口罩濾芯及其製造方法、口罩濾芯用袋和口罩的製作方法
2023-05-31 07:30:31 6
專利名稱：口罩濾芯及其製造方法、口罩濾芯用袋和口罩的製作方法
技術領域：
本發明涉及口罩濾芯及其製造方法、口罩濾芯用袋和口罩。
背景技術：
已提出了各種能夠將空氣中的細菌、病毒殺死的口罩。在JP2009_2^711A中，通過使無紡布承載有鋁微粒和鋅微粒，在無紡布上形成無數的電池。並且，想要利用在這些電池的兩極間流動的電流獲得殺菌效果。但是，JP2009_2^711A所述的口罩的製造工序複雜且製造所耗費的成本高。另外， 如果為了提高殺菌效果而使用密實的無紡布的話，不易呼吸。如果為了易於呼吸而使用稀疏的無紡布的話，不能獲得較強的殺菌效果。另外，脫落的金屬微粒也有可能隨著呼吸而被一併吸入到體內。
發明內容
本發明是著眼於上述那樣以往的問題而做成的，本發明的目的在於，提供能夠維持易呼吸性且能獲得較強的殺菌效果的口罩濾芯及其製造方法、口罩濾芯用袋和口罩。根據本發明的一技術方案，口罩濾芯具有片材，該片材通過將包括樹脂纖維和銅線的紗作為經紗和緯紗編織而成，上述銅線呈螺旋狀卷繞在上述樹脂纖維上。以上述方式構成，不易帶靜電，容易發生電暈放電。因而，在佩戴有口罩濾芯時，積蓄在人體上的靜電自口罩濾芯放出。能夠利用該放電作用殺滅細菌、病毒等，獲得較強的殺菌效果。特別是，由於銅線以螺旋狀卷繞在樹脂纖維上，所以表面積(與細菌、病毒接觸的接觸面積)大，殺菌效果強。下面，參照附圖詳細說明本發明的實施方式和本發明的優點。
圖1是表示本發明的口罩濾芯的一實施方式的放大圖。圖2A是表示口罩濾芯的製造方法中的制紗工序的圖。圖2B是表示口罩濾芯的製造方法中的片材編織工序的圖。圖2C是表示口罩濾芯的製造方法中的雙層編織工序的圖。圖3是表示銅線的殺菌試驗的結果的圖。圖4A是表示試樣線材中的銅離子的溶出量的測量結果的圖。圖4B是表示試樣線材中的殘留電阻比的測量結果的圖。圖5A是表示改變了加工率時的銅離子的溶出量的測量結果的圖。圖5B是將改變了加工率時的銅離子的溶出量的測量結果繪製成圖表而得到的圖。圖6A是表示改變了加工率時的殘留電阻比的測量結果的圖。圖6B是將改變了加工率時的殘留電阻比的測量結果繪製成圖表而得到的圖。
圖7A是表示改變了加工率時的殺菌試驗的結果的圖。圖7B是表示改變了加工率時的殺菌試驗的結果的圖。圖7C是將改變了加工率時的殺菌試驗的結果繪製成圖表而得到的圖。圖8A是表示對口罩濾芯進行的抗菌布試驗(JIS (日本工業標準，下同)L 1902) 的結果的圖。圖8B是表示對口罩濾芯進行的抗菌布試驗(JIS L 1902)的結果的圖。圖8C是表示對口罩濾芯進行的抗菌布試驗(JIS L 1902)的結果的圖。圖9是表示本發明的口罩濾芯用袋的一實施方式的圖。
具體實施例方式口罩濾芯的構造圖1是表示本發明的口罩濾芯的一實施方式的放大圖。口罩濾芯10由經紗Ila和緯紗lib編織而成。經紗Ila和緯紗lib是繞著數十條樹脂纖維12以螺旋狀卷繞有銅線13的紗。經紗Ila和緯紗lib的相鄰的紗之間的間隔比紗的寬度大。即，空間面積比紗的面積大。樹脂纖維12例如是聚酯樹脂。銅線13是進行了冷拉絲加工並在冷加工後不進行熱處理的線材。這種銅線的特性見後述。口罩濾芯10是將利用這種經紗Ila和緯紗lib編織而成的2張片材重疊而成的雙層編織結構。