JP2010065368A - 抗菌・抗ウイルス性繊維の製造方法と装置 - Google Patents

Abstract

【課題】薬剤の増量を抑止して、抗菌剤、抗ウイルス作用を安定化させ、洗濯耐久性を向上する方法の提供。
【解決手段】抗菌・抗ウイルス加工対象の布にプラズマ処理を施して表面活性化させ、薬剤加工処理を施すことで、抗菌・抗ウイルス性繊維を製造する。
【選択図】図３

Description

本発明は、抗菌・抗ウイルス性繊維の製造方法と装置に関する。

空気感染するインフルエンザ等に対して、白衣やマスクは有効である。ゼオライト（接着剤）等に抗菌剤を混ぜ、これを布に密着させることによって抗菌布が製造される。メチシリン耐性黄色ブドウ球菌（ＭＲＳＡ）等の耐性菌などの対策として、抗菌・抗ウイルス作用を有する、布製の白衣、作業着、カーテン、マスク、寝具等の製品化が求められている。

なお、合成繊維の抗菌剤、抗ウイルス加工、洗濯耐久性向上を図る発明として、特許文献１、２等には、抗菌剤の吸着力が強固で、洗濯後でも抗菌性が高く、さらに、抗菌剤の合成繊維からの溶出が極めて少なく、より安全な抗菌・防カビ・抗ウイルス性繊維の提供を目的として、合成繊維と、無機性値／有機性値が１．４を越え、３．３以下であるピリジン系抗菌剤が微粒子の状態で分散された水性懸濁液を、密閉した加温加圧環境下で流動させることにより、上記ピリジン系抗菌剤を上記合成繊維に吸尽させた後、上記合成繊維を常圧に戻し、その次に、常圧下で上記合成繊維を熱処理する、抗菌・防カビ・抗ウイルス性繊維を製造する方法が開示されている。特許文献３には、抗菌性および抗ウィルス性のポリマー材料であって、イオンの銅の微視的粒子を有しており、該粒子が該ポリマー材料に封入され、かつその表面から突出しているポリマー材料が開示されている。

また特許文献４には、ポリエステル繊維、アクリル繊維、ナイロン繊維等の合成繊維、アセテート繊維等の半合成繊維、混合繊維に抗菌性を付与する加工法が開示されている。さらに特許文献５には、工業洗濯耐久性に優れた抗菌性を付与した合成繊維の製造方法が開示されている。

また、本発明のプラズマ処理に関連して、特許文献６には、銀ブロム又はヨード錯体の塩を含有する抗菌剤の合成繊維への定着をより強固にするために、前処理としては、例えば、銀ブロム又はヨード錯塩が付着しやすいように、繊維をコロナ処理やプラズマ処理に付し、後処理としては、上記銀ブロム又はヨード錯塩を付着させた繊維を乾燥したのち、約６０℃以上の熱処理に付すること等が記載されている。

プラズマ処理に関連して、特許文献７には、大気圧下グロー放電プラズマによる製膜方法と装置が開示されている。また特許文献８には、大気圧下に、高活性で高安定性のグロー放電プラズマによって表面処理する方法として、上部電極および下部電極の表面に固体誘電体を配設してなる二重誘電体被覆電極を有する反応容器内において、希ガスとモノマー気体とを導入し、大気圧下にプラズマ励起させて基体表面を処理することを特徴とする大気圧プラズマ反応方法が開示されている。また特許文献９には、高電圧極としての上部電極の表面に固体誘電体を配設し、この誘電体被覆上部電極と、被処理基体を載置する低電圧極としての下部電極とを備えた反応容器内において、モノマー気体を導入して大気圧下にプラズマ励起させて基体表面を処理することを特徴とする大気圧プラズマ反応方法が開示されている。

以下では、プラズマ処理等を用いない、従来の典型的な抗菌加工を説明する。図１は、従来の抗菌加工繊維の製造プロセスを模式的に示す図である。ゼオライト１０２と抗菌剤１０１の混合物１０３を溶剤と混合して薬液１０６を作り、薬液１０６と布帛１０５を高温圧力容器１０４の中に入れ、加熱し、加圧し、抗菌剤１０１との混合物を布１０５全体に塗布する。

図１に示した従来の薬液塗布方法では、温度は２００℃前後、圧力は数気圧である。なお、大量処理用に用いられる大型圧力容器はコスト高である。

大型圧力容器を用いない例として、図２を参照して、従来のローラー塗布方法を説明する。対向配置した２つのローラー２０５、２０６に薬液を着けた状態で布帛２０７を挟み回転させる。ローラー２０５、２０６による加圧は、２０気圧から１００気圧とする。この製造方法は、圧力容器を用いないため、コストの低減が実現できる。ローラー２０５、２０６を温度制御容器２０４に収容し、温度管理をすることで、薬剤（ゼオライト２０２と抗菌剤２０１の混合物２０３）の添付を行う場合、布帛のほか、繊維に対しても、同様な加工が可能である。なお、ローラーは２つである必要はなく、１つのローラーでもよい。

次にウイルス対策について説明する。

病原菌等に有効な従来の抗菌布に比べ、ウイルスに対しては１０倍から１００倍の薬剤を添付する必要がある。薬剤に接着剤（＝ゼオライト）を混ぜて布帛に塗布すると、ゼオライトの量が多いため、風合いが極めて悪くなる。また、工業洗濯等により、数回で薬剤が洗い流され抗ウイルス作用は激減する。また、薬剤を洗い落ちにくくする場合、塗布される薬剤の量がもともと少ないので、抗菌作用はともかく、抗ウイルス作用はほとんど無い。

