(57)【要約】  本発明は繊維質基材の表面にバリア層を設けるための方法であって、バリア層は電気紡糸または溶融紡糸により表面上にナノ繊維を堆積することにより形成され、基材を後処理することによりフィルムが形成される、方法に係わる。本発明は、さらに、キャリア層等を含む基材にも係わる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維質基材の表面にバリア層を設ける方法であって、前記バリア層は、電気紡糸又は溶融紡糸により表面にナノ繊維を堆積することによりフィルムとして形成され、前記フィルムは、表面にナノ繊維が堆積された後に基材を後処理することにより形成される、前記方法。
【請求項２】
後処理が温度を上昇させて堆積されたナノ繊維がフィルムを形成するように行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
堆積されたナノ繊維のガラス転移温度または溶融温度以上に温度を上昇させてフィルムを形成する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
少なくとも２つの成分を同時に紡糸して、１つの工程で基材の表面に前記少なくとも２つの成分のナノ繊維を堆積させる、請求項１〜３の何れか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記バリア層が少なくとも２つの層を含む、請求項１〜４の何れか１項に記載の方法。
【請求項６】
バリア層の乾燥重量が０．１〜２０ｇ/ｍ２、好ましくは０．１〜５ｇ/ｍ２、より好ましくは０．２〜３ｇ/ｍ２である、請求項１〜５の何れか１項に記載の方法。
【請求項７】
ナノ繊維が表面上に堆積される前に、繊維質基材の表面に塗工層が設けられる、請求項１〜６の何れか１項に記載の方法。
【請求項８】
バリア層に塗工層が設けられる、請求項１〜７の何れか１項に記載の方法。
【請求項９】
ポリビニルアルコール、ワニス、ポリスチレン、ポリブタヂエン、ポリウレタン、ポリエンチレン分散物、ポリプロピレン、ＰＬＡ、キトサン、でんぷん、カルボキシメチルセルロースナトリウム、アクリレート共重合体、ポリビニルアセテート、ポリエチレンオキザイド、ポリエチレン分散物、ポリエチレンテレフタレート分散物、これらの成分の混合物または修飾類似物の如き重合体を電気紡糸または溶融紡糸することにより、前記ナノ繊維が形成される、請求項１〜８の何れか１項に記載の方法。
【請求項１０】
電気紡糸が、前記重合体を含有する液体または分散物を用いて行われる、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
機能性の添加剤を添加することにより前記バリア層に機能性が付与される、請求項１〜１０の何れか１項に記載の方法。
【請求項１２】
機能性の添加剤が重合体と共に紡糸される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
機能性の添加剤が、前記バリア層の別個の層として紡糸される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
繊維質層およびバリア層を含む繊維質基材であって、前記バリア層は、電気紡糸又は溶融紡糸により繊維質基材の表面上に堆積されたナノ繊維により形成されたフィルムであり、前記フィルムは堆積されたナノ繊維を後処理することにより形成された、繊維質基材。
【請求項１５】
堆積されたナノ繊維が溶融されて前記フィルムが形成された、請求項１４に記載の繊維質基材。
【請求項１６】
フィルムが連続している、請求項１４〜１５の何れか１項に記載の繊維質基材。
【請求項１７】
フィルムが不連続である、請求項１４〜１５の何れか１項に記載の繊維質基材。
【請求項１８】
バリアが、液体、蒸気、オイル、溶媒、熱、紫外線、芳香および/またはガスに対してバリアである、請求項１４〜１７の何れか１項に記載の繊維質基材。
