(57)【要約】本発明は、濾過材料、及びエレクトレット材料を含むスパンボンド／メルトブロー／スパンボンド（ＳＭＳ）ラミネートを含むフェースマスクを提供する。
2005531361.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スパンボンド／メルトブロー／積層体スパンボンドを含み、前記スパンボンド／メルトブロー／積層体スパンボンドが、熱点結合されたエレクトレット材料を含むことを特徴とするフェースマスク。
【請求項２】
前記スパンボンド／メルトブロー／積層体スパンボンドが、強誘電材料を含むことを特徴とする請求項１に記載のフェースマスク。
【請求項３】
前記スパンボンド／メルトブロー／積層体スパンボンドが、灰チタン石、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム・バリウム、チタン酸鉛、及びその混合物からなるグループから選択された強誘電材料を含むことを特徴とする請求項１に記載のフェースマスク。
【請求項４】
前記スパンボンド／メルトブロー／積層体スパンボンドのスパンボンド層及びメルトブロー層の各々が、強誘電材料を含むことを特徴とする請求項１に記載のフェースマスク。
【請求項５】
前記スパンボンド／メルトブロー／積層体スパンボンドが、強誘電材料及び短鎖重合体を含むことを特徴とする請求項１に記載のフェースマスク。
【請求項６】
前記スパンボンド／メルトブロー／積層体スパンボンドが、チタン酸バリウム及び無水ポリオレフィン短鎖重合体を含むことを特徴とする請求項１に記載のフェースマスク。
【請求項７】
前記スパンボンド／メルトブロー／積層体スパンボンドの少なくとも１つの層が、前記層の重量に基づき
約０．０１から約５０重量％の強誘電材料、及び
約０．０１から約２５重量％の短鎖重合体
を含むことを特徴とする請求項１に記載のフェースマスク。
【請求項８】
前記スパンボンド／メルトブロー／積層体スパンボンドの少なくとも１つの層が、前記層の重量に基づき
約０．５から約５重量％の強誘電材料、及び
１から約５重量％の短鎖重合体
を含むことを特徴とする請求項１に記載のフェースマスク。
【請求項９】
前記スパンボンド／メルトブロー／積層体スパンボンドが、約０．８から約２オンス／平方ヤードの坪量であることを特徴とする請求項１に記載のフェースマスク。
【請求項１０】
口及び鼻を覆う部分を含み、前記口及び鼻を覆う部分が、熱点結合され、気体を透過させる、エレクトレット処理されたスパンボンド／メルトブロー／積層体スパンボンドの単一層であることを特徴とするフェースマスク。
【請求項１１】
前記気体を透過させるスパンボンド／メルトブロー／積層体スパンボンドが、強誘電材料を含むことを特徴とする請求項１０に記載のフェースマスク。
【請求項１２】
前記気体を透過させるスパンボンド／メルトブロー／積層体スパンボンドが、灰チタン石、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム・バリウム、チタン酸鉛、及びその混合物からなるグループから選択される強誘電材料を含むことを特徴とする請求項１０に記載のフェースマスク。
【請求項１３】
前記スパンボンド／メルトブロー／積層体スパンボンドのスパンボンド層及びメルトブロー層の各々が、強誘電材料を含むことを特徴とする請求項１０に記載のフェースマスク。
【請求項１４】
前記気体を透過させるスパンボンド／メルトブロー／積層体スパンボンドが、強誘電材料及び短鎖重合体を含むことを特徴とする請求項１０に記載のフェースマスク。
【請求項１５】
前記気体を透過させるスパンボンド／メルトブロー／積層体スパンボンドが、チタン酸バリウム及び無水ポリオレフィン短鎖重合体を含むことを特徴とする請求項１０に記載のフェースマスク。
【請求項１６】
前記気体を透過させるスパンボンド／メルトブロー／積層体スパンボンドの少なくとも１つの層が、前記層の重量に基づき
約０．０１から約５０重量％の強誘電材料、及び
０．０１から約２５重量％の短鎖重合体
を含むことを特徴とする請求項１０に記載のフェースマスク。
【請求項１７】
前記気体を透過させるスパンボンド／メルトブロー／積層体スパンボンドの少なくとも１つの層が、前記層の重量に基づき
約０．５から約５重量％の強誘電材料、及び
１から約５重量％の短鎖重合体
を含むことを特徴とする請求項１に記載のフェースマスク。
【請求項１８】
前記気体を透過させるスパンボンド／メルトブロー／積層体スパンボンドが、約０．８から約２オンス／平方ヤードの坪量であることを特徴とする請求項１０に記載のフェースマスク。
【請求項１９】
坪量が約０．８から約２オンス／平方ヤードであり、
結合域が約１０から２０％の範囲であり、
前記スパンボンド／メルトブロー／積層体スパンボンドの各層が
層の重量に基づき、約０．５から約５重量％の強誘電材料、及び
層の重量に基づき、１から約５重量％の短鎖重合体
を含む
ことを特徴とする熱点結合されるスパンボンド／メルトブロー／積層体スパンボンドから、基本的に構成される口及び鼻を覆う部分を含むフェースマスク。
【請求項２０】
前記強誘電材料が、灰チタン石、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム・バリウム、チタン酸鉛、及びその混合物からなるグループから選択され、前記短鎖重合体が、無水ポリオレフィン短鎖重合体及びその混合物からなるグループから選択されることを特徴とする請求項１９に記載のフェースマスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はフェースマスク及び気体を透過させる濾布に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に公知のように、フェースマスクは、液体及び／又は気中浮遊汚染物質がフェースマスクを通してフェースマスク着用者に伝染するのを、遮断するとまではいかないが、大幅に低減するように設計されている。外科手術環境において、かかる液体源は、患者の汗、血液など患者の体液、及び血漿及び生理食塩水など生命維持液体を含む。気中浮遊汚染物質の例は、細菌、ウィルス、真菌胞子など生物的汚染物質を含むが、これらに限定されない。かかる汚染物質はまた、綿ホコリ、ミネラル微粉、ごみ、皮膚鱗及び汗滴などの粒状物質を含むこともあるが、これらに限定されない。かかる空中浮遊物質の透過を防ぐ布の能力の尺度は、「濾過効率」という用語で表現されることがある。
【０００３】
多くのフェースマスクは、当初は綿又はリンネルで作られた。しかし、これらの材料で作られたフェースマスクは、外科手術で直面する様々な液体の透過、すなわち「滲透」が可能であった。これらの場合には、液体の中に存在するか、又は後で液体に接触することになるかのいずれかによる生物的汚染物質の透過のための経路がフェースマスクを通って確立することになった。更に、多くの場合において、綿又はリンネルで作られたフェースマスクは、空中浮遊汚染物質が透過することに対するバリア保護するには不十分である。更に、これらの品物は高価であり、もちろん再利用の前には洗濯及び殺菌処理が必要であった。
【０００４】
使い捨てフェースマスクが、リンネルのフェースマスクに大規模に取って代わった。使い捨てフェースマスクの進歩は、完全撥水布及び／又は液体が滲透するのを防ぐ孔あきフィルムにより、かかる品物を形成することを含む。この方法により、液体によって運ばれる生物的汚染物質がかかる布を透過するのを阻止される。しかし、場合によっては、孔あきフィルムから形成されるフェースマスクは、液体及び空中浮遊汚染物質は通さないが、着用するには不快であるか、又は長期着用で不快となりうる。更に、かかるフェースマスクは、不織ウェブのみを含むフェースマスクより比較的高価である。
場合によっては、不織ポリマーから形成された布など撥水布から作られたフェースマスクは、十分に液体をはじき、通気性がよく、それ故、通気性の無い材料より着用者にとって、快適である。しかし、かかる不織布によって与えられる快適さと通気性におけるこれらの改良は、一般的に、バリア特性又は濾過効率を犠牲にしてもたらされるものである。
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５，４０１，４６６号公報
【特許文献２】米国特許第６，３６５，０８８号公報
【特許文献３】米国特許第３，８４９，２４１号公報
【特許文献４】米国特許第４，３４０，５６３号公報
【特許文献５】米国特許第３，６９２，６１８号公報
【特許文献６】米国特許第４，３４０，５６３号公報
【特許文献７】米国特許第３，６９２，６１８号公報
【特許文献８】米国特許第３，８０２，８１７号公報
【特許文献９】米国特許第３，３３８，９９２号公報
