WO2012089964A1 - Masque de protection respiratoire à usage unique recyclable - Google Patents

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WO2012089964A1
WO2012089964A1 PCT/FR2011/053121 FR2011053121W WO2012089964A1 WO 2012089964 A1 WO2012089964 A1 WO 2012089964A1 FR 2011053121 W FR2011053121 W FR 2011053121W WO 2012089964 A1 WO2012089964 A1 WO 2012089964A1
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WO
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mask
layer
layers
straps
polypropylene
Prior art date
Application number
PCT/FR2011/053121
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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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    • A41D—OUTERWEAR; PROTECTIVE GARMENTS; ACCESSORIES
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    • 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
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    • 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
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    • A62B18/025—Halfmasks
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    • 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
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    • 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 number of masks of this type manufactured each year has increased considerably following the appearance of the risks of major pandemics, and at the request of the public and the rulers. It is currently considered that the shelf life of these masks is 3 to 5 years, beyond they lose their filtration efficiency and must be destroyed, which produces a significant amount of waste, and generates a significant economic cost. It would therefore be advantageous to have such disposable respiratory masks, which are also recyclable easily and at low cost.
  • EP 1 185 181 of 3M discloses a mask whose body comprises a plurality of layers of materials, preferably at least three, for example an outer protective layer, a filter layer and a layer interior designed to improve the comfort of the mask. At least one of the layers includes a thermoplastic material comprising polyolefin fibers, such as polypropylene fibers, this layer preferably being the filtration layer.
  • the mask is further provided with braided, knitted or woven holding straps of elastomeric / thermoplastic composite material, the elastomer preferably being polyisoprene, and the thermoplastic preferably being polypropylene. These straps are attached to the mask body by applying heat and pressure.
  • the tightness of the mask on the face at the nose of the user is preferably obtained through a rigid metal nose clip.
  • Such masks therefore generally comprise constituents composed of different materials. Due to the presence of the elastomer in the fastening strap, it is not possible to fully recycle them, and partial recycling is complicated and expensive.
  • Patent applications WO 2009/22250 and WO 2009/22249 by Kimberly Clark disclose shell masks comprising a body made of multilayer materials and provided with a headband consisting of a laminate of a nonwoven material and an elastic polypropylene film.
  • This headband is attached to the body of the mask through rigid fasteners and relatively complex shape, whose function is to facilitate the adjustment of the headband.
  • the fastening elements of the headband may be polypropylene.
  • the shell mask described may be provided with a body consisting of nonwoven polypropylene layers. The tightness of the mask on the face at the nose of the user is usually achieved through a rigid nose clip metal.
  • MSA sells anti-dust masks under the brand name Affinity®, the retaining straps of which are made of polypropylene. These holding straps are attached to the mask body by a rigid polypropylene component welded to the body of the mask.
  • MSA masks have a steel nasal bridge, and a polyurethane nasal foam. These masks therefore comprise many constituents having different compositions, they are therefore very difficult to recycle.
  • the present invention aims to overcome the disadvantages of the masks described above, and to propose a disposable shell mask easily recyclable if it must be destroyed when its shelf life is exceeded or after use.
  • Another object of the invention is a disposable shell mask having a good seal with the face of the user, particularly in the nasal region, while being comfortable to wear.
  • Another object of the invention is a disposable shell mask easy to manufacture and recycle, and whose manufacturing cost and recycling cost are low.
  • a single-use, shell-shaped breathing mask consisting of a body and holding straps, said body being composed of at least one and preferably two layers, of which at least one layer of filtering material, and said body having a nasal region having a protuberance said holding straps being elastic and being attached to the mask body without adding material, preferably by welding, mask in which furthermore all the layers of materials constituting the body are nonwovens of the same thermoplastic polymer material, and the holding straps consist of one or more components made of elastomeric or thermoplastic elastomeric polymer materials capable of forming a mixture with the polymer constituting the nonwoven layers.
  • the single-use, shell-shaped breathing mask of the invention is particularly intended to be used for the protection of the "public" during major pandemics, such as influenza of animal origin against which the world population is not protected. It is therefore essential that large stocks of such masks are permanently available so that the masks can be quickly made available to users. However, it is currently considered that the maximum duration of storage of these masks is from three years to five years. Beyond it must be destroyed.
  • the mask of the invention is completely recyclable without prior separation step of its components, that is to say its nonwoven layers and retaining straps. This total recyclability and simple to implement is obtained on the one hand by the fact that said holding straps are attached to the body of the mask without adding material, that is to say without staples, glue or other.