【請求項１９】
バリアが、オイル、グリースおよび/または脂肪に対するバリアである、請求項１７に記載の繊維質基材。
【請求項２０】
バリア層が、少なくとも２つの成分を含有する、請求項１４〜１９の何れか１項に記載の繊維質基材。
【請求項２１】
バリア層が、少なくとも２つの層を有する、請求項１４〜２０の何れか１項に記載の繊維質基材。
【請求項２２】
繊維質層が塗工され、繊維質層の塗工された表面上にバリア層が形成される、請求項１４〜２１の何れか１項に記載の繊維質基材。
【請求項２３】
バリア層が塗工された、請求項１４〜２２の何れか１項に記載の繊維質基材。
【請求項２４】
請求項１〜１３の方法により製造された繊維質基材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気紡糸または溶融紡糸を用いて、基材の表面にバリア層を設ける方法に係わり、さらには、バリア層を有する基材に係わる。
【背景技術】
【０００２】
プラスチックの包装材の市場は着実に拡大しつつある。将来の予測では、この傾向は続き、このプラスチックの包装材の成長は、繊維質の包装材の市場シェアを奪うことに部分的に基づいている。繊維質の包装材は、材料および製造のコストが低減できる場合に限り、プラスチックの包装材と競合していくことができる。繊維質の包装材料の臨界的な特性の１つは、１つまたは２つ以上のバリア層、その機能性およびバリア層の製造におけるコストの効率である。適用いかんによっては、バリアは１つまたは数個のバリア機能を包装材に付与できるように設けられよう。繊維質の包装材は、しばしば、水分または湿分、オイル(oil)/脂肪(fat)/グリース(grease)、芳香（aroma）および/またはガスの浸透や拡散に対する抵抗性を得るために、バリア層を必要とする。
【０００３】
紙や板製品のための伝統的なバリア塗工法は、コーティング、含侵、ラミネートまたは押し出しであった。
【０００４】
近年の間に、集中的に研究開発が行われているバリア塗工法の１つが、分散物バリア塗工である。重合体の分散物やエマルジョンをブレードやカーテンコーティングの技術を用いて塗工することにより、押し出しコーティングに代わる技術が提供される。分散物バリア塗工技術の利点は、紙や板を同時にオンラインコーティングすることが可能となり、バリアが塗工された紙や板を分解することで使用された繊維質の基材のリサイクルが容易になることである。
【０００５】
しかしながら、分散物塗工により１つのバリア層を形成する場合には、包装材や包装製品に要求される全ての性質を達成することが困難となる。典型的には、熱シール性と良好なバリア性を、これらの種類の製造されたバリアで同時に得るのは困難である。
【０００６】
分散物塗工により１つのバリア層を製造することのもう1つの難点は、分散物の安定性を、良好な作業性を確保する程度にまで高めなければならないことである。分散物の良好な安定性を達成するためには、安定化成分の添加が必要である。しかし、複数の成分を組み合わせることにより、バリア分散物の調製はより困難となる。
【０００７】
分散物バリアのもう1つの特質は、バリアの形成に際して、かなりの量の水が基材に塗られることである。この水は蒸発させて除く必要があり、乾燥したバリアを形成しバリア層のフィルムの形成を完全なものとするためには、高い乾燥エネルギーが必要となる。通常、塗フィルムの乾燥の温度は、フィルム形成の進行を確実にするために、重合体のガラス転移温度より有意に高くしなければならない。しかし、高い温度で乾燥を行うと、バリア層と基材の間で発泡や粘着が起こるといった問題が生ずる。高い乾燥温度によるもう1つの問題点は、温度がしばしばガラス転移温度より高くなることにより、重合体フィルムの厚さが増大することである。
【０００８】
