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Die Erfindung betrifft eine Textilstruktur für eine Schutzmaske und eine Schutzmaske zum Schutz vor Schadstoffen und Krankheitserregern.
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Das Grundprinzip einer Schutzmaske besteht darin, durch ein Filtermaterial Nase und Mund des Trägers zu bedecken und diesen, aber auch dessen Mitmenschen vor entsprechenden Schadstoffen und Krankheitserregern zu schützen. Derzeit als Schutzmasken bekannt sind Mund-Nasen-Bedeckungen (MNB), medizinische Mund-Nasen-Schutzmasken (MNS), auch als Operations (OP)-Masken bezeichnet, und Partikelfiltrierende Halbmasken (FFP-Masken). FFP-Masken sind je nach Filterleistung in verschiedene Klassen einzuteilen, nämlich FFP1, FFP2 und FFP3. Die FFP-Masken können zudem mit einem Atmungsventil ausgestattet sein, wodurch dem Träger der Schutzmasken das Ausatmen erleichtert wird. Dadurch reduziert sich jedoch der Schutz für Dritte.
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Die Filterleistung ist im Wesentlichen abhängig von der Ausgestaltung des Filters. Dies setzt natürlich voraus, dass die Schutzmaske im Wesentlichen leckagefrei am Gesicht des Trägers anliegt. Je höher die Filterleistung der Schutzmaske ist, und damit in der Regel auch der Schutz vor Schadstoffen und Krankheitserregern, desto höher ist auch der Atmungswiderstand. Der Begriff „Atmungswiderstand“ ist nicht im medizinischen Sinne als auf die in der Lunge zu überwindenden Kräfte zu verstehen, sondern umfasst auch die außerhalb des menschlichen Körpers bestehenden Widerstände. Derartige Widerstände beziehen sich im Sinne der vorliegenden Anmeldung auf die durch die Schutzmaske entstehenden Strömungswiderstände.
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Mit zunehmendem Schutz einer Schutzmaske steigt also der Atmungswiderstand, wodurch die Atmung für den Träger der Maske erheblich erschwert wird. Dies kann sogar bis zu einer unzureichenden Sauerstoffversorgung des Benutzers führen. Dies kann zu erheblichen Beeinträchtigungen für den Benutzer bei der Ausübung insbesondere körperlicher Tätigkeiten führen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Textilstruktur für eine Schutzmaske vorzusehen, die einen hohen Schutz gegen Schadstoffe und Krankheitserregern bei zugleich hohem Atmungskomfort für den Träger einer Schutzmaske mit entsprechender Textilstruktur liefert.
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Diese Aufgabe wird durch eine Textilstruktur für eine Schutzmaske nach Anspruch 1 gelöst.
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Der Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, eine Schutzmaske zu schaffen, die dem Träger einen hohen Schutz gegen Schadstoffe bei zugleich hohem Atmungskomfort ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch eine Schutzmaske nach Anspruch 9 gelöst.
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Die Textilstruktur für eine Schutzmaske umfasst eine Textilabstandsstruktur mit einer ersten Strukturfläche und einer zweiten Strukturfläche. Die erste Strukturfläche und die zweite Strukturfläche sind durch Polfäden miteinander verbunden. Zudem sind die erste Strukturfläche und die zweite Strukturfläche durch die Polfäden auch in einem vorbestimmten Abstand zueinander gehalten. An der ersten Strukturfläche ist eine Schutzschicht vorgesehen. Diese Schutzschicht ist luft-, viren-, bakterien-, aerosol- und flüssigkeitsdicht.
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Die Abstandsstruktur der erfindungsgemäßen Textilstruktur entspricht einer sogenannten 3D-Struktur, während hingegen in Textilstrukturen herkömmlicher Schutzmasken lediglich 2D-Strukturen zum Einsatz kommen. Die Abstandsstruktur ist derart ausgebildet, dass zwischen den Strukturflächen ein Durchströmen der Luft ermöglicht ist. Die auf der ersten Strukturfläche vorgesehene Schutzschicht ist luftdicht und blockiert eine solche Luftströmung. Die erfindungsgemäße Schutzmaske weist eine beim Tragen der Schutzmaske dem Benutzer abgewandte Außenfläche, eine dem Benutzer zugewandte Innenfläche und eine umlaufende Stirnfläche auf. Die Außenfläche ist mindestens teilweise durch die Schutzschicht der erfindungsgemäßen Textilstruktur gebildet.
