WO2021106842A1 - 糸 - Google Patents

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WO2021106842A1
WO2021106842A1 PCT/JP2020/043598 JP2020043598W WO2021106842A1 WO 2021106842 A1 WO2021106842 A1 WO 2021106842A1 JP 2020043598 W JP2020043598 W JP 2020043598W WO 2021106842 A1 WO2021106842 A1 WO 2021106842A1
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thread
yarn
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groove
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貴文 井上
信人 椿
辻　雅之
英治 田口
宏和 林
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株式会社村田製作所
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2331/00—Fibres made from polymers obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. polycondensation products
    • D10B2331/04—Fibres made from polymers obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. polycondensation products polyesters, e.g. polyethylene terephthalate [PET]
    • D10B2331/041—Fibres made from polymers obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. polycondensation products polyesters, e.g. polyethylene terephthalate [PET] derived from hydroxy-carboxylic acids, e.g. lactones

Definitions

  • the present invention relates to a yarn made by twisting different fibers.
  • the fiber having antibacterial property is, for example, a charge generating fiber that exhibits antibacterial property by the electric charge generated by the piezoelectric effect.
  • the piezoelectric yarn disclosed in Patent Document 1 is an example of a charge generating fiber. When tension is applied to the piezoelectric yarn, an electric charge is generated on the surface of the piezoelectric yarn, and an electric field is generated in the space formed between the fibers due to the electric charge. Piezoelectric yarn exerts antibacterial and other effects depending on the generated electric field.
  • an object of the present invention is to provide a yarn having a better antibacterial effect than a conventional charge generating yarn having antibacterial properties.
  • the thread of the present invention includes a first fiber having at least one groove extending in the length direction, and at least one second fiber in which an electric potential is generated by energy from the outside.
  • the yarn is characterized in that the second fiber is arranged in the region formed in the groove of the first fiber, and a space is formed between the first fiber and the second fiber.
  • the second fiber is arranged in the region formed in the groove of the first fiber, and a space is formed between the first fiber and the second fiber, so that an electric field is applied to this space. Can be generated. Further, since the first fiber has a groove, the surface area of the first fiber becomes large, and bacteria easily adhere to the first fiber. As a result, the yarn composed of the first fiber and the second fiber exhibits a good antibacterial effect.
  • FIG. 1A is a diagram showing a structure of a yarn according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 (B) is a cross-sectional view taken along the line II of FIG. 1 (A).
  • FIG. 1C is a diagram showing twisting is applied to the first fiber and the second fiber of the yarn.
  • 2 (A) to 2 (C) are views showing the cross-sectional shape of the first fiber, respectively.
  • 3 (A) and 3 (B) show the relationship between the deformation of the second fiber, the uniaxial stretching direction, and the electric field direction when the second fiber is uniaxially stretched polylactic acid (PLLA). It is a figure which shows.
  • FIG. 4A is a diagram showing a structure of a yarn according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 4A is a diagram showing a structure of a yarn according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 (B) is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 4 (A).
  • FIG. 4C is a diagram showing that twisting is applied to the first fiber and the second fiber of the yarn.
  • FIG. 5 is a diagram showing an electric field in the yarn.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a yarn according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a yarn according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1A is a diagram showing the configuration of the thread 1 according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 (B) is a cross-sectional view taken along the line II of FIG. 1 (A).
  • FIG. 1C is a diagram showing that twisting is applied to the first fiber 10 and the second fiber 20 of the yarn 1.
  • Thread 1 is composed of the first fiber 10 and the second fiber 20.
  • the first fiber 10 has at least one groove 12 extending in the length direction and is surrounded by a plurality of second fibers 20.
  • the second fiber 20 is charged when energy is applied.
  • the second fiber 20 is arranged in line with the groove 12 of the first fiber 10 and is twisted together with the first fiber 10.
  • FIG. 1B as an example, the cross section of one first fiber 10 and six second fibers 20 is shown in the cross section of the I-I line, but the number of first fibers 10 is shown.
  • the number of the second fibers 20 is not limited to this, and is actually set as appropriate in consideration of the intended use and the like.
  • the thread 1 of the present embodiment When the thread 1 of the present embodiment receives energy from the outside (for example, when tension is applied in the axial direction of the thread 1), an electric charge is generated and an electric field is generated.
  • an electric field is also generated between the thread 1 and the object.
  • energy is received from the outside and the thread 1 is close to an object having a predetermined potential (including a ground potential) such as a human body, between the thread 1 of the present invention and the object via a liquid such as sweat. Current flows.
  • Bacterial cell destruction and cytoplasmic degeneration occur due to electric field or electric current. Therefore, the cells of the bacterium and the electron transport chain for maintaining the life of the bacterium are disturbed, and the bacterium is killed or the bacterium itself is weakened.
  • oxygen contained in a liquid such as sweat or water may be changed to an active oxygen species by an electric field or an electric current. Reactive oxygen species have oxygen radicals, and these actions kill or weaken the bacteria.
  • the thread 1 has a remarkable antibacterial effect.
  • the "antibacterial effect” is a concept including both an effect of killing bacteria and an effect of weakening bacteria.
  • the first fiber 10 is a deformed cross-section fiber (deformed filament) made of a fiber material such as polyester, nylon, or acrylic.
  • 2 (A) to 2 (C) are views showing the cross-sectional shape of the first fiber 10, respectively.
  • the cross-sectional shape of the first fiber 10 is a cruciform, a star-shaped polygon, or a concave polygon.
  • the first fiber 10 has a groove portion 12 and a protrusion portion 14 extending in the longitudinal direction.
  • the second fiber 20 is made of, for example, a piezoelectric polymer.
  • the piezoelectric polymer include polyvinylidene fluoride (PVDF) and polylactic acid (PLA), both of which can be used as raw materials for the second fiber 20.
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • PLA polylactic acid
  • polylactic acid (PLA) is a piezoelectric polymer that does not have pyroelectricity. Polylactic acid is uniaxially stretched to produce piezoelectricity.