特開２００５−２８１９５１号公報 特開２００６−９２３２号公報 特表２００３−５２８９７５号公報 特開２０００−８２７５号公報 特開２０００−１１９９６０号公報 特開２００２−３３８４８１号公報 特公平２−４８２６２号公報 特公平６−７２３０８号公報 特公平７−４８４８０号公報

したがって、大量の接着剤を含まない薬剤の開発が求められている。また、接着剤の量を抑制しながら、洗濯耐久性の優れた、薬剤の接着・塗布の実現が課題である。

病院等の作業着、運動着には、例えばポリエステル繊維が化学的に安定しており、その機械的強度が大きいことから、ポリエステル繊維と綿との混紡が多用される。ポリエステル繊維は、化学的に安定しており、ポリエステル繊維に抗菌剤などの他の化学物質を接合することは、困難である。その表面は、滑らかであり、天然繊維の捩れ縮れている状態とはかなり異なった様相を示す。このため、染色も通常の繊維に比べて行い難く、ポリエステル繊維の染色は、主に、物理吸着を利用して行われている。

図１又は、図２等に示した従来の方法で、ポリエステル繊維等の合成繊維に、抗菌剤を安定に塗布することは困難である。また、抗ウィルス作用がある薬剤だけを、従来の方法で塗布することは困難である。

本発明の目的は、ポリエステル繊維等の合成繊維に、抗菌剤、抗ウイルス剤を安定に、長期間十分効果がある量を取り付け、洗濯耐久性の優れた抗菌・抗ウイルス加工方法を提供することにある。

本願で開示される発明は、前記課題を解決するため、概略以下の構成とされる。

本発明の一つのアスペクトに係る方法は、抗菌・抗ウイルス加工対象の繊維にプラズマ処理を施す工程と、
前記プラズマ処理で表面活性化した前記繊維に対して、抗菌・抗ウイルス作用のある薬剤による加工処理を施す工程と、
を含む。

本発明においては、減圧プラズマ法で、プラズマを発生して、前記プラズマ処理を行うようにしてもよい。

本発明においては、減圧容器内で、１方のロールからの繊維を他方のロールで巻き取る間に、プラズマ処理を施すようにしてもよい。

本発明においては、前記加工対象の繊維の前記プラズマ処理を、大気圧プラズマで行う。

本発明においては、ガラス室内で、１方のロールからの繊維を、他方のロールで巻き取るまでの搬送経路上に、作動ガスが供給されるガスカバーを備え、前記ガスカバーに配設された電極によってプラズマを発生させ、前記繊維をプラズマに曝露させる。

本発明においては、前記プラズマ処理の前処理として、
前記１方のロールがロールケースに収容され、
前記ロールケースは、真空引きされた後作動ガスが導入される。

本発明においては、前記他方のロールをロールケース内に収容し、前記プラズマ処理後の繊維を、前記ロールケース内に収容された前記他方のロールで巻き取る。

本発明においては、前記ロールケース内に収容された一方のロールから取り出された繊維は、プラズマ処理前に、作動ガスに曝露される。

本発明においては、前記繊維を間に挟んで対向配置された電極に、高電圧パルスを印加してプラズマを発生する。

本発明においては、前記対向配置された電極の一方、又は両方が、複数の電極に分割され、前記分割された複数の電極に、高電圧パルスを、スイッチを介して順次供給する。

本発明においては、前記対向配置された電極は、前記繊維の搬送方向に直交する向きが長手方向とされ、前記長手方向に沿って、複数の電極に分割されている。

本発明においては、作動ガスが供給されるガスカバー内において、正極、負極の電源の対を複数対、前記繊維の搬送方向に対して、一側、又は、両側に配置し、紫外光源からの紫外光をガスカバー内のプラズマ発生部に導入する。

本発明においては、プラズマ発生部に、紫外光を照射する。

本発明においては、前記繊維が、ポリエステル繊維を含む合成繊維を含む。

本発明に係る装置は、抗菌・抗ウイルス加工対象の繊維にプラズマ処理を施す手段と、前記プラズマ処理で表面活性化した前記繊維に対して、抗菌・抗ウイルス作用のある薬剤による加工処理を施す手段と、を含む。

本発明に係る装置においては、減圧プラズマ法で、プラズマを発生させて、前記プラズマ処理を行う。

本発明に係る装置においては、減圧容器内で、１方のロールからの繊維を他方のロールで巻き取る間に、プラズマ処理を施すようにしてもよい。

本発明に係る装置においては、前記加工対象の繊維の前記プラズマ処理を、大気圧プラズマで行うようにしてもよい。

本発明に係る装置においては、ガラス室又はビニールハウスを備え、ガラス室又はビニールハウス内で、１方のロールからの繊維を、他方のロールで巻き取るまでの搬送経路上に、作動ガスが供給されるガスカバーを備え、前記ガスカバーに配設された電極間でプラズマを発生させ、前記繊維をプラズマに曝露させる。

