JP2024082995A - マスク - Google Patents
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Abstract
【課題】装着したマスクがずれにくく、マスク内部に有害粒子や病原菌などが侵入しにくいマスクを提供すること。【解決手段】本発明のマスクは、マスク本体部の装着者側に、使用者の口元及び鼻部を覆うマスク本体部の上縁部に左右方向に延びた発泡体を備えた帯状の緩衝材を有し、また、この帯状の緩衝材の表面の動摩擦係数が高い。厚さ方向に変形しやすい発泡体を備えた帯状の緩衝材を有することで、マスクを装着した際に帯状の緩衝材が顔の形状に追従して変形し、マスクと顔の間の隙間が小さい。その上、緩衝材の動摩擦係数が高いことで、マスクを装着した際にマスクがずれにくい。これらのことから、内部に有害粒子や病原菌などが侵入しにくいマスクであることができる。【選択図】図1
Description
本発明は、口元及び鼻部を覆うマスクに関するものである。
口元及び鼻部を覆うマスクにおいて、顔とマスクとの密着性を高め、有害粒子や病原菌などの侵入を防ぐことを目的として、マスクの上縁と前記鼻部との隙間を塞ぐ部材が設けられている。例えば特許文献1(実登第3135320号公報)には、立体マスクの上縁と前記鼻部との隙間を塞ぐ低反発弾性パッド材を帯状に設けた立体マスクが開示されている。特許文献1には、立体マスクに設けられたポリウレタンフォームを用いる前記パッド材がマスク本体の上縁と使用者の鼻部から両頬部に掛けての凹部との間の隙間の形状に合致して両者間の隙間を塞ぐようにしてマスク本体と使用者の顔の間で潰れ変形し、前記隙間を確実に塞ぐことが開示されている。
特許文献1に開示された立体マスクは、パッド材によりマスクの上縁と使用者の鼻部との隙間を塞ぐことができ、顔とマスクとの密着性が高いマスクであったが、マスクを装着した際に、マスク装着者の顔が表情の変化や、外部からの力の作用などによりマスクが動きマスク装着位置がずれてしまい、マスクがずれることで生じた隙間から有害粒子や病原菌などがマスク内部に侵入するおそれがあるものだった。
本発明はこのような状況下においてなされたものであり、装着したマスクがずれにくく、マスク内部に有害粒子や病原菌などが侵入しにくいマスクを提供することを目的とする。
本発明の請求項1にかかる発明は、「使用者の口元及び鼻部を覆うマスク本体部と、前記マスク本体部の左右両側に取り付けられたしめ紐と、発泡体を備えた帯状の緩衝材を有しており、前記緩衝材が、前記マスク本体部の装着者側における前記マスク本体部の上縁部に左右方向に延び設けられている、マスクであって、以下の[測定方法]で測定した、前記緩衝材の表面の動摩擦係数が0.86以上である、マスク。[測定方法](1)マスクを構成する緩衝材を1.5cm×8.0cmの長方形に裁断し、切片を得る。そして、前記切片における一方の主面に粘着テープを貼り付け、測定用試料を得る。なお、発泡体の一方の主面に樹脂が膜状に固化したスキン層を有する発泡体は、前記発泡体のスキン層を有する主面に粘着テープを貼り付け、発泡体の両方の主面に前記スキン層を有する発泡体、または、発泡体に前記スキン層を有しない発泡体は、前記発泡体のいずれか一方の主面に粘着テープを貼り付ける。(2)静動摩擦測定機(株式会社トリニティーラボ製、品番:TL201Tt)のサンプル台(ステンレス製)に測定用試料の粘着テープを有する側を貼り付ける。(3)前記静動摩擦測定機に付属の触覚接触子(面積:2cm2)を、前記触覚接触子の平面全面が前記測定用試料における長辺方向の端部から1cm内側へ接触するようにして、前記静動摩擦測定機の接触端子に取り付ける。(4)前記接触端子に100gの荷重を加え前記測定用試料へ荷重を加えながら、5mm/sec.の速さ、動作距離3cmの条件で前記触覚接触子を、前記測定用試料における長辺方向におけるもう一方の端部まで前記測定用試料上を移動させる。当該移動中に測定される動摩擦力の最小値F1min(単位:N)を記録する。(5)上述のようにして得られた動摩擦力の最小値F1minを次の式へ算入することで、動摩擦係数(μ1’)の値を算出する。なお、N(単位:N)は垂直抗力を意味し、本測定方法における垂直抗力は(4)で接触端子に100gの荷重を加えたことから0.98(N)である。μ1’=F1min/N」である。
本発明の請求項2にかかる発明は、「以下の[測定方法2]で測定した前記緩衝材の表面の動摩擦係数が0.76以上である、請求項1に記載のマスク。[測定方法2](1)マスクを構成する緩衝材を1.5cm×8.0cmの長方形に裁断し、切片を得る。そして、前記切片における一方の主面に粘着テープを貼り付け、測定用試料を得る。なお、発泡体の一方の主面に樹脂が膜状に固化したスキン層を有する発泡体は、前記発泡体のスキン層を有する主面に粘着テープを貼り付け、発泡体の両方の主面に前記スキン層を有する発泡体は、前記発泡体のいずれか一方の主面に粘着テープを貼り付ける。(2)静動摩擦測定機(株式会社トリニティーラボ製、品番:TL201Tt)のサンプル台(ステンレス製)に測定用試料の粘着テープを有する側を貼り付ける。(3)前記静動摩擦測定機に付属の触覚接触子(面積:2cm2)を、前記触覚接触子の平面全面が前記測定用試料における長辺方向の端部から1cm内側へ接触するようにして、前記静動摩擦測定機の接触端子に取り付ける。(4)前記接触端子に300gの荷重を加え前記測定用試料へ荷重を加えながら、5mm/sec.の速さ、動作距離3cmの条件で前記触覚接触子を、前記測定用試料における長辺方向におけるもう一方の端部まで前記測定用試料上を移動させる。当該移動中に測定される動摩擦力の最小値F2min(単位:N)を記録する。(5)上述のようにして得られた動摩擦力の最小値F2minを次の式へ算入することで、動摩擦係数(μ2’)の値を算出する。なお、N(単位:N)は垂直抗力を意味し、本測定方法における垂直抗力は(4)で接触端子に300gの荷重を加えたことから2.94(N)である。μ2’=F2min/N」である。
本発明の請求項3にかかる発明は、「前記発泡体がポリウレタン発泡体である、請求項1または請求項2に記載のマスク。」である。
本発明の請求項4にかかる発明は、「0.5kPaの圧力をかけた際の前記緩衝材の厚さが2.0mm以上である、請求項1または請求項2に記載のマスク。」である。
本発明の請求項5にかかる発明は、「JIS L 1096:2010 8.26 A法に規定されたフラジール法により測定した、前記緩衝材の厚さ方向を通過する空気量が56(cm3/cm2/s)以下である、請求項1または請求項2に記載のマスク。」である。
本発明の請求項1にかかるマスクは、マスク本体部の装着者側に、使用者の口元及び鼻部を覆うマスク本体部の上縁部に左右方向に延びた発泡体を備えた帯状の緩衝材を有し、また、この帯状の緩衝材の表面の、マスクを装着した際に顔の頬部により圧迫される圧力を想定した接触端子への荷重100gにおける動摩擦係数が0.86以上と高い。厚さ方向に変形しやすい発泡体を備えた帯状の緩衝材を有することで、マスクを装着した際に帯状の緩衝材が顔の形状に追従して変形し、マスクと顔の間の隙間が小さい。その上、緩衝材の、接触端子への荷重100gにおける動摩擦係数が高いことで、マスクを装着した際にマスクがずれにくい。これらのことから、内部に有害粒子や病原菌などが侵入しにくいマスクであることができる。
