CN102573996B

CN102573996B - 口罩滤芯及其制造方法、口罩滤芯用袋和口罩

Info

Publication number: CN102573996B
Application number: CN201080047282.0A
Authority: CN
Inventors: 古寺保治; 古寺步美
Original assignee: KODERA COPLON CO Ltd
Current assignee: KODERA COPLON CO Ltd
Priority date: 2009-10-19
Filing date: 2010-10-19
Publication date: 2014-10-15
Anticipated expiration: 2030-10-19
Also published as: JP4581027B1; JP2011083549A; WO2011049077A1; CN102573996A

Abstract

本发明提供口罩滤芯及其制造方法、口罩滤芯用袋和口罩。口罩滤芯具有片材，该片材通过将包括树脂纤维和铜线的纱作为经纱和纬纱编织而成，该铜线呈螺旋状卷绕在树脂纤维上。当以这种方式构成时，不易带静电，容易发生电晕放电。因而，当佩戴口罩滤芯时，积蓄在人体上的静电自口罩滤芯放出。利用该放电作用能够杀灭细菌、病毒等，获得较强的杀菌效果。特别是，由于将铜线呈螺旋状地卷绕在树脂纤维上，所以表面积(与细菌、病毒接触的接触面积)大，杀菌效果强。

Description

口罩滤芯及其制造方法、口罩滤芯用袋和口罩

技术领域

本发明涉及口罩滤芯及其制造方法、口罩滤芯用袋和口罩。

背景技术

已提出了各种能够将空气中的细菌、病毒杀死的口罩。

在JP2009-226711A中，通过使无纺布承载有铝微粒和锌微粒，在无纺布上形成无数的电池。并且，想要利用在这些电池的两极间流动的电流获得杀菌效果。

但是，JP2009-226711A所述的口罩的制造工序复杂且制造所耗费的成本高。另外，如果为了提高杀菌效果而使用密实的无纺布的话，不易呼吸。如果为了易于呼吸而使用稀疏的无纺布的话，不能获得较强的杀菌效果。另外，脱落的金属微粒也有可能随着呼吸而被一并吸入到体内。

发明内容

本发明是着眼于上述那样以往的问题而做成的，本发明的目的在于，提供能够维持易呼吸性且能获得较强的杀菌效果的口罩滤芯及其制造方法、口罩滤芯用袋和口罩。

根据本发明的一技术方案，口罩滤芯具有片材，该片材通过将包括树脂纤维和铜线的纱作为经纱和纬纱编织而成，上述铜线呈螺旋状卷绕在上述树脂纤维上。

以上述方式构成，不易带静电，容易发生电晕放电。因而，在佩戴有口罩滤芯时，积蓄在人体上的静电自口罩滤芯放出。能够利用该放电作用杀灭细菌、病毒等，获得较强的杀菌效果。特别是，由于铜线以螺旋状卷绕在树脂纤维上，所以表面积(与细菌、病毒接触的接触面积)大，杀菌效果强。

