JPH0736839B2 - フエ−スマスク - Google Patents

フエ−スマスク

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JPH0736839B2
JPH0736839B2 JP62084510A JP8451087A JPH0736839B2 JP H0736839 B2 JPH0736839 B2 JP H0736839B2 JP 62084510 A JP62084510 A JP 62084510A JP 8451087 A JP8451087 A JP 8451087A JP H0736839 B2 JPH0736839 B2 JP H0736839B2
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fibers
molding layer
fiber
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フランクリン ダイラッド ジェームス
ジーン バーグ ハーベイ
キャロル マレー アリス
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ミネソタ マイニング アンド マニユフアクチユアリング カンパニ−
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Description

【発明の詳細な説明】 （発明の分野） 本発明はある種の空気汚染物に対する保護のため着用さ
れる繊維質フエースマスク又は呼吸器械又はそのような
マスクを製造するためのプロセスに関するものである。
（従来技術の説明） 英国特許GB2,077,112Bはマスクがもとの形状からのゆが
みを同マスクが抵抗するのを助けるために、可撓性に富
み、適度に剛性を有するプラスチツク網状物質が通常の
繊維質濾過層にラミネートされているモールド成形濾過
フエースマスクを教示している。そのような形状保持の
仕方は有利であるが、可撓性網を添加するということを
モールド成形された繊維質濾過マスクの他の望ましい属
性を犠牲にしてしまう。すなわち従来技術のモールド成
形繊維質濾過マスクよりもより重いものになり、剛性の
高く、より製造コストの高いものとなつてしまう。加え
て、単一の外側プラスチツク網が利用される時には、湿
度が高く粒状の負荷状態は濾過層を網から分離し、それ
によつて濾過層が変形し、マスクの機能性を破壊させる
ことになる。
（発明の要約） 本発明は新しいモールド成形された繊維質濾過フエース
マスク又は呼吸器械であつて、高い弾力性及び形状保持
力を有し、しかもこの高弾力性及び形状保持力が低製造
コスト及び高濾過効率の軽量、単純化された構造である
フエースマスクを提供している。この新しい弾力性に富
んだモールド成形濾過製品は、簡単に要約すると次の
（ａ）、（ｂ）からなつている。
（ａ）１つ又はそれ以上のモールド成形された繊維質成
形層であつて同層中の繊維交差点において互いにかつ他
の含有フアイバーに結合されたフアイバーを有する成形
層。
（ｂ）前記モールド成形された繊維質成形層の一方の側
上又はそれらの間に配置された繊維質濾過層。前記濾過
層は前記成形層が除去するよりは高い割合で粒子をガス
状流れから除去し、少なくとも１つの前記モールド成形
された繊維質成形層は、少なくとも10の平均デニールを
備えたファイバーを含んでおり、また、前記モールド成
形された繊維質成形層は少なくとも約150g（グラム）／
m2の合計基礎重量（以下「完成」基礎重量と称す）を備
えている。また少なくとも１つの繊維質成形層はフエー
スマスクの中央領域において約0.2g/cm3を超えない平均
密度を備えているので、フエースマスクの変形中前記層
の折曲げ部においては当該層は弾性的に変形し、変形圧
力が除去された時にはそのもとの厚味及び形状へと戻ろ
うとする。
マスクの弾力性を示すものとして、本発明のマスクの中
央又は鼻部分が押圧又は変形させられた時に（変形量は
好ましいマスクにおいては5cmの距離にも及ぶ。後に述
べるテスト結果を参照のこと）、同マスクは変形させる
力を除去すれば迅速にそれらのもとの形状へと回復す
る。本発明のマスクはまた変形に対する高い抵抗力を備
えている。好ましくは、本発明のフエースマスクは以後
に述べる変形テストにおいて、少なくとも約５ニユート
ン（0.5kgf弱）の力、より好ましくは少なくとも約7.5
ニユートンの力に抵抗するのが良い。
また、前記成形層内のフアイバーはその全長にわたつて
延びる少なくとも第１及び第２の成分を備えた熱によっ
て結合出来る２成分フアイバーを有しているのが好まし
い。ここに前記第１の成分は前記第２の成分よりも低い
温度で溶融する。前記２成分フアイバーは幾つかの利点
を提供することが出来、それらには成形層中における結
合力の一様性及び完全性が含まれるとともに、例えば以
下に述べる予結合作業又はモールド成形作業のような処
理工程中においてけん縮する傾向があるという利点が含
まれる。なお、このけん縮加工効果は成形層の弾力性を
向上するものと考えられる。例えば、けん縮加工された
ステープルフアイバーはより大きな弾力性を与えるよう
に思われており、本発明の幾つかの製品においては含ま
せることが望ましい。
本発明のフエースマスクを作るための好ましいプロセス
は、マスクのモールド成形の段階の以前に成形層を熱に
さらす段階を含んでいる。この予備段階中において、ウ
エブは支持表面上に係合するが、全体的には拘束されて
おらず、層内のフアイバーはけん縮加工して少なくとも
部分的に互いに結合される。熱は全体として一様にウエ
ブ中に拡散するので、予結合効果はウエブ中に均一に行
きわたり、良好な機械的強度及び一体性並びに特性の一
様性が提供される。またフアイバーのけん縮加工により