本発明に係る装置においては、前記プラズマ処理の前処理として、前記１方のロールがロールケースに収容され、前記ロールケースは、真空引きされた後作動ガスが導入される。

本発明に係る装置においては、前記他方のロールをロールケース内に収容し、前記プラズマ処理後の繊維を、前記ロールケース内に収容された前記他方のロールで巻き取る。

本発明に係る装置においては、前記ロールケース内に収容された一方のロールから取り出された繊維は、プラズマ処理前に、作動ガスに曝露される。

本発明に係る装置においては、前記繊維を間に挟んで対向配置された電極に、高電圧パルスを印加してプラズマを発生させる。

本発明に係る装置においては、前記対向配置された電極の一方、又は両方が、複数の電極に分割され、前記分割された複数の電極に、高電圧パルスを、スイッチを介して順次供給する。

本発明に係る装置においては、前記対向配置された電極は、前記繊維の搬送方向に直交する向きが長手方向とされ、前記長手方向に沿って、複数の電極に分割されている。

本発明に係る装置においては、作動ガスが供給されるガスカバー内において、正極、負極の電源の対を複数対、前記繊維の搬送方向に対して、一側、又は、両側に配置し、紫外光源からの紫外光をガスカバー内のプラズマ発生部に導入する。

本発明に係る装置においては、プラズマ発生部に、紫外光を照射する手段を備えた構成としてもよい。

本発明においては、クリーニング工程で、前記繊維に、少なくとも抗ウイルス性の薬剤を着材させる。

本発明によれば、使用する薬剤の量の増大を抑止しながら、抗菌、抗ウイルス作用を安定化させ、洗濯耐久性の優れた抗菌、抗ウイルス性繊維を製造することができる。

従来の薬剤塗布方法を説明する図である。 ローラー塗布法を説明する図である。 本発明のプラズマ処理による抗菌、抗ウイルス機能を持つ布帛の製造を説明する図である。 本発明において減圧器を用いたプラズマプロセス方法を説明するための図である。 本発明において大気プラズマにとる処理例を説明するための図である。 本発明において、プラズマ処理の前処理を説明するための図である。 本発明において、布の繊維間に作動ガスを短時間に充填する方法とプラズマ処理後のロールケースを説明する図である。 本発明において、電源及び電極と紫外線照射を模式的に示す図である。 本発明において、分割電極と駆動方法を示す図である。 本発明において、平行平板電極構造と電源駆動方法を示す図である。

上記した本発明について更に詳細に説述すべく添付図面を参照して以下に説明する。まず、本発明の第１の側面に係る、プラズマ・プロセスを利用した製造法の原理について説明する。

図３は、本発明のプラズマ処理による抗菌、抗ウイルス機能を持つ布帛の製造を説明する図である。ポリエステル繊維の布３０１をプラズマ処理３０２を施し、表面が活性化された布３０３を作成し、これに薬剤加工処理３０４を施し、抗菌、抗ウイルス加工布３０５が製造される。

プラズマ処理を利用すると、ポリエステル繊維の染色性が改善されるとともに、深みのある色つやがでる。ポリエステル繊維の表面が化学的に活性化され、従来は、相性が悪かった染色材料がよく吸着（化学結合）されるようになったことと、表面が毛羽立って光の散乱が多くなったためである。染色材料が化学的に繊維と結合すると、物理吸着に比べて極めて強固であり、洗濯耐久性も高くなるものと思料される。本発明は、ポリエステル繊維に対して、接着剤を多用を回避しながら、薬剤を、直接、接合可能としたものである。

抗菌作用を有する材料としては、銀、チタン、銅、亜鉛などの金属のほか、該金属を含む化合物、光触媒としての酸化チタン等もある。

抗菌・抗ウイルス作用のある金属原子は、単に、鳥インフルエンザウィルスだけではなくて、その他のウィルスや病原菌に対して有効である。染色材料や抗菌・抗ウィルス作用のある薬剤の分子構造は、分子の片側に金属元素が結合し、他方には、ポリエステル繊維表面に化学結合（化学吸着を含む）できる構造を持った化学物質が候補となる。結合された金属元素が抗菌作用をなすが、直接、ポリエステル繊維に結合できない。

そこで、本発明では、金属元素が、ポリエステル繊維に結合が出来るような分子構造を持たせる。前記した如く、ポリエステル繊維は化学的に安定であるが、プラズマ・プロセスを行うことによって、表面が化学的に活性化される。このため、抗菌作用のある材料（＝薬品等）を塗布することによって、化学結合や強い物理吸着が期待できる。

また、従来の薬剤ではなくて、染色材料から、同等の抗菌・抗ウイルス作用がある材料の探索が可能となる。染料材料を、抗菌・抗ウイルス作用がある薬剤と見なすことが期待される。一部の金属元素を置き直すことで、同様な効果が期待される。

染色材料の分子構造から、抗菌・抗ウイルス作用がある金属元素と置換が可能か否かを調べる。金属の電子結合状態等も程度予測が付く。

このように、本発明は、プラズマ処理によって、従来、ポリエステル繊維には利用できなかった、染料・薬剤の結合を可能としている。これは、ポリエステル繊維中の高分子が、途中で他の分子や元素と化学結合が出来るような状態に変化し、化学結合をするボンドが部分的に切れたりして、その部分において他の材料との化学結合を容易化する。

プラズマ処理によって、ポリエステル繊維が、繊維が細くなったり、直線的であったポリエステル繊維が縮れたり、表面積が増すような変形が生じる。このため、物理吸着力が大きくなる。

