WO2012089963A1 - Masque respiratoire à usage unique à étanchéité améliorée - Google Patents

Masque respiratoire à usage unique à étanchéité améliorée Download PDF

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WO2012089963A1
WO2012089963A1 PCT/FR2011/053120 FR2011053120W WO2012089963A1 WO 2012089963 A1 WO2012089963 A1 WO 2012089963A1 FR 2011053120 W FR2011053120 W FR 2011053120W WO 2012089963 A1 WO2012089963 A1 WO 2012089963A1
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WO
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mask
web
nonwoven
layer
layers
Prior art date
Application number
PCT/FR2011/053120
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English (en)
Inventor
Vianney Brillat
Original Assignee
Valmy Sas
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Publication date
Application filed by Valmy Sas filed Critical Valmy Sas
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    • A41—WEARING APPAREL
    • A41D—OUTERWEAR; PROTECTIVE GARMENTS; ACCESSORIES
    • A41D13/00—Professional, industrial or sporting protective garments, e.g. surgeons' gowns or garments protecting against blows or punches
    • A41D13/05—Professional, industrial or sporting protective garments, e.g. surgeons' gowns or garments protecting against blows or punches protecting only a particular body part
    • A41D13/11—Protective face masks, e.g. for surgical use, or for use in foul atmospheres
    • A41D13/1107—Protective face masks, e.g. for surgical use, or for use in foul atmospheres characterised by their shape
    • A41D13/1138—Protective face masks, e.g. for surgical use, or for use in foul atmospheres characterised by their shape with a cup configuration
    • A41D13/1146—Protective face masks, e.g. for surgical use, or for use in foul atmospheres characterised by their shape with a cup configuration obtained by moulding
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62B—DEVICES, APPARATUS OR METHODS FOR LIFE-SAVING
    • A62B18/00—Breathing masks or helmets, e.g. affording protection against chemical agents or for use at high altitudes or incorporating a pump or compressor for reducing the inhalation effort
    • A62B18/02—Masks
    • A62B18/025—Halfmasks
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62B—DEVICES, APPARATUS OR METHODS FOR LIFE-SAVING
    • A62B18/00—Breathing masks or helmets, e.g. affording protection against chemical agents or for use at high altitudes or incorporating a pump or compressor for reducing the inhalation effort
    • A62B18/08—Component parts for gas-masks or gas-helmets, e.g. windows, straps, speech transmitters, signal-devices
    • A62B18/084—Means for fastening gas-masks to heads or helmets
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62B—DEVICES, APPARATUS OR METHODS FOR LIFE-SAVING
    • A62B23/00—Filters for breathing-protection purposes
    • A62B23/02—Filters for breathing-protection purposes for respirators
    • A62B23/025—Filters for breathing-protection purposes for respirators the filter having substantially the shape of a mask

Definitions

  • the present invention belongs to the field of disposable respirators. More particularly, the respiratory masks according to the present invention have a general shell shape.
  • Disposable respiratory protection masks of shell or shell shape whose body, adapted to cover the mouth and the nose of a person wearing the mask, is formed of layers of stacked materials, more or less rigid. Such masks are held in place on the head of a user by fastening straps or headbands, elastic or not.
  • the seal between the mask and the face of the user is generally provided by a rigid and malleable bar placed in the upper part of the mask at the edge and the wings of the nose. This bar is put in the appropriate form by the wearer of the mask.
  • patent EP 0 209 838 describes a shell mask formed of a layer of single material of sufficient rigidity to retain its shape, in which the seal in the nasal region is obtained by means of appendages projecting towards the rear of the mask.
  • EP 1 358 809 discloses a shell mask comprising a main body and a face seal, wherein an outer peripheral portion of the main body and an outer peripheral portion of the face seal are joined, said face seal is made by layering application.
  • a flexible resin such as a polyurethane resin on a surface of an elastic fabric made of nylon or polyester fibers, and said laminated sheet is cut so as to have a modified annular shape.
  • EP 1 614 361 discloses a shell mask whose body comprises at least one layer of filter material and at least one layer of a flexible material, and a deformable foam edging member which extends at least partially around the peripheral edge of the shell, one of the layers of filter material associated with the deformable element constituting a border seal between the mask and the face of the user.
  • the mask described here may optionally include additional foam flange elements, relatively thin and deformable and relatively flexible so as to deform and bend easily.
  • the flange portions are here provided to better adapt to the contours of the face of the user.
  • the material of the flanges being a foam, it is relatively rigid, and does not always ensure a sufficient seal.
  • Patent FR 2 465 491 describes a shell mask having a sealing lip.
  • This lip is not limited to the nose, it marries all the inner circumference of the mask.
  • the lip is preferably formed of several layers of nonwovens in order to have sufficient rigidity to seal between the mask and the face.
  • One of the disadvantages of this mask is related to the thickness of the sealing lip, which is such that the lip is relatively rigid and presses on the face of the wearer of the mask, resulting in a lack of comfort related in particular to the creation of facial compression zones.
  • Patent GB 1 155 046 discloses a surgical mask of shell form of impermeable material.
  • the mask comprises elastic upper and lower sealing flaps, integral with the mask body, and preferably forming a single piece with the mask body.
  • the upper flap is intended to seal the mask with the face in the nasal area.
  • the upper flap includes a free edge cut in the shape of "keyhole" to best fit the nose of a user.
  • This mask has a good seal with the face of the user, however, the sealing flaps being made of an elastic material, they must, to function properly, exert some pressure on the face, especially at the level of the nose , and thus be uncomfortable for the user, or even leave marks on the face of the user.
  • the object of the present invention is to propose a shell mask that reduces the risks of air leakage and poor filtration in the nasal region compared with the masks of the state of the art without requiring any particular manipulation on the part of the user. and providing the user with improved comfort over existing masks.
  • the present invention also aims to provide a hull mask having a good filtration capacity especially in the nasal region, which is simple and economical to manufacture, and which can be recycled entirely and easily.
  • a single-use, shell-shaped breathing mask having a body, elastic holding straps attached to said body, said mask body having a nasal region having a protuberance having a longitudinal axis of symmetry and said body being composed of at least two layers of material including at least one layer of filter material, said mask further comprising a flexible web, said web being composed of at least one layer of a material such as a nonwoven, and being attached to the inner part of the mask body edge in the nasal region and closing said nasal region over at least the entire height of the protrusion, and having an elongate opening substantially parallel to the longitudinal axis of symmetry of the protuberance .
  • the flexible veil of the mask of the invention comprises an elongate opening, such as a slot, generally open in its lower part, that is to say in the part where the veil is not attached to the edge of the body of the mask.
  • the mask of the invention further comprises a sealing lip on the entire periphery of the mask, formed in one piece with the body of the mask, substantially flat and which lies in a plane substantially perpendicular to the edge of the body of the mask.
  • This sealing lip improves the seal between the mask and the face of the user.
  • the flexible web consists of a layer of non-woven filter material and a layer of non-woven non-wicking non-wicking material, the layers being placed so that the non-woven nonwoven is in contact with the face of the user when the mask is worn.
  • the mask of the invention provides excellent filtration capacity of the air arriving in the nasal region, and a very good comfort given by the non-woven spunbond that is in contact with the user's face.
  • the nonwoven filtering material is a nonwoven meltblown electret of polypropylene and nonwoven non-filtering material is a spunbond polypropylene nonwoven.
  • all the layers constituting the body of the mask and all the layers constituting the web are composed of nonwovens of materials having the same chemical composition, preferably polypropylene. In this way, and because the mask does not include a metal bar, the mask of the invention is easily recycled.
  • Figure 1 is a perspective view of the front / outer face of the mask according to the invention.
  • Figure 2 is a perspective view of the rear / inner face of the mask according to the invention, showing the flexible web fixed in the nasal region.
  • FIG. 3a is a side view of the mask according to the invention
  • FIG. 3b is a front view of the mask of the invention
  • FIG. 3c is a rear view of the mask of the invention, showing the flexible web attached. in the nasal area.
  • FIG. 4 is a sectional view along the line A / A of the mask of the invention
  • FIG. 5 is an enlarged view of the zone B of FIG. 4 on which the layers constituting the body of the mask are represented.
  • the mask according to the invention is designed to isolate and protect its wearer from the risk of inhalation of harmful agents transported by air, such as dust, bacteria, viruses, allergens, etc.