  • thermoplastic polymer is recyclable by nature, the fact of having one for the entire body of the mask makes it possible during recycling to obtain a pure polymer.
  • recyclability in one step is achieved by holding straps of polymer or copolymer or mixture of elastomeric polymers, preferably thermoplastic elastomers.
  • elastomeric thermoplastic materials are in themselves recyclable.
  • the material constituting the straps is furthermore chosen to be able to form a mixture with the thermoplastic polymer of the nonwoven layers without the need to add a compatibilizer so that the recycling process be very simple.
  • the mixture obtained after recycling masks can be reused for the manufacture of other objects. It is possible to obtain, after recycling the masks of the invention, a reusable polymer by virtue of the appropriate choice of the material constituting the straps with respect to the polymer of the nonwoven layers of the mask body, and also because of the small proportion of the material constituting the straps in the material obtained after recycling. Indeed, the straps do not represent more than 15% of the total weight of the mask.
  • 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, the mask having a sealing web in the nasal region.
  • Figures 3a to 3c are views of the mask of the invention without the support straps.
  • Figure 3a is a side view of the mask according to the invention.
  • Figure 3b is a front view of the mask of the invention.
  • Figure 3c is a rear view of the mask of the invention, having a sealing web in the nasal region.
  • FIG. 4 is a sectional view of the mask of the invention along the line A / A of FIG. 3c
  • FIG. 5 is an enlarged view of the zone B of FIG. 4, on which the layers constituting the body are represented. of the mask.
  • Figures 6a and 6b are schematic sectional views of different types of stacks of layers of materials constituting the mask body of the invention. List of landmarks
  • the mask according to the invention is designed to isolate and protect its wearer against the risk of inhalation of harmful agents transported by air, such as dust, pollutants, 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 refers to their capacity to filter particles of a given average size, about 0.6 ⁇ for solid particles (NaCl) and 0.3 ⁇ for liquid particles (paraffin) in EN 149: 2001 framework. + A1: 2009.
  • the filtration capacity is 94% for 95% FFP2 masks 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 (flu avian, 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.
  • Polymers capable of forming mixtures with one another are understood to mean polymers such that, when they are mixed together, they form a miscible mixture, which is the case of polymers which are thermodynamically compatible with each other, or which are immiscible, but which make it possible to obtain a material having mechanical properties, such as tensile strength, impact resistance, Young's modulus, sufficiently good to allow the manufacture of objects, without the need to add a compatibilizer to the mixture.
  • such mixtures can be obtained when the amount of one of the polymers is less than 20% of the total weight of the mixture.
  • 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 wings nose, and this without the mask is equipped with a rigid and malleable nose bar that can be a source of discomfort and / or misuse. Such a seal without nasal bar could not be obtained with masks known as "duck bill” 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 protrusion 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 further provided on its periphery with a lip 5 which improves the tightness of the mask on the face.
  • the sealing lip 5 extends outside the body 2 of the mask, preferably over the entire periphery of said body 2.
  • This lip 5 is substantially flat, and perpendicular to the walls of the shell at the edge of the body. said shell. Therefore, the lip 5 is supported substantially flat on the face of the wearer of the mask, thereby providing 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 body 2 of the mask according to the invention preferably 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 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 density of the filtration layer is between 40 and 80 g / m 2 .
  • 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 40 g / m 2 .
  • Nonwovens of polyethylene, polyester or polyamide may also be suitable.
  • the filter layer is a felt.
  • the filtering layer comprises a layer of an "electret" and a layer of needle felt, the layer of felt being preferably placed outside with respect to the electret layer.
  • the total thickness of the filter layer 15 is between 0.1 mm and 0.3 mm.
  • the filtration layer is all the thicker as the protection class is high.
  • 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 filtration layer 15.
  • the outer layer is a nonwoven needled polypropylene.
  • the outer layer preferably has a thickness of between 0.7 mm and 1 mm.
  • nonwoven needles are for example marketed by Ahlstrom.
  • 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, placed between the filtration layer 15 and the outer layer 16.
  • This reinforcing layer is preferably a polypropylene spunbond nonwoven, with a mass per unit area. 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.
  • nonwovens are for example marketed by the company Fiberweb under the name STEX.
  • the body 2 of the mask 1 further comprises a 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 filtration layer from possible damage, it can also offer a better user comfort, for example by being made 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 inner layer 17 is made of a material of the same chemical composition as the layer of filter material 15.
  • the inner layer is a non woven spunbond of polypropylene.
  • Such nonwovens are for example marketed by Hollingworth and Vose. 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 9 are obtained during the manufacture of the mask by thermoforming. They are elongated and preferably arranged in the width of the body of the mask.