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Die luftdichte Schutzschicht bewirkt, dass Schadstoffe und Krankheitserreger nicht durch die Außenfläche der Schutzmaske dringen können und bietet dadurch einen sehr hohen Schutz für den Maskenträger. Zugleich ermöglicht die Abstandsstruktur dem Maskenträger eine vereinfachte Atmung mit geringem Atmungswiderstand. Atmet der Maskenträger aus, strömt die Luft durch die Abstandsstruktur bis zu der die Außenfläche bildende Schutzschicht. Da die Schutzschicht luftdicht ist, strömt die ausgeatmete Luft nicht durch die Schutzschicht hindurch, sondern innerhalb der Abstandsstruktur bis hin zur Außenumgebung. Beim Einatmen strömt die frische Luft den gleichen Weg zurück, von der Außenumgebung über die Abstandsstruktur bis hin zum Träger der Schutzmaske.
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Die erste Strukturfläche und die zweite Strukturfläche begrenzen vorzugsweise einen Durchströmungsraum, der zur Luftzirkulation dient. Durch diesen Durchströmungsraum kann Atmungsluft strömen. Der Durchströmungsraum ist lediglich mit Polfäden durchzogen, bietet j edoch ausreichend Hohlraum, um einen Luftstrom mit nur geringem Strömungswiderstand zu ermöglichen. Atmet der Maskenträger aus, dringt die Luft in die Abstandsstruktur ein und strömt von der Schutzschicht blockiert weiter entlang des Durchströmungsraumes bis die Luft aus der Abstandsstruktur in die Umgebung austritt.
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Die Abstandsstruktur ist vorzugsweise als Abstandsgewirke, insbesondere als Abstandsgestrick, vorteilhaft als Abstandsgewebe ausgebildet. Dadurch wird eine industrielle Fertigung der Schutzmaske mit hohen Stückzahlen ermöglicht.
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Es ist vorteilhaft vorgesehen, dass die Schutzschicht aus einem oder einer Kombination von Materialien Polyester, Polyamid, Polypropylen, Polyurethan und Polytetrafluorethylen besteht. Diese Materialien sind insbesondere wasserabweisend, wodurch eine hohe Hygiene der Textilstruktur gewährleistet werden kann. Die Schutzschicht ist vorzugsweise auf der ersten Strukturfläche aufgenäht. Alternativ kann die Schutzschicht auch mit der ersten Strukturfläche verklebt sein. Es kann vorteilhaft sein, die Schutzschicht mit der ersten Strukturfläche zu verkleben und diese aufzunähen.
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An der zweiten Strukturfläche ist vorzugsweise eine Filterschicht vorgesehen. Die Filterschicht filtert die aus der Abstandsstruktur ausströmende oder die in die Abstandsstruktur einströmende Luft. Die Filterschicht kann an den gewünschten Filtergrad und an den entsprechenden Atmungswiderstand angepasst werden. Die Filterschicht ist vorzugsweise aus einem Gewebe, einem Gestrick, einem Gewirke, einem Gelege, einem Vliesstoff, einer Beschichtung oder einer Folie gebildet. Die Filterschicht ist auf der zweiten Strukturfläche vorzugsweise auflaminiert, aufgenadelt oder aufgenäht. Alternativ kann die Filterschicht auch austauschbar an der Textilstruktur gehalten sein. Für eine derartige Befestigung wären entsprechende Taschen an der Textilstruktur vorzusehen. Eine derartige Befestigung ermöglicht eine separate Reinigung oder einen vollständigen Austausch der Filterschicht auf einfache Weise. Durch die Kombination aus der Schutzschicht und der Filterschicht können auf den Benutzer gerichtete Schadstoffe und Krankheitserreger beispielsweise via Tröpfchenübertragung durch einen Gesprächspartner geblockt werden. Die über die Abstandsstruktur angesaugte und ausgeblasene Luft wird durch die Filterschicht filtriert. Somit werden insbesondere gerichtete Luftströme, Tröpfchen etc. sehr gut durch die Schutzschicht am Durchdringen der Schutzmaske gehindert, während ungerichtete Schadstoffe und Erreger, die stirnflächig der Schutzmaske in die Abstandsstruktur gelangen, durch die Filterschicht filtriert werden. Die Filterschicht kann nach Belieben dem Einsatzzweck in Dicke und Typ angepasst werden.