本発明の請求項2にかかるマスクは、マスクに有する緩衝材の表面の、マスクを装着した際に、顔の頬部と比べて緩衝材が大きく圧迫される顔の鼻部により圧迫される圧力を想定した接触端子への荷重300gにおける動摩擦係数が0.76以上と高い。接触端子への荷重が300gにおける動摩擦係数が高いことで、マスクを装着した際に、マスクと顔の鼻部など緩衝材が顔により大きく圧迫される部分においてもマスクがよりずれにくい。このことから、内部に有害粒子や病原菌などがより侵入しにくいマスクであることができる。
本発明の請求項3にかかるマスクは、マスクに有する緩衝材に備える発泡体がポリウレタン発泡体である。ポリウレタン発泡体はポリオレフィン発泡体などの他の発泡体に比べて動摩擦係数が高い傾向にあり、ポリウレタン発泡体を備えた帯状の緩衝材を有するマスクは、帯状の緩衝材の動摩擦係数が高く、マスクを装着した際によりずれにくい。これらのことから、より内部に有害粒子や病原菌などが侵入しにくいマスクであることができる。
本発明の請求項4にかかるマスクは、マスクに有する緩衝材の厚さが2.0mm以上である。緩衝材の厚さが2.0mm以上であることで、マスクを装着した際に、帯状の緩衝材が顔の形状に追従でき、マスクと顔の間の隙間が小さく、より内部に有害粒子や病原菌などが侵入しにくいマスクであることができる。
本発明の請求項5にかかるマスクは、フラジール法による前記緩衝材の厚さ方向を通過する空気量が56(cm3/cm2/s)以下と低い。このように厚さ方向を通過する空気量が少ないと、マスク装着者の上下方向を通過する空気量も少ないため、マスクを装着した際に、緩衝材を経由してマスク外部から内部に有害粒子や病原菌などが侵入しにくく、結果、内部に有害粒子や病原菌などが侵入しにくいマスクであることができる。
本発明のマスクの基本構成について、本発明のマスクを装着者側から見た、模式的背面図である図1を用いて説明する。
本発明では課題を解決するため、各種構成を適宜選択できる。
本発明にかかるマスク(1)は、主としてマスク本体部(2)としめ紐(3)と、発泡体を備えた帯状の緩衝材(4)を有しており、マスク本体部(2)における左右両側にしめ紐(3)が取り付けられ、そして、前記緩衝材(4)が、前記マスク本体部(2)の装着側における前記マスク本体部(2)の上縁部(5)に左右方向に延び設けられている。なお、マスク本体部(2)における左右方向とは、装着者がマスク(1)を装着した際のマスク本体部(2)における装着者の上下方向(装着者における重力方向と平行をなす方向)と直交する方向を意味するものである。また、マスク本体部(2)の装着者側とは、装着者がマスク(1)を顔に装着した際に、装着者に近い側(装着者から見てマスク(1)の内側に当たる側)を指す。更に、マスク本体部(2)の上縁部(5)とは、装着者がマスク(1)を装着した際のマスク本体部(2)における装着者の上下方向の最上部に沿った上縁から30mm以内、かつ、マスク本体部(2)の重心(6)と、マスク本体部(2)の左右両側に取り付けられたしめ紐(3)のうち装着者の上方向に位置するしめ紐(3)とを結んだ線分よりも上に位置する領域を指し、図2に斜線で示した領域である。更に、「緩衝材が、マスク本体部の上縁部に設けられている」とは、緩衝材が前記上縁部の少なくとも一部に存在していることをいう。この緩衝材は、全部がマスク本体部の上縁部に存在していると、マスクを装着した際にマスクがよりずれにくいことから好ましい。
まず、本発明にかかる緩衝材(4)について詳細を説明する。
本発明のマスク(1)は、厚さ方向に変形しやすい発泡体を備えた帯状の緩衝材(4)を有することで、マスク(1)を装着した際に帯状の緩衝材(4)が顔の形状に追従して変形し、マスクと顔の間の隙間が小さい。なお、装着者とマスク本体部(2)との間に隙間が発生するのを防止するため、緩衝材(4)をマスク本体部(2)の装着者側における上縁部の他に、上縁部以外の縁部付近(下端の縁付近、左右両側の縁付近)に有していてもよい。
前記緩衝材(4)は、発泡体を備えている。発泡体は、例えばポリウレタン樹脂から構成されたポリウレタン発泡体、ポリオレフィン樹脂から構成されたポリオレフィン発泡体、ポリスチレン樹脂から構成されたポリスチレン発泡体であることができるが、ポリウレタン発泡体はポリオレフィン発泡体などの他の発泡体に比べて動摩擦係数が高い傾向にあり、ポリウレタン発泡体を備えた帯状の緩衝材を有するマスクは、帯状の緩衝材の動摩擦係数が高く、マスクを装着した際にずれにくい傾向にあることから、緩衝材に備える発泡体はポリウレタン発泡体が好ましい。
また、前記緩衝材に備える発泡体は、JIS K6400-3:2011に規定された、独立気泡の占める体積の割合が全体の25%未満の連続気泡軟質発泡材料、または、独立気泡の占める体積の割合が全体の25%以上の独立気泡軟質発泡材料であることができるが、連続気泡軟質発泡材料は独立気泡軟質発泡材料と比べて厚さ方向に変形しやすく、その結果、マスクを装着した際に帯状の緩衝材がより顔の形状に追従して変形し、マスクと顔の間の隙間がより小さいことから、前記緩衝材に備える発泡体は連続気泡軟質発泡材料が好ましい。
さらに、前記緩衝材に備える発泡体は、樹脂が膜状に固化したスキン層を一方あるいは両方の主面に有していてもよいが、スキン層は表面が平滑で、スキン層を有する発泡体を備える緩衝材の動摩擦係数が低下するおそれがあり、その結果、スキン層を有する発泡体を備える緩衝材を有するマスクを装着した際にずれやすいおそれがあることから、前記緩衝材に備える発泡体は前記スキン層を有していないのが好ましい。
さらに、前記緩衝材(4)は、発泡体のみで構成されていても、発泡体と不織布等の他の部材と積層したものであってもよい。
前記緩衝材(4)は、以下の[測定方法]で測定した、接触端子に荷重100gを加えた際の前記緩衝材の表面の動摩擦係数が0.86以上と高い。なお、加えた荷重が100gである理由としては、マスクを装着した際に顔の頬部により圧迫される圧力を想定したためである。また、下記の「主面」は最も広い面のことを指す。
[測定方法]
(1)マスクを構成する緩衝材を1.5cm×8.0cmの長方形に裁断し、切片を得る。そして、前記切片における一方の主面に粘着テープを貼り付け、測定用試料を得る。なお、発泡体の一方の主面に樹脂が膜状に固化したスキン層を有する発泡体は、前記発泡体のスキン層を有する主面に粘着テープを貼り付け、発泡体の両方の主面に前記スキン層を有する発泡体は、前記発泡体のいずれか一方の主面に粘着テープを貼り付ける。
(2)静動摩擦測定機(株式会社トリニティーラボ製、品番:TL201Tt)のサンプル台(ステンレス製)に測定用試料の粘着テープを有する側を貼り付ける。
(3)前記静動摩擦測定機に付属の触覚接触子(面積:2cm2)を、前記触覚接触子の平面全面が前記測定用試料における長辺方向の端部から1cm内側へ接触するようにして、前記静動摩擦測定機の接触端子に取り付ける。
(4)前記接触端子に100gの荷重を加え前記測定用試料へ荷重を加えながら、5mm/sec.の速さ、動作距離3cmの条件で前記触覚接触子を、前記測定用試料における長辺方向におけるもう一方の端部まで前記測定用試料上を移動させる。当該移動中に測定される動摩擦力の最小値F1min(単位:N)を記録する。
(5)上述のようにして得られた動摩擦力の最小値F1minを次の式へ算入することで、動摩擦係数(μ1’)の値を算出する。