  • Polylactic acid includes PLLA having a right-handed helical structure in which an L-form monomer is polymerized, and PDLA having a left-handed helical structure in which a D-monomer is polymerized and having a piezoelectric constant polarity opposite to that of PLLA.
  • FIGS. 3 (A) and 3 (B) show deformation, uniaxial stretching direction, electric field direction, and deformation of the second fiber 20 when the second fiber 20 is uniaxially stretched polylactic acid (PLLA). It is a figure which shows the relationship of. Note that FIGS. 3 (A) and 3 (B) are views when the second fiber 20 is assumed to have a film shape as a model case. In the present embodiment, the second fiber 20 is a circular cross-section fiber (circular filament).
  • Polylactic acid is a chiral polymer with a main chain having a helical structure.
  • PVA Polylactic acid
  • the stretching direction 900 is defined as the third axis
  • the direction orthogonal to both the first axis and the third axis is defined as the second axis.
  • the second fiber 20 contracts in the direction of the first diagonal line 910A and extends in the direction of the second diagonal line 910B orthogonal to the first diagonal line 910A
  • the second fiber 20 faces in the direction from the back side to the front side of the paper surface.
  • Generates an electric field that is, in the state of FIG. 3A, a negative charge is generated on the front side of the paper.
  • FIG. 3B when the second fiber 20 extends in the direction of the first diagonal line 910A and contracts in the direction of the second diagonal line 910B, an electric charge is also generated. In this case, the polarities are reversed and an electric field is generated in the direction from the front surface to the back side of the paper surface. That is, in the state of FIG. 3B, a positive charge is generated on the front side of the paper.
  • polylactic acid produces piezoelectricity due to the orientation of molecules due to stretching, it is not necessary to perform polling unlike other piezoelectric polymers such as PVDF or piezoelectric ceramics.
  • the piezoelectric constant of uniaxially stretched polylactic acid is about 5 to 30 pC / N, and has a very high piezoelectric constant among polymers. Furthermore, the piezoelectric constant of polylactic acid does not fluctuate with time and is extremely stable.
  • the yarn 1 can be obtained by twisting the second fiber 20 having the above-mentioned characteristics by turning left together with the first fiber 10.
  • the yarn 1 is S-twisted (right-handed).
  • the drawing direction (length direction) 900 of each of the second fibers 20 is inclined obliquely with respect to the drawing direction of the yarn 1.
  • the drawing direction 900 of the second fiber 20 is inclined to the left on the paper surface with respect to the drawing direction of the thread 1.
  • the angle between the drawing direction 900 of the second fiber 20 and the drawing direction of the yarn 1 is 45 degrees.
  • the second fiber 20 is stretched along the axial direction of the thread 1 and contracted along the width direction of the thread 1. Therefore, the axial direction of the thread 1 corresponds to the second diagonal line 910B shown in FIG. 3 (A), and the width direction of the thread 1 corresponds to the first diagonal line 910A shown in FIG. 3 (A).
  • the second fiber 20 extends in the direction corresponding to the second diagonal line 910B and contracts in the direction corresponding to the direction of the first diagonal line 910A. Therefore, a negative charge is generated on the surface of the second fiber 20, and a positive charge is generated on the inside. That is, the second fiber 20 is charged by energy from the outside.
  • the inclination of the second fiber 20 with respect to the axial direction of the thread 1 is not limited to 45 degrees to the left.
  • the drawing direction 900 of the second fiber 20 may intersect at least with respect to the axial direction of the thread 1.
  • the twist angle of the second fiber 20 may be larger than 0 degrees and less than 90 degrees to the left.
  • the thread is usually used for applications such as knitting, woven fabric, and sewing, and the direction in which the thread extends may not be constant. That is, since the external force is not always applied in the long axis direction of the yarn, the twist angle of the second fiber 20 is not limited to the above.
  • the surface area of the first fiber 10 is larger than that without the groove portion, and the possibility that bacteria adhere to the first fiber 10 is relatively high.
  • the groove portion 12 extends spirally.
  • the shape of the groove portion 12 is a shape along the surface of the second fiber 20. In such a configuration, when twisting the second fiber 20, the second fiber 20 is twisted along the groove 12 of the first fiber 10. In other words, the second fiber 20 is twisted while being guided by the groove 12 of the first fiber 10.
  • the opening width of the groove portion 12 is substantially the same as the diameter length of the second fiber 20 or larger than the diameter length of the second fiber 20.
  • a space SP is provided between the groove portion 12 of the first fiber 10 and the second fiber 20 arranged in the region formed in the groove portion 12. It is formed.
  • the cross section of the groove portion 12 is V-shaped, but the cross section of the second fiber 20 is circular. Therefore, since the second fiber 20 and the groove portion 12 are not completely meshed with each other, a space SP is generated. If there is such a space SP, a leaky electric field is likely to be formed. Therefore, the thread 1 exerts a good antibacterial effect. Further, the shape of the space SP can be changed by changing the shape of the groove 12 of the first fiber 10, and the optimum leakage electric field can be changed in combination with the second fiber 20.
  • the cross-sectional area of the space SP is smaller than the cross-sectional area of the thread 1. Further, the space SP may be smaller than the cross-sectional area of the first fiber 10 and may be smaller than the cross-sectional area of the second fiber 20.
  • FIG. 4A is a diagram showing the configuration of the thread 2 according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 (B) is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 4 (A).
  • FIG. 4C is a diagram showing that twisting is applied to the first fiber 10 and the second fiber 20 of the yarn 2.
  • the second fiber 20 is twisted by turning right together with the first fiber 10. That is, the yarn 2 is Z-twisted (left-handed).
  • the drawing direction 900 of the second fiber 20 is inclined to the right on the paper surface with respect to the drawing direction of the thread 2.
  • the angle between the drawing direction 900 of the second fiber 20 and the drawing direction of the thread 2 in the thread 2 is ideally 45 degrees.
