JP2021127552A - 多機能布及び多機能マスク - Google Patents

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明邦 林
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明邦 林
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Abstract

【課題】本発明は抗菌、抗ウイルス、ＰＭ２．５パーティクル侵入防止、及び通気性のある多機能布及び多機能マスクに関する。
【解決手段】
多機能布は、少なくとも一のポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）層及び少なくとも一の活性層を含む。活性層は、キャリアと、キャリア上に形成されたナノ複合材料とを含み、抗菌、抗ウイルス及び有機物分解に用いられる。多機能マスクは、少なくとも一のＰＴＦＥ層、少なくとも一の活性層、及び肌接触層を含む。多機能布及び多機能マスクは更に撥水層を含んでもよい。
【選択図】図１

Description

本発明は多機能布及び多機能マスクに関し、具体的に抗菌、抗ウイルス、ＰＭ２．５パーティクル侵入防止、及び通気性のある多機能布及び多機能マスクに関する。
紡織品の種類は非常に多く、植物繊維、動物繊維、合成繊維などが含まれ、いろいろな特性を有し、異なる季節の服装の需要に適応することができる。しかし、同時に抗ウイルスやＰＭ２．５パーティクルの侵入を防ぐ特性を有することができなかった。不織布のコストは低廉で、建築、医療器材、生活用品などの材料となり、広く一般的な用途を有する。不織布は通気性があり、柔軟で、縫製しやすく、折りたたみに強く、絶縁、防雨、防漏れ、強靭、抗菌、衛生的、吸水性が強い等の特性を有するが、やはり同時に抗ウイルスやＰＭ２．５パーティクルの侵入を防ぐ特性を有することができなかった。
マスクには、口マスク、鼻マスク、顔マスクなどが含まれ、基本的な機能としては汚染物質の人体への侵入を防ぐことにある。口マスク、鼻マスク及び顔マスクは顔を覆う面積の大きさは異なるが、基本的構造は大方同じであるから、ここでは口マスクで説明を行う。目下、市場における口マスクはおおよそ：活性炭マスク、医療用マスク、ガーゼマスク、紙マスク、ＰＭ２．５マスク、Ｎ９５マスク及び抗ウイルス抗菌マスクなどに分けられる。ただ、どの種類の口マスクに拘わらず、いずれも優れた抗ウイルス、抗菌、汚水侵入防止、ＰＭ２．５パーティクル侵入防止を同時に備え、且つ通気性がよく、着け心地がよい機能を持つことはできなかった。
本発明の目的は、同時に抗菌、抗ウイルス及びＰＭ２．５パーティクルの侵入を防ぐ多機能布及び多機能マスクを提供する。本発明はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）フィルムと、ナノ複合材料を含む活性層との積層構造を採用し、ＰＴＦＥフィルムの材料特性により、より高い通気性とＰＭ２．５パーティクルの侵入を防ぐ能力を有すると共に、ナノ複合材料を含む活性層の材料特性により、抗ウイルス、抗菌、有機汚染物の分解能力を達成する。
一実施形態において、本発明は少なくとも一のＰＴＦＥ層及び少なくとも一の活性層を含む多機能布を提供する。ＰＴＦＥ層はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）からなる。活性層はＰＴＦＥ層の第一面の側に位置する。活性層はキャリアと、キャリア上に形成されたナノ複合材料とを含み、ナノ複合材料は抗菌、抗ウイルス、及び有機物の分解に用いられる。