なお、N(単位:N)は垂直抗力を意味し、本測定方法における垂直抗力は(4)で接触端子に100gの荷重を加えたことから0.98(N)である。
μ1’=F1min/N
(1)マスクを構成する緩衝材を1.5cm×8.0cmの長方形に裁断し、切片を得る。そして、前記切片における一方の主面に粘着テープを貼り付け、測定用試料を得る。なお、発泡体の一方の主面に樹脂が膜状に固化したスキン層を有する発泡体は、前記発泡体のスキン層を有する主面に粘着テープを貼り付け、発泡体の両方の主面に前記スキン層を有する発泡体は、前記発泡体のいずれか一方の主面に粘着テープを貼り付ける。
(2)静動摩擦測定機(株式会社トリニティーラボ製、品番:TL201Tt)のサンプル台(ステンレス製)に測定用試料の粘着テープを有する側を貼り付ける。
(3)前記静動摩擦測定機に付属の触覚接触子(面積:2cm2)を、前記触覚接触子の平面全面が前記測定用試料における長辺方向の端部から1cm内側へ接触するようにして、前記静動摩擦測定機の接触端子に取り付ける。
(4)前記接触端子に100gの荷重を加え前記測定用試料へ荷重を加えながら、5mm/sec.の速さ、動作距離3cmの条件で前記触覚接触子を、前記測定用試料における長辺方向におけるもう一方の端部まで前記測定用試料上を移動させる。当該移動中に測定される動摩擦力の最小値F1min(単位:N)を記録する。
(5)上述のようにして得られた動摩擦力の最小値F1minを次の式へ算入することで、動摩擦係数(μ1’)の値を算出する。
なお、N(単位:N)は垂直抗力を意味し、本測定方法における垂直抗力は(4)で接触端子に100gの荷重を加えたことから0.98(N)である。
μ1’=F1min/N
以上の[測定方法]で測定した、接触端子に荷重100gを加えた際の緩衝材(4)の動摩擦係数が0.86以上と高いことで、マスクを装着した際にマスクがずれにくく、内部に有害粒子や病原菌などが侵入しにくいマスクであることができる。前記[測定方法]で測定した動摩擦係数は、高ければ高いほどマスクを装着した際によりマスクがずれにくくなることから、0.88以上がより好ましく、0.90以上が更に好ましい。
前記緩衝材(4)は、以下の[測定方法2]で測定した接触端子に荷重300gを加えた際の前記緩衝材の表面の動摩擦係数が0.76以上であるのが好ましい。なお、加えた荷重が300gである理由としては、マスクを装着した際に、顔の頬部と比べて緩衝材が大きく圧迫される顔の鼻部により圧迫される圧力を想定したためである。
[測定方法2]
(1)マスクを構成する緩衝材を1.5cm×8.0cmの長方形に裁断し、切片を得る。そして、前記切片における一方の主面に粘着テープを貼り付け、測定用試料を得る。なお、発泡体の一方の主面に樹脂が膜状に固化したスキン層を有する発泡体は、前記発泡体のスキン層を有する主面に粘着テープを貼り付け、発泡体の両方の主面に前記スキン層を有する発泡体は、前記発泡体のいずれか一方の主面に粘着テープを貼り付ける。
(2)静動摩擦測定機(株式会社トリニティーラボ製、品番:TL201Tt)のサンプル台(ステンレス製)に測定用試料の粘着テープを有する側を貼り付ける。
(3)前記静動摩擦測定機に付属の触覚接触子(面積:2cm2)を、前記触覚接触子の平面全面が前記測定用試料における長辺方向の端部から1cm内側へ接触するようにして、前記静動摩擦測定機の接触端子に取り付ける。
(4)前記接触端子に300gの荷重を加え前記測定用試料へ荷重を加えながら、5mm/sec.の速さ、動作距離3cmの条件で前記触覚接触子を、前記測定用試料における長辺方向におけるもう一方の端部まで前記測定用試料上を移動させる。当該移動中に測定される動摩擦力の最小値F2min(単位:N)を記録する。
(5)上述のようにして得られた動摩擦力の最小値F2minを次の式へ算入することで、動摩擦係数(μ2’)の値を算出する。
なお、N(単位:N)は垂直抗力を意味し、本測定方法における垂直抗力は(4)で接触端子に300gの荷重を加えたことから2.94(N)である。
μ2’=F2min/N
(1)マスクを構成する緩衝材を1.5cm×8.0cmの長方形に裁断し、切片を得る。そして、前記切片における一方の主面に粘着テープを貼り付け、測定用試料を得る。なお、発泡体の一方の主面に樹脂が膜状に固化したスキン層を有する発泡体は、前記発泡体のスキン層を有する主面に粘着テープを貼り付け、発泡体の両方の主面に前記スキン層を有する発泡体は、前記発泡体のいずれか一方の主面に粘着テープを貼り付ける。
(2)静動摩擦測定機(株式会社トリニティーラボ製、品番:TL201Tt)のサンプル台(ステンレス製)に測定用試料の粘着テープを有する側を貼り付ける。
(3)前記静動摩擦測定機に付属の触覚接触子(面積:2cm2)を、前記触覚接触子の平面全面が前記測定用試料における長辺方向の端部から1cm内側へ接触するようにして、前記静動摩擦測定機の接触端子に取り付ける。
(4)前記接触端子に300gの荷重を加え前記測定用試料へ荷重を加えながら、5mm/sec.の速さ、動作距離3cmの条件で前記触覚接触子を、前記測定用試料における長辺方向におけるもう一方の端部まで前記測定用試料上を移動させる。当該移動中に測定される動摩擦力の最小値F2min(単位:N)を記録する。
(5)上述のようにして得られた動摩擦力の最小値F2minを次の式へ算入することで、動摩擦係数(μ2’)の値を算出する。
なお、N(単位:N)は垂直抗力を意味し、本測定方法における垂直抗力は(4)で接触端子に300gの荷重を加えたことから2.94(N)である。
μ2’=F2min/N
以上の[測定方法2]で測定した、接触端子に荷重300gを加えた際の緩衝材(4)の動摩擦係数が高いことで、マスクを装着した際にマスクがずれにくく、内部に有害粒子や病原菌などが侵入しにくいマスクであることができる。前記[測定方法2]で測定した動摩擦係数は、高ければ高いほどマスクを装着した際によりマスクがずれにくくなることから、0.90以上がより好ましく、1.00以上が更に好ましい。
前記緩衝材(4)の、以上の[測定方法]で測定した緩衝材(4)の動摩擦係数と、以上の[測定方法2]で測定した緩衝材(4)の動摩擦係数の比である、{([測定方法2]で測定した緩衝材(4)の動摩擦係数)/([測定方法]で測定した緩衝材(4)の動摩擦係数)}(以下、動摩擦係数比と称することがある)は、高ければ高いほど、マスクを装着した際にマスクに有する緩衝材が大きく圧迫されても、マスクがよりずれにくいことから、1.01以上が好ましく、1.10以上が好ましく、1.15以上が更に好ましい。
前記緩衝材(4)のJIS L 1096:2010 8.26 A法に規定されたフラジール法により測定した、緩衝材(4)の厚さ方向を通過する空気量(通気量)は、小さければ小さいほど、緩衝材がマスクに設けられた際に緩衝材の厚さ方向は勿論のこと、マスクの上下方向にも空気を透過しにくいため、マスクを装着した際に緩衝材を経由してマスク外部から内部に有害粒子や病原菌などが侵入しにくく、結果、マスク内部に有害粒子や病原菌などが侵入しにくいように、緩衝材(4)の厚さ方向を通過する空気量(通気量)は56(cm3/cm2/s)以下であるのが好ましい。より通気量が小さい方が、よりマスク内部に有害粒子や病原菌などが侵入しにくいことから、前記空気量(通気量)は、30(cm3/cm2/s)以下がより好ましく、5.0(cm3/cm2/s)以下が更に好ましい。フラジールの測定方法と侵入方向とは関係ないということですか?