プラズマ処理を行うときに高エネルギーの金属イオンを作り、直接、ポリエステル繊維に、イオンを打ち込む。かかるプラズマ処理により、メッキ等に比べて、数十倍から１００倍以上のエネルギーで金属イオンを繊維に打ち込む。この結果、洗濯等で、簡単に金属元素が繊維から剥がれることはなくなり、洗濯耐久性を向上している。

プラズマ処理には、
減圧した容器の中でプラズマを発生し、このプラズマに布を通したり、接触させたりする方法と、大気圧でプラズマを発生して同様な処理を行う方法がある。

周知の如く、一般に、減圧した容器の中に発生するプラズマは、大気圧プラズマに比べて、密度が低いので、プラズマ処理を行う時間は長くなる。このため、大量短時間処理には不適である。更に、耐圧型の容器は高価になる。しかし、プラズマ発生やそのパラメータ制御が容易であり、広い面積や体積のプラズマを作りやすい。

図４は、本発明の一実施例の減圧容器（＝真空容器）４０１を用いた装置の例を示す模式図である。真空容器４０１内に２つのロール４０５、４０６を備え、一方のロール４０５から、他方のロール４０６に布４０７が巻き上がる。ロール４０５、４０６間には、平板電極４０２、４０３を対向配置し、電極４０２、４０３には、外部の電源４１０が接続され、電極４０２、４０３間に放電でプラズマが発生する。電源４１０には、例えば高周波交流電源（１３．５６ＭＨｚ）が用いられる。周知のように、プラズマは、作動ガスの種類や電極材料によってプラズマ特性を可変制御され、プラズマ・パラメータを制御するために、ガス圧や電源出力等が制御される。プラズマ処理の程度に応じて、ロール４０５、４０６による布４０７の巻き上げ速度が調整される。なお、４０８、４０９はフィードスルー、４１１は作動ガス、４１２は真空ポンプである。

次に、本発明の別の実施例として、大気圧プラズマで処理する例を示す。大気圧でのプラズマは密度は高いため、処理時間の短縮を図ることが可能となる。大気圧プラズマは放電現象が減圧された場合と異なるため、以下の構成とされる。図５は、本発明の別の実施例の構成を示す図である。

大気圧中では、大体積のプラズマを一様に作ることは困難である。大体積プラズマを作るには、大きなエネルギーの投入が必要とされ、電極の損傷の問題がある。大気圧ではあるが、空気成分は気候や雰囲気によって変化し、プラズマの性質を制御するためには、作動ガスを適切に選択する必要がある。そこで、装置全体をビニールハウス（＝ガラス室）５０１に収容し、ガス成分を制御する必要がある。また、作動ガス５１１は、高価な場合もあるので、空気から遮蔽するために、遮蔽ガス５１２を別に用いる。プラズマ５０４が発生する部分には、作動ガスの純度を保つために、ガス・カバー５０５が取り付けられ、そこに、直接、外部から作動ガス５１１を注入する。ロール５０６を収容するロールケース５０８には２つの役割がある。

一つは、布帛５０９は通常の空気を多く含んでいるため、作動ガス５１１が適切であっても、空気の成分のために、予期したプラズマが発生しない場合がある。この問題を回避するためには、布帛を巻いたロール５０６をロールケース５０８に収容して、内部の空気を、作動ガス５１１に置換する。ロールケース５０８内に、布５０９をロール５０６に巻いて設置し（図６（Ａ））、真空に引いた後（図６（Ｂ））、作動ガス５１１を導入する（図６（Ｃ））。これを２、３回繰り返すと、繊維の間まで、作動ガスを、高純度で充填することが出来る。これにより、プラズマ処理（図６（Ｄ））で、プラズマが繊維の間でも安定に発生する。利用する真空ポンプの真空度は、１０〜１００Ｐａの到達真空度で良い。高価な真空ポンプを用いることは必要とされない。

あるいは、図７に示すように、布に片側から作動ガス７１２を布７１０に吹きかけ、反対側でガスを吸引することで、高い充填率が期待できる。この場合、プラズマ処理装置に、直接、それを組み込む。プラズマ発生部（電極７０２、７０３）の前段に配置する。

図７に示す例では、プラズマ処理を行った後の布７１０を、再度、巻き取り用のロール７０７のロールケース７０９に入れる。プラズマ処理を行うと、ある程度の時間は、布帛の繊維表面が活性化し、薬剤との接合に良い状態を保っているが、そのまま大気中に取り出すと、窒素や酸素などのガスと反応し、当初の表面活性が失われる。これを避けるためである。プラズマ処理による表面活性後１日から２日程度で活性が無くなるということも報告されているが、実際には、短い時間で活性度が落ちていることも想定される。

本実施例では、プラズマ処理後の布７１０をロールケースに入れ、ロールケースには不活性なガスなどを入れておく。次の薬剤を添付する工程を行う。

表面処理のために用いられるプラズマはグロー・プラズマが用いられる。グロー・プラズマは、比較的大体積のプラズマパラメータが一様になりやすいためである。グロープラズマの生成には、高周波電源を利用した例が多い。高周波電源は１３．５６ＭＨｚや２．４５ＧＨｚのシステムが半導体プロセスなどでは用いられる。また、プラズマ中の電子密度が高いほうが処理速度が速い。

