抗菌・防臭繊維・織物

抽象的な： この記事では主に、抗菌・防臭加工を施した生地や繊維製品の重要性と製造方法、さまざまな抗菌・防臭加工を施した繊維製品の分類、試験方法や基準などについて紹介します。.

1. 概要

微生物は、その小さなサイズと単純な構造を特徴とし、生態系の自然なバランスを維持する役割を果たしています。微生物は、その特徴に基づいて一般的に3つのグループに分類されます。原核生物の特性を持つ非細胞微生物と、真核生物の特性を持つ非細胞微生物です。ほとんどの微生物は人体に無害であり、場合によっては有益です。しかし、一部の微生物は人体や他の生物に健康リスクをもたらす可能性があります。病気を引き起こす可能性のあるこれらの有害な微生物は、病原体として知られています。.

重要な微生物種

• 細菌

細菌は最も広く分布し、多様性に富む微生物の一種で、形態に基づいて主に球菌、桿菌、スピロヘータに分類されます。細菌は自然界に広く存在し、その中には人間の健康に深く関連するものもあります。例えば、黄色ブドウ球菌は皮膚感染症などの健康問題を引き起こす可能性があります。一方、乳酸菌は腸内細菌叢を整えるプロバイオティクスの重要な成分です。.

• 菌類

真菌には酵母とカビという2つの主要なグループがあり、食品製造など様々な産業で役割を果たしています。例えば、酵母は発酵やワイン製造に利用されています。一方、真菌は有機物の分解を助け、抗生物質の製造プロセスにも貢献しています。特定の産業や生態系において重要な役割を果たしているにもかかわらず、白カビなどの一部の真菌は、水虫などの病気を引き起こし、人間の健康に悪影響を及ぼす可能性があります。.

• ウイルスやその他の微生物

ウイルスのような非細胞微生物は、生存のために宿主細胞に依存しています。インフルエンザやCOVID-19のような重篤な疾患を引き起こす可能性があります。さらに、ウイルスに加えて、原生動物やシアノバクテリアも生態系において重要な役割を果たしており、様々な産業用途に利用されています。.

抗菌・消臭繊維の必要性

繊維製品は肌に直接触れるため、日常生活で重要な役割を果たします。そのため、衛生上の理由や全体的な健康のために、繊維を清潔に保つことが不可欠です。.

• 微生物が天然繊維に与える影響

綿やウールなどの天然素材は、吸湿性と呼ばれる水分を吸収しやすい性質のため、微生物が付着しやすい傾向があります。湿度の高い場所では、黒色コウジカビやペニシリウムなどの微生物が綿繊維上で急速に増殖し、繊維表面の黄ばみ、不快な臭い、強度の低下といったカビの発生を引き起こします。.

• 合成繊維に関する特別な問題

合成繊維は構成元素を欠いているにもかかわらず、製造工程で塗布される油や添加剤が、細菌の繁殖に不可欠な栄養素を供給する可能性があります。例えば、ポリエステル繊維に付着した脂質化合物は大腸菌の増殖を助長し、生地の変色や経年劣化を引き起こす可能性があります。.

• 臭気の発生と害

人間は自然に分泌物を分泌します。汗は体内の微生物の栄養源となります。微生物が汗の成分を分解すると、不飽和脂肪酸やアンモニアなどの物質が放出され、不快な臭いの原因となります。これは衣服の着心地を悪くするだけでなく、肌に刺激を与える可能性もあります。.

本質的に、消臭機能を持つ生地の開発は、上記の問題に対する価値ある解決策であることが証明されています。この開発は、ユーザー満足度の向上と公衆衛生の促進に役立っています。.

抗菌・防臭繊維の開発

抗菌繊維の起源は、約4000年前の古代エジプトに遡ります。当時、人々はハーブや鉱物を用いて繊維の保存と耐久性を高めていました。19世紀には化学技術の進歩により、抗菌加工技術が洗練されました。第二次世界大戦中、抗菌技術は軍服の加工に重要な役割を果たし、厳しい環境下で兵士の衛生状態を維持することに役立ちました。.

• 事後整理テクニック

当初、布地の抗菌・防臭加工は、布地表面にスプレーや塗布といった処理に大きく依存していました。この方法は簡便ですが、抗菌効果は時間の経過とともに低下する傾向があります。特に洗濯を繰り返すと効果が著しく低下します。.

• 抗菌繊維の開発

1990年代、研究者たちは、持続的な抗菌機能を持つ繊維を作るために、繊維構造に様々な要素を直接組み込む研究を始めました。このアプローチは、布地の強度と安全性を大幅に向上させます。.

• 将来の動向

環境保護意識の高まりにより、キトサンや植物エキスといった天然抗菌素材を活用した環境に優しい抗菌繊維の開発への関心が高まっています。今後、抗菌・防臭機能を備えた繊維は、高まる市場ニーズに応えるため、より多様な選択肢へと進化していくことが期待されます。.