従来の分散物バリア塗工のもう1つの問題点は、基材中への高いレベルでの進入を起こす粘度（および固形分含有量も）が比較的低いことである。これは、ピンホールのない塗フィルムの形成を確実にして良好なバリア性を達成するのに、より多くの塗工量が必要となるだけでなく、高い乾燥エネルギーが必要となることを意味する。無塗工の板の場合、ピンホールのない表面のバリア層を形成するには、およそ１５〜２５g/ｍ２の乾燥塗工量が必要となる。
【０００９】
このように、紙や板に１つまた複数のバリア層を効率的なコストで形成するための改善された方法が必要とされている。
【発明の概要】
【００１０】
本発明の目的の１つは、繊維質基材の表面にバリア層を改善された方法で設けることにある。
【００１１】
本発明のもう１つの目的は、繊維質基材の表面に薄いバリア層を付加する方法を提供することにある。
【００１２】
本発明のさらなる１つの目的は、改善されたバリア性を有する繊維質基材を得ることにある。
【００１３】
上記の目的やその他の利点は、本発明の方法および基材によって達成される。
【００１４】
本発明は、繊維質基材の表面にバリア層を設ける方法において、電気紡糸または溶融紡糸を用いて該表面にナノ繊維を堆積させることによりバリア層を形成する方法に係わる。
【００１５】
前記バリア層は、繊維質基材の表面上にフィルムとして形成されてもよい。
【００１６】
前記フィルムは、前記表面上にナノ繊維が堆積された後に基材を後処理することにより形成されるのが好ましい。前記後処理は、堆積されたナノ繊維の温度を上昇させてフィルムを形成させることで行うのが好ましい。この温度は、堆積されたナノ繊維のガラス転移温度または溶融温度以上に上昇させてフィルムを形成させることが好ましい。
【００１７】
少なくとも２つの成分を紡糸して基材の表面に同時に堆積させることもできる。相異なる成分を同時に紡糸するには、相異なるノズルやその他の供給装置を用い、１つの成分を一方のノズルで紡糸し、もう１つの成分をもう一方のもので紡糸することができる。この方法によれば、バリア層は相異なるナノ繊維の混合物を含み、１層のバリア層に相異なる性質を付与することができ、すなわち、１種の複合材料とすることができる。
【００１８】
バリア層は、１層を超える層、すなわち、少なくとも２つの層を含んでもよい。相異なる層には相異なる性質を付与することが可能である。
【００１９】
バリア層は、乾燥重量が０．１〜２０ｇ/ｍ２、好ましくは０．１〜５ｇ/ｍ２、より好ましくは０．２〜３ｇ/ｍ２である。多孔性の表面に少ない量の堆積させたナノ繊維で連続したピンホールのないフィルムを形成することが可能である。
【００２０】
繊維質基材には塗工層を設けることができ、この塗工層にナノ繊維を堆積させてもよい。このようにすることで、より平滑な表面が得られ、堆積させる繊維の量をさらに少なくすることができる。
【００２１】
基材のバリア層に塗工層を設けてもよい。この塗工層はバリア層にラミネートまたは押し出し塗工された重合体を含むことが好ましい。
【００２２】
ナノ繊維は、重合体の電気紡糸または溶融紡糸により形成され、この重合体としては、ポリビニルアルコール、ワニス、ポリスチレン、ポリブタジエン、ポリウレタン、ポリエチレン分散物、ポリプロピレン、ＰＬＡ、キトサン、でんぷん、カルボキシメチルセルロースナトリウム、アクリレート共重合体、ポリビニルアセテート、ポリエチレンオキサイド、ポリエチレン分散物、ポリエチレンテレフタレート分散物、これらの成分の何れかの混合物または修飾類似体などが挙げられる。
【００２３】
電気紡糸は、少なくとも１種の重合体を含有する液体または分散物を用いて行うことができる。固体の重合体またはワックスを出発物質として用いて溶融すること、すなわち溶融紡糸を行うことも可能である。
【００２４】
バリアには、機能性の添加剤を加えることによって、機能性を付与することもまた可能である。機能性添加剤は重合体と一緒に紡糸することができる。機能性添加剤を別個に紡糸して、バリア層の別個の層に分けて形成することも可能である。
【００２５】
