筒状构造体的制作方法

1.本发明涉及产生电场的筒状构造体。


背景技术：

2.在专利文献1中公开了产生电场的纱线。专利文献1所公开的纱线具备利用来自外部的能量而产生电荷的电荷产生纤维。专利文献1所公开的纱线通过在纱线与纱线之间产生的电场或者电流而发挥抗菌效果。
3.专利文献1：日本特开2018-090950号公报
4.专利文献1所公开的纱线在纱线与纱线之间的微空间中产生局部电场。因此，能够通过电场获得抗菌效果的区域较窄。


技术实现要素：

5.为此，本发明的目的在于提供在大区域内发挥抗菌效果的筒状构造体。
6.本发明的筒状构造体的特征在于，具备：第一布，其具有利用来自外部的能量而产生电位的压电纱线；第二布，其具有利用来自外部的能量而产生电位的压电纱线；以及连接部，其将上述第一布与上述第二布连接，由上述第一布和上述第二布构成侧表面。
7.若从外部对本发明的筒状构造体给予能量，则第一布产生正电荷，第二布产生负电荷。第一布和第二布配置于筒状构造体的侧表面，因此第一布和第二布相互对置。由此，在第一布与第二布之间产生电场。因此，筒状构造体能够在第一布与第二布之间的大区域内发挥抗菌效果。
8.根据本发明，能够在大区域内发挥抗菌效果。
附图说明
9.图1的(a)是表示第一实施方式的筒状构造体的结构的立体图，图1的(b)是与图1的(a)的轴向垂直地进行剖切的剖视图，图1的(c)是第一实施方式的第一布和第二布的局部放大图。
10.图2的(a)是用于对第一实施方式的第一压电纱线的结构进行说明的局部放大图，图2的(b)是图2的(a)的i-i线处的剖视图。
11.图3的(a)和图3的(b)是表示聚乳酸的薄膜中的单轴拉伸方向、电场方向、聚乳酸薄膜的变形之间的关系的图。
12.图4的(a)图示了在对第一压电纱线施加了张力时在各压电纤维上产生的剪应力(剪切应力)，图4的(b)图示了在对第二压电纱线施加了张力时在各压电纤维上产生的剪应力(剪切应力)。
13.图5示意示出了用于对在筒状构造体中产生的电荷进行说明的筒状构造体的局部的剖视图。
14.图6的(a)是表示第二实施方式的筒状构造体的结构的立体图，图6的(b)是与图6
的(a)的轴向垂直地进行剖切的剖视图。
15.图7的(a)是表示第三实施方式的筒状构造体的结构的立体图，图7的(b)是与图7的(a)的轴向垂直地进行剖切的剖视图。
16.图8的(a)是表示第四实施方式的筒状构造体的结构的立体图，图8的(b)是沿图8的(a)的轴向进行剖切的剖视图。
具体实施方式
17.图1的(a)是表示第一实施方式的筒状构造体10的结构的立体图，图1的(b)是与轴向垂直地剖切筒状构造体10的剖视图，图1的(c)是第一实施方式的第一布101和第二布102的局部放大图。在图1的(c)中，放大显示了图1的(a)所示的区域r。以下，将筒状构造体10的轴向设为z方向，将筒状构造体10的径向设为r方向，将筒状构造体10的周向设为θ方向进行说明。
18.如图1的(a)和图1的(b)所示，筒状构造体10是在内部具有空腔13的筒状的构造物。筒状构造体10具备第一布101和第二布102。第一布101和第二布102构成筒状构造体10的侧表面。第一布101在筒状构造体10的在θ方向上的端部103处与第二布102连接。由此，在筒状构造体10中，第一布101隔着空腔13而与第二布102对置。
