JP2018127757A - マスク - Google Patents

Abstract

【課題】粒子捕捉効率が高く、かつ通気性にも優れ、着用時のムレ感を感じさせないマスクを提供すること。【解決手段】マスクは、外層、内層及び口元層を備える多層性のマスク本体部と、一対の耳掛け部とから構成される。外層、内層及び口元層はいずれも不織布より構成されるが、特に内層をフィルター層と吸湿層を備える構成とし、さらに、フィルター層を極細繊維不織布とし、吸湿層を吸湿性不織布特に再生セルロース繊維不織布とすることにより、上記課題を解決した。【選択図】図２

Description

本発明は防塵用マスク、防花粉用マスクに関する。さらに詳しくは、粒子捕捉性と通気性を両立させ、使用に際しムレ感のない防塵用マスク、防花粉用マスクに関する。

花粉用マスク、衛生用マスク、防塵用マスクとして従来種々のタイプのマスクが提案され市販されている。近年大気浮遊物質特にＰＭ２．５への関心の高まりから、防塵性能のより高いマスクが求められている。

マスクの粒子捕捉性能を高めるためには、一般的にはマスク本体を構成する繊維層を密な構造にする手法が採用されるが、密な構造は通気性を低下させ、使用時に息苦しさを感じさせる。また通気性の低下は呼気中水分のマスク内部への蓄積をもたらし、マスク着用者に一層のムレ感を生じさせる結果となる。さらに水分の繊維表面への蓄積は、繊維層の通気性をさらに低下させてしまう。このため、使用時のムレ感を抑えつつ、粒子捕捉性と通気性を併せ持つマスクが求められていた。

他方、マスクが有効に機能するためには、マスク本体が着用者の鼻口部としっかり密着していることが肝要であるが、単に耳かけ部の張力を増す設計では、耳が痛くなるという問題がある。この問題は粒子捕捉性の高いマスクの設計において重要な課題となる。

登録実用新案第３１２９０５３号公報（以後、特許文献１）には、ポリプロピレン・スパンボンド不織布からなる最外層及び最内層と、メルトブロー不織布からなる内層部とからなる少なくとも４層のシートの多層式マスクが開示されている。

登録実用新案第３１２９０５３号公報

特許文献１に記載の考案に基づき、本発明者らがマスクの作成を種々試みた結果、メルトブロー不織布のごとき密な構造の不織布を用いると、その目付けが増すにつれ、粒子捕捉性能は増すものの、ムレ感が増幅され、使用感が劣っていく傾向があることを見出した。
そこで、本発明者らは、大気浮遊微細粒子を効果的に捕捉し、かつ使用時の吸気抵抗（通気抵抗）が少なく、長時間使用してもムレ感がなく、また耳の痛みの少ない使い捨てマスクの完成を課題として検討を進めた。

その結果、本発明者らは、マスク本体を、外層、内層及口元層を備える多層性構造とし、特に内層がフィルター層と吸湿層を備える構成とすることにより、粒子捕捉性と通気性を両立させ、かつ長期使用時においてもムレ感のないマスクとすることができることを見出し、本発明を完成するに至った。また上記内層の縁に弾性体を備える好ましい態様においては、粒子の実質的な捕捉性能を高められたマスクとなることを見出した。そして、さらに好ましい態様において、当該マスクの耳掛け部を、所定の特性を有するものとすることにより、長時間使用後においても耳の痛みを感じることが無いマスクとすることができることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明のマスクは、特定構造の多層性のマスク本体部と、当該マスク本体部の両端より延びて着用者の耳に引っ掛けられる一対の耳掛け部とを備えるマスクである。
以下、本発明のマスクについて詳細に説明する。

≪マスク本体部≫
１．マスク本体部の構成
本発明のマスク本体部は、マスク着用時に外気と接触する側より着用者鼻口部と接触する側に向けて、順に外層、内層及び口元層を備える多層性のマスク本体である。（以後の説明では、マスク着用時においてマスク本体部の外気と接触する面側を「外側」と称し、着用者鼻口部と接触する面側を「内側」と称することがある。）