本発明は、繊維質層とバリア層とを含む繊維質基材であって、バリア層が繊維基質層の表面にナノ繊維を電気紡糸または溶融紡糸することで形成される繊維質基材にも係わる。バリア層は、堆積されたナノ繊維から形成されたフィルムであることが好ましい。
【００２６】
フィルムは溶融したナノ繊維により形成することができる。すなわち、堆積されたナノ繊維を溶融してフィルムを形成することが可能である。また、ナノ繊維の温度をガラス転移温度以上に上昇させて、繊維を「流動」させフィルムが形成されるようにしてもよい。フィルムを連続して形成させて繊維質基材の表面を完全に覆うようにすることも可能であり、これにより、基材の繊維質表面に成分が到達することを可能にするピンホールなどが存在しなくなる。
【００２７】
フィルムは不連続であってもよい。用途によっては、十分な保護を達成するのに、繊維質表面の全体を完全には覆う必要がない場合がある。
【００２８】
バリアは、液体、蒸気、オイル、芳香、脂肪、グリース、オイル、溶媒、熱、紫外線および/またはガスに対してバリアであり得る。
【００２９】
フィルムが不連続である場合は、バリアは、オイル、グリースおよび/または脂肪に対してはバリアとなり得る。オイル、グリースおよび/または脂肪に対しては、バリアを形成するフィルムが不連続、すなわち、ピンホールやそれに類似する不規則性を有する場合であっても、十分なバリア性が達成され得ることがわかっている。この理由は、オイル、グリースおよび/または脂肪とフィルムとは、接触角が十分に大きいため、オイルなどはバリア層に浸透しないためである。これは、一時的な脂肪/グリースのバリア等の短時間のバリア性のために用いられる。
【００３０】
バリア層は、少なくとも２つの成分のナノ繊維を含有し得る。相異なる成分を、好ましくは相異なるノズルやその他の供給装置から、同時に紡糸することにより、少なくとも２つの成分を含有するバリア層を製造することが可能となる。これにより、一方の成分は１つの化合物、たとえば水に対するバリア性を与え、もう一方の成分は、もう１つの化合物、たとえばグリースに対するバリア性を与えることができるので、バリア層は相異なる２つの性質を有することができる。また、溶融してフィルムを形成する１つの成分を紡糸し、この溶融成分の支持体となり基質材料中に深く浸透するのを防ぎ、繊維質基材の表面上に残存せしめる、もう１つの成分を紡糸することもできる。よって、単一のバリア層が、幾つかの異なる化合物に対する保護を有するようにすることができる。
【００３１】
バリア層は、少なくとも２つの層を含有していてもよく、バリア層は２つ以上の層を含み得る。各層は異なる性質を有することができ、たとえば、１つの層が蒸気に対するバリア性を基材に付与し、第２の層はバリアにヒートシール性を付与することが可能である。
【００３２】
表面がナノ繊維で堆積される前に、繊維質層は公知の塗工法で塗工されてもよい。よって、繊維質層の塗工された表面上にバリア層が形成される。これにより、バリア層は平滑な表面上に形成されるので、堆積されるナノ繊維の量をさらに低減することができる。
【００３３】
繊維質基材のバリア層も塗工することができる。
【００３４】
本発明は、さらに、上述の方法に従って製造された繊維質基材にも係わる。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
発明の詳細な説明
本発明は、繊維質基材の表面にバリア層を設ける方法において、電気紡糸または溶融紡糸を用いて該表面上にナノ繊維を堆積させることによりバリア層を形成する方法に係わる。
【００３６】