  • the second fiber 20 is stretched by applying tension in the axial direction of the thread 2
  • the second fiber 20 is stretched along the axial direction of the thread 2 and contracted along the width direction of the thread 2. Therefore, the stretching direction of the yarn 2 corresponds to the first diagonal line 910A shown in FIG. 3 (B), and the width direction of the yarn 2 corresponds to the second diagonal line 910B shown in FIG. 3 (B).
  • the second fiber 20 extends in the direction corresponding to the first diagonal line 910A and contracts in the direction corresponding to the direction of the second diagonal line 910B. Therefore, a positive charge is generated on the surface of the thread 2, and a negative charge is generated on the inside.
  • the inclination of the thread 2 with respect to the drawing direction is not limited to 45 degrees to the right, and at least intersects the drawing direction of the thread 2. Just do it. However, as the twist angle of the second fiber 20 approaches 45 degrees to the right, the efficiency of charge generation improves.
  • the groove portion 12 of the first fiber 10 is a V-groove, and the surface of the second fiber 20 is arcuate. That is, the shape of the groove 12 of the first fiber 10 is a shape that does not follow the surface of the second fiber 20. However, in other embodiments, the shape of the groove 12 of the first fiber 10 may be a shape along the surface of the second fiber 20.
  • the groove portion 12 of the first fiber 10 is a semicircular groove, and the surface of the second fiber 20 is arcuate.
  • threads are typically used in applications such as knitting, weaving and sewing, and the direction in which the threads extend may not be constant. That is, since the external force is not always applied in the long axis direction of the yarn, the twist angle of the second fiber 20 is not limited to the above.
  • the thread 2 has the same good antibacterial effect as the thread 1.
  • FIG. 5 is a diagram showing an electric field in the thread 1 and the thread 2.
  • the surface With the thread 1 alone, when tension is applied, the surface becomes a negative potential and the inside becomes a positive potential. With the thread 2 alone, when tension is applied, the surface becomes a positive potential and the inside becomes a negative potential.
  • the adjacent portions When the thread 1 and the thread 2 are close to each other, the adjacent portions (surfaces) tend to have the same potential. In this case, the proximity portion between the thread 1 and the thread 2 becomes 0 V, and the positive potential inside the thread 1 is further increased so as to maintain the original potential difference. Similarly, the negative potential inside the thread 2 becomes even lower.
  • an electric field is mainly formed from the inside to the outside of the thread 1
  • an electric field is mainly formed from the outside to the inside.
  • the yarn 1 and the yarn 2 are brought close to each other, these electric fields leak into the air and are synthesized, and the electric field is formed as shown in FIG. 5 by the potential difference between the yarn 1 and the yarn 2.
  • the thread 1 (or thread 2) and an object having a predetermined potential such as a human body are in close proximity to each other, between the thread 1 (or thread 2) and an object adjacent to the thread 1 (or thread 2). An electric field is generated.
  • a current may flow through a current path formed by moisture or the like between the thread 1 and the thread 2, or a circuit formed by a micro discharge phenomenon or the like. Even when the thread 1 or the thread 2 and an object having a predetermined potential in close proximity are close to each other, a current may flow through a current path formed by moisture or the like or a circuit formed by a micro discharge phenomenon or the like. is there.
  • the thread 1 and the thread 2 do not have to have potentials having opposite polarities to each other. Even if the yarn 1 and the yarn 2 have potentials of the same polarity, if there is a potential difference between them, an electric field or a current is generated. That is, the thread 1 and the thread 2 may have different potentials when an electric charge is generated.
  • the Z yarn using PDLA can be considered.
  • the S yarn using PDLA can be considered.
  • the second fiber 20 contains polylactic acid.
  • the first fiber 10 may also contain polylactic acid. Then, when the first fiber 10 is twisted, an electric charge is generated.
  • the number of the first fibers 10 in the thread 1 or the thread 2 is 1, but in other embodiments, the number of the first fibers 10 may be a plurality.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a yarn according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, a plurality of first fibers 10 are arranged so as to be surrounded by the second fibers 20. The bundle of first fibers 10 has more grooves 12 than a single first fiber 10. In such a configuration, when the first fiber 10 and the second fiber 20 are twisted, the bundle of the first fiber 10 can guide more second fibers 20.
  • the first fiber 10 and the second fiber 20 are long fibers (filaments), and the yarn 1 and the yarn 2 are twisted yarns made of long fibers.
  • the yarn 1 and the yarn 2 are not limited to the twisted yarn made of long fibers.
  • the first fiber 10 and the second fiber 20 are short fibers (spans), and the yarn 1 and the yarn 2 may be spun yarns made of short fibers.
  • the first fiber 10 and the second fiber 20 are long fibers and short fibers (or short fibers and long fibers), respectively, and the yarn 1 and the yarn 2 may be twisted yarns made of two types of fibers.
  • the first fiber 10 is a deformed cross-section fiber (deformed filament)
  • the second fiber 20 is a circular cross-section fiber (circular filament).
  • the second fiber 20 is not limited to the circular cross-section fiber.
  • the second fiber 20 is a modified cross-section fiber like the first fiber 10.
  • both the first fiber 10 and the second fiber 20 may be charge generating fibers that generate electric charges.
  • both the first fiber 10 and the second fiber 20 are charge generating fibers, one of them may have a lower elastic modulus than the other, and only one of the first fiber 10 or the second fiber 20 may be used.
  • the elastic modulus of the other may be lower than the elastic modulus of one. In this case, the fibers having a low elastic modulus make it easier for the yarn to stretch, and the charge-generating fibers are more likely to be subjected to shear stress.
  • both the first fiber 10 and the second fiber 20 are charge generating fibers, one of them may be lower than the coefficient of static friction of the other, and one of the first fiber 10 and the second fiber 20 If only the charge generating fiber, the coefficient of static friction of the other may be increased. In this case, shear stress is likely to be applied to the charge generating fiber.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the thread 3 according to one embodiment of the present invention.
  • the thread 3 is composed of the first fiber 10 and the second fiber 20 which are irregular cross-sectional fibers, and the first fiber 10 and the second fiber 20 have the same cross-sectional shape.