  • Respiratory protection masks standards are in force in several countries. These standards have different content depending on the country, but globally meet identical needs. For example, respiratory protection masks are classified according to:
  • FFP Filtering Facepiece particles, particulate filtering facepiece against particles
  • FFP3 Filtering Facepiece particles, particulate filtering facepiece against particles
  • the classification of the masks relates to their capacity of filtration of particles of a given average size, about ⁇ , ⁇ for the solid particles: NaCI and 0.3 ⁇ for the liquid particles: paraffin in frame EN149: 2001 + A1: 2009 .
  • the filtration capacity is 94% for FFP2 masks and 95% for N95 masks and 99% for FFP3 and N99 masks.
  • the thicknesses of the different layers are chosen to meet the requirements of the class in question.
  • a mask classified FFP1 is intended to provide protection against non-toxic dusts, for example cellulose, cotton, flour, clay, vegetable and animal oils, or against pollution. It finds its application in the textile industry, agribusiness, DIY, hygiene and cleaning.
  • a mask classified FFP2 (or N95) is intended to provide protection against concrete dust, cement, plaster (for example during demolition work, large works, sanding), softwood (from sanding work cutting), fine particles of paint and resin, plastic materials (eg from impact stripping, sanding, etc.); against viruses (bird flu, SARS, tuberculosis), against environmental pollution or allergens. It finds its application in industry, construction, DIY, woodworking, automotive industry, bodywork and health.
  • a mask classified FFP3 is intended to ensure the protection against asbestos fibers whose concentration is less than 1 fiber / cm3 / h (for example for material handling or diagnosis), dust of rockwool, wool glass (during handling or insulation work), lead (when sanding paints), hard wood particles, metal fumes; viruses (infectious respiratory diseases), bacteria (such as legionella). It finds its application in industry, construction, woodworking, metallurgy or health.
  • a "spunbond” material is understood to mean a spunbonded web or nonwoven fabric obtained by an extrusion technique, the resulting yarns generally having a diameter of between 13 ⁇ and 16 ⁇ ;
  • “meltblown” material means a non-woven web of meltblown microfibers obtained by a technique of extrusion blow molding, the resulting yarns having a diameter of between 2 ⁇ and 5 ⁇ ;
  • “Needled nonwoven material” means a material consisting of one or more layers of non-woven fabrics which are intermingled together by mechanical bonding which involves passing through the nonwoven layers with multiple barbed needles, to which the fibers cling when the needles come up, leaving the fibers entangled.
  • recyclable material is understood to mean a material that can be recovered after use (or, in the case of the mask of the invention, if it has not been used before its expiry date), processed and reused as raw material in the manufacture of new objects.
  • the mask 1 generally has a shell or shell shape. Both terms are used interchangeably in this text.
  • the shell shape is preferred in the context of the present invention because it provides a good seal between the mask and the face of the user, particularly at the level of the wings of the nose, and without the mask is equipped with a rigid and malleable nasal bar that can be a source of discomfort and misuse. Such a seal could not be obtained with the so-called "duckbill" masks for example.
  • the tightness in the nasal region is obtained thanks to particular characteristics of the mask.
  • the mask according to the invention has a total filtration area of between 250 cm 2 and 300 cm 2 . Its weight is generally low, preferably between 9 g and 15 g, because the layers of nonwoven chosen to make the body of the mask have a relatively low basis weight while having, at least for some of them, good filtration capabilities.
  • FIG. 1 represents a perspective view of the front face of the mask 1 according to the invention.
  • the contour of the body 2 of the mask 1 is generally oval, except in the nasal region 1 1 intended to be in contact with the ridge and the wings of the nose of the user.
  • the mask has a protuberance 14 having a shape that allows it to substantially marry the shape of the nose of a user.
  • the body 2 of the mask 1 is furthermore preferably provided on its periphery with a lip 5 which improves the tightness of the mask on the face.
  • This lip 5 is substantially flat, and perpendicular to the walls of the body 2 having a shell shape at the edge 8 of said body 2. Therefore, the lip 5 is supported substantially flat on the face of the wearer of the mask, offering thus a contact and sealing surface between the face and the relatively large mask.
  • the lip 5 is formed in one piece with the body 2 of the mask, as described below.
  • the mask further comprises, at its nasal protrusion 14, a flexible veil 10 fixed on the upper part of the lip. sealing 5 of the mask.
  • the web 10 is directly fixed inside the upper part of the perimeter of the body 2 of the mask.
  • the web 10 is designed so that it is suspended by its upper edge being fixed on the periphery of the body 2 of the mask, the other edges of the web being free.
  • the shape of the web 10 is symmetrical about the longitudinal axis 18 of the protuberance 14 of the body 2 of the mask, the web having an elongated opening 12 on its axis of symmetry.
  • the opening 12 is a slot opening into the lower part of the web 10. Any form of opening 12 making it possible to obtain web portions 10a, 10b capable of ensuring an appropriate filtration capacity of the web 10 may be used.
  • the web 10 When the mask is not worn by the user, the web 10 has a shape such that it closes approximately the entire nasal region 1 1 of the body of the mask.
  • the elongated opening 12 When the user sets up the mask on his face, the elongated opening 12 is at the level of the ridge of the user's nose, the flexible veil 10 opens naturally and the two symmetrical parts 10a, 10b place each on one side of the user's nose, and each come into contact with a wing of the wearer's nose.
  • the flexible web 10 provides a filtration air sucked in or expired in this area.
  • each portion 10a, 10b of the veil substantially matches the shape of the face of the wearer of the mask at the level of the wings of the nose and the top of the cheekbones, whatever the morphology of the wearer of the mask.
  • the parts 10a, 10b of the web 10 are in contact with the wings of the user's nose when the mask is worn. In this way, a filtration of the air passing between the mask and the face is systematically ensured in the nasal region 1 1, without any manipulation adjustment by the user is necessary, the veil naturally set in place when the mask is applied to the face. This avoids misuse of the mask that could affect its effectiveness.
  • the shape of the outline of the veil is identical to that of the perimeter of the body 2 of the mask in the nasal region 1 1.
  • web 10 is fixed all around the nasal protuberance 14. When the mask is not worn, the web 10 closes the whole of said nasal protuberance 14. Preferably, the web 10 extends over about a quarter to one third of the total height of the mask from the top of the nasal protuberance 14.
  • the web 10 is preferably formed of polypropylene nonwovens.
  • Other materials may also be suitable for making the web 10 of the mask of the invention.
  • Such materials are nonwovens of thermoplastic polymers, such as polyamide, polyester, polyethylene.
  • Fixing the web 10 on the sealing lip 5 or on the body 2 of the mask is preferably by welding and even more preferably by ultrasonic welding.
  • the web 10 preferably has a thickness of between 0.2 mm and 0.4 mm.
  • the web 10 is formed of two layers of nonwoven polypropylene, the first layer being an electret meltblown nonwoven with a mass per unit area of about 70 g / m 2 and a thickness of about 0.15 mm and the second layer being a non-woven spunbond with a mass per unit area of about 14 g / m 2 and a thickness of about 0.07 mm.
  • the second layer is preferably made of a soft-touch material. It is in contact with the face of the user when the mask is worn.
  • the flexible web 10 has a filtration capacity meeting the requirements of the FFP3 classification, and at least equal to that of the body 2 of the mask described below.
  • the veil 10 is both very thin and very flexible. It therefore brings great comfort to the user when wearing the mask. This comfort is further enhanced by the non-woven spunbond.
  • the nonwovens used for making the veil 10 are permeable to water vapor, which is therefore easily discharged outside the body 2 of the mask, further increasing the comfort of the mask of the invention compared to masks of the state of the art.
  • the web 10 consists of a single layer of nonwoven polypropylene. Its filtration capacity is then lower than in the previous embodiment, it is however sufficient for class FFP1 masks.
  • the body 2 of the mask according to the invention consists of at least two layers 15, 16 of material in the form of a sheet, film, web, woven or non-woven fabric. All the layers constituting the body of the mask are made of materials having the same basic chemical composition. In an advantageous embodiment, this material is a synthetic polymer. More particularly, the mask according to the invention being entirely recyclable, the polymer constituting the layers of the body of the mask must be a thermoplastic polymer, that is to say a polymer that melts or becomes viscous when heated beyond of a certain temperature.
  • a synthetic polymer particularly suitable for producing the body of the mask according to the invention is polypropylene.
  • thermoplastic polymers capable of forming nonwovens such as polyethylene, polyamide and polyester, are also suitable for producing body 2 of the mask of the invention.
  • the different layers 15, 16 of the body of the mask of the invention are chosen to obtain a mask body that is in compliance with the standards in force specific to the different types of protection, namely for example FFP1, FFP2 and FFP3 in Europe, and, according to the American NIOSH nomenclature, in N95 and N99.
