JP2022066037A - マスクおよびマスクの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フィルタ層を交換可能でありながら、初回使用時には既定の防護効果を得られるマスクを提供する。【解決手段】外層シートと、フィルタ層としての機能を備えるフィルタシートと、肌面シートとが積層されて少なくとも短辺側の末端を相互に接着された略矩形のマスクであって、外層シートまたは肌面シートのいずれかに前記フィルタ層を交換するためのフィルタ交換孔を備え、前記フィルタシートには前記フィルタ層を取り外すためのミシン目を備えるマスクを提供する。【選択図】図２

Description

本発明は、マスクおよびマスクの製造方法に関する。

近年、不織布等を積層したマスク本体に耳紐等を取り付けた使い捨てマスクが知られている（例えば、特許文献１を参照）。

事情により使い捨てマスクを再利用することがあるが、表層と違い、静電気で微粒子を捕捉するフィルタ層は、再利用すると性能が大幅に劣化する。このため、フィルタ層を交換可能なマスクが知られている。

特開２０２０－２４８３号公報

現在知られているフィルタ層を交換可能なマスクはフィルタ層が固定されておらず、輸送中にフィルタが移動してしまうことがある。フィルタが正しい位置にない場合、マスクの防護効果は得にくくなる。

上記課題を解決するため、本願では、フィルタ層がミシン目により固定されたマスクを提供する。

具体的には、外層シートと、フィルタ層としての機能を備えるフィルタシートと、肌面シートとが積層されて少なくとも短辺側の末端を相互に接着された略矩形のマスクであって、外層または肌面層のいずれかに前記フィルタ層を交換するためのフィルタ交換孔を備え、前記フィルタシートには前記フィルタ層を取り外すためのミシン目を備えるマスクを提供する。

前記ミシン目を接着部分の近傍に設けてよく、前記フィルタシートには、互いに平行な一組のミシン目が設けられており、ミシン目がない部分では、フィルタ層と他の層とが接着されていないこととしてよく、前記交換孔はフィルタを取り外すためのミシン目の一部と重なっていてよく、前記交換孔はフィルタ層と他の層とが接着されていない辺に設けられていてよく、前記交換孔はミシン目で形成されていてよい。

マスクは、熱可塑性を有し、そのいずれかまたは両方にフィルタ交換用孔を設けた外層シートと、肌面シートとで、ミシン目を穿孔したフィルタシートを挟み込むように積層して積層体を形成し、上記積層体の少なくとも２辺を接合することで製造されてよく、熱可塑性を有する外層シートと、フィルタシートと、熱可塑性を有する肌面シートとを積層して積層体を形成し、前記積層体にシートを貫通するミシン目を穿孔し、上記積層体の少なくとも２辺を接合することで製造されてもよい。

また、前記フィルタシートの横目方向幅は、前記外層シート、前記肌面シートより短く、前記フィルタシートが積層されていない位置で鼻当接部を接合してよく、前記フィルタシートの横目方向幅は、前記外層シート、前記肌面シートより短く、前記フィルタシート
が積層されていない位置で顎当接部を接合してもよい。

本発明によれば、初回使用時にはフィルタが正しい位置に固定されるので規定の防護効果を得ることができ、マスクを再利用する場合にもフィルタを交換することで一定程度の防護効果を引き続き得ることができる。

図１は、実施形態に係るマスクの外観斜視図である。 図２は、第１実施形態に係るマスクのシート構造と、フィルタシート交換方法を示す図である。 図３は、第２実施形態に係るマスクのシート構造と、フィルタシート交換方法を示す図である。 図４は、ロールを繰り出し積層する工程を示した図である。 図５は、積層体にプリーツとノーズフィッターを組み込む工程を示した図である。 図６は、積層体下部を溶着し、切断する工程を示した図である。 図７は、耳紐を設置し、カバーシートで固定する工程を示した図である。 図８は、予め各シートにフィルタ交換穴やミシン目を穿孔しておく場合の例を示した図である。

以下に、図面を参照して本発明の実施形態に係るマスクについて説明する。なお、以下の実施形態の構成は例示であり、本発明はこれらの実施の形態の構成に限定されるものではない。

