JP2021152232A

JP2021152232A - 抗菌性を有するリン青銅合金粉状品をマスク用ガーゼ（８枚織）の１枚目の表面だけに一律担持し、担持した面をマスクの裏面側に接触させ、それのみでマスクの表面側にも抗菌性を反映させることが可能となるマスク用ガーゼとマスクの一体型抗菌・抗ウィルス性マスク。

Info

Publication number: JP2021152232A
Application number: JP2020070060A
Authority: JP
Inventors: 真理生原田; Mario Harada; 守哉谷口; Moriya Taniguchi
Original assignee: Harada Metal Ind Co Ltd; Harada Metal Industry Co Ltd
Current assignee: Harada Metal Ind Co Ltd; Harada Metal Industry Co Ltd
Priority date: 2020-03-24
Filing date: 2020-03-24
Publication date: 2021-09-30

Abstract

【課題】抗菌・抗ウィルス性が如何なる条件下でも劣化しない状態を維持できるマスクを提供する。【解決手段】１．０５重量％のスズと、０．０９重量％のリンとを含み、残部が銅と不可避の不純物からなることを特徴とする、抗菌性を有するリン青銅合金粉状品を水溶液とバインダーとの混合液中に入れ、十分に攪拌後、スプレーガン等でマスク用ガーゼ（八枚織）の一枚目の表面に一律担持させ、その担持されたリン青銅合金粉状品がリン青銅合金薄膜板状品と同等若しくは、それ以上の抗菌性を有しかつ長期間その抗菌性を保持可能であり、マスク用ガーゼ（八枚織が一般的）の表面の一枚のみに担持されているだけで、その部分をマスク本体に接触させることに拠り、抗菌性がマスク本体の接触部に伝播し、あたかもマスクそのものが抗菌性を有するようになることを特徴とする。【選択図】図７

Description

本発明は、抗菌性並びに抗ウィルス性を有するリン青銅合金粉状品をマスク用ガーゼ（八枚織）の表面に一律担持（バインダー使用）させるためスプレーガン等で目を塞がないように加えてリン青銅粉状品が剥がれないように塗布するが、抗菌性、抗ウィルス性は、リン青銅薄膜板状品、リン青銅線状品よりも増幅されていることが必要最低限の条件となる。

銅、銀、スズなどが抗菌性を有することは、従来から知られていて、様々な分野に使用されている。これらの金属が抗菌性を発現する理由としては、水に溶けて生じるイオンが、微生物の細胞壁や細胞膜を破壊したり、酵素やタンパク質と結合して、活性や代謝機能を低下させたりすることによると言われている。また、イオン化する際に放出される電子が、空気中や水中に溶存する酸素の一部を活性酸素化し、微生物中の有機物を化学的に攻撃することも、抗菌性の要因になると言われている。抗ウィルス性についても最近の研究において。ごく一部のウィルスに対し、抗ウィルス性も同様に持ちうると言われ始めている。

一方で、リン青銅合金薄膜板はスズを含む合金であり、機械的な強度や導電性に優れ、バ出ない等、加工性にも優れていることから、電子部品や各種電機製品に用いられている。加工性に優れていることから、用途に合わせた形状に加工することが容易で、この特徴と、抗菌性・抗ウィルス性の両方を活用することにより、従来とは異なる用途展開が期待できる。

このような観点から、抗菌性や抗ウィルス性を必要とする分野への銅合金の使用例を概観すると、例えば、銅線を編み込むことにより、水虫の予防効果を付与した靴下が挙げられる。また、特許文献２には、銅や銀などの金属で構成した金網を用いた、水系洗浄液を濾過する濾過装置が開示されている。

また、特許文献３には、銀、銅、亜鉛、スズなどから選ばれる消臭抗菌成分を担持させた酸化チタン粒子と、アミン系化合物からなる抗菌消臭剤が開示されている。しかし、これらはいずれも、人の手などが直接触れるものではなく、例えば、医療機関の通路に付設される手摺などのように、手で直接触れることが使用目的で、しかも高度の殺菌性あるいは抗菌性が要求されるものは、見出せないのが実情である。