  • the first fiber 10 and the second fiber 20 in the yarn 3 may have different cross-sectional shapes.
  • the second fiber 20 has at least one protrusion 24 extending in the length direction.
  • the second fiber 20 is arranged so that the protrusion 24 of the second fiber 20 meshes with the groove 12 of the first fiber 10.
  • the protrusion 24 of the second fiber 20 is twisted along the groove 12 of the first fiber 10 and extends in a spiral shape. That is, the second fiber 20 is twisted in a state of being guided by the groove portion 12 of the first fiber 10.
  • the yarn 3 is S-twisted or Z-twisted.
  • the twist angle of the second fiber 20 is brought close to a desired angle (45 degrees to the left or 45 degrees to the right) by using the groove 12 of the first fiber 10 and the protrusion 24 of the second fiber 20. It is also possible to change the yarn 3 into a medium-twisted yarn or a strong-twisted yarn. Further, since the shape and size of the internal space of the groove portion 12 do not completely match the shape and size of the protrusion 24, the space SP exists between the first fiber 10 and the second fiber 20. Therefore, a leaking electric field is likely to be formed.
  • Such thread 3 has the same good antibacterial effect as thread 1 and thread 2.
  • the groove portion 12 of the first fiber 10 is parallel to the length direction of the first fiber 10, as shown in FIG. 1 (C).
  • the groove portion 12 is not limited to the straight groove.
  • the groove portion 12 of the first fiber 10 is a groove portion formed spirally with respect to the axial direction of the first fiber 10.
  • the number of turns and the spiral angle of the second fiber 20 are determined by the installation state of the spiral groove. Therefore, if the number of turns and the spiral angle are appropriate, the yarn obtained in this embodiment can also exert a good antibacterial effect.
  • the above-mentioned thread can be applied to daily products such as medical parts and clothing.
  • the above-mentioned threads include masks, underwear (especially socks), towels, inlays such as shoes and boots, sportswear in general, hats, bedding (futons, mattresses, sheets, etc.).
  • Pillows, pillowcases, etc. toothbrushes, floss, water purifiers, air purifiers, air purifier filters, etc., stuffed animals, pet-related products (pet mats, pet clothes, inners for pet clothes), various mat products (feet, Hands or toilet seats, etc.), curtains, kitchen utensils (sponge or cloth, etc.), seats (seats for cars, trains, airplanes, etc.), cushioning materials for motorcycle helmets and their exterior materials, sofas, bandages, gauze, sutures, etc. Applicable to doctor's and patient's clothes, supporters, sanitary goods, sports goods (inners of clothing and gloves, baskets used in martial arts, etc.), filters for air conditioners or air purifiers, packaging materials, net doors, etc. Can be done.
