JP2018172806A - マスク - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、静電気の帯電加工を施した不織布によりウイルスや微小粒子状物質を吸着・捕捉するマスクが知られている。また、平均繊維径が数百〜数千ナノメートルの超微細繊維であるナノファイバー不織布を使用したマスクが知られている(例えば、特許文献1)。
前記マスク本体が、帯電加工を施した不織布とナノファイバー不織布との積層体を有することを特徴とするマスクにより上記課題を解決したものである。
マスク10は所謂「プリーツ加工型」と呼ばれる形態のもので、マスク本体11は、複数(図1では4本)の横方向の折り目14から形成されるプリーツ(襞)16を有している。当該プリーツ16は、使用前では2つの略Ω字状に折り畳まれており、これを使用時に展開するとマスク10の外側に向かって膨らむ立体形状となるように構成されている。このように、マスク本体11がプリーツ加工されることで、使用者の口元がマスク本体11の内側面と物理的に接触することが少なくなるので、装着時の呼吸や会話の妨げになり難くなる。
このように、マスク本体11が、帯電加工を施した不織布23とナノファイバー不織布24との積層体を有することで、空気中に浮遊する花粉はもとより、様々な大きさのウイルスや大気汚染物質の高い捕集効率を得つつ、良好な通気性を確保することができる。更には、マスクの通気性及び捕集効率の劣化を抑制でき、マスクの経時的な品質を維持することができる。
なかでも、生産性、保形性の観点から、不織布が好ましく、ポリエステル系繊維、ポリプロピレン系繊維からなる不織布がより好ましく、特にポリプロピレン系繊維からなる不織布が好ましい。
マスク本体11は、例えば、縫製、超音波溶着、熱融着等により適宜形成することができる。
ナノファイバー不織布24の不織布基材27には、一般にマスクの材料として周知のものを用いることができる。例えば、ポリエステル系繊維、ポリプロピレン系繊維、ナイロン系繊維、ウレタン系繊維、ポリエチレン系繊維、ポリアミド系繊維、レーヨン、コットン、羊毛等からなる不織布、ガーゼ、紙、透湿性樹脂シート等が挙げられ、これらを単独あるいは2種以上を混合して製造することができる。
なかでも、生産性、保形性の観点から、不織布が好ましく、ポリエステル系繊維、ポリプロピレン系繊維からなる不織布がより好ましく、特にポリエステル系繊維とポリプロピレン系繊維を混合して製造する不織布が好ましい。
不織布基材27の平均繊維径は、1μm以上であることが好ましく、1〜300μmであることが好ましく、10〜200μmであることがより好ましく、20〜100μmであることが特に好ましい。
また、不織布基材27の目付は、0.5〜50g/m2であることが好ましく、1〜20g/m2であることがより好ましく、2〜10g/m2であることが特に好ましい。
ナノファイバーの平均繊維径は1μm未満であるが、生産性、通気性の観点から、好ましくは20〜500nm、より好ましくは30〜150nm、更に好ましくは40〜100nm、特に好ましくは50〜90nmである。尚、ナノファイバーの平均繊維径は、走査型電子顕微鏡(SEM)観察によって測定することができる。
紡糸原液のナノファイバーの濃度は、1〜30質量%が好ましく、3〜20質量%がより好ましく、5〜15質量%が特に好ましい。
また、ナノファイバー不織布24の目付は、生産性、通気性の観点から、1〜30g/m2であることが好ましく、2〜20g/m2であることがより好ましく、3〜10g/m2であることが特に好ましい。
ナノファイバー不織布24のナノファイバーのみの目付は、生産性、粒子捕集力、通気性の観点から、0.001〜0.5g/m2であることが好ましく、0.01〜0.3g/m2であることがより好ましく、特に0.05〜0.1g/m2であることが特に好ましい。