ＰＴＦＥ層及び活性層のうち一又は両方の表面はジグザグ状もしくは皺状であってもよい。または、ＰＴＦＥ層及び活性層の表面が平面であってもよい。一実施例においては、ＰＴＦＥ層及び活性層のほかに、別の一又は複数のＰＴＦＥ層及び／または一又は複数の活性層を含んでいる。
活性層のキャリアは織布でもよい。或いは、活性層のキャリアは不織布でもよい。活性層におけるナノ複合材料は、例えばナノ銀及びナノ二酸化チタンなどを含んでもよい。
本発明の多機能布はまた、撥水布からなる撥水層を含んでもよい。一実施例において、撥水層は、ＰＴＦＥ層が撥水層と活性層との間に位置するように、ＰＴＦＥ層の第一面の反対側にある第二面の側に位置する。別の実施例においては、活性層が撥水層とＰＴＦＥ層との間に位置するように、撥水層がＰＴＦＥ層の第一面の側に位置する。
別の実施形態において、本発明は前記多機能布と、油脂や汗を吸着するための肌接触層と、を有する多機能マスクを提供する。一実施例において、肌接触層は、活性層が肌接触層とＰＴＦＥ層との間に位置するようにＰＴＦＥ層の第一面の側に位置する。別の実施例において、肌接触層は、ＰＴＦＥ層が肌接触層と活性層との間に位置するようにＰＴＦＥ層の第二面の側に位置する。
以下、具体的に図面を参照しながら、本発明のこれら及びその他の実施形態を説明する。
本発明の多機能布の横断面を表す正面図である。 本発明の多機能布の横断面を表す正面図である。 本発明の多機能布の横断面を表す正面図である。 本発明の多機能布の横断面を表す正面図である。 本発明の多機能布の横断面を表す正面図である。 本発明の多機能マスクを表す横断面の正面図である。 本発明の多機能マスクを表す横断面の正面図である。 本発明の多機能マスクを表す横断面の正面図である。 本発明の多機能布の一部を表す平面図である。
本発明の図面において、類似の及び／または同じ部材の符号は繰り返して用いられる。
本発明の目的及び特徴は、以下幾つかの実施例による詳細に説明と図面から更に明白にする。図面に示す各種実施例は例を示したもので、また実際の比例に沿って製図しているとは限らない。
図１は、本発明の多機能布１０を示し、高い通気性を有し、且つ抗ウイルス、抗菌、有機物分解及びＰＭ２．５パーティクルの侵入を防ぐ特性を有する。多機能布１０はＰＴＦＥ層１２及び活性層１４を含み、活性層１４はＰＴＦＥ層１２の片側に位置する。図１に示す実施例において、活性層１４はＰＴＦＥ層１２の第一面１２０の側に位置している。
ＰＴＦＥ層１２はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を原料とし、ＰＴＦＥの空孔を有する性質を利用して、特別な工程により圧延、押出、双方向延伸をして細孔性フィルムを作製する。ＰＴＦＥフィルムは、原繊維状の細孔構造を有し、孔隙率は８０％以上、１ｃｍ２あたりに約１０億個以上の細孔を有し、孔径の範囲は約０．０２μｍ〜３μｍである。細孔性ＰＴＦＥフィルムは網状（例えば、蜘蛛の巣状）の細孔構造を有し、ミクロ繊維の間に細孔を形成する。ミクロ繊維の配置方向と延伸方向は、基本的に平行であり、多くのミクロ繊維が互いに絡まってミクロ繊維束を形成する。ＰＴＦＥフィルムは非対称性フィルムであり、フィルムの正面と裏面での細孔のサイズが異なり、フィルムの横断面での細孔のサイズはその表面での細孔のサイズより大きく、なお、フィルムの縦断面とその横断面での細孔のサイズが異なる。更に、ＰＴＦＥフィルムは３次元の網状構造を成し、その中の細孔は網状に連通して綿密な通路を形成している。
一実施例において、ＰＴＦＥ層１２の表面に１ｃｍ２あたりに１０数億個の細孔を有し、各細孔の直径（０．１μｍ〜０．５μｍ）は、水滴の直径（２０μｍ〜１００μｍ）の数百分の一であり、水蒸気分子の直径（０．０００３μｍ〜０．０００４μｍ）の数千倍であるので、水蒸気はＰＴＦＥ層を通過できるが、水滴は通過できない。従って、本発明はＰＴＦＥ層を多機能布の内部構造の一部として使用することで、ＰＭ２．５パーティクルの侵入を防ぐと共に、優れた通気性を有する効果が達成できる。