  • the front portion is substantially planar as is visible in Figures 1 and 3a to 3c.
  • This substantially flat front portion is of ovoid shape and is intended to receive any mandatory notification impressions.
  • 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 (not shown) 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 eight points of diameter of about 5 mm disposed on the flat front face of the mask, near the periphery.
  • 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 means 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 stopping 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 polypropylene nonwoven laminate and an elastomeric thermoplastic polypropylene.
  • the holding straps 3, 4 are made of a thermoplastic elastomer such as a blend or copolymer of polypropylene and elastomer or thermoplastic elastomer, such as EPDM (ethylene-propylene - diene) or SEBS (styrene ethylene butylene styrene).
  • a thermoplastic elastomer such as 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
  • the body 2 of the mask represents approximately 85% of the total weight of the mask, the remainder being represented by the holding straps 3, 4. Therefore, the total proportion of polymer material from the nonwoven layers is at least 85% by weight of the composition of the material obtained after recycling the mask of the invention.
  • the total proportion of polymer material from the nonwoven layers is at least 95% by weight 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 comprises wide zones 6 in which the straps 3, 4 are welded.
  • This embodiment is advantageous because it allows the welding of the straps 3, 4 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. Ultrasonic welding of polymers thermoplastics allows a clean and clean assembly and a solid and long-lasting junction.
  • the mask further comprises at its nasal portion 1 1 a flexible web 10 fixed on the upper part of the sealing lip 5 of the body 2 of the mask.
  • the flexible web 10 provides a filtration of the air likely to pass between the shell mask of the invention and the face of the user.
  • the flexible web 10 is located in the same plane as the sealing lip 5.
  • the web is generally symmetrical with respect to the longitudinal axis of symmetry 18 of the mask, and comprises an elongated opening 12, such as a slot, along this axis of symmetry.
  • the web 10 has a shape such that it closes approximately the entire nasal region 1 1 of the body of the mask.
  • the elongate opening 12 is at the level of the ridge of the user's nose, and the veil opens in two symmetrical parts 10a, 10b which are placed each on one side of the nose of the user to improve the seal between the mask and the wings of the wearer's nose.
  • the shape of the contour of the flexible web 10 is identical to that of the contour of the mask in the nasal region 11.
  • the veil 10 extends over about a quarter to one third of the total height of the mask.
  • the web 10 is preferably formed of polypropylene nonwovens. In all cases, the composition of the web 10 is the same as that of the layers 15, 16, 17 constituting the body 2 of the mask 1.
  • the attachment of the web 10 to the sealing lip 5 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 flexible web 10 is formed of two layers of polypropylene nonwoven, the first layer being a filtration layer of an electret meltblown nonwoven having a mass of about 70 g / m 2 and a thickness of about 0.
  • the second layer being a spunbond nonwoven with a mass per unit area of about 14 g / m 2 and a thickness of about 0.07 mm.
  • the second layer is in contact with the face of the user when the mask is worn.
  • the web 10 has a filtration capacity close to that of the body of the mask.
  • the web 10 consists of a single layer of nonwoven polypropylene. Its filtration capacity is lower than in the previous embodiment, it is however sufficient for example for class FFP1 masks.
  • the method of manufacturing the mask of the invention generally comprises the following steps:
  • the outer layer 16 of the body 2 of the mask is thermoformed.
  • the thermoforming temperature is preferably between about 135 ° C. and 140 ° C., and the duration of the thermoforming is preferably between 3 and 5 seconds.
  • the reinforcing layer is thermoformed together with the outer layer.
  • the filtration layer (s) 15, and the inner nonwoven layer 17 are "punched by stamping". Punching by stamping means a depression of said layers in the previously formed shell.
  • the different layers 15, 16, 17 of the body 2 of the mask are welded together by technical points of support and reinforcement.
  • the different layers are ultrasonically welded
  • the different layers 15, 16, 17 of the body 2 of the mask are welded together around the periphery of the body 2 of the mask to form the sealing lip 5.
  • the layers are ultrasonically welded
  • a traceability mark of the mask is printed on the outer layer of the mask
  • the retaining straps 3, 4 (for example laminator type elastics) are unwound and cut to length,
  • 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 method further comprises the steps of:
  • 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 years to 5 years. After this time, when they have not been used, they must be destroyed.
  • the mask of the invention composed solely of polymer materials capable of forming mixtures with one another, is thus very easy to recycle, for example in the form of polymer beads, reusable for the manufacture of other products.
  • Polypropylene is particularly well suited to producing the mask of the invention.