  • At least one of the layers 15 of the body of the mask is a layer of filter material, capable of filtering solid particles and / or droplets of liquid, electrically charged or uncharged.
  • the filter layer 15 is a nonwoven web of meltblown microfibers, preferably electrostatically charged. This layer is able to retain very fine particles. It is an electret type fabric, charged with static electricity, for example by corona discharge. Polypropylene electrets are commercially available, for example marketed by Hollingworth and Vose.
  • the fibers that make up the filtration layer have a diameter of about 20 ⁇ m to 25 ⁇ m " ⁇ .
  • the filtration layer is made based on two layers of a nonwoven of superposed polypropylene fibers, each having a basis weight of between 20 g / m 2 and 70 g / m 2 .
  • the total thickness of the filter layer 15 is between 0.1 mm and 0.3 mm.
  • Nonwovens of polyethylene, polyester or polyamide may also be suitable.
  • the filter layer is a tribocharged felt. More particularly, the felt is made based on at least two different types of fibers capable of delivering to the fabric opposite electrical charges enhancing the filtration.
  • This first intermediate layer is an electrostatically charged filter medium having at least two fibers having different electrical properties which are transformed during their manufacturing process so that a charge transfer is created between two different types of fibers and that discrete loads, positive and negative, are present on the surface of the fibers.
  • Such a material is for example marketed by Hollingworth & Vose under the name Technostat®.
  • the filtering layer comprises a layer of an electret meltblown nonwoven and a layer of tribocharged felt, the layer of felt being preferably placed outside the body 2 of the mask with respect to the electret layer.
  • the body 2 of the mask further comprises an outer layer 16 having a good mechanical strength, which protects the filter layer from possible damage during the wearing of the mask.
  • outer layer is meant the layer furthest from the face of the user when the mask is worn. This outer layer gives in particular to the body of the mask a sufficient rigidity so that the mask substantially retains its shape when worn by a user. It also offers resistance to abrasion.
  • the outer layer 16 is preferably able to be shaped by thermoforming.
  • the outer layer 16 is made of a material of the same chemical composition as the filter material of the filter layer 15.
  • the outer layer is a polypropylene needled nonwoven.
  • the outer layer preferably has a thickness of between 0.7 mm and 1 mm. Below 0.7 mm the rigidity obtained for the body of the mask is not sufficient, above 1 mm, the layer does not pass a sufficient amount of air.
  • Other types of polypropylene nonwovens, such as spunbond nonwovens, can also be used for the outer layer of the mask body.
  • Nonwovens of polyethylene, polyester or polyamide may also be suitable for producing the outer layer of the mask body of the invention.
  • the outer layer may also have filtration properties, while being less efficient than the filter layer described above.
  • the outer layer can in particular stop the coarser particles and thus prevent too rapid clogging of the filter layer, which improves the performance over time of the mask of the invention.
  • the outer layer 16 is composed of several layers of materials, such as a nonwoven of synthetic polymer fibers folded on itself. In other embodiments, the outer layer 16 is monolayer.
  • the body 2 of the mask also comprises a so-called "reinforcing" layer (not shown), placed between the filtration layer 15 and the outer layer 16.
  • This reinforcing layer is preferably a polypropylene spunbond nonwoven. a weight per unit area of between 50 and 70 g / m 2 and a thickness of between 0.25 mm and 0.35 mm. This reinforcing layer improves the mechanical strength of the mask body.
  • the body 2 of the mask 1 further comprises a third layer of material 17, placed inside the body of the mask and intended to be in contact with the face of the user wearing the mask.
  • This layer protects the filter layer from possible damage, it can also offer a better comfort of use, for example when it is composed of a material soft to the touch.
  • the thickness of the inner layer is typically between 0.05 mm and 0.1 mm. The inner layer is fine when the comfort, that is to say the softness to the touch, is preferred, and is thick when a higher rigidity is required.
  • the outer layer 17 is made of a material of the same chemical composition as the filter material of the filter layer 15.
  • the inner layer is a polypropylene spunbond nonwoven.
  • Other types of polypropylene nonwovens can also be used, as long as their mechanical properties are appropriate.
  • Nonwovens of polyethylene, polyester or polyamide may also be suitable for producing the inner layer of the mask body of the invention.
  • the layers 15, 16, 17 chosen to produce the mask body are of relatively low thicknesses. . Since these layers are preferably composed of non-woven synthetic polymer fibers, they are flexible and not very resistant to deformation. However, it is essential that the entire body of the mask has sufficient rigidity for the mask to retain substantially its shell shape throughout its duration of use. Therefore, in some embodiments, the body 2 of the mask is provided with reinforcing grooves. These grooves are obtained during the manufacture of the mask by thermoforming. They are elongated and arranged in the width of the body of the mask.
  • the rigidity of the body 2 of the mask and the cohesion between the various layers of the component are increased by means of weld points between all the layers composing the body of the mask. These points are arranged regularly on the surface of the body of the mask, for example.
  • the front portion is substantially planar as is visible in Figures 1 and 3. This substantially planar front portion is particularly suitable as a location for adding a breathing valve to the mask body. Such a valve may be necessary when the layers constituting the body 2 of the mask are thick.
  • This flat front part is also suitable for printing the mandatory information on the mask (such as the standard and the classification of the mask).
  • the retaining straps 3, 4, as visible in Figures 1 and 2 keep the mask on the face of the user with a good seal between the mask and the face of the user.
  • the mask of the present invention comprises two holding straps, an upper strap 3 which passes over the ears of the wearer of the mask and a lower strap 4 which passes over the neck of the user. This configuration is optimal to keep in place the mask with a good seal.
  • the holding straps 3, 4 are made of an elastic material.
  • elastic material is understood to mean a material which can stretch and withstand very large deformations without breaking under the application of a mechanical stress and which returns to its original shape when the solicitation.
  • Elastomeric polymers and elastomeric thermoplastic polymers are for example such materials.
  • the straps 3, 4 are made entirely of thermoplastic elastomer polypropylene.
  • thermoplastic elastomer a material having both properties of elastomers, namely in particular the elastic elongation capacity mentioned above, and the properties of a thermoplastic material, in particular the ability to melt at a sufficiently high temperature.
  • the retaining straps 3,4 are made of a blend or copolymer of polypropylene and elastomer or thermoplastic elastomer, such as EPDM (ethylene-propylene-diene) or SEBS ( styrene ethylene - butylene styrene).
  • EPDM ethylene-propylene-diene
  • SEBS styrene ethylene - butylene styrene
  • Such a material can be considered recyclable, that is to say it can be crushed or shredded, melted and reconditioned for example in the form of granules which will be used for the manufacture of other objects. Its melting point is lower than that of pure polypropylene, which makes it possible to recycle it with the layers constituting the body of the mask of the invention.
  • the retaining straps 3, 4 are made of a polypropylene nonwoven laminate and an elastomeric thermoplastic polypropylene.
  • the body of the mask represents approximately 90% of the total weight of the mask, the remainder being represented by the holding straps 3, 4.
  • the total proportion of polymer material resulting from the nonwoven layers represents at least 85% of the composition of the mask. material obtained after recycling the mask of the invention.
  • the total proportion of polymer material from the nonwoven layers represents at least 90% of the composition of the material obtained after recycling of the mask of the invention.
  • the mask of the invention is composed of 100% of a single polymeric material, for example polypropylene, and the material obtained after recycling is a 100% pure polymer.
  • the straps 3, 4 are fixed on the body of the mask 2 without adding additional material, that is to say for example by welding.
  • the sealing lip 5 has wide zones 7 in which the straps 3, 4 are welded. This embodiment is advantageous because it allows the straps 3, 4 to be welded on a surface sufficient to have a solid fastening of the straps 3, 4. straps on the body of the mask.
  • the welding of the straps on the body of the mask is preferably performed by ultrasound. Indeed, this technique is particularly economical and well suited to welding parts made of polymer materials.
  • the ultrasonic welding of thermoplastic polymers allows a clean and clean assembly and a solid and long-lasting junction.
  • the method of manufacturing the mask of the invention generally comprises the following steps:
  • the different nonwovens that make up the body of the mask namely the filter layers, outer layer and inner conch, are unwound and unwound.
  • the outer layer of the mask body is thermoformed.
  • the thermoforming temperature is between 135 ° C and 140 ° C
  • the duration of the thermoforming is between 3 and 5 seconds.
  • the reinforcing layer is thermoformed together with the outer layer.