【特許文献１０】米国特許第３，３４１，３９４号公報
【特許文献１１】米国特許第３，５０２，７６３号公報
【特許文献１２】米国特許第３，５４２，６１５号公報
【特許文献１３】米国特許第４，８９１，９５７号公報
【特許文献１４】米国特許第４，６３１，９３３号公報
【特許文献１５】米国特許第４，３７４，８８８号公報
【特許文献１６】米国特許第４，９４１，４７０号公報
【特許文献１７】米国特許第５，４６７，７６５号公報
【特許文献１８】米国特許第４，０４１，２０３号公報
【特許文献１９】米国特許第５，１６９，７０６号公報
【特許文献２０】米国特許第５，１８８，８８５号公報
【特許文献２１】米国特許第４，６６３，２２０号公報
【特許文献２２】米国特許第５，９６４，７４２号公報
【特許文献２３】米国特許第５，４０１，４６６号公報
【特許文献２４】米国特許第４，２１５，６８２号公報
【特許文献２５】米国特許第４，３７５，７１８号公報
【特許文献２６】米国特許第４，５９２，８１５号公報
【特許文献２７】米国特許第４，８７４，６５９号公報
【特許文献２８】米国特許第６，３６５，０８８号公報
【特許文献２９】米国特許第６，１６２，５３５号公報
【特許文献３０】米国特許第５，８００，８６６号公報
【特許文献３１】米国特許第４，８９１，９５７号公報
【特許文献３２】米国特許第４，６３１，９３３号公報
【特許文献３３】米国特許第４，６６２，００５号公報
【特許文献３４】米国意匠特許第３４７，０９０号公報
【特許文献３５】米国意匠特許第３４７，７１３号公報
【特許文献３６】米国特許第５，３２２，０６１号公報
【特許文献３７】米国特許第６，１７３，７１２号公報
【特許文献３８】米国特許第５，３８３，４５０号公報
【特許文献３９】米国特許第６，２１３，１２５号公報
【非特許文献１】ＴＳＩ  Ｉｎｃ．の１９９３年２月、Ｐ／Ｎ１９８００５３、改訂版Ｄのモデル８１３０自動濾過テスト操作マニュアル
【非特許文献２】Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ  ｏｆ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇの１６巻４９４から５５４ページ（１９８９年版）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
不織布の１形式であるスパンボンド・メルトブロー・スパンボンド（ＳＭＳ）ラミネートは、その優れたバリア特性及び比較的低価格のため、ガウン及びドレープなど外科用衣類に広く用いられてきた。これまでＳＭＳラミネートは、着用者に対し望ましい通気性及び快適さのレベルを維持しながら、許容できる濾過レベルを備えることが以前にはできなかったため、商業的に入手可能なフェースマスクに使用されることはなかった。従って、液体滲透の予防、微生物侵入に対する抵抗、通気性、及び比較的低価格での快適さを備えるフェースマスク材料の探究が続いている。それ故、以下の特性、すなわち液体滲透の予防、通気性及び快適さのいずれかについての改善、並びに改善された濾過効率をもたらす濾布、フェースマスク、及びその製造方法が当該技術に必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、スパンボンド／メルトブロー／スパンボンド（ＳＭＳ）を含み、該ＳＭＳラミネートが、熱点結合されエレクトレット材料を含むことを特徴とするフェースマスクを提供する。ＳＭＳラミネートは、強誘電材料を含むことができる。ＳＭＳラミネートはまた、灰チタン石、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム・バリウム、チタン酸鉛、及びその混合物からなるグループから選択される強誘電材料も含むことができる。ＳＭＳラミネートのスパンボンド層及びメルトブロー層の各々は強誘電材料を含むことができる。
【０００８】
好ましい実施形態において、ＳＭＳラミネートは強誘電材料及び短鎖重合体を含む。より好ましい実施形態において、ＳＭＳラミネートはチタン酸バリウム及び無水ポリオレフィン短鎖重合体を含む。好ましくは、ＳＭＳラミネートの少なくとも１つの層は、層の重量に基づき、約０．０１から約５０重量％の強誘電材料、及び０．０１から約２５重量％の短鎖重合体を含むようにする。好ましくは、ＳＭＳラミネートの少なくとも１つの層は、層の重量に基づき、約０．５から約５重量％の強誘電材料、及び１から約５重量％の短鎖重合体を含むようにする。好ましくは、ＳＭＳラミネートの坪量は、約０．８から約２オンス／平方ヤードであるようにする。
【０００９】
本発明はまた、口及び鼻を覆う部分を含み、この口及び鼻を覆う部分が、熱点結合され、気体透過性で、エレクトレット処理されたＳＭＳラミネートの単層であることを特徴とする、フェースマスクを提供する。ＳＭＳラミネートは、強誘電材料及び／又は灰チタン石、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム・バリウム、チタン酸鉛、及びそれらの混合物からなるグループから選択される強誘電材料を含むことができる。各々の層は強誘電材料を含むことができる。ＳＭＳラミネートは、強誘電材料及び短鎖重合体の両方、特定的にはチタン酸バリウム及び無水ポリオレフィン短鎖重合体を含むことができる。好ましくは、気体透過性ＳＭＳラミネートの少なくとも１つの層は、層の重量に基づき、約０．０１から約５０重量％の強誘電材料、及び０．０１から約２５重量％の短鎖重合体を含むようにする。より好ましくは、気体を透過させるＳＭＳラミネートの少なくとも１つの層は、層の重量に基づき、約０．５から約５重量％の強誘電材料、及び１から約５重量％の短鎖重合体を含むようにする。推奨されるＳＭＳラミネートの坪量は、約０．８から約２オンス／平方ヤードとする。
【００１０】
別の実施形態において、本発明はまた、坪量が約０．８から約２オンス／平方ヤードであり、結合域が約１０から約２０％の範囲にあり、ＳＭＳラミネートの各々の層が、層の重量に基づき、約０．５から約５重量％の強誘電材料、層の重量に基づき、１から約５重量％の短鎖重合体を含むことを特徴とする、熱点結合のスパンボンド／メルトブロー／積層体スパンボンドから基本的に構成される、口及び鼻を覆う部分を含むフェースマスクを提供する。推奨される強誘電材料は、灰チタン石、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム・バリウム、チタン酸鉛、及びそれらの混合物からなるグループから選択され、短鎖重合体は無水ポリオレフィン短鎖重合体、及びその混合物からなるグループから選択される。
【００１１】
（定義）
本明細書で用いられる「複合材」という用語は、多成分材料又は多層材料のような材料を指す。これらの材料には、例えば、配合物、つまり１つ又は複数のポリマー、添加剤又は充填材又は他の微粒子を含むポリマーコンパウンド、ラミネート、又はこれらの任意の組合せを含むことができる。
本明細書で用いられる「弾性の」という用語は、付勢力が与えられると、弛緩し伸びていない状態の長さの少なくとも約１５０パーセント、つまり１．５倍まで伸びた付勢状態長さまで伸長することができ、伸長及び付勢力を緩めると、その伸びの少なくとも１５パーセントが回復される、フィルム、繊維、不織ウェブ又はその組合せを含む任意の材料を指す。
【００１２】
本明細書で用いられる「エレクトレット」又は「エレクトレット処理」という用語は、オレフィン・ポリマーのような誘電材料に電荷を与える処理を指す。電荷には、ポリマーの表面又は表面近くに閉じ込められた正又は負電荷の層、或いはポリマーの内部に蓄積された電荷雲が含まれる。電荷はまた、分子の双極子と整合して凍結された分極電荷も含む。材料にエレクトレット処理を施す方法は、当業者には公知である。これらの方法には、例えば、熱的、液体接触、電子ビーム及びコロナ放電方法が含まれる。材料にエレクトレット処理を施す１つの特定の技術が、米国特許第５，４０１，４６６号に開示され、その内容の全てを引用により本明細書に組み入れる。この技術は、反対の極性を有する一対の電場に材料を曝すことを含む。ＤＣコロナ放電を用いるエレクトレット不織ウェブの形成過程が、米国特許第６，３６５，０８８号に開示され、その内容の全ても引用により本明細書に組み入れる。
【００１３】
本明細書で用いられる「強誘電材料」という用語は、自然分極を有し、この自然分極が外部電場の印加によって再方向付けできる結晶材を意味する。当該用語は自然分極を示す任意の相、又は相の組合せを含み、その大きさ及び方向性は、温度及び外的に加えられる電場に応じて変化することができる。当該用語はまた、１つの強誘電材料及び、同等級又は異等級の２つ又はそれ以上の強誘電材料の混合物を含むことも意味する。当該用語は更に、「ドープ」強誘電材料、つまり少量の元素置換基も、かかる置換基の固溶体も、主強誘電材料の中に含む強誘電材料を含む。強誘電材料は、これを超えると自然分極が消える臨界温度を表す「キュリー点」又は「キュリー温度」を示す。キュリー温度は本明細書では「Ｔｃ」と表すことが多い。