19.如图1的(c)所示，第一布101具备第一压电纱线11。第一布101是编织第一压电纱线11而成的平针编织的编织物。第一布101为沿θ方向按顺序钩住由第一压电纱线11构成的环扣的构造。第二布102具备第二压电纱线12。与第一布101相同，第二布102是编织第二压电纱线12而成的平针编织的编织物。在端部103处，第一压电纱线11和第二压电纱线12被相互编入。第一布101可以在端部103处与第二布102缝合而与第二布102连接，也可以在端部103处通过粘合剂或者粘着剂而与第二布102连接。此外，在该区域r的说明中，假设将区域r视作平面进行说明。实际上，区域r沿θ方向弯曲。此外，第一布101也可以由多个第一压电纱线11构成，第二布102也可以由多个第二压电纱线12构成，第一布101和第二布102也可以均由第一压电纱线11构成，第一布101和第二布102也可以均由第二压电纱线12构成。
20.此外，在本说明书中，“筒状”示出了所谓管状的形状，例如包括侧表面的局部平坦的形状或者全部侧表面平坦的形状的结构、不具有空腔13的实心的结构。另外，第一布101和第二布102由编织物构成，因此与由纺织物(梭织物)构成的情况相比，第一布101和第二布102富含伸缩性、容易变形。由此，与由纺织物构成的情况相比，筒状构造体10整体容易弯曲。然而，本发明的筒状构造体10也可以由纺织物构成。
21.另外，瓦楞纸构造的截面之类的部位也为筒状构造体的连续物，从而被包含于本说明书的“筒状构造体”中。筒状构造体10例如也包括通过双拉舍尔针织(double raschel：经编)或双面织等形成的截面形状。
22.多个第一压电纱线11彼此通过相互缠绕而相互束缚。若第一布101沿z方向或者θ方向伸长，则多个第一压电纱线11被在z方向或者θ方向上拉伸。若以某种程度以上的力拉伸多个第一压电纱线11，则该环扣的挠曲消失。此时，多个第一压电纱线11彼此相互束缚，因此各第一压电纱线11自身在各自的轴向上伸长。同样，多个第二压电纱线12彼此通过相互缠绕而相互束缚。因此，若第二布102因某种程度以上的力而在z方向或者θ方向上伸长，则各第二压电纱线12自身在各自的轴向上伸长。
23.第一压电纱线11是利用来自外部的能量例如由于伸长而在表面上产生负电荷的部件。第二压电纱线12是利用来自外部的能量例如由于伸长而在表面上产生正电荷的部件。
24.图2的(a)是用于对第一实施方式的第一压电纱线11的结构进行说明的局部放大图，图2的(b)是图2的(a)的i－i线处的剖视图。以下，对第一压电纱线11进行说明，对于第二压电纱线12，仅对与第一压电纱线11的不同点进行说明。
25.如图2的(a)和图2的(b)所示，第一压电纱线11为通过合股加捻多个压电纤维110而形成的捻纱(复丝)。此外，在图2的(a)和图2的(b)中，作为一个例子，示出了加捻7根压电纤维110而成的第一压电纱线11，但压电纤维110的根数并不局限于此，实际上根据用途等进行适当设定。
26.压电纤维110为利用来自外部的能量而产生电荷的电荷产生纤维的一个例子。压电纤维110由功能性高分子例如压电性聚合物构成。作为压电性聚合物，例举有pvdf或者聚乳酸(pla)。另外，聚乳酸(pla)为不具有热电性的压电性聚合物。聚乳酸通过被单轴拉伸而产生压电性。作为聚乳酸，有l型单体聚合而成的plla和d型单体聚合而成的pdla。此外，只要不阻碍功能性高分子的功能，则压电纤维110也可以还包含除功能性高分子以外的物质。
27.聚乳酸为手性高分子，主链具有螺旋构造。若被单轴拉伸而将分子取向，则聚乳酸显现压电性。此外，若施加热处理而提高结晶度，则压电常数变高。在将厚度方向定义为第一轴，将拉伸方向900定义为第三轴，将与第一轴和第三轴双方正交的方向定义为第二轴时，由被单轴拉伸的聚乳酸构成的压电纤维110具有d
14
和d
25
的张量成分作为压电应变常数。因此，在与被单轴拉伸的方向成45度的方向上产生了应变的情况下，聚乳酸最高效地产生电荷。