優選下側片材的經紗Ila和緯紗lib重疊於上側片材的織物孔眼(織物的紗與紗之間的間隙；日文織目)。口罩濾芯的製造方法圖2A是表示口罩濾芯的製造方法中的制紗工序的圖。圖2B是表示口罩濾芯的製造方法中的片材編織工序的圖。圖2C是表示口罩濾芯的製造方法中的雙層編織工序的圖。制紗工序#101 jM 2A繞樹脂纖維12呈螺旋狀卷繞銅線13而形成紗11。片材編織工序#102 圖2B將紗11作為經紗Ila和緯紗11b，編織片材100。雙層編織工序#103 圖2C將2張片材100重疊而形成雙層編織。此時，優選下側片材的經紗Ila和緯紗lib 重疊於上側片材的織物孔眼。口罩濾芯所使用的銅線的特性第1試驗如上所述，銅線13是進行了冷拉絲加工並在冷加工後不進行熱處理的線材。這種銅線的殺菌效果強。下面說明這種銅線的殺菌效果。測量將試樣線材浸漬在金黃色葡萄球菌的試驗菌液中時的金黃色葡萄球菌的活菌數量隨時間的變化，從而進行了殺菌試驗。圖3是表示銅線的殺菌試驗的結果的圖。試樣線材30N是線徑為30 μ m的一般市面上銷售的電氣用軟銅線(JIS C 3102)。以下將該線材稱作市面銷售線材30N。試樣線材30A是將線徑為900 μ m的電氣用軟銅線(JISC 3102)冷拉絲加工至線徑為30 μ m後、在氮氣氛氣中以300°C進行30分鐘的熱處理、隨後自然冷卻至室溫的、按照通常方法冷加工而成的線材。以下將該線材稱作通常冷加工線材30A。試樣線材30C是將線徑為900 μ m的電氣用軟銅線(JISC 3102)冷拉絲加工至線徑為30 μ m、在冷加工後不進行熱處理的線材。以下將該線材稱作冷加工後無熱處理線材 30C。測量了在金黃色葡萄球菌的試驗菌液中浸漬2g的市面銷售線材30N時、浸漬2g 的通常冷加工線材30A時及浸漬2g的冷加工後無熱處理線材30C時的金黃色葡萄球菌的活菌數量隨時間的變化。另外，各線材的樣品為2個。另外，也測量了在試驗菌液中不浸漬任何線材的情況下的活菌數量隨時間的變化來作為比較試樣。於是，如圖3所示，在M個小時後，在浸漬市面銷售線材30N的情況下的活菌數量為1000分之1左右。另外，在浸漬通常冷加工線材30A的情況下的活菌數量為10000分之 1左右。相對於此，在浸漬冷加工後無熱處理線材30C的情況下的活菌數量大約為零。如上所述，冷加工後無熱處理線材30C的殺菌效果比其他線材大。圖4A是表示試樣線材中的銅離子的溶出量的測量結果的圖。圖4B是表示試樣線材中的殘留電阻比的測量結果的圖。普遍認為銅的殺菌效果由銅離子的溶出情況決定。另外，普遍認為殺菌效果的大小取決於銅離子溶出量(銅離子濃度)。由此，將市面銷售線材30N、通常冷加工線材30A 及冷加工後無熱處理線材30C浸漬在15°C的超純水中，放置M個小時，選取溶液10mL。並且，加入15mol/L的HNO3(硝酸)0. lmL，從而將溶出的銅固定為Cu2+。並且，利用原子吸收光度法測量了銅離子的溶出量，結果如圖4A所示。得知殺菌效果大的冷加工後無熱處理線材30C的銅離子溶出量大。普遍認為銅離子自銅材料向水中溶出的速度受存在於銅表面及表面正下方近旁的微細臺階(step)和金屬結晶的晶格缺陷量影響。這是因為該微細臺階和金屬結晶的晶格缺陷量越多，銅原子的氧化還原電位差越大，銅離子越容易自銅材料向水中溶出。