下面，参照附图详细说明本发明的实施方式和本发明的优点。

附图说明

图1是表示本发明的口罩滤芯的一实施方式的放大图。

图2A是表示口罩滤芯的制造方法中的制纱工序的图。

图2B是表示口罩滤芯的制造方法中的片材编织工序的图。

图2C是表示口罩滤芯的制造方法中的双层编织工序的图。

图3是表示铜线的杀菌试验的结果的图。

图4A是表示试样线材中的铜离子的溶出量的测量结果的图。

图4B是表示试样线材中的残留电阻比的测量结果的图。

图5A是表示改变了加工率时的铜离子的溶出量的测量结果的图。

图5B是将改变了加工率时的铜离子的溶出量的测量结果绘制成图表而得到的图。

图6A是表示改变了加工率时的残留电阻比的测量结果的图。

图6B是将改变了加工率时的残留电阻比的测量结果绘制成图表而得到的图。

图7A是表示改变了加工率时的杀菌试验的结果的图。

图7B是表示改变了加工率时的杀菌试验的结果的图。

图7C是将改变了加工率时的杀菌试验的结果绘制成图表而得到的图。

图8A是表示对口罩滤芯进行的抗菌布试验(JIS(日本工业标准，下同)L 1902)的结果的图。

图8B是表示对口罩滤芯进行的抗菌布试验(JIS L 1902)的结果的图。

图8C是表示对口罩滤芯进行的抗菌布试验(JIS L 1902)的结果的图。

图9是表示本发明的口罩滤芯用袋的一实施方式的图。

具体实施方式

口罩滤芯的构造

图1是表示本发明的口罩滤芯的一实施方式的放大图。

口罩滤芯10由经纱11a和纬纱11b编织而成。

经纱11a和纬纱11b是绕着数十条树脂纤维12以螺旋状卷绕有铜线13的纱。经纱11a和纬纱11b的相邻的纱之间的间隔比纱的宽度大。即，空间面积比纱的面积大。

树脂纤维12例如是聚酯树脂。

铜线13是进行了冷拉丝加工并在冷加工后不进行热处理的线材。这种铜线的特性见后述。

口罩滤芯10是将利用这种经纱11a和纬纱11b编织而成的2张片材重叠而成的双层编织结构。优选下侧片材的经纱11a和纬纱11b重叠于上侧片材的织物孔眼(织物的纱与纱之间的间隙；日文：織り目)。

口罩滤芯的制造方法

图2A是表示口罩滤芯的制造方法中的制纱工序的图。图2B是表示口罩滤芯的制造方法中的片材编织工序的图。图2C是表示口罩滤芯的制造方法中的双层编织工序的图。

制纱工序#101；图2A

绕树脂纤维12呈螺旋状卷绕铜线13而形成纱11。

片材编织工序#102；图2B

将纱11作为经纱11a和纬纱11b，编织片材100。

双层编织工序#103；图2C

将2张片材100重叠而形成双层编织。此时，优选下侧片材的经纱11a和纬纱11b重叠于上侧片材的织物孔眼。

口罩滤芯所使用的铜线的特性

第1试验

如上所述，铜线13是进行了冷拉丝加工并在冷加工后不进行热处理的线材。这种铜线的杀菌效果强。下面说明这种铜线的杀菌效果。

测量将试样线材浸渍在金黄色葡萄球菌的试验菌液中时的金黄色葡萄球菌的活菌数量随时间的变化，从而进行了杀菌试验。

图3是表示铜线的杀菌试验的结果的图。

试样线材30N是线径为30μm的一般市面上销售的电气用软铜线(JIS C 3102)。以下将该线材称作市面销售线材30N。

试样线材30A是将线径为900μm的电气用软铜线(JISC 3102)冷拉丝加工至线径为30μm后、在氮气氛气中以300℃进行30分钟的热处理、随后自然冷却至室温的、按照通常方法冷加工而成的线材。以下将该线材称作通常冷加工线材30A。

试样线材30C是将线径为900μm的电气用软铜线(JISC 3102)冷拉丝加工至线径为30μm、在冷加工后不进行热处理的线材。以下将该线材称作冷加工后无热处理线材30C。

测量了在金黄色葡萄球菌的试验菌液中浸渍2g的市面销售线材30N时、浸渍2g的通常冷加工线材30A时及浸渍2g的冷加工后无热处理线材30C时的金黄色葡萄球菌的活菌数量随时间的变化。另外，各线材的样品为2个。另外，也测量了在试验菌液中不浸渍任何线材的情况下的活菌数量随时间的变化来作为比较试样。

于是，如图3所示，在24个小时后，在浸渍市面销售线材30N的情况下的活菌数量为1000分之1左右。另外，在浸渍通常冷加工线材30A的情况下的活菌数量为10000分之1左右。相对于此，在浸渍冷加工后无热处理线材30C的情况下的活菌数量大约为零。如上所述，冷加工后无热处理线材30C的杀菌效果比其他线材大。