また、ナノファイバー不織布24に積層されたナノファイバーの厚さは、3〜100μmであることが好ましく、5〜80μmであることがより好ましく、10〜50μmであることが特に好ましい。
また、図2では、5層の多層構造を有するマスク本体11を例示しているが、マスク本体11は積層体であればよく、好ましくは3層以上、より好ましくは3層〜5層の積層体とすることができる。
ノーズフィッターやマウスバーとしては、金属製、ポリエチレン製またはポリプロピレン製等から形成されるテープを使用することができる。
プリーツ加工が施されたマスク等の立体型マスクの場合、縦方向の長さとしては、12 0〜250mmであることが好ましく、140〜220mmであることが更に好ましく 、160〜190mmであることが特に好ましい。
プリーツ型マスク10(プリーツ展開前90mm×175mm、プリーツ展開後170mm×175mm)を調製した。
プリーツ型マスク10のマスク本体11には、マスクの内側から外側に向かって、ポリプロピレン不織布−帯電加工を施した不織布−ナノファイバー不織布−ポリプロピレン抗菌不織布−ポリプロピレン不織布の順で積層した後プリーツ加工を行った。上辺部分にはノーズフィッター13を設けた。
帯電加工を施した不織布として目付10g/m2のポリプロピレンメルトブローン不
織布(厚さ0.15mm)を用いた。
ナノファイバー不織布は、ポリフッ化ビニリデンを有機溶媒に溶解し12質量%の紡糸原液を調製し、特開2008−169521号公報報に記載の方法に準じて、ポリオレフィン系繊維(目付4g/m2)からなる不織布の片面に紡糸、乾燥して形成した。ポリフッ化ビニリデンナノファイバーの平均繊維径は80nm、目付0.07g/m2であった。
ナノファイバー不織布のポリオレフィン系繊維の目付を6g/m2にした以外は、実施例1と同様にプリーツ型マスクを調製した。
ナノファイバー不織布のポリフッ化ビニリデンナノファイバーの目付を0.10g/m2にした以外は、実施例1と同様にプリーツ型マスクを調製した。
ナノファイバー積層しなかったこと以外は実施例1と同様にプリーツ型マスクを調製した。
実施例1及び実施例3に係るマスクについて、(財)カケンテストセンターにて圧力損失(ΔP)、粒子濾過効率(PFE)、バクテリア濾過性能(BFE)の測定を行った。
圧力損失(ΔP)は、MIL−M−36954C,Section 4.4.1.2及びEN 14683:2014、Annex Cに規定されている手順に従って、粒子濾過効率(PFE)は、ASTM F2299に規定されている手順に従って、バクテリア濾過性能(BFE)は、ASTM F2101−14及びEN 14683:2014,Annex Bに規定されている手順に従って測定を行った。
その結果、実施例1に係るマスクは、ΔPが2.6mmH20、PFE(0.1μm)は、99.5%、PFE(0.3μm)は99.7%、BFEは99.9%であった。また、実施例3に係るマスクは、ΔPが2.6mmH20、PFE(0.1μm)は、99.5%、PFE(0.3μm)は99.7%、BFEは99.9%であった。このことより、本発明マスクは、捕集効率はいずれも99.5%以上と捕集効率に非常に優れており、かつ、捕集効率が非常高いにも関わらず、通気性にも優れていることが判明した。
なお、市販品のマスク(マスクの内側から外側に向かって、ポリプロピレン不織布−帯電加工を施した不織布−ポリプロピレン不織布の順で積層)のPFE(0.1μm)は99.4%、PFE(0.3μm)は97.4%であった。よって、帯電加工を施した不織布では吸引され難い0.3μm程度の粒子の捕集力を、ナノファイバー不織布を積層することで向上できることが判明した。
実施例1及び比較例1に係るマスクを80℃・60%RH条件下で16時間保存し、保存前と保存後の圧力損失(ΔP)、捕集効率をTSI濾過性能測定器(TSI社製AFT8130)で測定し、保存前の値から保存後の値を差し引いて、保存前後の差を求めた。