前記緩衝材(4)の、緩衝材(4)を有するマスク本体部(2)における左右方向の長さは、装着者の鼻とマスク本体部(2)との間に隙間が発生しにくいように、8.0~15.0cmであることが好ましく、9.0~14.0cmであることがより好ましく、10.0~13.0cmであることが更に好ましい。前記緩衝材(4)の、マスク本体部(2)における装着者の上下方向の長さは、装着者の鼻とマスク本体部との間に隙間が発生しにくいように、1.0~20.0mmであることが好ましく、5.0~15.0mmであることがより好ましく、5.0~10.0mmであることが更に好ましい。なお、この緩衝材の左右方向/装着者の上下方向の長さは、JIS B7507:2016「ノギス」に規定されたノギスにより測定した値である。
また、図3に示した、前記緩衝材(4)の左方向の端部から緩衝材(4)が延びる方向へ延びた直線とマスクの外縁との交点までの長さ(7)、あるいは、前記緩衝材(4)の右方向の端部から緩衝材(4)が延びる方向へ延びた直線とマスクの外縁との交点までの長さ(8)は、短ければ短いほど、よりマスク本体と使用者の顔の間の隙間を塞ぐことができ、有害粒子や病原菌などがマスク内部に侵入しにくいことから、4.0cm以下が好ましく、2.0cm以下がより好ましく、1.5cm以下が更に好ましい。これらの長さについても、前記ノギスにより測定した値である。
前記緩衝材(4)の、0.5kPaの圧力をかけた際の厚さは、装着者の顔とマスク本体部(2)との間に隙間が発生しにくいように、2.0mm以上であることが好ましく、2.2mm以上であることがより好ましく、2.4mm以上であることが更に好ましい。前記緩衝材(4)の、前記条件により測定した厚さの上限は、装着者がマスクを装着した際に違和感を覚えるおそれがあるため、8.0mm以下が現実的であり、7.0mm以下がより現実的である。なお、この「厚さ」とは、マスクに有する緩衝材の、深さ方向の長さ(緩衝材(4)における、マスク本体部(2)と接する面から、マスク装着時に鼻が接する面までの長さ)を指す。また、0.5kPaの圧力をかけた際の厚さで評価した理由としては、発泡体に圧力をかけると発泡体の厚さが極端に小さくなることがあり、そのような発泡体の場合、無荷重時の厚さがある程度大きくても装着者の顔とマスク本体部の間に隙間が発生するおそれがあるためである。さらに、この厚さの計測は、例えば、高精度デジタル測長機(株式会社ミツトヨ社製、ライトマチック(登録商標))により実施できる。
前記緩衝材(4)は、マスク本体部(2)と一体化している。ここでいう「一体化している」とは、マスク本体部(2)の主面に緩衝材(4)が固定されており緩衝材(4)がマスク本体部(2)から容易に離間できない状態であることを指す。マスク本体部(2)の主面に緩衝材(4)を固定して一体化する方法は適宜選択でき、例えば、接着剤あるいは両面テープや粘着テープなどの粘着剤によって固定する方法や、マスク本体部(2)および/または緩衝材(4)の構成成分の溶着によって固定する方法などを採用できる。具体的には、接着剤として、合成樹脂などの高分子が水や有機溶媒に溶け込んだ溶液系接着剤、熱硬化型などの反応系接着剤、ホットメルト系接着剤などを採用することができ、構成成分の溶着によって固定する方法としては超音波融着法、熱融着法などを採用できる。また、ステープルや縫い糸などを用いることで固定して一体化してもよい。
次に、本発明にかかるマスク本体部(2)及びしめ紐(3)について詳細を説明する。
マスク本体部(2)は、主として外気中の濾過対象物を濾過して、清浄な空気を装着者へ供給可能にする役割、また、体内から排出されたウイルスなど汚染物質を外部に拡散させない役割を担う部材である。
マスク本体部(2)は、例えば、布帛(織物、編物、不織布等)や通気性発泡体、あるいは、通気性フィルムなどのシート状物を一枚のみ用いて構成する、一種類のシート状物を複数枚積層して構成する、あるいは、複数のシート状物を組み合わせて積層することで構成でき、特に限定するものではない。
複数のシート状物を積層してマスク本体部(2)を調製する方法は適宜選択でき、限定されるものではないが、例えば、
1.複数のシート状物を一体化することなく、ただ重ね合わせる方法、
2.複数のシート状物を重ね合わせてなる積層体を、例えばニードルパンチ装置や水流絡合装置に供することで絡合する方法、
3.複数のシート状物を重ね合わせてなる積層体を、加熱手段に供することでシート状物の構成成分を溶融させて一体化する方法、
4.バインダやホットメルト樹脂などの接着剤をシート状物の間に介在させて、各シート状物を接着一体化する方法、
5.複数のシート状物を重ね合わせてなる積層体の周辺を、縫製や接着、あるいは、超音波融着を用いたポイントシール処理などを施して、融着し一体化する方法、
などを用いることができる。
1.複数のシート状物を一体化することなく、ただ重ね合わせる方法、
2.複数のシート状物を重ね合わせてなる積層体を、例えばニードルパンチ装置や水流絡合装置に供することで絡合する方法、
3.複数のシート状物を重ね合わせてなる積層体を、加熱手段に供することでシート状物の構成成分を溶融させて一体化する方法、
4.バインダやホットメルト樹脂などの接着剤をシート状物の間に介在させて、各シート状物を接着一体化する方法、
5.複数のシート状物を重ね合わせてなる積層体の周辺を、縫製や接着、あるいは、超音波融着を用いたポイントシール処理などを施して、融着し一体化する方法、
などを用いることができる。
マスク本体部(2)は、例えば、ポリオレフィン系樹脂(ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、炭化水素の一部をシアノ基またはフッ素或いは塩素といったハロゲンで置換した構造のポリオレフィン系樹脂など)、スチレン系樹脂、ポリエーテル系樹脂(ポリエーテルエーテルケトン、ポリアセタール、フェノール系樹脂、メラミン系樹脂、ユリア系樹脂、エポキシ系樹脂、変性ポリフェニレンエーテル、芳香族ポリエーテルケトンなど)、ポリエステル系樹脂(ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリアリレート、全芳香族ポリエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂など)、ポリイミド系樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアミド系樹脂(例えば、芳香族ポリアミド樹脂、芳香族ポリエーテルアミド樹脂、ナイロン樹脂など)、ニトリル基を有する樹脂(例えば、ポリアクリロニトリルなど)、ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリスルホン系樹脂(ポリスルホン、ポリエーテルスルホンなど)、フッ素系樹脂(ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデンなど)、セルロース系樹脂、ポリベンゾイミダゾール樹脂、アクリル系樹脂(例えば、アクリル酸エステルあるいはメタクリル酸エステルなどを共重合したポリアクリロニトリル系樹脂、アクリロニトリルと塩化ビニルまたは塩化ビニリデンを共重合したモダアクリル系樹脂など)など、公知の有機ポリマーを用いて構成することができる。
なお、これらの有機ポリマーは、直鎖状ポリマーまたは分岐状ポリマーのいずれからなるものでも構わず、また有機ポリマーがブロック共重合体やランダム共重合体でも構わず、また有機ポリマーの立体構造や結晶性の有無がいかなるものでも、特に限定されるものではない。更には、複数の有機ポリマーを混ぜ合わせたものでも良く、特に限定されるものではない。
マスク本体部(2)に布帛が含まれる場合、布帛を構成する繊維は、例えば、溶融紡糸法、乾式紡糸法、湿式紡糸法、直接紡糸法(メルトブロー法、スパンボンド法、静電紡糸法など) 、複合繊維から一種類以上の樹脂成分を除去することで繊維径が細い繊維を抽出する方法、繊維を叩解して分割された繊維を得る方法など公知の方法により得ることができる。
布帛を構成する繊維は、一種類あるいは複数種類の樹脂成分から構成されてなるものでも構わず、一般的に複合繊維と称される、例えば、芯鞘型、海島型、サイドバイサイド型、オレンジ型などの複合繊維を使用できる。なお、一方の繊維成分が熱接着成分である熱可塑性樹脂を備えた複合繊維や、熱収縮率の異なる複数の樹脂を備えた潜在捲縮性の複合繊維を使用してもよい。
布帛を構成する繊維の繊維径は特に限定するものではないが、前記繊維径は0.01μm~1mmであるのが好ましく、0.1μm~100μmであるのがより好ましい。また、繊維長も特に限定するものではないが、繊維長が110mm以下の短繊維や、繊維長が110mmを超える長繊維、あるいは、連続繊維を使用できる。
前記布帛が織物や編物である場合、上述のようにして調製した繊維を、織るあるいは編むことで素材を調製できる。