  • 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.

Abstract

Masque respiratoire à usage unique de forme coque (1) constitué d'un corps (2) et de sangles de maintien (3,4), ledit corps (2) étant composé d'au moins une et de préférence deux couches (15,16,17), dont au moins une couche de matériau filtrant (15), et le dit corps comportant une région nasale (11) dotée d'une protubérance (14) lesdites sangles de maintien (3,4) étant élastiques et étant fixées sur le corps (2) du masque (1) sans ajout de matière, de préférence par soudage, le masque (1) étant caractérisé en ce que toutes les couches (15,16,17) de matériaux constituant le corps (2) sont des non tissés d'un même matériau polymère thermoplastique, et les sangles de maintien (3,4) sont 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.

Description

Masque de protection respiratoire à usage unique recyclable
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. Le nombre de masques de ce type fabriqués chaque année a augmenté de façon considérable suite à l'apparition des risques de grandes pandémies, et à la demande du public et des gouvernants. On considère actuellement que la durée de conservation de ces masques est de 3 à 5 ans, au-delà ils perdent leur efficacité de filtration et doivent être détruits, ce qui produit une quantité non négligeable de déchets, et engendre un coût économique important. Il serait par conséquent intéressant de disposer de tels masques respiratoires jetables, qui soient en outre recyclables aisément et à faible coût.
Parmi les masques coques jetables connus, le brevet EP 1 185 181 de 3M décrit un masque dont le corps comprend une pluralité de couches de matériaux, de préférence au moins trois, par exemple une couche extérieure de protection, une couche de filtration et une couche intérieure destinée à améliorer le confort du masque. Au moins une des couches inclut un matériau thermoplastique comprenant des fibres polyoléfiniques, telles que des fibres de polypropylène, cette couche étant préférentiellement la couche de filtration. Le masque est en outre doté de sangles de maintien tressées, tricotées ou tissées en matériau composite élastomère/thermoplastique, l'élastomère étant de préférence du polyisoprène, et le thermoplastique étant de préférence du polypropylène. Ces sangles sont fixées au corps du masque par application de chaleur et de pression. L'étanchéité du masque sur le visage au niveau du nez de l'utilisateur est de préférence obtenue grâce à un pince-nez rigide métallique. De tels masques comportent donc généralement des constituants composés de matériaux différents. Du fait de la présence de l'élastomère dans la sangle de fixation, il n'est pas possible de les recycler entièrement, et un recyclage partiel est compliqué et coûteux.
Les demandes de brevet WO 2009/22250 et WO 2009/22249 de Kimberly Clark décrivent des masques coques comprenant un corps en matériaux multicouches et dotés d'un serre-tête composé d'un stratifié d'un matériau non-tissé et d'un film de polypropylène élastique. Ce serre-tête est fixé au corps du masque grâce à des éléments de fixation rigides et de forme relativement complexe, qui ont pour fonction de faciliter le réglage du serre-tête. Les éléments de fixation du serre-tête peuvent être en polypropylène. Dans la demande de brevet WO 2009/22250 le masque coque décrit peut être doté d'un corps constitué de couches de non-tissé polypropylène. L'étanchéité du masque sur le visage au niveau du nez de l'utilisateur est généralement obtenue grâce à un pince-nez rigide métallique. Ces masques sont relativement complexes et coûteux à fabriquer, en particulier du fait de la présence des éléments de fixation rigides. Ces éléments de fixation peuvent d'autre part être une source d'inconfort pour l'utilisateur car ils peuvent appuyer sur son visage. Enfin, ces éléments de fixation peuvent poser problème si l'on envisage un recyclage du masque, en particulier si le processus de recyclage comporte des étapes de déchiquetage / broyage.
La société MSA commercialise sous la marque Affinity® des masques anti-poussière dont les sangles de maintien sont en polypropylène. Ces sangles de maintien sont fixées au corps du masque grâce à un composant rigide en polypropylène soudé sur le corps du masque. Les masques MSA comportent une barrette nasale en acier, et une mousse nasale en polyuréthane. Ces masques comportent par conséquent de nombreux constituants ayant des compositions différentes, ils sont donc très difficilement recyclables.
D'autre part, plusieurs documents décrivent le recyclage des déchets de fabrication de masques respiratoires, en particulier de masques coques, au moment de la fabrication des masques. C'est le cas par exemple des brevets et demandes de brevet GB 2 280 620, US 2008/01 1303, WO 2008/7642. Cependant, aucun de ces documents ne décrit de masque coque dont l'ensemble des éléments constituants ont toutes la même composition chimique, et qui soit facile à recycler lorsque sa date de péremption est dépassée.