图4A是表示试样线材中的铜离子的溶出量的测量结果的图。图4B是表示试样线材中的残留电阻比的测量结果的图。

普遍认为铜的杀菌效果由铜离子的溶出情况决定。另外，普遍认为杀菌效果的大小取决于铜离子溶出量(铜离子浓度)。由此，将市面销售线材30N、通常冷加工线材30A及冷加工后无热处理线材30C浸渍在15℃的超纯水中，放置24个小时，选取溶液10mL。并且，加入15mol/L的HNO₃(硝酸)0.1mL，从而将溶出的铜固定为Cu²⁺。并且，利用原子吸收光度法测量了铜离子的溶出量，结果如图4A所示。得知杀菌效果大的冷加工后无热处理线材30C的铜离子溶出量大。

普遍认为铜离子自铜材料向水中溶出的速度受存在于铜表面及表面正下方近旁的微细台阶(step)和金属结晶的晶格缺陷量影响。这是因为：该微细台阶和金属结晶的晶格缺陷量越多，铜原子的氧化还原电位差越大，铜离子越容易自铜材料向水中溶出。

很难直接测量晶格缺陷、台阶的存在比例，但是可以根据电阻推测。即，通常，金属导体的电阻起因于原子的热振动、晶格缺陷(位错)和杂质这3个要素。在常温下，电阻几乎都起因于原子的热振动。相对于此，在接近绝对零度的情况下，原子的热振动接近为零，所以普遍认为接近绝对零度时的电阻起因于晶格缺陷及杂质。由于试样是杂质非常少的纯金属，所以普遍认为接近绝对零度时的电阻由晶格缺陷导致。因而，能够根据在接近绝对零度时所残留的电阻，推测晶格缺陷。

因此，如下述式(1)所示，根据常温(293K)下的电阻R₂₉₃和绝对零度(0K)时的残留电阻R₀之比、即残留电阻比RRR(Residual Resistivity Ratio)，推测晶格缺陷的多少。

式1

RRR = \frac{R_{293}}{R_{0}} . . . (1)

但是，实际测量绝对零度时的残留电阻R₀是不可能的。因此，为了减小放热的影响，以试样的放热的大小比冷冻机的能力(在20K的情况下为1.8W)低很多的2×10^-5W以下的微弱电流逐渐冷却。并且，从室温(293K)逐渐冷却至10K而以直流4端子法进行了测量，将25K以下的数据代入在下述式(2)中，作为外推值求出了残留电阻R₀的近似值。

式2

R(T)＝αT⁵+R₀…(2)

其中，α是不依赖于温度的比例系数。

另外，将273K以上的数据代入在下述式(3)中，求出了电阻R₂₉₃的近似值。

式3

R(T)＝βT…(3)

其中，β是不依赖于温度的比例系数。

残留电阻比RRR的测量结果如图4B所示。市面销售线材30N的残留电阻比RRR为80。通常冷加工线材30A的残留电阻比RRR为107。相对于此，冷加工后无热处理线材30C的残留电阻比RRR较小，为29。推测通常冷加工线材30A的电阻比RRR的值之所以较大，是因为在热处理的作用下加工应变被释放。得知杀菌效果强的冷加工后无热处理线材30C的残留电阻比RRR小，即残留电阻R₀大。根据该结果推测在冷加工后无热处理线材30C中存在许多晶格缺陷。

第2试验

接着测量了改变加工率时的特性。

利用拉丝机将通常市面销售的线径为160μm的电气用软铜线(JIS C 3102)冷拉丝加工到线径为140μm、120μm、100μm、80μm、65μm，在冷加工后不进行热处理，形成了线材。160N是线径为160μm的通常市面销售电气用软铜线。140C、120C、100C、80C、65C分别是线径为140μm、120μm、100μm、80μm、65μm的冷加工后无热处理线材。