前記布帛が不織布である場合、不織布を製造可能な繊維ウエブの調製方法として、例えば、乾式法、湿式法などを用いることができる。そして、繊維ウエブを構成する繊維同士を絡合および/または一体化して不織布にする方法として、例えば、ニードルや水流によって絡合する方法、繊維同士をバインダで一体化する方法、あるいは、繊維ウエブが熱可塑性樹脂を含んでいる場合には、繊維ウエブを加熱処理することで前記熱可塑性樹脂を溶融して、繊維同士を一体化する方法を挙げることができる。
繊維ウエブを加熱処理する方法として、例えば、カレンダーロールにより加熱加圧する方法、熱風乾燥機により加熱する方法、無圧下で赤外線を照射する方法などを用いることができる。
また、直接紡糸法を用いて、紡糸溶液や溶融した樹脂を細径化して直接紡糸すると共に繊維を捕集して不織布を調製してもよい。
マスク本体部(2)に通気性発泡体や通気性フィルムを含む場合、例えば、溶融状態の樹脂を型に流し込み成型、発泡処理するなど、公知の方法で素材を調製できる。
また、本発明のマスク(1)に機能性を付与するために、マスク本体部(2)などのマスク(1)を構成する部材に機能性成分を含んでいてもよい。機能性成分の種類は、マスク(1)に求められる機能によって適宜選択できるため、限定されるものではないが、例えば、放射性物質吸着剤(例えば、ゼオライト、活性炭、紺青(プルシアンブルー)など)、抗菌剤や殺菌剤、抗ウイルス剤、抗カビ剤、触媒(例えば、酸化チタンや二酸化マンガンあるいは白金担持アルミナなど)、調湿剤(例えば、シリカゲルやシリカマイクロカプセルなど)、活性炭やカーボンブラックなどの脱臭剤、色素、芳香剤、陽イオン交換樹脂や陰イオン交換樹脂などを挙げることができる。
そして、機能性成分は素材の表面及び/又は内部に粒子状、あるいは、前記素材の表面(例えば、繊維表面など)の一部または全部を被覆するように皮膜状で存在していることができる。
マスク本体部(2)などのマスク(1)を構成する部材に機能性成分を担持する方法は適宜選択できるが、例えば、機能性成分の分散液、あるいはバインダを含んだ機能性成分の分散液を、素材の一方の主面あるいは両主面へ、噴霧あるいは既知のコーティング方法(例えば、グラビアロールを用いたキスコーティング法、ダイコーティング法など)を用いて担持した後、素材から溶媒を除去する方法や、素材を上述の分散液に浸漬し引き上げた後、素材から溶媒を除去する方法などを採用できる。
本発明のマスク(1)の捕集性能を向上する場合には、マスク本体部(2)が帯電しているのが好ましい。
マスク帯電部(2)を帯電させる手段として、例えば、プラズマ帯電処理やコロナ帯電などイオンを注入して帯電させる手段、極性液体を介して力を作用させて帯電させる手段、複数種類の繊維成分を摩擦して帯電させる手段など、公知の手段を適宜選択して、又は組み合わせて利用できる。
プラズマ帯電処理やコロナ帯電などイオンを注入して帯電させる手段を利用する場合、あるいは、極性液体を介して力を作用させることで帯電させる手段を利用する場合、体積固有抵抗値が1014Ω・cm以上の有機ポリマーから構成されていると、帯電量のより多い素材を得ることができるため好ましい。
体積固有抵抗値が1014Ω・cm以上の有機ポリマーとして、例えば、ポリオレフィン系樹脂(例えば、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリメチルペンテン系樹脂、ポリスチレン系樹脂など)、ポリ四フッ化エチレン、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリウレタンなどを挙げることができる。なお、本発明における「体積固有抵抗値」は、JIS K6911「熱硬化性プラスチック一般試験方法」に準じた測定により得られる値をいう。
更に、極性液体を介して力を作用させることで帯電させる手段を利用する場合、素材の帯電量を多くできるように、素材を構成する有機ポリマーに、例えば、ヒンダードアミン系化合物、脂肪族金属塩(例えば、ステアリン酸のマグネシウム塩、ステアリン酸のアルミニウム塩など)、不飽和カルボン酸変性高分子のうちから選ばれた1種または2種以上の化合物を、添加剤として添加できる。これら一連の添加剤の中でもヒンダードアミン系化合物を添加するのが好ましい。
このようなヒンダードアミン系化合物の具体例として、例えば、ポリ[{(6-(1,1,3,3-テトラメチルブチル)イミノ-1,3,5-トリアジン-2,4-ジイル){(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)イミノ}ヘキサメチレン{(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)イミノ}}、コハク酸ジメチル-1-(2-ヒドロキシエチル)-4-ヒドロキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン重縮合物、2-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)-2-n-ブチルマロン酸ビス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジル)などを挙げることができる。
有機ポリマーに対する、これらの添加剤の添加量は特に限定されるものではないが、有機ポリマーの質量に対して、0.01~5質量%の質量で添加されていることが望ましい。添加剤の添加量が0.01質量%未満では、素材が発揮する帯電効果が小さくなる傾向にあるため、0.05質量%以上の添加量とするのが好ましい。また、当該添加量が5質量%を超えた場合、素材の強度が劣る傾向にある。そのため、当該添加量を4質量%以下とするのがより好ましい。
本発明において、極性液体を介して力を作用させることで帯電させる方法とは、素材に極性液体を付与すると同時に、又は付与した後に、極性液体を介して素材に力を作用させて帯電させる方法をいう。
極性液体を素材へ付与する手段として、例えば、スプレー、シャワー、ノズルなどを用いて極性液体を霧状、液滴状、液流状などの態様として付与する手段や、例えば、含浸装置(例えば、Rodney Hunt社のサチュレーター)を用いて極性液体に素材を浸漬することで付与する手段などが挙げられる。極性液体を素材に付与する手段は、帯電された素材を得られるのであれば限定されるものではなく、適宜選択するのが好ましい。
極性液体として、例えば水、アルコール、アセトン、アルコール水溶液、アセトン水溶液、アンモニア水溶液などの、電気伝導率が低い液体を用いるのが好ましい。ここに云う電気伝導率とはJIS K0101「工業用水試験方法」により測定されるものをいう。特に、極性液体として水を用いると、素材を帯電させる際の作業環境に優れること、並びに、後述する乾燥処理において引火又は発火することを回避し得る点から、より好ましい。
また、液体帯電過程において使用される極性液体の温度は、素材を帯電できるのであれば、限定されるものではないが、40℃以下であることが好ましい。
極性液体を介して素材に力を作用させる方法として、例えば、超音波を作用させる方法、振動を作用させる方法、サクションにより素材から極性液体を除去する方法などを使用できる。また、上述した極性液体を素材に付与する手段を用いて、素材に極性液体を接触させることで、極性液体を介して素材に力を作用させてもよい。
マスク本体部(2)の目付、厚さなどの諸特性は、特に限定されるものではなく、適宜調整する。マスク本体部(2)の目付は、5~500g/m2であるのが好ましく、10~4 00g/m2であるのがより好ましく、20~300g/m2であるのが最も好ましい。そして、マスク本体部(2)の厚さは、0.1~30mmであるのが好ましく、0.2~25mmであるのがより好ましく、0.3~20mmであるのが最も好ましい。
なお、本発明でいう「目付」とは主面における面積1m2あたりの質量をいう。また、本発明でいう「マスク本体部の厚さ」は、具体的には測定対象物の主面に対して1.96kPaの荷重をかけた際の前記領域における厚さの値をいう。この厚さの計測は、緩衝材の厚さを測定する時と同様に、例えば、高精度デジタル測長機(株式会社ミツトヨ社製、ライトマチック(登録商標))により実施できる。また、この「マスク本体部の厚さ」は、カップ形状のマスクなど、マスク本体部そのままで厚さの計測が難しい場合は、マスク本体部を分解し、分解したものから、厚さ測定が可能な平たいマスク本体部の構成要素を切り取り、この構成要素をマスク本体部と同様に重ね合わせた状態で厚さを計測した値を「マスク本体部の厚さ」とする。
マスク本体部(2)の左右方向の大きさは、装着者の顔面に装着可能であれば特に限定するものではないが、8.0~19.0cmが好ましく、10.0~17.0cmがより好ましく、12.0~15.0cmが更に好ましい。また、マスク本体部(2)の上下方向の大きさについても、装着者の顔面に装着可能であれば特に限定するものではないが、6.0~17.0cmが好ましく、10.0~15.0cmがより好ましく、10.0~13.0cmが更に好ましい。
マスク本体部(2)を調製する手段としては、公知の手段を採用できる。例えば、マスク本体部用素材を融着などの方法で積層一体化させ、これを切り抜く、打ち抜くなどして二つ折りマスクを調製できる。あるいはマスク本体部用素材を成型してカップ形状にできる。