電気紡糸または溶融紡糸を用いて繊維質基材の表面上にナノ繊維を堆積させることにより、該表面上でバリア層を形成するナノ繊維の薄い層を形成することが可能となることがわかった。驚くべきことに、堆積されたナノ繊維の薄い層は、繊維質基材の表面のような粗い表面でも完全に覆うのに十分であることがわかった。さらに、電気紡糸または溶融紡糸を用いて製造され堆積されるナノ繊維の大きさや特性といった性質により、ナノ繊維の基材中への進入はほんの僅かである。よって、ナノ繊維は、基材の表面上に堆積して基材の表面上に留まっている。基材の繊維と堆積されたナノ繊維の間の化学的および/または物理化学的な相互作用のため、基材の表面に十分に結合している。繊維の機械的または物理的な連結（interlocking）を形成し得るある種の相互拡散（interdiffusion）があるのかも知れない。堆積されたナノ繊維は、基材の表面で癒合または溶融して、バリアとして作用するフィルムを形成する。完全なフィルムになる前に表面に繊維を堆積することにより、必要な塗工量は大いに少なくなるが、これは、他の塗工技術で繊維質基材に形成された他のバリアに比べて、基材中への進入が大変少ないかほんの僅かであるという事実による。したがって、本発明による繊維のネットワークからのフィルムの形成は、溶液や分散液からフィルムが形成される従来の溶液と対比されるべきものである。
【００３７】
繊維の繊維質基材の表面への添加量は、たとえば表面の粗さ等の種々のパラメーターに依存する。バリア層の乾燥重量は０．１〜２０ｇ/ｍ２であることが好ましく、好ましくは０．１〜５ｇ/ｍ２であり、より好ましくは０．２〜３ｇ/ｍ２である。バリアが付加される表面が粗い場合は、より多量の繊維を添加する必要があり、バリア層の乾燥重量は２〜２０ｇ/ｍ２であることが好ましい。
【００３８】
紡糸条件を最適化することにより、紡糸中の湿分を増大させて、堆積された繊維を癒合させてフィルムにすることもできる。最初に堆積される繊維は乾燥しており、固形分含有量が高いため、繊維のレオロジーは高い。この原因の一部は、堆積される表面が乾燥していることによる。その後、紡糸条件は変化し、続いて堆積される繊維はより湿潤状態、すなわち、半乾きの状態となる。その結果、繊維は癒合し、優れたバリアとして作用するフィルムを形成する。電気紡糸または溶融紡糸中に使用される液体または空気の乾燥度および/または固形分は、繊維が癒合してフィルムを形成するように、制御することができる。また、水分、温度、製造速度や紡糸距離を制御することにより、繊維がフィルムを形成するようにすることもできる。これによれば、繊維質基材を非常に簡単に製造することができる。
【００３９】
基材や、堆積されたナノ繊維と共に基材の表面を、ナノ繊維がフィルムを形成するように、後処理することも可能である。堆積されたナノ繊維の性質が変化してフィルムを形成するように、堆積されたナノ繊維の温度を上げるような後処理を用いることが好ましい。ナノ繊維のガラス転移温度または溶融温度以上に温度を上げることが好ましい。これによれば、堆積されたナノ繊維の性質が変化し、たとえば、繊維が「流動」または溶融し始めて、繊維質基材のバリアとして作用するフィルムを形成する。ナノ繊維の製造に使用される材料や処理の時間によっては、ガラス転移温度以上にまで温度を上げる必要がなくなることもあり得る。材料によっては、ガラス転移温度未満の温度であっても、堆積されたナノ繊維の性質が変化し、フィルムを形成するのに十分であることもあり得る。加熱は、炎（flame）、赤外線ドライヤー、ヒューザーロール（fuser roll）、エアドライヤー、プラズマ、スチーム、レーザーＵＶ、ＥＢやその他の公知の技術を用いて行うことができる。また、ホットヒュージング（hot fusing）やホットニップ（hot nip）により、堆積した繊維を加熱すると同時に基材上に薄いフィルムを形成することもできる。堆積されたナノ繊維に、好ましくは加熱と組み合わせて加圧による後処理を行うことも可能であるし、ナノ繊維を電界に掛けて後処理することもできる。その他の後処理としては、ＩＲ、ＮＩＲ等の放射線硬化を行うこともできる。堆積された繊維が熱い場合には、繊維を冷却して温度を下げてフィルムを形成させてもよい。
【００４０】