図１は、実施形態に係るマスクの外観斜視図である。図１に示されるように、マスク１は、マスク本体２、耳紐３，４、側部５，６、ノーズフィッター７を有する。マスク本体２は、シート状の通気性素材で形成されており、着用者の口と鼻を覆うことが可能な大きさを有する。耳紐３，４は、紐状の伸縮性素材で形成されており、マスク本体２の両側部に位置する側部５，６において端部が接合されることにより、マスク本体２の左右両側に環状の輪をそれぞれ形成する。

マスク本体２は、通気性を有する不織布等の各種シートから構成されるものであり、複数枚のシートの積層体である。そして、複数のシートは、上下左右の縁等において互いに適宜接合されている。マスク本体２は、プリーツ状の立体形状を形成し得る折り目を有する。このような折り目は、マスク本体２が襞状に折り込まれた状態で左右両側の端部に側部５，６が接合されることに、その形状が側部５，６によって保持される。すなわち、左右両側の端部の側部５，６で折り目の展開が阻止され、マスク本体２の中心部付近の領域において、マスク１の装着時に折り目が展開されることで、マスク本体２のプリーツが広げられて立体形状となる。なお、非装着時にはプリーツが閉じられることで、マスク本体２をかさばらない平面状とすることができる。

耳紐３，４を構成する紐状の伸縮性素材は、例えば、ゴム糸と綿の交織帯や、樹脂フィラメントの交編ネット、伸縮性の不織布等で形成される。このような紐状の素材の両端部が、それぞれマスク本体２の左右両側の側部の側部５，６に接合されることで、当該素材の一端が始点となり、当該素材の他端が終点となるループ状の形態の耳紐３，４がマスク本体２の左右両側に形成される。

ノーズフィッター７は、マスク本体２の上部において、長手方向がマスク本体２の左右
方向に延在する状態でマスク本体２に固定される部材である。ノーズフィッター７は、マスク本体２を構成するシート状の通気性素材同士の間に挟み込まれる状態で積層体の内部に固定されていてもよいし、或いは、マスク本体２の表面に固定されていてもよい。ノーズフィッター７は、着用者が指で押圧することにより適宜の形状へ変形可能な程度の強度を有すると共に、当該押圧から解放されても形状を維持する塑性変形可能な素材である。このようなノーズフィッター７がマスク本体２の上部に設けられていることにより、着用者は、鼻とマスク本体２との間にできる隙間を塞ぐことができる。

マスク１を構成する上述の各素材は、超音波溶着による接合が好適であるが、例えば、ミシン糸等による縫合、ホットメルト接着剤等による接着、ヒートシール、その他の各種接合技術を適用し得る。

＜第１実施形態＞
図２は、実施形態に係るマスクのシート構造と、フィルタシート交換方法を示す図である。実施形態に係るマスク本体２は、外層シート１０、フィルタシート１１、肌面シート１２の各シートを積層して構成されている。各シートには、熱可塑性ポリマーからなる不織布が用いられ、長手方向と短手方向の両端の辺が溶着されている。フィルタシート１１は、本実施形態では１枚であるが、シートを更に増やしてもよい。

肌面層１２は直接肌に触れるため、特に肌触りの良い不織布が用いられる。外層シート１０は肌面層１２と同一の素材であってもよいし、外部環境への耐性や通気性に優れた別規格のシートであってもよい。誤装着防止のため、外層シート１０と肌面層１２で素材の色を変えることもできる。フィルタシート１１はフィルタ効果を持つシートで構成される。

外層シート１０の鼻当接部以下にはフィルタ交換孔１３が開けられており、使用者はフィルタ交換孔１３を通して内部のフィルタシート１１を手掴みできる。フィルタシート１１には、各溶着部分付近の溶着部より中心側にはミシン目１１１が付されており、使用者は、ミシン目１１１を手で破ることができる。ミシン目１１１は、フィルタシート１１のうちフィルタ機能を発揮する部分を新しいフィルタシートへ交換可能にするべく、フィルタシート１１のうち他のシートと溶着される部分と、フィルタ機能を発揮する部分とを切り離し可能にするために設けられる。よって、フィルタシート１１のうちフィルタ機能を発揮する部分については可及的に最大限の面積を交換可能にするべく、ミシン目１１１は、フィルタシート１１の端部にある溶着部分に沿って当該溶着部分に隣接する位置に設けられることが好ましい。しかし、ミシン目１１１は、シート同士が溶着される部位の製造上の誤差や、フィルタ機能が実質的に発揮される有効領域の大きさ等を考慮し、溶着部分から１～１０ｍｍ程度の所定距離を空けた位置に設けられていてもよい。ミシン目１１１は、フィルタシートを交換可能な部分を実質的に画定するものであるため、フィルタシートの交換によって期待されるフィルタ効果の回復力が著しく低下するような極めて狭小の面積を画定するものでない限りにおいて、溶着部分から適宜の距離を空けた位置に配置可能である。