【００１４】
本明細書で用いられる「メルトブロー繊維」という用語は、溶融した熱可塑性材料を、複数の微細な、通常は円形のダイ毛細管を通じて、収束する高速の、通常は高温のガス（例えば空気）流の中へ溶融糸又はフィラメントとして押し出し、溶融した熱可塑性材料のフィラメントがガス流によって細められ、直径が、マイクロファイバーの直径まで縮小されることにより形成される繊維を意味する。その後、メルトブロー繊維は、高速ガス流により運ばれ、集積面に堆積されて、不規則に分散されたメルトブロー繊維のウェブを形成する。かかる工程は、例えば、Ｂｕｎｔｉｎに付与された米国特許第３，８４９，２４１号に開示される。メルトブロー繊維は、連続的又は非連続的とすることができるマイクロファイバーであり、通常（少なくとも１０のサンプルサイズを用いる）平均直径で１０ミクロンより小さく、集積面に堆積する時は、通常、粘着性がある。
【００１５】
本明細書で用いられる「不織布」及び「不織ウェブ」という用語は、相互に織り込まれているが、編布におけるように識別可能になっていない個々の繊維又は糸の構造を有するウェブのことを意味する。不織布又はウェブは、例えば、メルトブロー工程、スパンボンド工程、及びボンデッド・カーデッドウェブ工程のような多くの工程から形成されている。不織布の坪量は、通常、材料の１平方ヤード当たりのオンス（ｏｓｙ）又は１平方メートル当たりのグラム（ｇｓｍ）で表され、繊維直径は、普通はミクロンで表される（ｏｓｙからｇｓｍに換算するには、ｏｓｙに３３．９１を掛ける）。
【００１６】
本明細書で用いられる「ポリマー」という用語は、通常、これらに限られるものではないが、ホモポリマーと、例えば、ブロック共重合体、グラフト共重合体、ランダム共重合体、及びコモポリマー、三元共重合体等のような共重合体と、それらの配合物及び変成物を含む。更に、特に限定されていない限り、「ポリマー」という用語は、分子の可能性のある全ての幾何学的形状を含む。これらの形状は、これらに限られるものではないが、アイソタクチック対称、シンジオタクチック対称、及びアタクチック対称を含む。
【００１７】
本明細書で用いられる「スパンボンド繊維」という用語は、溶融した熱可塑性材料を、紡糸口金の複数の微細な、通常は円形の毛細管からフィラメントとして押し出し、次いで、押し出されたフィラメントの直径を、例えば、Ａｐｐｅｌ他に付与された米国特許第４，３４０，５６３号、Ｄｏｒｓｃｈｎｅｒ他に付与された米国特許第３，６９２，６１８号、Ｍａｔｓｕｋｉ他に付与された米国特許第３，８０２，８１７号、Ｋｉｎｎｅｙに付与された米国特許第３，３３８，９９２号及び３，３４１，３９４号、Ｈａｒｔｍａｎに付与された米国特許第３，５０２，７６３号、及びＤｏｂｏ他に付与された米国特許第３，５４２，６１５号におけるように、急速に縮小することにより形成される小直径の繊維を指す。スパンボンド繊維は集積面に堆積する時、通常、粘着性を持たない。スパンボンド繊維は、ほぼ連続しており、７ミクロンより大きい、より具体的には約１０ミクロンから２５ミクロンまでの間の（少なくとも１０のサンプルサイズを用いる）平均直径を有する。
【００１８】
本明細書で用いられる「ステッチ結合」という用語は、材料（繊維、ウェブ、フィルムなど）を、材料によって縫われ又は編まれたステッチによって接合させる工程を指す。かかる工程の例は、Ｓｔｒａｃｋ他に付与された米国特許第４，８９１，９５７号、及びＣａｒｅｙ、Ｊｒ．に付与された米国特許第４，６３１，９３３号に記載される。
【００１９】
本明細書で用いられる「熱点結合」という用語は、材料（繊維、ウェブ、フィルムなど）を、加熱したパターン付ロールとアンビルロールとの間、パターン付ロールと平坦なアンビルロールとの間、又は２つのパターン付ロールの間に通して結合させることを含む。パターン付ロールは、通常は、ある種のパターン付けがされており、そのため布が該布の全表面にわたって結合されるわけではない。したがって、カレンダロールの種々のパターンが機能性及び美観的理由で開発されている。通常は、結合域の割合は、布ラミネートの面積の約１０％から約３０％まで変化する。当該技術分野ではよく知られているように、熱点結合は、ラミネート層を互いに保持し、各層内でフィラメント及び／又は繊維を結合することにより、個々の層の各々に一体性を付与する。
【００２０】
本明細書で用いられる「超音波結合」という用語は、Ｂｏｒｎｓｌａｅｇｅｒに付与された米国特許第４，３７４，８８８号に記載されるように、例えば、ウェブを、音波ホーンとアンビルロールとの間に通して接合させる工程を指す。
本明細書では、与えられたどんな範囲も、そこに含まれるあらゆる範囲及びそれより小さな全ての範囲を含むように意図される。例えば、２５から７５までの範囲はまた、３５から７５まで、４５から６０まで、２７から３９なども含む。
【００２１】
（テスト方法）
ＮａＣｌ濾過効率
ＮａＣｌ濾過効率は、小粒子が透過するのを防ぐ、布又はウェブの性能の測定値である。効率が高いほど、通常はより好ましく、粒子を除去する性能がより大きいことを示す。ＮａＣｌ濾過効率は、ＴＳＩ  Ｉｎｃ．の１９９３年２月、Ｐ／Ｎ１９８００５３、改訂版Ｄのモデル８１３０自動濾過テスト操作マニュアルに従って、０．２ミクロンの大きさのＮａＣｌ粒子を用いて、８５リットルの毎分の流速をパーセントで測定し、３つのサンプル測定値の平均で記録される。テスト結果は透過として記録され、濾過効率を求めるためには１００パーセントから引かなければならない。この方法はまた、０．２ミクロンの粒子を用いた場合の資料の圧力低下（抵抗性）をもたらすことができる。このマニュアルは、ＰＯ  Ｂｏｘ６４３９４，５００  Ｃａｒｄｉｇａｎ  Ｒｄ，  Ｓｔ．  Ｐａｕｌ，  Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ  ５５１６４所在のＴＳＩ  Ｉｎｃ．から入手可能である。
【００２２】
圧力の変化に伴う細菌濾過効率（ＢＦＥｗ／△Ｐ）
不織ウェブの細菌侵入に対する抵抗能力の測定値は、ＡＳＴＭ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｆ２１０１−０１によって測定され、その内容の全ては引用により本明細書に組み入れる。テスト手順は、濾過材料の細菌濾過効率（ＢＦＥ）を同定するように実施される。ＡＳＴＭ  Ｆ２１０１−０１テスト手順は、通常の使用中に予想されるよりも大きな課題を濾過材料に与える。ＡＳＴＭ  Ｆ２１０１−０１テスト手順は、濾過の例示的な材料を比較するための標準的手順を備えるように、修正はほとんど又は全くなく用いられる。圧力差（△Ｐ）テストは濾過材料の換気差を測定する。
【００２３】
粒子濾過テスト（ＰＦＥ）
粒子濾過テストは、環境粒子を模した小さなラテックスの球体を使用して、濾過効率の値を求めるのに用いられる。このテストは、ＡＳＴＭテスト方法Ｆ１２１５−８９を基に、以下の変化量で実施される。球体の電荷は中和されない。ラテックス球体の直径は０．１±０．００３ミクロンである。球体は、約９１．５平方ｃｍ円形片であるテスト布に向かって進められる。結果は、特定の範囲内での粒子の除去がパーセント濾過効率で記録され、数値が高ければ、濾過効率が相対的に高いことを示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の実施形態及び実施例について詳細に説明する。各実施例は、本発明を説明するためのものであり、本発明を限定するものではない。例えば、１つの実施形態の一部として説明され記載された特徴を、別の実施形態に使用して、さらに別の実施形態を生み出すことができる。本発明は、特許請求の範囲に含まれるもの及びその均等物の範囲内となる、ここで説明された実施形態の修正及び変形を含むことが意図される。
【００２５】