  • the one or more filtration layers, and the inner nonwoven layer are "punched by stamping". Punching by stamping means penetration into the shell previously formed of the elements mentioned above.
  • the different layers of the body of the mask are welded together by technical points of support and reinforcement. Very preferably, the different layers are ultrasonically welded.
  • the different layers of the body of the mask are welded together on the periphery of the body of the mask to form the sealing lip.
  • the layers are ultrasonically welded.
  • the sealing lip is cut to the appropriate shape.
  • One or more nonwovens are cut to shape to form the flexible web 10.
  • the flexible web 10 is welded to the sealing lip 5, or in the embodiment where the lip is absent, on the body 2 of the mask.
  • a traceability mark of the mask is printed on the outer layer of the mask.
  • the holding straps (for example laminator type elastics) are unwound and cut to length.
  • the two retaining straps are welded to the sealing lip 5 at the intended locations 7, or in the embodiment where the lip is absent, on the body 2 of the mask, preferably by ultrasound.
  • the completed shell masks are then checked, transferred, pre-stacked and placed in a conveyor to be routed to their packing area.
  • the marking can be done before or after the welding of the straps on the sealing lip.
  • the mask of the present invention as described above is fully and easily recyclable.
  • Disposable respiratory masks for single use, intended to protect their carriers from contagious diseases and in particular viral diseases, have a shelf life limited to 3 to 5 years. After this period, when they have not been used, they must be destroyed.
  • the mask of the invention composed of more than 85% of materials all having the same chemical composition, is thus very easy to recycle, for example in the form of beads or polymer granules, reusable for the manufacture of other products.
  • Polypropylene is particularly well suited to producing the mask of the invention, because of its properties.
  • polypropylene may have the properties of an elastomer and can therefore be used to make the retaining straps.
  • Polypropylene is also commonly used for producing nonwoven materials, and more particularly nonwoven filter materials, electrets type.
  • other thermoplastic synthetic polymers can be used to manufacture the mask according to the invention. As non-limiting examples, mention may be made of polyethylenes, polyesters and polyamides.

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Abstract

L'invention concerne un masque (1) respiratoire à usage unique de forme coque comportant un corps (2), des sangles de maintien élastiques (3,4) fixées sur ledit corps (2), ledit corps (2) du masque comportant une région nasale (11) dotée d'une protubérance (14) possédant un axe de symétrie longitudinal et ledit corps (2) étant composé d'au moins deux couches de matériaux dont au moins une couche de matériau filtrant, ledit masque comprenant en outre un voile souple (10), ledit voile (10) étant composé d'au moins une couche d'un matériau tel qu'un non tissé, et étant fixé sur la partie intérieure du bord du corps (2) du masque dans la région nasale (11) et fermant ladite région nasale (11) sur au moins toute la hauteur de la protubérance (14), et comportant une ouverture de forme allongée (12) sensiblement parallèle à l'axe de symétrie longitudinal de la protubérance (14).

Description

Masque respiratoire à usage unique à étanchéité améliorée Domaine de l'invention
La présente invention appartient au domaine des masques de protection respiratoire jetables. Plus particulièrement, les masques respiratoires selon la présente invention ont une forme générale de coquille.
État de la technique
On connaît des masques de protection respiratoire jetables de forme coque, ou coquille, dont le corps, adapté pour couvrir la bouche et le nez d'une personne portant le masque, est formé de couches de matériaux empilées, plus ou moins rigides. De tels masques sont maintenus en place sur la tête d'un utilisateur par des sangles de fixation ou serre- têtes, élastiques ou non. L'étanchéité entre le masque et le visage de l'utilisateur est généralement assurée par une barrette rigide et malléable placée dans la partie supérieure du masque au niveau de l'arête et des ailes du nez. Cette barrette est mise à la forme adéquate par le porteur du masque. Les inconvénients de ce système sont d'une part un certain inconfort, parfois pallié par l'adjonction d'une mousse, et d'autre part un risque de mauvaise utilisation par les utilisateurs, induisant une mauvaise étanchéité du masque dans la région nasale, avec des risques de fuite d'air et de mauvaise filtration. D'autres dispositifs ont été proposés pour améliorer l'étanchéité des masques coques dans la région nasale. Ainsi, le brevet EP 0 209 838 décrit un masque coque formé d'une couche de matériau unique de rigidité suffisante pour conserver sa forme, dans lequel l'étanchéité dans la région nasale est obtenue grâce à des appendices faisant saillie vers l'arrière du masque. Ces appendices sont composés du même matériau que la coque, ils sont rigides, et selon la morphologie du visage de l'utilisateur, ils n'arrivent pas toujours à bien épouser la forme de la région nasale du visage, faisant que l'étanchéité est imparfaite et induisant, comme dans le cas des barrettes nasales, une mauvaise filtration. Le brevet EP 1 358 809 décrit un masque coque comprenant un corps principal et un joint facial, dans lequel une partie périphérique externe du corps principal et une partie périphérique externe du joint facial sont jointes, ledit joint facial est réalisé par application en couche d'une résine souple, telle qu'une résine de polyuréthane sur une surface d'un tissu élastique à base de fibres de nylon ou de polyester, et ladite feuille stratifiée est découpée de telle manière à présenter une forme annulaire modifiée. Une armature est insérée en même temps qu'un élément de liaison de la périphérie externe du corps principal de masque et de la périphérie externe du joint facial. Le dispositif d'étanchéité décrit ici est rigide, et possède par conséquent les mêmes inconvénients que le masque décrit dans le brevet EP 0 209 838. Il est de plus complexe, et le masque qui le comporte est difficile à fabriquer. Le brevet EP 1 614 361 décrit un masque coque dont le corps comprend au moins une couche de matériau filtrant et au moins une couche d'un matériau flexible, et un élément de bordure en mousse déformable qui s'étend au moins partiellement autour de la bordure périphérique de la coque, une des couches de matériau de filtrant associée à l'élément déformable constituant un joint de bordure entre le masque et le visage de l'utilisateur. Le masque décrit ici peut optionnellement comporter des éléments de bride supplémentaires en mousse, relativement minces et déformables et relativement souples de façon à se déformer et fléchir facilement. Les parties de bride sont ici prévues pour mieux s'adapter aux contours du visage de l'utilisateur. Toutefois le matériau des brides étant une mousse, il est relativement rigide, et n'assure pas toujours une étanchéité suffisante.
Le brevet FR 2 465 491 décrit un masque coque comportant une lèvre d'étanchéité. Cette lèvre n'est pas limitée au nez, elle épouse tout le pourtour intérieur du masque. La lèvre est de préférence formée de plusieurs couches de non-tissés afin d'avoir une rigidité suffisante pour assurer l'étanchéité entre le masque et le visage. Un des inconvénients de ce masque est lié à l'épaisseur de la lèvre d'étanchéité, qui est telle que la lèvre est relativement rigide et vient appuyer sur le visage du porteur du masque, d'où un manque de confort lié notamment à la création de zones de compression du visage.
Le brevet GB 1 155 046 décrit un masque chirurgical de forme coque en matériau imperméable. Dans un mode de réalisation le masque comprend des rabats d'étanchéité supérieur et inférieur élastiques, solidaires du corps du masque, et formant de préférence une seule pièce avec le corps du masque. Le rabat supérieur est destiné à assurer l'étanchéité du masque avec le visage dans la région nasale. Le rabat supérieur comprend un bord libre découpé en forme de « trou de serrure » pour s'adapter au mieux au nez d'un utilisateur. Ce masque possède une bonne étanchéité avec le visage de l'utilisateur, toutefois, les rabats d'étanchéité étant en un matériau élastique, ils doivent, pour fonctionner correctement, exercer une certaine pression sur le visage, en particulier au niveau des ailles du nez, et s'avérer de ce fait inconfortables pour l'utilisateur, voire laisser des marques sur le visage de l'utilisateur.
Objet de l'invention
La présente invention a pour but de proposer un masque coque diminuant les risques de fuite d'air et de mauvaise filtration dans la région nasale par rapport aux masques de l'état de la technique sans nécessiter de manipulation particulière de la part de l'utilisateur, et en apportant à l'utilisateur un confort amélioré par rapport aux masques existants. La présente invention a également pour but de proposer un masque coque ayant une bonne capacité de filtration notamment dans la région nasale, qui est simple et économique à fabriquer, et qui peut être recyclé entièrement et facilement.