なお、プリーツ加工が施されたマスク本体部(2)であっても良い。マスク本体部(2)にプリーツ加工を施す方法として、周知の技術を使用することができ、特に限定されるものではない。
更に、マスク本体部(2)は、マスク本体部(2)が装着者の呼吸などにより変形することを防ぐためのカップキーパーなどの形状保持部材、接顔体、排気弁、及び/又はマスク装着時にマスク本体部から装着者の鼻に向かって押さえつけるための押さえ部材などを備えても良い。
しめ紐(3)は、マスク本体部(2)を装着者の顔面上に固定する役割を担う部材である。本役割を果たすことができるのであれば、その形状は適宜選択でき、ゴム紐や、耳に掛けることのできる開口を有するシート状の部材や、紐のように細長いテープ状の部材などであることができる。また、しめ紐(3)は、マスク本体部(2)と同様の公知の有機ポリマーから構成することができる。さらに、しめ紐(3)が伸縮性を有していると、装着が容易なマスク(1)を実現できると共に、マスク本体部(2)を装着者の顔面上に効果的に固定可能なマスク(1)を実現でき好ましい。このような効果を発揮するしめ紐(3)を構成可能な部材として、ゴム紐や、伸縮性を有する紐のように細長いテープ状の部材などであることができる。さらに、前記しめ紐をマスク本体部に取り付ける方法としては、超音波溶着や接着剤による接着が採用できるが、特に限定するものではない。
以下、本発明の実施例及び比較例について検討した結果を説明するが、これらは本発明の範囲を限定するものではない。
(マスク本体部の調製方法)
(i)マスクフィルタ層の調製
体積固有抵抗値が1016程度(Ω・cm)である市販のポリプロピレン樹脂を用い、メルトブロー法を用いて紡糸を行い、メルトブロー不織布(目付:50g/m2、平均繊維径:6μm)を調製した。
得られたメルトブロー不織布を、極性液体として電気伝導度が3.2(μS/cm)、温度が20±5℃の範囲に保たれた純水(蒸留、イオン交換を経た二次蒸留水に相当)が保持された浴槽内に搬送し、純水を付与した後、周波数20kHzの超音波を作用させた。次いで、超音波を作用させたメルトブロー不織布を、コンベヤ式ドライヤーを用いて105℃で乾燥し、液体帯電処理したメルトブロー不織布(目付:50g/m2、平均繊維径:6μm)を調製した。
次いで、体積固有抵抗値が1016程度(Ω・cm)である市販のポリプロピレン繊維(繊度:2.2dtex、繊維長:51mm)と、アクリル系繊維(繊度:2.2dtex、繊維長:51mm)を、60℃の温水で洗浄し、繊維に付着した繊維油剤の量を繊維質量に対して0.1%以下になるように調整した後、混合比が(ポリプロピレン繊維:アクリル系繊維=40質量%:60質量%)となるように均一に混ぜ合わせて、乾燥させた。
この混ぜ合わせた繊維をカード装置によって繊維ウエブとすると共に摩擦帯電させ、この繊維ウエブをポリプロピレンスパンボンド不織布(目付:15g/m2)に積層した後、繊維ウエブ側からニードルパンチ処理を行い、摩擦帯電処理したニードルパンチ複合不織布(目付:120g/m2)を調製した。
次に、カバー層として目付20g/m2のスパンボンド不織布(ポリプロピレン製)を用意した。
用意した各不織布を、上層から下層に向かいスパンボンド不織布(ポリプロピレン製)-メルトブロー不織布-ポリプロピレンスパンボンド不織布を下層側に備えた態様のニードルパンチ複合不織布-ポリプロピレンスパンボンド不織布を上層側に備えた態様のニードルパンチ複合不織布-メルトブロー不織布-スパンボンド不織布(ポリプロピレン製)の順で、計6枚の不織布を積層してなる積層不織布を形成した。
この積層不織布をサインカーブ形状に超音波溶断して、一つだけ凸形を有する略半円形状に溶断すると共に、溶断部において各不織布層間を融着一体化した。
次いで、積層不織布の融着一体化してなる融着線が中心となるように、略半円形状の積層不織布の直線部分を左右に展開することで、上層から下層に向かいスパンボンド不織布(ポリプロピレン製)-メルトブロー不織布-ポリプロピレンスパンボンド不織布を下層側に備えた態様のニードルパンチ複合不織布の順で積層され、不織布同士が前記融着線で融着一体化したカップ形状のフィルタ層を調製した。
(i)マスクフィルタ層の調製
体積固有抵抗値が1016程度(Ω・cm)である市販のポリプロピレン樹脂を用い、メルトブロー法を用いて紡糸を行い、メルトブロー不織布(目付:50g/m2、平均繊維径:6μm)を調製した。
得られたメルトブロー不織布を、極性液体として電気伝導度が3.2(μS/cm)、温度が20±5℃の範囲に保たれた純水(蒸留、イオン交換を経た二次蒸留水に相当)が保持された浴槽内に搬送し、純水を付与した後、周波数20kHzの超音波を作用させた。次いで、超音波を作用させたメルトブロー不織布を、コンベヤ式ドライヤーを用いて105℃で乾燥し、液体帯電処理したメルトブロー不織布(目付:50g/m2、平均繊維径:6μm)を調製した。
次いで、体積固有抵抗値が1016程度(Ω・cm)である市販のポリプロピレン繊維(繊度:2.2dtex、繊維長:51mm)と、アクリル系繊維(繊度:2.2dtex、繊維長:51mm)を、60℃の温水で洗浄し、繊維に付着した繊維油剤の量を繊維質量に対して0.1%以下になるように調整した後、混合比が(ポリプロピレン繊維:アクリル系繊維=40質量%:60質量%)となるように均一に混ぜ合わせて、乾燥させた。
この混ぜ合わせた繊維をカード装置によって繊維ウエブとすると共に摩擦帯電させ、この繊維ウエブをポリプロピレンスパンボンド不織布(目付:15g/m2)に積層した後、繊維ウエブ側からニードルパンチ処理を行い、摩擦帯電処理したニードルパンチ複合不織布(目付:120g/m2)を調製した。
次に、カバー層として目付20g/m2のスパンボンド不織布(ポリプロピレン製)を用意した。
用意した各不織布を、上層から下層に向かいスパンボンド不織布(ポリプロピレン製)-メルトブロー不織布-ポリプロピレンスパンボンド不織布を下層側に備えた態様のニードルパンチ複合不織布-ポリプロピレンスパンボンド不織布を上層側に備えた態様のニードルパンチ複合不織布-メルトブロー不織布-スパンボンド不織布(ポリプロピレン製)の順で、計6枚の不織布を積層してなる積層不織布を形成した。
この積層不織布をサインカーブ形状に超音波溶断して、一つだけ凸形を有する略半円形状に溶断すると共に、溶断部において各不織布層間を融着一体化した。
次いで、積層不織布の融着一体化してなる融着線が中心となるように、略半円形状の積層不織布の直線部分を左右に展開することで、上層から下層に向かいスパンボンド不織布(ポリプロピレン製)-メルトブロー不織布-ポリプロピレンスパンボンド不織布を下層側に備えた態様のニードルパンチ複合不織布の順で積層され、不織布同士が前記融着線で融着一体化したカップ形状のフィルタ層を調製した。
(ii)マスク補強材の調製
以下の組成の繊維を混合してカード装置に供することで、目付が40g/m2の第1補強ウエブを作製した。
・ポリエチレン/ポリプロピレン芯鞘型複合繊維(繊度:6.6dtex、繊維長:102mm):70質量%
・ポリエチレンテレフタレート/ポリエチレンテレフタレートコポリマーサイドバイサイド型複合繊維(繊度:2.2dtex、繊維長:51mm):25質量%
・エチレン-エチレン酢酸ビニル共重合体/ポリプロピレン芯鞘型複合繊維(繊度:3.3dtex、繊維長:64mm):5質量%
次いで、以下の組成の繊維を混合してカード装置に供することで、目付が40g/m2の第2補強ウエブを作製した。
・ポリエチレン/ポリプロピレン芯鞘型複合繊維(繊度:20dtex、繊維長:102mm):30質量%
・ポリエチレン/ポリプロピレン芯鞘型複合繊維(繊度:6.6dtex、繊維長:102mm):65質量%
・エチレン-エチレン酢酸ビニル共重合体/ポリプロピレン芯鞘型複合繊維(繊度:3.3dtex、繊維長:64mm):5質量%
そして、第1補強ウエブと第2補強ウエブを積層し、第1補強ウエブ側からニードルパンチ処理を行うことで、ニードルパンチ積層不織布(目付:80g/m2)を調製した。
このようにして調製されたニードルパンチ積層不織布を2枚積層しオーブンに入れ、145℃で5分間、加熱処理を行い、その後オーブンより取り出し、直ちにマスクの成形型を用いて5秒間のプレス成型を行うことで、カップ形状の補強材を得た。
以下の組成の繊維を混合してカード装置に供することで、目付が40g/m2の第1補強ウエブを作製した。
・ポリエチレン/ポリプロピレン芯鞘型複合繊維(繊度:6.6dtex、繊維長:102mm):70質量%
・ポリエチレンテレフタレート/ポリエチレンテレフタレートコポリマーサイドバイサイド型複合繊維(繊度:2.2dtex、繊維長:51mm):25質量%
・エチレン-エチレン酢酸ビニル共重合体/ポリプロピレン芯鞘型複合繊維(繊度:3.3dtex、繊維長:64mm):5質量%
次いで、以下の組成の繊維を混合してカード装置に供することで、目付が40g/m2の第2補強ウエブを作製した。
・ポリエチレン/ポリプロピレン芯鞘型複合繊維(繊度:20dtex、繊維長:102mm):30質量%
・ポリエチレン/ポリプロピレン芯鞘型複合繊維(繊度:6.6dtex、繊維長:102mm):65質量%