Il n'existe donc pas actuellement de masques de protection respiratoire jetables de forme coque qui puissent être facilement recyclés lorsque leur date de péremption est dépassée.
Objet de l'invention
La présente invention a pour but de pallier les inconvénients des masques décrits ci- dessus, et de proposer un masque coque jetable aisément recyclable s'il doit être détruit lorsque sa durée de conservation est dépassée ou après usage. Un autre but de l'invention est un masque coque jetable possédant une bonne étanchéité avec le visage de l'utilisateur, en particulier dans la région nasale, tout en étant confortable à porter.
Un autre de but de l'invention est un masque coque jetable facile à fabriquer et à recycler, et dont le coût de fabrication et le coût de recyclage sont faibles.
Ces buts sont atteints grâce à un masque respiratoire à usage unique de forme coque constitué d'un corps et de sangles de maintien, ledit corps étant composé d'au moins une et de préférence deux couches, dont au moins une couche de matériau filtrant, et le dit corps comportant une région nasale dotée d'une protubérance lesdites sangles de maintien étant élastiques et étant fixées sur le corps du masque sans ajout de matière, de préférence par soudage, masque dans lequel en outre toutes les couches de matériaux constituant le corps sont des non tissés d'un même matériau polymère thermoplastique, et les sangles de maintien sont 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..
Le masque respiratoire à usage unique de forme coque de l'invention est particulièrement destiné à être utilisé pour la protection du « public » lors de grandes pandémies, telles que des grippes d'origine animale contre lesquelles la population mondiale n'est pas protégée. Il est donc indispensable que de grands stocks de tels masques soient disponibles en permanence pour que les masques puissent être mis rapidement à la disposition des utilisateurs. Cependant, on considère actuellement que la durée maximale de stockage de ces masques est de trois ans à cinq ans. Au-delà il faut les détruire. Contrairement aux masques existants, le masque de l'invention est totalement recyclable sans étape de séparation préalable de ses constituants, c'est-à-dire ses couches de non tissé et ses sangles de maintien. Cette recyclabilité totale et simple à mettre en œuvre est obtenue d'une part par le fait que lesdites sangles de maintien sont fixées au corps du masque sans apport de matière, c'est-à-dire sans agrafes, colle ou autre. Ce résultat est obtenu également par le fait que tous les constituants du corps du masque sont des non tissés d'un même polymère thermoplastique. Un polymère thermoplastique est par nature recyclable, le fait d'en avoir un seul pour tout le corps du masque permet lors du recyclage d'obtenir un polymère pur. Enfin, la recyclabilité en une étape est atteinte par des sangles de maintien en polymère ou copolymère ou mélange de polymères élastomères, de préférence thermoplastiques élastomères. De tels matériaux thermoplastiques élastomères sont en eux-mêmes recyclables. Dans le cadre de l'invention, le matériau constituant les sangles est en outre choisi pour être apte à former un mélange avec le polymère thermoplastique des couches de non tissés sans qu'il soit nécessaire d'jouter un compatibiliseur afin que le procédé de recyclage soit très simple. Le mélange obtenu après recyclage des masques peut être réutilisé pour la fabrication d'autres objets. On parvient à obtenir après recyclage des masque de l'invention un polymère réutilisable grâce au choix approprié du matériau constituant les sangles par rapport au polymère des couches de non tissés du corps du masque, et également en raison de la faible proportion du matériau constituant les sangles dans le matériau obtenu après recyclage. En effet, les sangles ne représentent pas plus de 15% du poids total du masque.
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, le masque comportant un voile d'étanchéité dans la région nasale.
Les figures 3a à 3c sont des vues du masque de l'invention sans les sangles de maintien. 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, comportant un voile d'étanchéité dans la région nasale.
La figure 4 est une vue en coupe du masque de l'invention selon la ligne A/A de la figure 3c, 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.
Les figures 6a et 6b sont des vues schématiques en coupe de différents types d'empilements de couches de matériaux constituant le corps du masque de l'invention. 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 masque
9 Rainures
10 Voile
1 1 Région nasale
12 Fente du voile
13 Points de soudure entre les couches
14 Protubérance 15 Couche de filtration
16 Couche extérieure
17 Couche intérieure
18 Axe de symétrie de la région nasale 1 1
19 Couche intermédiaire
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, polluants, 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 (NaCI) 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 0,6 μηη pour les particules solides (NaCI) et 0.3 μηη pour les particules liquides (paraffine) dans cadre EN 149 :2001 + A1 :2009. La capacité de filtration est de 94% pour les masques FFP2 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.