本発明は、濾過材料としてエレクトレット処理されたスパンボンド／メルトブロー／スパンボンド（ＳＭＳ）布ラミネートを含むあらゆる形式又は構造のフェースマスクに関する。フェースマスクの実施例は、図１、２及び４に示されており、外科、無菌室及び産業用途に用いられ及び／又はそのために設計された他のフェースマスクを含むが、これらに限定されるものではなく、公知の外科用形式のマスク、処置用形式マスク、ごみ用マスク、清掃用マスク、及び他のあらゆる様式のフェースマスク、及び本発明の濾過布を用いるように適応させることができるフェースマスク設計を含む。例示的なフェースマスクは、米国特許第４，９４１，４７０号及び米国特許第５，４６７，７６５号に説明され記載されるが、その内容の全てを引用により本明細書に組み入れる。本発明のフェースマスクの少なくとも１つの層は、ＳＭＳラミネートを含む。より好ましくは、本発明のフェースマスクの鼻および口を覆う部分は、通気性のある、エレクトレット処理されたＳＭＳラミネートから作られる。特に好ましい実施形態において、本発明は、鼻及び口を覆う、つまりマスクのフィルタ部分が、エレクトレット処理されたＳＭＳラミネートの単層からなり、強誘電材料を含み、より好ましくは短鎖重合体も含むようなフェースマスクを提供する。この特定の実施形態において、ＳＭＳラミネートは、マスクの濾過機能性を単一の他と異なる層において備える。
【００２６】
従来のフェースマスク、特に医療専門家によって使用されるフェースマスクは、空気浮遊病原体から着用者を保護するのに望ましいバリア特性を備えるために、複数層の材料を組み込む。外科及び検査フェースマスクはまた、感染、つまり着用者から患者へ移る微小植物からも患者を保護できる。本発明は、バリア保護を備える一方、着用者への快適さも備える、エレクトレット処理されたＳＭＳラミネートを提供する。例示的なＳＭＳラミネート１０の略図が図３に示される。示された例示的なＳＭＳラミネート１０は、結合域８によって単一の一体型ラミネートを形成するように結合された第１のスパンボンド層２、メルトブロー層４及び第２のスパンボンド層６を含む。単一ＳＭＳラミネートをフェースマスクの本体部分の形成に用いるのはまた、費用的にも利点があり、より高価な多層材料に取って代わり、層をフェースマスクに加工する費用を低減する。
【００２７】
例示的なフェースマスクの図が図１に示される。一般的に、フェースマスク５０は、典型的には長方形であり、マスク着用者の鼻及び口を覆う本体部分５１を含む。フェースマスクはまた、一対の紐５４及び５５、又は着用者の顔にマスクを固定する他の手段を含む。着用者の鼻及び口を覆うフェースマスクの本体部分は、空気浮遊汚染物質を除去するフィルタとして機能し、通気性があるのが好ましい。従来の外科マスク及び他のフェースマスクは、空気浮遊汚染物質を濾過して取り除くために別個の層を含む。別個の層は１つの層の上に別の層が配置され、層がフェースマスクに加工される時、その周囲で互いに、かつ紐又は他の固定手段に、取り付けなければならない。本発明は、ラミネートがフェースマスクに加工される時、ラミネートの層を、その周囲で互いに取り付ける必要が無い結合３層ＳＭＳラミネートを含むフェースマスクを提供する。
【００２８】
ＳＭＳラミネートは公知であり、Ｂｒｏｃｋ他に付与された米国特許第４，０４１，２０３号、Ｃｏｌｌｉｅｒに付与された米国特許第５，１６９，７０６号、及びＴｉｍｍｏｎｓ他に付与された米国特許第５，１８８，８８５号に詳細に記されるが、その内容の全てを引用により本明細書に組み入れる。通常ＳＭＳラミネート１０は、１つ又は複数の繊維性材料から形成されるラミネートであり、スパンボンド層２、メルトブロー層４、及びスパンボンド層６を含む。ＳＭＳラミネートは一般的に、１つ又は複数の熱可塑性ポリマーを含む複合材から形成される。ＳＭＳの層の主要なポリマー部材は主ポリマーと呼ばれる。ＳＭＳラミネートは、天然繊維を含む他の繊維性材料を含むことができる。繊維及び熱可塑性ポリマーの選択は、例えば、繊維の費用、及び最終的なドレープの液体抵抗性、気体浸透性又は液体吸水性など望ましい特性による。例えば適正な熱可塑性樹脂には、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、ポリアクリル酸などの単独、又は互いに組み合わされて得られるような合成樹脂を含むことができるが、限定はされない。単一成分及び多成分、又は共役である合成繊維は、単独又は他の繊維と組み合わせて用いることができる。他の適正な繊維には、綿、麻、ジュート、大麻、綿、羊毛、木材パルプなど天然繊維を含む。同様にビスコースレーヨン及び銅アンモニアレーヨンなど再生セルロース繊維、又はセルロースアセテートなど変形セルロース繊維も同様に用いることができる。上記の繊維の１つ又は複数の配合物もまた、必要であれば用いることができる。
【００２９】
本発明に適した単一成分及び共役合成繊維は、繊維を形成するのに公知である広範な熱可塑性ポリマーから作ることができる。ＳＭＳラミネートを形成するのに適するポリマーは、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレンなどのポリオレフィン；例えばナイロン６、ナイロン６／６、ナイロン１０、ナイロン１２などのポリアミド；例えばポリエチレン・テレフタレート、ポリブチレン・テレフタレートなどのポリエステル；ポリカーボネイト；ポリスチレン；例えばエチレンプロピレンゴム、スチレン系熱可塑性エラストマー、コポリエステル・エラストマー及びポリアミド・エラストマーなどの熱可塑性エラストマー；例えばポリテトラフルオロエチレン及びポリトリフルオロクロロエチレンのフッ素重合体；例えば塩化ビニル、ポリウレタンのビニルポリマー；及びこれらの配合物及びコポリマーを含むが、これらに限定はされない。本発明のドレープを形成するのに特に適するポリマーは、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレンを含むポリオレフィン；コポリマー及びこれらの配合物である。共役繊維を形成するのに適するポリマーのうち、共役繊維の高融点成分に特に適するポリマーは、ポリプロピレン、ポリプロピレンのコポリマー、エチレン及びこれらの配合物を含み、より特定的にはポリプロピレンを含み、低融点成分に特に適するポリマーは、ポリエチレンを含み、特定的には鎖状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン及びこれらの配合物を含み、共役繊維に最も適する成分ポリマーはポリエチレン及びポリプロピレンである。
【００３０】
ポリマーを形成するのに適する繊維は、更に、その中に配合された熱可塑性エラストマーを有することができる。更に、ポリマー成分は、捲縮性を増強し及び／又は繊維の結合温度を低下させ、結果として得られたウェブの耐摩耗性、強度、柔軟性を増強するための添加物を含むことができる。例えば低密度ポリマー成分は、約５重量％から約２０重量％のスチレンのＡＢＡブロックコポリマーなど熱可塑性エラストマー、エチレンブチレン及びスチレンを含むことができる。これらのコポリマーは商業的に入手可能であり、そのうちいくつかは、Ｗｉｓｎｅｓｋｉ他に付与された米国特許第４，６６３，２２０号に示される。高い適合性のあるエラストマー性ブロックコポリマーの実施例は、ＫＲＡＴＯＮ  Ｇ−２７４０である。適する添加ポリマーの別のグループは、エチレン・ブチル・アセテート、アクリル酸エチレン・メチル及びアクリル酸エチレン・エチルなどアクリル酸エチレン・アルキル・コポリマーであり、好ましい特性を作るのに適する量は、低融点ポリマー成分の総重量を基に、約２重量％から約５０重量％である。また別の適する添加ポリマーは、ポリブチレン・コポリマー及びエチレン・プロピレン・コポリマーを含む。具体的には、１つ又は複数のポリオレフィン樹脂から形成されるＳＭＳラミネートが、特にフェースマスクに適合する。好ましくは、ポリオレフィン樹脂は、ポリプロピレン又はポリエチレン樹脂である。最も好ましくは、ポリオレフィン樹脂はポリプロピレン樹脂である。
【００３１】
本発明のフェースマスクは、ＳＭＳラミネートに加えて、織布、不織布、スクリム、編布及びこれらの組合せを含むが、これらに限定はされない様々な生地から作ることができる。好ましくは、本発明のフェースマスクは、結合ＳＭＳ不織布の単一層のみで作られるようにする。しかし、多層の場合は、ＳＭＳ層が濾過機能性を与える。複数の別個の層が結合されてマスクを形成すると、層は通常、並列又は表面対表面関係に配置され、層の全て又は一部は隣接する層に結合できる。
【００３２】
本発明のフェースマスクは、エレクトレット処理された少なくとも１つのＳＭＳラミネートを含む。好ましくは、本発明のフェースマスクは、少なくとも１つの層に強誘電材料を含むＳＭＳラミネートを含み、より好ましくは、強誘電材料を含み、更に短鎖重合体を含む少なくとも１つの層を含むようにする。より好ましくは、フェースマスクは、強誘電材料及び短鎖重合体を各層に含むＳＭＳラミネートを含むようにする。具体的に１つの好ましい実施形態において、２つのスパンボンド層及び内側のメルトブロー層は各々、強誘電材料及び短鎖重合体を含む。好ましくは、本発明のＳＭＳラミネートのメルトブロー層は、エレクトレット・メルトブロー層である。一般的には、メルトブロー層の坪量は約１．５ｏｓｙより小さく、フェースマスクの全体的な空気透過性は許容レベルに保たれるようになる（軍用規定によると、５ｍｍＨ2Ｏ／ｃｍ2より小さい圧力低下が空気透過性の許容レベルである）。好ましくは、メルトブロー層の坪量は約１．０ｏｓｙより小さいようにする。より好ましくは、エレクトレット層の坪量は約０．２ｏｓｙから約０．８ｏｓｙであるようにする。