活性層１４はキャリアと、前記キャリア上に形成されたナノ複合材料とを含む。前記キャリアは不織布又は洗浄に耐えられる織布からなる。前記ナノ複合材料は抗菌、抗ウイルス及び有機汚染物の分解に用いられる。一実施例において、ナノ銀とナノ二酸化チタンを複合したゾルを用いて、スプレー法、浸漬塗布法またはその他適切な方法により、ナノ銀とナノ二酸化チタンを含むナノ複合材料を布に付着させることで、本発明の活性層１４を製造することができる。例えば、ナノ銀の粒子の大きさは約０．１ｎｍ〜約６０ｎｍであり、ナノ二酸化チタンの粒子大きさは約０．１ｎｍ〜約６０ｎｍである。キャリア上におけるナノ複合材料の厚さは、例えば１ｍｍ以下である。前記ナノ複合材料は細菌やウイルスと反応して、細菌及びウイルスの活性を低下させ、更にこれらを殺すことができる。なお、前記ナノ複合材料は有機物（例えば、有機汚染物）と反応して、これらを分解することができる。一実施例において、久造実業株式会社が販売する商品「ナノ新型複合材料ＴＴＡシリーズ」（例えば、ＪＭ−ＴＴＡ０１）が、ナノ複合材料として好適な例である。
一実施例において、図１に示すように、ＰＴＦＥ層１２及び活性層１４両者の表面は平面である。その他の実施例において、ＰＴＦＥ層１２及び活性層１４のうち一又は両方の表面はジグザグ状又は皺状であるので、ＰＴＦＥ層及び／または活性層の表面積が増える。よって細菌、ウイルス、空気汚染などに対するバリア効果、抵抗効果、分解効果がよくなる。例えば、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、ＰＴＦＥ層１２及び活性層１４のいずれか一がジグザグ状または皺状である。若しくは、図２（ｃ）に示すように、ＰＴＦＥ層１２及び活性層１４の両方がともにジグザグ状又は皺状である。
必要に応じて、本発明の多機能布は複数のＰＴＦＥ層、複数の活性層、又はそれらの組合わせを含んでもよい。例えば、一実施例において、図１のＰＴＦＥ層１２と活性層１４のほかに、別途に一又は複数のＰＴＦＥ層１２及び／または一又は複数の活性層を加え、これらの層は任意の順番で組合わせられる。
本発明の多機能布は、更に撥水層を備える。図３に示すように、多機能布３０は撥水層１６、ＰＴＦＥ層１２及び活性層１４を含み、撥水層１６は撥水布からなる。図３に示す実施例において、ＰＴＦＥ層１２が撥水層１６と活性層１４との間に位置するように、活性層１４はＰＴＦＥ層１２の第一面１２０の側に位置し、撥水層１６はＰＴＦＥ層１２の第二面１２２（第二面１２２は第一面１２０の反対側にある）の側に位置する。その他の実施例において、活性層１４が撥水層１６とＰＴＦＥ層１２との間に位置するように、撥水層１６はＰＴＦＥ層１２の第一面の側に位置する。上記のように、ＰＴＦＥ層１２及び活性層１４のうち一又は両方の表面がジグザグ状又は皺状である。その他の実施例において、多機能布３０は複数のＰＴＦＥ層、複数の活性層、又はそれらの組合わせを含んでもよい。これらの層は任意の順番で組合わせることができる。