On comprend par polymères « aptes à former des mélanges entre eux » des polymères tels que lorsqu'ils sont mélangés ils forment un mélange miscible, ce qui est le cas de polymères thermodynamiquement compatibles entre eux, ou non miscibles, mais permettant d'obtenir un matériau ayant des propriétés mécaniques, telles que la résistance à la traction, la résistance au choc, le module de Young, suffisamment bonnes pour permettre la fabrication d'objets, sans qu'il soit nécessaire d'ajouter dans le mélange un compatibiliseur.
Dans le cadre de l'invention, de tels mélanges peuvent être obtenus lorsque la quantité de l'un des polymères est inférieure à 20% du poids total du mélange.
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/ou de mauvaise utilisation. Une telle étanchéité sans barrette nasale 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 possède une protubérance 14 ayant une forme qui lui permet d'épouser sensiblement la forme du nez d'un utilisateur.
De préférence, le corps 2 du masque 1 est en outre pourvu sur son pourtour d'une lèvre 5 qui améliore l'étanchéité du masque sur le visage. La lèvre 5 d'étanchéité 5 s'étend à l'extérieur du corps 2 du masque, de préférence sur la totalité du pourtour dudit corps 2. Cette lèvre 5 est sensiblement plane, et perpendiculaire aux parois de la coque au niveau du bord de ladite coque. 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.
En référence à la figure 4, le corps 2 du masque selon l'invention est de préférence 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 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, la masse surfacique de la couche de filtration est comprise entre 40 et 80 g/m2.
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 40 g/m2.
Des non tissés de polyéthylène, polyester ou polyamide peuvent également convenir.
Dans un autre mode de réalisation, la couche de filtration est un feutre.
Selon encore une autre caractéristique de l'invention la couche de filtration comporte une couche d'un « électret » et une couche de feutre aiguilleté, la couche de feutre étant de préférence placée à l'extérieur par rapport à la couche d'électret.
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. La couche de filtration est d'autant plus épaisse que la classe de protection visée est élevée.
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 et cela entraîne une gêne respiratoire importante évenutellement supérieure aux valeurs autorisée par les normes. De tels non tissés aiguilletés sont par exemple commercialisés par la société Ahlstrom. 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 », 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. De tels non tissés sont par exemple commercialisés par la société Fiberweb sous le nom STEX.
Dans un autre mode de réalisation, le corps 2 du masque 1 comprend en outre une 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 en étant réalisée dans 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 intérieure 17 est réalisée dans un matériau de même composition chimique que la couche de matériau filtrant 15. Avantageusement, la couche intérieure est un non tissé spunbond de polypropylène. De tels non tissés sont par exemple commercialisés par la société Hollingworth et Vose. 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 9 sont obtenues lors de la fabrication du masque par thermoformage. Elles sont de forme allongée et de préférence disposées dans la largeur du corps du masque.
Dans certains modes de réalisation, la partie avant est sensiblement plane ainsi que cela est visible sur les figures 1 et 3a à 3c. Cette partie avant sensiblement plane est de forme ovoïde et est destinée à recevoir les éventuelles impressions de mention obligatoires.
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 (non représentés) 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 huit points de diamètre d'environ 5 mm disposés sur la face avant plane du masque, à proximité de la périphérie.
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 l'étanchéité exigée 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 stratifié de non tissé polypropylène et de polypropylène thermoplastique élastomère.
Dans d'autres modes de réalisation, les sangles de maintien 3, 4 sont faites d'un élastomère thermoplastique tel qu'un mélange ou un copolymère de polypropylène et d'élastomère ou d'élastomère thermoplastique, tel que le EPDM (éthylène-propylène- diène) ou le SEBS (styrène éthylène butylène styrène). Un tel matériau peut être considéré comme étant recyclable avec le polypropylène, c'est-à-dire qu'il peut être broyé ou déchiqueté avec le polypropylène constituant les couches de non tissés du corps du masque, le mélange de fragments obtenu pouvant être fondu et reconditionné par exemple sous forme de granulés qui serviront à la fabrication d'autres objets.
Le corps 2 du masque représente environ 85% du poids total du masque, le reste étant représenté par les sangles de maintien 3, 4. Par conséquent, la proportion totale de matériau polymère issu des couches de non tissé représente au moins 85% en poids 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 95% en poids 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 6 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.
Selon une autre caractéristique de l'invention, et ainsi que cela est visible sur la figure 2, le masque comprend en outre au niveau de sa partie nasale 1 1 un voile souple 10 fixé sur la partie supérieure de la lèvre d'étanchéité 5 du corps 2 du masque. Le voile souple 10 apporte une filtration de l'air susceptible de passer entre le masque coque de l'invention et le visage de l'utilisateur.
