抗菌・防臭繊維・織物

抽象的な： この記事では、抗菌防臭加工を施した生地や織物の重要性や製造方法、抗菌防臭加工を施した繊維の分類、試験方法や規格などを中心に紹介します。

1. 概要

微生物は、その小さいサイズと単純な構造を特徴とする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。一般に、その特徴に基づいて 3 つのグループに分類されます。原核生物の特徴を持つ非細胞微生物と真核生物の特徴を持つ非細胞微生物。ほとんどの微生物は人間にとって無害であるか、有益ですらあります。しかし、そのうちの少数は人間や他の生き物に健康上の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、多様な種類の微生物であり、その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ており、その中には人間の健康に密接に関係しているものもあります。たとえば、黄色ブドウ球菌は皮膚感染症やその他の健康上の問題を引き起こす可能性がありますが、乳酸菌は腸内細菌叢を調節できるプロバイオティクスの重要な成分です。

• 菌類

真菌の 2 つの主なグループは酵母とカビであり、これらは食品生産などのさまざまな産業で役割を果たしており、酵母は発酵やワインの製造に使用されますが、真菌は有機材料の分解を助け、抗生物質の製造プロセスにも貢献します。特定の産業や生態系における役割にもかかわらず、白カビのような一部の種類の真菌は、水虫などの病気を引き起こす可能性があり、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。インフルエンザや新型コロナウイルス感染症（COVID-19）などの重篤な病気を引き起こす可能性があります。また、ウイルス以外にも原生動物やシアノバクテリアも生態系の役割を果たしており、さまざまな産業用途に利用されています。

抗菌防臭繊維の必要性

繊維は肌に直接触れるものとして、私たちの日常生活の中で重要な役割を果たしています。したがって、衛生上の理由と全体的な健康のために、清潔を維持することが不可欠です。

• 天然繊維に対する微生物の影響

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があるため、微生物が集まりやすい傾向があります。湿度が高い地域では、黒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、繊維の表面に黄色の変色、不快な臭い、強度の低下として現れるカビの発生を引き起こします。

• 合成繊維に関する特集

合成繊維には構成要素が含まれていませんが、製造中に塗布される油や添加物が細菌の増殖に不可欠な栄養素を提供する可能性があります。たとえば、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、その結果、生地が変色し、時間の経過とともにその性能が低下する可能性があります。

• 臭気の生成と害

人間は自然に分泌物を生成します。体内の微生物の栄養となる汗。これらの微生物が汗の成分を分解すると、不快な臭いの原因となる不飽和脂肪酸やアンモニアなどの物質が放出されます。これは衣服を着るのを不快にするだけでなく、皮膚を刺激する可能性もあります。

本質的に、消臭特性を備えた生地を作成することは、上記の問題に対する有益な解決策であることが証明されています。この開発は、ユーザーの満足度を高め、公共の福祉を促進する役割を果たします。

抗菌防臭繊維の開発

抗菌布地の起源は、約 4000 年前の古代エジプトにまで遡ります。当時、人々は布地の保存と寿命を延ばすためにハーブや鉱物を利用していました。この世紀には、化学技術の進歩により、抗菌仕上げ技術が改良されました。第二次世界大戦を通じて、抗菌技術は、困難な状況下で兵士の衛生状態を維持するために軍服の処理に役割を果たしました。

• 組織化後のテクニック

当初、布地の抗菌性と臭気制御は、布地の表面に物質をスプレーしたり塗布したりするような布地処理に大きく依存していました。この方法は簡単ですが、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。洗濯を繰り返すと顕著に減少します。

• 抗菌繊維の開発

1990 年代に研究者らは、持続的な抗菌機能を備えた繊維を作成するために、繊維の配置に要素を直接組み込むことを検討し始めました。このアプローチにより、生地の強度と安全性が大幅に向上します。

• 今後の動向

環境保護への意識の高まりにより、環境に優しい抗菌性生地を作成するために、キトサンや植物抽出物などの天然の抗菌性素材を探索することへの関心が高まっています。今後、抗菌性と防臭性を備えた繊維は、増大する市場のニーズに応えるために、より多用途なオプションへと進化すると予想されます。

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特性を与える役割を果たしており、これらの薬剤の特定の種類と特性は、これらの薬剤の適切な選択と適用によって繊維製品の抗菌機能がどれほど有効に強化されるかに直接影響を及ぼし、衛生性と耐久性を大幅に向上させることができます。繊維の。

抗菌剤の評価と選択で考慮すべき要素

抗菌薬を選択するには、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、優れた広域スペクトルの抗菌特性と、一般的な病原性細菌 (黄色ブドウ球菌や大腸菌など) および真菌に対して顕著な抑制効果を備えている必要があります。
• 耐久性:抗菌性能は、光や湿度、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： 抗菌剤は人体に対して無毒であり、皮膚に対して非刺激性であり、環境保護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必要があります。
• 経済：生産コストは大規模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

さまざまな種類の仕上げ剤は、その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、それぞれに異なる利点と特定の用途があります。

• 無機系抗菌剤

無機抗菌剤中のイオンなどの金属イオンは微生物細胞の壁に付着してその構造を変化させ、さまざまな菌株にわたって効果的に細菌の増殖を防ぎ、効果が持続します。ナノシルバーなどの一部の材料は、現在入手可能な他の選択肢と比較して価格が高いにもかかわらず、繊維用途においてその有効性と安全性が広く認識されています。