別の実施形態において、上記の多機能布に加え更に肌接触層を設けて口マスク、鼻マスク、顔マスク等とする多機能マスクを形成できる。このような多機能マスクを使用するとき、肌接触層がユーザの皮膚と接触し、油脂や汗を吸着でき、快適な着け心地の効果が達成できる。図４に示すように、多機能マスク４０はＰＴＦＥ層１２、活性層１４及び肌接触層１８を備える。図４に示す実施例において、肌接触層１８は、活性層１４が肌接触層１８とＰＴＦＥ層１２との間に位置するように、ＰＴＦＥ層１２の第一面１２０の側に位置している。別の実施例において、肌接触層１８は、ＰＴＦＥ層１２が肌接触層１８と活性層１４との間に位置するように、ＰＴＦＥ層１２の第二面の側に位置している。上記のように、ＰＴＦＥ層１２及び活性層１４のうち一又は両方の表面はジグザグ状又は皺状である。その他の実施例において、多機能マスク４０は複数のＰＴＦＥ層、複数の活性層又はそれらの組合わせを含んでもよい。これらの層は任意の順番で組合わせることができる。
本発明の多機能マスクは、更に撥水層を含む。図５に示すように、多機能マスク５０は、撥水層１６、ＰＴＦＥ層１２、活性層１４及び肌接触層１８を備える。図５に示す実施例において、ＰＴＦＥ層１２は撥水層１６と活性層１４との間に位置しており、活性層１４はＰＴＦＥ層１２と肌接触層１８との間に位置している。その他の実施例において、図５におけるＰＴＦＥ層１２と活性層１４の配置を逆にすることで、活性層１４が撥水層１６とＰＴＦＥ層１２との間に位置しており、ＰＴＦＥ層１２が活性層１４と肌接触層１８との間に位置してもよい。ＰＴＦＥ層１２及び活性層１４のうち一又は両方の表面はジグザグ状又は皺状であってもよい。その他の実施例において、多機能マスク５０は複数のＰＴＦＥ層、複数の活性層又はそれらの組合わせを含んでもよい。これらの層は任意の順番で組合わせることができる。
図６に示すように、一実施例において、多機能マスク６０は撥水層１６、ＰＴＦＥ層１２、二つの活性層１４及び１４’、肌接触層１８を含む。二層の活性層１４、１４’はＰＴＦＥ層１２の両側を覆っており、抗ウイルス、抗菌及び有機物分解の効果をさらに高めることができる。
以上で多機能布及び多機能マスクの一般的な構造を説明したが、各種の適宜な技術で上述の一般的な構造を製作することができる。一例においては、高周波熱融着技術により各層同士を溶融・接着することができる。例えば、高周波装置において複数の点状熱源を設置し、前記複数の点状熱源を行列状に又はその他適切な形に配置することができる。各層を必要に応じて多層体に積層した後、高周波装置の下に置く。高周波装置が通電すると点状熱源が昇温し、各層を複数の対応する位置において溶融して各層同士を接着できる。よって本発明の多機能布または多機能マスクを製作する。図７に示すように、多機能布７０の十字形の点状熱源７０２によって各層同士を接着することができる。点状熱源の形は十字形に限らず、その他の形状でもよく、例えば、線形、円形、長方形などでもよい。各層同士を接着する方法として、機械的又は人工縫合、粘着、又はその他適切な技術でもよい。
本発明の活性層はナノ複合材料を含む。一例において、ナノ複合材料はナノ銀及びナノ二酸化チタンを含む。ナノ銀自体は高い抗ウイルス、抗菌効果を有する。二酸化チタンは一種の光触媒であり、白熱燈、太陽光や紫外線ランプの照射を受けると、二酸化チタンは高い活性を持って有機汚染物を酸化分解することができる。従って、ナノ銀による抗ウイルス・抗菌のプロセスを経た後、残留する生体膜がナノ銀の表面に付着していても、二酸化チタンが残留した生体膜を分解除去できるので、ナノ銀は再び抗ウイルス・抗菌の効果を発揮することができる。このほか、ナノ二酸化チタンは強力な親水性を有するので、唾液による湿気で効果を失うことなく、逆に水を水酸基ラジカル（・ＯＨ）に分解される。該水酸基ラジカル（・ＯＨ）は非常に強い酸化力を有し、有機物を酸化分解してウイルスや細菌を失活させることができる。
本発明の活性層はナノ複合材料を含み、その効果はナノ化していない複合材料より優れている。例えば、ナノ銀の抗ウイルス・抗菌効果はナノ化していない銀粒子よりはるかに大きく、ナノ二酸化チタンの活性がナノ化していない二酸化チタンよりはるかに大きい。
