の保護性通気性材料を製造する方法であって、
担体層（１１、１５）を設けることと、
前記担体層（１１、１５）上に、多孔質構造となるように重ねられた繊維を使用して、エレクトロスピニング法により設けられる膜（１２）を設けることと、を有し、
前記担体層と前記膜とで保護性通気性材料膜を形成し、
前記担体層（１１、１５）がモノフィラメント布を含み、
前記保護性通気性材料膜（１０）にプラズマコーティング処理を施して、前記モノフィラメント布を含む前記担体層（１１、１５）と、前記エレクトロスピニング膜（１２）との両方に表面コーティング（１４）を設け、
前記担体層と前記膜とを接合部で接続して、前記保護性通気性材料膜を形成することを特徴とする、方法。
【請求項１２】
前記膜（１２）が、ホットメルト処理、特にレーザー、超音波、積層、接着、またはこれらの組合せにより、前記担体層（１１、１５）に強く接合されることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記膜（１２）は前記担体層（１１、１５）上に直接設けられ、前記膜（１２）は前記担体層（１１、１５）に固定的に接続されることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記膜に接続される少なくとも１つのさらなる担体層が設けられ、前記膜は前記担体層間に配置されることを特徴とする、請求項１１から１３のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前文に従う保護性通気性材料に関する。
【０００２】
この保護性通気性材料は、少なくとも１つの担体層と、当該少なくとも１つの担体層上に設けられたエレクトロスピニング膜（電界紡糸膜）とを有する。エレクトロスピニング膜は、互いに重ねられて多孔質構造を形成する繊維から形成される。このようにして、多孔質構造が設計される。
【０００３】
本発明はさらに、請求項１１の前文に従う保護性通気性材料を製造するための方法に関する。
【０００４】
この方法により、エレクトロスピニング膜が設けられる担体層が提供される。当該膜は、多孔質構造となるように重ねられた繊維を使用して、エレクトロスピニング法により形成される。担体層と、膜とが保護性通気性材料膜を形成する。
【０００５】
特に医療分野における技術が進歩し、そして衛生要件がますます求められる中、人が接触する通気性のある設備、器具、補器を例えばアレルゲンや、ウイルスやバクテリア等の病原体のような危険かつ有害な要素から保護することがますます求められている。ここでの課題は、無菌領域への有害な液体、粒子、ナノ単位の塵の侵入を防ぐことである。
【背景技術】
【０００６】
特許文献１は、感染を防止する寝具を開示する。通気手段が、微生物サイズの粒子を除去するフィルタ膜を含むフィルタ媒体として設けられる。当該文献において、膜はポリ塩化ビニルによる不識材料によりＰＴＦＥ膜を支持担持体として有するように構成されていることが記載されている。
【０００７】
特許文献１は、感染を防止する寝具を教示する。通気手段が、微生物サイズの粒子を除去するフィルタ膜を含むフィルタ媒体により設けられる。当該文献において、膜はポリ塩化ビニルによる不識材料によりＰＴＦＥ膜を支持担持体として有するように構成されていることが記載されている。
【０００８】
特許文献２は、通気性要素が設けられた外被を有するマットレスを開示する。当該通気性要素には、マットレスにバクテリアが侵入することを防ぐためのフィルタが設けられている。
【０００９】
特許文献３には、フィルタ付き通気用開口部を有するクッションが記載されている。フィルタは、０．６μｍ以上の大きさの粒子を捕捉するように設計されている。フィルタのための支持部として、不識プラスチック材料が設けられる。
【００１０】
特許文献４は、通気構造を有し、微生物粒子の判定、捕捉を実行するベッドに関する。これは、バルブ構造と、フィルタ膜を有する通気性要素により実現されている。フィルタ膜の構造については、詳細に説明されていない。
【００１１】
特許文献５には、ナノ繊維製の膜を有するフィルタ媒体が記載されている。フィルタ媒体は、自動車内およびモータ空気のフィルタリング用であると明記されている。また、フィルタ媒体はナノ繊維製の膜に加え、特にセルロースまたは合成材料製のさらなるフィルタ層を有してもよいことが記載されている。
【００１２】
特許文献６は、フィルタ要素として利用可能な合成膜に関する。ここで膜はゴアテックス製であり、ナノ繊維製の膜の構造は開示されていない。
【００１３】
合成材料は、慣例的にアセチルセルロース、ニトロセルロース、ガラス繊維、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）膜、ナノ繊維マットにより形成されるものである。
【００１４】
これらは特にナノ単位の保護コーティングが施されておらず、不均一性、低機械的安定性、短寿命、低通気性が確認されている。
【００１５】
従来の撥水性膜、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ、ゴアテックス（登録商標））や延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）のような従来の撥水性膜や、従来の膜は、高密度フィルム積層構造を有する。通常、これらの膜は準空気不透過性（０ｌ／ｍ２＊ｓ）である。特にＰＴＦＥ膜のようなフィルム膜の「呼吸作用」特性は、多孔構造よりはむしろ膜材料と水蒸気との直接接触によるものである。
【００１６】
さらに、特にＰＴＦＥおよびｅＰＴＦＥ膜は、その製造プロセスで使用された、有害な原料の残留物や、大量のパーフルオロオクタン酸（ＰＦＯＡ）のような長鎖ペルフルオロアルキル酸（ＰＦＡＡ）の痕跡等を含み得る。本発明に係る保護性通気性材料は、塩素および臭素を含まない。具体的には、本発明の保護性通気性材料は、ハロゲンや、ＩＥＣ  ６１２４９−２−２１、ＩＰＣ  ４１０１Ｂ、ＪＰＣＡ  ＥＳ−０１−１９９９規格により有害と規定されているＰＦＡＡのような環境的に有害な物質を含まない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】ＥＰ２２０９４０５Ｂ１
【特許文献２】ＥＰ１１９２９２５Ａ２
【特許文献３】ＥＰ１２２２８８６Ａ２
【特許文献４】ＷＯ２０１１／０６１２７０Ａ２
【特許文献５】ＥＰ２５５７７０６Ｂ１
【特許文献６】ＥＰ１１５４８４１Ｂ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明の目的は、保護性通気性材料および保護性通気性材料の製造方法を提供することである。これによると、水、汗、脂、病原体、アレルゲン、油、塵、汚れに対する高保護性および／または低空気抵抗が実現される。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記目的の１つは、請求項１の特徴を有する保護性通気性材料により実現され、もう一つの目的は、請求項１１の特徴を有する保護性通気性材料の製造方法で実現される。