很難直接測量晶格缺陷、臺階的存在比例，但是可以根據電阻推測。即，通常，金屬導體的電阻起因於原子的熱振動、晶格缺陷(位錯)和雜質這3個要素。在常溫下，電阻幾乎都起因於原子的熱振動。相對於此，在接近絕對零度的情況下，原子的熱振動接近為零， 所以普遍認為接近絕對零度時的電阻起因於晶格缺陷及雜質。由於試樣是雜質非常少的純金屬，所以普遍認為接近絕對零度時的電阻由晶格缺陷導致。因而，能夠根據在接近絕對零度時所殘留的電阻，推測晶格缺陷。因此，如下述式(1)所示，根據常溫093K)下的電阻Ii293和絕對零度(OK)時的殘留電阻Rtl之比、即殘留電阻比RRR(Residual Resistivity Ratio)，推測晶格缺陷的多少。但是，實際測量絕對零度時的殘留電阻Rtl是不可能的。因此，為了減小放熱的影響，以試樣的放熱的大小比冷凍機的能力(在20K的情況下為1. 8W)低很多的2X IO-5W以下的微弱電流逐漸冷卻。並且，從室溫093K)逐漸冷卻至IOK而以直流4端子法進行了測量，將25K以下的數據代入在下述式O)中，作為外推值求出了殘留電阻Rtl的近似值。
2R(T) = α T5+Rq…(2)其中，α是不依賴於溫度的比例係數。另外，將271以上的數據代入在下述式(3)中，求出了電阻Ii293的近似值。式3R(T) = β Τ... (3)其中，β是不依賴於溫度的比例係數。殘留電阻比RRR的測量結果如圖4Β所示。市面銷售線材30Ν的殘留電阻比RRR 為80。通常冷加工線材30Α的殘留電阻比RRR為107。相對於此，冷加工後無熱處理線材 30C的殘留電阻比RRR較小，為四。推測通常冷加工線材30Α的電阻比RRR的值之所以較大，是因為在熱處理的作用下加工應變被釋放。得知殺菌效果強的冷加工後無熱處理線材 30C的殘留電阻比RRR小，即殘留電阻Rtl大。根據該結果推測在冷加工後無熱處理線材30C 中存在許多晶格缺陷。第2試驗接著測量了改變加工率時的特性。利用拉絲機將通常市面銷售的線徑為160 μ m的電氣用軟銅線(JIS C 3102)冷拉絲加工到線徑為140 μ m、120 μ m、100 μ m、80 μ m、65 μ m,在冷加工後不進行熱處理，形成了線材。160N是線徑為160 μ m的通常市面銷售電氣用軟銅線。140C、120C、100C、80C、65C分別是線徑為140 μ m、120 μ m、100 μ m、80 μ m、65 μ m的冷加工後無熱處理線材。圖5A和圖5B是表示改變了加工率時的銅離子的溶出量的測量結果的圖。最初，改變各線材的加工率並將各線材浸漬在15°C的超純水中，測量了放置M個小時後的銅離子溶出量。以各線材的表面積一定、為0.00 !2的方式進行了試驗。於是， 結果如圖5A所示。按加工率將圖5A的數據繪製成圖表的話，得到圖5B。根據圖5A和圖 5B可知，加工率越大，銅離子的溶出量越多。特別是，加工率6. 1的冷加工後無熱處理線材 65C中的銅離子的溶出量大約是線材160N的1. 5倍。圖6A和圖6B是表示改變了加工率時的殘留電阻比的測量結果的圖。接著測量了改變加工率時的殘留電阻比RRR。於是如圖6A所示。按加工率將該圖6A的數據繪製成圖表的話，得到圖6B。根據圖6A和圖6B可知，加工率越大，殘留電阻比 RRR越小。由此可以推測加工率越大，越存在更多的晶格缺陷。