Ces objectifs sont atteints par un masque respiratoire à usage unique de forme coque comportant un corps, des sangles de maintien élastiques fixées sur ledit corps, ledit corps du masque comportant une région nasale dotée d'une protubérance possédant un axe de symétrie longitudinal et ledit corps étant composé d'au moins deux couches de matériaux dont au moins une couche de matériau filtrant, ledit masque comprenant en outre un voile souple, ledit voile étant composé d'au moins une couche d'un matériau tel qu'un non tissé, et étant fixé sur la partie intérieure du bord du corps du masque dans la région nasale et fermant ladite région nasale sur au moins toute la hauteur de la protubérance, et comportant une ouverture de forme allongée sensiblement parallèle à l'axe de symétrie longitudinal de la protubérance.
De manière surprenante, les inventeurs ont découvert que l'ajout d'un voile souple tel que décrit ci-dessus dans la région nasale d'un masque coque, apporte une très nette amélioration de la filtration dans cette zone entre le masque et le visage de l'utilisateur. En outre, cette configuration donne un grand confort d'utilisation, d'une part car le voile est fin et souple et ne crée donc pas de zones de compression et/ou de frottement sur le visage, d'autre part car le voile est perméable à la vapeur d'eau, et évite ainsi une accumulation d'eau due à la condensation.
Le voile souple du masque de l'invention comporte une ouverture de forme allongée, telle qu'une fente, généralement ouverte dans sa partie inférieure, c'est-à-dire dans la partie où le voile n'est pas fixé sur le bord du corps du masque.
Avantageusement, le masque de l'invention comporte en outre une lèvre d'étanchéité sur tout le pourtour du masque, formée d'une seule pièce avec le corps du masque, sensiblement plane et qui se situe dans un plan sensiblement perpendiculaire au bord du corps du masque. Cette lèvre d'étanchéité améliore l'étanchéité entre le masque et le visage de l'utilisateur. Lorsque le masque comporte cette lèvre d'étanchéité, le voile souple est fixé sur ladite lèvre.
De préférence, le voile souple est constitué d'une couche de matériau non tissé filtrant et d'une couche de matériau non tissé non filtrant doux au toucher, les couches étant placées de sorte que le non tissé non filtrant soit en contact avec le visage de l'utilisateur lorsque le masque est porté. Ainsi, le masque de l'invention apporte une excellente capacité de filtration de l'air arrivant dans la région nasale, et un très bon confort donné par le non tissé spunbond qui est en contact avec le visage de l'utilisateur. Très préférentiellement, le matériau non tissé filtrant est un non tissé meltblown électret de polypropylène et le matériau non tissé non filtrant est un non tissé spunbond de polypropylène.
Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux, toutes les couches constituant le corps du masque et toutes les couches constituant le voile sont composées de non tissés de matériaux ayant la même composition chimique, préférentiellement du polypropylène. De cette façon, et du fait que le masque ne comporte pas de barrette métallique, le masque de l'invention est aisément recyclé.
Description des figures
La figure 1 est une vue en perspective de la face avant / extérieure du masque selon l'invention.
La figure 2 est une vue en perspective de la face arrière / intérieure du masque selon l'invention, montrant le voile souple fixé dans la région nasale.
La figure 3a est une vue de côté du masque selon l'invention, la figure 3b est une vue de face du masque de l'invention, la figure 3c est une vue de derrière du masque de l'invention, montrant le voile souple fixé dans la région nasale.
La figure 4 est une vue en coupe selon la ligne A/A du masque de l'invention, la figure 5 est une vue agrandie de la zone B de la figure 4 sur laquelle sont représentées les couches composant le corps du masque.
Liste des repères
1 Masque
2 Corps du masque
3 Sangle de maintien supérieure
4 Sangle de maintien inférieure
5 Lèvre d'étanchéité
6 Zone de soudure des sangles
7 Zone de fixation des sangles
8 Bord du corps 2 du masque
9 Rainures
10 Voile
10a, 10b Parties respectivement droite et gauche du voile 10
1 1 Région nasale
12 Ouverture allongée (fente) séparant le voile en 2 parties (droite et gauche) sensiblement symétriques 10a, 10b
14 Protubérance
15 Couche de filtration
16 Couche extérieure 17 Couche intérieure
18 Axe de symétrie de la région nasale
Description de l'invention
Le masque selon l'invention est conçu pour isoler et protéger son porteur contre des risques d'inhalation d'agents nocifs transportés par voie aérienne, tels que poussières, bactéries, virus, allergènes, etc. Des normes concernant les masques de protection respiratoires sont en vigueur dans plusieurs pays. Ces normes ont des contenus différents selon les pays, mais répondent globalement à des besoins identiques. A titre d'exemple, les masques de protection respiratoire sont classés selon :
- trois niveaux de protection dans la législation européenne: FFP1 , FFP2 et FFP3 (« FFP » signifiant Filtering Facepiece particles, pièce faciale filtrante contre les particules), et doivent répondre aux exigences de la norme européenne EN149 :2001 + A1 :2009, notamment en terme de fuite totale vers l'intérieur, de pénétration du média filtrant en particules solides : Nacl et particules liquides : paraffine et de résistance respiratoire.
- deux niveaux de protection dans la législation américaine NIOSH : N95 - N99 selon la norme concernant la filtration de particules solides, et trois autres niveaux de protection R95 R99 P100 selon la norme concernant la filtration de particules liquides.
La classification des masques se rapporte à leur capacité de filtration de particules d'une taille moyenne donnée, d'environ Ο,θμηη pour les particules solides : NaCI et 0.3μ pour les particules liquides : paraffine dans cadre EN149 :2001 + A1 :2009. La capacité de filtration est de 94% pour les masques FFP2 et 95% pour les masques N95 et de 99% pour les masques FFP3 et N99. En particulier, les épaisseurs des différentes couches sont choisies pour répondre aux exigences de la classe visée.
Un masque classé FFP1 est destiné à assurer la protection contre des poussières non toxiques, par exemple cellulose, coton, farine, argile, huiles végétales et animales, ou contre la pollution. Il trouve son application dans l'industrie textile, agroalimentaire, dans le bricolage, l'hygiène et le nettoyage.
Un masque classé FFP2 (ou N95) est destiné à assurer la protection contre des poussières de béton, ciment, plâtre (par exemple lors des travaux de démolition, de gros œuvres, de ponçage), de bois tendre (en provenance de travaux de ponçage, de découpe), de fines particules de peinture et résine, de matériaux plastiques (issues par exemple d'opérations de décapage par impact, de ponçage, etc.) ; contre les virus (grippe aviaire, SRAS, tuberculose), contre la pollution environnementale ou les allergènes. Il trouve son application dans l'industrie, le BTP, le bricolage, le travail du bois, l'industrie automobile, la carrosserie et la santé. Un masque classé FFP3 est destiné à assurer la protection contre des fibres d'amiante dont la concentration est inférieure à 1 fibre/cm3/h (par exemple pour la manutention des matériaux ou le diagnostic), des poussières de laine de roche, de laine de verre (lors des manipulations ou de travaux d'isolation), du plomb (lors du ponçage de peintures), les particules de bois durs, les fumées métalliques ; les virus (les pathologies respiratoires infectieuses), les bactéries (telle la légionellose). Il trouve son application dans l'industrie, le BTP, le travail du bois, la métallurgie ou la santé.
Dans ce qui suit, on comprend par un matériau « spunbond » un voile ou tissu non tissé filé-lié obtenu par une technique d'extrusion, les fils obtenus ayant généralement un diamètre compris entre 13 μηη et 16 μηη ; par matériau « meltblown » un voile non tissé de microfibres soufflées à l'état fondu obtenu par une technique d'extrusion soufflage, les fils obtenus ayant un diamètre compris entre 2 μηη et 5 μηη ; par matériau « non tissé aiguilleté » un matériau constitué d'une ou plusieurs couches de textiles non tissés qui sont entremêlés ensemble par un liage mécanique qui consiste à traverser les couches de non tissés avec de multiples aiguilles à barbes, auxquelles les fibres s'accrochent lorsque les aiguilles remontent, laissant ainsi les fibres enchevêtrées.
On comprend par « matériau recyclable » un matériau qui peut être récupéré après usage (ou, dans le cas du masque de l'invention, s'il n'a pas été utilisé avant sa date de péremption), traité et réutilisé comme matière première dans la fabrication de nouveaux objets.
Le masque 1 selon la présente invention possède généralement une forme de coque ou coquille. Les deux termes sont employés indifféremment dans ce texte. La forme coque est préférée dans le cadre de la présente invention car elle permet d'avoir une bonne étanchéité entre le masque et le visage de l'utilisateur, en particulier au niveau des ailes du nez, et ce sans que le masque soit muni d'une barrette nasale rigide et malléable qui peut être une source d'inconfort et de mauvaise utilisation. Une telle étanchéité ne pourrait pas être obtenue avec les masques dits « en bec de canard » par exemple. L'étanchéité dans la région nasale est obtenue grâce à des caractéristiques particulières du masque.