28.图3的(a)和图3的(b)是表示聚乳酸薄膜30中的单轴拉伸方向、电场方向、聚乳酸薄膜30的变形之间的关系的图。图3的(a)和图3的(b)的聚乳酸薄膜30表示将压电纤维110假设为薄膜形状的模型案例。如图3的(a)所示，若聚乳酸薄膜30在第一对角线910a的方向上收缩，在与第一对角线910a正交的第二对角线910b的方向上拉伸，则聚乳酸薄膜30在从纸面的里侧朝向外侧的方向上产生电场。即，聚乳酸薄膜30在纸面外侧处产生负电荷。如图3的(b)所示，在聚乳酸薄膜30在第一对角线910a的方向上拉伸，在第二对角线910b的方向上收缩的情况下，聚乳酸薄膜30也产生电荷，但极性相反，在从纸面的表面朝向里侧的方向上产生电场。即，聚乳酸薄膜30在纸面外侧处产生正电荷。
29.聚乳酸通过分子基于拉伸形成的取向处理而产生压电性，因此无需如pvdf等其他压电性聚合物或者压电陶瓷那样进行极化处理。被单轴拉伸的聚乳酸的压电常数为5pc/n～30pc/n左右，在高分子之中具有非常高的压电常数。并且，聚乳酸的压电常数不随时间变动，因而极稳定。
30.压电纤维110是截面为圆形状的纤维。压电纤维110例如通过对压电性高分子进行挤出成型而纤维化的手法、对压电性高分子进行熔融纺丝而纤维化的手法(例如包括分开进行纺丝工序和拉伸工序的纺丝/拉伸法、将纺丝工序和拉伸工序连结的直线拉伸法、还能够同时进行假捻工序的poy-dty法、或者实现了高速化的超高速纺丝法等)、通过干式或湿式纺丝(例如包括在溶剂中溶解成为原料的聚合物并将聚合物从喷嘴挤出而使之纤维化那样的相分离法或干湿纺丝法、保持包含溶剂的状态不变地以凝胶状均匀地纤维化那样的凝
胶纺丝法、或者使用液晶溶液或熔融体而纤维化的液晶纺丝法等)将压电性高分子纤维化的手法、或者通过静电纺丝将压电性高分子纤维化的手法等来制造。此外，压电纤维110的截面形状并不限定于圆形。
31.第一压电纱线11为对多个plla的压电纤维110进行右捻回而加捻出的右捻回纱线(以下，称为s纱线)。第二压电纱线12为对多个plla的压电纤维110进行左捻回而加捻出的左捻回纱线(以下，称为z纱线)。此外，第一压电纱线11和第二压电纱线12也可以为纺纱，也可以为无捻纱，也可以为假捻纱。
32.各压电纤维110的拉伸方向900与各个压电纤维110的轴向21一致。在第一压电纱线11中，各压电纤维110的拉伸方向900成为相对于第一压电纱线11的轴向111向左倾斜45度的状态。与此相对，在第二压电纱线12中，各压电纤维110的拉伸方向900成为相对于第二压电纱线12的轴向向右倾斜45度的状态。此外，拉伸方向900相对于第一压电纱线11的轴向111倾斜的角度取决于压电纤维110的加捻圈数。压电纤维110的加捻圈数越多，则各压电纤维110的拉伸方向900相对于第一压电纱线11的轴向111倾斜的角度越大。因此，对于第一压电纱线11或者第二压电纱线12而言，通过调整压电纤维110的加捻圈数，能够调整压电纤维110相对于第一压电纱线11或者第二压电纱线12的轴向倾斜的角度。
33.图4的(a)图示了在对第一压电纱线11施加了张力时在各压电纤维110上产生的剪应力(剪切应力)，图4的(b)图示了在对第二压电纱线12施加了张力时在各压电纤维110上产生的剪应力(剪切应力)。
34.如图4的(a)所示，若对第一压电纱线11施加沿轴向111的外力(张力)，则压电纤维110成为图3的(a)所示的状态，在表面上产生负电荷。在第一压电纱线11被施加了外力的情况下，在第一压电纱线11的表面上产生负电荷。另一方面，如图4的(b)所示，若对第二压电纱线12施加外力(张力)，则压电纤维110成为图3的(b)所示的状态，在表面上产生正电荷。在第二压电纱线12被施加了外力的情况下，在第二压电纱线12的表面上产生正电荷。