【００２０】
本発明の好ましい実施形態は、各従属請求項により特定される。
【００２１】
本発明に係る保護性通気性材料は、好ましくは、モノフィラメント布、不織布、編布、または織布である担体層と、少なくとも１つの膜層と、少なくともモノフィラメント布層とを有する。当該層同士は、各種接着処理で互いに接続される。さらにプラズマ処理を、膜および／または少なくとも１つの担体層を個別に施す、および／または最終製品としての保護性通気性材料に施すことで、処理対象を機能的にする。
【００２２】
好ましくは、特に保護性通気性材料を囲繞および／または補強するように設計された継ぎ目を、保護性通気性材料の周囲縁として設けてもよい。
【００２３】
本発明に係る保護性通気性材料の膜はエレクトロスピニング法により製造され、特に高比表面積、すなわち体積比に対する表面積の比率が高い、多層、網接合、三次元的に接合された入れ子または格子状構造である点で、その他（ポリマー）膜と異なる。
【００２４】
繊維は、ナノ構造またはミクロ構造を形成するよう、ナノ繊維またはマイクロ繊維として設計される。繊維は三次元不織網を形成することが好ましい。そのような保護性通気性材料は非常に厳格な保護レベル要件も満たす。規定の多孔質構造は特に既定の孔径および規定の孔分布に影響を及ぼす。これは、保護性通気性材料の気孔率の点で特に有用であり得る。
【００２５】
別の実施形態では、本明細書記載の技術は、微生物の透過に対する効果的なバリアとなる保護性通気性材料に関する。このバリア効果は、洗浄中に通気性材料の表面から、汚れを取りやすくするものである。
【００２６】
別の実施形態では、本発明の保護性通気性材料は通気性が最低１ｌ／ｍ２＊ｓ、好ましくは最低１０ｌ／ｍ２＊ｓ、より好ましくは最低３０ｌ／ｍ２＊ｓ、特に好ましくは最低５０ｌ／ｍ２＊ｓであり、蒸気透過抵抗（ＲＥＴ）が約０．０６Ｐａ＊ｍ２＊Ｗ−１から４．０Ｐａ＊ｍ２＊Ｗ−１、好ましくは０．１０Ｐａ＊ｍ２＊Ｗ−１から約２．０Ｐａ＊ｍ２＊Ｗ−１の範囲内である。本発明によると、保護性通気性材料は、高水浸透圧という性能を有し、耐水性は「水柱値」で定義される。本発明によると、保護性通気性材料の一方に所定の静水圧が加わった際に、保護性通気性材料が透水性を示さなければ、本発明の保護性通気性材料はその静水圧に応じた水柱値（例えば１００水柱センチメートル）に対応する。したがって、各所定の水柱値が本発明に係る保護性通気性材料の水密性の計量に用いられる。好ましくは、本発明に係る保護性通気性材料は水柱値が最低１００水柱センチメートル、より好ましくは最低５００水柱センチメートル、特に好ましくは最低２５００水柱センチメートルである。
【００２７】
本発明の保護性通気性材料の特性は、国際基準で具体的に決定される（表１）。
【００２８】
本発明の基本的概念は、保護性通気性材料を提供することである。保護性通気性材料は、多孔質となるよう形成され、特に空気のような気体を透過させる。一方、液体や、具体的に上述したその他材料は、保護性通気性材料により捕捉され、はじかれ、さらに／あるいは遮断される。本明細書において、「保護性通気性材料」、「通気性材料」、「本発明の通気性材料」、「複合材」、「複合通気性材料」、「複合膜」という用語は、同じ意味で使用される。
【００２９】
本発明に係る保護性通気性材料は、無菌状態での用途に特に適している。病原体、アレルゲン（表２）や、複雑な生物、特にヒトに有害で危害を加えうるその他微粒子や液体を保持できるためである。有害な液体としては、例えば、汗、膿、血液、および病気の患者および病院で一般的に確認されるその他物質が挙げられる。さらに、本発明による有害な液体としては、ケロシン、ベンゼン、ガソリン、軽酸、アルカリ化合物、特に炭化水素、エタノール、いくつかの希釈溶剤などのｐＨが４から１０の水性剤のような洗浄剤が挙げられる。
【００３０】
免疫抑制状態の個体に対して病原体として作用し、アレルギー感作、感染を引き起こす４つの一般的な微生物に対し、大気圧下透過試験（ａｍｂｉｅｎｔ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｓｔｒｉｋｅ−ｔｈｒｏｕｇｈ  ｔｅｓｔ）を実施した。当該微生物は、緑膿菌ＡＴＣＣ  １３３８８、黄色ブドウ球菌ＡＴＣＣ  ４３３００、バチルスアトロプウスＡＴＣＣ  ７２およびバクテリオファージＰｈｉ−Ｘ１７４  ＡＴＣＣ  １３７０６−Ｂ１（宿主細菌大腸菌ＡＴＣＣ  １３７０６）である。材料の無菌試料を無菌栄養寒天プレート上に置く。次いで、この試験片の表面に、試験片当たり少なくとも１×１０６ＣＦＵ（またはＰＦＵ）の濃度で、微生物（またはウイルス）懸濁液を投与する。微生物（またはウイルス）懸濁液を、温度を２０から２５℃に維持して、４時間および２４時間、試験片上に放置した。接触時間が経過すると、試験片を寒天栄養プレートから取り出し、寒天栄養プレートを推奨される株増殖温度で２４時間インキュベートする。インキュベート後に栄養寒天プレートに微生物が存在すれば、透過したことを示す。栄養寒天プレート上での増殖の観察することで、試験材料を採点し、そのバリア特性を決定することを可能である。本処理において、観察された透過が、実際に微生物の透過であるかを確認するために、陽性および陰性対照の確認ならびに無菌性および環境制御が実行される。
【００３１】
規定の多孔性および規定のプラズマ−官能基密度に応じて、特製保護性通気性材料を生成できる。すなわちナノ繊維膜は、バブルポイント（ＡＳＴＭ  Ｆ３１６−０３）測定で計測される繊維の最大孔径が、約１μｍ未満、約０．６０μｍ未満、または約０．４０μｍ未満、さらには約０．２０μｍ未満となる。保護性通気性材料は、０．３０ミクロン未満、０．３０ミクロン超の粒子の除去に対して、最高の濾過効率となり最も効果的であることが確認されている。複合媒体において、粒子捕捉は４つの一般的な機械的原理で実現される。第１の原理は、慣性衝突である。すなわち、衝突メカニズムにより、重く大きな粒子が捕捉、保持される。第２の原理は拡散である。すなわち、微粒子は、拡散効果により繊維と接触し、空気流に流されることなく、捕捉される。第３の原理は捕集である。すなわち、中程度の大きさの粒子は、繊維に接触し、付着する。第４の原理はふるい分けである。すなわち、粒子は全方向の長さが隣接する繊維間の距離よりも長いため、繊維に引っ掛かり、濾される。フィルタ効率は、複合材構造以外の多様な要素により影響される。当該要素としては、孔径、孔分布、繊維密度、ナノ繊維マット容積に対する比面積の比率等が挙げられる。
【００３２】
本発明の実施形態によると、保護性通気性材料のフィルタ媒体は、例えば空気／蒸気−空気、および／または液体−空気である。
【００３３】