Le masque selon l'invention a une surface totale de filtration comprise entre 250 cm2 et 300 cm2. Son poids est généralement faible, de préférence compris entre 9 g et 15 g, du fait que les couches de non tissé choisies pour réaliser le corps du masque ont une masse surfacique relativement faible tout en possédant, au moins pour certaines d'entre elles, de bonnes capacités de filtration.
La figure 1 représente une vue en perspective de la face avant du masque 1 selon l'invention. Le contour du corps 2 du masque 1 est généralement ovale, sauf dans la région nasale 1 1 destinée à être en contact avec l'arête et les ailes du nez de l'utilisateur. Dans cette région nasale 1 1 , le masque présente une protubérance 14 ayant une forme qui lui permet d'épouser sensiblement la forme du nez d'un utilisateur.
Le corps 2 du masque 1 est en outre de préférence pourvu sur son pourtour d'une lèvre 5 qui améliore l'étanchéité du masque sur le visage. Cette lèvre 5 est sensiblement plane, et perpendiculaire aux parois du corps 2 ayant une forme de coque au niveau du bord 8 dudit corps 2. Par conséquent, la lèvre 5 vient s'appuyer sensiblement à plat sur le visage du porteur du masque, offrant de ce fait une surface de contact et d'étanchéité entre le visage et le masque relativement importante. La lèvre 5 est formée d'une seule pièce avec le corps 2 du masque, ainsi que cela est décrit plus loin.
Ainsi que cela est visible sur la figure 2 qui représente une vue en perspective de la face arrière du masque de l'invention, le masque comprend en outre au niveau de sa protubérance nasale 14 un voile souple 10 fixé sur la partie supérieure de la lèvre d'étanchéité 5 du masque. Dans un autre mode de réalisation (non représenté), dans lequel le masque ne possède pas de lèvre d'étanchéité, le voile 10 est directement fixé à l'intérieur de la partie supérieure du pourtour du corps 2 du masque.
Le voile 10 est conçu de telle sorte qu'il est suspendu par son bord supérieur en étant fixé sur le pourtour du corps 2 du masque, les autres bords du voile étant libres.
Avantageusement, la forme du voile 10 est symétrique par rapport à l'axe longitudinal 18 de la protubérance 14 du corps 2 du masque, le voile comportant une ouverture de forme allongée 12 sur son axe de symétrie. Avantageusement l'ouverture 12 est une fente débouchant dans la partie inférieure du voile 10. Toute forme d'ouverture 12 permettant d'obtenir des parties de voile 10a, 10b aptes à assurer une capacité de filtration appropriée du voile 10 peut être utilisée.
Lorsque le masque n'est pas porté par l'utilisateur, le voile 10 a une forme telle qu'il ferme approximativement toute la région nasale 1 1 du corps du masque. Lorsque l'utilisateur met en place le masque sur son visage, l'ouverture allongée 12 se situe au niveau de l'arête du nez de l'utilisateur, le voile souple 10 s'ouvre naturellement et les deux parties symétriques 10a, 10b se placent chacune d'un côté du nez de l'utilisateur, et viennent en contact chacune avec une aile du nez du porteur. Ainsi, dans le cas où l'étanchéité entre le masque et le visage de l'utilisateur est mal assurée par le contact avec le corps 2 ou la lèvre d'étanchéité 5 dans la région nasale 1 1 , le voile souple 10 apporte une filtration de l'air aspiré ou expiré dans cette zone. Du fait de la souplesse du voile 10, chaque partie 10a, 10b du voile épouse sensiblement la forme du visage du porteur du masque au niveau des ailes du nez et du haut des pommettes, quelle que soit la morphologie du porteur du masque.
Les parties 10a, 10b du voile 10 sont en contact avec les ailes du nez de l'utilisateur lorsque le masque est porté. De la sorte, une filtration de l'air passant entre le masque et le visage est systématiquement assurée dans la région nasale 1 1 , sans qu'aucune manipulation de réglage par l'utilisateur ne soit nécessaire, le voile se mettant naturellement en place lorsque le masque est appliqué sur le visage. Cela évite de mauvaises utilisations du masque qui pourraient nuire à son efficacité.
Dans la partie où il est fixé sur le pourtour du corps 2 du masque, ou sur la lèvre d'étanchéité 5, la forme du contour du voile est identique à celle du pourtour du corps 2 du masque dans la région nasale 1 1. Le voile 10 est fixé sur tout le pourtour de la protubérance nasale 14. Lorsque le masque n'est pas porté, le voile 10 obture la totalité de ladite protubérance nasale 14. De préférence, le voile 10 s'étend sur environ un quart à un tiers de la hauteur totale du masque en partant du haut de la protubérance nasale 14.
Le voile 10 est de préférence formé de non tissés de polypropylène. D'autres matériaux peuvent également convenir pour la fabrication du voile 10 du masque de l'invention. De tels matériaux sont des non tissés de polymères thermoplastiques, tels que du polyamide, du polyester, du polyéthylène.
La fixation du voile 10 sur la lèvre d'étanchéité 5 ou sur le corps 2 du masque se fait de préférence par soudage et encore plus préférentiellement par soudage par ultrasons. Le voile 10 a de préférence une épaisseur comprise entre 0,2 mm et 0,4 mm,. Avantageusement, le voile 10 est formé de deux couches de non tissé de polypropylène, la première couche étant un non tissé meltblown électret de masse surfacique d'environ 70 g/m2 et d'épaisseur voisine de 0,15 mm et la seconde couche étant un non tissé spunbond de masse surfacique d'environ 14 g/m2 et d'épaisseur voisine de 0,07 mm. La seconde couche est de préférence composée d'un matériau doux au toucher. Elle est en contact avec le visage de l'utilisateur lorsque le masque est porté. Dans ce mode de réalisation, le voile souple 10 possède une capacité de filtration répondant aux exigances de la classification FFP3, et au moins égale à celle du corps 2 du masque décrit ci- dessous.
De plus, le voile 10 est à la fois très fin et très souple. Il apporte par conséquent un grand confort à l'utilisateur lors du port du masque. Ce confort est encore amélioré par le non tissé spunbond. En outre, les non tissés utilisés pour la réalisation du voile 10 sont perméables à la vapeur d'eau, qui est par conséquent facilement évacuée à l'extérieur du corps 2 du masque, augmentant encore le confort du masque de l'invention par rapport aux masques de l'état de la technique.
En variante, le voile 10 est constitué d'une couche unique de non tissé de polypropylène. Sa capacité de filtration est alors moins élevée que dans le mode de réalisation précédent, elle est cependant suffisante pour des masques de classe FFP1. En référence à la figure 5, le corps 2 du masque selon l'invention est constitué d'au moins deux couches 15,16 de matériau sous forme de feuille, film, voile, tissu tissé ou non tissé. Toutes les couches constituant le corps du masque sont réalisées avec des matériaux ayant la même composition chimique de base. Dans un mode de réalisation avantageux, ce matériau est un polymère synthétique. Plus particulièrement, le masque selon l'invention étant entièrement recyclable, le polymère constituant les couches du corps du masque doit être un polymère thermoplastique, c'est-à-dire un polymère qui fond ou devient visqueux lorsqu'il est chauffé au-delà d'une certaine température.
Un polymère synthétique particulièrement approprié pour la réalisation du corps du masque selon l'invention est le polypropylène.
D'autres polymères thermoplastiques aptes à former des non tissés, tels que le polyéthylène, le polyamide, le polyester conviennent également pour la réalisation du corps 2 du masque de l'invention.
Les différentes couches 15,16 du corps du masque de l'invention sont choisies pour obtenir un corps de masque qui soit en conformité avec les normes en vigueur spécifiques aux différents types de protection, à savoir par exemple FFP1 , FFP2 et FFP3 en Europe, et, selon la nomenclature américaine NIOSH, en N95 et N99.
En particulier, au moins une des couches 15 du corps du masque est une couche de matériau filtrant, apte à filtrer des particules solides et/ou des gouttelettes de liquide, chargées ou non chargées électriquement.