图5A和图5B是表示改变了加工率时的铜离子的溶出量的测量结果的图。

最初，改变各线材的加工率并将各线材浸渍在15℃的超纯水中，测量了放置24个小时后的铜离子溶出量。以各线材的表面积一定、为0.00284m²的方式进行了试验。于是，结果如图5A所示。按加工率将图5A的数据绘制成图表的话，得到图5B。根据图5A和图5B可知，加工率越大，铜离子的溶出量越多。特别是，加工率6.1的冷加工后无热处理线材65C中的铜离子的溶出量大约是线材160N的1.5倍。

图6A和图6B是表示改变了加工率时的残留电阻比的测量结果的图。

接着测量了改变加工率时的残留电阻比RRR。于是如图6A所示。按加工率将该图6A的数据绘制成图表的话，得到图6B。根据图6A和图6B可知，加工率越大，残留电阻比RRR越小。由此可以推测：加工率越大，越存在更多的晶格缺陷。

图7A、图7B和图7C是表示改变了加工率时的杀菌试验的结果的图。

接着，改变加工率并进行了杀菌试验。将表面积一定，为0.00284m²的试样线材浸渍在金黄色葡萄球菌的试验菌液中，测量24个小时后的每试验菌液单位体积的金黄色葡萄球菌的活菌数量，从而进行了杀菌试验。另外，各线材使用2个样品，在图7C的曲线图中表示2个试验的平均值。另外，试验开始时的试验菌液的活菌数量为3.0×10⁵个/mL。

冷加工后无热处理线材以加工率1.3/1.8/2.6/4.0/6.1进行了试验。

通常冷加工线材以加工率1.8/4.0/6.1进行了试验。

于是，冷加工后无热处理线材的试验结果如图7A所示。通常冷加工线材的试验结果如图7B所示。按加工率将图7A和图7B的数据绘制成图表的话，得到图7C。由此可知，浸渍冷加工后无热处理线材时的活菌数量比浸渍通常冷加工线材时的活菌数量少。另外，可知加工率越大，活菌数量越少。

根据以上说明，进行了冷拉丝加工并在冷加工后不进行热处理的铜线具有较强的杀菌效果。这是因为，铜离子容易溶出。推测铜离子之所以容易溶出，是因为残留电阻比大，晶格缺陷多。并且，推测加工率越大，残留电阻比越大，晶格缺陷越多，铜离子越容易溶出，越能得到强的杀菌效果。

口罩滤芯的特性

第1试验

图8A、图8B和图8C是表示对口罩滤芯进行的抗菌布试验(JIS L 1902)的结果的图。

图8A是将金黄色葡萄球菌用作试验用菌的情况。如图8A所示，标准白棉布的试验菌液接种后不久的活菌数量为2.3×10⁴。培养了18个小时后的活菌数量为7.0×10⁶。相对于此，口罩滤芯的试验菌液接种后不久的活菌数量为1.0×10⁴。培养了18个小时后的活菌数量小于20。由此求得抑菌活性值S大于5.2。另外，抑菌活性值S利用下述式(4)求得。

式4

S＝(Mb-Ma)-(Mc-Mo)…(4)

S：抑菌活性值

Ma：标准布的试验菌液接种后不久的活菌数量的对数值

Mb：标准布的培养了18个小时后的活菌数量的对数值

Mo：加工品的试验菌液接种后不久的活菌数量的对数值

Mc：加工品的培养了18个小时后的活菌数量的对数值

另外，求得杀菌活性值L大于3.1。另外，杀菌活性值L利用下述式(5)求得。

式5

L＝Ma-Mc…(5)

L：杀菌活性值

Ma：标准布的试验菌液接种后不久的活菌数量的对数值

Mc：加工品的培养了18个小时后的活菌数量的对数值

图8B是将肺炎杆菌用作试验用菌的情况。如图8B所示，标准白棉布的试验菌液接种后不久的活菌数量为2.5×10⁴。培养了18个小时后的活菌数量为2.6×10⁷。相对于此，口罩滤芯的试验菌液接种后不久的活菌数量为6.6×10³。培养了18个小时后的活菌数量小于20。由此求得抑菌活性值S大于5.5。另外，求得杀菌活性值L大于3.1。