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Es ist vorteilhaft vorgesehen, dass an der umlaufenden Stirnfläche der Schutzmaske mindestens eine Öffnung vorgesehen ist, welche über den Durchströmungsraum der Abstandsstruktur eine Strömungsverbindung zwischen der Außenumgebung und dem durch den Benutzer und der Schutzmaske begrenzten Maskeninnenraum bildet. Durch die luftdichte Schutzschicht ist der Transport der Atemluft vom Maskeninnenraum in die Außenumgebung und zurück nicht unmittelbar über Innen- und Außenfläche der Schutzmaske möglich. Durch die Öffnungen an der umlaufenden Stirnfläche der Schutzmaske kann die Luft in die Abstandsstruktur und über die Filterschicht in den Maskeninnenraum strömen. Beim Ausatmen strömt die Luft durch die Filterschicht zurück in die Abstandsstruktur und tritt von dort durch die Öffnung an der umlaufenden Stirnfläche in die Außenumgebung wieder aus.
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Der Begriff „Öffnung“ ist derart zu verstehen, dass die Abstandsstruktur an der umlaufenden Stirnfläche der Schutzmaske nicht luftdicht verschlossen ist. Es kann zweckmäßig sein, in bestimmten Konturbereichen der Schutzmaske die umlaufende Stirnfläche teilweise zu verschließen, um dort einen Luftausstoß zu unterbinden. So ist es vorteilhaft, die Stirnfläche, die einem Bereich der Augenpartie des Benutzers zugewandt ist, zu verschließen. Dadurch kann beispielsweise ein Beschlagen einer Brille eines Brillenträgers vermieden werden. Durch das gezielte Verschließen der Stirnfläche kann der Lufteinlass und der Luftauslass der Schutzmaske beliebig den Wünschen des Maskenträgers angepasst werden.
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Es ist vorteilhaft vorgesehen, dass die Schutzmaske waschbar ist. Der Begriff „waschbar“ impliziert, dass die Schutzmaske nach einem Waschgang weiterhin funktionsfähig ist. Demnach ist die Textilstrukturen derart ausgebildet, dass durch einen Waschvorgang die Textilstruktur nicht beschädigt wird.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische, perspektivische Darstellung einer Schutzmaske mit einer Textil struktur,
- 2 eine schematische Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Textilstruktur,
- 3 eine schematische Schnittdarstellung der Textilstruktur mit geschlossener Stirnfläche und
- 4 eine schematische, perspektivische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Schutzmaske mit partiell geschlossener Stirnfläche.
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In 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schutzmaske 1 gezeigt. Die Schutzmaske1 ist aus einer Textilstruktur 2 gebildet. Die Textilstruktur 1 umfasst Befestigungselemente 23 zum Halten der Schutzmaske 1 am Kopf des Maskenträgers 24 (schematisch in 2 angedeutet). Die Schutzmaske 1 ist dabei derart geformt, dass Nase und Mund des Benutzers 24 beim Tragen der Schutzmaske 1 bedeckt sind.