Dans un mode de réalisation, la couche de filtration 15 est une nappe non tissée de microfibres soufflées à l'état fondu (meltblown), de préférence chargée en électricité statique. Cette couche est apte à retenir des particules très fines. Il s'agit d'un tissu de type électret, chargé en électricité statique, par exemple par décharge Corona. Des électrets de polypropylène sont disponibles sur le marché, commercialisés par exemple par la société Hollingworth et Vose.
Avantageusement, les fibres qui composent la couche de filtration ont un diamètre d'environ 20μηι à 25μη"ΐ.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la couche de filtration est réalisée à base de deux couches d'un non tissé de fibres de polypropylène superposées, ayant chacune une masse surfacique comprise entre 20 g/m2 et 70 g/m2.
Selon la classe de protection visée pour le masque, l'épaisseur totale de la couche de filtration 15 est comprise entre 0,1 mm et 0,3 mm.
Des non tissés de polyéthylène, polyester ou polyamide peuvent également convenir.
Dans un autre mode de réalisation, la couche de filtration est un feutre tribochargé. Plus particulièrement, le feutre est réalisé à base d'au moins deux types différents de fibres aptes à délivrer au tissu des charges électriques opposées renforçant la filtration. Cette première couche intermédiaire est un média filtrant chargé électrostatiquement comportant au moins deux fibres ayant des propriétés électriques différentes qui sont transformées, lors de leur procédé de fabrication, de manière à ce qu'un transfert de charges soit créé entre deux types différents de fibres et que des charges discrètes, positives et négatives, soient présentes sur la surface des fibres. Un tel matériau est par exemple commercialisé par la société Hollingworth & Vose sous le nom Technostat®.
Selon encore une autre variante de l'invention la couche de filtration comporte une couche d'un non tissé meltblown électret et une couche de feutre tribochargé, la couche de feutre étant de préférence placée à l'extérieur du corps 2 du masque par rapport à la couche d'électret.
Avantageusement, le corps 2 du masque comprend en outre une couche extérieure 16 possédant une bonne résistance mécanique, qui protège la couche de filtration d'éventuelles dégradations lors du port du masque. On entend par « couche extérieure » la couche la plus éloignée du visage de l'utilisateur lorsque le masque est porté. Cette couche extérieure donne en particulier au corps du masque une rigidité suffisante pour que le masque conserve sensiblement sa forme lorsqu'il est porté par un utilisateur. Elle offre également une résistance à l'abrasion. La couche extérieure 16 est de préférence apte à être mise en forme par thermoformage.
La couche extérieure 16 est réalisée dans un matériau de même composition chimique que le matériau filtrant de la couche de filtration 15. Avantageusement, la couche extérieure est un non tissé aiguilleté de polypropylène. La couche extérieure possède de préférence une épaisseur comprise entre 0,7 mm et 1 mm. Au-dessous de 0,7 mm la rigidité obtenue pour le corps du masque n'est pas suffisante, au-dessus de 1 mm, la couche ne laisse pas passer une quantité suffisante d'air. D'autres types de non tissés de polypropylène, tels que des non tissés spunbond sont également utilisables pour la couche extérieure du corps du masque.
Des non tissés de polyéthylène, polyester ou polyamide peuvent également convenir pour la réalisation de la couche extérieure du corps du masque de l'invention.
La couche extérieure peut également posséder des propriétés de filtration, tout en étant moins performante que la couche de filtration 15 décrite ci-dessus. La couche extérieure peut en particulier arrêter les particules les plus grossières et éviter ainsi un colmatage trop rapide de la couche de filtration, ce qui améliore les performances dans le temps du masque de l'invention.
Dans certains modes de réalisation du corps du masque de l'invention, la couche extérieure 16 est composée de plusieurs couches de matériaux, tels qu'un non tissé de fibres de polymère synthétique replié sur lui-même. Dans d'autres modes de réalisation, la couche extérieure 16 est monocouche. En variante, le corps 2 du masque comprend également une couche dite « de renfort » (non représentée), placée entre la couche de filtration 15 et la couche extérieure 16. Cette couche de renfort est de préférence un non tissé spunbond de polypropylène, d'une masse surfacique comprise entre 50 et 70 g/m2, et d'une épaisseur comprise entre 0,25 mm et 0,35 mm. Cette couche de renfort améliore la résistance mécanique du corps du masque.
Dans un autre mode de réalisation, le corps 2 du masque 1 comprend en outre une troisième couche de matériau 17, placée à l'intérieur du corps du masque et destinée à être en contact avec le visage de l'utilisateur portant le masque. Cette couche protège la couche de filtration d'éventuelles dégradations, elle peut également offrir un meilleur confort d'utilisation, par exemple lorsqu'elle est composée d'un matériau doux au toucher. L'épaisseur de la couche intérieure est typiquement comprise entre 0,05 mm et 0,1 mm. La couche intérieure est fine lorsque le confort, c'est-à-dire la douceur au toucher, est privilégié, et est épaisse lorsqu'une rigidité supérieure est demandée.
La couche extérieure 17 est réalisée dans un matériau de même composition chimique que le matériau filtrant de la couche de filtration 15. Avantageusement, la couche intérieure est un non tissé spunbond de polypropylène. D'autres types de non tissés de polypropylène sont également utilisables, dans la mesure où leurs propriétés mécaniques sont appropriées.
Des non tissés de polyéthylène, polyester ou polyamide peuvent également convenir pour la réalisation de la couche intérieure du corps du masque de l'invention.
Dans le but de conférer au masque de l'invention une performance respiratoire adéquate, les couches 15, 16, 17 choisies pour réaliser le corps du masque (couche de matériau filtrant, éventuellement couche extérieure, éventuellement couche intérieure) sont d'épaisseurs relativement faibles. Étant donné que ces couches sont de préférence composées de non tissés de fibres polymères synthétiques, elles sont souples et peu résistantes à la déformation. Il est cependant indispensable que l'ensemble du corps du masque possède une rigidité suffisante pour que le masque conserve sensiblement sa forme de coque pendant toute sa durée d'utilisation. Par conséquent, dans certains modes de réalisation, le corps 2 du masque est pourvu de rainures de renfort. Ces rainures sont obtenues lors de la fabrication du masque par thermoformage. Elles sont de forme allongée et disposées dans la largeur du corps du masque.
Dans un autre mode de réalisation, la rigidité du corps 2 du masque et la cohésion entres les différentes couches le composant sont augmentées grâce à des points de soudure entre toutes les couches composant le corps du masque. Ces points sont disposés de manière régulière sur la surface du corps du masque, par exemple Dans certains modes de réalisation, la partie avant est sensiblement plane ainsi que cela est visible sur les figures 1 et 3. Cette partie avant sensiblement plane est particulièrement adaptée comme emplacement pour l'ajout d'une soupape de respiration sur le corps du masque. Une telle soupape peut être nécessaire lorsque les couches constituant le corps 2 du masque sont épaisses. Cette partie avant plane est également appropriée pour l'impression des mentions obligatoires sur le masque (telles que la norme et la classification du masque).
Les sangles de maintien 3, 4, telles que visibles sur les figures 1 et 2, permettent de maintenir le masque sur le visage de l'utilisateur avec une bonne étanchéité entre le masque et le visage de l'utilisateur. De préférence, le masque de la présente invention comporte deux sangles de maintien, une sangle supérieure 3 qui passe au-dessus des oreilles du porteur du masque et une sangle inférieure 4 qui passe sur la nuque de l'utilisateur. Cette configuration est optimale pour maintenir en place le masque avec une bonne étanchéité. Il est cependant possible de réaliser le masque de l'invention avec une seule sangle de maintien, par exemple pour des masques FFP1 pour lesquels le niveau d'étanchéité exigé est suffisamment peu élevé.
Avantageusement, les sangles de maintien 3, 4 sont faites d'un matériau élastique. Dans le cadre de la présente invention on entend par matériau « élastique » un matériau qui peut s'étirer et supporter de très grandes déformations sans se rompre sous l'application d'une sollicitation mécanique et qui reprend sa forme initiale à l'arrêt de la sollicitation. Les polymères élastomères et les polymères thermoplastiques élastomères sont par exemple de tels matériaux.
Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux, les sangles 3, 4 sont réalisées entièrement en polypropylène thermoplastique élastomère. Dans le cadre de la présente invention, on entend par « thermoplastique élastomère » un matériau ayant à la fois des propriétés des élastomères, à savoir en particulier la capacité d'allongement élastique mentionnée ci-dessus, et les propriétés d'un matériau thermoplastique, en particulier la capacité à fondre à une température suffisamment élevée.