ウエブのかさが大いに増え、ウエブ中に多くの隙間が組
込まれる。成形層が後にフエースマスク形状にモールド
成形された時に、フエースマスクは予結合を施さなかつ
た場合とくらべて、より良好な弾力性及びより大きな反
発力を備える。
前記プロセスの他の特徴としては、成形層内に前述の最
大より小さな密度を得るためにモールド内に十分なギヤ
ツプを維持することが含まれている。より大きな反発力
は、例えばフエースマスクの中央領域の少なくとも一部
分を横切つて延びるバンド内の如く、成形層の部分内に
おいて得ることが可能であり、これは対応する形状のま
たは溝付のモールドを用いることにより達成される。そ
のような反発力のより高いバンドを、全体として平行な
パターンをなしてより小さな厚味のバンドと交互に配し
て用いることにより、弾力性は更に改善される。またウ
エブの側方部分は典型的にはマスクの中央部分よりもよ
り圧着され、マスクボデイの側方部分の密度と同マスク
ボデイの中央部分の密度との比率は少なくとも１、より
好ましくは少なくとも1.5となるのが良い。
本発明のフエースマスクをモールド成形するための好ま
しいプロセスにおいては、幾つかの前述した層は、（参
考文献である米国特許第4,536,440号公報に記載の態様
を以つて）面対面の接触をなして組付けられながらモー
ルド成形操作を課せられる。好ましくは、前記成形層は
モールド成形作業の開始時において、反発力のある（そ
して前述したように好ましくは少なくとも部分的に予結
合された）形態であり、モールド成形作業中に前記濾過
層をクツシヨンで支えかつ絶縁の役割を果す。前記濾過
層は前記成形層の支持無くモールド成形作業に課せられ
た場合、伸びたり、ひきさかれたりし易いが、前記濾過
層は層と層を重ねる操作中においては非接触状態が維持
され、層が折れ曲ることは少ない。モールド成形中には
濾過特性が著しく減少することはなく、完成した製品は
その全濾過領域にわたつて一様な濾過特性を示す。良好
な特性が得られるばかりでなく、作業は直接的かつ単純
なので、完成品は１段階により基礎となる繊維質層から
直接得られる。
以下図面を参照して本発明のより詳細な説明を行なう。
（詳細な説明） 本発明に係る例示的なフエースマスク又は防毒マスク10
が第１図及び第２図に示されており、同マスクはマスク
ボデイ11と、これを人間の顔上で保持するべくマスクボ
デイにステープル留め又は他の方法で取付けられた弾性
ヘツドバンド12と、アルミニウムのような金属からなる
弾力に富んだ柔軟バンド13にして、これによりマスクの
鼻部分を着用者の鼻と所望の着用関係になるよう成形、
保持出来る柔軟バンドと、マスクと顔面間のシールを改
良し、マスクの着用快適性を高めるための、発泡性ゴム
のような軟質快適材からなるストリツプ14とを有してい
る。前記マスクボデイ11はカツプ状又は全体的に半球状
の形状を備えており、同ボデイは普通の人間の顔からは
隔置関係を以つて突出するとともに、鼻ばしらからほほ
を越え、あご下迄ぴつたりとした低圧力接触を行なつて
いる。本発明のフエースマスクは例えばより良く屈曲す
るが故に顔面に対するフイットし易さが改良されてい
る。
第２図に示すように、マスクボデイ11は４つの層を有し
ており、それらは第１の層である（マスク中を流れるガ
ス状流れの最も上流側にある）弾性成形層15と、濾過層
16と、第２の弾性成形層17と、軟質の内側ライン18（こ
れは例えば微細デニール繊維から作られている）にし
て、皮膚と滑らかな接触を行なうとともに、マスクの弾
力性にも寄与するライナである。
第２図はまた本発明の濾過マスクの好ましいロフト輪郭
をも例示している。全体領域19として示されている、本
発明の濾過マスクの下側、円筒形状側面部分は、前述し
たように、一般的に密度の高く、比較的に剛固な部材で
あり、一方一般領域20として示される上側の全体として
半球形状の濾過要素はより高くつき出て、より弾力性に
富む部材である。本発明のマスクの時々使用する用語
「中央領域」は一般的に領域20を示している。
前述したように、モールド構造を変更して、波形状パタ
ーン又は梁状構造物のような付加的構造要素を成形層内
に導入し、更に同層の弾性及び／又は形状保持特性を改
良することが出来る。溝付モールドを使用すば第２図に
示すような構造が得られ、その場合より大きな肉厚、盛
り上がったバンド21とより小さな肉厚のバンド22とが全
体として平行なパターンをなして構成されている。
前述したように、この中央領域は一般的には0.2グラム
／立方センチメートルを越えない密度を備えている。こ
こで言う密度とは全中央領域20にわたる平均密度のこと
をさしている。そのような反発力（弾性）又は減少密度
の場合には、層はマスクの変形の際弾性的に狭く、すな
わち薄肉になることが出来、層内の繊維の結合特性の故
にこの変形した繊維は変形力が除去された時にもとの形
状へと戻る。
本明細書においては、「弾力性成形層」なる用語が用い
られているが、この弾力性成形層は他の機能をも備える
ことが出来る。それは最外側層の場合には濾過層の保護
及びガス状流れの予備濾過のような主要機能とすること
が出来る。また、本明細書においては「層」なる用語が
用いられているが、１層であつても実際には所望の厚味
又は重量を得るよう組立てられた幾つかの副層を有する
ことが出来る。幾つかの実施例においては、１つの一般
的に内側の弾力性成形層（ただしこの層は２つ又はそれ
以上の副層を有することが出来る）のみが本発明のマス
ク内に含まれているが、成形作業をより確実にかつ至便
に行なうためには、２つの弾力性層を用い、濾過層の両
側に１つずつの弾力性層を用いるのが良い。別法とし
て、前記外側成形層及び濾過層はモールド成形作業から
省略して、予成形した外側殻（これは繊維間に結合力を
持つていても良いしもつていなくても良い）と予成形し