多くのハイテク用途において、複合材の通気性は重要な特性である。ナノ繊維の坪量が多いほど、複合材は通気性が低くなり、水柱値が高くなる。本発明で請求された保護性通気性材料の通気性は、２０℃、相対大気湿度６５％での差圧測定に基づく。特にＩＳＯ  ９２３７：１９９５−１２によると、測定時に、保護性通気性材料の一方に加えられる上昇圧力は２００Ｐａ（パスカル）で、保護性通気性材料の試験面積は２０平方センチメートルである。当該条件下で、保護性通気性材料を通過する風量は、１秒間に保護性通気性材料１平方メートルを通過する体積流量（ｌ／ｍ２＊ｓ）の１／５００に等しい。１秒間に保護性通気性材料１平方メートルを通過する空気の体積流量であれば、本発明の好ましい実施形態において通気性が実現されたとされる。
【００３４】
複合材の熱および水分透過は、熱生理学的快適性を維持する上で重要である。最終用途によっては、複合材構造は必要な蒸気透過特性を有するように設計される必要がある。例えば、外科用マスクは、皮膚に直接接触するもので、顔面が冷却されるように、新鮮な空気を吸い込めるように、湿気蓄積による積層体の断熱性の低下を抑制するために、水分、熱および呼気が大気に排出可能であるべきである。フェイスマスクの性能と最終的な着心地を決定する要素として、バイオセーフティに加え通気性および蒸気透過性が重要である。
【００３５】
本発明に係る保護性通気性材料の好ましい実施形態は、特に、ＰＥＣＶＤ（プラズマ化学気相成長）法による、プラズマコーティングによりコーティングされる。プラズマコーティングは、保護性通気性材料の性質を補うように設計されることが好ましい。具体的には、ロールオフ効果（いわゆるロータス効果）、バリア効果、および／または非粘着性が提供される。但し、少なくとも架橋プラズマポリマーすなわちプラズマコーティングは、保護性通気性材料の撥油、撥脂、および／または撥水性に寄与する。
【００３６】
ＰＥＣＶＤは、表面コーティング手段である。具体的には、基板に異なる化学組成がコーティングされる。プラズマは、基板上で直接生成されてコーティングされてもよいし（直接プラズマ法）、別途チャンバで生成されてもよい（遠隔プラズマ法）。例えば、加速電子のため、反応ガスの分子の解離が行われる（プラズマ）。これは、基板上の反応性プラズマ粒子、例えばラジカルおよびイオンの層体積に影響を及ぼし得る。したがって、従来の湿式化学重合プロセス（適切な溶剤での重合反応）と比較して、高架橋度のポリマー構造を実現するが、膜の孔を塞ぐことはない表面コーティングを実施してもよい。本発明の担体層は、設けられた膜に対して、特に補助および／または保護機能を有する、特にモノフィラメント、編布のような織布または不織布のような布であってもよい。
【００３７】
ここで、反応性プラズマ種としては、保護性通気性材料の内部空間の内部糸および繊維内に入り込み、繊維表面上で重合し、その結果望ましい表面改質が生じて、ボリュームのある通気性材料が得られることが特に好ましい。膜特性は、官能基密度、架橋度、プラズマ重合中に利用されるモノマーにより影響されうる。
【００３８】
本発明のさらなる実施形態において、プラズマポリマー蒸着源が疎水性および／または疎油性を有する材料であることが特に好ましい。プラズマコーティングは上述のように、保護性通気性材料、特にエレクトロスピニング膜の特性として、撥油、撥脂、および／または撥水性の向上や、アレルゲンやその他微粒子、液体、病原菌の捕集に寄与し得る。
【００３９】
発明によると、保護性通気性材料は液体に対する高バリア性を有する。すなわち、特にＩＳＯ  ８１１：１９８１によると、ハイドロヘッド（水柱値）が少なくとも１００水柱センチメートルとなる。水柱値はＨｙｄｒｏｔｅｓｔｅｒ  ＦＸ  ３０００−４Ｍで測定され、センチメートル単位で報告される（水柱センチメートル）。「水柱値」は、組織配置のような表面または保護性通気性材料に対する圧力の測定単位である。１水柱センチメートルの圧力は、深さ１ｃｍの静水圧に対応する。ここでは、水柱値のデータは、水温２０℃での静水圧に対応する。
【００４０】
好ましくは、保護性通気性材料、特に設けられるプラズマコーティングは表面エネルギーが低いことが好ましい。すなわち、ＤＩＮ  ５５６６０−２：２０１１−１２に応じて測定された水接触角が少なくとも１２０°、特に好ましくは１４０°以上となる。本発明の保護性通気性材料の撥油効果をＤＩＮ  ＥＮ  ＩＳＯ  １４４１９：２０１０に応じて測定した。具体的には、８つの異なる液体炭化水素による湿潤性を試験し、８段階で評価した。
【００４１】
表４に示すように、実施形態は全て、良い（６）から非常に良い（８）撥油性を示した。ＤＩＮ  ＥＮ  ＩＳＯ  ４９２０：２０１２に応じた（水）噴射試験や、ＩＳＯ  ９８６５：１９９１に応じたブンデスマン試験によるロールオフ効果（いわゆるロータス効果）の判定では、本発明に係る保護性通気性材料の全ての実施形態が最高得点５を達成した（１＝最低、５＝最高）。
【００４２】
担体層の詳細を選択することが、最終的な保護性通気性材料の機能に大きな影響を及ぼし得る。当該詳細としては、繊度、幾何学的形状、表面組織、開放表面比が挙げられる。担体層の引張特性は、フィラメント強度、メッシュ密度、織りパターンおよびフィラメント強度係数に左右される。本出願人によるモノフィラメントは、低収縮、高靱性、および極めて高い弾性等、高物理的強度特性を示す。それらは破壊的化学物質に暴露されても容易に劣化せず、湿潤および乾燥環境の両方において、高温での使用に耐えうる。保護材の引張特性は、さらに複合材料の接合強度に影響される。一方、ナノ繊維マットの厚さは、複合通気性材料を高強度にするための要素としてはあまり重要ではない。
【００４３】
布は、フィラメントまたは糸径が好ましくは１０μｍから１０００μｍ、より好ましくは１５μｍから８０μｍ、特に好ましくは３０μｍから１５０μｍとなり、メッシュ開口が最大３００μｍとなる。本発明において、メッシュはモノフィラメント織布と定義される。また、本発明では、「メッシュ」という用語は、いずれも本発明の担体層を示す「布」または「布地」と同義で使用される。
【００４４】
本発明の保護性通気性材料は、防塵性、耐摩耗性、堅牢性、高い安定性、蒸気透過性、耐久性、空気・ガス透過性（高流量）、高スループット／高流速、構造または特性を著しく損なわない洗浄性、比較的低い熱安定性、低い非特異的吸着（貼付防止）、疎水性および／または疎油性表面および優れた生体適合性を示す。
【００４５】
本発明の保護性通気性材料のさらなる実施形態によると、プラズマコーティングがナノ繊維膜および少なくとも１つの担体層に蒸着されることが特に好適である。これにより、保護性通気性材料が柔軟に使用できる。すなわち、担体層が通気性物体の内部、外部に面しているかに関わらず、保護性通気性材料の油、脂、病原体、アレルゲン、塵、および／または水をはじく性質が保証される。
【００４６】