Dans un autre mode de réalisation, les sangles de maintien 3,4 sont faites d'un mélange ou d'un copolymère de polypropylène et d'élastomère ou élastomère thermoplastique, tel que le EPDM (éthylène-propylène-diène) ou le SEBS (styrène éthylène - butylène styrène). Un tel matériau peut être considéré comme recyclable, c'est-à-dire qu'il peut être broyé ou déchiqueté, fondu et reconditionné par exemple sous forme de granulés qui serviront à la fabrication d'autres objets. Sa température de fusion est inférieure à celle du polypropylène pur, ce qui permet de le recycler avec les couches constituant le corps du masque de l'invention. Dans un autre mode de réalisation, les sangles de maintien 3, 4 sont faites d'un stratifié de non tissé polypropylène et de polypropylène thermoplastique élastomère.
Le corps du masque représente environ 90% du poids total du masque, le reste étant représenté par les sangles de maintien 3, 4. Ainsi, la proportion totale de matériau polymère issu des couches de non tissé représente au moins 85% de la composition du matériau obtenu après recyclage du masque de l'invention. Avantageusement, la proportion totale de matériau polymère issu des couches de non tissé représente au moins 90% de la composition du matériau obtenu après recyclage du masque de l'invention. Encore plus avantageusement, le masque de l'invention est composé à 100% d'un matériau polymère unique, par exemple du polypropylène, ainsi le matériau obtenu après recyclage est un polymère pur à 100%.
Les sangles 3, 4 sont fixées sur le corps du masque 2 sans apport de matériau supplémentaire, c'est-à-dire par exemple par soudage. De préférence, la lèvre d'étanchéité 5 comporte des zones larges 7 dans lesquelles sont soudées les sangles 3, 4. Ce mode de réalisation est avantageux car il permet le soudage des sangles 3, 4 sur une surface suffisante pour avoir une fixation solide des sangles sur le corps du masque.
Le soudage des sangles sur le corps du masque est de préférence réalisé par ultra-sons. En effet, cette technique est particulièrement économique et bien adaptée au soudage des pièces en matériaux polymères. La soudure par ultrasons des polymères thermoplastiques permet un assemblage net et propre et une jonction solide et de longue durée.
Le procédé de fabrication du masque de l'invention comprend généralement les étapes suivantes :
Les différents non-tissés qui constituent le corps du masque, à savoir les couches de filtration, couche extérieure et conche intérieure, sont déroulés et dévidés. La couche extérieure du corps du masque est thermoformée. Lorsque le matériau constituant la couche extérieure du corps du masque est du polypropylène, la température de thermoformage est comprise entre 135°C et 140°C environ, la durée du thermoformage est comprise entre 3 et 5 secondes. Éventuellement, si elle est présente, la couche de renfort est thermoformée en même temps que la couche extérieure.
La ou les couches de filtration, et la couche de non-tissé intérieure sont « punchées par emboutissage ». On entend par punchage par emboutissage un enfoncement dans la coquille formée précédemment des éléments cités ci-dessus. De préférence, les différentes couches du corps du masque sont soudées entre elles par des points techniques de maintien et renfort. De manière très préférentielle, les différentes couches sont soudées par ultrasons.
Les différentes couches du corps du masque sont soudées entre elles sur le pourtour du corps du masque pour constituer de la lèvre d'étanchéité. De préférence, les couches sont soudées par ultrasons.
La lèvre d'étanchéité est découpée à la forme appropriée.
Un ou plusieurs non-tissés sont découpés à la forme pour constituer le voile souple 10.
Le voile souple 10 est soudé sur la lèvre d'étanchéité 5, ou dans le mode de réalisation où la lèvre est absente, sur le corps 2 du masque.
Un marquage de traçabilité du masque est imprimé sur la couche extérieure du masque.
Les sangles de maintien (par exemple élastiques type laminette) sont dévidées et découpées pour être mises à longueur.
Les deux sangles de maintien sont soudées sur la lèvre d'étanchéité 5 aux emplacements prévus 7, ou dans le mode de réalisation où la lèvre est absente, sur le corps 2 du masque, de préférence par ultrasons.
Les masques coques terminés sont ensuite contrôlés, transférés, pré-empilés et mis en place dans un convoyeur pour être acheminés vers leur zone d'emballage.
Le marquage peut être effectué avant ou après le soudage des sangles sur la lèvre d'étanchéité.
Le masque de la présente invention tel que décrit ci-dessus est entièrement et facilement recyclable. Les masques respiratoires jetables, à usage unique, destinés à protéger leurs porteurs de maladies contagieuses et en particulier virales, ont une durée de stockage limitée à 3 à 5 ans. Après cette période, lorsqu'ils n'ont pas été utilisés, ils doivent être détruits. Le masque de l'invention, composé à plus de 85% de matériaux ayant tous la même composition chimique, est ainsi très facile à recycler, par exemple sous forme de billes ou de granulés de polymère, réutilisables pour la fabrication d'autres produits.
Le polypropylène est particulièrement bien adapté à la réalisation du masque de l'invention, du fait de ses propriétés. En particulier, le polypropylène peut avoir les propriétés d'un élastomère et on peut donc l'utiliser pour fabriquer les sangles de maintien. Le polypropylène est d'autre part communément utilisé pour la réalisation de matériaux non tissés, et plus spécialement de matériaux non tissés filtrants, type électrets. Cependant d'autres polymères synthétiques thermoplastiques peuvent être utilisés pour fabriquer le masque selon l'invention. On peut mentionner à titre d'exemples non limitatifs les polyéthylènes, les polyesters, les polyamides.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Masque (1 ) respiratoire à usage unique dé forme coque comportant un corps (2), des sangles de maintien élastiques (3,4) fixées sur ledit corps (2), ledit corps (2) du masque comportant une région nasale (1 1 ) dotée d'une protubérance (14) possédant un axe de symétrie longitudinal (18) et ledit corps (2) étant composé d'au moins deux couches de matériaux dont au moins une couche de matériau filtrant, ledit masque étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre un voile (10) de préférence fin et souple, ledit voile (10):
- étant composé d'au moins une couche d'un matériau tel qu'un non tissé, et
- ayant une épaisseur comprise entre 0,2 et 0,4 mm, et
- étant fixé sur la partie intérieure du bord du corps (2) du masque dans la région nasale (1 1 ) et fermant ladite région nasale (1 1 ) sur au moins toute la hauteur de la protubérance (14), et
- comportant une ouverture de forme allongée (12) sensiblement parallèle à l'axe de symétrie longitudinal (18) de la protubérance (14).
2. Masque (1 ) selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comporte en outre une lèvre d'étanchéité (5) formée d'une seule pièce avec ledit corps (2), sensiblement plane et qui se situe dans un plan sensiblement perpendiculaire au bord du corps (2) du masque, et en ce que le voile souple (10) est fixé sur la lèvre (5).
3. Masque (1 ) selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le voile (10) est perméable à la vapeur d'eau.
4. Masque (1 ) selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que le voile (10) est fixé au corps du masque (2) ou, de préférence, à la lèvre d'étanchéité (5) par soudure aux ultra-sons.
5. Masque (1 ) selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que le voile souple (10) est constitué d'une couche de matériau non tissé filtrant et d'une couche de matériau non tissé non filtrant doux au toucher, les couches étant placées de sorte que le non tissé non filtrant soit en contact avec le visage de l'utilisateur lorsque le masque est porté.
6. Masque (1 ) selon la revendication 5, caractérisé en ce que le matériau non tissé filtrant est un non tissé meltblown électret de polypropylène, d'une masse surfacique comprise entre 50 et 70 g/m2.
7. Masque (1 ) selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que le matériau non tissé non filtrant est un non tissé spunbond de polypropylène.
8. Masque (1 ) selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que toutes les couches constituant le corps (2) du masque et toutes les couches constituant le voile souple (10) sont composées de non tissés de matériaux ayant tous la même composition chimique.
9. Masque (1 ) selon la revendication 8 caractérisé en ce qu'il comporte des sangles de maintien (3,4) composées d'un polymère thermoplastique élastomère dont la température de fusion est inférieure à celles du matériau dont sont composés les non- tissés constituant le corps (2) et le voile souple (10).
10. Masque (1 ) selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que toutes les couches de matériaux constituant le corps (2) et le voile (10) sont des non tissés d'un même matériau polymère thermoplastique, et en ce qu'il comporte des sangles de maintien (3,4) constituées d'un ou plusieurs composants faits de matériaux polymères élastomères ou thermoplastiques élastomères aptes à former un mélange avec le polymère constituant les couches de non tissé.
1 1 . Masque (1 ) selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il est entièrement constitué de polypropylène.
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