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ウイルスを迷子にして、抗ウイルス薬を積んで、自然分解可能な繊維材料マスクを知っていますか。

2021/8/11 18:01:00 181

　　開欄語：

　　新型コロナ肺炎の疫病発生以来、高品質の応急防護新材料の研究開発は一刻も猶予できない。緊急時防護用繊維は緊急性、重要性、普遍性をともに重視する研究プロジェクトとして、国家先進機能繊維革新センター、全国ひいては世界の繊維及び製品業界から広く注目されている。このため、2020年3月、国家先進機能繊維革新センターと盛虹ホールディングスは共同で「盛虹・応急保障と公共安全用繊維材料及び製品科学研究難関突破プロジェクト特別基金」を設立し、応急保障と公共安全用繊維材料及びその製品に関する科学研究難関突破プロジェクトの研究開発に重点を置いている。1年以上の研究開発を経て、このほど、国家先進機能繊維革新センターは「盛虹・応急保障と公共安全用繊維材料とその製品科学研究難関攻略プロジェクト」の最新研究開発成果を大衆に発表した。

　　これらのプロジェクトの研究開発成果を詳細に普及、宣伝するために、国家先進機能繊維革新センターは『紡績服装週刊』と共同で「先進機能繊維、安全のためにコードを加える」シリーズの報道を開き、マスク類プロジェクト、防護用先進機能繊維と製品類プロジェクト、防護用革新性繊維と製品類プロジェクトに基づいて、3期に分けてプロジェクト研究開発の最新進展を詳細に報道した。

　　2020年初め、新型コロナウイルスが猛威を振るっていた頃、マスクの深刻な不足、溶融布の価格が暴騰し、機能防護繊維織物分野での我が国の短板が露呈したことを覚えている。このような状況に直面して、業界の多くの大学、企業、機関は自身の技術と生産優位性を十分に発揮し、新型コロナ肺炎への対応、SARSなどの疫病及びスモッグ天気時の個人防護と医療現場の専門防護需要は、防護用先進機能繊維と製品に関する研究を展開し、バリア性、快適性などの機能がさらに向上した先進繊維の重要な製造技術と重要な装備を開発した。

　　従来のマスクの静電吸着に関する問題を解決する

　　周知のように、伝統的な医療用マスクの重要な材料は溶射布であり、溶射布は主にポリプロピレンを主原料とし、ポリプロピレンは空隙が多く、構造がふんわりして、しわに抵抗する能力がよく、これらの独特な毛細管構造を持つ超微細繊維は、単位面積当たりの繊維の数と比表面積を増加することができ、それによって溶射布に良好な濾過性、遮蔽性、断熱性や吸油性など。しかし、近年爆発したSARS、新型コロナウイルスの粒子サイズは100ナノメートル前後であるが、従来の使い捨てマスクに採用されているメルトブローン繊維の直径はミクロンスケールであり、その構造によるメッシュサイズはウイルスそのものより大きく、静電吸着に依存しなければウイルスを効果的に遮断できないが、マスクに吸着したウイルスは新たな汚染源となり、二次汚染を引き起こす可能性がある。

東華大学と生納科技（上海）有限公司が開発した抗ウイルスマスク。

　　この問題に対して、東華大学と生納科技（上海）有限公司はマスク内のナノ繊維及び外層不織布に抗ウイルス薬を担持することにより、主に患者と医師の使用に用いられる抗ウイルスマスクを開発した。プロジェクト責任者の莫秀梅氏によると、薬物を載せた抗ウイルスマスクは防護レベル2の99%に達し、大腸菌、黄色ブドウ球菌、白色カンジダ菌に対する抑制率はいずれも99%に達し、H 1 N 1の抗ウイルス活性は99.95%、H 3 N 2の抗ウイルス活性は99.91%だった。