本発明に係る保護性通気性材料のさらなる好適な実施形態では、材料は、少なくとも飽和、一価および／または多価不飽和エーテル、ケトン、アルデヒド、アルケン、アルキン、アミド、アミン、ニトリル、チオエーテル、炭酸エステル、チオエーテル、スルホン、チオケトン、チオアルデヒド、スルフェン、スルフェンアミド、フルオロアクリレート、シロキサン、エポキシド、ウレタン、アクリレート、ポリアミド６（ＰＡ６）、ポリアミド６，６（ＰＡ６６）、脂肪族ポリアミド、芳香族ポリアミドポリウレタン（ＰＵ）、ポリ尿素ウレタン、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリラクチド（ＰＬＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリベンゾイミダゾール（ＰＢＩ）、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、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）、ポリスルホン（ＰＳ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、セルロース、酢酸セルロース（ＣＡ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ＰＶＡ／シリカ、ＰＡＮ／ＴｉＯ２、ＰＥＴＦＥポリエーテルイミド、ポリアニリン、ポリ（エチレンナフタレート）、スチレンブタジエンゴム、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、ポリビニリデンフルオライド、ポリビニルブチレン、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、コポリマー、誘導体化合物、それらの混合物、および／またはそれらの組合せである。
【００４７】
コーティング材料として特に好ましいのは、プラズマコーティング処理の際にラジカル、イオンまたはエネルギー粒子を放出して、保護性通気性材料の、疎油性かつ非極性テフロン状（登録商標：ポリテトラフルオロエチレン状）表面の形成に寄与するような材料である。
【００４８】
本発明の保護性通気性材料の膜および／または担体層は、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリヘキサメチレンアジパミド（ＰＡ６．６）、ポリドデカンアミド（ＰＡ１２）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリカプロアミド（ＰＡ６）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、エチレンモノクロルトリフルオロエチレン（Ｅ−ＣＴＦＥ）、エチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、フッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）、二成分（ＰＡ６／ＰＡ１２）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ペルフルオロアルコキシ（ＰＦＡ）、ポリアクリロニトリル（アクリル繊維）（ＰＡＮ）、二成分、ＰＥＴ難燃剤（ＰＥＴ／ＰＢＴ）、ポリウンデカンアミド（ＰＡ１１）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリヘキサメチレンセバシンアミド（ＰＡ６．１０）、アラミド（ＡＲ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリアミドカーボン繊維（ＰＡ／ＣＦ）、ポリエステルカーボン繊維（ＰＥＴ／ＣＦ）、ポリエステル短繊維／金属繊維（ＰＥＴ／ＭＴ）、炭素繊維（ＣＦ）、銅（ＣＵ）、ポリイミド（Ｐ８４）、銅／銀（ＣＵ／ＡＧ）、ポリカーボネート（ＰＣ）により形成してもよい。
【００４９】
さらに、保護性通気性材料がさらなる特性を有するように、導電性フィラメントが織動作において織られてもよくさらに／あるいは添加剤が、膜および／または担体層の材料に添加されてもよい。当該特性として、各材料の静電特性を追加することで、ろ過される固体超微粒子の密着性を向上させることができる。
【００５０】
本発明に係る保護性通気性材料のさらなる態様としては、担体層が膜に強く接続されていることが好ましい。これにより、層同士の剥離および／または相対的変位を防止できる。極めて堅牢な保護性通気性材料を形成するため、本発明において２つの担体層の間に膜を配置して、通気性材料の強度および圧縮抵抗を増すことが有利である。したがって、３つの層を設けることができる。この場合、膜は両側の担体層により少なくとも部分的に被覆されてもよい。ここで、少なくとも２つの担体層は同一の要件を有してもよく（サンドイッチ構造）、あるいは動作時に互いを補うように、異なる性質を有してもよい（ハイブリッド構造）。例えば、第１担体層が疎水性および／または疎油性、すなわち撥油、撥脂、および／または撥水性を有し、第２ナノ繊維層が、特に汗、血液、膿、アレルゲン、病原体をはじくように設計されてもよく、第３担体層が難燃性および／または帯電防止性を有してもよい。
【００５１】
本発明の保護性通気性材料は、継ぎ目や枠要素によってろ過装置に固定設置することができる。継ぎ目または枠要素は、少なくとも保護性通気性材料の周辺領域に設けられる。枠は固くても、弾性を有してもよく、保護性通気性材料を囲繞するものである。継ぎ目は別部材でもよいし、縁を加熱成形または溶接することで形成されてもよい。これにより、強固な接続が実現される。
【００５２】
本発明の実施形態によると、保護性通気性材料は、以下のいずれか若しくは組合せを含んでもよい。（１）「既製品」として入手可能または、本発明の単数または複数の層、すなわち膜および／または担体層から形成される前置フィルタ、（２）本発明の保護性通気性材料の前置フィルタに加えて、または代えて配置可能で、前置フィルタについての説明で記載した材料や層により設計できる後置フィルタ、（３）本発明の保護性通気性材料に加えられる（保護性通気性材料の上流および／または下流）および／またはその一部を成す、傾斜膜としての非対称および／または対称膜。
【００５３】
