JP7409889B2

JP7409889B2 - フィルタおよびこれを用いたマスク

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Publication number: JP7409889B2
Application number: JP2020013661A
Authority: JP
Inventors: 佳弘横田; 直也奥村
Original assignee: Inoac Corp
Current assignee: Inoac Corp
Priority date: 2019-09-13
Filing date: 2020-01-30
Publication date: 2024-01-09
Anticipated expiration: 2040-01-30
Also published as: JP2021045741A

Description

この発明は、空気等の気体に含まれる異物を除去するフィルタおよびこのフィルタを用いて構成されるマスクに関するものである。

マスクは、空気を通して埃等の異物を除去するフィルタが、ガーゼで構成されたものや不織布で構成されたものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００－１１７０２５号公報

近年、花粉症対策やインフルエンザ等の感染症の予防のため、更に微小な粒子まで適切に除去できるフィルタが求められている。

本発明は、従来の技術に係る前記問題に鑑み、これらを好適に解決するべく提案されたものであって、微小な異物を効率よく除去できるフィルタおよびこのフィルタを用いたマスクを提供することを目的とする。

前記課題を克服し、所期の目的を達成するため、本発明のフィルタは、
表側から裏側に向けて通過する気体に含まれる異物を除去するフィルタであって、
連続気泡構造または半連続気泡構造のポリオレフィン系軟質発泡体で構成されて、表裏方向への通気性を有する発泡体シートを備え、
前記発泡体シートは、平均気泡径が５μｍ～２５０μｍの範囲にあると共に、前記表裏方向の一方から他方へ向かうにつれて気泡径が大きくなっていることを要旨とする。

前記課題を克服し、所期の目的を達成するため、本発明のマスクは、
本発明に係るフィルタを、前記発泡体シートを装着者側となる裏側に配置して用いていることを要旨とする。

本発明に係るフィルタによれば、微小な異物を効率よく除去できる。
本発明に係るマスクによれば、前述した効果を有する本発明に係るフィルタを用いているので、花粉症対策やインフルエンザ等の感染症の予防などに適している。

本発明の好適な実施例に係るマスクを表側から示す概略斜視図である。実施例のマスクを示す側面図である。実施例のマスク本体を裏側から示す概略斜視図である。実施例のフィルタを示す断面図である。 (ａ)は実施例の発泡体シートとなる軟質発泡体の断面を示す模式図であり、(ｂ)は軟質発泡体からスキン層を除去した断面を示す模式図であり、(ｃ)は実施例の発泡体シートの断面を示す模式図である。実施例の発泡体シートを観察した電子顕微鏡写真である。ＶＯＣ試験の結果を示すグラフ図である。触感試験の結果を示すグラフ図であって、(ａ)は発泡体シートＡの結果であり、(ｂ)は発泡体シートＢの結果であり、(ｃ)は比較例１の結果である。別例１に係るマスクを表側から示す概略斜視図である。別例１のマスク本体を裏側から示す概略斜視図であり、(ａ)はマスク本体の展開状態を示し、(ｂ)はマスク本体における展開状態と折り畳み状態との途中を示す。別例１のマスクを示す側面図であり、(ａ)は庇部を折り返す前の状態を示し、(ｂ)は庇部を折り返した状態を示す。別例２のマスク本体を裏側から示す概略斜視図である。

次に、本発明に係るフィルタおよびこれを用いたマスクにつき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照して以下に説明する。

（マスクの構造）
図１に示すように、実施例に係るマスク１０は、１枚または２枚(実施例)以上のフィルタ１２を組み合わせてから構成されるマスク本体１４と、マスク本体１４の縁に設けられた一対の耳掛け部１６,１６とを備えている。マスク１０は、両耳掛け部１６,１６のそれぞれを耳に引っ掛けて装着することで、フィルタ１２により立体的な形状で形成されるマスク本体１４によって装着者の口および鼻を覆うように構成されている。そして、マスク１０は、マスク本体１４(フィルタ１２)を、外方に臨む表側から装着者に臨む裏側に向けて通過する空気等の気体から、埃や花粉やウイルスなどの異物を除去する。このように、マスク１０は、フィルタ１２の表裏方向に空気を通す構成であり、この表裏方向がシート状であるフィルタ１２の厚み方向である。

（フィルタの構造）
フィルタ１２は、曲げ変形可能な柔軟性を有するシート状物である。図１および図４に示すように、フィルタ１２は、発泡体シート１８と、この発泡体シート１８と表裏方向に重ねて設けられた不織布２０とを備え、発泡体シート１８および不織布２０の積層方向に空気が通るようになっている。より具体的には、フィルタ１２は、表裏方向において裏側が発泡体シート１８で構成されており、装着者に臨む裏面が発泡体シート１８で形成される。フィルタ１２は、表裏方向において表側が不織布２０で構成されており、外方へ臨む表面が不織布２０で形成される。なお、実施例のフィルタ１２は、発泡体シート１８と不織布２０との積層構造であるが、１枚の発泡体シート１８だけで構成しても、または発泡体シート１８を複数枚重ねて構成してもよい。

（発泡体シートの気泡構造）
発泡体シート１８は、表裏両面に気泡が露出する連続気泡構造または半連続気泡構造のポリオレフィン系軟質発泡体２４から構成されており(図６参照)、表裏方向への通気性を有している。また、発泡体シート１８は、軟質発泡体２４の製造時に軟質発泡体２４の表面に形成されるスキン層２４ａ(図５(ａ)参照)が、スカイビング加工等の処理によって除去されて、表面および裏面の両方にスキン層２４ａを有していない(図５(ｂ)参照)。そして、発泡体シート１８の表面および裏面には、スキン層２４ａを除去することで露出する気泡が開口している(図５(ｃ)参照)。