た濾過層とで置換えることも可能である。なおこれらの
予成形層は内側成形層に熱溶着して本発明のフエースマ
スクを製造することが出来る。
弾力性成形層内の繊維は通常１〜200デニールの間であ
り、内側層を除けば、好ましくは10デニール以上の平均
値を備えるも100デニール以下の平均値であるのが良い
（例えばより小さな繊維は単位基礎重量に対してより多
くの交差点を与える）。好ましい実施例においては、前
記弾力性成形層は、好ましくはけん縮加工した合成ステ
ープル・フアイバーと２成分ステープル・フアイバーと
の混合物を有している。２成分ステープル・フアイバー
はバインダ物質部分を担持しており、これにより弾力性
成形層は繊維交差点で、例えば層を加熱することによ
り、互いに結合することが可能である。加熱の際２成分
繊維上の結合剤物質は２成分ステープル・フアイバー又
は他のステープル・フアイバーである近接フアイバーと
接触するように流入する。本発明のフエースマスク内の
成形層はステープル・フアイバーと２成分フアイバーを
重量比で0/100〜75/25の割合で含むフアイバー混合物か
ら作ることが出来る。好ましくは、前記成形層は少なく
とも50重量％の２成分繊維、より好ましくは少なくとも
75重量％の２成分フアイバーを含んでいる。というのは
交差結合点での数が多くなる程可撓性及び形状保持性が
増大するからである。
本発明のフエースマスクはまた２成分フアイバー無しで
も作ることが出来る。例えば、熱流動性ポリエステルの
バインダフアイバーを、成形層内の好ましくは縮らされ
たステープル・フアイバーとともに含ませ、成形層を加
熱した際に前記バインダフアイバーは溶融し、繊維交差
点へと流れ、ここで同繊維交差点を取囲む。層が冷却さ
れると、前記交差点には結合部が発生する。また、アク
リルラテツクスのようなバインダ物質を例えばバインダ
又は２成分フアイバーに対する付加物として、成形層に
用いるフアイバーのウエブに添加することが出来る。ま
た、粉末状熱活性粘着樹脂の形態をなしたバインダ物質
をフアイバーのウエブ上へと流下することが出来、その
際ウエブが加熱されると、ウエブ内のフアイバーは前記
添加樹脂により交差点で互いに結合される。しかしなが
ら、本発明の成形層はそのようなバインダ物質を添加し
ない方が好ましい。何故ならばそれらの添加物は材料及
びその処理コストを増大させ、出来上つたフエースマス
クの可燃性を増大させるからである。本発明は原料又は
他の成分の節約（例えばモールデイング後凝固樹脂を用
いないこと）並びに材料取扱い段階の減少によつて著し
いコスト低減の可能性を有している。
本発明の成形層用の適当な２成分フアイバーは、例えば
相並んだ形状、同心状のさや−芯形状及び長円形のさや
−芯形状を含んでいる。本発明の成形層を製作するため
の１つの特に有用な２成分フアイバーは、結晶質のポリ
エチレン・テレフタレート（PET）をイソフタレート及
びテレフタレート・エステル・モノマから形成されたポ
リマのさやによつて取囲んだ、全体的に同心状のさや−
芯形状を有している。前記ポリマは芯物質より低い温度
で熱軟化可能である。ポリエステルにはそれが弾力性増
大に貢献するという利点、及びそれが他のフアイバより
も湿気を吸収しにくいという利点を備えている。
通常本質的に単一成分からなり、本発明のウエブとして
用いるのに適している、けん縮加工した合成ステープル
・フアイバーはポリエチレン・テレフタレート（PET:好
ましい材料）に限られるものではなく、ナイロン及びポ
リプロピレンを含んでいる。ギヤクリンピング法によつ
て作られたフアイバーのような規則正しくけん縮加工し
たフアイバー、スタツフア・ボツクス・クリンピング法
により作られたフアイバーのような不規則的にけん縮加
工したフアイバー又はいわゆる「アギロン（Agilon）
法」によつて作られたフアイバーのようならせん状にけ
ん縮加工したフアイバーを利用して本発明のウエブを製
作することが出来る。インチ当りのけん縮加工数は幅広
く変化することが出来る。しかしながら、一般的に言つ
て、けん縮加工のひん度が多くなる程反発力の強い、弾
力性成形層が得られる。２〜５けん縮加工/cm（６〜12
けん縮加工／インチ）の範囲にあるけん縮加工ひん度が
好ましい。また例えば米国特許第4,118,531号のコラム
６において測定されているようなフアイバーのパーセン
トけん縮加工は一般的には添加けん縮加工ステープルフ
アイバーにおいては少なくとも15％である。前述したよ
うに、前記２成分フアイバーもまた処理中にけん縮加工
することが可能であり、このことは更に弾力性を増大さ
せる。
成形層として用いられるフアイバーのウエブは至便には
「ランド・ウエバー（Rando Webber）」梳毛機により製
作することが出来、前記２成分フアイバー及び他のフア
イバーは典型的にはそのような機器に適した通常のステ
ープル長さにおいて用いられている。
本発明のフエースマスクの弾力性及び形状保持力は１平
米当り少なくとも150グラムの基礎重量を備えた成形層
によつて得られる。例えば200又は250グラム／m2のよう
に基礎重量を大きくすると、変形に対する抵抗力が大き
くなり、弾力性も増大する。これらの最小基礎重量とと
もに、前記成形層は0.2グラム／cm2の最大密度を備えて
いる。変形中において、前記成形層は例えば密な紙状シ
ートが変形するような態様と異なつた態様を以つて変形
する。密な紙状シートはカツプ状にモールド成形した場
合、鋭く曲り、内向きにへこむので層内の内力は変形し
たカツプを内向きにへこんだ状態に保持する。本発明の
マスクの成形層内における密度は典型的な紙状シートの
密度よりも小さいので、当該層は紙のように鋭く曲がる
ことは無く、フアイバーは当該層内で弾性的に変位する
ことが出来る。マスクを変形させるように作用する力を
解放したならば、マスク内の内力、例えば変形したフア