【００３３】
ＳＭＳラミネート１０のスパンボンド層２と６、及びメルトブロー層４は、好ましくは結合され、より好ましくは、図３に示されるように熱点結合域８で点結合されるようにする。好ましくは、層は、層が形成された後、及びラミネートが更に処理される前に、結合されるようにする。熱点結合は、結合させる布又は繊維のウェブ、例えばＳＭＳラミネートを、例えば加熱したパターン付ロールとアンビルロールとの間に通すことを含む。パターン付ロールは、通常は、常にというわけではないが、ある種のパターン付けがされており、そのため布が該布の全表面にわたって結合されるわけではない。これらの結合ロールは、パターン付ロール及びアンビルロールの組合せ、又は２つのパターン付ロールを含むことができる。したがって、ロールの種々のパターンが機能性及び美観的理由で開発されている。「ワイヤ織」パターンとして公知であるパターンの１つの実施例は、ＭｃＣｏｒｍａｃｋ他に付与された米国特許第５，９６４，７４２号の図３に示される。ワイヤ織パターンは窓網戸のようであり、約１８％の結合域を有する。他の一般的なパターンは、反復しわずかに裏移りするひし形を用い、約１６％の結合域を具備する、ひし形パターンを含む。一般的には、結合域の割合は、布ラミネート・ウェブの約１０％から約３０％で変化する。当該技術でよく知られるように、スポット結合はラミネートの層を一緒に保持するだけでなく、各層内でフィラメント及び／又は繊維を結合することにより、別個の層各々に全体性を与える。
【００３４】
ＳＭＳラミネートのエレクトレット処理は更に、その電荷の効力により、濾過される粒子をフィルタの繊維に向かって引き寄せることで、濾過効率を増加させる。エレクトレット処理は異なる多くの技術によって実行できる。エレクトレット処理の例示的な技術は、Ｔｓａｉ他に付与され、ｔｈｅ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｏｆ  Ｔｅｎｎｅｓｓｅｅ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎに譲渡された米国特許第５，４０１，４６６号に記されるが、その内容の全てを引用により本明細書に組み入れる。Ｔｓａｉは、ウェブ又はフィルムを一連の電場に順次曝し、隣接する電場が順次、互いに対して異極性を有するようにする処理を記している。従って、ウェブ又はフィルムの一面は、まず正電荷に曝され、ウェブ又はフィルムの他面は、まず負電荷に曝される。その後、ウェブ又はフィルムの第１の面は負電荷に曝され、ウェブ又はフィルムの他面は正電荷に曝される。かかるウェブは、かなり高い電荷密度を具備して製造される。当該処理は、例えばいくらかギャップのある電荷ワイヤ又はバーと電荷ローラの間のような、複数の分散した非アーク放電の電場に、ウェブを通すことによって実行できるが、ここでの電場及びギャップは、ウェブ内の好ましい電荷による範囲にわたって変化することができる。ウェブは約−３０ｋＶＤＣ／ｃｍから３０ｋＶＤＣ／ｃｍの範囲で、より特定的には−１０ｋＶＤＣ／ｃｍから２５ｋＶＤＣ／ｃｍ、更に特定的には−５ｋＶＤＣ／ｃｍから２５ｋＶＤＣ／ｃｍの範囲で帯電できる。ギャップは約０．２５インチ（６．５ｍｍ）から約２インチ（５１ｍｍ）、より特定的には約０．５から１．５インチ（１３から３８ｍｍ）、又は更に特定的には約１インチ（２５．４ｍｍ）とすることができる。エレクトレット処理の他の方法は、Ｋｕｂｉｋ他に付与された米国特許第４，２１５，６８２号、Ｗａｄｓｗｏｒｔｈに付与された第４，３７５，７１８号、Ｎａｋａｏに付与された第４，５９２，８１５号、及びＡｎｄｏに付与された第４，８７４，６５９号に記されるように、当該技術において公知である。不織布にインラインエレクトレット処理をする方法は、Ｋｎｉｇｈｔ他に付与された米国特許第６，３６５，０８８号に記載されるが、その内容の全てを引用により本明細書に組み入れる。
【００３５】
ＳＭＳラミネートの１つ又は複数の層は、外部電場を付加することで再方向付けできる極性を有する強誘電材料を含む。強誘電材料の実施例は、限定はしないが、灰チタン石、タングステン・ブロンズ、酸化ビスマス層材料、黄緑石、ミョウバン、ロッシェル塩、二水素リン酸塩、二水素ヒ酸塩、硫酸グアニジン・アルミニウム６水和物、硫酸トリグリシン、灰硼鉱、及びチオ尿素を含む。強誘電材料は、性質上、無機又は有機とすることができる。無機強誘電材料が、通常熱安定性が優れているので好ましい。様々な例示的な強誘電材料の例を以下に記す。灰チタン石は、単純な２成分及び３成分の溶体から非常に複雑な多成分溶体まで、広範な固溶体を形成する性質により、特に好ましい強誘電材料である。いくつかの例は、ＢａＳｒＴｉＯ3、ＢａＴｉＯ3、Ｐｂ（Ｃｏ0.25Ｍｎ0.5Ｗ0.5）Ｏ3、及びチタン酸バリウムとチタン酸鉛の多数の種類を含み、説明のみで２、３例を挙げると、酸化ニオブ、酸化アンチモン、酸化ランタンを添加したものを含むが、これらに限定はされない。灰チタン石型化合物の良質な固溶体を形成する能力によって、当業者は、材料の電気特性を、固溶体の形成又は添加相の付加によって、体系的に変えることができる。更に、灰チタン石同属８面体構造は、灰チタン石と同様の構造を有し、同様に例示的な強誘電材料とも同様の構造であり、例にはニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）及びタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3）を含むが、これらに限定はされない。これらの材料は、「灰チタン石」の用語に含まれることを意図する。更に、強誘電材料の更なる例は、酸化ビスマス層と交互配置された灰チタン石層の複雑な層構造を含む酸化ビスマス層材料を含む。例示的な酸化ビスマス層化合物はニオブ酸ビスマス鉛（ＰｂＢｉＮｂ2Ｏ9）である。適正な強誘電材料のより詳細な記載は、Ｔｕｒｋｅｖｉｃｈ他に付与された米国特許第６，１６２，５３５号に記載されており、その内容の全てを引用により本明細書に組み入れる。
【００３６】
ＳＭＳラミネートの少なくとも１つの層に含まれる強誘電材料の量は、層の約０．０１から約５０重量％で変動するのが好ましい。強誘電材料は、ＳＭＳラミネートの１つ、２つ又は３つ全ての層に含ませることができる。好ましくは、層内の強誘電材料の量は約０．０５から約３０重量％の間、より好ましくは層の約０．１から約２０重量％の範囲、更に好ましくは、層の約０．５から約５重量％の範囲にあるようにする。容積基準による割合は、１つの層にある強誘電材料の量は、通常、約０．００１から約１３容積％の範囲、好ましくは約０．０１から約８容積％、より好ましくは約０．１から約５容積％、更に好ましくは、層の約０．１から約２容積％であるようにする。好ましくは、強誘電材料は、本明細書において以下に記すように、ＳＭＳラミネートの層の複合体又はマトリクス内で分散されるようにする。
【００３７】
ＳＭＳラミネートの１つ又は複数の層は、そこで分散される強誘電材料を具備するポリマー・マトリクスを含む。強誘電材料は、ポリマー・マトリクス全体に不規則に配置することができ、好ましくは、特定の層のポリマー・マトリクス全体にほぼ均一に分配されるようにする。この点で、複合体はゼロ／３複合体を含むのが好ましい。本明細書で用いられる「ゼロ／３」複合体は、強誘電材料及び複合体を含むポリマーの次元的接続性をいう。接続性は、個々の構造（つまり強誘電材料及びポリマー）を、ｘ、ｙ及びｚ次元における連続性と考える複合体構造の肉眼的指標である。第１の数値は複合体内の強誘電材料の連続性を示し、ゼロ評価は、強誘電粒子がｘ、ｙ及びｚ次元で不連続である分離した相を形成することを示す。第２の数値は複合体のポリマー部分の連続性を表し、３評価は複合体のポリマー部分がｘ、ｙ及びｚ次元各々で連続的であることを示す。
【００３８】