連続気泡構造の発泡体は、隣り合う気泡の間のセル壁(膜)に、各セル壁(膜)の６０％～９０％にわたる程の大きめの穴があいているか、または、セル壁自体が除去されて骨格だけになっている。一方、半連続気泡構造の発泡体は、隣り合う気泡の間のセル壁(膜)の一部に、連続気泡構造の発泡体の穴よりも小さな微細な穴(細孔)があいている。このように、半連続機構構造の発泡体は、その細孔径が連続気泡構造の発泡体のセル壁(膜)の穴のサイズよりも小さい。また、半連続気泡構造は、気泡同士がセル壁で区画されている独立気泡構造と異なり、セル壁の一部に小さな穴(細孔)があいているともいえる。半連続気泡構造であるか否かは、通気性または断面のＳＥＭ写真などによって評価することが可能である。この場合、通気性は、ＪＩＳＬ１０９６Ａ法に準拠して、フラジール型通気性試験機を用いて測定するとよい。本開示では、厚み０．５ｍｍの発泡体シート１８における通気性が、２ｍｌ／ｃｍ^２・ｓ以上で、８０ｍｌ／ｃｍ^２・ｓ未満であるとき、半連続気泡構造であるという。また、厚み０．５ｍｍの発泡体シート１８における通気性が８０ｍｌ／ｃｍ^２・ｓ以上であるとき、連続気泡構造であるという。ここで、気泡径は、気泡のサイズを示し、細孔径は、隣り合う気泡の間のセル壁にあいた穴(細孔)のサイズを示す。

発泡体シート１８は、連続気泡構造または半連続気泡構造であることで、独立気泡構造と異なり、通気性を確保することができると共に、独立気泡構造よりも良好な柔軟性が得られる。しかも、半連続気泡構造の発泡体シート１８は、独立気泡構造に加えて気泡同士を繋ぐ穴が存在し、また、連続気泡構造と比べて気泡同士を繋ぐ穴のサイズ(細孔径)が小さいので、いろいろな大きさの異物を捕捉し易く、微小な異物であっても効率よく除去できる利点がある。

（発泡体シートの気泡径）
発泡体シート１８は、平均気泡径が５μｍ～２５０μｍの範囲であることが好ましい。発泡体シート１８は、様々なサイズの気泡を有しているが、前述した平均気泡径の範囲にあると、様々なサイズの異物を捕集でき、異物の好適な捕集効率を示す。また、発泡体シート１８における適度な通気性を確保できるので、マスク１０とした際の息苦しさを回避できる。このようにフィルタ１２に必要とされる異物除去性能や通気性などをバランスよく発現させることができる。なお、平均気泡径は、後述する軟質発泡体２４の厚み中央をスライスして形成された中央部における断面をマイクロスコープにより撮影し、得られた画像から気泡の直径を３０個測定し、その平均した値(μｍ)である。

押出成形などの成形方法によりシート状に形成された軟質発泡体２４は、図５(ａ)に示すように、その厚み方向(表裏方向)に切断した断面を観察すると、内側(厚み方向中央側または断面中央)から表面および裏面へ向かうにつれて気泡径が小さくなる傾向がある。換言すると、シート状に成形された軟質発泡体２４は、表裏方向中央部に比較的気泡径が大きい気泡が多く分布し、表面側および裏面側に比較的小さい気泡径の気泡が多く分布している。発泡体シート１８は、シート状の軟質発泡体２４の表面および裏面にできたスキン層２４ａを、スカイビング加工等によって表裏方向と交差する方向にスライスして、その軟質発泡体２４におけるスライス面である表面側または裏面側の一方の面に表側または裏側に分布する比較的小さい気泡径の気泡を露出させている(図５(ｂ)参照）。また、発泡体シート１８は、シート状の軟質発泡体２４の表裏方向中央を、スカイビング加工等によって表裏方向と交差する方向にスライスして、その表裏方向中央のスライス面である他方の面に表裏方向中央部側に分布する比較的大きい気泡径の気泡を露出させている(図５(ｃ)参照)。なお、軟質発泡体２４のスキン層２４ａを除去した後に厚み方向中央部でスライスして発泡体シート１８を得ても、軟質発泡体２４の厚み方向中央部でスライスした後にスキン層２４ａを除去して発泡体シート１８を得ても、何れであってもよい。

図５(ｃ)に示すように、発泡体シート１８は、表裏方向の一方の面から他方の面へ向かうにつれて気泡径が大きくなるように形成されている。発泡体シート１８は、表裏方向の他方側のほうが、一方側よりも気泡径が大きくなるように変化している。従って、発泡体シート１８は、表裏方向の一方の面に露出する気泡のサイズよりも、表裏方向の他方の面に露出する気泡のサイズが大きくなっている。発泡体シート１８は、表裏方向の一方側における平均気泡径(特に区別する場合は一方側平均気泡径という。)が５μｍ～１９０μｍの範囲にあり、表裏方向の他方側における平均気泡径(特に区別する場合は他方側平均気泡径という。)が５μｍ～２５０μｍの範囲にあることが好ましい。このように、発泡体シート１８は、表裏方向の他方側のほうが、表裏方向の一方側よりも気泡径が大きい気泡が分布している。なお、一方側平均気泡径は、発泡体シート１８における厚み方向一方の面をマイクロスコープにより撮影し、得られた画像から気泡の直径を３０個測定し、その平均した値(μｍ)である。また、他方側平均気泡径は、発泡体シート１８における厚み方向他方の面をマイクロスコープにより撮影し、得られた画像から気泡の直径を３０個測定し、その平均した値(μｍ)である。