イバーのフアイバー結合力により成形層はそのもとの形
状に戻ろうとする。
本発明のマスクに用いる成形層をモールド成形する場合
には、フアイバーのウエブは間隙を設けた雄及び雌モー
ルド部品間に配置し、マスクの中央の全体として半球状
形状の濾過領域20により大きな反発力を創成してやり、
層を加熱してやるのに用いることが出来る。高基礎重量
ウエブを用いることはモールドのギヤツプをゼロにセツ
トしてあつても同モールドが自動的にこじ開けられるこ
とを意味している。前記ギヤツプは層があまりに弾力性
を強め、マスクが所望の変形抵抗よりも小さな変形抵抗
を示すことのないように選ばれる。成形層のための前記
フアイバーのウエブはエアレイ（air−laying）装置で
作り、その後加熱しウエブを互いに軽く結合したよう
な、ドライで、ふわふわし、予め結合されたウエブにし
て、モールド作業以前に少なくとも5mm又はそれ以上の
ロフトを備えているのが好ましい。
弾力性成形層の予結合は未拘束のフアイバーウエブをオ
ーブンに入れて、２成分フアイバーの低融点側成分の軟
化点以上の温度で加熱することによつて、ウエブが機械
の方向及びこれを横断する両方向において縮みをコント
ロールすることが出来るようにして行なうのが好まし
い。例えば、前述のさや／芯２成分フアイバーを内蔵す
る幾つかの好ましいウエブを予結合することは、115〜1
50℃の温度範囲で行なうことが可能であり、好ましくは
ウエブを115℃で加熱し、室温へと冷却し、又150℃へと
加熱するという段階的予結合操作で行なうことが好まし
い。
本発明のフエースマスクに含まれている成形層は当業界
で周知のようにそれ自体をモールド成形した後、濾過層
とともに組立てることが出来る。しかしながら、好まし
くは成形層として作用するフアイバーのウエブが濾過層
として作用するフアイバーのウエブとともに組付けら
れ、組立体全体をモールド成形してフエースマスクを直
接形成するのが良い（米国特許第4,536,440号参照）。
この後者の操作においては、成形層を形成する弾力性ウ
エブはモールデイング作業中前記濾過層のためのクツシ
ヨン作用を与え、濾過層を破損又は折り曲げから保護す
る傾向がある。また、前記成形層は濾過層に対する熱絶
縁作用を提供することが可能であり、この作用により濾
過層の所望の繊維状組織を維持される。前記成形層はモ
ールド作業中圧密されるが、少なくとも中央領域20にお
いては多孔質、繊維質かつ低密度組織を維持する。温度
及び圧力は例えば温度を成形層内の２成分フアイバのよ
り低い方の融点成分の軟化点以上の温度を選ぶことによ
り成形層の繊維特性を保存するように選ばれる。前記濾
過層は前記弾力性成形層に対して、少なくともフアイバ
ーが当該層間の界面にからみつくことによつて取付けら
れており、更に通常は前記弾力性成形層のフアイバが幾
分前記濾過層に結合することによつて取付けられてい
る。
本発明のフエースマスク内の弾力性成形層は、それが幾
分の予備濾過作用又は粗い濾過作用を行なうものの、典
型的には主要な濾過作用を行なうものではない。弾力性
層は濾過製品中の圧力損失の小さな部分のみに寄与する
べく十分に多孔質であるべきである。単一の弾力性成形
層からなるか又は外側及び内側成形層の組合せからなる
とに関係なく、フエースマスク内の全成形層は本発明の
フエースマスク中の圧力損失に対する寄与の半分以下、
好ましくは約20％を越えるべきではない。前記成形層が
高い基礎重量を備えてはいるが、層内のフアイバーを例
えば10又は20デニール又はそれ以上の如く少なくとも殆
んどが粗くなるよう作ることにより、成形層中の低圧力
損失を達成することが出来る。一般的に言って、本発明
のフエースマスクは85l/分の流量において約50mm水柱を
超えない、好ましくは30mm水柱を越えない圧力損失を示
す。内側及び外側成形層が用いられる時には、これらの
層は個別には前述の少なくとも150グラム／m2の基礎重
量を備えないかも知れないが、組合せ状態においてはこ
れらの層はそのような基礎重量を備える。
典型的には、前記濾過層はモールデイング作業中互いに
結合しないフアイバーを有している。前記濾過層は所望
の濾過を達成するように選ばれており、一般的にはフエ
ースマスクが保護しようとする種類のガス状流れから高
い割合で粒子を除去する。前記濾過層のフアイバーは濾
過すべき粒子の種類に応じて選択される。工業化学（In
dustrial Engineering Chemistry）48巻（1956）、1342
頁の「超微粒熱可塑性フアイバー」（Wente,Van A.）に
示す溶融−吹飛ばしフアイバーのウエブ、特に電気的に
帯電した形態にあるウエブ（Kubik）他にいおる米国特
許第4,215,682号参照）が有用である。好ましくは、こ
れらの溶融−吹飛ばしフアイバーは約10μｍよりも小さ
な平均直径を備えたマイクロフアイバー（ここでは「吹
飛ばされたマイクロフアイバー」をBMFと称する）であ
る。フアン・ターンアウト（van Turnhout）の米国特許
第Re.31,285号に教示された、帯電された繊維質フイル
ムフアイバも又特に有用である。ロジン−ウール繊維質
及びガラスフアイバーのウエブも又有用であり、特にマ
イクロフアイバーの形態にされた、溶液−吹付け又は静
電塗布フアイバも有用である。驚くべきことであるが、
粒状物質進入率及び圧力損失のような、濾過層の重要な
濾過パラメータは、もしも濾過層及び成形層を組立て状
態でモールド成形したとしても、大きく変化しないとい
うことが判明している。
本発明のマスクの柔軟な界面又は内側ライナ（例えば最
内側成形層）は例えば10デニール以下、好ましくは５デ
ニール以下の微細フアイバーを有するべきである。１つ
の有用な層は微細デニールの２成分ステープル及び微細
デニールのけん縮加工した合成ステープルとの混合物か
らなる非織成ウエブを有している。成分的に言えば、前