35.图5是为了对在筒状构造体10中产生的电荷进行说明而与z方向垂直地剖切筒状构造体10的局部的示意剖视图。筒状构造体10具备：第一布101，其具有多个第一压电纱线11；和第二布102，其具有多个第二压电纱线12。若筒状构造体10沿θ方向或者z方向伸长，则第一布101和第二布102伸长。多个第一压电纱线11和多个第二压电纱线12沿各自的轴向伸长。沿轴向伸长的多个第一压电纱线11在表面上产生负电荷。沿轴向伸长的多个第二压电纱线12在表面上产生正电荷。因此，若筒状构造体10伸长，则如图5所示那样在第一布101的表面上产生负电荷，在第二布102的表面上产生正电荷。
36.供第一布101和第二布102接触的端部103成为相同电位。此时，为了确保第一布101整体与第二布102之间的原始电位差，第一布101的除端部103以外的部分成为更低的负电位。另一方面，为了确保第二布102整体与第一布101之间的原始电位差，第二布102的除端部103以外的部分成为更高的正电位。由此，第一布101和第二布102在除端部103以外的部分且相互对置的位置处产生电场。即，在由第一布101和第二布102围起的大区域亦即空腔13内形成有强电场。因此，筒状构造体10能够在大区域内产生电场。
37.以往，公知有能够通过电场抑制细菌和真菌的增殖这样的主旨(例如参照土户哲明、高丽宽纪、松冈英明、小泉淳一著，讲谈社：微生物控制－科学和工学(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)。。另外，例如参照高木浩一，
高电压/等离子体技术向农业/食品领域的应用(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)。另外，由于使该电场产生的电位，而有时在因潮湿等而形成的电流路径或者因局部微放电现象等而形成的电路中流动有电流。可认为通过该电流使菌弱化而抑制菌的增殖。此外，本实施方式所述的菌包括细菌、真菌或者蜱虫或者跳蚤等微生物。
38.因此，筒状构造体10通过形成于空腔13的电场而直接发挥抗菌效果。即，筒状构造体10相对于空腔13所获取的菌发挥抗菌效果。由此，筒状构造体10能够在第一布101与第二布102之间的面彼此相对的大区域内发挥抗菌效果。
39.另外，筒状构造体10通过形成于筒状构造体10的附近的电场或者在接近了人体等具有规定电位的物体的情况下产生的电场而直接发挥抗菌效果。或者，筒状构造体10经由汗等水分而在接近了接近的其他纤维或者人体等具有规定电位的物体的情况下流动有电流。通过该电流，也有时直接发挥抗菌效果。或者，有时通过由于电流或者电压的作用而与水分所包含的氧变化而成的活性氧种进而纤维中所包含的添加材料之间的相互作用或者催化作用所产生的自由基种或者其他抗菌性化学种(胺衍生物等)而间接发挥抗菌效果。或者，有时由于因存在电场或者电流而产生的压力环境而在菌的细胞内生成氧自由基，由此有时筒状构造体10间接发挥抗菌效果。作为自由基，考虑产生超氧阴离子自由基(活性氧)或者羟基自由基。此外，本实施方式所述的“抗菌”是包括抑制产生菌的效果和杀死菌的效果双方的概念。
40.此外，作为在表面上产生负电荷的纱线，除了使用了plla的s纱线之外，也考虑使用了pdla的z纱线。另外，作为在表面上产生正电荷的纱线，除了使用了plla的z纱线之外，也考虑使用了pdla的s纱线。