このように、発泡体シート１８において表裏方向で気泡径が異なることで、多種類の大きさの異物を捕集でき、異物の捕集効率を確保しつつ、装着者の肌触り感などを変えることができる。例えば、発泡体シート１８の表面に露出する気泡のサイズを比較的大きく、裏面側に露出する気泡のサイズを比較的小さくすることで、サイズが大きい花粉粒子等を発泡体シート１８における表面側の気泡群で捕集し、サイズがやや小さい黄砂等を発泡体シート１８の中央から裏側の気泡群で捕集し、更に細かいサイズの細菌等を裏側の気泡群及び気泡間のセル壁の一部に空いた細孔で捕集することができる。また、発泡体シート１８の裏面に露出する気泡径を比較的小さくすることで、肌触り感を向上させることができる。一方、発泡体シート１８の裏面に露出する気泡径を比較的大きくすることで、発泡体シート１８の表面に露出する気泡よりも大きな異物を捕集すると共に、細かい細菌等を気泡間の壁の一部に空いた細孔で捕集でき、しかも、装着時にずれ難くすることができる。このように、１枚の発泡体シート１８の裏表を変えるだけで、フィルタ１２のバリエーションを増やすことができる。

（発泡体シートの細孔径）
発泡体シート１８は、隣り合う気泡の間のセル壁にあいた穴(細孔)のサイズを示す細孔径が、緻密な軟質発泡体２４を用いることが好ましい。具体的には、発泡体シート１８は、平均細孔径が２０μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは１０μｍ以下にある。発泡体シート１８は、前述した平均細孔径の範囲にあると、微小なサイズの異物を捕集でき、異物の好適な捕集効率を示す。また、発泡体シート１８における適度な通気性を確保できるので、マスク１０とした際の息苦しさを回避できる。このようにフィルタ１２に必要とされる異物除去性能や通気性などをバランスよく発現させることができる。前述した平均細孔径の範囲にある発泡体シート１８であると、異物の好適な捕集効率を示すので好ましい。なお、平均細孔径は、ＪＩＳＫ３８３２に準拠して測定した値である。

発泡体シート１８は、表裏方向へ透湿性を有しているが透水性を有していないものが好ましく、このような発泡体シート１８であると、異物を好適に除去できると共に、マスク１０として使用した際に、つばや唾液をマスク外に飛び散らせることなく、呼気を外方へ逃して蒸れ難くすることができる。発泡体シートの透湿性および透水性は、気泡径や細孔径を変化させることで調節可能であり、前述した平均気泡径および／または平均細孔径の範囲であると、表裏方向へ透湿性を有しているが透水性を有していないようにできるので好ましい。

（発泡体シートの厚さ）
発泡体シート１８は、その厚さが０．４ｍｍ～２．０ｍｍの範囲であるものが好ましく、より好ましくは０．５ｍｍ～１．０ｍｍの厚さである。発泡体シート１８を前記厚さの範囲とすることで、スカイビング加工等により工業的に加工可能な厚さにすることができ、嵩張らないので好ましい。図５に示すように、発泡体シート１８は、その厚み方向に切断した断面において、多数の気泡(気泡群)が厚み方向(表裏方向)に複数段重なり合っている。発泡体シート１８を前記厚さの範囲とすることで、発泡体シート１８の表面(裏面)と平行した複数段の気泡群を厚み方向に重ね合わせた構成を確保でき、異物の捕集量を確保できるので好ましい。

（発泡体シートの硬さ）
発泡体シート１８は、曲げ変形可能な柔軟性および圧縮変形可能な弾力性を有している。具体的には、発泡体シート１８は、アスカーＣ硬度が１０以下であり、非常に柔軟性に優れている。なお、発泡体シート１８は、アスカーＦ硬度であると、７５以下であることが望ましい。発泡体シート１８は、ＪＩＳＫ６７６７に準拠して測定した１０％圧縮応力が、０．０８ＭＰａ以下であることが好ましく、このような範囲にあると肌触り感がよく、肌への形状追従性がよい。

（発泡体シートのトータルＶＯＣ）
発泡体シート１８は、ＶＤＡ－２７８に準拠して測定される揮発性有機化合物(ＶＯＣ)の量(トータルＶＯＣ量)が、２００ｐｐｍ以下であり、臭気がなく、クリーン性に非常に優れている。

発泡体シート１８は、その密度が２０ｋｇ／ｍ^３～７０ｋｇ／ｍ^３の範囲にあることが好ましく、このような範囲にあることでフィルタ１２を軽量にすることができる。なお、密度は、ＪＩＳＫ７１１２に準拠して測定した値である。