更に、強誘電材料の好ましい粒子の大きさは、特定の製造工程（例えばメルトブロー又はスパンボンド）並びに、それから作られるフェースマスクの好ましい物質的特性に対しても変化する。例えば溶融押し出し繊維又はフィラメントに関しては、粒子の最長寸法は一般に、複合体が押し出される穴の直径の約５０％以下でなければならない。好ましくは、強誘電材料の最長寸法は、約１０ナノメートルから約１０ミクロンの範囲にあるようにする。多くの不織繊維形成工程は、本質的に強誘電粒子を方向付け、粒子の最長寸法が布の機械方向（つまり布が製造される方向）にほぼ平行に方向付けられ、そのため広範な粒子の大きさが、かかる材料に用いられるのに適合するようになることがわかった。平均的な強誘電粒子の最長寸法は、約２ミクロンより小さいものが好ましく、及び／又は繊維の厚さの約５０％より小さいものが好ましい。更に、強誘電材料はナノサイズの粒子を含むことができる。適正な強誘電材料は、好ましい大きさの粒子を形成するように合成することができ、及び／又は好ましい大きさの粒子を形成するように破壊することができる。本明細書で用いられる「破壊する」という用語及びその変形は、強誘電粒子の大きさの縮小を意味する。
【００３９】
強誘電材料を含む層の複合体は、様々な方法で形成し、処理することができる。例として、複合体は以下の工程で形成することができる。すなわち、（ｉ）破壊された粒子をもたらすように、液体及び界面活性剤の存在下で強誘電材料を破壊するが、この場合の液体は界面活性剤の溶媒であり、界面活性剤は破壊された粒子が集積に逆らって安定するように選択される。（ｉｉ）安定した破壊された強誘電材料粒子及び層のポリマー成分の複合体を形成する。（ｉｉｉ）要望どおりに層を形成するように複合体材料を押し出す。安定した破壊された強誘電材料粒子及び熱可塑性ポリマーの混合物は、様々な方法で作成することができる。特定の例として、かかる材料の製造方法は、Ｍｙｅｒｓ他に付与された米国特許第５，８００，８６６号に記されており、その内容の全ては引用として本明細書に組み入れる。
【００４０】
ＳＭＳラミネートの１つ又は複数の層に含まれる強誘電材料に加えて、強誘電材料を含む層はまた、短鎖重合体を含むことが好ましい。本明細書で用いられる「短鎖重合体」は、ポリマーの鎖の先端に配置される１つ又は複数の官能基を有するポリマーを含む。短鎖重合体はまた、テレケリック・ポリマーを表し、当該技術には公知である。様々な短鎖重合体及び同等物を作る方法は、Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ  ｏｆ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇの１６巻４９４から５５４ページ（１９８９年版）に記載されている。具体的な実施例として、本発明に用いるのに適する無水ポリオレフィン短鎖重合体（１つ又は複数の無水物の先端グループを有するポリオレフィン・ポリマー）は、ＥＸＸＥＬＯＲの商品名でテキサス州ヒューストンのＥｘｘｏｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙから、及びＰＯＬＹＢＯＮＤの商品名でＵｎｉｒｏｙａｌ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙから商業的に入手可能である。短鎖重合体はホモポリマー、コポリマー、ターポリマー又は他の構成が可能である。しかし、コポリマー、又は複数の反復構成単位を具備する他のポリマーにおいて、短鎖重合体の終端又は末端官能基は、反復構成単位と同じ化学的官能性は持たない。短鎖重合体は１つ又は複数いずれかの末端官能基を有することができ、所定の短鎖重合体の末端官能基の平均数は、形成方法、鎖分岐の程度、及び当業者が公知である他の要因によって変化する。
【００４１】
層を形成する主ポリマーと組み合わせて用いられる短鎖重合体及び／又は他のポリマーは、主ポリマーと融和性があるか、又はほぼ融和性があることが好ましい。本明細書で用いられる「ほぼ融和性がある」というのは、ポリマーの混合物又は配合物を意味するが、その構成は、主ポリマーの連続する相内に、実質的に分離した領域の形成を避けるのに十分な融和性又は混和性を表す単ＤＳＣ融解曲線（示差走査熱測定法（ＤＳＣ）によって構成を見積もることで同定される）を作る。好ましくは、短鎖重合体は、主ポリマーとほぼ同様の、より好ましくは、主ポリマーと同一の、鎖又は基幹を有するようにする。例えば、層を形成するのに用いられる主ポリマーがポリプロピレン樹脂であれば、短鎖重合体は、ポリプロピレンにグラフトされた無水マレイン酸などプロピレン単位体を含む基幹を有することを示唆する。ポリプロピレン短鎖重合体にグラフトされた無水マレイン酸の、推奨される商業的に入手可能な実施例は、Ｃｒｏｍｐｔｏｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手できるＰＯＬＹＢＯＮＤ  ３２００である。短鎖重合体の末端官能基は、共有結合を形成するように、水素結合又は凝縮反応などの反応を受けることができる末端基であることが好ましい。通常、極性官能基は例えば、アルデヒド、酸ハロゲン化物、酸無水物、カルボン酸、アミン、アミン塩、アミド、スルホン酸アミド、スルホン酸とその塩、チオール、エポキシド、アルコール、ハロゲン化アシル、及びこれらの誘導体などが好ましい。推奨される極性末端官能基は、酸無水物、カルボン酸、アミド、アミン、及びこれらの誘導体を含む。
【００４２】
短鎖重合体は複合体の総重量の約０．１％から約２５％の量で存在するのが好ましく、より好ましくは、複合体の約０．５％から約１５％、更に好ましくは、複合体の約１％から約１０％含まれるようにする。末端官能基は重量パーセントで約０．０００４％から約０．２％含まれるのが好ましく、より好ましくは、複合体の全ポリマー部分の０．００２重量％と０．１重量％の間にあるようにすることを提唱する。
【００４３】
層の好ましいポリマー構成及びレオロジーは、ポリマー材料の特定の製造工程に合わせて選択される。短鎖重合体は、選択された形成工程に適合する溶融流動速度（ＭＦＲ）及び／又はメルトインデックス（ＭＩ）を有するのが好ましい。ＭＩ又はＭＦＲなどのレオロジー的特性が同様の短鎖重合体を使用することにより、より均質の配合物が製造でき、工程が一般的に改善されると考えられる。しかし、溶融流動速度を適合させること、又は特定の特性を具備する短鎖重合体を使用することの重要性、における臨界は、使用される特定の工程に伴って変化する。１つの例として、スパンボンド繊維形成に関して、好ましくは、短鎖重合体は、主熱可塑性ポリマーと少なくとも同等のＭＩを有し、より好ましくは、紡績及び繊維形成を改善するように、主熱可塑性ポリマーよりも大きなＭＩを有するようにする。しかし、メルトブロー繊維形成では、短鎖重合体は主ポリマーよりも低いＭＦＲを有することができる。
【００４４】
短鎖重合体は、ほぼ均質な混合物又は配合物を実現するように設計された方法で、層の主熱可塑性ポリマー成分と配合されるのが好ましい。１つの例として、ポリマーはマスタバッチ又は乾式配合技術を用いて配合することができる。その際、各ポリマーはまず、一般的に小玉、小球又は粉末の形式であり、ポリマー・マトリクス内の最終的に好ましいものよりも、短鎖重合体の重量パーセントが大きい、マスタバッチを形成するように配合される。マスタバッチはそれから、主熱可塑性ポリマー成分を含む小玉と混合され、例えば押し出し機を通って処理される。マスタバッチ及び主熱可塑性ポリマー成分の割合は、マスタバッチ内の短鎖重合体の重量パーセントに基づき、最終的な構成で好ましい割合を実現するように選択される。他の配合技術もまた、本発明に用いるのに適していると考えられる。
【００４５】
本発明のＳＭＳラミネートは、好ましい特性が与えられるように様々な化学薬品で処理することができる。例えば、ＳＭＳラミネートは、その撥水度を増強するように化学薬品で処理することができる。不織布の撥水度を増強させる化学薬品は当該技術で公知であり、かかる化学薬品の如何なるものも本発明に適合している。具体的に有用な化学薬品は、デラウェア州ウィルミントン所在のＥ．Ｉ．ＤｕＰｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  ＆  Ｃｏｍｐａｎｙで製造されるＺｏｎｙｌ  ＦＴＳなどのフルオロケミカルを含むが、これに限定はされない。ＳＭＳラミネートはまた、帯電防止剤で処理することもできる。
【００４６】
本発明のフェースマスクは、通常、当業者に公知の様々なフェースマスク作成方法によって製造できる。例えば図１及び２を参照すると、本発明のエレクトレット処理ＳＭＳラミネートの単層を、例えば４インチ×６インチの長方形など好ましい形及び寸法の、フェースマスク５０の本体部分とも呼ぶことができる鼻及び口を覆う部分５１に裁断することができる。図１に示されるフェースマスク５０及び図２に示されるフェースマスク６０は、本発明のＳＭＳラミネートを含むことができる多数のフェースマスク構造の単に２つの例にすぎない。
【００４７】