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Die Schutzmaske 1 umfasst eine dem Benutzer 24 abgewandte Außenseite 15, eine dem Benutzer 24 zugewandte Innenseite 16 und eine an der Außenkontur der Schutzmaske 1 umlaufende Stirnfläche 17. Vorzugsweise ist die Schutzmaske 1 derart gestaltet, dass diese mit der Außenkontur im Wesentlichen am Benutzer 24 anliegt. Die Strömungsleckage, also die zwischen Schutzmaske 1 und dem Benutzer 24 ausströmende Luft, sollte möglichst gering sein, um einen möglichst hohen Schutz gegen Schadstoffe und Krankheitserreger zu ermöglichen. Im Ausführungsbeispiel sind die Befestigungselemente 23 als in etwa kreisrunde Halteöffnungen 25 in der Schutzmaske 1 ausgebildet. Der Benutzer 24 kann die Schutzmaske 1 über die Halteöffnungen 25 an seinen Ohren aufhängen, so dass die Schutzmaske 1 am Benutzer 24 gehalten ist. Anstelle derartiger Halteöffnungen 25 in der Textilstruktur 2 können auch elastische Haltebänder zum Umspannen der Ohren oder des Kopfes vorgesehen werden. Alternativ sind auch andere Befestigungselemente denkbar.
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In 2 ist ein schematischer Querschnitt der Schutzmaske 1 nach dem Ausführungsbeispiel in 1 gezeigt. Die schematisch dargestellte Textilstruktur 2 umfasst eine textile Abstandsstruktur 3. Die Abstandsstruktur 3 besitzt eine erste Strukturfläche 6 und eine zweite Strukturfläche 7. An der ersten Strukturfläche 6 ist eine Schutzschicht 4 angeordnet. Die Schutzschicht 4 ist luft-, bakterien-, aerosol- und flüssigkeitsdicht. An der zweiten Strukturfläche 7 ist eine Filterschicht 5 angeordnet. Die erste Strukturfläche 6 und die zweite Strukturfläche 7 sind durch Polfäden 8 miteinander verbunden. Die Polfäden 8 sind abstandshaltende Verbindungsfäden. Demnach werden die erste Strukturfläche 6 und die zweite Strukturfläche 7 durch die Polfäden 8 in einem vorbestimmten Abstand a zueinander gehalten. Der Abstand a beträgt vorzugsweise zwischen 0,5 mm bis 5 mm, insbesondere 2,5 bis 3,5 mm. Die Strukturflächen 6, 7 sind über die gesamte Textilstruktur in einem im Wesentlichen gleichbleibenden Abstand a angeordnet. Die erste Strukturfläche 6 und die zweite Strukturfläche 7 begrenzen einen Durchströmungsraum 9. In dem Durchströmungsraum 9 verlaufen die Polfäden 8 zwischen den Strukturflächen 6 und 7 hin und her. Die Anzahl der Polfäden ist jedoch ausreichend gering, dass der im Durchströmungsraum 9 verbleibende Hohlraum zwischen den Polfäden 8 ausreichend ist, um eine Luftströmung 21 mit geringem Strömungswiderstand zu ermöglichen.
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Die in 2 gezeigte Abstandsstruktur 3 ist im Ausführungsbeispiel als Abstandsgewirke, insbesondere als ein Rechts-Rechts-Gewirke ausgebildet. In einer alternativen Ausführung der Textilstruktur 2 kann es zweckmäßig sein, die Abstandsstruktur 3 als ein Abstandsgestrick, insbesondere ein Rechts-Rechts-Gestrick oder als ein Abstandsgewebe, insbesondere ein Doppelgewebe auszubilden. Die Polfäden 8 sind vorzugsweise als ein Monofil, insbesondere ein aus Polyester gebildeter Monofilfaden gebildet.