・エチレン-エチレン酢酸ビニル共重合体/ポリプロピレン芯鞘型複合繊維(繊度:3.3dtex、繊維長:64mm):5質量%
そして、第1補強ウエブと第2補強ウエブを積層し、第1補強ウエブ側からニードルパンチ処理を行うことで、ニードルパンチ積層不織布(目付:80g/m2)を調製した。
このようにして調製されたニードルパンチ積層不織布を2枚積層しオーブンに入れ、145℃で5分間、加熱処理を行い、その後オーブンより取り出し、直ちにマスクの成形型を用いて5秒間のプレス成型を行うことで、カップ形状の補強材を得た。
(iii)マスク本体部の調製
上述のようにして調製された、カップ形状のフィルタ層とカップ形状の補強材を、カップ形状の突出側にフィルタ層が存在するように積層した後、超音波溶着によりフィルタ層と補強材双方の全外周を互いに一体化することで、カップ形状のマスク本体部を調製した。(上下方向が最も長い中央部の上下方向の長さ:13.0cm、上下方向が最も短い左右両端部の上下方向の長さ:7.0cm、左右方向の長さ:14.5cm)
上述のようにして調製された、カップ形状のフィルタ層とカップ形状の補強材を、カップ形状の突出側にフィルタ層が存在するように積層した後、超音波溶着によりフィルタ層と補強材双方の全外周を互いに一体化することで、カップ形状のマスク本体部を調製した。(上下方向が最も長い中央部の上下方向の長さ:13.0cm、上下方向が最も短い左右両端部の上下方向の長さ:7.0cm、左右方向の長さ:14.5cm)
(緩衝材の準備)
(i)緩衝材Aの準備
見掛密度が58kg/m3、
0.5kPaの圧力をかけた際の厚さ(以下、厚さと称することがある)が4.2mm、
[測定方法]により測定した動摩擦係数(以下、動摩擦係数(荷重100g)と称することがある)が0.86、
[測定方法2]により測定した動摩擦係数(以下、動摩擦係数(荷重300g)と称することがある)が0.76、
([測定方法2]により測定した動摩擦係数)/([測定方法]により測定した動摩擦係数)である動摩擦係数比が0.88、
JIS L 1096:2010 8.26 A法に規定されたフラジール法により測定した緩衝材を通過する空気量(以下、通気量と称することがある)が3.0cm3/cm2/sの、
スキン層を有しないポリウレタン発泡体から構成された緩衝材Aを準備した。
(i)緩衝材Aの準備
見掛密度が58kg/m3、
0.5kPaの圧力をかけた際の厚さ(以下、厚さと称することがある)が4.2mm、
[測定方法]により測定した動摩擦係数(以下、動摩擦係数(荷重100g)と称することがある)が0.86、
[測定方法2]により測定した動摩擦係数(以下、動摩擦係数(荷重300g)と称することがある)が0.76、
([測定方法2]により測定した動摩擦係数)/([測定方法]により測定した動摩擦係数)である動摩擦係数比が0.88、
JIS L 1096:2010 8.26 A法に規定されたフラジール法により測定した緩衝材を通過する空気量(以下、通気量と称することがある)が3.0cm3/cm2/sの、
スキン層を有しないポリウレタン発泡体から構成された緩衝材Aを準備した。
(ii)緩衝材Bの準備
見掛密度が48kg/m3、
厚さが2.5mm、
動摩擦係数(荷重100g)が0.89、
動摩擦係数(荷重300g)が1.19、
動摩擦係数比が1.34、
通気量が4.3cm3/cm2/sの、
スキン層を一方の主面に有するポリウレタン発泡体から構成された緩衝材Bを準備した。
見掛密度が48kg/m3、
厚さが2.5mm、
動摩擦係数(荷重100g)が0.89、
動摩擦係数(荷重300g)が1.19、
動摩擦係数比が1.34、
通気量が4.3cm3/cm2/sの、
スキン層を一方の主面に有するポリウレタン発泡体から構成された緩衝材Bを準備した。
(iii)緩衝材Cの準備
見掛密度が48kg/m3、
厚さが5.0mm、
動摩擦係数(荷重100g)が1.74、
動摩擦係数(荷重300g)が3.33、
動摩擦係数比が1.91、
通気量が1.0cm3/cm2/sの、
スキン層を一方の主面に有するポリウレタン発泡体から構成された緩衝材Cを準備した。
見掛密度が48kg/m3、
厚さが5.0mm、
動摩擦係数(荷重100g)が1.74、
動摩擦係数(荷重300g)が3.33、
動摩擦係数比が1.91、
通気量が1.0cm3/cm2/sの、
スキン層を一方の主面に有するポリウレタン発泡体から構成された緩衝材Cを準備した。
(iv)緩衝材Dの準備
見掛密度が40kg/m3、
厚さが4.4mm、
動摩擦係数(荷重100g)が0.89、
動摩擦係数(荷重300g)が1.04、
動摩擦係数比が1.17、
通気量が26.4cm3/cm2/sの、
スキン層を有しないポリウレタン発泡体から構成された緩衝材Dを準備した。
見掛密度が40kg/m3、
厚さが4.4mm、
動摩擦係数(荷重100g)が0.89、
動摩擦係数(荷重300g)が1.04、
動摩擦係数比が1.17、
通気量が26.4cm3/cm2/sの、
スキン層を有しないポリウレタン発泡体から構成された緩衝材Dを準備した。
(v)緩衝材Eの準備
見掛密度が35kg/m3、
厚さが3.2mm、
動摩擦係数(荷重100g)が1.40、
動摩擦係数(荷重300g)が1.31、
動摩擦係数比が0.94、
通気量が56.0cm3/cm2/sの、
スキン層を有しないポリウレタン発泡体から構成された緩衝材Eを準備した。
見掛密度が35kg/m3、
厚さが3.2mm、
動摩擦係数(荷重100g)が1.40、
動摩擦係数(荷重300g)が1.31、
動摩擦係数比が0.94、
通気量が56.0cm3/cm2/sの、
スキン層を有しないポリウレタン発泡体から構成された緩衝材Eを準備した。
(vi)緩衝材Fの準備
見掛密度が45kg/m3、
厚さが3.0mm、
動摩擦係数(荷重100g)が0.55、
動摩擦係数(荷重300g)が0.61、
動摩擦係数比が1.11、
通気量が176.3cm3/cm2/sの、
スキン層を有しないポリウレタン発泡体から構成された緩衝材Fを準備した。
見掛密度が45kg/m3、
厚さが3.0mm、
動摩擦係数(荷重100g)が0.55、
動摩擦係数(荷重300g)が0.61、
動摩擦係数比が1.11、
通気量が176.3cm3/cm2/sの、
スキン層を有しないポリウレタン発泡体から構成された緩衝材Fを準備した。
(vii)緩衝材Gの準備
見掛密度が45kg/m3、
厚さが4.6mm、
動摩擦係数(荷重100g)が0.61、
動摩擦係数(荷重300g)が0.57、
動摩擦係数比が0.93、
通気量が69.2cm3/cm2/sの、
スキン層を有しないポリウレタン発泡体から構成された緩衝材Gを準備した。
見掛密度が45kg/m3、
厚さが4.6mm、
動摩擦係数(荷重100g)が0.61、
動摩擦係数(荷重300g)が0.57、
動摩擦係数比が0.93、
通気量が69.2cm3/cm2/sの、
スキン層を有しないポリウレタン発泡体から構成された緩衝材Gを準備した。
(実施例1)
まず、緩衝材Aを長辺:110mm×短辺:7.0mmの長方形に裁断した。次に、カップ形状のマスク本体部の装着者側に緩衝材Aを、前記マスク本体部の上縁部に緩衝材Aの長辺がマスク本体部の左右方向に延びるように接着剤によって貼り付け、マスク本体部と緩衝材Aを接合一体化した。最後に、マスク本体部の左右両側に長さ:300mm、幅:4.0mmのゴム紐から構成されたしめ紐を超音波溶着で取り付け、図1に示すようなマスクを調製した。
まず、緩衝材Aを長辺:110mm×短辺:7.0mmの長方形に裁断した。次に、カップ形状のマスク本体部の装着者側に緩衝材Aを、前記マスク本体部の上縁部に緩衝材Aの長辺がマスク本体部の左右方向に延びるように接着剤によって貼り付け、マスク本体部と緩衝材Aを接合一体化した。最後に、マスク本体部の左右両側に長さ:300mm、幅:4.0mmのゴム紐から構成されたしめ紐を超音波溶着で取り付け、図1に示すようなマスクを調製した。
(実施例2)
緩衝材Aの代わりに緩衝材Bを用い、また、スキン層が無い面を、顔面と接触する方向に配置したことを除いては、実施例1と同様にして、マスクを調製した。
緩衝材Aの代わりに緩衝材Bを用い、また、スキン層が無い面を、顔面と接触する方向に配置したことを除いては、実施例1と同様にして、マスクを調製した。
(実施例3)
緩衝材Aの代わりに緩衝材Cを用い、また、スキン層が無い面を、顔面と接触する方向に配置したことを除いては、実施例1と同様にして、マスクを調製した。
緩衝材Aの代わりに緩衝材Cを用い、また、スキン層が無い面を、顔面と接触する方向に配置したことを除いては、実施例1と同様にして、マスクを調製した。
(実施例4)
緩衝材Aの代わりに緩衝材Dを用いたことを除いては、実施例1と同様にして、マスクを調製した。
緩衝材Aの代わりに緩衝材Dを用いたことを除いては、実施例1と同様にして、マスクを調製した。
(実施例5)
緩衝材Aの代わりに緩衝材Eを用いたことを除いては、実施例1と同様にして、マスクを調製した。
緩衝材Aの代わりに緩衝材Eを用いたことを除いては、実施例1と同様にして、マスクを調製した。
(比較例1)