41.第一布101和第二布102也可以具备非压电纱线。这里，非压电纱线包括由一般作为纱线使用的天然纤维或者合成纤维等构成并且不因来自外部的能量而产生电荷的纱线。作为天然纤维，例举有棉花、羊毛或者麻纱等。作为合成纤维，例举有聚酯、聚氨酯、人造丝、铜铵纤维或者醋酸酯等。作为非压电纱线，也可以为加捻天然纤维或者合成纤维而成的捻纱。能够通过非压电纱线的材料选择或者含量来调节第一布101和第二布102的强度或者伸缩程度。
42.此外，第一布101也可以为沿z方向按顺序钩住第一压电纱线11的环扣的构造。同样，第二布102也可以为沿z方向按顺序钩住第二压电纱线12的环扣的构造。
43.此外，第一布101或者第二布102也可以为纺织物。在该情况下，第一压电纱线11被包含于第一布101的经纱或者纬纱。第二压电纱线12被包含于第二布102的经纱或者纬纱。在筒状构造体10伸长的情况下，第一压电纱线11或者第二压电纱线12被沿各自压电纱线的轴向拉伸。由此，筒状构造体10能够发挥抗菌效果。并且，第一布101或者第二布102也可以为无纺布。
44.以下，对第二实施方式的筒状构造体60进行说明。图6的(a)是表示第二实施方式的筒状构造体60的结构的立体图，图6的(b)是与轴向垂直地剖切筒状构造体60的剖视图。在筒状构造体60的说明中，仅对与第一实施方式的不同点进行说明，对于相同点省略说明。
45.如图6的(a)和图6的(b)所示，筒状构造体60具备接合部61。接合部61位于第一布101与第二布102之间。接合部61将第一布101中的在筒状构造体60的θ方向上的端部106与
第二布102中的在筒状构造体60的θ方向上的端部107彼此连接。
46.接合部61具备靠筒状构造体60内侧的内表面63。接合部61将第一布101与第二布102接合，以能够在第一布101与第二布102之间形成空腔64。筒状构造体60在第一布101与第二布102之间产生电场。由此，筒状构造体60能够通过在空腔64中产生的电场而发挥抗菌效果。
47.另外，在接合部61为不通电的材料的情况下，筒状构造体60在接合部61处也产生电场。即，筒状构造体60在第一布101的端部106与第二布102的端部107之间也产生电场。因此，与不具有接合部61的情况相比，筒状构造体60能够在大范围内产生电场。由此，筒状构造体60能够在大范围内发挥抗菌效果。
48.接合部61优选由摩擦系数比第一布101和第二布102高的材料构成。在用户将筒状构造体60穿戴于身体的情况下，例如，在手臂上安装了筒状构造体60的情况下，筒状构造体60的内侧处与用户的身体接触。此时，若接合部61的摩擦系数较高，则接合部61的内表面63能够相对于用户的身体等发挥防滑的效果。
49.在筒状构造体60从外部承受到使筒状构造体60变形的力时，接合部61相对于用户的身体等不易滑动，因此与第一布101和第二布102相比，接合部61不易变形。即，在筒状构造体60从外部承受到使筒状构造体60变形的力时，与接合部61相比，第一布101和第二布102容易变形。由此，通过较小的力也能够使筒状构造体60中的第一布101和第二布102变形。因此，通过较小的力也能够使第一布101和第二布102产生电场。
50.接合部61的伸缩性与第一布101和第二布102的伸缩性也可以为相同程度，但在与第一布101和第二布102相比，接合部61不易伸缩的情况下，优选接合部61由纺织物构成，第一布101和第二布102由编织物构成。例如，通常，与编织物相比，纺织物不易伸缩。在接合部61与第一布101和第二布102由编织物构成的情况下，也可以通过使编织构造不同而使伸缩性变化。不易伸缩的接合部61束缚第一布101的端部106和第二布102的端部107。因此，在筒状构造体60从外部承受到使筒状构造体60变形的力时，与仅为编织物的情况相比，第一布101和第二布102大幅度变形。由此，即便是承受较小的力，也能够使筒状构造体60高效地产生电场。