ここで、前記外層は不織布の層よりなり、肉眼で目視可能な程度の粗粒子を遮断する機能を果たす。当該外層は粗粒子を遮断するのみで良いので、当該不織布の目付けは小さくて良い。
外層は単層であっても複層であっても良いが典型的には単層である。

マスク本体部は前記外層の内側に内層を備える。当該内層は更にフィルター層と吸湿層を備えている。フィルター層は微細粒子捕捉機能を高め、他方吸湿層はマスク着用時のムレ感を解消する。

上記フィルター層は単層であっても良いが、二層以上であることが捕捉性能を高める上で好ましい。

上記吸湿層は単層であっても複層であっても良い。
また吸湿層が単層の場合、吸湿層は内層において少なくとも一以上のフィルター層よりも内側に配置されていることが好ましい。したがって、フィルター層が二層または三層の場合、吸湿層は、フィルター層とフィルター層の間に挟む構成とするか、最も内側のフィルター層の内側に配置する構成とすることが好ましい。

２．マスク本体部の各層部の詳細
以下、外層、内層及び口元層の詳細について説明する。
＜外層＞
外層は粗目の粉塵等を遮断するべく、汎用の不織布により構成される。
上記汎用の不織布としては、素材別にポリオレフィン系、ポリエステル系、ポリアミド系等の合成繊維よりなる不織布を挙げることができる。また上記合成繊維の単一の繊維からなる単一成分型不織布のほか、これらの合成繊維の異種を複合させた複合型不織布も使用できる。
ポリオレフィン系の合成繊維としては、ポリエチレン系、ポリプロピレン系、ポリ１−ブテン系繊維を挙げることができる。中でも軽量性、加工性の点からポリプロピレン繊維を好適に使用できる。
これら合成繊維を原料素材とする不織布はニードルパンチ法、スパンレース法、フラッシュボンド法、スパンボンド法に代表される公知の製法によって製造された不織布を使用できるが、中でもスパンボンド不織布を好適に用いることができる。
本発明において前記外層は、肉眼で目視可能なハウスダストや粉塵等を遮断するのみでよいので、前記不織布は目付けの小さな不織布が選択される。典型的には目付が２０〜４０ｇ／ｍ^２、平均繊維径が１０〜３０μｍの不織布を採用することができる。

＜内層＞
内層は、フィルター層と吸湿層を備える。

フィルター層は、微細粒子を捕捉するべく、極細繊維不織布で構成されるが、特に極細合成繊維不織布を好適に使用できる。極細合成繊維不織布としてはメルトブロー（またはメルトブローン）不織布を好適に用いることが出来る。メルトブロー不織布は０．５〜８μｍ程度の極細繊維で出来ているため、効率よく微細粒子を捕捉する。
フィルター層は、単層または複層であっても良いが、二層以上の複層とすることにより、微細粒子の捕捉効率を高めることが出来る。
フィルター層はマスクの微粒子捕捉性能を高めるため、目付けが４０ｇ／ｍ^２以上であることが好ましく、５０ｇ／ｍ^２以上であることがより好ましい。但し、目付けが９０ｇ／ｍ^２を超えると通気抵抗が増し、着用時に息苦しくなるので好ましくない。目付けは８０ｇ／ｍ^２以下であることがより好ましい。目付けを高めるには、一層のみで高い目付けを有する不織布を用いても良いし、不織布を積層することによっても良い。
また極細繊維不織布の平均繊維径は、より好ましくは５μｍ以下、さらに好ましくは３μｍ以下である。

上記フィルター層とともに内層を構成する吸湿層は、マスク使用時の呼気中に含まれる水分を吸収することにより、ムレ感を改善する。
吸湿層は、吸湿性繊維不織布にて構成される。吸湿層は単層であっても、複層であっても良いが、典型的には単層である。
上記吸湿性繊維としては再生セルロース繊維を含有する不織布よりなる。
再生セルロース繊維としては、キュプラ、ビスコースレーヨン、ポリノジックレーヨン、ライオセル（lyocell）を挙げることができる。

また上記に言う再生セルロース繊維を含有する不織布としては、上記の再生セルロース繊維単独の不織布のほか、当該不織布の吸湿性を損なわない範囲で、再生セルロース繊維と熱可塑性合成繊維を混用した不織布が含まれる。不織布の吸湿性を損なわない前記熱可塑性合成繊維の混用率（不織布全重量に占める再生セルロース繊維重量の比率）は５０重量％以下であることが好ましく、３０重量％以下であることがより好ましい。