Avantageusement, le voile souple 10 est situé dans le même plan que la lèvre d'étanchéité 5. Le voile est généralement symétrique par rapport à l'axe de symétrie longitudinal 18 du masque, et comporte une ouverture allongée12, telle qu'une fente, le long de cet axe de symétrie. 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, et le voile s'ouvre en deux parties symétrique 10a, 10b qui se placent chacune d'un côté du nez de l'utilisateur afin d'améliorer l'étanchéité entre le masque et les ailes du nez du porteur.
La forme du contour du voile souple 10 est identique à celle du contour du masque dans la région nasale 1 1 . Le voile 10 s'étend sur environ un quart à un tiers de la hauteur totale du masque.
Le voile 10 est de préférence formé de non tissés de polypropylène. Dans tous les cas, la composition du voile 10 est la même que celle des couches 15,16,17 composant le corps 2 du masque 1 . La fixation du voile 10 sur la lèvre d'étanchéité 5 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,. De préférence, le voile souple 10 est formé de deux couches de non tissé de polypropylène, la première couche étant une couche de filtration d'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 en contact avec le visage de l'utilisateur lorsque le masque est porté. Dans ce mode de réalisation, le voile 10 possède une capacité de filtration voisine de celle du corps du masque.
En variante, le voile 10 est constitué d'une couche unique de non tissé de polypropylène. Sa capacité de filtration est moins élevée que dans le mode de réalisation précédent, elle est cependant suffisante par exemple pour des masques de classe FFP1. Le procédé de fabrication du masque de l'invention comprend généralement les étapes suivantes :
a) On approvisionne les différents non-tissés qui constituent le corps 2 du masque, à savoir les couches de filtration 15, couche extérieure 16 et conche intérieure 17, et on déroule et dévide lesdits non tissés.
b) La couche extérieure 16 du corps 2 du masque est thermoformée. Lorsque le matériau constituant la couche extérieure 16 du corps 2 du masque est du polypropylène, la température de thermoformage est de préférence comprise entre 135°C et 140°C environ, et la durée du thermoformage est de préférence comprise entre 3 et 5 secondes. Éventuellement, si elle est présente, la couche de renfort est thermoformée en même temps que la couche extérieure.
c) La ou les couches de filtration 15, et la couche de non-tissé intérieure 17 sont « punchées par emboutissage ». On entend par punchage par emboutissage un enfoncement desdites couches dans la coquille formée précédemment.
d) De préférence, les différentes couches 15, 16, 17 du corps 2 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,
e) Les différentes couches 15, 16,17 du corps 2 du masque sont soudées entre elles sur le pourtour du corps 2 du masque pour constituer de la lèvre d'étanchéité 5. De préférence, les couches sont soudées par ultrasons,
f) La lèvre d'étanchéité 5 est découpée à la forme appropriée,
g) Un marquage de traçabilité du masque est imprimé sur la couche extérieure du masque,
h) Les sangles de maintien 3, 4 (par exemple élastiques type laminette) sont dévidées et découpées pour être mises à longueur,
i) Les deux sangles de maintien 3, 4 sont soudées sur la lèvre d'étanchéité 5 aux emplacements prévus, de préférence par ultrasons,
j) 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.
Dans un autre mode de réalisation, le procédé comprend en outre les étapes de :
f 1 ) découpe d'un ou plusieurs non-tissé à la forme pour constituer le voile souple 10, f2) soudure du voile souple 10 sur la lèvre d'étanchéité 5.
Ces étapes supplémentaires sont effectuées après l'étape de découpe de 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 ans à 5 ans. Après cette durée, lorsqu'ils n'ont pas été utilisés, ils doivent être détruits. Le masque de l'invention, composé uniquement de matériaux polymères aptes à former des mélanges entre eux, est ainsi très facile à recycler, par exemple sous forme de billes de polymère, réutilisables pour la fabrication d'autres produits.
Le polypropylène est particulièrement bien adapté à la réalisation du masque de l'invention,. 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 respiratoire à usage unique de forme coque (1 ) constitué d'un corps (2) et de sangles de maintien (3,4), ledit corps (2) étant composé d'au moins une et de préférence deux couches (15,16,17), dont au moins une couche de matériau filtrant (15), et le dit corps comportant une région nasale (1 1 ) dotée d'une protubérance (14) possédant un axe de symétrie longitudinal (18), lesdites sangles de maintien (3,4) étant élastiques et étant fixées sur le corps (2) du masque (1 ) sans ajout de matière, de préférence par soudage,
le masque (1 ) étant caractérisé en ce que toutes les couches (15,16,17) de matériaux constituant le corps (2) sont des non tissés d'un même matériau polymère thermoplastique, et les sangles de maintien (3,4) sont 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.