この理由としては、リン青銅が、純銅よりも高い抗菌性を示すことが明確に示されていなかったことと、銅及び銅合金は人体との接触により、変色が生じやすいために使用を避けられていたことが挙げられる。

特開２０１５−２１４５２８号公報特開２０１０−１３７３５３号公報特開２００９−２６８５１０号公報特開１９９３−１２５５９１号公報

従って、本発明の課題は、リン青銅合金粉状品が、リン青銅薄膜板状品及びリン青銅線状品と比較し、抗菌・抗ウィルス性が高いことを立証すると共に、リン青銅粉状品をマスク用ガーゼ（一般的に８枚織）の口からは最も遠い１枚目の表面に一律担持させ、それをマスク本体の裏面に接触させることによりマスク本体の表面にも抗菌、抗ウィルス性の発現が見られることが重要となる。更には、抗菌・抗ウィルス性が如何なる条件下でも劣化しない状態を維持できる。即ち、温度の上昇等、例．５０℃以上となっても剥がれない、同様に湿度が高くなり７０〜８０％となっても同様に剥がれない、最後に、力を多少加えても剥がれない等の成立が、課題解決にはひじょうに重要となる。
発明者は、本品を上記内容に従い、条件等を変え、繰り返し（ｎ＝１０）実験を行い検討した。その結果、剥がれ問題は、温度変化、湿度変化、力学変化等があっても、一律担持されたリン青銅合金粉状品はマスク用ガーゼから剥がれないといった好結果を得たのである。

本発明は、前記課題に鑑み、リン青銅合金粉状品をマスク用ガーゼ表面に一律担持させるときに、単に水とリン青銅合金粉状品を混合し、攪拌した水溶液をスプレーガン等で噴霧するだけでは、ガーゼの上に上手くのらず、したがって、マスク用ガーゼの表面にはうまく担持できない。故にこの水溶液中にバインダーを入れ水と良く混合した後、銅粉を入れて再度十分な攪拌をした後、スプレーガン等を使って噴霧するとガーゼの表面上にうまく、そしてムラなく担持できる。ここで使用するバインダーは、人間がマスクをすることを考えて和膠（ワニカワ）を選択することにした。和膠は、８０℃前後まで、そして湿度９０％までバインダーとしての機能を有するモノを選択する。これを使用すれば若干の力学的な力が働いても剥がれることがないことが立証できた。

即ち、本発明は、１．０５重量％のスズと、０．０９重量％のリンとを含み、残部が銅と不可避の不純物からなることを特徴とする、抗菌、抗ウィルス性を有するリン青銅合金粉状品をマスク用ガーゼ表面に塗布したものとマスク本体の一体型物品である。

また、本発明は、圧延加工が施された抗菌・抗ウィルス性を有するリン青銅合金薄膜板状品を、再溶解し水アトマイズ法にて急冷し、粉状化したものをサイズ下限１０ミクロンメートル、上限２０ミクロンメートルにてエアー分級したものを使用することを特徴とする。下限値を１０ミクロンメートルとするのは、医療用マスク用ガーゼの仕様が３ミクロンメートル以上のものはガーゼ布目を通過させないとしており、そのために数度の実験を繰り返し実施し、下限値を確認した。また上限値を２０ミクロンメートルとしたのは、サイズが一様でなくバラツキがあると、うまく一律担持ができず、またガーゼ布目をつぶしてしまうことになることも実験の結果で分かり、上限を２０ミクロンメートルとした。

また、本発明は、医療向マスク用ガーゼの仕様を前提としているためのサイズであり、他の目的及び仕様が異なるマスク用ガーゼが必要な場合には、サイズについては、再度検討し見直すことが必要となる。但し、エアー分級機を使用すればある程度のサイズ範囲の中に入る率が、１００％に近い数値となる。下限値は０％であるが、２０ミクロンメートル以上が２％程度入るが、４０ミクロンメートルは超えていない。粉状品のサイズが狭い範囲の中に入っているため、マスク用ガーゼに上手く担持可能となる。

また、本発明は、前記のリン青銅合金粉状品を、水溶液とバインダーの混合液中に、入れ攪拌後、スプレーガン等で医療用マスクガーゼの表面に塗布し、塗布がなされた面をマスクの裏面に接触させ、そのことによりマスク表面にも抗菌、抗ウィルス性が発現することを特徴とするマスク用ガーゼとマスク本体との一体型マスクである。