前述したような柔軟性とクリーン性とを併有する発泡体シート１８としては、発泡剤として不活性ガスを用いた超臨界発泡法によるポリオレフィン系軟質発泡体２４からなるものを用いればよい。超臨界発泡法は、ポリオレフィン系樹脂を含むポリマー組成物を用いて、常温で気体である二酸化炭素や窒素等の不活性ガスを、高温・高圧下における超臨界状態でポリマー組成物に含浸させた後に減圧して発泡させることで、微細な連続気泡構造を有する軟質発泡体２４を製造し得るものである。ここで、ポリマー組成物としては、例えば、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂とエチレン－プロピレンゴムとを含むもの(例えば(株)イノアックコーポレーション製、製品名：ＦＯＬＥＣ－ＯＰＮ)や、結晶性ポリオレフィン系熱可塑性エラストマーと非結晶性オレフィン系熱可塑性エラストマーとを含むもの(例えば(株)イノアックコーポレーション製、製品名：ＦＯＬＥＣ－ＥＦ０５０あるいはＦＯＬＥＣ－ＥＦ０４０)などを採用可能である。なお、発泡剤として不活性ガスを用いた超臨界発泡法によるポリオレフィン系軟質発泡体２４としては、(株)イノアックコーポレーション製の製品名ＦＯＬＥＣ－ＧＳ０５０や、(株)イノアックコーポレーション製の製品名ＦＯＬＥＣ－ＬＺ２０００なども採用可能である。このように、発泡剤として不活性ガスを用いているので、従来の化学発泡剤に由来するＶＯＣの発生を防止することができ、無臭で環境負荷が低いクリーン性に優れた発泡体シート１８を得ることができる。そして、超臨界発泡法によれば、緻密な気泡を形成することができ、柔軟性と異物の好適な捕集効率とを併有させることができる。

（不織布）
不織布２０は、ポリエチレンやポリプロピレン等の化学繊維で構成されたものや、ウール等の天然繊維で構成されたものを用いることができる。不織布２０は、ウエブを、乾式法、スパンボンド法、メルトブローン法、エアレイド法などの何れで形成したものであってもよい。また、不織布２０は、ウエブの繊維結合方法が、ケミカルボンド法、サーマルボンド法、ニードルパンチ法、水流交絡法（スパンレース）などの何れであってもよいが、マスク１０の用途としてはＶＯＣが少ない水流交絡法やニードルパンチ法が好ましい。

（不織布の繊維径）
不織布２０は、目付量にもよるが、繊維径が小さくなるほど、異物の捕集効率が向上するが、自身を通過する空気の圧力損失が大きくなる。不織布２０は、繊維径が大きくなるほど、異物の捕集効率が低下するが、自身を通過する空気の圧力損失が小さくなる。不織布２０は、繊維径が１μｍ～２０μｍの範囲にある繊維で構成することが好ましく、より好適には、１μｍ～１０μｍである。不織布２０は、繊維の繊維径が前述の範囲にあると、好適な異物の捕集効率と、圧力損失の低減とを両立できる。

（不織布の目付量）
不織布２０は、目付量が大きくなるほど、異物の捕集効率が向上するが、自身を通過する空気の圧力損失が大きくなる。不織布２０は、目付量が小さくなるほど、異物の捕集効率が低下するが、自身を通過する空気の圧力損失が小さくなる。不織布２０は、目付量が５ｇ／ｍ^２～４０ｇ／ｍ^２の範囲にある繊維で構成することが好ましい。不織布２０は、目付量が前述の範囲にあると、好適な異物の捕集効率と、圧力損失の低減とを両立できる。

（不織布の厚さ）
不織布２０は、厚さが大きくなるほど、異物の捕集効率が向上するが、自身を通過する空気の圧力損失が大きくなる。不織布２０は、厚さが小さくなるほど、異物の捕集効率が低下するが、自身を通過する空気の圧力損失が小さくなる。不織布２０は、厚さが０．１ｍｍ～０．４ｍｍの範囲にある繊維で構成することが好ましい。不織布２０は、厚さが前述の範囲にあると、好適な異物の捕集効率と、圧力損失の低減とを両立できる。

図１～図３に示すように、フィルタ１２は、表裏方向に積層した発泡体シート１８および不織布２０を接合して帯状に形成された縁シール部２６を、外縁部に備えている。フィルタ１２は、フィルタ１２を構成する層１８,２０が、縁シール部２６で互いに固定されているが、外縁部の内側が重なっているだけで互いに固定されていない。なお、縁シール部２６は、発泡体シート１８および不織布２０を接着剤で接着したり、または熱により溶着したりするなどによって形成されている。このように、フィルタ１２は、外縁部に発泡体シート１８および不織布２０を互いに接合する縁シール部２６を設けてあるので、縁シール部２６によって空気の流通を妨げることを回避できる。

図１および図３に示すように、マスク本体１４は、２枚のフィルタ１２,１２を組み合わせて構成されている。マスク本体１４は、一対のフィルタ１２,１２における合掌状に重ね合わせた縁部を接合して形成された接続部２８を有し、接続部２８を頂部にしてフィルタ１２の表側が凸になると共に該フィルタ１２の裏側が凹になる山形に開いた立体的な形状になっている。ここで、マスク本体１４は、装着者の鼻筋から口を介して顎にいたる顔中央部と、左右の両頬とを覆い得るサイズにするとよい。なお、接続部２８は、重ね合わせたフィルタ１２,１２の縁部を、熱により溶着する等により形成される。

図１および図２に示すように、耳掛け部１６は、一対のフィルタ１２,１２を合掌状に重ね合わせた接続部２８と反対側の縁部に接合して設けられている。耳掛け部１６は、シート状の本体に耳を通す開口部が環状に形成されており、例えば、重ね合わせたフィルタ１２の縁部と耳掛け部１６の縁部を超音波溶着によって点状に複数箇所接合することで取り付けられている。耳掛け部１６は、スラブウレタン等のポリウレタン系軟質発泡体から構成することが好ましく、汎用的なポリウレタン系軟質発泡体とすることで、軽量で安価にすることができる。なお、ポリウレタン系樹脂軟質発泡体は、連続気泡構造または半連続気泡構造であるほうが好ましい。