高周波を利用しなくても、パルス電源を用いて短い時間で電源のＯＮ／ＯＦＦを行い、放電が長時間持続しないようにして、短時間に、多量の放電を行うことで、グロープラズマを生成する方法も開発されている。この場合には、電源コストが下がるが、高圧を用いることが必要であり、一般には高周波トランスを用いて、プラズマが発生する２次側電圧を高くする方法がとられる。

また、ＴＩＧ溶接のように、同軸状の電極間に作動ガスを流し、電極に直流電流電源を接続して電極間に電流を流してプラズマを生成する方法もある。この場合でも、流れる電流は短い時間で大きく変化するので、定常的な直流電流ではなく、パルス電源電流波形に近い。

プラズマを安定して生成するには、短波長光が有益である。したがって、プラズマ発生部に、高圧水銀灯や青色ＬＥＤや紫外ＬＥＤなどで照射することも有効な方法である。このような短波長光は、材料の表面活性に寄与することも知られている。

次に本実施例における電極について説明する。電源のエネルギーを効果的にプラズマに与えるため、周波数の低い電源ほど大型の電極（静電容量の大きな電極）を用いる必要がある。このためには、電極間の距離を短くするとともに、電極の面積を大きくすることになる。しかし、電極間にプラズマが発生するので、プラズマ体積と電源パワーの条件の割り出しが行われる。電源パワーが不足するとプラズマ生成に至らない。また、２．４５ＧＨｚを利用する場合、導波管を用いることになり、プラズマはマイクロ波を集中させることによって発生させている。このため、マイクロ波共振器を作り、その中でプラズマを発生させる。更に、アンテナを用いて電場をアンテナ端部に集中させてプラズマを発生させるようにしてもよい。

次に、本実施例における電極材料について説明する。チタン、銅、亜鉛、銀などを利用すると、これらの金属元素もプラズマになり、高エネルギーで繊維に打ち込まれる。したがって金属元素単独で強く結合する。これらの金属元素は、抗菌・抗ウイルス作用があるが、銀は長時間の利用によって酸化が進み、布帛が全体として黒ずむ問題がある。グロープラズマを生成するためには、一方の電極か両方の電極をガラスなどで覆う方法も試されている。これは、周波数の高い電源を用いるときには、布帛にダメージを与えるアークプラズマを生成しないためである。

次に、本実施例における作動ガスについて説明する。公知の任意の作動ガスが用いられる。すなわち、作動ガスには、アルゴン等の希ガスが用いられるが、放電開始電圧が高くなるので、好ましくは、アルゴン等の希ガスにメタンや水素ガスを入れて放電が低い電圧でも生じ易くする。

また、最終的な目的は、ポリエステル繊維の化学結合を変化させることであり、それに薬剤が化学結合しやすくなることであるため、他のガスを入れてもよい。具体的には、作動ガスに酸素を入れると、酸化作用が大きくなり、電極の酸化や繊維を作っている高分子から水素元素などが取り除かれたり、分子を作っている元素の結合状態を変えたりすることが多くなる。逆に、還元作用を期待するときには、水素ガスやメタンガスを希ガスに混ぜたりする。この場合、空気が混ざると、爆発や燃焼が生じる可能性があるので、ビニールハウスなどによって、空気から遮蔽する。

あるいは、作動ガスの成分と電極を構成する元素が反応してそれが新しい分子を作り、それが繊維を作る高分子に直接結合するようにしてもよい。例えば、オゾンを利用する。オゾンは、食品や医療機器の殺菌や温水プールの殺菌に多用されている。オゾンは期中放電を利用して生成されるのが一般的である。この場合は、プラズマを生成まではしないが、放電によって発生した微量の高エネルギー電子のため、酸素ガスがオゾンに転換される。この反応をよりスムーズに行うために、オゾン発生器では、空気中の酸素濃度を上げてから、放電電極に導く。オゾンの酸化作用のため、ポリエステル繊維の化学結合を変化させることが可能である。

同様に、フロン系のガスを利用してもよい。フロンガスは、それ自体は極めて安定であるが、プラズマによって分解されると、フッ素が分離される。

図８は、本発明の一実施例の構成を模式的に示す図である。図８、後述する図９、図１０において、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸は共通であり、布（加工対象の繊維）を挟んでＺ軸であり、布を送引する方向はＸ方向である。

図８を参照すると、パルス電源８０７からパルス（最大電圧が現状の素子では１ｋＶ、数Ａまでは比較的安価に製作可能である。また、スイチッチングは同様に現状の素子では１マイクロ秒毎にＯＮ／ＯＦＦが可能）が発生し、これが高圧トランス８０６に導かれる。高圧トランス８０６の２次側は１次側に比べて、数倍から１０倍程度の高電圧が発生する。大気中での放電にはガスによって異なるが、おおよそ６ｋＶから１０ｋＶの電圧が印加されればプラズマが発生する。そして、高圧トランス８０６の２次側は電極８０１、８０２と接続される。トランス８０６は耐電圧だけでなく、浮遊の静電容量も出来る限り小さいことが好ましい。またトランス８０６に利用される強磁性材料は所定の高周波特性を具備する。対向配置される電極８０１、８０２は、幅広とされ、電極間距離は相対的に短い。静電容量を大とし、電源エネルギーをプラズマに移している。また、周波数が高い場合には、電極８０１、８０２表面に絶縁物でカバーすると、密度の高いプラズマを発生しやすい。