本発明者らは、リン青銅合金薄膜板状品、同じくリン青銅合金線状品とリン青銅合金粉状品の３つの異なる形状品と抗菌、抗ウィルス性との関係を、先の２形状品についてはそのままの形状で、粉状品については、マスク用ガーゼに一律担持後、即ち塗布後における、抗菌、抗ウィルス性を、微生物の培養試験（ハロー法及びフィルム法）により検討した結果、リン青銅合金粉状品（一律担持品）が顕著な抗菌、抗ウィルス性を発現することを見出し、本発明をなした。

一般に銅などの抗菌性の要因の一つとして、金属がイオン化する際に放出される電子が、空気中や水中に溶存する酸素の一部を活性化することが考えられているのは、前記の通りである。リン青銅合金粉状品塗布済の一体型マスク（マスク用ガーゼ及びマスク本体）の一体型マスクにおいては、合金を構成する成分の、イオン化ポテンシャルの高さが他の成分の場合との相異とそれに付随するイオン化傾向の相異により、最大値化し、各成分の間で電子の授受が激しく行われることが、このような結果に繋がったものと解される。

また、一般にリン青銅合金粉状品の外観は、粉状化する方法に拠って大きな相違がある。粉状化のために３つのアトマイズ方法が一般的には用いられる。水アトマイズ法、ガスアトマイズ法、機械アトマイズ法の３法があり、それぞれ外観が異なる。
水アトマイズ法で粉化すると凹凸のある粉状化品が得られ、ガスアトマイズ法では球形となり、機械アトマイズ法では、扁平形状となる。加えてガスアトマイズ法、機械アトマイズ２法では、粒径が、水アトマイズ法と比較するとやや大きく、加えて比表面積が少し小さい。したがって、マスク用ガーゼにスプレーガンにて塗布するのは、粒径が均一で、比表面積が大きい水アトマイズ法に基づく粉状品となる。出来上がった粉状品をさらに、エアー分級し下限値を１０マイクロメートル、上限値を２０マイクロメートルとすることにより、マスク用ガーゼへの一律担持が容易となる。このように粉状品の形状及び比表面積の特徴を詳細に把握し、これをマスク用ガーゼに利用することにより、マスク用ガーゼ表面の抗菌性は勿論のこと、マスク本体の裏面に接触させたことに拠り裏面の接触した部分の抗菌性も同じ抗菌性を示し、マスク本体の表面にまでマスクの不織布を通して抗菌性が発現します。実験では裏面の７０〜８０％程度の抗菌性を示しました。

ハロー試験の一例を示す写真フィルム密着法試験の一例を示す写真マスク用ガーゼからの担持銅粉剥がれ度試験図面人工肺を用いて確認実験５つのケースについて検討温度、湿度、力（マスク用がーぜを２０回以上折り曲げその後、抗菌性を測定並びに剥がれ度実験蛍光Ｘ線強度の数値を測定した結果のグラフマスクとマスク用ガーゼとの関係図面アトマイズ３法水アトマイズ、ガスアトマイズ、機械アトマイズ法３法で出来る粒の形状の相違図及び水アトマイズ機器（アトマイズ機、分級機）１０〜２０ミクロンメートルをエアー分級機で篩ったサイズ分布図マスク用ガーゼとマスクの一体化図

リン青銅合金粉状品をマスク用ガーゼの１枚目の表面に一律担持し担持後に、抗菌・抗ウィルス性試験を実施する。抗菌性試験は、ハロー法、フィルム密着法の２種類で行う。菌種は黄色ブドウ球菌を用いる。ＪＩＳ１９０２繊維製品の抗菌性試験方法及び抗菌効果８．１菌液吸収法を用いて判定する。同様に裏面の接触部、及びその反対側・表面の中の裏面接触部の裏側に当たる部分の抗菌・抗ウィルス性を確認することから始める。