電気紡糸または溶融紡糸によりナノ繊維に形成される１種または２種以上の物質は、重合体または重合体のブレンドであり得る。好適な重合体としては、たとえば、ポリオレフィン、ポリビニル、ポリアミド、ポリイミド、ポリアクリレート、ポリエスレル、およびそれらの混合物から選択される。特に好ましく用いられるのは、ポリビニルアルコール、ワニス、ポリスチレン、ポリブタヂエン、ポリウレタン、ポリエンチレン分散物、ポリプロピレン、ＰＬＡ、キトサン、でんぷん、カルボキシメチルセルロースナトリウム、アクリレート共重合体、ポリビニルアセテート、ポリエチレンオキザイド、ポリエチレン分散物、ポリエチレンテレフタレート分散物、これらの成分の混合物または修飾類似物が挙げられる。繊維質基材の最終用途に応じて、使用される重合体の種類が決められる。異なる重合体は、異なる性質のバリア層を形成する。たとえば、ＰＶＡを用いると、グリースに対するバリア層が形成される。
【００４１】
本発明においては、バリア層は少なくとも２つの成分を含有していてもよい。これは、２つ以上の成分を同時に紡糸して基材の表面上に堆積させることで行われる。２つ以上の成分の同時紡糸は、異なるノズルやその他の供給装置を用いて行うことができ、１つの成分を１つのノズルで、他の成分をその他のものを用いて紡糸することができる。これによれば、バリア層を相異なるナノ繊維の混合物を含むことができ、１つのバリア層に種々の性質を付与することができ、一種の複合材料を得ることができる。たとえば、１つの成分は１つの化合物、たとえば水に対するバリア性を有し、もう一方の成分は他の化合物、たとえばグリースに対するバリア性を有することができる。これによれば、また、溶融してフィルムを形成する１つの成分を紡糸し、この溶融成分を支持して基質材料の深くに浸透するのを防止して、繊維質基材の表面に留めさせるもう１つの成分を紡糸することもできる。このようにして、１つのバリア層で数種の相異なる化合物に対する保護を達成することができる。
【００４２】
本発明の大きな利点は、簡単な方法でバリア層に複数層を付与することができることである。これまでは数種のプロセスのステップを必要としていた異なる性質を１つのバリア層で実現できるのである。これによれば、バリア層に相異なる性質を有する数種の層を付与することができ、たとえば、プライム層、バリア層、保護層、熱シール層および/またはブロッキング抵抗層といった層を形成していくことができる。異なる重合体の分散物を用いると、異なる性質を付与することができる。たとえば、ポリウレタンの分散物は、熱シール性と共に、芳香、油脂（fat）およびグリースに対するバリア性が得られる。よって、ポリウレタンのバリアを有する繊維質基材は、包装体を形成するために簡単にシールでき、同時にバリア性も大きい。ポリウレタンのバリア層をエチレン層と組み合わせると、水に対してもバリア性を有する繊維質基材が得られる。
【００４３】
繊維質基材の表面には塗工層を設けることができる。その結果、ナノ繊維は繊維質基材の塗工層の上に堆積される。これにより、塗工層は平滑な表面に設けられ、ナノ繊維の量をさらに低減することができる。塗工は、炭酸カルシウム、カオリン等の従来の色彩塗料（coating colour）からなることができる。
【００４４】
基材のバリア層には、塗工層を設けることができる。塗工層は、バリア層にラミネートまたは押し出し塗工された重合体を含むことが好ましい。これにより、繊維質基材と押し出し塗工された層との間の接着性を向上させるプライマーをバリア層が含有し、押し出し塗工工程の速度を上げることが可能となる。塗工層は、重合体層と顔料塗工層の両方の従来の塗工成分を含有してもよい。
【００４５】
紡糸される媒体に機能性の添加剤を加えることにより、バリア層に機能性を付与することも可能である。添加剤としては、白色度を向上させたり基材にＵＶ保護を付与する填料や、味や匂いの化学物質を捕捉して問題を解消する吸収剤が挙げられる。機能性添加剤は、好ましくは重合体分散剤である媒体と混合することができ、重合体と一緒に紡糸することができる。この場合、ナノ繊維は、重合体のナノ繊維と添加剤からのナノ繊維との混合物となる。添加剤は、形成されたナノ繊維に組み入れることも可能である。また別の可能性としては、上述のように、機能性添加剤を重合体と同時に紡糸することが挙げられる。