記フアイバーは他の成形層に用いているのと同じものと
することが出来る。
第３図は本発明の別の例示的呼吸器械又はマスク23を示
している。この実施例においては、例示されたマスク23
はモールド成形されたフエースピース24を有しており、
該ピースは呼気弁25と、吸気弁26と、ヘツドバンド27と
を含んである。前述した少なくとも１つの成形層と濾過
層の組立体を有する着脱自在カツプ形状フイルタボデイ
28がフエースピースに取付けられている。
本発明の他のフエースマスクは第１図から第３図に例示
された形状の他の形状をとることが出来る。例えば、本
発明のフエースマスクは図示のようなコルゲーシヨン又
はバンド無しでモールド成形することが可能であり、代
りに平滑な表面を備えることが出来る。
本発明は更に以下の例により例示されよう。例１〜例21
は濾過層又は濾過層並びに外側のカバー層と組合せて本
発明の完全なマスクを形成することが可能な弾力性シエ
ルを示している。これらの弾力性シエルには濾過層が鋳
込まれなかつたが、（例えば変形抵抗力又はもとの形状
の回復に関して）得られた結果は薄肉の溶融−吹飛ばし
マイクロフアイバー層のような典型的濾過層が含まれて
いた場合に達成されたであろう結果を代表している。
例１ 約200g/m2の基礎重量を備えたドライでふわふわした、
粗いデニールの繊維質ウエブが25重量％の、長さ3.8cm
（11/2インチ）である、けん縮加工した50デニールポリ
エチレン・テレフタレート（PET）と、75重量％の、長
さ3.8cm（11/2インチ）である、15デニール２成分ステ
ープル・フアイバーの混合物から「ランドウエバ（Rand
o Webber）」エアレイ装置を使用して作られた。前記２
成分フアイバー（日本の大阪にあるユニチカ株式会社か
ら「メルテイ・フアイバ・タイプ4080（Melty Fiber Ty
pe 4080）」として市販されている）は約245℃の溶融温
度を備えたポリエチレン・テレフタレートの芯と、エチ
レン・テレフタレート並びエチレン・イソフタレートの
コポリマを有するさやとを有している。ウエブは循環空
気式オーブン内で１分間115℃加熱し、次に室温迄冷却
することにより「予結合」された。
内側ライナとして使われる、約50g/m2の基礎重量を備え
た、第２のドライで、ひらひらした、微細デニール繊維
質ウエブが、25重量％のけん縮加工した1.75デニールPE
Tフアイバー（長さが3.8cm）と、75重量％の４−デニー
ル２成分の「メルテイ・フアイバ・タイプ4080」ステー
プル・フアイバー（長さ3.8cm）との混合物から「ラン
ド・ウエバ」エアレイ装置を使用して作られた。この内
側ライナはまた循環空気式オーブン内で１分間115℃加
熱することによつてやはり「予結合」された。
次に弾力性成形層又はシエルが、２つのウエブを使い、
約25cm×25cm（10インチ×10インチ）のラミネート組立
体（各ウエブの１層）を加熱され「テフロン」コーテイ
ングしたアルミニウム製のカツプ形状雄モールド上に配
し、内側ライナウエブが雄モールドの次にくるようにし
て作られた。モールドは両層の２成分フアイバーのポリ
マさやの熱軟化範囲内にある約140℃の温度へと加熱さ
れた。前記組立体は、前記雄モールドと補合する輪郭を
備え、同一温度に加熱された「テフロン」コーテツド、
アルミ製雌モールドを用いて迅速に一様なプレス成形を
施した。ギヤツプ設定シムは含まれていなかつたが、モ
ールド成形されるウエブはモールド成形作業中、モール
ド部品のマスク成形部分が0.050インチ（約1.27mm）離
れたままであつた。モールドの投影面積は230cm2（35.7
5平方インチ）であり963.2ニユートンの加圧力が約10秒
間加えられた。モールド部品を直ちに分離させた後、圧
密され一体化されたモールド成形済みの弾力性シエルが
除去されたが、このシエルは精確にモールド形状に適合
しており、その形状を保持していた。
フエースマスクの中央及び側壁部分の密度はマスクのそ
れぞれの領域から切出された2.54cm直径の円板（5.07cm
2の面積）を用いて測定された。ウエブ板厚はサンプル
をねじ曲げたり、圧縮したりすることなくウエブ表面に
キヤリパプローブを接触することにより目で測定され
た。サンプルの領域によつて目で見て厚味の変動がある
サンプルにおいては、種々の領域の厚味が平均され平均
値が密度を算出するのに用いられた。このテストにおい
ては、中央部分は0.135g/cm3の密度を有しており、側方
と中央領域の密度の比率は2.8であつた。予結合操作中
において、ウエブの基礎重量は増大し、最終の弾力性シ
エルすなわちモールド成形された繊維質成形層は325.6g
/m2の基礎重量を備えていた。
モールド成形されたシエルの弾力性はシエルを所定の距
離だけたわませ、テストプロープを除去した後同シエル
がそのもとの形状に戻ることを確認し、前記たわみ時の
荷重を測定することで特徴付けられた。これらのテスト
を行なうため、「キング織物剛性テスタ（King Fabric
Stiffness Tester）」（ノースカロライナ州のJ.A.King
社からモデル番号CFG−10AFSTとして市販されている）
を修整して、1.91、2.54、3.18、4.41及び5.08cm（0.7
5、1.00、1.25、1.50、1.75及び2.00インチ）の所定の
深さ又はたわみにおいてプローブを停止出来るようにし
たものを使用した。テストの手順はシエルをテスト機器
内に置き、テストプローブがシエルの頂点（すなわち中
央）直上にくるようにし、次にプローブをシエルに当て
所定の深さ迄押込み、この押込み変形に対する抵抗
（力）を記入し、プローブを引込めた後シエルがそのも
との形状を回復したかどうかをチエツクするという順序
である。
シエルを5cmだけ（すなわち完全に）たわませるのに必