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Die in 2 gezeigten Strukturflächen 6, 7 sind vorzugsweise aus unterschiedlichen Fadensystemen gebildet. Die Maschenbildung der Fadensysteme ist vorzugsweise durch gleichartige Garntypen mit Feinheiten größer 11 dtex gebildet. Im Ausführungsbeispiel sind die für die verschiedenen Fadensysteme verwendeten Garne in Feinheit, Texturierung und chemischer Basis gleich, wodurch eine kostengünstige Fertigung der Abstandsstruktur erzielt werden kann. Es kann jedoch auch zweckmäßig sein, in einer alternativen Ausführungsform in Feinheit, Texturierung und chemischer Basis verschiedene Garne für die jeweiligen Fadensysteme vorzusehen. Bevorzugt sind die Garne aus Polyester, Polyamid, Polypropylen oder ähnlichen Werkstoffen gebildet. Die Werkstoffe sind vorzugsweise wasserabweisend, wodurch eine gute Atmungsaktivität der Abstandsstruktur gewährleistet wird. Dadurch setzt sich die Feuchtigkeit nicht in der Abstandsstruktur fest. Somit ist weiterhin eine widerstandsarme Durchströmung der Abstandsstruktur gewährleistet. Die Fadensysteme der Abstandsstruktur sind vorzugsweise mit einer Maschinenfeinheit zwischen E5 bis E46, insbesondere zwischen E18 bis E28 gebildet. In einer bevorzugten Ausführung sind die Fadensysteme der Abstandsstruktur mit einer Maschinenfeinheit E22 ausgebildet.
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In 2 ist die Gesichtskontur des Benutzers 24 als eine gestrichelte Linie dargestellt. Trägt der Benutzer 24 eine Schutzmaske 1, bildet sich ein Maskeninnenraum 20, der durch die Gesichtskontur des Benutzers 24 und die Schutzmaske 1 begrenzt ist. Atmet der Benutzer 24 aus, strömt die Luft in den Maskeninnenraum 20 ein. Die Luftströmung 21 verläuft durch die Filterschicht 16 in die Abstandsstruktur 3. Aufgrund der Luftundurchlässigkeit der Schutzschicht 4 tritt die Luftströmung 21 nicht aus der Außenfläche 15 der Schutzmaske 1 aus, sondern strömt in der Abstandsstruktur 3 weiter bis zu einer an der umlaufenden Stirnfläche 17 vorgesehenen Öffnung 18. An dieser Öffnung tritt die Luftströmung 21 an der umlaufenden Stirnseite 17 der Schutzmaske 1 aus. Die Öffnung 18 ist als ein Bereich an der umlaufenden Stirnfläche 17 zu verstehen, in welchem die Stirnfläche 17 der Abstandsstruktur 3 luftdurchlässig ist. Demnach besitzt die Schutzmaske 1 an denjenigen Bereichen der umlaufenden Stirnfläche 17 Öffnungen 18, an welchen die umlaufende Stirnfläche 17 nicht luftdicht verschlossen ist. Atmet der Benutzer 21 ein, bildet sich eine Luftströmung 21, die von der Außenumgebung 19 über die Öffnung 18 der Schutzmaske 1 in die Abstandsstruktur 3 verläuft. Von dort aus strömt die Luft 21 über die Filterschicht 5 in den Schutzinnenraum 20.
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Die Kombination aus der luftdurchlässigen Abstandsstruktur 3, der Schutzschicht 4 und der Filterschicht 5 bildet einen erhöhten Schutz vor Schadstoffen und Krankheitserregern 22 für den Maskenträger und ermöglicht diesem zugleich ein angenehmes Atmen über die Luftzirkulation in der Abstandsstruktur 3 mit geringem Atmungswiderstand.
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Wie in 2 gezeigt, werden durch die Schutzschicht 4 Schadstoffe und Krankheitserreger 22 am Durchdringen der Schutzmaske 1 gehindert. Dadurch wird vermieden, dass Schadstoffe und Krankheitserreger 22 über die Außenfläche der Schutzmaske 1 in den Maskeninnenraum 20 gelangen. Die Schutzschicht 4 ist auf der ersten Strukturfläche 6 der Abstandsstruktur 3 aufgenäht. Es kann aber auch zweckmäßig sein, die Schutzschicht 4 mit der ersten Strukturfläche 6 zu verkleben, insbesondere thermoplastisch zu verkleben. Eine derartige Verklebung kann auch mit einem Vernähen der Schutzschicht 4 kombiniert werden.