フィルタシート１１は、マスク１使用開始当初はミシン目１１１によって固定されており、所定の位置から移動することはない。使用者は、マスク１を最初に使用する際には、正しい位置にあるフィルタシート１１の防護効果を受けることができる。使用者がマスクを再利用する必要がある場合、フィルタ交換孔１３から指を入れてフィルタシート１１に付されたミシン目１１１を破り、フィルタ交換孔１３からフィルタシート１１の溶着されていない部分を取り外す。次に、使用者は、新しいフィルタシート１１ａを入手し、フィルタ交換孔１３からフィルタシート１１を抜き去った部分に挿入する。新しいフィルタシート１１ａはシート間で多少の位置ずれを起こす可能性はあるものの、古いフィルタシー
トの交換により微粒子捕捉性能を維持できるため、マスクを再利用する際にも、一定の防護性能を維持し続けることができる。

なお、フィルタ交換孔１３の位置は、必ずしも外層シート１０の鼻当接部以下である必要はなく、顎当接部であってもよいし、内層シート側に設けられていてもよい。またマスクの長辺方向端部であってもよい。また、フィルタ交換孔１３は、ミシン目であってもよい。フィルタ交換孔１３がミシン目であれば、最初のフィルタ交換時までは、フィルタ交換孔１３からの異物侵入を防ぐことができる。

フィルタ交換孔１３がミシン目である場合、フィルタシート１１に付されたミシン目１１１のうちの一辺は、フィルタ交換孔１３と重畳するようにしてもよい。このようにすれば、使用者は、フィルタ交換孔１３とフィルタシート１１に付されたミシン目１１１のうちの一片を同時に破ることができるため、容易にフィルタシート１１を交換することができる。

＜第２実施形態＞
図３は、第２実施形態に係るマスクのシート構造と、フィルタシート交換方法を示す図である。第２実施形態でも各シートの構成とフィルタ交換孔の取りうる位置は同一であるが、フィルタシート１１の短辺方向の長さは他のシートより短く、中央に配置されている。このため、フィルタシート１１は、短辺方向の端部である鼻当接部分と顎当接部分では外層シート１０と肌面シート１２の間に積層されておらず、溶着もされていない。一方、長辺方向の端部では、フィルタシート１１は他のシートと溶着されており、溶着部分付近の溶着部より中心側にはミシン目１１２が付されている。

使用者がマスクを再利用する必要がある場合、フィルタ交換孔１３から指を入れてフィルタシート１１を掴み、ミシン目１１２を破りながらフィルタシート１１の溶着されていない部分を取り外す。次に使用者は、フィルタシート１１と同じ短辺方向長のフィルタシート１１ｂを入手し、フィルタ交換孔１３からフィルタシート１１を抜き去った部分に挿入する。

第１実施形態では、使用者はフィルタの四辺に付されたミシン目１１１を破る必要があるが、第２実施形態では、破るミシン目は長辺方向端部の２箇所のみなので、より少ない力でフィルタシート１１を引き出すことができる。また、フィルタ交換孔１３の位置が、フィルタシート１１が溶着されていない辺であれば、使用者はフィルタ交換孔１３に指を入れてすぐにフィルタシート１１をしっかりと把持することができるため、好適である。

逆に、フィルタ交換孔１３をフィルタシート１１のミシン目１１２と重畳する位置に置けば、使用者はフィルタ交換孔１３に手をいれてすぐにフィルタシート１１のミシン目１１２を破ることができる。フィルタ交換孔１３がミシン目である場合には、これらのミシン目を同時に破ってシートを交換することができる。

＜製造方法＞
以下に、上記のような構成のマスク製造方法を述べる。まず、マスクの製造工程全般を述べた後、本発明に独特な部分の製造工程について説明する。

図４は、ロールを繰り出し積層する工程を示した図である。マスクを構成する部材は、ロールシートの形態で製造ラインに設置される。一番上のロールには、外層シート１０の素材が、中間のロールにはフィルタシート１１の素材が、一番下のロールには、肌面シート１２の素材がそれぞれセットされ、ローラ２０の圧力によって繰り出されて積層体となり、コンベア２１の上を流れていく。以下の図面では省略するが、積層体はラインの複数
個所に設けられたローラ２０とコンベア２１の力でライン上の工程を進む。