  • the above-mentioned threads are frequently charged because they always expand and contract along the joints due to movements such as walking. To do.
  • socks absorb water such as sweat and serve as a hotbed for the growth of bacteria.
  • the above-mentioned threads can suppress the growth of bacteria and thus are deodorant. It produces a remarkable effect as a fungal control application.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Yarns And Mechanical Finishing Of Yarns Or Ropes (AREA)

Abstract

糸は、長さ方向に伸びる少なくとも１つの溝部（１２）を有する第１繊維（１０）と、外部からのエネルギーにより電位が発生する少なくとも１つの第２繊維（２０）とを備える。そして、この糸は、第２繊維（２０）が第１繊維（１０）の溝部（１２）に形成された領域に配置され、第１繊維（１０）の溝部（１２）と溝部（１２）に合わせて配置された第２繊維（２０）との間に、空間（ＳＰ）が形成されていることを特徴とする。

Description

糸
　本発明は、異なる繊維を撚り合わせてなる糸に関するものである。
　近年、快適で健康なライフスタイルを実現するために、快適性、健康、又は衛生面を向上させた様々な生活製品が考案される。特に、抗菌性を有する繊維からなる衣料が考案される。抗菌性を有する繊維は、例えば、圧電効果で生じる電荷によって抗菌性を発揮する電荷発生繊維である。特許文献１に開示された圧電糸は、電荷発生繊維の一例である。圧電糸に張力をかけると、圧電糸の表面に電荷が生じ、電荷により繊維同士の間に形成される空間に電場が発生する。圧電糸は、発生した電場によって、抗菌などの効果を発揮する。
国際公開第２０１７／２１２８３６号
　従来の電荷発生繊維は菌を電場が発生する空間の近傍で拘束するという観点で改善の余地がある。
　そこで、本発明の目的は、従来の抗菌性を有する電荷発生糸よりも良好な抗菌効果を持つ糸を提供することである。
　本発明の糸は、長さ方向に伸びる少なくとも１つの溝部を有する第１繊維と、外部からのエネルギーにより電位が発生する少なくとも１つの第２繊維とを備える。そして、この糸は、第２繊維が第１繊維の溝部に形成された領域に配置され、第１繊維と第２繊維との間には空間が形成されることを特徴とする。
　本発明の糸では、第２繊維は、第１繊維の溝部に形成された領域に配置され、第１繊維と第２繊維との間には空間が形成されているので、この空間に電場を発生させることができる。また、第１繊維には溝部が形成されているため、第１繊維の表面積が大きくなり、第１繊維に菌が付着しやすくなる。これにより、第１繊維と第２繊維からなる糸は良好な抗菌効果を発揮する。
　この発明によれば、良好な電場が発生する空間を生み出す糸を実現することができる。
図１（Ａ）は、本発明の一つの実施形態に係る糸の構成を示す図である。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＩ－Ｉ線における断面図である。図１（Ｃ）は、糸の第１繊維及び第２繊維に撚りを加えることを示す図である。 図２（Ａ）乃至図２（Ｃ）は、それぞれ第１繊維の断面形状を示す図である。 図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、第２繊維が一軸延伸されたポリ乳酸（ＰＬＬＡ）である場合において、第２繊維の、変形と、一軸延伸方向と、電場方向と、の関係を示す図である。 図４（Ａ）は、本発明の一つの実施形態に係る糸の構成を示す図である。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のＩＩ－ＩＩ線における断面図である。図４（Ｃ）は、糸の第１繊維及び第２繊維に撚りを加えることを示す図である。 図５は、糸における、電場を示す図である。 図６は、本発明の一つの実施形態に係る糸の断面図である。 図７は、本発明の一つの実施形態に係る糸の断面図である。
　図１（Ａ）は、本発明の一つの実施形態に係る糸１の構成を示す図である。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＩ－Ｉ線における断面図である。図１（Ｃ）は、糸１の第１繊維１０及び第２繊維２０に撚りを加えることを示す図である。
　糸１は、第１繊維１０及び第２繊維２０によって構成されている。第１繊維１０は、長さ方向に伸びる少なくとも１つの溝部１２を有し、複数の第２繊維２０に囲まれている。第２繊維２０は、エネルギーを加えると電荷が発生する。本実施形態の糸１では、第２繊維２０は、第１繊維１０の溝部１２に合わせて配置され、第１繊維１０とともに撚られている。なお、図１（Ｂ）においては、一例として、Ｉ－Ｉ線の断面において１本の第１繊維１０及び６本の第２繊維２０の断面が示されているが、第１繊維１０の本数及び第２繊維２０の本数はこれに限られず、実際には用途等を鑑みて、適宜設定される。
　従来から、電場により細菌及び真菌等の増殖や転移を抑制できることが知られている（例えば、土戸哲明，高麗寛紀，松岡英明，小泉淳一著、講談社：微生物制御－科学と工学を参照。また、例えば、高木浩一，高電圧・プラズマ技術の農業・食品分野への応用，J.HTSJ，Vol.51，No.216を参照）。また、この電場を生じさせている電位により、湿気等で形成された電流経路、又はミクロな放電現象等で形成された回路を電流が流れることがある。この電流により菌が弱体化し菌の増殖や転移を抑制することが考えられる。
　本実施形態の糸１は、外部からエネルギーを受けた際（例えば、糸１の軸方向に張力をかけた際）、電荷が発生し、電場が生じる。或いは、外部からエネルギーを受けた糸１を、人体等の所定の電位（グランド電位を含む）を有する物に近接させた場合、糸１とその物との間にも電場が生じる。また、外部からエネルギーを受け、かつ糸１が人体等の所定の電位（グランド電位を含む）を有する物に近接した場合、汗等の液体を介して本発明の糸１とその物の間に電流が流れる。