圖7A、圖7B和圖7C是表示改變了加工率時的殺菌試驗的結果的圖。接著，改變加工率並進行了殺菌試驗。將表面積一定，為0. 00284m2的試樣線材浸漬在金黃色葡萄球菌的試驗菌液中，測量M個小時後的每試驗菌液單位體積的金黃色葡萄球菌的活菌數量，從而進行了殺菌試驗。另外，各線材使用2個樣品，在圖7C的曲線圖中表示2個試驗的平均值。另外，試驗開始時的試驗菌液的活菌數量為3. OX IO5個/mL。冷加工後無熱處理線材以加工率1. 3/1. 8/2. 6/4. 0/6. 1進行了試驗。通常冷加工線材以加工率1. 8/4. 0/6. 1進行了試驗。於是，冷加工後無熱處理線材的試驗結果如圖7A所示。通常冷加工線材的試驗結果如圖7B所示。按加工率將圖7A和圖7B的數據繪製成圖表的話，得到圖7C。由此可知， 浸漬冷加工後無熱處理線材時的活菌數量比浸漬通常冷加工線材時的活菌數量少。另外， 可知加工率越大，活菌數量越少。根據以上說明，進行了冷拉絲加工並在冷加工後不進行熱處理的銅線具有較強的殺菌效果。這是因為，銅離子容易溶出。推測銅離子之所以容易溶出，是因為殘留電阻比大， 晶格缺陷多。並且，推測加工率越大，殘留電阻比越大，晶格缺陷越多，銅離子越容易溶出， 越能得到強的殺菌效果。口罩濾芯的特件第1試騎圖8A、圖8B和圖8C是表示對口罩濾芯進行的抗菌布試驗(JIS L 1902)的結果的圖。圖8A是將金黃色葡萄球菌用作試驗用菌的情況。如圖8A所示，標準白棉布的試驗菌液接種後不久的活菌數量為2. 3X104。培養了 18個小時後的活菌數量為7. OX 106。相對於此，口罩濾芯的試驗菌液接種後不久的活菌數量為1.0X104。培養了 18個小時後的活菌數量小於20。由此求得抑菌活性值S大於5. 2。另外，抑菌活性值S利用下述式(4)求得。式 4S = (Mb-Ma) - (Mc-Mo) — (4)S 抑菌活性值Ma 標準布的試驗菌液接種後不久的活菌數量的對數值Mb 標準布的培養了 18個小時後的活菌數量的對數值Mo 加工品的試驗菌液接種後不久的活菌數量的對數值Mc 加工品的培養了 18個小時後的活菌數量的對數值另外，求得殺菌活性值L大於3. 1。另外，殺菌活性值L利用下述式(5)求得。jS； 5L = Ma-Mc... (5)L 殺菌活性值Ma 標準布的試驗菌液接種後不久的活菌數量的對數值Mc 加工品的培養了 18個小時後的活菌數量的對數值圖8B是將肺炎桿菌用作試驗用菌的情況。如圖8B所示，標準白棉布的試驗菌液接種後不久的活菌數量為2. 5X104。培養了 18個小時後的活菌數量為2. 6X107。相對於此，口罩濾芯的試驗菌液接種後不久的活菌數量為6. 6X103。培養了 18個小時後的活菌數量小於20。由此求得抑菌活性值S大於5. 5。另外，求得殺菌活性值L大於3.1。圖8C是將耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(MRSA)用作試驗用菌的情況。如圖8C所示，標準白棉布的試驗菌液接種後不久的活菌數量為2. IXlO40培養了 18個小時後的活菌數量為7.7X106。相對於此，口罩濾芯的試驗菌液接種後不久的活菌數量為2. OX 103。培養了 18個小時後的活菌數量小於20。由此求得抑菌活性值S大於5. 6。另外，求得殺菌活性值L大於3.0。