要な力は14.83ニユートンであり、シエルはテストプロ
ーブを引込めた所直ちにそのもとの形状を回復した。
例２ 粗いデニールのウエブ内の前記50デニールPETフアイバ
に対してけん縮加工した15デニールのポリプロピレンフ
アイバー（長さは3,8cm）を用いたこと、前記粗いデニ
ール及び微細デニール成形層の両方の基礎重量を約100g
/m2としたこと以外は例１を繰返した。完成したシエル
の基礎重量は177.6g/m2であつた（明らかにマスクの領
域には基礎重量のばらつきがあり、基礎重量を決定する
ため測定した１インチ径の断面はマスク全域の平均基礎
重量よりも低かつた）。
マスクの中央部分の密度は0.083であり、側方領域と中
央領域の密度比率は3.84であつた。２インチ（5cm）の
たわみだけ前記シエルを変形させるのに5.42ニユートン
の力が必要とされ、当該シエルはテストプローブが引込
められるに従いそのもとの形状が直ちに回復した。
例３〜５ 前記粗いデニールの成形層と微細デニールの成形層の各
々が、200g/m2の全入力ウエブ基礎重量に対して100g/m2
の基礎重量を有し、入力ウエブのための予結合温度を変
更したという点以外は例１が繰返された。全てのケース
において、前記粗及び微細デニールウエブは同一条件
（すなわち指示温度で１分間）で予結合された。例５に
おける予結合は最初各ウエブを115℃で１分間加熱し、
次に同ウエブを室温迄冷えるにまかせ、次に同ウエブを
再度150℃で１分間加熱することにより達成された。得
られた各マスクは完全に5cmたわませて、回復させるこ
とが可能であつた。
例６〜10 例６〜10は入力ウエブの基礎重量がモールド成形された
弾力性成形シエルの諸特性に与える影響を示している。
これらの例も又幾つかのより低い基礎重量ウエブをラミ
ネートすることによつて入力ウエブの所望の基礎重量を
達成出来るということ、及び所望の目標基礎重量を達成
出来るということを示している。これらの例は基礎重量
が約50g/m2であるということを除けば例１に示したのと
同一の粗デニールウエブ送り材料を利用している。同様
にして、これらの例のための微細デニールウエブ送り材
料はそれが約50g/m2の基礎重量を備えていたということ
を除けば例１に記載のそれと等しい。弾力性シエルを形
成するのに用いられるラミネート組立体は多層の前記粗
デニールウエブをモールデイング作業に先立つて単一の
微細デニールウエブ上にひろげることで準備された。
全ての場合において、弾力性シエルはこれを例６の場合
約4.5cm、例７〜10の場合5cmだけ変形した後テストプロ
ーブを引抜いた時にはもとの形状を回復した。
例11〜18 粗デニール及び微細デニールの両者における２成分フア
イバーとPETステープルとの比率を変更し、粗デニール
及び微細デニール入力ウエブが100g/m2の基礎重量を備
えているという点を除けば例１が繰返された。このシリ
ーズの一群（例11〜14）においては、フエースマスク又
は呼吸器械は115℃において予結合された入力ウエブか
らモールド成形され、別の一群（例15〜18）においては
入力ウエブは例３〜５において説明したように段階的に
予結合（115℃/150℃）された。全ての場合においてモ
ールド成形された弾力性成形シエルはこれを5.08cm変形
させた後テストプローブを引出した際もとの形状を回復
した。
例19〜21 厚味を増やした幾つかのギヤツプシムをモールド成形操
作中雄及び雌モールド部品間に用いたこと及び前述のウ
エブの基礎重量が150g/m2であつたことを除けば例１が
繰返された。
すべてのケースにおいて、弾力性シエルはこれを5cm変
形させた後テストプローブを引出した時にもとの形状を
回復した。
例22 予成形されたカツプ形状の濾過層又はボデイが、まずポ
リプロピレンフアイバー（クラウン・ツエラバツハ社か
ら「セレストラ」ウエブとして市販されているもので平
方ヤード当り0.5オンスの重量を有している）からなる2
0cm×20cmの軽量カバーウエブピースを荷電したポリプ
ロピレン吹飛しマイクロフアイバー（BMF、基礎重量は
約50g/m2）上にひろげることにより作られた。前記２層
ラミネートが２つ折りにされ、濾過ウエブがラミネート
の内側２層を有する約10cm×20cmの大きさの４層ラミネ
ート組織が得られた。組立体は次に熱シール工程を受
け、組立体のほぼ上側1/4の部分（折り曲げ部近くの部
分）を横切って全体として正弦波形状結合部が形成され
る。結合線と折り目との間の不要材はトリム切断され、
得られたラミネート構造体が次に開口された実質的にカ
ツプ形状の予成形された濾過ボデイが形成された。同ボ
デイはポリプロピレンカバーウエブからなる外側副層と
帯電ウエブからなる内側副層とを備えている。
予成形された弾力性成形層又はシエルが次に用意され
た。このシエルは内側ライナとして、より微細なデニー
ルの成形層（75重量％の４デニール、3.8cm長さの「メ
ルテイ・フアイバ・タイプ4080」２成分ステープルと、
25重量％の1.75デニール、3.8cm長さのPETステープルで
115℃において１分間予結合されたステープルとの混合
物から「ランド・ウエバ」エアレイ装置を用いて作られ
た約90g/m2の非織成ウエブ）を備えており、外側層とし
ては、より粗なデニールの成形層（75重量％の15デニー
ル、3.8cm長さの、「メルテイ・フアイバー・タイプ408
0」２成分ステープルと、25重量％の50デニール、3.8cm
長さの、PETステープルにして115℃、１分間の条件で予
結合されたステープルとの混合物から「ランド・ウエ
バ」エアレイ装置を用いて作られた、ほぼ180g/m2の非
織成ウエブ）を備えている。前記成形層はラミネート組
織のほぼ25cm×25cmのピースをほぼカツプ形状のモール
ド内に配置することにより作られた。この場合より微細