＜口元層＞
本発明のマスク本体部は、上記内層より内側に更に口元層が配される。口元層としては、上記外層と同様に不織布が用いられる。不織布の素材、目付けは外層と同一でなくとも良いが、溶着加工の観点からは同一素材の不織布であることが好ましい。

＜帯状可撓体と軟質弾性体＞
本発明においては、マスクの粒子捕捉性能を高めるため、任意構成成分として、帯状可撓体をマスク本体部上縁部に、軟質弾性体をマスク本体部内側上縁部又は内側上・下両縁部に設けることにより、帯状可撓体及び／または軟質弾性体を設けることにより、マスクの漏れ率を低減し、着用時の実質的な粒子捕捉率（以後、実効粒子捕捉率と称する。）を高めることが出来る。

上記帯状可撓体は、着用時にマスク本体部を着用者の顔面形状に沿って変形可能とし、マスクの漏れ率を低減する。上記帯状可撓体としては、プラスチック素材（例えばポリプロピレンと炭酸カルシウムの配合物）や薄い金属片などを挙げることが出来る。
帯状可撓体は任意の方法で設けることが出来るが、一例として、多層構造のマスク本体部の上縁部を、当該帯状弾性体を挟むように折り返し、次いで折り返し部分の端部を溶着する方法をあげることができる。

上記軟質弾性体は、上記帯状可撓体と併用することにより、漏れ率低減に大きく寄与する。
軟質弾性体としては、スポンジ状の弾性体、例えば軟質ポリウレタン発泡体を例示することができる。

≪耳掛け部≫
本発明のマスクは、上記した両端より延びて着用者の耳に引っ掛けられる一対の耳掛け部を備える。
耳掛け部としては公知の紐状弾性体またはテープ状弾性体を用いることが出来る。
また、上記紐状弾性体またはテープ状弾性体は、マスク着用時にその伸張率が４５〜６５％となるような長さとすることが好ましい。
さらに、長時間の着用においても、着用者が耳の痛さを感じないよう、耳掛け部がテープ状弾性体である場合には、その幅は４〜１４ｍｍの範囲にあることが好ましい。
また、紐状弾性体またはテープ状弾性体は、４５〜６５％の全伸張範囲においてその張力は０．３〜０．６ニュートンの範囲にあるものであることが好ましい。

以上に述べた構成になる本発明の使い捨てマスクは、大気中の微細粒子を効率よく捕捉するだけでなく、好ましい態様においては、長時間着用しても着用者にマスク内のムレ感及び耳の痛みを与えない、使用感に優れるものである。

マスク本体部の多層構造を概念的に示す図である。 マスク本体部を内側より見た図である。 マスク本体部が、外層と、二層のフィルター層と単層の吸湿層よりなる内層、及び口元層よりなる五層構造である場合における、図２のＸ−Ｘ断面図である。 マスク本体部が、帯状可撓体と図示していない軟質弾性体を備えたマスクの一例を内側より見た図である。 図４のＸ−Ｘ断面図である。 フィルター層を構成する不織布の目付と粒子捕捉率の関係を示すグラフである。

以下、添付の図１〜６を参照しつつ、本発明のマスクの構成及び作用について詳細に説明する。なお、図３、５においては、マスク本体部の構成を分かりやすく説明するため、各層の厚みを実際よりも大きく表示してある。

図１は、本発明の一実施態様であるマスク１を内側より見た図である。
マスク１は、マスク本体部２と耳掛け部３よりなる。

（マスク本体部の構成）
マスク本体部２の構成を図１に基づき説明する。マスク本体部２は不織布を素材とする多層構造となっており、着用時に外気と触れる側に外層２１、着用者鼻口部と接触する側（内側）に内層２２を備える。さらに内層２２は、フィルター層２２１と吸湿層２２２を備える。外層２１は粗粒子を遮断し、フィルター層２２１は微粒子を捕捉する。