マスク１０は、例えば以下のように製造することができる。発泡体シート１８および不織布２０を重ね合わせて、打ち抜き等により所定形状に形成し、外縁部に縁シール部２６を設けて、発泡体シート１８および不織布２０を接合した積層シートを作成する。積層シートを裁断してフィルタ１２を形成し、２枚のフィルタ１２,１２における裁断した縁部同士を合掌状に重ね合わせて、熱溶着により接合して接続部２８を形成することで、マスク本体１４が得られる。別途、シート状のポリウレタン系軟質発泡体から打ち抜き加工等により耳掛け部１６を形成し、耳掛け部１６をフィルタ１２の縁部に超音波溶着等により接合することで、マスク１０を得ることができる。ここで、マスク１０は、フィルタ１２を、発泡体シート１８を装着者側となる裏側に向けて配置して用いている。

（発泡体シートの通気性）
様々な発泡体シートを用意し、通気性を測定した。発泡体シートは、何れも、発泡剤として不活性ガスを用いた超臨界発泡法によるポリオレフィン系軟質発泡体であり、表裏の両面に気泡による開口が露出している。
・発泡体シートＡ：オレフィン系軟質発泡体((株)イノアックコーポレーション製製品名：ＦＯＬＥＣ－ＥＦ０５０)
・発泡体シートＢ：オレフィン系軟質発泡体((株)イノアックコーポレーション製製品名：ＦＯＬＥＣ－ＯＰＮ)
・発泡体シートＣ：オレフィン系軟質発泡体((株)イノアックコーポレーション製製品名：ＦＯＬＥＣ－ＧＳ０５０)
・発泡体シートＤ：オレフィン系軟質発泡体((株)イノアックコーポレーション製製品名：ＦＯＬＥＣ－ＬＺ２０００)

通気性は、ＪＩＳＬ１０９６Ａ法に準拠して、フラジール形試験機(ＴＥＸＴＥＳＴ社製ＦＸ３３００)を用いて測定した。なお、通気面積３８ｃｍ^２、差圧１２５Ｐａの条件で、各発泡体シートにおける任意の５点を測定し、その平均値を通気性の値とした。その結果を表１に示す。

表１に示すように、発泡体シートＡおよび発泡体シートＢは、他の発泡体シートと比べて通気性が高いことが判る。

（硬さおよびトータルＶＯＣについて）
次に、発泡体シートＡおよび発泡体シートＢについて、硬さおよびトータルＶＯＣを測定した。その結果を表２に示す。

表２に示す密度は、ＪＩＳＫ７１１２に準拠して測定した値である。表２に示す平均細孔径は、ＪＩＳＫ３８３２に準拠して測定した値である。平均気泡径は、発泡体シート１８になる軟質発泡体２４の厚み中央をスライスして形成された中央部における断面をマイクロスコープにより撮影し、得られた画像から気泡の直径を３０個測定し、その平均した値(μｍ)である。また、表２に示す１０％圧縮応力は、ＪＩＳＫ６７６７に準拠して測定した値である。アスカーＣ硬度は、高分子計器株式会社製のアスカーゴム硬度計Ｃ型により、試料を複数点測定し、その測定値から算出した平均値である。アスカーＦ硬度は、高分子計器株式会社製のアスカーゴム硬度計Ｆ型により、試料を複数点測定し、その測定値から算出した平均値である。なお、硬度は、何れの試料も０．９ｍｍ～１．０ｍｍの試料を重ね合わせて約６ｍｍの厚さにして測定している。

トータルＶＯＣは、ＶＤＡ－２７８(２０１１版)に準拠して測定した。具体的には、各試料から切り出した試験片約７ｍｇをガラスチューブ内に入れ、熱脱着装置(Ｍａｒｋｅｓ製品番：ＴＤ－１００)を使用し、各試験片を温度９０℃、時間３０分の条件下で加熱し、該加熱時に発生したガスをガスクロマトグラフ質量分析計(Ａｇｉｌｅｎｔ製品番：ＧＣＭＳ－５９７７)により分析、トータルＶＯＣ値を算出した。

比較例１、２および４について、実施例と同様に硬度を測定すると共に、比較例１～４について、実施例と同様にトータルＶＯＣを測定した。表裏の素材とこれらにサンドイッチされた中層フィルタ素材との３層でマスク本体が構成された市販マスク(ピップ株式会社製プリーツガードＰＬＵＳ)を分解し、マスク本体における表裏の層を形成するポリプロピレン不織布素材を比較例１とし、マスク本体における中間層を形成するポリプロピレン圧縮繊維素材を比較例２とした。比較例１は、アスカーＣ硬度計によるアスカーＣ硬度が３３であり、アスカーＦ硬度計によるアスカーＦ硬度が８０であり、トータルＶＯＣが４５９ｐｐｍであった。比較例２は、アスカーＣ硬度計によるアスカーＣ硬度が３３であり、アスカーＦ硬度計によるアスカーＦ硬度が８０であり、トータルＶＯＣが２８６ｐｐｍであった。比較例３は、高機能薄物ポリウレタンシート(日本発条株式会社製、ニッパレイ、品番：ＵＴ４Ｎ１６、独立気泡構造)からなるシートであり、トータルＶＯＣが１１０３ｐｐｍである。比較例４は、ポリエチレン発泡シート(積水化学株式会社製、ボラーラ、品番：ＸＬＩＭ０２ＥＳ)からなるシートである。比較例４は、その密度が１００ｋｇ／ｍ^３であり、平均気泡径が２７０μｍであり、アスカーＣ硬度が５６であり、トータルＶＯＣが８６７ｐｐｍである。