　電場又は電流による菌の細胞の破壊や細胞質の変性が起こる。そこで、菌の細胞や菌の生命維持ための電子伝達系に支障が生じ、菌が死滅する、或いは菌自体が弱体化する。また、汗、水等の液体に含まれる酸素が電場又は電流によって活性酸素種に変化することがある。活性酸素種には酸素ラジカルがあり、これらの作用により、菌が死滅する、又は弱体化する。このように、糸１は、顕著な抗菌効果を持っている。なお、本発明において、「抗菌効果」とは、菌を死滅する効果及び菌が弱体化する効果の両方を含む概念である。
　本実施形態において、第１繊維１０は、ポリエステル、ナイロン、又はアクリル等の繊維材料からなる異形断面繊維（異形フィラメント）である。図２（Ａ）乃至図２（Ｃ）は、それぞれ第１繊維１０の断面形状を示す図である。図２（Ａ）乃至図２（Ｃ）に示すように、第１繊維１０の断面形状は、十字形、星形多角形又は凹多角形である。いずれの例においても、第１繊維１０は、長手方向に伸びる溝部１２及び突起部１４を有している。
　さらに、本実施形態において、第２繊維２０は、例えば圧電性ポリマーからなる。圧電性ポリマーとしては、例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）又はポリ乳酸（ＰＬＡ）が挙げられ、いずれも第２繊維２０の原料として使える。その内、ポリ乳酸（ＰＬＡ）は、焦電性を有していない圧電性ポリマーである。ポリ乳酸は、一軸延伸されることで圧電性が生じる。ポリ乳酸には、Ｌ体モノマーが重合した右巻き螺旋構造を有するＰＬＬＡと、Ｄ体モノマーが重合した左巻き螺旋構造を有し、圧電定数の極性がＰＬＬＡとは逆であるＰＤＬＡと、がある。
　図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、第２繊維２０が一軸延伸されたポリ乳酸（ＰＬＬＡ）である場合において、第２繊維２０の、変形と、一軸延伸方向と、電場方向と、の関係を示す図である。なお、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、モデルケースとして、第２繊維２０をフィルム形状と仮定した場合の図である。本実施形態では、第２繊維２０は円形断面繊維（円形フィラメント）である。
　ポリ乳酸（ＰＬＡ）は、キラル高分子であり、主鎖が螺旋構造を有する。ポリ乳酸は、一軸延伸されて分子が配向すると、圧電性が現れる。さらに熱処理を加えて結晶化度を高めると圧電定数が高くなる。一軸延伸されたポリ乳酸からなる第２繊維２０は、厚み方向を第１軸、延伸方向９００を第３軸、第１軸及び第３軸の両方に直交する方向を第２軸と定義したとき、圧電歪み定数としてｄ１４及びｄ２５のテンソル成分を有する。従って、一軸延伸されたポリ乳酸からなる第２繊維２０は、一軸延伸された方向に対して４５度の方向に歪みが生じた場合に、電荷が発生する。
　図３（Ａ）に示すように、第２繊維２０が第１対角線９１０Ａの方向に縮み、第１対角線９１０Ａに直交する第２対角線９１０Ｂの方向に伸びると、紙面の裏側から表側に向く方向に電場を生じる。即ち、図３（Ａ）の状態で、紙面表側では負の電荷が発生する。また、図３（Ｂ）に示すように、第２繊維２０が第１対角線９１０Ａの方向に伸び、第２対角線９１０Ｂの方向に縮む場合も、電荷が発生する。この場合、極性は逆になり、紙面の表面から裏側に向く方向に電場を生じる。すなわち、図３（Ｂ）の状態で、紙面表側では正の電荷が発生する。
　ポリ乳酸は、延伸による分子の配向で圧電性が生じるため、ＰＶＤＦ等の他の圧電性ポリマー又は圧電セラミックスのように、ポーリングを行う必要がない。一軸延伸されたポリ乳酸の圧電定数は、５～３０ｐＣ／Ｎ程度であり、高分子の中では非常に高い圧電定数を有する。さらに、ポリ乳酸の圧電定数は経時的に変動することがなく、極めて安定している。
　図１（Ｃ）に示すように、上述した特性を有する第２繊維２０を第１繊維１０とともに左旋回して撚ることで、糸１を得られる。ここで、糸１はＳ撚り（右撚り）である。図１（Ａ）において、複数の第２繊維２０が撚られているので、各第２繊維２０の延伸方向（長さ方向）９００は、糸１の延伸方向に対して斜めに傾いている。言い換えれば、第２繊維２０の延伸方向９００は、糸１の延伸方向に対して、紙面上において左へ傾斜している。
　理想的には、第２繊維２０の延伸方向９００と糸１の延伸方向との間の角度（第２繊維２０の撚り角度）は４５度がよい。このような糸１に張力をかけて伸張すれば、第２繊維２０には、糸１の軸方向に沿って伸びが生じ、糸１の幅方向に沿って縮みが生じる。そこで、糸１の軸方向は図３（Ａ）に示す第２対角線９１０Ｂに相当し、糸１の幅方向は図３（Ａ）に示す第１対角線９１０Ａに相当する。そして、第２繊維２０は、図３（Ａ）に示した例の様に、第２対角線９１０Ｂに相当する方向に伸び、第１対角線９１０Ａの方向に相当する方向に縮む。従って、第２繊維２０の表面には負の電荷が発生し、内側には正の電荷が発生する。即ち、第２繊維２０は、外部からのエネルギーにより電荷が発生する。
　無論、糸１の軸方向に対する第２繊維２０の傾きは左４５度に限られるものではない。第２繊維２０にずり応力を加えると、電荷が発生する。そのため、第２繊維２０の延伸方向９００は、少なくとも糸１の軸方向に対して交差していればよい。そう考えると、第２繊維２０の撚り角度は、０度より大きく左９０度未満であればよい。一般的には、第２繊維２０の撚り角度が左４５度に近づくほど、電荷発生の効率が向上する。ただし、通常、糸は編み物、織物や縫製などの用途に使用され、糸が伸びる方向は一定ではないことがある。つまり、必ずしも糸の長軸方向に外力が加わるとは限らないため、第２繊維２０の撚り角度に関しては上記の限りではない。
　本実施形態では、第１繊維１０が溝部１２を有することで、溝部がないものに比べて第１繊維１０の表面積が大きくなり、菌が第１繊維１０に付着する可能性が相対的に高くなる。また、図１（Ｃ）に示すように、長さ方向に溝部１２を有する第１繊維１０が撚られると、その溝部１２は螺旋状に伸びている。また、溝部１２の形状は、第２繊維２０の表面に沿う形状とされている。このような構成では、第２繊維２０に撚りをかける際、第２繊維２０は、第１繊維１０の溝部１２に沿うように撚られる。言い換えれば、第２繊維２０は、第１繊維１０の溝部１２にガイドされている状態で撚られている。ここで、溝部１２の開口幅は、第２繊維２０の径の長さとほぼ一致、又は第２繊維２０の径の長さより大きい。この時に、第１繊維１０もしくは第２繊維２０の一方の摩擦係数を高くすることにより、第１繊維１０と第２繊維２０が互いに応力がかかった際に、もう一方へ効率よく応力を加えることができ、電荷の発生を向上することができる。
　さらに、図１（Ｃ）に示すように、本実施形態では、第１繊維１０の溝部１２と、その溝部１２に形成された領域に配置された第２繊維２０との間に、空間ＳＰが形成されている。図１（Ｃ）では、溝部１２の断面はＶ字であるが、第２繊維２０の断面は円形である。そこで、第２繊維２０と溝部１２とが完全に噛み合っていないため、空間ＳＰが生じる。そのような空間ＳＰがあれば、漏れ電場が形成されやすい。従って、糸１は良好な抗菌などの効果を発揮する。また、第１繊維１０の溝部１２の形状を変えることにより、空間ＳＰの形状を変えることができ、第２繊維２０との組み合わせで、最適な漏れ電場を変えることが可能となる。