用途に合わせた機能要件に応じて、複数の担体層と、複数の膜とが、保護性通気性材料において交互に配されることが特に好ましい。担体層および膜はそれぞれ、例えば、異なる気孔率、細孔分布、疎水性、疎油性および異なる防塵性を有するように設計することができる。本発明の複合材の特に好ましいさらなる態様において、膜が坪量約０．０５ｇ／ｍ２から約５０ｇ／ｍ２になるよう形成することが有利である。平均繊維径および孔径は現状で、エレクトロスピニング法による膜製造中に調整可能であり、適宜保護性通気性材料の要件に合わせることができる。好ましくは、各孔の孔径は、平均孔径からの乖離が５００％以下、好ましくは３００％以下、より好ましくは１００％以下となる。膜内の繊維は、直径が４０ｎｍから１０００ｎｍ、特に好ましくは８０ｎｍから２５０ｎｍとなるように形成される。膜における各繊維は、同様の直径を有することが好ましい。具体的には、好ましくは、各繊維の直径は、平均繊維径からの乖離が５００％以下、好ましくは３００％以下、より好ましくは１００％以下となる。本発明の膜は、例えばマットレス、枕、羽毛布団、寝具、クッション、（電気）機器用の（内部および外部）通気フィルタ、（外科）マスク、（手術用）衣装、静脈内インラインフィルタ、加圧ろ過装置（例えば、鼻スプレー）、特に医療用具や、工業用の室内換気用およびバリア媒体に使用することができる。
【００５４】
本発明はさらに、本明細書に記載の少なくとも１つの保護性通気性材料を有する寝具を対象とする。寝具は、少なくとも上述のマットレス、枕、羽毛布団、寝具等を含む。
【００５５】
本発明はさらに、本明細書に記載の少なくとも１つの保護性通気性材料を有する、筐体を持つ電気または電子機器（電気電子機器）を対象とする。これら機器は、少なくとも携帯電話、ポータブルメディアプレーヤ、ハイファイ機器、タブレット、ノートパソコン、あらゆる種類の携帯機器、およびテレビを含む。
【００５６】
さらに、本発明の保護性通気性材料は、フィルタ技術、音響用通気性材料、換気用フィルタ、燃料フィルタ、水分離、衣類、包装、建築および電子シール、靴、創傷包帯またはフェイシャルマスクにも適用できる。本発明に係る保護性通気性材料は気孔率が個別調整可能であり、これは例えばガス流中の固体の沈着、または創傷治療に使用することができる呼吸性支持体の提供に有利に寄与する。
【００５７】
本明細書において、「膜」、「エレクトロスピニング膜、「膜層」、「ナノ繊維層」、「ナノ繊維膜」、「ナノ繊維マット」、「ナノ繊維ウェブ」という用語は、いずれもエレクトロスピニング不織布を指す。本発明の方法の基本的概念は、支持層上のポリマー溶液から、エレクトロスピニング装置でナノ繊維ウェブを形成することである。この場合、少なくとも規定の孔径および／または孔分布、膜形成繊維の密度調整により、膜は規定の気孔率で形成できる。繊維の比例体積、および膜の所定体積中の平均繊維数を調整できる。この場合、担体層は特に膜に対する安定化および／または保護層として機能できる。本発明の通気性材料は、有効なフィルタ形状およびサイズを有する通気性材料を形成する際に損傷が生じることなく、大きな機械的ストレスに耐えることができる。
【００５８】
保護性通気性材料の各層を、特に信頼性が高く接合する、さらに埋め込むため、本発明においては、膜を当該分野で公知の方法で担体層に接合することが好ましい。当該方法としては、反応性ホットメルト接着、レーザーボンディング、超音波溶接、積層、熱カレンダー処理、接着またはその組合せを含むが、それに限定されない。例えば、ホットメルト接着はエポキシ、アクリレートおよび／またはポリウレタン接着剤を用いて行うことができる。これにより、層間剥離を確実に防止することができる。
【００５９】
担体層と膜との間の接続点が点状、または線状であり、保護性通気性材料全体に均一に分布いていることが特に好ましい。これにより、気孔率または通気性がほぼ損なわれることはない。
【００６０】
本発明の保護性通気性材料の、特に効率の良い製造方法のさらなる有効な態様として、担体層上に直接エレクトロスピニング膜を設けて、担体層に対して膜を強く接続することが有利となりうる。原則として、例えば、層剥離／積層処理において、キャリア不織ウェブまたはキャリア布地のような収集基板上に、エレクトロスピニング法によって膜を生成し、第２ステップで膜を、例えば布地のような本発明に係る所望の担体層に転写することが可能である。
【００６１】
本発明に係る担体層に膜を直接蒸着することで、複雑な膜転写処理を実行せずに済む。さらに、担体層の表面は、エレクトロスピニング処理前に、化学的および／または形状的に改質されてもよい。その結果、膜は形成中に特に強く担体層に貼りつくことができる。膜は層厚さが１００μｍ未満、特に５０μｍ未満、好ましくは１から１０μｍである。本発明によると、このように薄い膜は、本発明において、特に本発明の保護性通気性材料の担体層に設けられると、水柱値や通気性の向上に寄与する。
【００６２】
本発明の方法の実施形態によると、少なくとも１つのさらなる担体層が設けられ、同様に膜層に接続される。この膜は担体層の間に配置されるものである。例えば、厳しい環境における、膜を損傷するような機械的影響から膜を保護するため、膜は両側に支持層が設けられてもよい。
【００６３】
いわゆる多層構造の場合、保護性通気性材料は少なくとも２つの担体層と、少なくとも２つの互いに重ねられた膜層で形成してもよい。好ましくは、少なくとも１つの担体層が第１膜と、少なくとも第２膜との間に配置される。
【００６４】
本発明に係る方法によると、保護性通気性材料はプラズマコーティング法により表面コーティングされることが特に好ましい。これにより、保護性通気性材料の表面への所定の官能基の導入、または保護性通気性材料の表面改質が可能となる。上述の、撥油、撥脂、防汚、撥水性、および／または保護性通気性材料のその他性質は、ナノスケールコーティングにより、特に好ましい影響を受ける。コーティングされた膜層の気孔率および／または通気性は、コーティングされていない状態での透過性と本質的に一致する。
【００６５】
プラズマコーティングにより、極薄の機能性フィルム、特に撥水性および／または疎油性機能が、保護性通気性材料、特に膜の個々の繊維および／または担体層の個々の繊維またはフィラメントに適用される。この場合、数ｎｍ（ナノメートル）、特に８０ｎｍ未満、好ましくは５ｎｍから４０ｎｍの薄い層の厚さを実現できる。プラズマ重合（ラジカル中心のプラズマ重合）中に生成されるラジカルは、孔径に比べて無視できるほど小さいので、繊維／フィラメント間空間を容易に透過することができる。したがって、本発明に係る膜層の孔径は、例えばＰＥＣＶＤ法のような、プラズマ式気相成膜後のコーティング処理によって変化することはない。これらのプラズマポリマーには、従来のフルオロカーボンとは異なり、環境に悪影響を及ぼすと世界的に認知されている、ペルフルオロアルキル酸（ＰＦＯＳ、ＰＦＯＡなど）を含まないフッ素含有官能基またはフッ素を含まない官能基を埋め込むことができる。湿式化学的方法（パッド−乾式硬化など）は織物仕上げに一般的に用いられているが、開口部（孔）を詰まらせてしまう可能性があるため、ナノ繊維ウェブの処理には適していない。
【００６６】
製造方法および処理
好ましい製造方法を、図９の概略図を参照して説明する。
【００６７】
図９の概略図は、保護性通気性材料を製造する処理を示す。エレクトロスピニング膜が形成される回収基板（上図）が設けられる（第１製造ステップ）。後述のエレクトロスピニング膜は、公知の手法で形成される。
【００６８】