【００４６】
ナノ繊維形成工程の出発媒体として、固形重合体やワックスの如き固形媒体を用いることもできる。これは通常、溶融紡糸と呼ばれている。この方法の大きな利点は、基材の表面に水や液体を添加することがないため、添加された水をさらなる乾燥により蒸発させる必要がないことである。よって、乾燥量を少なくすることができ、エネルギーと時間を節約することができる。
【００４７】
繊維質基材は、好ましくは、リグノセルロースから製造された紙または板である。不織布や織物などのそれ以外の繊維質基材も用いることができる。
【００４８】
パーティクル（particle）の形成は、電気紡糸または溶融紡糸により行うことができ、極細の繊維が形成される。単繊維の直径は、たとえば、５μｍ未満、４０ｎｍ未満であってもよい。電気紡糸または溶融紡糸なる語は、粘弾性力および静電力によるナノサイズ領域の繊維の形成に係わる。繊維が形成される媒体は、発泡（foam）、溶融（melt）または固形の材料で、好ましくは重合体である。
【００４９】
形成されたナノ繊維は、紙または板の基材上に堆積されることが好ましい。パーティクルは、たとえば、紙の製造工程中に、動いている紙や板のウェブに適用することができる。この発明の方法は、たとえば、紙や板の塗工やサイジングに使用することができる。様々な種類の重合体繊維を、紙や板の表面上に直接組み入れることができるし、紙や板の表面中に組み入れることもできる。
【００５０】
本発明の静電パーティクルの形成は、電気紡糸に適した公知の装置を用いて行うことができる。この装置は、収集機（collector）、供給部（feed section）、収集機と供給部位との間に電位差を与えるように適合された電源を有することができる。収集機は基材を支持するための金属板であってもよいが、その他の板、ロール、ベルト、ドラム、シリンダーなどを用いてもよい。静電電圧は、好ましくは１０〜１００ｋＶ、より好ましくは４０〜６０ｋＶである。媒体と基材の間の距離は、好ましくは１０〜３００ｍｍ、より好ましくは約５０ｍｍである。
【００５１】
パーティクルの電気紡糸は、直流および/または交流電圧のどちらを用いても行うことができる。発明の１つの態様においては、静電加工は交流（ＡＣ）電場の存在下に行われる。これは、電場を発生させる電極の何れかに交流電位を印加することにより行うことができ、たとえば、交流電位は、供給部または収電機のどちらに印加してもよい。交流電位を用いることにより、堆積された表面を形成されたパーティクルでより良好に覆うことができる。
【００５２】
電気紡糸は、交流電流および直流電流の両方を同時に用いて行うこともできる。これにより、工程中で製造されるパーティクルの形態を多様にすることができる。１つの態様によれば、交流電位が収電機に印加され、直流電位が供給部に印加されて、大変大きな繊維の形態のパーティクルを製造することができる。もう１つの態様では、交流電位が供給部に印加され、直流電位が収電機に印加されることにより、非常に微細なパーティクルを製造することができる。
【００５３】
好適な装置の供給部は、たとえば、１つの開口を有し、１つまたは多数のノズルがあり、開口表面、すなわち、ロールの自由な流動する液体表面から紡糸を行うことができる。
【００５４】
実験
以下に、いくつかの実施例を参照して本発明をさらに説明する。ここで開示される特定の加工工程や材料に本発明が限定されるものでないことは理解されるべきである。結果は添付の図面に示されている。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】図１a)は、対照として用いられる、塗工されていない板紙を示す。図１b)は、０．３g/m2で塗工された電気紡糸板紙を示す。図１c)は、１．２g/m2で塗工された電気紡糸板紙を示す。