浙江理工大学紡績科学・工学院は革新的に軟支持ナノ繊維膜を発明し、製造したマスクは繰り返し使用することができる。

　　伝統的なマスクを数回使用すると、荷電層の静電気除去によってろ過効率が低下する問題に対して、浙江理工大学紡績科学・工学院（国際シルク学院）の于斌院長はチームを率いて革新的に軟支持ナノ繊維膜を発明し、物理的ブロックろ過原理を利用してウイルスを遮断し、高湿環境による静電気除去によるろ過効率への影響を回避することができ、また、繰り返し使用できます。また、このナノファイバー膜は気孔率が極めて高く（気孔径<0・1μm）、高いろ過効率と低過小抵抗とのバランスを実現でき、ウイルスを遮断することができ、良好な高通気性を有する。于斌氏によると、本材料を利用して製造されたマスクは、国家労働保護用品品質監督検査センター、国家紡績服装製品品質監督検査センター（浙江）など多くの権威ある資質機関のテストを経て、マスクのろ過効率は95%を超え、吸気抵抗は88-91 Pa（基準要求≦350 Paをはるかに下回る）、呼気抵抗は76 Pa（基準要求≦250 Paをはるかに下回る）、GB 2626-2006規格におけるKN 95要件を達成した。

北京化学工業大学は革新的にウイルスを「迷子にする」ことができるナノ繊維材料を開発した。

　　北京化学工業大学の譚晶教授はチームを率いて、ウイルスを「迷子にする」ナノファイバー材料を革新的に研究した。譚晶氏によると、この材料は「ゼロ溶媒」溶融体微分静電紡糸技術を用いて作製され、この高圧静電力は静電微分と「綱引き効果」を通じて、ポリマー溶体を均一に多ストランド流に分割し、最終的に異なる形態構造の繊維膜を得ることができ、錯綜複雑な微孔通路を形成し、ウイルスが通過すると「迷路」を歩くようにブロックされ、また、このマスクはアルコール消毒や水洗いによりウイルスを遮断する機能が大幅に減衰することはなく、再使用の要件を満たすことができる。

　　新型材料マスクは自然分解可能

　　マスクの爆発的な使用を考慮すると、世界中で大量の廃棄マスクが発生し、新たな白色危機を引き起こす可能性がある。オーストラリアの多くのビーチで水質汚染や白いゴミが発生しており、よく見られるプラスチック汚染の中にマスクの姿が現れていると報道されている。地中海では、フランスの環境保護団体もマスク、防護手袋を発見し、ここではなんと随所に見られます！これらのマスクの多くは伝統的なポリプロピレンマスクであり、このようなマスクは環境中で分解することができず、回収システムの欠陥は大量のポリプロピレンマスクを土壌と水環境に暴露させ、材料はさらにマイクロプラスチックになって水循環と大気循環に入り、完全に分解するには100年かかる。

　　北京化学工業大学のチームが開発したウイルスを「迷子にする」マスクは、この問題をうまく解決することができる。譚晶氏によると、このマスクはポリ乳酸を原料とし、一定の条件下で二酸化炭素と水に完全に分解でき、再生可能で汚染のない利点があり、またマスクに使用される繊維材料は、溶体微分静電紡糸技術を採用し、溶剤を使用する必要がなく、有毒溶剤を完全に廃棄し、また何度も水洗いして繰り返し使用することに耐えられ、全プロセスのグリーン製造を実現した。この技術の現在の研究開発状況について、譚晶氏は、成熟した伝統的なメルトブロー技術に比べて、メルト微分静電紡糸技術はさらに製造効率を高め、製造コストを下げる必要があると紹介した。現在、チームは抗菌殺菌とろ過を備えた多機能分解性ろ過材などの新型ろ過材をさらに開発している。同時に、濾材構造をさらに最適化し、ミクロンナノプラグ層を通じて、より低い濾過抵抗を実現し、快適性を高める必要がある。

　　山東寛原新材料科学技術有限公司も天然分解性生物系繊維を前駆体として用い、新型生物系活性炭繊維複合材料を開発した。この材料から製造された防護マスクは吸着率が高く、バリア機能性が強く、通気性が良く、細菌抑制性が良いなどの特性を備えている。

　　国家先進機能繊維革新センター革新センターは、応急保障と公共安全用繊維材料とその製品の研究開発を引き続き支援するために、「2021年度「盛虹・応急保障と公共安全用繊維材料とその製品科学研究難関突破プロジェクト」の申告ガイドライン」を発表し、疫病対策、医療衛生防護などの高障壁、抗菌抑制菌などの機能性繊維材料及びスマート繊維及びその防護材料、各種応用分野における高難燃性、耐溶滴性、帯電防止、紫外線防止などの機能性個体防護繊維材料と製品、防護用繊維と製品の検査と評価などが展開されている。ガイドラインによると、イノベーションセンターは関連プロジェクトを募集し、専門家によるプロジェクトの選択支援を組織し、プロジェクトの実施を推進し、科学研究プロジェクトに対して総合評価検収を行う。