表２および表３に示すように、実施例に係る発泡体シートＡおよび発泡体シートＢは、不織布よりなる比較例１や圧縮繊維からなる比較例２よりも、アスカーＣ硬度およびアスカーＦ硬度が低く、柔らかいことが判る。また、表２、表３および図７に示すように、実施例に係る発泡体シートＡおよび発泡体シートＢは、トータルＶＯＣが２００ｐｐｍよりも低く、比較例よりもトータルＶＯＣが非常に低いことが判る。このように、実施例に係る発泡体シートＡおよび発泡体シートＢは、クリーン性に非常に優れている。

（肌触り感について）
次に、実施例の発泡体シートについて、肌触り感を確認した。肌触り感は、触感計(新東化学(株)製品番：ＴＹＰＥ３３)によって、各試料を指でなぞったときの摩擦抵抗を測定した。なお、摩擦抵抗は、何れの試料も０．５ｍｍの厚さで測定している。その結果を図８に示す。図８において(ａ)は発泡体シートＡの結果であり、(ｂ)は発泡体シートＢの結果であり、(ｃ)は比較例１の結果である。図８に示すように、発泡体シートＡおよび発泡体シートＢは、摩擦抵抗を示す縦軸の数値の振り幅が大きく、不織布からなる比較例１よりも摩擦抵抗が高いことが判る。このように、発泡体シートＡおよび発泡体シートＢは、比較例１よりも柔らかく、摩擦抵抗が高いことから、不織布よりも滑らかで好適な触感が得られ、肌触りがよいことが確認できる。しかも、装着者側となる裏側に用いられる発泡体シートＡは、表側の発泡体シートＢよりも摩擦抵抗が高いことから、マスク装着時の保持性に優れており、例えば、マスクを付けて話をしてもズレ難い好適な密着性を示して、異物の捕集効率を向上できる。

（圧力損失およびＢＦＥ）
試験例１～１２のフィルタを作成し、各試験例について圧力損失およびバクテリア飛沫捕集(ろ過)効率(ＢＦＥ)を測定した。各試験例の構成は、表４に示す通りである。
・不織布ア：クラレクラフレックス(株)製、製品名PS0020T-40EL、ポリプロピレン繊維、メルトブローン
・不織布イ：クラレクラフレックス(株)製、製品名PS0020T-70EL、ポリプロピレン繊維、メルトブローン
・不織布ウ：三井化学(株)製、製品名シンテックスMPEA04、ポリプロピレン繊維、メルトブローン
・不織布エ：東レ(株)製、製品名トレミクロンET02060、ポリプロピレン繊維
・不織布オ：前田工繊(株)製、製品名スプリトップSP-1015E、ポリプロピレン繊維、スパンボンド
・不織布カ：前田工繊(株)製、製品名スプリトップSP-1020E、ポリプロピレン繊維、スパンボンド
・不織布キ：クラレクラフレックス(株)製、製品名PC0010GEL、ポリプロピレン繊維、メルトブローン
試験例１～７は、発泡体シートと不織布とを積層したフィルタであり、試験例８～１２は、発泡体シートのみからなるフィルタである。なお、試験例１０は、発泡体シートＡを２枚積層したフィルタであり、試験例１１は、発泡体シートＡを３枚積層したフィルタである。また、試験例１４は、不織布のみからなるフィルタである。

圧力損失の測定は、ＭＩＬ－Ｍ－３６９５４Ｃに準じて実施し、試料ホルダーの通気面積がφ２５ｍｍ(４．９ｃｍ^２)で流量が８Ｌ／ｍｉｎとなるときの圧力損失値を、測定装置(東洋精機製、製品名：フラジールパーミアメーター通気面５ｃｍ^２)で測定した。なお、流速が２７．２ｃｍ／ｓになるときの差圧(Ｐａ)を読み取っている。圧力損失測定の結果を表４に示す。圧力損失が、３ｍｍＨ_２Ｏ／ｃｍ^２未満であれば、マスク用フィルタ素材として息苦しくないと判断でき、優れている（〇）と評価でき、さらに２ｍｍＨ_２Ｏ／ｃｍ^２未満であれば非常に優れている（◎）と評価できる。一方、圧力損失が３ｍｍＨ_２Ｏ／ｃｍ^２以上であると、性能が劣る（×）と評価でき、バクテリア飛沫捕集(ろ過)効率(ＢＦＥ)の評価を行わなかった。