2. 抗菌加工剤と抗菌メカニズム

抗菌剤は繊維製品に抗菌性を付与する役割を果たし、抗菌剤の種類や特性は繊維製品の抗菌性を高める効果に直接影響を及ぼします。抗菌剤を適切に選択して適用することで、繊維製品の衛生性や耐久性を大幅に向上させることができます。.

抗菌剤の評価と選択において考慮すべき要素

抗菌薬を選択する際には、次のようなさまざまな要素を慎重に考慮する必要があります。

• 抗菌効果： 抗菌剤は、優れた広範囲の抗菌特性を持ち、一般的な病原細菌（黄色ブドウ球菌や大腸菌など）や真菌に対して顕著な阻害効果を示す必要があります。.
• 耐久性:抗菌性能は、光、湿度、繰り返しの洗濯などの条件下でも安定している必要があります。.
• 安全性： 抗菌剤は人体に無毒で、皮膚に刺激を与えず、環境保護の要件を満たしていなければなりません。.
• 互換性:抗菌剤は繊維基材と適合性があり、繊維の物理的特性に悪影響を及ぼさないことが必要です。.
• 経済：生産コストは大規模なアプリケーションにとって重要な制限要因であり、パフォーマンスと価格のバランスが必要です。.

抗菌加工剤の分類

さまざまなタイプの仕上げ剤は、化学組成と起源に応じて主に無機化合物、有機物質、または天然物に分類され、それぞれ異なる利点と特定の用途があります。.

• 無機抗菌剤

無機抗菌剤に含まれるイオンのような金属イオンは、微生物細胞壁に付着して構造を変化させ、様々な菌株の細菌の増殖を効果的に抑制し、持続的な効果をもたらします。ナノシルバーなどの素材は、現在入手可能な他の素材に比べて価格が高いにもかかわらず、布地用途においてその有効性と安全性が広く認められています。.

• 有機抗菌剤

天然物質には、フェノール類など、第四級アンモニウム塩やグアニジン化合物などの特性を持つものがあります。これらの物質は、細胞膜に浸透するか、酵素の働きを阻害することで、効果的に細菌を殺します。例えば、第四級アンモニウム化合物は、細菌の細胞壁に付着して膜の機能を変化させることで、細菌を死滅させます。抗菌剤と比較すると、有機化合物はカスタマイズが簡単ですが、効果の持続期間は短い場合があります。.

• 天然物抗菌剤

ティーツリーオイルやヨモギなどの植物エキス、そしてキトサンやリゾチームなどの動物由来物質は、強力な抗菌作用を有するだけでなく、生分解性のため環境に優しい抗菌剤です。これは、持続可能性と環境への配慮を重視する繊維生産の未来にとって有望な側面です。キトサンは正電荷を介して細胞膜と相互作用し、その構造を破壊する性質があり、この特性から医療用繊維など幅広い用途に利用されています。.

抗菌加工剤の抗菌メカニズム

抗菌仕上げ剤は、作用方法を使用して微生物を防止または除去するように機能します。.

物理的効果: ナノフィルムを作成するなどして布地の表面の構造を変更すると、微生物が付着するのを防ぐのに役立ちます。.

化学作用： 化学作用には、金属イオンやフリーラジカルなどの活性物質を放出して微生物を殺すことが含まれます。.

生物学的作用: 抗菌物質と微生物の反応を利用して、酵素系に干渉し、微生物の増殖と成長を阻止します。.

3. 抗菌繊維の製造

抗菌繊維の製造工程では、長年にわたり、繊維自体に抗菌成分を組み込むことで、抗菌効果と繊維の寿命を延ばすとともに、環境への配慮と実用性を高めるなど、継続的に改善と進歩が進められてきました。.

キチンおよびキトサン繊維の生産

キチンとキトサンはエビやカニの殻から抽出される化合物で、強い抗菌性があり、生体との適合性が高いことで知られています。.

生産工程

キチンおよびキトサン繊維の製造には紡糸技術が用いられます。基本的なプロセスは以下のステップで構成されます。

1. キチンまたはキトサンを溶かして紡糸溶液を調製します。
2. 紡糸溶液を紡糸口金から絞り出し、凝固浴中で一次繊維を形成します。
3. 生まれたばかりの繊維に、伸ばし、洗い、乾燥などの処理を施して抗菌繊維を作ります。.

アプリケーション例

キチン繊維は、創傷被覆材や手術用縫合糸などの医療分野で応用されているほか、抗菌性や通気性を考慮した機能性衣料にも利用されています。.

抗菌性混紡繊維の製造

混合抗菌繊維は、紡糸工程で細菌剤とマトリックスポリマーを組み合わせることで作られ、抗菌効果と機械的強度のバランスを維持するのに役立ち、機能性繊維を製造するための重要な技術となっています。.

プロセス特性

1. 抗菌剤であるナノ銀粒子をポリマーマスターバッチに十分に混合します。.
2. 溶融紡糸法または湿式紡糸法のいずれかを利用して繊維を準備します。.
3. エージェントの配布を慎重に管理することで、エージェントの安定性と有効性を確保します。.