2. Masque coque (1 ) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le corps (2) du masque est composé de couches de non-tissé en polypropylène, et les sangles (3,4) comprennent un polymère élastomère ou thermoplastique élastomère apte à former un mélange avec le polypropylène.
3. Masque coque (1 ) selon la revendication 2 caractérisé en ce que les sangles (3,4) sont composées à 100% de polypropylène.
4. Masque coque (1 ) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite couche de matériau de filtration (15) est un non tissé meltblown électret de polypropylène, de masse surfacique comprise entre 40 et 80 g/m2.
5. Masque coque (1 ) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le corps (2) du masque comporte une couche extérieure (16) constituée d'un non tissé aiguilleté de polypropylène ayant une masse surfacique comprise entre 150 et 170 g/m2 et une épaisseur comprise entre 0,7 mm et 1 mm.
6. Masque coque (1 ) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le corps (2) du masque comporte en outre une couche de renfort constituée d'un non tissé spunbond de polypropylène ayant une masse surfacique comprise entre 50 et 70 g/m2 et une épaisseur comprise entre 0,25 mm et 0,4 mm, ladite couche de renfort étant placée entre la couche de filtration et la couche extérieure.
7. Masque coque (1 ) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le corps (2) du masque comporte en outre une couche intérieure (17) constituée d'un non tissé spunbond de polypropylène ayant une masse surfacique comprise entre 12 et 15 g/m2 et une épaisseur comprise entre 0,05 mm et 0,1 mm.
8. Masque coque (1 ) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une lèvre d'étanchéité (5) formée d'une seule pièce avec ledit corps (2), qui s'étend à l'extérieur dudit corps (2) du masque, de préférence sur tout le pourtour dudit corps (2), sensiblement plane et qui se situe dans un plan sensiblement perpendiculaire au bord (8) du corps (2) du masque,.
9. Masque coque (1 ) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les sangles (3,4) sont soudées sur le corps (2) ou, de préférence, sur la lèvre d'étanchéité (5), par un soudage aux ultra-sons.
10. Masque coque (1 ) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un voile souple (10) fermant ladite région nasale (1 1 ) du corps (2) du masque sur au moins toute la hauteur de la protubérance (14), ledit voile (10) étant constitué d'au moins une couche de non tissé d'un matériau de même composition chimique que celui des couches du corps (2), ledit voile (10) étant fixé sur ladite lèvre d'étanchéité (5) ou sur le corps (2) du masque sans ajout de matière, de préférence par soudage, et comprenant une ouverture de forme allongée (12) sensiblement parallèle à l'axe de symétrie longitudinal (18) de la protubérance (14).
1 1 . Procédé de fabrication du masque selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 comprenant les étapes suivantes :
a) On approvisionne les différents non-tissés qui constituent le corps (2) du masque (1 ), à savoir la couche de filtration (15), la couche extérieure (16) et la couche intérieure (17), et on déroule et dévide lesdits non tissés,
b) La couche extérieure (16) du corps (2), du masque est thermoformée sachant que lorsque le matériau constituant la couche extérieure (16) du corps (2) du masque est du polypropylène, la température de thermoformage est de préférence comprise entre 135°C et 140°C environ, et la durée du thermoformage est de préférence comprise entre 3 et 5 secondes,
c) La ou les couches de filtration, et la couche de non-tissé intérieure sont punchées par emboutissage,
d) Les différentes couches (15,16,17) du corps (2) du masque sont soudées entre elles sur le pourtour du corps du masque pour constituer de la lèvre d'étanchéité
(5), de préférence par ultrasons, e) La lèvre d'étanchéité (5) est découpée à la forme appropriée, f) Un marquage de traçabilité du masque est imprimé sur la couche extérieure du masque,
g) Les sangles de maintien (3,4) sont dévidées et découpées pour être mises à longueur,
h) Les deux sangles de maintien (3,4) sont soudées sur la lèvre d'étanchéité (5) aux emplacements prévus, de préférence par ultrasons.
12. Procédé de fabrication selon la revendication 1 1 comprenant en outre les étapes de
e1 ) découpe d'un ou plusieurs non-tissé à la forme pour constituer le voile souple (10), e2) soudure du voile souple (10) sur la lèvre d'étanchéité (5).
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