　空間ＳＰの断面積は、糸１の断面積よりも小さい。また、空間ＳＰは第１繊維１０の断面積より小さくてもよく、第２繊維２０の断面積より小さくても良い。
　図４（Ａ）は、本発明の一つの実施形態に係る糸２の構成を示す図である。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のＩＩ－ＩＩ線における断面図である。図４（Ｃ）は、糸２の第１繊維１０及び第２繊維２０に撚りを加えることを示す図である。本実施形態の糸２において、第２繊維２０は、第１繊維１０とともに右旋回して撚られている。即ち、糸２はＺ撚り（左撚り）である。図４（Ａ）において、第２繊維２０の延伸方向９００は、糸２の延伸方向に対して、紙面上において右へ傾斜している。
　上述した糸１のように、糸２において、第２繊維２０の延伸方向９００と糸２の延伸方向との間の角度は、理想的には４５度がよい。このような糸２の軸方向に張力をかけて伸張すれば、第２繊維２０には、糸２の軸方向に沿って伸びが生じ、糸２の幅方向に沿って縮みが生じる。そこで、糸２の延伸方向は図３（Ｂ）に示す第１対角線９１０Ａに相当し、糸２の幅方向は図３（Ｂ）に示す第２対角線９１０Ｂに相当する。そして、第２繊維２０は、図３（Ｂ）に示した例の様に、第１対角線９１０Ａに相当する方向に伸び、第２対角線９１０Ｂの方向に相当する方向に縮む。従って、糸２の表面には正の電荷が発生し、内側には負の電荷が発生する。
　なお、第２繊維２０はずり応力が加わることによって電荷が発生するため、糸２の延伸方向に対する傾きは右４５度に限られるものではなく、少なくとも糸２の延伸方向に対して交差していればよい。ただし、第２繊維２０の撚り角度が右４５度に近づくほど、電荷発生の効率が向上する。本実施形態では、第１繊維１０の溝部１２はＶ溝であり、第２繊維２０の表面は円弧状である。即ち、第１繊維１０の溝部１２の形状は、第２繊維２０の表面に沿わない形状とされている。ただし、他の実施形態では、第１繊維１０の溝部１２の形状は、第２繊維２０の表面に沿う形状とされていてもよい。例えば、第１繊維１０の溝部１２は半円溝であり、第２繊維２０の表面は円弧状である。さらに、通常、糸は編み物、織物や縫製などの用途に使用され、糸が伸びる方向は一定ではないことがある。つまり、必ずしも糸の長軸方向に外力が加わるとは限らないため、第２繊維２０の撚り角度に関しては上記の限りではない。
　また、図４（Ｃ）に示すように、第１繊維１０の溝部１２と、その溝部１２に合わせて配置された第２繊維２０との間に、空間ＳＰがあるため、漏れ電場が形成されやすい。よって、糸２は、糸１と同じ良好な抗菌効果を持っている。
　図５は、糸１及び糸２における、電場を示す図である。糸１単独では、張力が加わった時に表面が負の電位になり内部は正の電位になる。糸２単独では、張力が加わった時に表面が正の電位になり内部は負の電位になる。糸１及び糸２が近接したとき、近接する部分（表面）は同電位になろうとする。この場合、糸１と糸２との近接部は０Ｖとなり、元々の電位差を保つように、糸１の内部の正の電位はさらに高くなる。同様に糸２の内部の負の電位はさらに低くなる。
　糸１の断面では、主に糸１の内から外に向かう電場が形成され、糸２の断面では主に外から内に向かう電場が形成される。糸１及び糸２を近接させた場合、これらの電場が空気中に漏れ出て合成され、糸１及び糸２の間の電位差により、図５に示すように電場が形成される。あるいは、糸１（又は糸２）と、例えば人体等の所定の電位（グランド電位を含む）を有する物と、が近接した場合に、糸１（又は糸２）と近接する物との間に電場が生じる。
　あるいは、糸１及び糸２との間の湿気等で形成された電流経路、又はミクロな放電現象等で形成された回路を電流が流れることがある。糸１又は糸２と、近接する所定の電位を有する物と、が近接した場合にも、湿気等で形成された電流経路、又はミクロな放電現象等で形成された回路を電流が流れることがある。
　また、糸１及び糸２は、互いに逆極性の電位を有する必要はない。糸１及び糸２は、同じ極性の電位を有する場合であっても、両者に電位差があれば、電場又は電流が生じる。すなわち、糸１及び糸２は、電荷が発生した時に異なる電位となればよい。
　なお、表面に負の電荷を生じる繊維としては、ＰＬＬＡを用いたＳ糸の他にも、ＰＤＬＡを用いたＺ糸も考えられる。また、表面に正の電荷を生じる繊維としては、ＰＬＬＡを用いたＺ糸の他にも、ＰＤＬＡを用いたＳ糸も考えられる。
　上述した実施形態では、第２繊維２０だけがポリ乳酸を含む。しかし、他の実施形態において、第１繊維１０もポリ乳酸を含んでいてよい。そうすると、第１繊維１０が撚られたとき、電荷が発生する。
　上述した実施形態では、糸１又は糸２における第１繊維１０の数は１であるが、他の実施形態において、第１繊維１０の数は複数でもよい。図６は、本発明の一つの実施形態に係る糸の断面図である。図６に示すように、複数の第１繊維１０が第２繊維２０に囲まれるように配置されている。第１繊維１０の束には、単一の第１繊維１０より多い溝部１２がある。このような構成では、第１繊維１０及び第２繊維２０を撚るとき、第１繊維１０の束は、より多くの第２繊維２０をガイドできる。
　上述した実施形態では、第１繊維１０及び第２繊維２０は長繊維（フィラメント）であり、糸１及び糸２は長繊維による撚糸である。しかし、糸１及び糸２は長繊維による撚糸に限らない。もう１つの実施形態では、第１繊維１０及び第２繊維２０は短繊維（スパン）であり、糸１及び糸２は短繊維による紡績糸でもよい。また、他の実施形態では、第１繊維１０及び第２繊維２０はそれぞれ長繊維及び短繊維（又は短繊維及び長繊維）であり、糸１及び糸２は２種類の繊維による撚糸でもよい。
　上述した実施形態では、第１繊維１０は異形断面繊維（異形フィラメント）であり、第２繊維２０は円形断面繊維（円形フィラメント）である。しかし、第２繊維２０は円形断面繊維に限らない。もう１つの実施形態では、第２繊維２０は、第１繊維１０と同じく異形断面繊維である。
　また、他の実施形態では、第１繊維１０及び第２繊維２０の両方が電荷が発生する電荷発生繊維であってもよい。さらに、第１繊維１０あるいは第２繊維２０の両方が電荷発生繊維の場合はどちらか一方が他方よりも弾性率が低くされていてもよく、第１繊維１０あるいは第２繊維２０のうち一方のみが電荷発生繊維の場合、他方の弾性率が一方の弾性率よりも低くされていてもよい。この場合、弾性率が低い繊維によって糸が伸びやすくなり、電荷発生繊維にずり応力が加わりやすくなる。またさらに、第１繊維１０あるいは第２繊維２０の両方が電荷発生繊維の場合はどちらか一方が他方の静摩擦係数よりも低くされていてもよく、第１繊維１０あるいは第２繊維２０のうち一方のみが電荷発生繊維の場合、他方の静摩擦係数が高くされていてもよい。この場合、電荷発生繊維にずり応力が加わりやすくなる。