利点

混紡生地は、高頻度の洗濯でも複数回の洗濯後でも抗菌性を効果的に維持しながら強度と耐久性を発揮し、効率的な大規模製造プロセスを可能にします。.

4. 抗菌繊維の製造

生地の作成には、製品の特性や使用シナリオに応じて異なる特定の加工および処理方法を通じて、繊維材料に効果的な抗菌特性を与えるさまざまな技術的手法の使用が含まれます。.

布地の抗菌加工方法

生地への特性の追加は、通常、初期の加工段階の後に、含浸やコーティングなどの方法によって行われます。.

• 浸漬法

浸漬技法では、抗菌加工用の溶液に素材を浸し、繊維の表面に抗菌剤を塗布してから、乾燥および硬化処理を進めます。これは、さまざまな種類の布地に適用できる簡単なプロセスです。.

• 塗装方法

このプロセスでは、コーティング材と物質を混合し、布地の表面に均一に塗布して、細菌の増殖を効果的に防ぎ、長持ちする保護層を作りますが、布地の質感と通気性に若干影響を与える可能性があります。.

• ローリング染色法

パッド染色は、布地表面に物質を連続的に塗布する染色法であり、産業における大量生産に適しています。生産効率の向上に効果的であることが証明されており、ベッドシーツやカーテンなどの家庭用繊維製品の抗菌処理にも広く応用されています。.

生地の抗菌加工例

例えば、DC 570,0と呼ばれる抗菌加工剤は、化学反応によって布地に抗菌成分をしっかりと固定し、洗濯にも強い耐性を発揮するとともに、幅広い抗菌効果をもたらします。また、研究によると、BEGOODTEXの抗菌効果は 永久難燃性生地50 回の洗濯後も 90% 以上を維持します。.

5. 臭気繊維の製造

繊維用消臭剤は、処理方法や素材自体に含まれる臭気粒子の吸収・分解といったプロセスを通じて、繊維から臭いを除去します。世界中の消費者の間で質の高い生活への欲求が高まるにつれ、不快な臭いを抑える繊維製品の市場も拡大しています。.

消臭剤の消臭メカニズム

消臭剤は、化学吸着や触媒反応を利用して、アンモニアや硫化水素などの分子をほとんど、あるいは全く臭いのない物質に変換します。活性炭は、その多孔質の性質により分子を吸着できる物質の一例です。金属酸化物触媒は、酸化還元反応によって臭い分子を分解します。.

消臭繊維の製造

消臭繊維は、活性炭粉末や金属酸化物粒子などの消臭成分を繊維自体の製造工程に組み込むことで製造される繊維です。この独自の繊維は、不快な臭いを吸収するだけでなく、優れた耐久性と環境に優しい特性も備えています。.

プロセスフロー:

1. 消臭剤を添加したポリマー マスターバッチを作成することは、プロセスにおける最初のステップです。.
2. 溶融紡糸技術を利用してマスターバッチを繊維に変換します。.
3. 製造後の表面特性を改良することで繊維の特性を高めます。.

布地の消臭仕上げ方法

布地の消臭は主に、スポーツウェアや家庭用リネンなどの日常的な繊維製品の臭気制御を強化するために、薬剤で布地をコーティングしたり、消臭剤に浸したりスプレーしたりする技術を使用して行われます。.

消臭効果の評価

脱臭効果の評価には通常、有機化合物 (VOC) 濃度の変化を監視し、布地の臭気強度の変化を効果的に測定するための官能評価を実施することが含まれます。.

6. 繊維製品の抗菌性能に関する試験方法と基準

BEGOODTEXは 高度なテスト技術布地の有効性をテストすることは、その実際的な影響を評価するために非常に重要であり、通常は定性的および定量的分析が一般的なアプローチとして使用されます。.

試験方法の分類

1. 定性分析：

寒天拡散法を使用して細菌の増殖が抑制される領域のサイズを測定することにより、特性の有効性を評価します。.

2. 定量分析：

コロニーを数える方法。サンプル中に存在する微生物の量の変化を監視することで有効性を推定します。.

試験株の選択

ガイドラインと実際の使用状況に沿って、テスト目的で一般的に使用される細菌株は次のとおりです。

• Bアクテリア:黄色ブドウ球菌と大腸菌。.
• 菌類:カンジダアルビカンス。.

抗菌性能の評価方法

抗菌製品の効果を評価するには、通常、抗菌率や、塗布した表面に時間の経過とともに形成される阻止域の大きさといった要素を検討する必要があります。さらに、洗濯後の生地の特性維持率を試験することは、抗菌加工の持続的な効果を判断する上で重要な要素です。.

国際規格:

現在、繊維業界では、生地の有効性のテストは、いくつかの確立された国際規格に大きく依存しています。.

• ISO 20743:繊維の特性を評価するために使用されます。.
• AATCC 100:処理された繊維の抗菌性の評価。.

これらのガイドラインは、製品パフォーマンスの一貫性と信頼性を保証するために業界で確立されたテスト方法を提供します。.

7. 探検 BEGOODTEX抗菌難燃性生地

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