更に、プラズマを安定に発生させるために、紫外光を照射するＬＥＤ８０３（他に、高圧水銀灯や水素ランプなども候補である）が配置されている。これは、布帛の表面活性にも利用できる。両方を絶縁物でカバーする場合と、一方だけをカバーする場合がある。そして、電極８０１、８０２間の間にプラズマ８０５が発生する。図示されていないが、作動ガスを２つの電極８１１、８１２の脇から、プラズマ発生部に吹きかける。図示されないガスカバーを備える。布８０４はＸ方向に移動し、電極８０１、８０２間に発生するプラズマによって処理される。一方、電極８０１、８０２はＹ方向に一体になっている。

図９（Ａ）は、本発明のさらに別の実施例の構成を示す図である。図９（Ａ）を参照すると、一方の電極９０１を複数に分割している。電極９０１を、Ｙ方向に複数個に分割している。正極性の電極９０１が分割されている。負極性の電極９０２は一体である。トランスを利用する場合、電極には両極が印加されるので、その場合には、一方には整流素子のダイオードを入れることによって、片極性にする。それぞれに独立の高圧電源電源を接続する。大型高圧トランスや高圧・大電流スイッチング素子は価格が高価であるが、電流が小さく小型トランスであれば総合的にコストの上昇は抑制される。

複数のスイッチ素子９０５と高圧トランスを並列に並べて、それぞれのスイッチ素子に独立にトリガー信号を入れることによって、より安定にプラズマを発生させる。スイッチ素子に時間差を付けて電圧印加を行うと、電極間９０１、９０２で発生したプラズマがトリガーとなり、プラズマ発生が容易になる。この例では、１から９までのスイッチ素子はそれぞれ所定の時間間隔で順次、高電圧電源部９０６からの高電圧が印加され、それがサイクリックに続く。図９（Ｂ）は、電極９０１の分割部にスイッチ素子を介して電圧が印加される様子を示す図である。電極９０１の分割電極のある部分に電圧が印加されると、その電極部分だけでアークプラズマが発生する。電圧パルス波形のパルス間隔は、μｓｅｃ程度であるため、全体としては、ほぼ一様にプラズマが発生する。

プラズマが発生している時間は、光や電圧・電流特性をモニターすれば測定できる。またその時間も制御できる。プラズマ処理を布全体に行うことができる。

図９に示した本実施例では、正極の電極９０１が分割されていたが、負極の電極９０２側を分割してもよいし、電極９０１、９０２をよもに分割するようにしてもよい。

また、電極９０１、９０２は、処理すべき布９０３を間に挟んで両側に設置されていたが、２つの電極を布に対して同じ側に配置し、電極間からプラズマを吹き出させて加工を行うようにしても良い。

図１０は、本発明の他の実施例として、布帛１００３の片側に置いた電極のみでプラズマを生成する構成の一例を示している。布帛１００３は、図１０の上側（Ｘ軸矢印方向）に送られる。これは、極性の異なる複数の平行平板電極１００１、１００２を交互に並べる。これを布帛１００３の両側に設置している（Ｚ軸方向参照）。

本実施例では、高圧電源がパルス駆動する。ガスカバー１００５の背後側から作動ガス１００９をそれぞれの電極１００１、１００２間に導入する。ガスカバー１００５はステンレス等の金属材料が用いられる。平行平板に高圧を印加すると電極１１０１、１１０２間にプラズマが発生するが、ガス圧によってプラズマは、布１００３側に押し出され、布１００３と接触し、表面処理を行う。作動ガス１００９は、ガスカバー１００５の後ろ側から導入され、布帛１００３とガスカバー１００５の間の隙間から外に出る構成とされ、プラズマ発生部にはフレッシュな作動ガスが供給される。また、外部光源１００４から光ファイバー１００６を用いて、プラズマ及び布帛に電極背後から照射する（片側のみ）。図示されないが、ガスカバー１００５の内側で作動ガスの上流側に紫外線ランプなどを設置しても良い。プラズマ発生部に照射することによって、安定してプラズマを精製し、プラズマ発生部全てに光照射が出来る。

上記実施例において、薬剤を強く付着させるための大気圧プラズマの生成に成功した。実験において、工業洗濯を行っても抗ウイルス作用が残っている布帛の開発にも成功した。実験を通じて、洗濯を行うと抗ウイルス作用が減じられることは避けられないことが分かった。なお、実験は病院などで利用する白衣の布を利用して行われた。この種の白衣は専門のクリーニング事業所で行われる。白衣の洗濯工程は、洗濯剤を入れての洗浄、すすぎ、乾燥、アイロン、包装と進む。これらの工程のいずれかで、薬剤を白衣（布帛）に着剤させることで、次回の洗濯までは特にその薬剤が洗い流されることはほとんど無い。例えば、白衣の乾燥後、アイロンは通常はのり付けするが、アイロンのりに薬剤を混入させるとか、「のり」とは別にもう一度薬剤をスプレーするなどして着剤させ、その後、アイロンを当てることなどである。また、アイロンを当てると温度上昇により、薬剤が分解される可能性があるため、アイロン後薬剤をスプレーする。あるいは、洗浄時やすすぎ時に薬剤を添加して作業を進めてもよい。抗ウイルス薬剤として例えばＧ２ＴＡＭαプラスが用いられる。