したがい、外層２１を構成する不織布は汎用の比較的目の粗い不織布で構成されるが、内層２２のフィルター層２２１を構成する不織布は目の細かい不織布、すなわち極細繊維不織布でなければならない。

内層２２が備える吸湿層２２２は、内層２２に吸湿性能を付与する。吸湿層２２２のこの吸湿作用により、呼気中の水分が吸収され、マスク本体２と着用者の鼻口部で囲まれる
空間の湿度が低下するので、着用時のムレ感が解消または緩和される。

上記のフィルター層２２１と吸湿層２２２の各々の性能を考慮し、外側より内側へ、フィルター層２２１、次いで吸湿層２２２の順で配置される。フィルター層２２１が二層以上の場合、例えば二層の場合には、吸湿層２２２を二つのフィルター層２２１ａと２２１ｂに挟まれる状態で配置することもできる。

内層２１を含めた本体マスク部２の層構成としては、多岐のバリエーションが可能である。
内層２１が、マスク本体部２の外側から内側に、順に、フィルター層２２１と吸湿層２２２が積層されている構成をとる場合を「（フィルター／吸湿）」と略記する表示方法に従えば、マスク本体部２の多層構造としては、例えば、外層／（フィルター／吸湿）／口元層［四層構造］、外層／（フィルター／フィルター／吸湿）／口元層［五層構造］、外層／（フィルター／吸湿／フィルター）／口元層［五層構造］、外層／（フィルター／フィルター／フィルター／吸湿）／口元層［六層構造］のごとき構成を採ることが出来る。

また、マスク本体部２が、その上縁部に帯状可撓体５を、さらに上縁部または上・下両縁部に軟質弾性体４を設けることとも出来る（図４、５）。マスク本体部２の粒子捕捉率が高いマスクにおいて、軟質弾性体４または／及び帯状可撓体５を設けることは、マスク１の漏れ率を考慮した実効粒子捕捉率（後述）を高める上で有効である。

（耳掛け部）
マスク１の耳掛け部３として、ゴム、弾性不織布に代表される紐状弾性体を用いることは従来広く採用されているところである。本発明の好ましい態様においては、着用時における紐状弾性体の張力が特定範囲に収まる弾性体を採用するので、長時間使用時においても、耳の痛みの生じにくい、使用感に優れるマスクとなる。

以下の実施例、比較例における試験項目については下記の測定方法によった。
＜ＮａＣｌ捕集効率＞
・測定法：防塵マスクの規格第六条に準拠。
・測定装置：柴田科学（株）社製AP-9000（光散乱方式ＡＰ−６３２Ｆ型）
・試験粒子：ＮａＣｌ粒子［粒径０．０６μｍ〜０．１μｍ］
・粒子濃度：約３２ｍｇ／ｍ^３
・試験流量：８５リットル／ｍ^３

＜圧力損失＞
・測定法：MIL-M-36954Cに準拠。

＜マスクの漏れ率＞
・測定方法：防塵マスクの規格「漏れ率の測定方法」に準拠。
・漏れ率測定器：防護マスク漏れ率試験装置（ＴＳＩ社製）
・塩化ナトリウムエアロゾル発生装置：アエロゾル発生器（ＴＳＩ社製）
上記粒子捕捉漏れ率（以後、漏れ率と称する。）は下記の実効粒子捕捉率の算出に用いられる。
＜実効粒子捕捉率＞
下式により、実効粒子捕捉率を算出し、マスク着用時の実質的な粒子捕捉性能の指標とした。
実効粒子捕捉率（％）＝ＮａＣｌ捕集効率（％）×（１−-漏れ率（無次元））

＜官能試験＞
官能検査員５名の各々に、マスクを１時間連続して着用させ、ムレ感、耳の痛みを評価する。

また、不織布の特性を示す項目の測定は下記方法に拠った。
＜目付け＞
ＪＩＳ Ｌ１９１３（一般長繊維不織布試験方法）に準拠。
＜平均繊維径＞
デジタル顕微鏡による観察により求めた。