まず、圧延したリン青銅薄膜板状品を再溶解し、溶解したものを高速水で急冷し、粉状品を製造する。出来上がった粉状品をエアー分級機で１０〜２０ミクロンメートルのサイズ分布に入るように分級を実施し、企図したサイズのリン青銅粉状品をマスク用ガーゼの表面にスプレーガン等を用いて塗布する。

リン青銅粉状品をマスク用ガーゼに塗布する場合に、水溶液とバインダーの混合液中にリン青銅粉状品を入れ、攪拌後スプレーガン等で、リン青銅合金粉状品混濁液を塗布する。したがって乾燥してもバインダーの力で、ガーゼに付着しており、剥がれることはない。出来上がったマスク用ガーゼ１枚目（８枚折が一般的）のガーゼを縦横２８ｍｍｘ２８ｍｍの大きさに剪断し、抗菌・抗ウィルス性を確認する。同様にマスク本体の裏面で抗菌・抗ウィルス性マスク用ガーゼに接触する箇所の抗菌・抗ウィルス性を確認する、最後にマスク本体表面の抗菌・抗ウィルス性（裏面にガーゼ用マスクを接触させたまま）を確認する。その寸法は、裏面に付着しているマスク用ガーゼ厚みが増えるため少し増し、厚み１．５〜２ｍｍ×縦横２８ｍｍ×２８ｍｍにて剪断し、ＪＩＳＬ１９０２に準じたハロー試験を行う。試験に用いる菌は、黄色ブドウ球菌の１種類である。図１は、ハロー試験の一例を示す写真で、ここに示したのは、黄色ブドウ球菌の例である。

ハロー試験では、シャーレの中に寒天を敷き、菌を培養し、その中央に厚み１．５〜２．０ｍｍｘ縦横２８ｘ２８ｍｍの試験片を置いて一定時間保持する。そして試験片周辺の菌が消滅した、ハローと称される領域の幅を測定する。試験は１菌種に対し３回異なる試験片を用いて行った。ハロー幅は、図１にＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄで示したように、試験片の４辺に対して測定するので、１条件に対し１２回の測定を行うことになる。

本試験条件の範囲では、マスク用ガーゼの抗菌性は、表１の通りとなる。つまりリン青銅合金粉状品は、線状品、薄膜板状品と比較しても定性的ではあるが（ハロー法にて比較）、前記３形態の中では、粉状品＞線状品＞薄膜板状品となる。これは、比表面積の大きさが異なる為である。
バインダーを使用しても、リン青銅粉状品がリン青銅線状品及びリン青銅薄膜板状品よりも抗菌・抗ウィルス性が高いのは比表面積が全く異なる数値であることに拠る。
粉状にすることに拠り抗菌・抗ウィルス性の効果の向上が認められたことになる。
る。

図３は、本発明品マスク用ガーゼのガーゼからリン青銅合金粉状品の剥がれ度合に関するもので、本発明品がバインダー（和膠ワニカワ動物性ニカワであるため人間が触れても問題ない）の力を借りてマスク用ガーゼに一律担持成されていることが示されている。湿度、温度、力学状の力を掛けても剥がれないことを示している。

図４は、マスク用ガーゼとマスク本体との関係を、わかり易く図示したもの。マスク用ガーゼは、マスク本体を替えなくても中のマスク用ガーゼのみを取り替えれば問題がなく使用可能だと言うことに２０年前までは、一般となっていたが、実際には１日毎に取り替えることが現在（２０２０年現在）では、推奨されている

図５では、リン青銅合金粉状品の形状がアトマイズ三法では異なり、繊維状品に上手く留まり粉状品製造の銅の溶湯を粉状化するためには、どれが適しているのかを理解するために行った実験である。その結果、水アトマイズ法に拠るものが本発明品を製造する為の形状として最も優れていることが、形状から、加えて粒径の大きさからも理解し易い。

リン青銅合金粉状品（未篩品）を下限値１０〜２０上限値ミクロンメートル分布内に収まるようにエアー分級機で篩ったサイズ分布図凸型分布（Ｌｏｇ関数値で記載）最小５ミクロンメートル、最大３９ミクロン品であり、最小１０ミクロンメートル品０．０３％、上限３０ミクロン以上２％、但し４０ミクロンメートル以上のモノは見当たらない。同じことを３回繰り返すと最小、最大値がそれぞれ１０ミクロンメートル、及び３０ミクロンメートルに漸近していくことも分かった。
本発明品では、そこまでの精緻な内容を求める訳ではないので、効率を考え１回だけのエアー分級で製造する。本グラフは、分級回数１回だけのグラフである。