緩衝材Aの代わりに緩衝材Fを用いたことを除いては、実施例1と同様にして、マスクを調製した。
緩衝材Aの代わりに緩衝材Fを用いたことを除いては、実施例1と同様にして、マスクを調製した。
(比較例2)
緩衝材Aの代わりに緩衝材Gを用いたことを除いては、実施例1と同様にして、マスクを調製した。
緩衝材Aの代わりに緩衝材Gを用いたことを除いては、実施例1と同様にして、マスクを調製した。
実施例及び比較例のマスクで用いた緩衝材の物性を、以下の表1に示す。
以上のようにして得られた実施例及び比較例のマスクを、次の試験に供することで評価した。
(マスクのフィットテスト)
JIS T 8150:2021「呼吸用保護具の選択、使用及び保守管理方法」附属表JD フィットテスト手順に記載のJD.6.3.3短縮定量的フィットテストを実施した。なお、フィットテストの際の動作は、通常の呼吸を60秒間行ったとき、及び、JD.6.3.3.4フィットテストの実施b)使い捨て式防塵マスクの場合を採用し、フィットテスト測定機器として、マスクフィットテスター AccuFIT 9000 PRO MODEL 3000-J1(日本カノマックス株式会社製)を使用した。
評価方法として、通常の呼吸を60秒間行ったとき、及び、前記短縮定量的フィットテストで規定された4つの動作(前屈、発声、左右、上下)を行ったときにおけるフィットファクタを以下の式でそれぞれ求めた。
(フィットファクタ)=Cout/Cin
Cout:マスクの外側の粒子濃度
Cin:マスクの内側の粒子濃度
総合評価としては、通常の呼吸を60秒間行ったとき、及び、前記短縮定量的フィットテストで規定された4つの動作のすべてでフィットファクタが100以上の場合○、通常の呼吸を60秒間行ったとき、及び、前記短縮定量的フィットテストで規定された4つの動作のうち1つでもフィットファクタが100未満の場合×とした。
JIS T 8150:2021「呼吸用保護具の選択、使用及び保守管理方法」附属表JD フィットテスト手順に記載のJD.6.3.3短縮定量的フィットテストを実施した。なお、フィットテストの際の動作は、通常の呼吸を60秒間行ったとき、及び、JD.6.3.3.4フィットテストの実施b)使い捨て式防塵マスクの場合を採用し、フィットテスト測定機器として、マスクフィットテスター AccuFIT 9000 PRO MODEL 3000-J1(日本カノマックス株式会社製)を使用した。
評価方法として、通常の呼吸を60秒間行ったとき、及び、前記短縮定量的フィットテストで規定された4つの動作(前屈、発声、左右、上下)を行ったときにおけるフィットファクタを以下の式でそれぞれ求めた。
(フィットファクタ)=Cout/Cin
Cout:マスクの外側の粒子濃度
Cin:マスクの内側の粒子濃度
総合評価としては、通常の呼吸を60秒間行ったとき、及び、前記短縮定量的フィットテストで規定された4つの動作のすべてでフィットファクタが100以上の場合○、通常の呼吸を60秒間行ったとき、及び、前記短縮定量的フィットテストで規定された4つの動作のうち1つでもフィットファクタが100未満の場合×とした。
実施例及び比較例のマスクでフィットテストした際の、通常の呼吸を60秒間行ったとき、及び、各動作におけるフィットファクタ、及び総合評価を以下の表2に示す。なお、通常の呼吸を60秒間行ったときは、動作を特に行っていないので停止と記載した。
フィットテストの結果から、実施例にかかる、マスク本体部に有する緩衝材の動摩擦係数が高いマスクは、顔が動いても装着したマスクがずれにくく、マスク内部に有害粒子や病原菌などが侵入しにくいマスクであることがわかった。
本発明のマスクは、防塵マスクや家庭用マスクなどのマスクに好適に使用できる。
1:マスク
2:マスク本体部
3:しめ紐
4:緩衝材
5:上縁部
6:重心
2:マスク本体部
3:しめ紐
4:緩衝材
5:上縁部
6:重心
Claims (5)
- 使用者の口元及び鼻部を覆うマスク本体部と、前記マスク本体部の左右両側に取り付けられたしめ紐と、発泡体を備えた帯状の緩衝材を有しており、
前記緩衝材が、前記マスク本体部の装着者側における前記マスク本体部の上縁部に左右方向に延び設けられている、マスクであって、
以下の[測定方法]で測定した、前記緩衝材の表面の動摩擦係数が0.86以上である、マスク。
[測定方法]
(1)マスクを構成する緩衝材を1.5cm×8.0cmの長方形に裁断し、切片を得る。そして、前記切片における一方の主面に粘着テープを貼り付け、測定用試料を得る。なお、発泡体の一方の主面に樹脂が膜状に固化したスキン層を有する発泡体は、前記発泡体のスキン層を有する主面に粘着テープを貼り付け、発泡体の両方の主面に前記スキン層を有する発泡体、または、発泡体に前記スキン層を有しない発泡体は、前記発泡体のいずれか一方の主面に粘着テープを貼り付ける。
(2)静動摩擦測定機(株式会社トリニティーラボ製、品番:TL201Tt)のサンプル台(ステンレス製)に測定用試料の粘着テープを有する側を貼り付ける。
(3)前記静動摩擦測定機に付属の触覚接触子(面積:2cm2)を、前記触覚接触子の平面全面が前記測定用試料における長辺方向の端部から1cm内側へ接触するようにして、前記静動摩擦測定機の接触端子に取り付ける。
(4)前記接触端子に100gの荷重を加え前記測定用試料へ荷重を加えながら、5mm/sec.の速さ、動作距離3cmの条件で前記触覚接触子を、前記測定用試料における長辺方向におけるもう一方の端部まで前記測定用試料上を移動させる。当該移動中に測定される動摩擦力の最小値F1min(単位:N)を記録する。
(5)上述のようにして得られた動摩擦力の最小値F1minを次の式へ算入することで、動摩擦係数(μ1’)の値を算出する。
なお、N(単位:N)は垂直抗力を意味し、本測定方法における垂直抗力は(4)で接触端子に100gの荷重を加えたことから0.98(N)である。
μ1’=F1min/N - 以下の[測定方法2]で測定した前記緩衝材の表面の動摩擦係数が0.76以上である、請求項1に記載のマスク。
[測定方法2]
(1)マスクを構成する緩衝材を1.5cm×8.0cmの長方形に裁断し、切片を得る。そして、前記切片における一方の主面に粘着テープを貼り付け、測定用試料を得る。なお、発泡体の一方の主面に樹脂が膜状に固化したスキン層を有する発泡体は、前記発泡体のスキン層を有する主面に粘着テープを貼り付け、発泡体の両方の主面に前記スキン層を有する発泡体は、前記発泡体のいずれか一方の主面に粘着テープを貼り付ける。
(2)静動摩擦測定機(株式会社トリニティーラボ製、品番:TL201Tt)のサンプル台(ステンレス製)に測定用試料の粘着テープを有する側を貼り付ける。
(3)前記静動摩擦測定機に付属の触覚接触子(面積:2cm2)を、前記触覚接触子の平面全面が前記測定用試料における長辺方向の端部から1cm内側へ接触するようにして、前記静動摩擦測定機の接触端子に取り付ける。
(4)前記接触端子に300gの荷重を加え前記測定用試料へ荷重を加えながら、5mm/sec.の速さ、動作距離3cmの条件で前記触覚接触子を、前記測定用試料における長辺方向におけるもう一方の端部まで前記測定用試料上を移動させる。当該移動中に測定される動摩擦力の最小値F2min(単位:N)を記録する。
(5)上述のようにして得られた動摩擦力の最小値F2minを次の式へ算入することで、動摩擦係数(μ2’)の値を算出する。
なお、N(単位:N)は垂直抗力を意味し、本測定方法における垂直抗力は(4)で接触端子に300gの荷重を加えたことから2.94(N)である。
μ2’=F2min/N - 前記発泡体がポリウレタン発泡体である、請求項1または請求項2に記載のマスク。
- 0.5kPaの圧力をかけた際の前記緩衝材の厚さが2.0mm以上である、請求項1または請求項2に記載のマスク。
- JIS L 1096:2010 8.26 A法に規定されたフラジール法により測定した、前記緩衝材の厚さ方向を通過する空気量が56(cm3/cm2/s)以下である、請求項1または請求項2に記載のマスク。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022197266A JP2024082995A (ja) | 2022-12-09 | 2022-12-09 | マスク |
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JP2022197266A JP2024082995A (ja) | 2022-12-09 | 2022-12-09 | マスク |
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JP2024082995A true JP2024082995A (ja) | 2024-06-20 |
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2022
- 2022-12-09 JP JP2022197266A patent/JP2024082995A/ja active Pending
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