第２ステップでは、形成された膜が、担持層に転写および接合される（接合１）。エレクトロスピニング膜が形成されていた回収基板は、任意で除去してもよい（回収基板除去）。上述の図示の担体層はメッシュ／布である。
【００６９】
上記膜と層の第２接合（接合２）は、第２外層を導入し、任意でカレンダー仕上げを施した後に実行してもよい。したがって、サンドイッチ構造を形成する２つの等しいまたは異なる層の間に、任意で層を配置してもよい。例えば第２外層は、メッシュ、裏地、または不織材料として設けられてもよい。最後に、担体層と膜の少なくとも一方にプラズマコーティングが施される。
【００７０】
エレクトロスピニング
ナノ繊維ウェブの作成処理は、参照により全文が本稿に組み込まれるＷＯ  ２００６／１３１０８１およびＷＯ  ２００８／１０６９０３に記載されている。
【００７１】
簡潔に説明すると、エレクトロスピニング処理においては、高電圧により、帯電した高分子溶液を噴射したり、ピペットから溶融させたりする。収集面到達前に、噴射溶液は蒸発または固化し、互いに接続された細かい繊維のウェブとして収集される。一方の電極を紡糸溶液／溶融物に入れ、他方の電極をコレクタに取り付ける。多くの場合、コレクタは単純に接地される。電界を、溶液をその表面張力により保持する毛細管の端部にあてる。これにより、液体の表面に電荷が誘起される。相互電荷反発および対極への表面電荷の収縮は、表面張力とは正反対の力を引き起こす。電界強度の増加にしたがって、毛細管の先端の流体の半球面が延伸し、テイラーコーンと呼ばれる円錐形を形成する。さらに電界強度を増加させると、静電気斥力が表面張力を上回る臨界値に達し、帯電流体がテイラーコーンの先端から噴射される。噴射された高分子溶液は、不安定状態から延伸処理を経て、非常に薄く長くなる。その際、溶液は蒸発し、帯電高分子繊維が残る。溶融物が噴射される場合、それは空気中を移動する際に固化する。
【００７２】
接合方法
ホットメルトグラビア積層技術、超音波接合技術、浸漬接合技術、ＵＦＤ繊維化スプレー技術（ホットメルト）およびスパンウェブ接合技術等、様々な接合方法が利用できる。
【００７３】
ホットメルトグラビア積層技術が、インラインプロセス用に工業的に確立されている。すなわち、「サンドイッチ型」膜に対しては、１つのライン処理で２段階接合が可能である。そのため、多目的ホットメルトラミネートと、ドットコーティング用のグラビアローラ、リボルバードーズヘッド（正／正または負／負）および塗布ローラおよびラミネートローラおよびカウンタープレッシャローラからなるコーティングシステムとが使用される。
【００７４】
グラビアローラを使用して接着剤を塗布する場合、２つの異なる反応性ポリウレタン型接着剤（ポリウレタン電子スピニング用のものとＰＡ６用のもの）を使用することができる。約１５から２５％の通気性損失により、高接合強度が実現できる。接着剤は、膜の最終的な貼着における問題が生じないよう、（適合性、物理的および化学的適合性、医療および食品等級について）注意深く選択しなければならない。接着剤による材料の硬化が認められる。
【００７５】
浸漬接合技術（化学的接合）を、エレクトロスピニングプロセス前のキャリア前処理に使用することが可能である。これを使用することが望ましい場合もある。さらに、大きな利点として、接合用の追加処理ステップを省略することができる。その後、二層積層体をホットメルト、スパンウェブ、ＵＦＤ等を使用する第２接着に使用することができ、これにより多層通気性材料が形成できる。
【００７６】
ＵＦＤは、繊維化スプレー技術であり、ホットメルト接着剤塗布用の最先端技術である。積層板技術（ＬＰＴ）は、接着剤のフィラメントストランドを製造するために利用される。加熱空気により、ストランドが延伸され、規則的または不規則的なパターンで配置される。多くの場合、ＵＦＤ技術を使用すれば、接着剤は高精度塗布により接着強度または耐久性が悪影響を受けずに、その使用量を２０から５０％削減することができる。非接触モードで積層が可能である。その場合、電子スパン繊維の損傷の可能性がより低くなる。ＵＦＤ技術は、ホットメルトグラビア積層よりも清潔な処理である。
【００７７】
スパンウェブ接合技術を利用すれば、表面が閉鎖されたフィルムではなく、三次元構造が得られる。開放構造で得られる積層体は、より柔軟性、通気性に優れる。例えば、ウェブはコポリアミド、コポリエステル、コポリオレフィン、ポリウレタンなどの異なる様々な材料で作成されている。スパンウェブ技術は、非常に単純なプロセスである。積層中に考慮すべき３つの主なパラメータは、温度、圧力および時間である。
【００７８】
カレンダー仕上げ
カレンダー仕上げは、布、メッシュ、積層対換気部等の材料に実行される。これにより、より滑らか且つ肉薄の材料が得られる。こうして得られた材料は、より高い温度および圧力のローラの間またはその下を通される。なお、カレンダー仕上げの条件によっては、孔の大きさや形状が影響を受ける。
【００７９】
プラズマＰＥＣＶＤ
工業用および医療用織物ならびに合成材料の撥水撥油性のような表面特性を向上するため、織物仕上げプロセスとして織物材料のプラズマ処理を実行してもよい。従来の湿式化学繊維仕上げよりも、プラズマ技術は環境適合性の面で有利である。ＰＥＣＶＤ処理により、例えば、粘着特性、疎水性の向上、表面への特別な官能基の導入、または表面形状の変更を実現できる。
【００８０】
一般にプラズマ重合またはＰＥＣＶＤとして知られているプラズマ蒸着では、非常に薄いポリマー層（ナノメートル単位）を基板表面に蒸着させることができる。この層は有機ガスの重合によって形成される。有機ガスは基板表面上で直接重合される。伝統的な重合と異なり、プラズマ重合は、すべてのモノマーガスまたは蒸気を、その反応性に限定されることなく使用することができる。プラズマ重合体は、分枝しランダムに終端された鎖および高架橋度により、特異な重合挙動を示す。
【００８１】
フルオロポリマーは、表面張力が非常に低いことから、疎水性および疎油性を付与するのに広く使用されている。このような有効なフルオロ化合物の大部分は、８個の炭素と１７個のフッ素原子の鎖を含むフルオロカーボンに基づいている。伝統的な「湿式化学」に利用される場合、これらの長鎖フッ素化ポリマーは、上述のように、残留原料および微量の長鎖ＰＦＡを不純物として含有することが多い。
【００８２】
一方、ＰＦＡＡを利用しないフッ素化プラズマコーティングは、その機械的安定性、弾性および柔軟性から、通気性に悪影響を及ぼすことなく、大きな効果が見込め得る。この非水性方法は、繊維産業における撥水、撥油、防汚仕上げのような従来の湿式仕上げプロセスを向上させるまたは代替し得るほど有用である。
【００８３】
添付の図面に概略的に示されている好ましい実施形態を参照して、本発明を以下にさらに説明する。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明に係る保護性通気性材料の最も簡潔な実施形態（「単層」）を示す概略断面図である。