當抑菌活性值S為基準值2. 2以上時，認為具有防臭效果。在本實施方式的口罩濾芯中，抑菌活性值S均在基準值2. 2以上，可知能夠獲得較強的防臭效果。當殺菌活性值L大於基準值的零時，比一般用途用的口罩濾芯的性能高，也可以使用在特定用途(例如醫療機構中的用途等)中。在本實施方式的口罩濾芯中，殺菌活性值L均比基準值的零大，可知也能使用在特定用途(例如醫療機構中的用途等)中。第2試騎接著對口罩濾芯進行了摩擦帶電電壓試驗(JIS L 1094)。該摩擦帶電電壓試驗在溫溼度條件為20°C、40% RH的條件下，利用摩擦布摩擦試驗片，測量從摩擦開始經過了 60 秒後的帶電電壓。在利用絲綢等摩擦試驗片的情況下，帶電電壓達到數千伏特。相對於此， 在利用由本實施方式的口罩濾芯的情況下，帶電電壓為14伏特 20伏特。S卩，可知不易帶電，容易發生電暈放電。可知例如在冬季等靜電容易積蓄在人體上，但是當佩戴了本實施方式的口罩濾芯時，能夠自口罩濾芯放出靜電。利用該放電能量能夠殺滅細菌、病毒等，獲得較強的殺菌效果。口罩濾芯用袋的構造圖9是表示本發明的口罩濾芯用袋的一實施方式的圖。口罩濾芯用袋20由無紡布片材對摺而形成。在圖9中，以下部21的上邊21a自上部22的上邊2 露出的方式對摺。並且，將左邊和右邊熔接，上方開口。下部21和上部 22之間是收納口罩濾芯10的部分(收納部)。在下部21自上部22露出的部分且開口的上方粘貼有雙面膠帶23，在該雙面膠帶23上粘貼有剝離紙。口罩濾芯用袋的使用方法首先，使用者將口罩濾芯10收納在口罩濾芯用袋20的收納部中。接著，使用者自口罩濾芯用袋20將剝離紙揭掉，使雙面膠帶的粘接面露出。接著，使用者將收納有口罩濾芯10的口罩濾芯用袋20粘貼在口罩的內側。然後，使用者帶上口罩。採用本實施方式，將繞樹脂纖維呈螺旋狀卷繞有銅線的紗作為經紗和緯紗而進行編制。這樣，由於材料是銅，所以價格便宜。並且，當以上述方式構成口罩濾芯時，不易帶靜電，容易發生電暈放電。因而，在佩戴口罩濾芯時，積蓄在人體上的靜電容易自口罩濾芯放出。利用該放電作用能夠殺滅細菌、病毒等，殺菌效果強。特別是，由於銅線呈螺旋狀卷繞在樹脂纖維上，所以表面積(與細菌、病毒接觸的接觸面積)大，即使銅線的使用量較少，也能獲得較強的殺菌效果。另外，特別是使用進行了冷拉絲加工並在冷加工後不進行熱處理的線材作為銅線時，形成許多晶格缺陷，表面積(與細菌、病毒接觸的接觸面積)大，即使銅線的使用量較少，殺菌效果也非常強。此外，經紗和緯紗的相鄰的紗之間的間隔比紗的寬度大。即，空間面積比紗的面積大。因而，空氣容易流通，不會呼吸困難。並且，由於至少重疊2張相鄰的紗之間的間隔比紗的寬度大的利用經紗和緯紗編織而成的片材，所以殺菌效果得到提高。即，當在1張片材中經紗和緯紗緻密時，雖然能夠提高殺菌效果，但是不易呼吸。但是在本實施方式中，使用相鄰的紗之間的間隔比紗的寬度大的由較粗的經紗及緯紗編織而成的片材，所以不妨礙空氣的流通，不會呼吸困難。並且，由於利用上述這種片材形成為雙層編織，所以還能獲得較強的殺菌效果。特別是當使下側片材的經紗和緯紗重疊於上側片材的織物孔眼時，能夠使易呼吸性和殺菌效果均得到進一步提高。另外，當使用口罩濾芯用袋時，能夠將上述口罩濾芯容易地安裝在以往口罩上。以上，說明了本發明的實施方式，但是上述實施方式只不過表示本發明的應用例中的一部分應用例，並非旨在將本發明的技術範圍限定於上述實施方式的具體結構。