图8C是将耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)用作试验用菌的情况。如图8C所示，标准白棉布的试验菌液接种后不久的活菌数量为2.1×10⁴。培养了18个小时后的活菌数量为7.7×10⁶。相对于此，口罩滤芯的试验菌液接种后不久的活菌数量为2.0×10³。培养了18个小时后的活菌数量小于20。由此求得抑菌活性值S大于5.6。另外，求得杀菌活性值L大于3.0。

当抑菌活性值S为基准值2.2以上时，认为具有防臭效果。在本实施方式的口罩滤芯中，抑菌活性值S均在基准值2.2以上，可知能够获得较强的防臭效果。

当杀菌活性值L大于基准值的零时，比一般用途用的口罩滤芯的性能高，也可以使用在特定用途(例如医疗机构中的用途等)中。在本实施方式的口罩滤芯中，杀菌活性值L均比基准值的零大，可知也能使用在特定用途(例如医疗机构中的用途等)中。

第2试验

接着对口罩滤芯进行了摩擦带电电压试验(JIS L 1094)。该摩擦带电电压试验在温湿度条件为20℃、40％RH的条件下，利用摩擦布摩擦试验片，测量从摩擦开始经过了60秒后的带电电压。在利用丝绸等摩擦试验片的情况下，带电电压达到数千伏特。相对于此，在利用由本实施方式的口罩滤芯的情况下，带电电压为14伏特～20伏特。即，可知不易带电，容易发生电晕放电。可知例如在冬季等静电容易积蓄在人体上，但是当佩戴了本实施方式的口罩滤芯时，能够自口罩滤芯放出静电。利用该放电能量能够杀灭细菌、病毒等，获得较强的杀菌效果。

口罩滤芯用袋的构造

图9是表示本发明的口罩滤芯用袋的一实施方式的图。

口罩滤芯用袋20由无纺布片材对折而形成。在图9中，以下部21的上边21a自上部22的上边22a露出的方式对折。并且，将左边和右边熔接，上方开口。下部21和上部22之间是收纳口罩滤芯10的部分(收纳部)。在下部21自上部22露出的部分且开口的上方粘贴有双面胶带23，在该双面胶带23上粘贴有剥离纸。

口罩滤芯用袋的使用方法

首先，使用者将口罩滤芯10收纳在口罩滤芯用袋20的收纳部中。

接着，使用者自口罩滤芯用袋20将剥离纸揭掉，使双面胶带的粘接面露出。

接着，使用者将收纳有口罩滤芯10的口罩滤芯用袋20粘贴在口罩的内侧。

然后，使用者带上口罩。

采用本实施方式，将绕树脂纤维呈螺旋状卷绕有铜线的纱作为经纱和纬纱而进行编制。这样，由于材料是铜，所以价格便宜。并且，当以上述方式构成口罩滤芯时，不易带静电，容易发生电晕放电。因而，在佩戴口罩滤芯时，积蓄在人体上的静电容易自口罩滤芯放出。利用该放电作用能够杀灭细菌、病毒等，杀菌效果强。特别是，由于铜线呈螺旋状卷绕在树脂纤维上，所以表面积(与细菌、病毒接触的接触面积)大，即使铜线的使用量较少，也能获得较强的杀菌效果。

另外，特别是使用进行了冷拉丝加工并在冷加工后不进行热处理的线材作为铜线时，形成许多晶格缺陷，表面积(与细菌、病毒接触的接触面积)大，即使铜线的使用量较少，杀菌效果也非常强。