任意のノーズピース８０は、長方形の鼻及び口を覆う部分５１の長い縁部５２又は５３に近接して、及びほぼ平行に、位置づけられ接着されることができる。フェースマスクを着用者に固定するための紐又は他の手段は、縫製、接着剤、ステッチ結合、超音波結合などの取り付け手段によって、ＳＭＳラミネートへ取り付けることができる。具体的には、一対の紐８２及び８４を、図２に示されるように長方形部分５１の上角５６と５７及び下角５８と５９の各々に取り付けることができる。紐は、ＳＭＳラミネート又はＳＭＳラミネートの縁部に備わるストリップに、図１に示されるようにステッチ結合７２、或いは接着結合することができる。ステッチ結合処理の実施例は、Ｓｔｒａｃｋ他に付与された米国特許第４，８９１，９５７号、及びＣａｒｅｙ，  Ｊｒ．に付与された米国特許第４，６３１，９３３号に示されているが、その内容の全ては引用により本明細書に組み入れる。
【００４８】
従来技術とは対照的に、本体部分を形成するのに多数の層を並べ接合する必要はなく、縛り用ストリップは、本体部分の層の縁部を覆い結合する必要はない。しかし、更なる構造的一体性を与え、紐及び／又はノーズピースの取り付けのため、或いは美的又は他の目的のために、ストリップを縁部に設けることができる。ストリップが鼻ストリップ及び紐の取り付け点を覆うように備えられない場合には、着用者はフェースマスクを、鼻ストリップ及びフェーシングの点を外に出した状態で着用することが提唱される。
【００４９】
更に図１および２を見ると、フェースマスク５０及び６０の本体部分５１は、上縁つまり縁部５２、下縁つまり縁部５３、及び２つの相対する側面つまり側縁部分５４と５５を各々有する濾過材料から形成される。マスク５０及び６０の本体部分５１はまた、好ましくは１から５個のひだで、通常長方形の本体部分５１の上縁５２にほぼ平行に並べられる、多数の折り目、つまりひだ６５も備えることができる。更に、マスク５０及び６０は水平なひだを形成するように折り曲げることができるが、このひだは、着用者の顔に当てる時に広がり、十分な余地を与え、着用者の顔の特徴に適応するようになる。或いはまた、マスクは、通常長方形の本体部分の２つの相対する縁部５４及び５５にほぼ平行に並ぶ縦のひだ（図示せず）を含むことができる。
【００５０】
従来の多層フェースマスクにおいては、本体部分の多層は互いに接合され、特に本体の縁で、分離又は分裂する傾向がほとんど見られないようにする。かかる多層フェースマスクにおいては、層に存在できる分離又は本体部分に存在できる分裂の任意の傾向を低減するように、下縁及び側縁部に沿って、又はマスクの全縁部に沿って、少なくとも１つの縛り用ストリップを使用する必要がある。本発明のフェースマスクは、上縁、下縁及び側縁部に沿って縛り用ストリップは必要ない。しかし、上縁、下縁又は側縁部のいずれかに沿って１つ又は複数の縛り用ストリップを設けることができる。縛り用ストリップは、好ましくは不織材料のストリップから形成され、長手方向軸に沿って折り曲げることができる。マスクの縁部はそのため、折り目、及び縁部に縫製又は接着剤のいずれかで固定された縛り用ストリップの中に位置させられることになる。
【００５１】
濾過材料の本体部分の上縁又は最上縁部は、通常、上述したばかりの形式の縛り用ストリップを含む。すなわち、縛り用ストリップは、不織材料のストリップから形成され、この不織布は、長手方向軸上で折り曲げられて、折り目がポローパッドを受け、接着手段、又は縛り用ストリップの外面と中間濾過材料の双方を通して縫い合わせることのどちらかによって適当に固定される。結合スリップに形成された折り目の中に本体部分を位置づける代わりとして、後者は、接着手段、つまりストリップを本体部分へ縫いつけることで、本体部分の１つの表面に固定することができる。
【００５２】
着用者の頭部でマスクを固定し保持する手段を、マスクの上縁及び下縁部に備えることができる。これは、マスクの側部の上縁及び下縁に固定された別個の紐ストリップの形を取ることができる。紐ストリップは、本体部分、又は、上縁部及び下縁部に貼られた又は部分的に入れられた縛り用ストリップに、直接固定することができる。或いはまた、取り付け手段は、前述した縛り用ストリップと同じ材料で形成され、上述の縛り用ストリップより長さが長く、上記の結合スリップと同じ幅の形態を取ることができ、使用時には、対称的に置かれた場合、ストリップが本体部分の側縁を超えて横方向に十分延びる長さを有するようになり、これにより着用者の頭部の後ろで結ぶことができる紐ストリップに相当する縛り用ストリップの先端が与えられる。通常、長さが約２５から３３インチの縛り用ストリップは、一辺が約６インチの寸法を有するマスクに適合する。縛り用ストリップのように、紐ストリップとして使う延びた先端を使用する、上述したばかりの実施形態は、濾過材料が縛り用ストリップの折り目の中に固定され、又は結合スリップを本体部のいずれかの表面と接触して本体に縫い合わせることで、結合スリップが本体部分の上縁及び下縁部に固定されるように配置することができる。
【００５３】
別の実施形態は、別個の結合用ストリップを、上縁及び下縁部において、又はそれに隣接した位置において、濾過材料のほぼ長方形のパッドの外層又は内層のうち、他の層より大きな寸法を有する層を用いて形成される結合部に固定することを含む。大きい寸法の層は、大きい寸法の層に形成された折り目の中に残りの層を受けるように、層自身の上に折り畳むことができる。全ての層は、その後、重なった折り畳み縁部と該縁部が付着して接触する表面の間に適当な接着手段を付与するか、又は層の端部と折り目の重なった部分を通して縫い合わせることのどちらかにより、その縁部で固定することができる。マスクを着用者の頭部に着ける手段として用いられる紐ストリップが、縛り用材料の大型ストリップから形成される場合であっても、別個に取り付ける場合であっても、折り曲げられた材料から形成される場合には、紐ストリップの折り目は、縫い合わせられるか又は接着により閉じられるようにすることが好ましい。
【００５４】
また、図１及び５に示されるように、例えばアルミニウム又は細い鋼材のような曲げ又は変形可能な材料の細いストリップから形成したノーズピース８０を、フェースマスクの本体部分の上縁部に設けることができる。ノーズピースは、縛り用ストリップの折り目の中に入れられ、折り目と、縛り用ストリップ、又は縛り用ストリップとして使用される本体部分と本体部分の上縁部の部分を通って形成される縫い目との間に保持することができる。或いはまた、ノーズピースは、縛り用ストリップと本体部分の１つの層の外面の間などに、接着剤により固定することができる。これを実行する一例は、ノーズピースを粘着材により取り付けるか、又は、オーバーサイズに形成された感圧性粘着テープの粘着材側にノーズピースを取り付け、このテープを本体部分の外面に、又は縛り用ストリップの内面に接着して、金属ストリップが、テープと本体部分又は縛り用ストリップのどちらかとの間に収められるようにすることである。或いはまた、両面感圧性粘着剤を用いて、上記の位置にノーズピースを配置することができる。その後、カバー材料又はスパンボンド材料のストリップを、両面テープの粘着性のない面の上に配置することができる。別の代わりの実施形態は、その表面に使用される適正な接着剤によって備わる粘着背面を具備する金属のノーズピースストリップを使用する。
【００５５】
上述のフェースマスクは、ほぼ正方形又は長方形の本体部分を有し、着用者に４つの紐ストリップで取り付けられるが、他のフェースマスク設計も本発明の範囲内にある。別の例示的で適正なフェースマスク設計が、Ｋｉｍｂｅｒｌｙ−Ｃｌａｒｋ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎに譲渡された米国特許第４，６６２，００５号に示され述べられているが、ここでは、フェースマスクはカップ又はポーチのような形を有し、着用者の顎に係合し、また着用者の頭部を回って結ぶように上縁の両側に２つの紐を有する。他のデザインもまた、本発明の範囲内にある。本発明に用いられる別のフェースマスク設計は、米国意匠特許第３４７，０９０号及び第３４７，７１３号に示される設計、及び／又は米国特許第５，３２２，０６１号及び第６，１７３，７１２号に記されるが、これらはＢｒｕｎｓｏｎ他に付与されたものであり、その内容の全ては、引用により本明細書に組み入れる。
【００５６】
図４及び５に示される例示的なフェースマスクは、Ｂｒｕｎｓｏｎ他によって開発されたフェースマスクの１つである。図４及び５は、着用者１２の頭部（想像線で図示）に配置され、本発明の１つの実施形態によって構成されたマスク１１を示す。以下は、かかる使い捨てマスクの一般的説明である。図４及び５に示されるように、マスク１１は全体的にカップ形又は円錐形の形状を有し、着用したときに、一般的に着用者の顔に向けられる開口部６６及び全体を２１で示されるシール端部を形成する。マスクの濾過部分は通常、シール端部２１の領域に配置され、着用者の顔１２から離れて保持される。かかる「オフ・フェース」型のマスクはより涼しく着用でき、より容易に呼吸できるような呼吸空間を与える。本体１４に含まれる空気の容積は、通常の呼吸速度で本体１４内に過剰量の呼気が保持されるのを妨げるように、最適化されなければならない。本体１４の大きさを適切に選択することで、本体１４内の空気の過度の加熱が低減し、長時間呼気を吸い込むことが原因のめまいが最小限になる。