図５は、積層体にプリーツとノーズフィッターを組み込む工程を示した図である。積層体は黒矢印方向に流れていく間に、複数の金属片２２の間を通過する。金属片２２はライン上に固定されており、通過中の積層体を屈曲させて折りたたむ。金属片２２の間を通過することにより、積層体はジグザクに折り畳まれ、この部分がプリーツになる。

続いて、積層体の表面にはノーズフィッター７が配置される。本実施形態ではノーズフィッター７はローラ状になって提供され、切断配置装置２３で適宜切断されて積層体の上に配置される。勿論、ノーズフィッター７の部材は予め切断されていてもよい。

続いて、積層体のノーズフィッター側がライン上に固定された金属片２４により折り返される。折り返されるシートは、積層体のうちの一部のシートであってもよいし、全部であってもよい。これにより、ノーズフィッター７は、シートの中に包み込まれる。

続いて、溶着装置２５により、ノーズフィッター７を包み込んだシートと積層体とが溶着される。溶着方法は、熱溶着、振動溶着、超音波溶着であってよい。なお、ここでノーズフィッター７を挟み込むように溶着が行われてもよいし、ノーズフィッター７の延在方向左右に溶着が行われてもよい。このように溶着をすることで、ノーズフィッター７は完全に固定され、輸送中や装着中に移動することがなくなる。

図６は、積層体下部を溶着し、切断する工程を示した図である。溶着装置２５により、積層体のノーズフィッター７と反対側についても溶着が行われる。これまで連続体として加工されてきた積層体は、カッター２６で横目方向に切断される。これ以降は、切断された積層体は、それぞれに耳紐とカバーをつけられてマスク本体となる。

図７は、耳紐を設置し、カバーシートで固定する工程を示した図である。図７（ａ）では、左右の耳紐３、４を積層体の上に配置する。図４（ｂ）では、耳紐３、４と積層体を包み込むようにカバーシート２７を配置する。カバーシートは、熱可塑性を有するポリマーシートで構成されており、積層体と溶着することができる。図４（ｃ）では、このように形成したカバーシート２７を溶着したものである。この状態で包装をすることでマスクの製造工程は完結する。

図８は、予め各シートにフィルタ交換孔やミシン目を穿孔しておく場合の例を示した図である。本図では、説明の便宜上製造ラインに設置された各ロールシートを横に展開しているが、実際には各ロールシート図４のように縦に配置されており、本図のように積層する前にシートを捻る工程は実際には存在しない。

外層シート１０となるロールシートには、予め交換用フィルタ１１ａの大きさに応じたフィルタ交換孔１３が、マスク本体２の長手方向寸法に応じた間隔で開口加工されている。フィルタ交換孔１３はミシン目であってもよい。フィルタシート１１になるロールシートには、予めマスク本体２の長手方向寸法に応じた間隔で、略矩形のミシン目１１１が加工されている。肌面シート１２になるロールシートには加工が施されていないが、外層シート１０に存在するフィルタ交換孔１３を肌面シート１２側に設置する場合には、フィルタ交換孔１３は肌面シート１２側に配置される。

各シートは、ローラ２０で積層されて後の工程でマスク本体２の大きさに切断され、表面にフィルタ交換孔１３を備え、フィルタシートにはミシン目１１１を備える、第１実施形態記載のマスクとなる。第２実施形態のマスクを製造する場合、フィルタシート１１となるロールシートの幅を短くし、ミシン目１１２を横目方向のみに入れたものを使用する
。鼻当接部側を溶着しない場合には、鼻当接部になる側の幅を、溶着装置２５に当たらないよう短縮し、顎当接部側を溶着しない場合には、顎当接部になる側の幅を、溶着装置２５に当たらないよう短縮する。横目方向をいずれも溶着しない場合には、鼻当接部になる側と顎当接部になる側を両方とも溶着装置２５に当たらないよう短縮し、積層体中央に配置すればよい。