バクテリア飛沫捕集(ろ過)効率(ＢＦＥ)は、米国材料試験協会ＡＳＴＭＦ２１０１に規定されている試験装置を用いて、黄色ぶどう球菌に感染・増殖するバクテリアファージと呼ばれるウイルスの一種が含まれるウイルス懸濁液により実施する。表４に示す層構成のフィルタをそれぞれ試験装置にセットし、送液ポンプによりネブライザーに導入されたウイルス懸濁液を、圧縮空気によりエアロゾル化(平均粒子径３．０μｍ)し、定流量吸引ポンプにより流量２８．３Ｌ／分に調整されたガラス製チャンバー内を移動させ、フィルタに通過させてエアロゾルを捕集させる。捕集されなかった残りのエアロゾルを、６段構成のアンダーセンサンプラー中にセットされた寒天培地入りのシャーレに捕集させる。このシャーレを培養した際に現れるコロニー数と、フィルタをセットせずに試験した場合(コントロール試験のコロニー数)とを数え、以下の式(１)によりＢＦＥ(％)を算出した。この結果を表４に示す。ＢＦＥ(％)が、６０％以上～８０％未満であれば捕集効率として許容範囲内であり（△）、８０％以上～９０％未満であれば優れており（〇）、９０％以上であれば捕集効率として非常に優れている（◎）と判断できる。一方、ＢＦＥ(％)が６０％未満では捕集効率として劣る（×）と評価できる。
ＢＦＥ(％)＝（Ａ－Ｂ）／Ａ×１００ …式(１)
Ａ：フィルタなしのコロニー数
Ｂ：フィルタありのコロニー数

総合評価は、圧力損失が〇又は◎(３ｍｍＨ_２Ｏ／ｃｍ^２未満)であり、ＢＦＥ(％)が◎の場合に「◎」、圧力損失が〇又は◎であり、ＢＦＥ(％)が〇の場合に「〇」、圧力損失が〇又は◎であり、ＢＦＥ(％)が△の場合に「△」と判断した。一方、圧力損失が×、又はＢＦＥ(％)が×の場合は、総合評価を「×」と判断した。

表４に示すように、表裏方向の一方から他方へ向かうにつれて気泡径が大きくなる気泡径の異方性を有する発泡体シート(発泡体シートＡおよびＢ)を用いることで、適度な圧力損失の範囲で高いバクテリア飛沫捕集効率を示すことが判る。なお、試験例１４が示すように、不織布単体であると、バクテリア飛沫捕集効率が非常に低い。また、発泡体シートと不織布とを積層したフィルタの方が、発泡体シート単体または発泡体シートを複数積層したフィルタよりも、高いバクテリア飛沫捕集効率を示すことが判る。このように、発泡体シートと不織布とを積層したフィルタによれば、圧力損失およびＢＦＥの値をバランスよく両立させることができる。

（マスクの別例１）
図９および図１１に示すように、別例１に係るマスク３０は、本開示のフィルタ１２から構成されて、着用者の口を少なくとも被覆可能に形成されたマスク本体３２と、マスク本体３２の左右の端部のそれぞれに設けられた耳掛け部３４とを備えている。また、マスク３０は、マスク本体３２の上縁に連ねて設けられ、該上縁から着用者側に張り出す庇部３６を備えている。なお、マスク３０は、前述したように２枚(複数)のフィルタ１２,１２を組み合わせてマスク本体３２を構成しても、単独(１枚)のフィルタ１２でマスク本体３２を構成しても、何れであってもよい。マスク３０は、マスク本体３２においてフィルタ１２を、発泡体シート１８を装着者側となる裏側に向けて配置して用いている。

マスク本体３２は、該マスク本体３２の中央部の縦ラインに沿って２つに折り畳んだ折り畳み状態(図１１参照)と、該折り畳み状態から広げた着用時の展開状態(図９および図１０(ａ)参照)とに開閉可能に構成されている。マスク本体３２は、折り畳み状態において、２つ折りのコンパクトな形状になっている。マスク本体３２は、展開状態において、左右方向中央部を頂部としてフィルタ１２の表側が凸になると共に該フィルタ１２の裏側が凹になる山形に開いた立体的な形状になっている。ここで、マスク本体３２は、装着者の鼻筋から口を介して顎にいたる顔中央部と、左右の両頬とを覆い得るサイズにするとよい。

図９および図１１に示すように、耳掛け部３４は、シート状の本体に耳を通す開口部が環状に形成されており、例えば、重ね合わせたフィルタ１２の縁部と耳掛け部３４の縁部を超音波溶着によって点状に複数箇所接合することで取り付けられている。耳掛け部３４は、スラブウレタン等のポリウレタン系軟質発泡体から構成することが好ましく、汎用的なポリウレタン系軟質発泡体とすることで、軽量で安価にすることができる。なお、ポリウレタン系軟質発泡体は、連続気泡構造または半連続気泡構造である方が好ましい。なお、耳掛け部３４は、マスク本体３２と同じフィルタ１２から該マスク本体３２と一体的に形成してもよい。

別例１の庇部３６は、マスク本体３２と同じフィルタ１２から該マスク本体３２と一体的に形成されている。図９および図１０に示すように、庇部３６は、マスク本体３２の上縁から張り出して、マスク本体３２の上縁と着用者の顔面との間を塞ぐようになっている。庇部３６は、展開状態において中央部が凸になるマスク本体３２の形状に対応して、縁部から中央部に向かうにつれてマスク本体３２の上縁からの張り出し寸法が大きくなるように形成されている。庇部３６は、マスク本体３２の折り畳み状態において、マスク本体３２の内側に沿うように折り畳み可能であると共に、マスク本体３２の展開状態において、マスク本体３２の上縁から着用者側へ張り出すように姿勢変化可能に構成されている。別例１のマスク３０は、マスク本体３２の左右方向中央部、マスク本体３２の上縁と庇部３６との間、庇部３６の左右方向中央部に、当該部位を圧縮するなどによって、折り癖が形成されている。なお、庇部３６は、マスク本体３２の下縁にも設けてもよい。