なデニールの成形ウエブがモールドの雄部材近くに配置
され、ほぼ130℃及びほぼ963.2ニユートンの圧力を６〜
10秒加えることでモールド成形が行なわれた。
本発明の弾力性濾過フエースマスクは前記予成形された
濾過層又はボデイ並びに前記成形層又はシエルから、濾
過「プリフオーム」を弾力性成形シエル上に置き、２つ
の部品をしてマスクの周縁まわりに走行する熱シール結
合部材により結合させることで作られた。得られた濾過
フエースマスクを例１で述べた修整キング・ステイフネ
ス・テスタ上で5cmたわませるのには12.1ニユートンの
力が必要とされたが、その後マスクは直ちにそのもとの
形状へと回復した。
作成された濾過マスクは30連邦規則集11.140−５節に記
載のテスト基準に従つてほこり及び霧の試験がなされ
た。マスクボデイを通つてのシリカほこりの貫通度が呼
吸器械を使つて測定され、貫通度は0.37ミリグラムであ
り、最終の排気圧力損失は9.87mm水柱であると決定され
た。これは前記テスト基準に述べられた項目を満足して
いる。弾力性シエルの密度は0.15グラム/ccであつた。
例23及び24 本発明の濾過フエースマスクは、より微細なデニールの
成形層（75重量％の４デニール、長さ3.8cmの「メルテ
イ・フアイバ・タイプ4080」２成分ステープルと、25重
量％の長さ3.8cmの1.75デニールPETけん縮ステープルで
あつて115℃、１分間の条件で加熱され、室温へと冷却
され、150℃、１分間の加熱を行なうことで予結合され
たステープルとの混合物から「ランド・ウエバ」エアレ
イ装置を用いて作られた100g/m2の非織成ウエブ）と、
以下の表に記載された帯電濾過層と、より粗いデニール
の成形層（75重量％の、長さ3.8cmの15デニール「メル
テイ・フアイバ・タイプ4080」２成分ステープルと、25
重量％の、長さ3.8cmの50デニールPETクリンプステープ
ルにして、115℃、１分間の加熱、室温への冷却及び150
℃、１分間の再加熱により予結合されたステープルとの
混合物から「ランド・ウエバ」エアレイ装置を用い作ら
れた200g/m2の非織成ウエブ）とをこの順序で積上げる
ことにより準備された。得られた組立体は全体としてカ
ツプ形状のモールド内に置かれたが、この際より微細な
デニールの成形層がモールドの雄部材近くに配置され、
約130℃及び約963.2ニユートンの圧力の条件で６〜10秒
加工された。得られた濾過マスクは修整キング・ステイ
フネス・テスタ上で弾力性がテストされた。結果は5cm
たわませるのに平均8.96ニユートンの力が必要であり、
たわませた後マスクはただちにもとの形状へと回復し
た。
作成された濾過マスクもまたほこり及び霧に対する前述
のCFR11.140−５テスト基準を満足した。
例25及び26 本発明の濾過フエースマスクは４つの層が以下の順序で
組立てられたことを除けば例23及び24に記載の手順に従
つて作られた。すなわち、予結合された微細デニール成
形層（50g/m2）、予結合された粗デニール成形層（100g
/m2）、以下の表に記載の濾過層及び予結合された粗デ
ニール成形層（100g/m2）の順序である。後者の成形層
はフエースマスクの外側表面を形成した。全ての成形層
は例23及び24に記載した組成を備えていた。
作成された濾過マスクは修整キング・ステイフネス・テ
スタ上で5cmたわますのに平均15.23ニユートンの力が必
要であり、テストの後直ちにもとの形状に復帰した。
作成された濾過マスクはまたほこり及び霧に対する前述
のCFR11.140−５テスト基準に適合した。
例27 85重量％の15デニールPETステープル・フアイバと、15
重量％の３デニールポリエステル・バインダ・フアイバ
の混合物から構成され、「ランド・ウエバ」エアレイ装
置を用いて準備された206.5g/m2（5.9オンス／平方ヤー
ド）のウエブが60重量％の5.5デニールPETステープル・
フアイバーと40重量％の５デニール未引抜きPETバイン
ダ・フアイバであつてやはり「ランド・ウエバ」エアレ
イ装置上で作られたフアイバとからなる500枚当り13.5K
g（30ポンド）の２層間に組付けられた。この組立体は
例１で述べたようなアルミモールド内で、188℃（370°
Ｆ）、10秒間、ゼロモールドギヤツプの条件でモールド
成形された。モールド成形された製品の外側部分は次に
アクリル樹脂を30重量％の割合で水中にエマルジヨン化
したものでスプレーされる。得られたモールド成形シエ
ルは本発明のフエースマスクに対する反発力、弾力性に
富み、低圧力損失のモールド成形された繊維質成形層層
として用いるのに有用であつた。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の例示的完成フエースマスク又は呼吸器
械の正面図、 第２図は第１図に示したフエースマスクの一部分の断面
図、 第３図は本発明の別の例示的フエースマスクの斜視図。 11…マスクボデイ、12…ヘツドバンド、13…ソフトバン
ド、14…ストリツプ、15…弾力性成形層、16…濾過層、
17…第２の弾力性成形層、18…内側ライナ、20…中央領
域、21…厚肉バンド、22…薄肉バンド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−144665（ＪＰ，Ａ)

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】マスクの着用者の口と鼻を覆うようにされ
    た、弾力性のあるカップ形状の濾過フェースマスクにし
    て、 ａ）１つ又はそれ以上のモールド成形された繊維質の成
    形層にして、この成形層中の繊維交差点において互いに
    かつ他の含有ファイバーに結合されたファイバーを含む
    前記成形層と、 ｂ）前記モールド成形された繊維質の成形層の一方の側