此外，经纱和纬纱的相邻的纱之间的间隔比纱的宽度大。即，空间面积比纱的面积大。因而，空气容易流通，不会呼吸困难。并且，由于至少重叠2张相邻的纱之间的间隔比纱的宽度大的利用经纱和纬纱编织而成的片材，所以杀菌效果得到提高。即，当在1张片材中经纱和纬纱致密时，虽然能够提高杀菌效果，但是不易呼吸。但是在本实施方式中，使用相邻的纱之间的间隔比纱的宽度大的由较粗的经纱及纬纱编织而成的片材，所以不妨碍空气的流通，不会呼吸困难。并且，由于利用上述这种片材形成为双层编织，所以还能获得较强的杀菌效果。特别是当使下侧片材的经纱和纬纱重叠于上侧片材的织物孔眼时，能够使易呼吸性和杀菌效果均得到进一步提高。

另外，当使用口罩滤芯用袋时，能够将上述口罩滤芯容易地安装在以往口罩上。

以上，说明了本发明的实施方式，但是上述实施方式只不过表示本发明的应用例中的一部分应用例，并非旨在将本发明的技术范围限定于上述实施方式的具体结构。

例如在上述说明中，例示了聚酯树脂来作为树脂纤维的材料，但本发明并不限定于此。只要是除聚氨酯之外的材料即可。可以是聚酯、腈纶、尼龙、维尼纶等合成纤维、人造丝、高湿模量粘胶纤维(polynosic)等再生纤维、醋酸人造丝、三乙酸酯纤维、普罗米克斯(Promix)等半合成纤维等。另外，也可以是无机纤维、碳纤维。

另外，例示说明了重叠2张片材的双层编织的情况，但也可以进一步重叠片材。

此外，例示说明了使用无纺布片材为口罩滤芯用袋的材料的情况，但也可以使用织布片。

本发明要求基于在2009年10月19日向日本专利厅提出申请的日本特愿2009-240713的优先权，且在本说明书中以参照的方式援引该申请的全部内容。

Claims

1.一种口罩滤芯，

该口罩滤芯具有片材，该片材通过将包括树脂纤维和铜线的纱作为经纱和纬纱编织而成，上述铜线呈螺旋状卷绕在上述树脂纤维上。

2.根据权利要求1所述的口罩滤芯，其中，

上述铜线是进行了冷拉丝加工并在冷加工后不进行热处理的线材。

3.根据权利要求1或2所述的口罩滤芯，其中，

上述经纱和纬纱的相邻的纱之间的间隔比纱的宽度大。

4.根据权利要求1或2所述的口罩滤芯，其中，

上述片材以重叠多张的多层编织方式形成。

5.根据权利要求4所述的口罩滤芯，其中，

下侧片材的经纱和纬纱重叠于上侧片材的织物孔眼。

6.一种口罩滤芯用袋，

该口罩滤芯用袋包括：

收纳部，其用于收纳根据权利要求1～5中任意一项所述的口罩滤芯；

粘接部，其用于粘接于口罩。

7.根据权利要求6所述的口罩滤芯用袋，其中，

上述收纳部以一张片材的沿着一边的缘部露出的方式对折该片材并粘接两侧边而形成；

上述粘接部形成于上述露出的缘部。

8.一种口罩，

该口罩包括：

根据权利要求1～5中任意一项所述的口罩滤芯；

根据权利要求6或7所述的口罩滤芯用袋，

上述口罩滤芯收纳在上述口罩滤芯用袋内；

利用上述粘接部粘接上述口罩滤芯用袋。

9.一种口罩滤芯制造方法，

该口罩滤芯制造方法包括：

制纱工序，绕树脂纤维以螺旋状卷绕铜线，形成纱；

片材编织工序，其将上述纱作为经纱和纬纱而编织片材。

10.根据权利要求9所述的口罩滤芯制造方法，其中，

该口罩滤芯制造方法具有铜线制造工序，在该铜线制造工序中，以进行冷拉丝加工并在冷加工后不进行热处理的方式，制造上述铜线。

11.根据权利要求9或10所述的口罩滤芯制造方法，其中，

该口罩滤芯制造方法具有多层编织工序，在该多层编织工序中，将在上述片材编织工序中编织而成的片材重叠多张，形成多层编织。