• 有機抗菌剤

天然物質には、フェノールのような第 4 級アンモニウム塩やグアニジン化合物などの特性があります。これらの物質は、細胞膜に侵入するか、酵素の機能を停止することによって作用し、細菌を効果的に殺します。たとえば、第 4 級アンモニウム化合物は細菌の細胞壁に付着し、膜の機能を変化させることで細菌を破壊します。抗菌剤と比較すると、オーガニックの抗菌剤はカスタマイズが簡単ですが、持続時間がそれほど長くない可能性があります。

• 天然物抗菌剤

ティーツリーオイルやヨモギなどの植物抽出物や、キトサンやリゾチームなどの動物由来の物質は、強力な抗菌作用を持ち、生分解性があるため環境に優しい抗菌剤であり、持続可能性と環境に重点を置いた繊維生産の将来に期待されています。親しみやすさ。キトサンは、その正電荷を通じて細胞膜と相互作用する能力により、その構造を破壊します。この特性が、医療用繊維における広範な応用につながっています。

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予防または排除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表面の構造を変更すると、微生物の付着を防ぐことができます。

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: 抗菌物質や微生物の反応を利用して、酵素系を妨害するなどして、その増殖と発達を阻止します。

3. 抗菌繊維の製造

ここ数年、繊維そのものに抗菌成分を組み込むことで抗菌繊維の製造プロセスの強化と進歩が続けられ、繊維の抗菌効果と寿命を延長するとともに、環境への配慮と実用性も高められています。

キチンおよびキトサン繊維の製造

キチン・キトサンはエビやカニの殻から得られる化合物で、強い抗菌性と生体との親和性が特徴です。

製造工程

キチンおよびキトサン繊維の作成には、紡糸技術が使用されます。基本的なプロセスは次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解して紡糸溶液を調製します。
2. 紡糸溶液を紡糸口金を通して絞り出し、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、延伸、洗浄、乾燥などの処理を施し、抗菌性繊維を得る。

応用例

キチン繊維は、創傷包帯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類にも利用されています。

抗菌混紡繊維の製造

ブレンド抗菌繊維は、紡糸プロセスを通じて細菌剤とマトリックスポリマーを組み合わせることによって作成されます。これは、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ります。

プロセスの特性

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しっかり配合。
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調製します。
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、高頻度の洗濯シナリオで複数回洗濯した後でも抗菌特性を効果的に維持しながら、強度と寿命を示し、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、製品の特徴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、繊維素材に効果的な抗菌特性を与えるさまざまな技術技術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、含浸やコーティングなどの方法による初期加工段階の後に行われます。

• 浸漬法

浸漬技術では、抗菌加工用の溶液に素材を浸し、繊維の表面に抗菌剤をコーティングした後、乾燥および硬化処理を行うため、さまざまな種類の生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、物質とコーティング材料をブレンドし、それらを生地の表面に均一に塗布して、バクテリアの増殖を効果的に防ぎ、長期間持続する保護層を作成します。ただし、生地の質感や通気性にわずかに影響する可能性があります。

• ローリング染色法

パッド染色のプロセスには、生地の表面に物質を連続的に塗布することが含まれており、工業での大量生産に適しています。生産率を高めるの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目的の処理に広範囲に応用されています。

生地の抗菌加工例

たとえば、DC 570,0 と呼ばれる抗菌加工剤を使用すると、化学反応によって有効な抗菌成分を布地表面に確実に付着させ、洗濯に対して強い耐性を示しながら、幅広い抗菌効果をもたらします。また、BEGOODTEX の抗菌効果は研究により示されています。 永久難燃性生地50回の洗濯サイクル後も90%以上の残存率を維持します。

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存在する臭気粒子の吸収または分解などのプロセスを通じて、繊維から臭気を除去します。世界中の消費者の間で生活の質に対する欲求が高まり続けるにつれ、不快な臭いと闘うように設計された繊維製品の市場もそれに応じて増加しています。

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、ほとんど匂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収できる材料の一例です。金属酸化物触媒は、酸化還元反応を通じて臭気分子を分解します。

臭気低減繊維の製造

消臭繊維とは、繊維自体の製造工程に活性炭粉末や金属酸化物粒子などの消臭成分を練り込んだ繊維です。このユニークな繊維は、不快な臭いを閉じ込めるだけでなく、優れた耐久性と環境に優しい機能も示しています。

処理の流れ:

1. 消臭剤を添加したポリマーマスターバッチの作成がプロセスのステップです。
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. 製造後に繊維の表面特性を改善することにより、繊維の特性を向上させます。

生地の消臭加工方法

布地の消臭は主に、スポーツウェアやホームリネンなどの日常布地の臭気制御を強化するために、布地に薬剤をコーティングしたり、消臭剤を浸漬してスプレーしたりするなどの技術を使用して行われます。

消臭効果の評価

消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、繊維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の試験方法と基準

BEGOODTEXの用途 高度な検査技術。生地の有効性をテストすることは、その実用的な影響を評価するために非常に重要であり、通常、一般的なアプローチとして定性分析と定量分析が含まれます。

試験方法の分類

1. 定性的分析:

寒天拡散技術を使用して細菌の増殖が抑制されるゾーン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。

試験菌株の選択

ガイドラインと実際の使用状況に沿って、検査目的で一般的に使用される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

抗菌製品がどの程度効果があるかを評価するには、通常、その抗菌率や、時間の経過とともに適用される表面に生じる阻害ゾーンのサイズなどの要因を調べる必要があります。さらに、洗濯後に生地の特性がどの程度維持されやすいかをテストすることは、抗菌処理の持続的な効果を判断するために使用される重要な側面です。

国際規格:

現在、繊維業界では、生地の有効性をテストする際に、確立されたいくつかの国際基準に大きく依存しています。

• ISO20743:繊維の特性を評価するために使用されます。
• AATCC100:処理された繊維の抗菌特性の評価。

これらのガイドラインは、製品性能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。

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