【図２】いわゆる「サンドイッチ構造」を有する本発明に係る保護性通気性材料を示す概略断面図である。
【図３】多層構造を有する本発明に係る保護性通気性材料を示す概略断面図である。
【図４】２つの異なる担体層により「ハイブリッド」構造を有する本発明に係る保護性通気性材料の概略断面図である。
【図５】保護性通気性材料のＳＥＭ画像である。
【図６】保護性通気性材料のＳＥＭ画像である。
【図７】保護性通気性材料のＳＥＭ画像である。
【図８】保護性通気性材料のＳＥＭ画像である。
【図９】本発明に係る好ましい方法を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００８５】
図１は、本発明に係る、担体層１１を有する保護性通気性材料１０の断面図である。膜１２が、エレクトロスピニング法により担体層１１上に形成され、貼り着けられる。担体層１１に対して膜層１２が強く貼り着けられるよう、保護性通気性材料は、これら２層を互いに接続する少なくとも１つの接続点１３を有するように形成されてもよい。特に、接続点１３は、点または線状の溶着または接着
は接続点１３により完全に貫通されてもよい。保護性通気性材料１０、特にエレクトロスピニング膜１２は多孔性を有するように形成できる。保護性通気性材料１０の表面と、孔を形成する繊維は、コーティング材によりコーティングされてもよい。コーティング材は、特にプラズマ蒸着法により蒸着できる。図において、繊維の表面コーティングを点および線１４にて概略的に示す。本発明では、保護性通気性材料１０は表面がプラズマポリマーで完全にコーティングされてもよい。すなわち、膜の各繊維およびフィラメント、ならびに担体層がコーティングされる。さらに、保護性通気性材料の内部領域や、膜の孔内の下方領域における繊維も含まれる。したがって、保護性通気性材料の外表面のような目に見える部分だけでなく、例えば内部の繊維や凹凸のような、目に見えない内表面もコーティングされる。すなわち、各繊維がコーティング材により包まれるまたは被覆される。
【００８６】
図２は、いわゆる「サンドイッチ」構造の本発明の保護性通気性材料１０を示す。ここで、膜１２は２つの担体層１１の間に配置される。これにより膜層１２が保護されるため、この構造の通気性材料は実用の際に機械的力に耐えられる。サンドイッチ構造の一実施形態では、例えば１５．６ｌ／ｍ２＊ｓの通気性が実現される。原則として、サンドイッチ構造、多層構造またはハイブリッド構造により、最高５０ｌ／ｍ２＊ｓの通気性が実現される。任意の層構造を有する保護性通気性材料１０において、各層は単純に互いに重ねることで積層できるが、接続点１３により層同士を強く接合でき、それにより、非常に信頼性の高い、機械的弾性を有する保護性通気性材料１０を実現できる。
【００８７】
図３は、多層構造の保護性通気性材料１０（多層）を示す。本構造では担体層１１と膜層１２とが交互に積層される。
【００８８】
図３では、２つの担体層１１と２つの膜層１２が設けられている。但し、多層構造は任意の数の担体層１１および／または膜層１２により実現できる。同様に、直接重ねられた２つの膜層１２を２つ以上の担体層１１間に設けてもよい。多層構造の場合も、好ましくは積層後に、積層された全ての膜層１２と担体層１１１の目に見えない表面にプラズマコーティングを施してもよい。すなわち、多層構造でも、保護性通気性材料１０の内表面にプラズマコーティングを施してもよい。
【００８９】
図４は、膜層１２が第１担体層１１と第２担体層１５との間に設けられた、本発明の保護性通気性材料１０の実施形態を示す。原則として、第１担体層１１は特に織材料として設計され、第１担体層１１と異なる第２担体層１５は、特に不織材料として設けられる。保護性通気性材料１０において、このように異なる性質の材料を「ハイブリッド」構造として組合せることは有利である。これにより、フィルタ、保護、および耐病原体性質を有する保護性通気性材料１０が実現されるという利点がある。
【００９０】
図４では、保護性通気性材料１０の表面全体にプラズマコーティングを施すとともに、保護性通気性材料１０のより内部層においてプラズマ重合が実施される。また、異なる担体層１１および１５と、異なる設計（例えば異なる孔径分布）の複数の膜層１２により多層構造の保護性通気性材料１０を実現することも考えられる。
【００９１】
以下の説明に供される図は、本発明の保護性通気性材料の各実施形態の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像を示す（図５から図９）。「対称」、「非対称」という用語は、それぞれサンドイッチ構造において外層が同一または異なる場合を指す。
【００９２】
図５から図７は、保護性通気性材料の実施形態１０−１、１４Ｃ、１７−２のＳＥＭ画像を示す。図８は、比較対象として、市販のゴア膜およびエレクトロスピニング膜のＳＥＭ写真を示す。
【００９３】
ＳＥＭ画像は、保護性通気性材料を平面視、断面視（側面視）で得られたものである。平面視（表／裏）および断面視の倍率はそれぞれ、１００倍、５００倍である。
【００９４】
図５（実施例１０−１）において、表側面に担体層と膜層の両方が見られるが、裏側面では、反対側から膜層のみが見える。実施例１０−１の表側面は、さらに膜構造上のモノフィラメント構造（平織）も示す。実施例１０−１の断面視では、膜上に配置された担体層を示す（これも２層型通気性材料となる）。
【００９５】
実施例１４Ｃ（図６）は、サンドイッチ構造を示す。当該構造では、膜上にモノフィラメント構造（綾織）の担体層が存在する。断面視では、膜の下に第２外層が存在し、膜が織物の担体層と、編物の担体層との間に配置されている。第２外層（編物）は、本発明の保護性通気性材料の担体層と構造が異なる。
【００９６】
実施例１７−２（図７）は、膜上のモノフィラメント構造（平織）を示す。この実施例では、接合点も視認できる。側面視（断面）では、膜が２つの同一の外層の間に配置されていることが視認できる。したがって、ここでは第２層と、担体層という２つの同一層の間に膜が設けられている（対称サンドイッチ構造）。
【００９７】
比較対象として、ゴアテックスのｅＰＴＦＥ膜とナノ繊維ウェブのＳＥＭ画像を使用する（図８）。各単一層が、互いに積層され、個別の複数の繊維により多孔性三次元網が形成された、エレクトロスピニング膜構造とは異なる構造がこれらの画像に示されている。ここに示されたＳＥＭ画像は、ｅＰＴＦＥ膜に平均孔径が比較的大きな孔が形成され、これらは大部分が一方向に不均一に配置されていることを明示している。
【００９８】
比較例−微生物に対するバリア
表２に示される試験結果は、ある範囲のグラム陽性およびグラム陰性の運動性細菌に対して本発明の通気材が有効な障壁であることを示す。通気材の開存性は、４時間後、２４時間後に１００％維持された。通気材は、微生物が通過して寒天培養基へ達することを防いだ。本発明の通気材は、緑膿菌、黄色ブドウ球菌（ＭＲＳＡとも呼ばれる）、バチルスアトロプウスおよびバクテリオファージΦＦＸ１７４に対して１００％効果的な微生物バリアとなった。すなわち、当該バクテリアやウイルスの通過を一切許さなかったのである。