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Die Filterschicht 5 ist aus einem Gewebe, einem Gestrick, einem Gewirke, einem Gelege, einem Vliesstoff, einer Beschichtung oder einer Folie gebildet. Es können auch andere Werkstoffe eingesetzt werden, die zur Filtration der Luft geeignet sind. So kann die Filterschicht 5 an die Anforderungen des Benutzers 24 angepasst werden.
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In 3 ist ein Querschnitt der Textilstruktur 1 gezeigt, in der die Filterschicht 5 in einem Filtereinfassband 26 gehalten ist. Das Filtereinfassband 26 ist im Ausführungsbeispiel mit der Schutzschicht 4 und der Filterschicht 5 vernäht. Die hierfür vorgesehene Naht ist durch die Linie 27 angedeutet. Auch andere Befestigungsarten können zweckmäßig sein. Die Filterschicht 5 ist vorzugsweise auf der zweiten Strukturfläche 7 aufgenäht. Es kann zweckmäßig sein, die Filterschicht 5 alternativ auf die zweite Strukturfläche 7 der Abstandsstruktur 3 aufzulaminieren oder aufzunadeln.
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Anstelle des aufgenähten Einfassbandes 27 kann die Filterschicht austauschbar an der zweiten Strukturfläche 7 der Abstandsstruktur 3 gehalten sein. So sind in einer alternativen Ausführung der Schutzmaske 1 Befestigungstaschen vorgesehen, in welche die Filterschicht 5 einsteckbar ist. Alternativ sind auch andere Befestigungsmittel wie ein Klettverschluss, die einen Austausch der Filterschicht 5 ermöglichen, denkbar. Dadurch kann die Filterschicht 5 auf einfache Art und Weise gegen eine neue oder eine andere Filterschicht mit anderen Filtereigenschaften ersetzt werden. Auch ein separates Waschen der Filterschicht 5 ist durch die Austauschbarkeit möglich.
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In 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schutzmaske 1 gezeigt. Die Schutzmaske 1 ist an ihrer umlaufenden Stirnfläche 17 entlang eines Bereiches der Außenkontur der Schutzmaske 1, der der Augenpartie des Benutzers 24 zugewandt ist, mittels eines Verschlusses 28 verschlossen. Dieser Verschluss 28 ist durch eine gezackte Linie in 4 dargestellt. Ein derartiger Verschluss 28 verhindert lokal den Aus- und Eintritt von Luft über die Abstandsstruktur 3 im verschlossenen Bereich der Stirnfläche 17. Dadurch wird im konkreten Ausführungsbeispiel ein Anströmen der Augenpartie des Benutzers 24 vermieden. Diese Ausgestaltung der Schutzmaske 1 ist besonders für Brillenträger von Vorteil, da das Beschlagen der Gläser vermieden wird. In einer alternativen Ausführung kann die umlaufende Stirnfläche 17 der Schutzmaske 1 auch an anderen Abschnitten verschlossen bzw. geöffnet werden. Dadurch kann eine gezielte Luftentweichung in der Schutzmaske 1 eingestellt werden. In einer vorteilhaften Ausführung ist ein derartiger Verschluss 28 durch die in 3 schematisch dargestellten Einfassbänder 26 erzielt. In dieser Ausführung sind die Einfassbänder 26 luftdicht gestaltet. In alternativen Ausführungen sind auch andere Verschlussarten der umlaufenden Stirnfläche 17 denkbar.
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In einem alternativen Ausführungsbeispiel ist die Schutzmaske 1 ohne Filterschicht 5 ausgebildet. Eine derartige Schutzmaske 1 kann dennoch ein Einfassband 26 aufweisen, wodurch die Schutzmaske 1 an ihrer umlaufenden Stirnfläche 17 zumindest teilweise durch das Einfassband 26 verschlossen ist. In einer alternativen Ausführung der Schutzmaske 1 umschließt das Einfassband 26 die umlaufende Stirnfläche 17 vollständig.
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Die erfindungsgemäße Textilstruktur kann für jede Art von Schutzmasken verwendet werden.