【図２】図２a)は、１．２g/m2の（乾燥）塗工重量で塗工され、５５０℃のオーブン中で１秒（ｓ）の間加熱された電気紡糸板紙を示す。図２b)は、１．２g/m2の（乾燥）塗工重量で塗工され、５５０℃のオーブン中で３秒の間加熱された電気紡糸（e-スパン）板紙を示す。
【図３】図３a)は、後加熱の後、カータシール（Cartaseal）ＶＧＬを用いた電気紡糸による塗工を有する板紙を示す。図３b)は、後加熱の後、カータシールＰＴＵを用いた電気紡糸による塗工を有する板紙を示す。
【実施例１】
【００５６】
塗工されていない板紙試料上に、電気紡糸を用いて製造されたナノ繊維を堆積させた。使用した重合体はポリビニルアルコールで、電気紡糸溶液の濃度は１０重量％を僅かに下回っていたが、ノズルと基材の間で転移する間に起こった蒸発のため、堆積された繊維は高い固形分含有量を有する。
【００５７】
添付の写真は走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて撮影された。図１aは対照として用いられる塗工されていない板紙の写真である。この写真では、繊維と繊維間の孔が鮮明に写っている。
【００５８】
図１bおよび１cでは、堆積されたナノ繊維の重量が徐々に増加しているが、ナノ繊維の量の増大が認められるのみならず、ナノ繊維の局所的な繊維間の癒合も始まっている。
【００５９】
図１cに示される均一な箇所は、フィルムが形成されたことを示している。これらの箇所は電気紡糸条件を変化させたことで得られたものであり、堆積されたナノ繊維は部分的に濡れ、すなわち半乾きになり、そのために癒合してフィルムとなったのである。この場合は、外部からの熱が与えられることなく、フィルムが形成されたのである。
【実施例２】
【００６０】
実施例１で記載したように電気紡糸されたナノ繊維で乾燥重量１．２g/m2に塗工された２つの板紙試料を、加熱により後処理した。堆積された電気紡糸繊維を熱処理することにより、フィルムを形成するために堆積された繊維を溶融することが可能となる。この場合の塗工重量は非常に低いが、板紙がほぼ完全に被覆されており、本発明の利点を立証するものとなっている。
【００６１】
これらの板紙試料は、５５０℃のオーブン中でそれぞれ１秒および３秒の間処理された。図２aおよび２bでは、紡糸塗工された試料を後処理することの効果が立証されている。
【実施例３】
【００６２】
市販のバリア剤のカータシールおよびクラリアント（Clariant）が供試され、前述の堆積または塗工方法を用いて板紙に適用された。この場合においては、流動特性はポリエチレンオキサイドを用いて調整された。
【００６３】
処方は以下のとおりである。
−１０％固形分のカータシールＶＧＬおよびＦＴＵをそれぞれ２０００ｇ
−６％のポリエチレンオキサイド６０００００を２００ｇ
【００６４】
このようにして、電気紡糸繊維が基材上に形成された。この特定の場合においては、粗い基材が使用され、目標の乾燥塗工重量は１０ｇ/ｍ２であった。その後、板紙は１１５℃で１０分間乾燥され、紡糸塗工された板紙のＳＥＭ画像を得た。
【００６５】
図３aおよび図３bに示される結果は、完全な被覆が達成され、ピンホールが存在しないことを立証している。
【００６６】
表１はＡＳＴＭ  Ｆ１１９−８２標準試験法の変法による油脂/グリース抵抗性試験の結果を示しているが、この標準試験法は特定の薬剤の一定の温度（４０℃）での試験を包含している。
【００６７】
【表１】
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【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【国際調査報告】
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