【００９９】
比較例−水柱値および通気性
表３は、メッシュ（モノフィラメント）単独、膜が積層されたメッシュ、上述のように膜が積層されたメッシュにコーティングを施したもの（本発明の保護性通気性材料）の耐水性および通気性を示す。本発明の保護性通気性材料の材料（メッシュ＋ナノ繊維ウェブ＋ＰＥＣＶＤ）が１６０９水柱センチメートルとなり最も高い耐水性を示した。一方、コーティングされていない通気性材料は、８水柱センチメートルと非常に低い耐水性を示した。ナノ繊維層は、通気性への影響が大きい。表面または裏面材料の通気性は、複合材全体の通気性に対して大きな影響を有さないかもしれないが、材料の通気性が極めて低い場合、複合材の通気性も低くなる。プラズマ重合による超薄型コーティングによって、ナノ繊維層の孔の形状や大きさが影響されることはない。一方、従来の湿式化学コーティングは、膜の開構造を塞いでしまい、あらゆる気体の通過を阻害してしまうものが多い。
【０１００】
比較例−撥水性、撥油性
表４は、ＤＩＮ  ５５６６０−２：２０１１−１２に規定の水接触角測定と、ＤＩＮ  ＥＮ  ＩＳＯ  １４４１９：２０１０に規定の撥油性試験と、ＩＳＯ  ９８６５：１９９１に規定のＦｅｄｅｒａｌ  Ｇｅｒｍａｎ試験と、ＤＩＮ  ＥＮ  ＩＳＯ  ４９２０に規定の（水）噴射試験との結果を示す。水接触角は、プラズマコーティングされた通気材では１３０°超となり、未コーティング処理の試料では１００°未満となった。「油滴試験」において、試験対象表面に標準的な油（表４、１から８）の油滴を使用して、当該表面の疎油性を判定した。特に疎油性の高い表面は、油１から５だけでなく、油６，７，８に対しても、強い撥油反応を示した。本試験は８段階中８（最大疎油効果）を最高として実施された。本発明の実施形態は全て、良い（６）から非常に良い（８）疎油性を示した。本発明の実施例は、非常に良好な撥水効果を示した。具体的にはブンデスマン試験で最高得点（５段階中５）を得て「ロータス効果」を示し、噴射試験でも最高得点（５段階中５）を実現した。
【０１０１】
比較例−ナノ繊維保護および複合構造
ナノ繊維、特にエレクトロスピニングで製造されたＰＡ６ナノ繊維は非常に繊細で、機械的強度が低い。したがって、実用中に破壊的かつ厳しい条件下で、ナノ繊維を保護することが重要である。ナノ繊維を切断し得るものの例としては、摩擦力が挙げられる。したがって、製品寿命を決定する限定的要素の一つとして、耐摩耗性が挙げられる。出願人は、高強度モノフィラメント繊維製造の分野で長い経験を有する。このような高強度モノフィラメント製のメッシュは、工業的に利用されるナノ繊維複合材の作成、および当該複合材の厳しい環境での保護に対して理想的な選択肢である。
【０１０２】
フィラメント強度が同じでも、布の剛性が変化すれば、破断荷重が大幅に変化する。平織の場合、布領域内全体でフロートが均一に分布し、破断は局地的に生じる。破断による延伸は通常、高密度で織られたメッシュの方がより低密度で織られたメッシュよりも大きい。同様に、メッシュの剛性上昇に伴い、複合材の破断時の延伸が大きくなる（データなし）。
【０１０３】
比較例−通気性およびカレンダー仕上げ
用途によっては、厚さ、密度、孔径のような、ナノ繊維膜の物理的特性をカレンダー仕上げによりさらに調整してもよい。規定の固さに対する所要の性質を実現するため、ローラ温度、ニップ圧力、滞在時間（すなわちライン速度）のような重要パラメータを考慮するべきである。さらに、担体基板の性質は、実施されるカレンダー仕上げの条件により影響される場合もある。例えば、カレンダー仕上げにより、通気性が５０％程度低下する（実施例１０−１）。したがって、最終製品をカレンダー仕上げすることで、高密度ナノ繊維層が得られる。
【０１０４】
比較例−フィルタ効率
ＰＡ６型ナノ繊維を含む保護性通気性材料は非常に高効率であると実証された。具体的には、ＥＮ  １４９において、０．３０μ（公称）程度の小粒子の捕捉、通過阻止について、最高９９．９９８％の有効性を示した。現状、このレベルのフィルタは発明されていない。ＨＥＰＡフィルタ（ＰＴＦＥ）が市販のものでは最高の効率を示すが、その効率は９９．９７％にとどまる。また、０．３０μ未満（および０．３０μ超）の粒子が、新たに開発された複合媒体により捕集、捕捉されることも示されている（データなし）。出願人は、圧力降下の抑制、対象汚染物質に対する効率１００％の達成と、目覚ましい進歩を実現した。用途によっては、圧力降下と、粒子侵入防止性について、良好な妥協点を見出すことが可能である。製品が使用中一定時間、空気流に対する耐性があれば、フィルタ媒体の製品寿命が長くなると考えられる。フィルタの長寿命を実現しながら、フィルタ機能を最適化するためにいくつかの重要な要素がある。当該要素としては、特定の表面、対象／非対称構造、勾配層構造等が挙げられる。
【０１０５】
比較例−水蒸気透過性
ＩＳＯ  １１０９２に規定された方法で測定されたＲＥＴ（水蒸気透過抵抗）値を表５に示す。結果は、複合材の水蒸気抵抗を表す。具体的には、抵抗が低いほど、より通気性の高い複合通気性材料となる。例えば、ＲＥＴが６未満であれば、通気性があり、２０超であれば通気性がない。ＲＥＴ値が３から６の市販のｅＰＴＦＥ膜も、比較対象として表５に示す。ＲＥＴ値も様々な要因に左右される。当該要素としては、複合構造種類、表面および裏面材料、ナノ繊維マット構造、多孔性、通気性、複合材の厚さ、表面特性等が挙げられる。ＰＡ６型ナノ繊維を利用した通気性材料により、ＲＥＴ値０．２２もの、超良好な蒸気透過性が実現された。
【０１０６】
【表１】
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【０１０７】
【表２】
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○は、栄養寒天培地（透過が観察されない）に接種した、試験用微生物の成長が観察された場合を示す。緑膿菌、ＭＲＳＡ、バチルス・アトロファエウス胞子およびバクテリオファージ懸濁液の濃度は、それぞれ、１．６×１０７ＣＦＵ／ｍｌ、９．８×１０６ＣＦＵ／ｍｌ、胞子５．１×１０５／ｍｌおよび１．２×１０６ＣＦＵ／ｍｌであった。
【０１０８】
【表３】
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【０１０９】
【表４】
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【０１１０】
【表５】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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