　図７は、本発明の一つの実施形態に係る糸３の断面図である。この実施形態では、糸３は異形断面繊維である第１繊維１０及び第２繊維２０からなり、第１繊維１０及び第２繊維２０は同じ断面形状を有している。しかし、他の実施形態では、糸３における第１繊維１０及び第２繊維２０は異なる断面形状を有してもよい。
　図７に示すように、第２繊維２０は、長さ方向に伸びる少なくとも１つの突起部２４を有している。第２繊維２０の突起部２４は第１繊維１０の溝部１２と噛み合うように、第２繊維２０が配置されている。そのような構成では、第２繊維２０に撚りをかける際、第２繊維２０の突起部２４は、第１繊維１０の溝部１２に沿うように撚られており、螺旋状に伸びている。即ち、第２繊維２０は、第１繊維１０の溝部１２にガイドされる状態で撚られている。
　撚りをかける方向により、糸３はＳ撚り又はＺ撚りとなる。本実施形態では、第１繊維１０の溝部１２及び第２繊維２０の突起部２４を利用することで、第２繊維２０の撚り角度を望ましい角度（左４５度又は右４５度）に近くすることができ、糸３を中撚糸又は強撚糸にすることも可能になる。また、溝部１２の内部空間の形状や大きさは、突起部２４の形状や大きさと完全に一致していないため、第１繊維１０及び第２繊維２０の間に空間ＳＰが存在している。そこで、漏れ電場が形成されやすい。そのような糸３は、糸１と糸２と同じ良好な抗菌効果を持っている。
　上述した実施形態では、第１繊維１０の溝部１２は、図１（Ｃ）に示す通り、第１繊維１０の長さ方向と平行している。しかし、溝部１２は直線溝に限らない。もう１つの実施形態において、第１繊維１０の溝部１２は第１繊維１０の軸方向に対して螺旋状に形成された溝部である。第２繊維２０を螺旋溝に沿って巻きつけると、撚糸と類似した外見を有する糸が得られる。この実施形態では、第１繊維１０を撚る必要がない。また、第２繊維２０の巻き数や螺旋角度は螺旋溝の設置状態によって決定される。そこで、適切な巻き数及び螺旋角度があれば、この実施形態で得られた糸も良好な抗菌効果を発揮できる。
　上述した糸（糸１、糸２、又は糸３等）は、医療部品や衣料などの生活製品に適用することができる。例えば、上述した糸（糸１、糸２、又は糸３等）は、マスク、肌着（特に靴下）、タオル、靴及びブーツ等の中敷き、スポーツウェア全般、帽子、寝具（布団、マットレス、シーツ、枕、枕カバー等）、歯ブラシ、フロス、浄水器、エアコン又は空気清浄器のフィルタ等、ぬいぐるみ、ペット関連商品（ペット用マット、ペット用服、ペット用服のインナー）、各種マット品（足、手、又は便座等）、カーテン、台所用品（スポンジ又は布巾等）、シート（車、電車又は飛行機等のシート）、オートバイ用ヘルメットの緩衝材及びその外装材、ソファ、包帯、ガーゼ、縫合糸、医者及び患者の服、サポーター、サニタリ用品、スポーツ用品（ウェア及びグローブのインナー、又は武道で使用する籠手等）、空調機若しくは空気清浄機等のフィルタ、あるいは包装資材、網戸等に適用することができる。
　衣料のうち、特に靴下（又はサポータ）は、歩行等の動きによって、関節に沿って必ず伸縮が生じるため、上述した糸（糸１、糸２、糸３等）は、高頻度で電荷が発生する。また、靴下は、汗などの水分を吸い取り、菌の増殖の温床となるが、上述した糸（糸１、糸２、糸３等）は、菌の増殖を抑制することができるため、防臭のための菌対策用途として、顕著な効果を生じる。
　最後に、本実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
１、２、３…糸
１０…第１繊維
２０…第２繊維
１２…溝部
１４、２４…突起部
ＳＰ…空間
９００…延伸方向
９１０Ａ…第１対角線
９１０Ｂ…第２対角線

Claims (12)

  1. 　長さ方向に伸びる少なくとも１つの溝部を有する第１繊維と、
    　外部からのエネルギーにより電位が発生する少なくとも１つの第２繊維と、を備え、
    　前記第２繊維は、前記第１繊維の前記溝部に形成された領域に配置され、
    　前記第１繊維の前記溝部と前記溝部に合わせて配置された前記第２繊維との間に、空間が形成されている、糸。
  2. 　前記第１繊維と前記第２繊維の間に形成される前記空間の断面積が、前記糸の断面積よりも小さい、請求項１に記載の糸。
  3. 　前記第１繊維の前記溝部の形状は、前記第２繊維の表面に沿う形状とされている、請求項１又は請求項２に記載の糸。
  4. 　前記第１繊維の前記溝部の形状は、前記第２繊維の表面に沿わない形状とされている、請求項１又は請求項２に記載の糸。
  5. 　前記第１繊維及び前記第２繊維は異形断面繊維であり、前記第２繊維は、前記長さ方向に伸びる少なくとも１つの突起部を有し、前記突起部は前記第１繊維の前記溝部と噛み合うように前記第２繊維が配置される、請求項１又は請求項２に記載の糸。
  6. 　前記第１繊維は前記第２繊維よりも弾性率が低い、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の糸。
  7. 　前記第１繊維は前記第２繊維よりも静摩擦係数が高い、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の糸。
  8. 　前記溝部の開口幅は、前記第２繊維の径の長さとほぼ一致している、請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の糸。
  9. 　前記溝部の開口幅は、前記第２繊維の径の長さより大きい、請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の糸。
  10. 　前記第２繊維は、ポリ乳酸を含む、
    　請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の糸。
  11. 　前記第１繊維又は前記第２繊維が長繊維である、
    　請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の糸。
  12. 　前記第１繊維又は前記第２繊維が短繊維である、
    　請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の糸。
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