本発明においては、抗ウイルス加工対象の繊維にプラズマ処理を施し、前記プラズマ処理で表面活性化した前記繊維に対して、抗ウイルス加工用の薬剤を付着させ、前記繊維のクリーニング工程で、前記繊維に抗ウイルス性の薬剤を着材させる、繊維の抗ウイルス化方法が提供される。

以上、本発明を上記実施例に即して説明したが、本発明は上記実施例の構成にのみ制限されるものでなく、本発明の範囲内で当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。

１０１ 抗菌剤
１０２ ゼオライト
１０３ 混合物
１０４ 高温圧力容器
１０５ 布
１０６ 薬剤
２０１ 抗菌剤
２０２ ゼオライト
２０３ 混合物
２０４ 温度制御容器
２０５、２０６ ローラー
２０７ 布
３０１ 布
３０２ プラズマ処理
３０３ 表面活性化された布
３０４ 薬剤加工処理
３０５ 抗菌・抗ウイルス加工布
４０１ プラズマ真空容器
４０２、４０３ 電極
４０４ プラズマ
４０５、４０６ ロール
４０７ 布
４０８、４０９ フィードスルー
４１０ 電源
４１１ 作動ガス
５０１ ガラス室（ビニールハウス等）
５０２、５０３ 電極
５０４ プラズマ
５０５ ガス・カバー
５０６、５０７ ロール
５０８ ロールケース
５０９ 布
５１０ 電源
５１１ 作動ガス
５１２ 遮蔽ガス
５１３ 取出口
７０２、７０３ 電極
７０４ プラズマ
７０５ ガス・カバー
７０６、７０７ ロール
７０８、７０９ ロールケース
７１０ 布
７１１、７１２ 作動ガス
７１３、７１４ 取出口
７１５ シール部
８０１、８０２ 電極
８０３ 紫外線LEDアレイ（又は高圧水銀灯）
８０４ 布
８０５ プラズマ
８０６ 高圧トランス
８０７ パルス電源
９０１ 電極（分割電極）
９０２ 電極
９０３ 布
９０４ プラズマ
９０５ スイッチ部（スイッチ素子群）
９０６ 高圧電圧部
１００１、１００２ 電極
１００３ 布帛
１００４ 紫外光線
１００５ ガスカバー
１００６ 光ファイバー
１００７、１００８ 高圧電源＆高圧トランス
１００９ 作動ガス
１２０１ 中空繊維束
１２０２ 圧力容器
１２０３ 薬剤を含んだ水
１２０４、１２０５ シール部
１２０６ 濾された水
１３０１ 中空繊維
１３０２ 撚線器
１３０３ 布
１３０４、１３０５ ローラー
１４０１ 縦糸
１４０２ 横糸
１４０３ 横糸押棒

Claims (32)