［実施例１］
外層、内層フィルター層、内層吸湿層、及び口元層として、下記の不織布を上記の順に積層し、本体マスク部を作成した。
・外層：目付け３０ｇ／ｍ^２、平均繊維径２０μｍ、厚み０．１ｍｍのポリプロピレン製スパンボンド不織布
・内層フィルター層：目付け２０ｇ／ｍ^２、平均繊維径５μｍ、厚み０．０６ｍｍのポリプロピレン製メルトブロー不織布の二枚重ね（総目付け４０ｇ／ｍ^２）
・吸湿層：目付け１８ｇ／ｍ^２、平均繊維径２０μｍ、厚み０．０６ｍｍのレーヨン製不織布
・口元層：目付け２０ｇ／ｍ^２、平均繊維径２０μｍ、厚み０．０５ｍｍのポリプロピレン製スパンボンド不織布
上記のマスク本体部を試験片として、ＮａＣｌ捕集効率、吸気抵抗を測定した。結果を表１に示す。
他方、上記本体マスク部に耳付け部を取り付け、マスクを作成した。作成したマスクを５名の着用者に装着し、粒子捕捉漏れ率、圧力損失、及びムレ感の官能試験を実施した。結果を表１に示す。

［実施例２］
実施例１において、内層フィルター層を、目付け２０ｇ／ｍ^２、平均繊維径５μｍ、厚み０．０８ｍｍのポリプロピレン製メルトブロー不織布の三枚重ねとし、内層フィルター層の総目付け６０ｇ／ｍ^２とした他は同様にしてマスク本体部を作成し、同様の試験を行った。結果を表１に示す。

［実施例３］
実施例１において、内層フィルター層を、目付け３５ｇ／ｍ^２、平均繊維径７μｍ、厚み０．０８ｍｍのポリプロピレン製メルトブロー不織布の二枚重ね（総目付け７０ｇ／ｍ^２）とした他は同様にしてマスク本体部を作成し、同様の試験を行った。結果を表１に示す。

［比較例１］
実施例１において、内層吸湿層を欠く構成とした他は同様にしてマスク本体部を作成し、同様の試験を行った。結果を表１に示す。

［実施例４］
実施例１において、内層フィルター層を、目付け２０ｇ／ｍ^２、平均繊維径５μｍ、厚み０．０６ｍのポリプロピレン製メルトブロー不織布の一枚（総目付け２０ｇ／ｍ^２）とした他は同様にしてマスク本体部を作成し、同様の試験を行った。結果を表１に示す。

［実施例５］
実施例２と同一のマスクを用いて、７名の試験者にマスクを着用させ、漏れ率を測定し
た。漏れ率の平均値は５０％であった。実効粒子捕捉率は４４％となる。

［実施例６］
実施例２と同一の構成になる積層不織布の上縁部に炭酸カルシウム配合ポリプロピレン製の帯状可撓体（幅３ｍｍ、厚さ０．７ｍｍ）を当てて折り返し、折り返し端部を熱溶着させることにより、その上縁部に帯状可撓体を備えるマスク本体部を作成し、次いで当該マスク本体の内側上縁部に、軟質ポリウレタン発泡体よりなる厚さ８ｍｍ、幅１２ｍｍの帯状弾性体を設け、マスクを作成した。実施例５と同様に漏れ率を測定した。漏れ率の平均値は３４％であった。実効粒子捕捉率は５８％へと向上した。

［実施例７］
実施例２と同一のマスクを用いて、７名の試験者に連続して１時間着用させ、耳の痛みの度合いを評価した。ここで、耳掛け部は幅３ｍｍの紐状弾性体を用いた。
引っ張り試験機にてあらかじめ当該弾性体の引っ張り挙動を測定の結果、伸張率４５〜６５％の全範囲において、張力は０．４から０．６ニュートンの範囲であった。
また、耳掛け部の長さは７名の試験者に共通であったが、着用時の伸張率が４８〜５２％の範囲にあることを確認した。
次いで、官能試験（耳の痛み）を実施したところ、２名が全く感じない、５名がやや弱い痛みを感じる結果となった。

［実施例８］
実施例７において、幅３ｍｍの紐状弾性体に代えて、幅６ｍｍのテープ状弾性体を用いた他は同様の試験を行った。
なお、引っ張り試験機にてあらかじめ当該弾性体の引っ張り挙動を測定の結果、伸張率４５〜６５％の全範囲において、張力は０．４から０．６ニュートンの範囲であった。
次いで、着用官能試験を実施したところ、７名全員が痛みを感じない結果となった。