図７はマスク用ガーゼとマスク本体の一体化図であり、本発明品をどのように使用するかについて図で示している。

以上に示したように、本発明に拠れば抗菌・抗ウィルス性に優れ、マスク用ガーゼから温度、湿度、力学的な力を以ってしてもリン青銅粉状品がマスク用ガーゼから剥がれることもなく、加えてそれ程大きなコストを掛けずとも抗菌、抗ウィルスに対し効果のある製品で有り、本発明の分野における通常の知識を有するモノであれば想定し得る、各種変形、修正を含む、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても本発明に含まれることは勿論である。

Claims

１．０５重量％のスズと、０．０９重量％のリンとを含み、残部が銅と不可避の不純物からなることを特徴とする、抗菌性を有するリン青銅合金粉状品を水溶液とバインダーとの混合液中に入れ、十分に攪拌後、スプレーガン等でマスク用ガーゼ（八枚織）の一枚目の表面に一律担持させ、その担持されたリン青銅合金粉状品がリン青銅合金薄膜板状品と同等若しくは、それ以上の抗菌性を有しかつ長期間その抗菌性を保持可能であり、マスク用ガーゼ（八枚織が一般的）の表面の一枚のみに担持されているだけで、その部分をマスク本体に接触させることに拠り、抗菌性がマスク本体の接触部に伝播し、あたかもマスクそのものが抗菌性を有するようになることを特徴とする物品。
本マスク用ガーゼの抗菌、抗ウィルス試験では、黄色ブドウ球菌、緑膿菌、大腸菌、Ｏ−１５７、レジオネラ菌、インフルエンザＡ型、ノロウィルス（代替としてネコカリシウィルス）等を使用し、高抗菌性、抗ウィルス性を確認している。
請求項１において、マスク用ガーゼの表面に塗布しているリン青銅合金粉状品は１０〜２０ミクロンの凸型分布範囲に収まるように、粉状品をエアー分級機にて分級し、分級品を、１０〜２０ミクロンメートル品、１０ミクロンメートル以内の細粉、２０ミクロンメートル以上の３種類に分け、その中の１０〜２０ミクロンメートル品を使用していることを特徴とする物品。
請求項２に掲げている、適用サイズを１０〜２０ミクロンとしているのは飛沫による感染等を防ぐために、マスク用ガーゼ（８枚織）には３ミクロンメートル以上の飛沫が口中に入ることを防止するためにマスク用ガーゼの目を３ミクロンメートル以下としている。したがって、人間が吸引したときにマスク用ガーゼの表面に担持したリン青銅合金粉状品について８枚織とはいえ、残り７枚を通り抜け口中に入らないようにするために、発明者は、下限を１０ミクロンメートルとし、加えて上限サイズがいびつにならないように上限サイズについても２０ミクロンメートルとし、このサイズでの分級を実施し上記サイズを得ている。そして、その分級方法をエアー分級としている。
リン青銅合金粉状化品製造方法として、水アトマイズ法並びに機械アトマイズ法そしてガスアトマイズ法の３つの方法があるが、水アトマイズで行った場合のみ凹凸のある異形状となり、機械アトマイズ法の場合は扁平状、ガスアトマイズの場合は球状となり比表面積が最大化するのは、水アトマイズ法で製造したものであることが分かった。１０〜２０ミクロンメートルは、水アトマイズ法及び、エアー分級を実施したものである。
請求項１、２、３に記載のリン青銅合金粉状品で、マスク用ガーゼの１枚目の表面のみを一律担持し、マスク本体に粉状品を塗布したマスク用ガーゼ面を接触させ、これでマスクの裏面から表面にまでその抗菌性、抗ウィルス性を持たせ、それを確認するためいくつかの菌及びウィルスに対してその効果を確認したマスク用ガーゼ及びマスクとガーゼの一体型物品である。