例如在上述說明中，例示了聚酯樹脂來作為樹脂纖維的材料，但本發明並不限定於此。只要是除聚氨酯之外的材料即可。可以是聚酯、腈綸、尼龍、維尼綸等合成纖維、人造絲、高溼模量粘膠纖維(polynosic)等再生纖維、醋酸人造絲、三乙酸酯纖維、普羅米克斯 (Promix)等半合成纖維等。另外，也可以是無機纖維、碳纖維。另外，例示說明了重疊2張片材的雙層編織的情況，但也可以進一步重疊片材。此外，例示說明了使用無紡布片材為口罩濾芯用袋的材料的情況，但也可以使用織布片。本發明要求基於在2009年10月19日向日本專利廳提出申請的日本特願 2009-240713的優先權，且在本說明書中以參照的方式援引該申請的全部內容。
權利要求
1.一種口罩濾芯，該口罩濾芯具有片材，該片材通過將包括樹脂纖維和銅線的紗作為經紗和緯紗編織而成，上述銅線呈螺旋狀卷繞在上述樹脂纖維上。
2.根據權利要求1所述的口罩濾芯，其中，上述銅線是進行了冷拉絲加工並在冷加工後不進行熱處理的線材。
3.根據權利要求1或2所述的口罩濾芯，其中，上述經紗和緯紗的相鄰的紗之間的間隔比紗的寬度大。
4.根據權利要求1 3中任意一項所述的口罩濾芯，其中， 上述片材以重疊多張的多層編織方式形成。
5.根據權利要求4所述的口罩濾芯，其中，下側片材的經紗和緯紗重疊於上側片材的織物孔眼。
6.一種口罩濾芯用袋， 該口罩濾芯用袋包括收納部，其用於收納根據權利要求1 5中任意一項所述的口罩濾芯； 粘接部，其用於粘接於口罩。
7.根據權利要求6所述的口罩濾芯用袋，其中，上述收納部以一張片材的沿著一邊的緣部露出的方式對摺該片材並粘接兩側邊而形成；上述粘接部形成於上述露出的緣部。
8.一種口罩， 該口罩包括根據權利要求1 5中任意一項所述的口罩濾芯； 根據權利要求6或7所述的口罩濾芯用袋， 上述口罩濾芯收納在上述口罩濾芯用袋內； 利用上述粘接部粘接上述口罩濾芯用袋。
9.一種口罩濾芯製造方法， 該口罩濾芯製造方法包括制紗工序，繞樹脂纖維以螺旋狀卷繞銅線，形成紗； 片材編織工序，其將上述紗作為經紗和緯紗而編織片材。
10.根據權利要求9所述的口罩濾芯製造方法，其中，該口罩濾芯製造方法具有銅線製造工序，在該銅線製造工序中，以進行冷拉絲加工並在冷加工後不進行熱處理的方式，製造上述銅線。
11.根據權利要求9或10所述的口罩濾芯製造方法，其中，該口罩濾芯製造方法具有多層編織工序，在該多層編織工序中，將在上述片材編織工序中編織而成的片材重疊多張，形成多層編織。
全文摘要
本發明提供口罩濾芯及其製造方法、口罩濾芯用袋和口罩。口罩濾芯具有片材，該片材通過將包括樹脂纖維和銅線的紗作為經紗和緯紗編織而成，該銅線呈螺旋狀卷繞在樹脂纖維上。當以這種方式構成時，不易帶靜電，容易發生電暈放電。因而，當佩戴口罩濾芯時，積蓄在人體上的靜電自口罩濾芯放出。利用該放電作用能夠殺滅細菌、病毒等，獲得較強的殺菌效果。特別是，由於將銅線呈螺旋狀地卷繞在樹脂纖維上，所以表面積(與細菌、病毒接觸的接觸面積)大，殺菌效果強。
文檔編號D02G3/12GK102573996SQ20108004728
公開日2012年7月11日 申請日期2010年10月19日 優先權日2009年10月19日
發明者古寺保治, 古寺步美 申請人:小河銅株式會社