【００５７】
図４及び５に示される実施形態において、本体１４は、全体として台形の上部パネル２０及び下部パネル２２を含む。上部パネル２０及び下部パネル２２は同一の形を有することができ、３つの側面に沿って結合することができる。１つの実施形態において、側面は熱及び／又は超音波シールによって結合できる。このような結合が、マスク１１にとって重要な構造的一体性を加える。上部パネル２０の第４の結合されない側面は、開放され最上縁２４を含む。最上縁２４は、図５に示されるように、細長い展性部材２６を受けるように配列される。展性部材２６は、マスク１１の最上縁２４が、着用者１２の鼻及び頬の線に緊密に合うように構成できるようにするために設けられる。
【００５８】
着用者１２の通常の呼吸に関連する「ブロー・バイ」を低減するように、展性ストリップ２６は、図５に示されるように、好ましくは、最上縁２４の中央に配置され、最上縁２４の全長（Ａ）の５０％から７０％の範囲の長さを有するようにする。展性部材２６は、アルミニウム・ストリップから構成されることが好ましく、より好ましくは、４分の１焼戻しアルミニウムで、長方形の断面を持つものであるが、鋳造可能又は展性の鉄、又はプラスチック部材とすることもできる。下部パネル２２の第４の結合されない側面は、下縁３８を含む。上部パネル２０の最上縁２４及び下部パネル２２の下縁３８は、互いに協力して、周辺部つまり着用者１２の顔に接触する本体１４の開口部６６を形成し、本体１４の周辺と着用者の顔の間に形成されるバリアを最適化する一助となる。
【００５９】
マスク１１の推奨される相対寸法が図５に示される。正確な寸法は、具体的に小さい又は大きい顔立ちを有する着用者に適合するように変えることができる。マスク１１の台形部分の幅（Ｃ）と短辺（Ｄ）の比率は約１対１が推奨され、本体１４の長辺（Ａ）と短辺（Ｄ）の比率は約３対１が推奨される。図４及び５に示されるマスク１１は、締結システム１５によって着用者１２に固定される本体１４を含む。締結システム１５は弾性及び伸縮性のあるストラップ、又は固定部品１６及び１８を含むことができる。マスク１１は着用者１２の鼻の上、および顎の下に配置することができる。ストラップ１６及び１８は、弾性ポリウレタンから形成することができる。ストラップ１６及び１８はまた、伸縮性ゴム又は被覆ストレッチ・ヤーンなどからも構成することができる。被覆ストレッチ・ヤーンは、ナイロン又はポリエステルで覆われたエラストマー材料とすることができる。
【００６０】
本発明のフェースマスクは更に、任意的な目の保護を与えるために、フェースマスクに設けられるプラスチック保護メガネを含む、他の部品も含むことができるが、これに限定はされない。付加的な保護を備えるように外科用又は他のフェースマスクに取り付けることができるプラスチック保護メガネは、公知であり、Ｈｕｂｂａｒｄ他に付与された米国特許第５，３８３，４５０号、及びＲｅｅｓｅ他に付与された第６，２１３，１２５号に示され記述されているが、その内容の全ては引用により本明細書に組み入れる。更に、ＳＭＳラミネート及びフェースマスクは、１つ又はそれ以上の層の上又は中に、これらに限定されるものではないが、界面活性剤、着色剤、帯電防止化学物質、かぶり防止化学物質、フルオロケミカル血液又はアルコール忌避剤、潤滑剤、又は抗菌処理を含む、種々の化学添加剤又は話題の化学処理を含むことができる。
【００６１】
本発明のほんの数個の例示的な実施形態を上記で詳細に記載し、外科用フェースマスクに焦点を当てたが、本発明のフェースマスクには他に多くの用途がある。他の用途は、研究室用途、半導体製造など無菌室用途、農業用途、鉱業用途及び環境用途を含むが、これらに限定はされない。更に、当業者には、本発明の新規な教示及び利点から実質的に逸脱することなく、例示的な実施形態に多くの修正をなすことができることを容易に理解するであろう。かかる全ての修正は、上記の特許請求の範囲に定められる本発明の範囲内に含ませられることが意図されている。更に、本発明は、上記及び以下で実施例によって説明されるが、どんな形ででも本発明の範囲に制限を課すような説明はされない。反対に、本明細書の説明を読んだ後、本発明の精神及び／又は付属の請求項の範囲から逸脱することなく、当業者にこれ自体を提案することができる、様々な他の実施形態、修正、その均等手段に到達することができることを明らかに理解すべきである。
【００６２】
（実施例）
様々な坪量のＳＭＳラミネートの多数の実施形態が、ポリプロピレン樹脂の溶融調合混合物から製造されたが、これは、約５重量％の、具体的にはチタン酸バリウムである強誘電材料と、約５重量％の短鎖重合体で、Ｃｒｏｍｐｔｏｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手できるポリプロピレン短鎖重合体にグラフトされたＰＯＬＹＢＯＮＤ３２００無水マレイン酸と、約１重量％の着色剤とを、ポリプロピレン樹脂である残部に混合したものである。スパンボンド層に用いられるポリプロピレン樹脂は、Ｂａｓｅｌｌから入手できるＰＦ３０４ポリプロピレン樹脂であり、メルトブロー層に用いられるのは、Ｅｘｘｏｎ  Ｍｏｂｉｌから入手できる３７４６Ｇポリプロピレン樹脂である。添加物は、ポリマーと添加物を押し出す前の配合システムに添加物を加えることにより、スパンボンド及びメルトブローの全バンクに組み込まれ、こうしてＳＭＳラミネートの各層は規定の量の添加物、強誘電材料及び短鎖重合体を含む。坪量はＳＭＳラインのライン速度の変化によって調整される。各実施例のＳＭＳラミネート及びメルトブロー層の坪量は下記の表１に示される。スパンボンド層は対称であり、ＳＭＳラミネートの坪量からメルトブロー層の坪量を差し引いて算出することができる。ＳＭＳのスパンボンド層及びメルトブロー層は、単一で全体的なＳＭＳラミネートを形成するように約１８％の結合域を有するワイヤ織パターンを用いて結合される。
【００６３】
実施例１、２、３及び４のＳＭＳ布は携帯エレクトレット処理機を用いてオフラインでエレクトレット処理された。実施例５、６、７及び８のＳＭＳ布は、ＳＭＳ機械のエレクトレット処理機を用いてインラインでエレクトレット処理された。ＳＭＳラミネートは、各々が３．０ミリアンプ（ｍＡ）で１５ｋＶの総電位を有する２つの電場を通された。各電場は、布の両側で荷電するように反対の極性である。各電場は、正電荷バー及び負電荷ロールによって発生させられた。
【００６４】
ＳＭＳ材料のサンプルは、単層フェースマスクとして実施例のＳＭＳラミネートの単層の使用を評価し、模擬する上述のテスト方法によって、細菌濾過効率（ＢＦＥ）、粒子濾過効率（ＰＦＥ）、差圧降下（△Ｐ）、及び抵抗性を測定された。テスト結果を下記の表１に示す。
実施例９、１０及び１１は、強誘電材料又は短鎖重合体添加物を含まないものであった。実施例９及び１０は、エレクトレット処理をしておらず、実施例１１はオフラインでエレクトレット処理をしたものであった。
【００６５】
表１
2005531361.tif 000003
【００６６】
実施例は、異なる坪量をもつ広範なＳＭＳ材料が、前述された好ましいフェースマスクの特性に合致し、時にはその特性を非常に上回ることを示す。これらの実施例は、フェースマスクに好ましい濾過効率と通気性を有する単層ＳＭＳラミネートを作ることができることを示す。従来の多層フェースマスクと比べると、ＳＭＳラミネート、単層フェースマスクは、多層フェースマスクの性能レベルと同等、時には上回るほどの性能レベルを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】第１の例示的なフェースマスクの図である。
【図２】第２の例示的なフェースマスクの図である。
【図３】スパンボンド／メルトブロー／スパンボンド（ＳＭＳ）布ラミネートの図である。
【図４】第３の例示的なフェースマスクの斜視図である。
【図５】第３の例示的なフェースマスクの図である。
【符号の説明】
【００６８】
５０  フェースマスク
５１  本体部分
５２、５３  長い縁部
５４、５５  側縁部分
６５  ひだ
７２  ステッチ結合
８０  ノーズピース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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