発明者は、小孔径のＰＴＦＥフィルムとナノ複合材料を有する活性層を組合わせて使用すると、抗菌、抗ウイルス、ＰＭ２．５パーティクル浸入の防止効果が非常に優れ、且つ良好な通気性を保つことができると発見した。これは、おそらくＰＴＦＥ膜の細孔が液態水分子及びＰＭ２．５パーティクルの浸入を防ぐと共に、細菌、ウイルス、微生物などの浸透速度を緩慢にして、活性層中のナノ複合材料が細菌、ウイルス、微生物と十分に反応してその活性を低下もしくは消滅させることができるから、と推測する。従って、本発明の多機能布及び多機能マスクは非常に優れた効果を有する。
以上、本発明の実施例は、目的を明確に理解するため詳細に描写してきたが、特許請求の範囲の範囲において、変更及び修正を加えてもよい。本願の実施例は説明のためになされたもので、本発明の範囲を制限するものではない。
１０：多機能布
１２：ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）
１４、１４’：活性層
１６：撥水層
１８：肌接触層
３０：多機能布
４０：多機能マスク
５０：多機能マスク
６０：多機能マスク
７０：多機能布
１２０：第一面
１２２：第二面
７０２：点状熱源

Claims (10)

  1. 多機能布であって、
    ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）からなり、第一面と、前記第一面の反対側にある第二面と、を有するＰＴＦＥ層と、及び、
    前記ＰＴＦＥ層の前記第一面の側に位置する活性層と、
    を備え、前記活性層が、キャリアと、前記キャリア上に形成され、抗菌、抗ウイルス及び有機物を分解するナノ複合材料を含む、
    ことを特徴とする多機能布。
  2. 前記ナノ複合材料が、ナノ銀及びナノ二酸化チタンを含むことを特徴とする、請求項１記載の多機能布。
  3. 前記ＰＴＦＥ層及び／または前記活性層の表面がジグザグ状（鋸状）または皺状である、
    ことを特徴とする請求項１または２記載の多機能布。
  4. 前記ＰＴＦＥ層及び前記活性層の表面が平面である、
    ことを特徴とする請求項１または２記載の多機能布。
  5. 前記活性層の前記キャリアが織布又は不織布である、
    ことを特徴とする請求項１または２記載の多機能布。
  6. 前記ＰＴＦＥ層と前記活性層のほかに、更に一以上のＰＴＦＥ層及び／または一以上の活性層を含む、
    ことを特徴とする請求項１または２記載の多機能布。
  7. 前記ＰＴＦＥ層の前記第二面の側に位置する撥水層と、を更に備え、
    前記撥水層は撥水布からなり、前記ＰＴＦＥ層が前記撥水層と前記活性層との間に位置する、ことを特徴とする請求項１または２記載の多機能布。
  8. 前記ＰＴＦＥ層の前記第一面の側に位置する撥水層と、を更に備え、
    前記撥水層は撥水布からなり、前記活性層が前記撥水層と前記ＰＴＦＥ層との間に位置する、ことを特徴とする請求項１または２記載の多機能布。
  9. 多機能マスクであって、
    請求項１〜７のいずれか一項に記載の多機能布と、及び、
    前記ＰＴＦＥ層の前記第一面の側に位置する肌接触層と、を備え、
    前記活性層が前記肌接触層と前記ＰＴＦＥ層との間に位置する、
    ことを特徴とする多機能マスク。
  10. 多機能マスクであって、
    請求項１〜６、及び請求項８のいずれか一項に記載の多機能布と、及び、
    前記ＰＴＦＥ層の前記第二面の側に位置する肌接触層と、を備え、
    前記ＰＴＦＥ層が前記肌接触層と前記活性層との間に位置する、
    ことを特徴とする多機能マスク。
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