庇部３６は、フィルタ１２をマスク本体３２の上縁から上方へ延出するような形状(図１１(ａ)参照)にした後、マスク本体３２の上縁で折り返してマスク本体３２の内側に沿って配置することで折り畳み状態とされる(図１１(ｂ)参照)。マスク３０は、庇部３６を折り返してマスク本体３２を２つ折りにした折り畳み状態で流通させることで、コンパクトにすることができるので好ましい。マスク３０は、着用時にマスク本体３２を左右に展開することに伴って、マスク本体３２に引っ張られて庇部３６が着用者側へ張り出すように自然に立ち上がる。なお、図９～図１１において、庇部３６の中央部に凹状に形成された符号３６ａは、鼻を納めることができる逃げ部である。

別例１のマスク３０は、前述したフィルタ１２特有の効果に加えて、庇部３６によってマスク本体３２の上縁と顔面との間を塞いで、顔面との密着性を向上させることができる。別例１のマスク３０によれば、口を動かしても顔面との間に隙間ができ難く、隙間から異物が侵入することを防止できると共に、呼気によってメガネが曇ることを防止することができる。

（マスクの別例２）
図１２に示すように、別例２に係るマスク本体４２は、本開示のフィルタ１２で基本的に構成されており、該マスク本体４２の外縁部にフィルタ１２よりも柔軟な軟質発泡体からなるシート４４が配置されている。シート４４は、例えば、ポリウレタン系軟質発泡体やポリオレフィン系軟質発泡体を用いることができる。また、シート４４は、その厚さが例えば３ｍｍ～５ｍｍの範囲にあるとよい。マスク本体４２は、フィルタ１２における着用者側の面にシート４４を積層している。マスク本体４２は、着用時に口や鼻孔などを覆う中央部が、フィルタ１２のみで構成されて、着用時に顎や頬などに当たる外縁部が、フィルタ１２とシート４４との複層構造になっている。なお、別例２では、マスク本体４２の外縁部全周に亘ってシート４４を配置したが、マスク本体４２の外縁部の少なくとも一辺にシート４４を配置してもよい。

別例２のマスク本体４２は、前述したフィルタ１２特有の効果に加えて、シート４４によってマスク本体４２の外縁と顔面との間を塞いで、顔面との密着性を向上させることができる。また、マスク本体４２は、フィルタ１２よりも柔軟なシート４４が着用者の肌に当たるので、負担感を減らすことができる。別例２のマスク本体４２によれば、口を動かしても顔面との間に隙間ができ難く、隙間から異物が侵入することを防止できると共に、呼気によってメガネが曇ることを防止することができる。なお、実施例および別例１、実施例および別例２、別例１および別例２を組み合わせた構成であってもよい。

１０マスク，１２フィルタ，１８発泡体シート，２０不織布，２４軟質発泡体，
３０マスク，３２マスク本体，３６庇部，４２マスク本体，４４シート

Claims

表側から裏側に向けて通過する気体に含まれる異物を除去するフィルタであって、
連続気泡構造または半連続気泡構造のポリオレフィン系軟質発泡体で構成されて、表裏方向への通気性を有する発泡体シートを備え、
前記発泡体シートは、平均気泡径が５μｍ～２５０μｍの範囲にあると共に、前記表裏方向の一方から他方へ向かうにつれて気泡径が大きくなっており、
ＭＩＬ－Ｍ－３６９５４Ｃに準じて測定される圧力損失が、３ｍｍＨ _２Ｏ／ｃｍ ^２未満である
ことを特徴とするフィルタ。
前記発泡体シートと表裏方向に重ねて設けられ、繊維径が１μｍ～２０μｍの範囲にある繊維で構成された表裏方向への通気性を有する不織布を備えている請求項１記載のフィルタ。
前記不織布は、目付量が５ｇ／ｍ ^２～４０ｇ／ｍ ^２の範囲であり、
前記不織布における表裏方向の厚みが、０．１ｍｍ～０．４ｍｍの範囲である請求項２記載のフィルタ。
前記発泡体シートは、アスカーＣ硬度が１０以下である請求項１～３の何れか一項に記載のフィルタ。
前記軟質発泡体は、発泡剤として不活性ガスを用いた超臨界発泡法によるものであり、
ＶＤＡ－２７８に準拠して測定される揮発性有機化合物（ＶＯＣ）の量が２００ｐｐｍ以下である請求項１～４の何れか一項に記載のフィルタ。
請求項１～５の何れか一項に記載のフィルタを、前記発泡体シートを装着者側となる裏側に配置して用いている
ことを特徴とするマスク。
前記フィルタから構成され、着用者の口を少なくとも被覆可能に形成されたマスク本体と、
前記マスク本体の上縁に連ねて設けられ、該上縁から着用者側に張り出す庇部と、を備え、
前記マスク本体は、該マスク本体の中央部の縦ラインに沿って２つに折り畳んだ折り畳み状態と、該折り畳み状態から広げた着用時の展開状態とに開閉可能であり、
前記庇部は、前記折り畳み状態において前記マスク本体の内側に沿うように折り畳み可能であると共に、前記展開状態において該マスク本体の上縁から着用者側へ張り出すように姿勢変化可能に構成されている請求項６記載のマスク。
前記フィルタから構成されて着用者の口を少なくとも被覆可能に形成されたマスク本体には、その外縁部に該フィルタよりも柔軟な軟質発泡体からなるシートが配置されている請求項６または７記載のマスク。