1. 抗菌・抗ウイルス加工対象の繊維にプラズマ処理を施す工程と、
   前記プラズマ処理で表面活性化した前記繊維に対して、抗菌・抗ウイルス加工用の薬剤加工処理を施す工程と、
   を含む、ことを特徴とする抗菌・抗ウイルス性繊維の製造方法。
2. 前記プラズマ処理を減圧プラズマ法で行う、ことを特徴とする請求項１記載の抗菌・抗ウイルス性繊維の製造方法。
3. 減圧容器内で、１方のロールからの繊維を他方のロールで巻き取る間に、前記プラズマ処理を施す、ことを特徴とする請求項２記載の抗菌・抗ウイルス性繊維の製造方法。
4. 前記プラズマ処理を、大気圧プラズマで行う、ことを特徴とする請求項１記載の抗菌・抗ウイルス性繊維の製造方法。
5. ガラス室内で、１方のロールからの繊維を他方のロールで巻き取るまでの搬送経路上に配設され、作動ガスが供給されるガスカバー内に設けられた電極によりプラズマを発生させ、前記繊維を、前記電極で発生したプラズマに曝露させる、ことを特徴とする請求項１記載の抗菌・抗ウイルス性繊維の製造方法。
6. 前記プラズマ処理の前処理として、
   前記１方のロールがロールケースに収容され、
   前記ロールケースを真空引きした後前記ロールケースに作動ガスが導入される処理を少なくとも１回行う、ことを特徴とする請求項５記載の抗菌・抗ウイルス性繊維の製造方法。
7. 前記他方のロールをロールケース内に収容し、
   前記プラズマ処理後の繊維を、前記ロールケース内に収容された前記他方のロールで巻き取る、ことを特徴とする請求項５記載の抗菌・抗ウイルス性繊維の製造方法。
8. 前記ロールケース内に収容された一方のロールから取り出された繊維は、プラズマ処理前に、作動ガスに曝露される、ことを特徴とする請求項５記載の抗菌・抗ウイルス性繊維の製造方法。
9. 前記繊維を間に挟んで対向配置された電極間に、高電圧パルスを印加してプラズマを発生させる、ことを特徴とする請求項１又は５記載の抗菌・抗ウイルス性繊維の製造方法。
10. 前記対向配置された電極の一方、又は両方が、複数の電極に分割され、
    前記分割された複数の電極に、高電圧パルスを、スイッチを介して順次供給する、ことを特徴とする請求項９記載の抗菌・抗ウイルス性繊維の製造方法。
11. 前記対向配置された電極は、前記繊維の搬送方向に直交する向きが長手方向とされ、前記長手方向に沿って、複数の電極に分割されている、ことを特徴とする請求項１０記載の抗菌・抗ウイルス性繊維の製造方法。
12. 前記作動ガスが供給されるガスカバー内において、正極、負極の電源の対を複数対、前記繊維の搬送方向に対して、一側、又は、両側に配置し、紫外光源からの紫外光をガスカバー内のプラズマ発生部に導入する、ことを特徴とする請求項５記載の抗菌・抗ウイルス性繊維の製造方法。
13. プラズマ発生部に、紫外光を照射する、ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一に記載の抗菌・抗ウイルス性繊維の製造方法。
14. 前記繊維が、ポリエステル繊維を含む合成繊維を含む、ことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一に記載の抗菌・抗ウイルス性繊維の製造方法。
15. 前記プラズマ処理で表面活性化した前記繊維に対して、染料による加工処理を施す、ことを特徴とする請求項１記載の抗菌・抗ウイルス性繊維の製造方法。
16. 抗菌・抗ウイルス加工対象の繊維にプラズマ処理を施す手段を備え、
    前記プラズマ処理で表面活性化した前記繊維に対して、抗菌・抗ウイルス用の薬剤加工処理を施すことで、抗菌・抗ウイルス性繊維を製造する、ことを特徴とする抗菌・抗ウイルス性繊維の製造装置。
17. 減圧プラズマ法によりプラズマを発生する手段を備えている、ことを特徴とする請求項１６記載の抗菌・抗ウイルス性繊維の製造装置。
18. 減圧容器を備え、
    前記減圧容器内において、１方のロールからの繊維を他方のロールで巻き取る間に、プラズマ処理を施す、ことを特徴とする請求項１６記載の抗菌・抗ウイルス性繊維の製造装置。
19. 前記加工対象の繊維の前記プラズマ処理を、大気圧プラズマで行う、ことを特徴とする請求項１６記載の抗菌・抗ウイルス性繊維の製造装置。
20. ガラス室を備え、
    前記ガラス室内において、
    １方のロールからの繊維を、他方のロールで巻き取るまでの搬送経路上に、作動ガスが供給されるガスカバーを備え、
    前記ガスカバーに配設された電極によりプラズマを発生し、前記繊維を前記発生したプラズマに曝露させる、ことを特徴とする請求項１６記載の抗菌・抗ウイルス性繊維の製造装置。
21. 前記プラズマ処理の前処理として、
    前記１方のロールがロールケースに収容され、
    前記ロールケースは、真空引きされた後作動ガスが導入されている、ことを特徴とする請求項２０記載の抗菌・抗ウイルス性繊維の製造装置。
22. 前記他方のロールをロールケース内に収容し、
    前記プラズマ処理後の繊維を、前記ロールケース内に収容された前記他方のロールで巻き取る、ことを特徴とする請求項２０記載の抗菌・抗ウイルス性繊維の製造装置。
23. 前記ロールケース内に収容された一方のロールから取り出された繊維は、プラズマ処理前に、作動ガスに曝露される、ことを特徴とする請求項２０記載の抗菌・抗ウイルス性繊維の製造装置。
24. 前記繊維を間に挟んで対向配置された電極間に、高電圧パルスを印加してプラズマを発生させる、ことを特徴とする請求項１６又は２０記載の抗菌・抗ウイルス性繊維の製造装置。
25. 前記対向配置された電極の一方、又は両方が、複数の電極に分割され、
    前記分割された複数の電極に、高電圧パルスを、スイッチを介して順次供給する、ことを特徴とする請求項２４記載の抗菌・抗ウイルス性繊維の製造装置。
26. 前記対向配置された電極は、前記繊維の搬送方向に直交する向きが長手方向とされ、前記長手方向に沿って、複数の電極に分割されている、ことを特徴とする請求項２５記載の抗菌・抗ウイルス性繊維の製造装置。
27. 作動ガスが供給されるガスカバー内において、正極、負極の電源の対を複数対、前記繊維の搬送方向に対して、一側、又は、両側に配置し、紫外光源からの紫外光をガスカバー内のプラズマ発生部に導入する、ことを特徴とする請求項２０記載の抗菌・抗ウイルス性繊維の製造装置。
28. プラズマ発生部に、紫外光を照射する手段を備えている、ことを特徴とする請求項１６乃至２５のいずれか一に記載の抗菌・抗ウイルス性繊維の製造装置。
29. クリーニング工程で、前記繊維に、少なくとも抗ウイルス性の薬剤を着材させる請求項１乃至１５のいずれか１項記載の抗菌・抗ウイルス性繊維の製造方法。
30. アイロン時、
    前記薬剤を添加したアイロンののりを用いるか、
    前記薬剤を添加したアイロンののりを用い、さらに前記薬剤のスプレーを用いる、請求項２９記載の抗菌・抗ウイルス性繊維の製造方法。
31. アイロンの後、前記繊維に、前記薬剤をスプレーする、請求項２９又は３０記載の抗菌・抗ウイルス性繊維の製造方法。
32. 抗ウイルス加工対象の繊維にプラズマ処理を施す工程と、
    前記プラズマ処理で表面活性化した前記繊維に対して、抗ウイルス加工用の薬剤を付着させる工程と、
    前記繊維のクリーニング工程で、前記繊維に抗ウイルス性の薬剤を着材させる工程と、 を含む、繊維の抗ウイルス化方法。

Images