51.与第一布101和第二布102相比，接合部61优选由亲水性较高的材料例如普通纱线构成。即，与包含plla的第一布101和第二布102相比，接合部61由亲水性较高的材料构成。与第一布101和第二布102相比，接合部61具有较高的亲水性，因此水分容易渗入至接合部61的内部。因此，接合部61容易吸附水分或者微粒子。因此，筒状构造体60容易从外部将水分或者微粒子获取至接合部61。另外，筒状构造体60容易借助接合部61从外部将水分或者微粒子获取至空腔64。因此，与对于接合部61使用亲水性低的材料的情况相比，筒状构造体60能够高效地发挥抗菌效果。
52.另外，若接合部61的亲水性变高，则水分快速浸润展开至接合部61的内部。在接合部61的内部以大范围展开的水分的表面积变大，因此该水分容易汽化。通常，亲水性的纤维集合体具有高干燥性。在接合部61的内部，水分快速蒸发，因此筒状构造体60能够快速发挥抗菌效果。
53.以下，对第三实施方式的筒状构造体70进行说明。图7的(a)是表示第三实施方式的筒状构造体70的结构的立体图，图7的(b)是与轴向垂直地剖切筒状构造体70的剖视图。
在筒状构造体70的说明中，仅对与第一实施方式的筒状构造体10的不同点进行说明，对于相同点省略说明。
54.如图7的(a)和图7的(b)所示，筒状构造体70具有多个第一布101和多个第二布102。第一布101和第二布102彼此相互相对。因此，筒状构造体70能够通过在第一布101与第二布102之间产生的电场发挥抗菌效果。
55.图8的(a)是表示第四实施方式的筒状构造体80的结构的立体图，图8的(b)是沿轴向剖切筒状构造体80的剖视图。在筒状构造体80的说明中，仅对与第一实施方式的筒状构造体10的不同点进行说明，对于相同点省略说明。
56.如图8的(a)和图8的(b)所示，筒状构造体80具有多个第一布101和多个第二布102。第一布101和第二布102彼此沿z方向交替配置。如图8的(b)所示的箭头81那样，第一布101和第二布102倾斜地错开。在该情况下，筒状构造体80也在第一布101与第二布102之间形成电场。因此，筒状构造体80能够通过在第一布101与第二布102之间产生的电场发挥抗菌效果。
57.如以上那样的筒状构造体10、筒状构造体60、筒状构造体70或者筒状构造体80能够应用于各种衣料或者医疗部件等产品。例如，筒状构造体10、筒状构造体60、筒状构造体70或者筒状构造体80能够应用于口罩、手套、衣服、内衣(尤其是袜子、腹带)、毛巾、头带、腕套、整套运动服、帽子、寝具(包括被褥、床垫、床单、枕头、枕套等)、净水器、空调或者空气净化器的过滤器等、宠物相关产品(宠物垫、宠物服装、宠物服装的内衬)、各种垫产品(脚、手或者马桶圈等)、大手提包等有袋物品、洗衣袋、桔子包装袋等包装材料、座椅(车辆、火车或者飞机等的座椅)、沙发套、绷带、纱布、缝合线、医生和患者的衣服、支架、卫生用品、运动用品(衣物和棒球手套的内衬、或者武术中使用的护手等)、或者人造血管或者手术用医疗部件等。
58.最后，本实施方式的说明在全部方面均为例示，不应理解成限制性表述。本发明的范围并不是由上述实施方式所示，而是由权利要求书所示。并且，本发明的范围意在包括与权利要求书均等的意思和范围内的全部变更。
59.附图标记说明：
60.10、60、70、80
…
筒状构造体；11
…
第一压电纱线；12
…
第二压电纱线；61
…
接合部；101
…
第一布；102
…
第二布。