本図では、フィルタ交換孔１３とミシン目１１１は、ロールシートの段階で予め加工されているが、ローラ２０によって積層される前に、加工装置を介して穿孔されてもよい。また、フィルタ交換孔１３をミシン目とする場合、積層後の外層シート１０とフィルタシート１１に対してミシン目を入れてもよい。また、この作業は積層体が金属片２２により折り目を付けられた後に行ってもよい。プリーツ作成前にミシン目が入っていても、横目方向のミシン目は折り込まれてしまい切り離しが難しくなるが、折り目が付いた後であればそのような問題は発生しないからである。

＜応用実施形態＞
以上、本発明におけるマスクの実施の形態および製法について説明したが、本発明の内容は上記実施の形態に限られるものではない。例えば、フィルタ交換孔１３を明示的に設けない代わりにマスク本体２の顎当接部分において各層を溶着せず、フィルタシート１１の顎当接部にはミシン目を設けない構成とすることができる。使用者は、顎当接部の溶着されていない部分に指を入れて、他の辺に設けられたミシン目を破ってフィルタシート１１を取り出し、交換用フィルタシートを挿入してマスクを再利用する。このような形態を取った場合、溶着されていない顎当接部がフィルタ交換孔１３として機能することになる。

積層された各シートを溶着しない部分は、任意の辺に作ることができる。しかし、顎当接部以外の位置に溶着しない部分を作ると、マスクが呼吸器の保護という本来の機能を発揮できなくなる虞がある。マスクを着用する際、顎当接部は顎の下に配置されるため、このような形態を取っても呼吸器に与える影響は少なく、好適である。

製造工程においてカバーシート２８を用いる例を示したが、本発明においては、積層体と耳紐３、４側部５、６とを直接溶着することとしてもよい。但し、カバーシート２８を用いない場合、他の部分と同程度の溶着では再使用中に耳紐３、４がマスク本体２から離れてしまう虞があるため、強力に溶着する必要がある。

以上で開示した実施形態や応用例は、それぞれ組み合わせることができる。

１・・マスク
２・・マスク本体
３，４・・耳紐
５，６・・側部
７・・ノーズフィッター
８・・梁
１０・・外層シート
１１・・フィルタシート
１１ａ・・交換用フィルタ
１１ｂ・・交換用フィルタ
１２・・肌面シート
１３・・フィルタ交換孔
２０・・ローラ
２１・・コンベア
２２・・金属片
２３・・切断配置装置
２４・・金属片

Claims (10)

1. 外層シートと、フィルタ層としての機能を備えるフィルタシートと、肌面シートとが積層されて少なくとも短辺側の末端を相互に接着された略矩形のマスクであって、
   外層シートまたは肌面シートのいずれかに前記フィルタ層を交換するためのフィルタ交換孔を備え、
   前記フィルタシートには前記フィルタ層を取り外すためのミシン目を備える、
   マスク。
2. 前記ミシン目を接着部分の近傍に設けた、
   請求項１記載のマスク。
3. 前記フィルタシートには、互いに平行な一組のミシン目が設けられており、
   ミシン目がない部分では、フィルタ層と他層とが接着されていない、
   請求項１または２に記載のマスク。
4. 前記交換孔はフィルタを取り外すためのミシン目の一部と重なっている、
   請求項１から３のうちいずれか１項記載のマスク。
5. 前記交換孔はフィルタ層と他の層とが接着されていない辺に設けられた、
   請求項１から３のうちいずれか１項記載のマスク。
6. 前記交換孔はミシン目で形成された、
   請求項４または５に記載のマスク。
7. 熱可塑性を有し、そのいずれかまたは両方にフィルタ交換用孔を設けた外層シートと、肌面シートとで、
   ミシン目を穿孔したフィルタシートを挟み込むように積層して積層体を形成し、
   上記積層体の少なくとも２辺を接合する、
   マスクの製造方法。
8. 熱可塑性を有する外層シートと、フィルタシートと、熱可塑性を有する肌面シートとを積層して積層体を形成し、
   前記積層体にシートを貫通するミシン目を穿孔し、
   上記積層体の少なくとも２辺を接合する、
   マスクの製造方法。
9. 前記フィルタシートの横目方向幅は、前記外層シート、前記肌面シートより短く、
   前記フィルタシートが積層されていない位置で鼻当接部を接合する、
   請求項７または８記載のマスクの製造方法。
10. 前記フィルタシートの横目方向幅は、前記外層シート、前記肌面シートより短く、
    前記フィルタシートが積層されていない位置で顎当接部を接合する、
    請求項７から９のうちいずれか１項記載のマスクの製造方法。

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