以上、本発明のマスクは、粒子捕捉性能と通気性のバランスに優れ、ムレ感の無い、使用感の優れるものである。図６より、内層のフィルター層の目付けの合計が４０ｇ／ｍ^２以上である場合には、粒子捕捉性能が特に優れるマスクとなることが明らかである。

１．マスク
２．マスク本体部
２１．外層
２２．内層
２２１．フィルター層
２２１ａ．フィルター層が二層である場合の第一の層
２２１ｂ．フィルター層が二層である場合の第二の層
２２２．吸湿層
２３．口元層
３．耳掛け部
４．軟質弾性体
５．帯状可撓体

Claims (18)

1. 着用者の鼻口部を覆うマスク本体部と、
   前記マスク本体部の両端より延びて着用者の耳に引っ掛けられる一対の耳掛け部とを備えるマスクであって、
   前記マスク本体部は、マスク着用時に外気と接触する側より着用者鼻口部と接触する側に向けて、順に外層、内層及び口元層を備え、
   前記外層は不織布の層よりなり、
   前記内層は、
   極細繊維不織布よりなる一又は二以上の層により構成されるフィルター層と、
   吸湿性繊維不織布よりなる一又は二以上の層により構成される吸湿層とを備え、
   前記口元層は不織布よりなり、かつ
   前記フィルター層を構成する前記極細繊維不織布の目付（ｇ／ｍ^２）の値は、前記外層の不織布の目付（ｇ／ｍ^２）の値以上である
   ことを特徴とするマスク。
2. 前記外層の不織布の目付（ｇ／ｍ^２）の値は２０〜４０ｇ／ｍ^２であり、前記極細繊維不織布の目付（ｇ／ｍ^２）の値は４０ｇ／ｍ^２以上である請求項１に記載のマスク。
3. 前記内層は、二層または三層のフィルター層及び一層の吸湿層とからなる請求項１又は２に記載のマスク。
4. 請求項３において、前記内層を構成する吸湿層はフィルター層の間に配置されているマスク。
5. 請求項３において、前記内層を構成する吸湿層はフィルター層よりも内側に配置されているマスク。
6. 前記極細繊維不織布は極細合成繊維不織布のメルトブロー不織布である請求項１〜５のいずれか一項に記載のマスク。
7. 前記メルトブロー不織布はポリプロピレン不織布である請求項６に記載のマスク。
8. 前記吸湿性繊維不織布は再生セルロース繊維系不織布である請求項１〜７のいずれか一項に記載のマスク。
9. 前記再生セルロース繊維系不織布はレーヨン不織布である請求項８に記載のマスク。
10. 前記外層及び口元層を構成する不織布はスパンボンド不織布である請求項１〜９のいずれか一項に記載のマスク。
11. 前記スパンボンド不織布はポリプロピレン系不織布である請求項１０に記載のマスク。
12. 前記極細繊維不織布の目付の合計は４０ｇ／ｍ^２以上９０ｇ／ｍ^２以下である請求項２〜１１のいずれか一項に記載のマスク。
13. 前記極細合成繊維不織布の目付の合計は４０ｇ／ｍ^２以上８０ｇ／ｍ^２以下である請求項１２に記載のマスク。
14. 前記マスク本体部上縁部に帯状可撓体を設けた請求項１〜１３のいずれか一項に記載のマスク。
15. 前記マスク本体部の、上縁部または上・下縁部にさらに軟質弾性体を設けた請求項１４に記載のマスク。
16. 前記軟質弾性体は軟質ポリウレタン発泡体である請求項１５に記載のマスク。
17. 前記耳掛け部は、紐状またはテープ状の弾性体であって、
    マスク着用時における前記弾性体の伸長率は４５〜６５％の範囲にあり、かつ
    その伸張率４５〜６５％の全範囲において、張力が０．３〜０．６ニュートンの範囲にある
    ことを特徴とする請求項１〜１６に記載のマスク。
18. 前記テープ状弾性体の幅は４〜１４ｍｍである請求項１７に記載のマスク。