    又はこの層間に配された繊維質濾過層にして、この濾過
    層は前記成形層が除去するよりも高い割合で粒子をガス
    状流れから除去する前記繊維質濾過層とを有するフェー
    スマスクにおいて、 少なくとも１つの前記モールド成形された繊維質の成形
    層は、少なくとも10の平均デニールを備えたファイバー
    を含んでおり、 前記モールド成形された繊維質の成形層は少なくとも約
    150g/m2の合計基礎重量を備えており、少なくとも１つ
    の前記繊維質の成形層はフェースマスクの中央領域上で
    約0.2g/ccを越えない平均密度を備えており、フェース
    マスクの変形中における前記成形層の折り曲げ部におい
    ては、変形圧力が除去された時には前記成形層が弾性的
    に変形し、そのもとの厚味及び形状へと戻ろうとするよ
    うになっていることを特徴とするフェースマスク。
  2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項に記載のフェースマ
    スクにおいて、少なくとも２つのモールド成形された繊
    維質の成形層が含まれており、それらの内の１つの層は
    少なくとも10の平均デニールを備えたファイバーを有し
    ており、他の層は10より少ない平均デニールを備えたフ
    ァイバーを有していることを特徴とするフェースマス
    ク。
  3. 【請求項３】特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の
    フェースマスクにおいて、少なくとも１つの前記モール
    ド成形された繊維質の成形層はけん縮加工した単一成分
    ファイバーを含んでいることを特徴とするフェースマス
    ク。
  4. 【請求項４】特許請求の範囲第３項に記載のフェースマ
    スクにおいて、前記けん縮加工した単一成分ファイバー
    は少なくとも10の平均デニールを備えたファイバーを有
    することを特徴とするフェースマスク。
  5. 【請求項５】特許請求の範囲第１項から第４項迄のいず
    れか１つの項に記載のフェースマスクにおいて、少なく
    とも１つの成形層が最初ファイバー間に結合を誘起せし
    めるため加熱された後前述のカップ形状へと加熱、順応
    されることを特徴とするフェースマスク。
  6. 【請求項６】特許請求の範囲第１項から第５項迄のいず
    れか１つの項に記載のフェースマスクにおいて、前記繊
    維質の成形層は加熱下及び加圧下でモールド成形される
    とともに、その間前記濾過層と面接触しながら組立てら
    れ、前記成形層及び濾過層はそれらの界面にわたって互
    いに接触するよう順応させられることを特徴とするフェ
    ースマスク。
  7. 【請求項７】特許請求の範囲第１項から第６項迄のいず
    れか１つの項に記載のフェースマスクにおいて、少なく
    とも１つのモールド成形された繊維質の成形層がパター
    ン化された厚味の変化したところを備えており、増大し
    た厚味で盛り上がったバンドがマスクの中央に配設され
    ており、減少した厚味のバンドが全体として平行なパタ
    ーンをなして交互に配設されていることを特徴とするフ
    ェースマスク。
  8. 【請求項８】特許請求の範囲第１項から第７項迄のいず
    れか１つの項に記載のフェースマスクにおいて、本明細
    書に記載のテストにおける5cmの変形量に対して少なく
    とも約５ニュートンの抵抗力を示すことを特徴とするフ
    ェースマスク。
  9. 【請求項９】特許請求の範囲第１項から第８項迄のいず
    れか１つの項に記載のフェースマスクにおいて、前記テ
    ストにおける5cm変形の後にもとの形状への復帰を示す
    ことを特徴とするフェースマスク。
  10. 【請求項１０】特許請求の範囲第１項から第９項迄のい
    ずれか１つの項に記載のフェースマスクにおいて、前記
    成形層は少なくとも約200g（グラム）／m2の全基礎重量
    を備えていることを特徴とするフェースマスク。
  11. 【請求項１１】特許請求の範囲第１項から第10項迄のい
    ずれか１つの項に記載のフェースマスクにおいて、前記
    濾過層は直径で10μｍよりも少ない平均径のファイバー
    を有することを特徴とするフェースマスク。
  12. 【請求項１２】特許請求の範囲第１項から第11項迄のい
    ずれか１つの項に記載のフェースマスクにおいて、少な
    くとも１つの繊維質の成形層がファイバーの全長にわた
    って延びる第１及び第２の成分を備えた２成分ファイバ
    ーを有しており、前記第１の成分は第２の成分よりも低
    い温度で溶融し、前記ファイバーは第１の成分をこれと
    交差するファイバーに粘着させることで、成形層中の繊
    維交差点で互いにかつ他の含有ファイバーに結合される
    ことを特徴とするフェースマスク。
  13. 【請求項１３】特許請求の範囲第12項に記載のフェース
    マスクにおいて、前記２成分ファイバーは少なくとも約
    75重量％の、少なくとも一方のモールド成形された繊維
    質の成形層を有していることを特徴とするフェースマス
    ク。
  14. 【請求項１４】特許請求の範囲第１項から第13項迄のい
    ずれか１つの項に記載のフェースマスクにおいて、少な
    くとも１つのモールド成形された繊維質の成形層は少な
    くとも約50デニールのけん縮加工したファイバーを有し
    ていることを特徴とするフェースマスク。
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