具体的には、2.0%NaCl水溶液をエアロゾル発生器(モデル8118)にて平均粒子径0.075μmのエアロゾルとし、直径100mmφのホルダーに固定した試料を通過させた。エア流量は92.4L/min、サンプリング時間は4秒とし、粒子の中和は実施していない。ΔPは試料前後の圧力センサーによる差圧から、捕集効率は試料前後のフォトメーターによりNaCl濃度を測定し算出している。
その結果、比較例1の保存前後の差を1とした場合、実施例1のΔPが0.12倍、捕集効率は0.29倍であった。尚、実施例2のΔPが0.01倍、捕集効率は0.24倍、実施例3の捕集効率は0.14倍であった。
以上のことから、帯電加工を施した不織布にナノファイバー不織布を積層すると、経時的なマスクの通気性及び捕集効率の劣化が非常に抑制できることが判明した。
ナノファイバー不織布は、重合度500のポリビニルアルコールを熱水に溶解し25質量%の紡糸原液を調製し、オレフィン系繊維(廣瀬製紙株式会社製:商品名:HOP−15H 目付15.2g/m2)の片面に紡糸、乾燥して形成し、実施例1と同様にプリーツ型マスクを調製した。
ナノファイバー不織布は、ケン化度87.0〜89.0モル%のポリビニルアルコールを水に溶解し20質量%の紡糸原液を調製し、ポリエステル/パルプ系(廣瀬製紙株式会社製:商品名:HOS 目付35.2g/m2)の片面に紡糸、乾燥して形成し、実施例1と同様にプリーツ型マスクを調製した。
ナノファイバー不織布は、重量平均分子量が80,000のポリ−ε−カプロラクトンをアセトンに溶解し5質量%の紡糸原液を調製し、ポリエステル系(廣瀬製紙株式会社製:商品名:05TH−12 目付11.3g/m2)の片面に紡糸、乾燥して形成し、実施例1と同様にプリーツ型マスクを調製した。
ナノファイバー不織布は、重量平均分子量40,000のポリビニルピロリドンを2−プロパノールに溶解し30質量%の紡糸原液を調製し、ビニロン系繊維(廣瀬製紙株式会社製:商品名:VN1012 目付12.1g/m2)の片面に紡糸、乾燥して形成し、実施例1と同様にプリーツ型マスクを調製した。
製造例1〜4のプリーツ型マスクは捕集効率に非常に優れており、かつ、捕集効率に非常高いにも関わらず、通気性にも優れている。また、経時的なマスクの通気性及び捕集効率の劣化が非常に抑制できる。
11 マスク本体
12 耳掛け部
13 ノーズフィッター
14 折り目
16 プリーツ
22a、22b 織布又は不織布
23 帯電加工を施した不織布
24 ナノファイバー不織布
25 抗菌性不織布
27 不織布基材
Claims (8)
- 使用者の顔面の少なくとも一部を覆うためのマスク本体と、前記マスク本体の両側に設けられた耳掛け部とを備えたマスクであって、
前記マスク本体が、帯電加工を施した不織布とナノファイバー不織布との積層体を有することを特徴とするマスク。 - 前記マスク本体がプリーツ加工型の立体形態である請求項1記載のマスク。
- 前記ナノファイバー不織布におけるナノファイバーの平均繊維径が1μm未満である請求項1又は2記載のマスク。
- 前記ナノファイバー不織布の目付が1〜30g/m2である請求項1〜3記載のマスク。
- 前記ナノファイバー不織布が不織布基材上にナノファイバーが積層されたものである請求項1〜4のいずれか1項記載のマスク。
- 前記不織布基材がポリオレフィン系繊維からなる不織布である請求項5記載のマスク。
- 前記ナノファイバー不織布におけるナノファイバーの素材がポリフッ化ビニリデンである請求項1〜6のいずれか1項記載のマスク。
- 前記積層体が、マスクの内側(顔面に触れる側)から外側(顔面に触れる側とは反対側)に向かって、帯電加工を施した不織布とナノファイバー不織布とを、順に積層した積層体である請求項1〜7のいずれか1項記載のマスク。
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