(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも繊維積層体からなるフィルタ層を有するマスク用濾材であり、
繊維積層体を構成する繊維の平均繊維径が６００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下であり、
繊維径１μｍ以上２μｍ未満の繊維の含有率が１０％以上５０％以下であり、
繊維径が４００ｎｍ以上１０００ｎｍ未満の繊維を３５％以上含有し、
繊維径が２μｍ以上の繊維の含有率が２０％以下であり、
繊維径が４００ｎｍ以上６００ｎｍ未満の繊維の含有率が５％以上４０％以下であり、
繊維径が６００ｎｍ以上８００ｎｍ未満の繊維の含有率が５％以上４０％以下であり、
繊維径が８００ｎｍ以上１０００ｎｍ未満の繊維の含有率が５％以上４０％以下であり、
繊維径が４００ｎｍ未満の繊維の含有率が２０％以下であり、
繊維径が２００ｎｍ未満の繊維の含有率が５％以下であり、
繊維径が３μｍ以上の繊維の含有率が５％以下であり、
繊維積層体を構成する繊維が、熱可塑性樹脂を主成分として含む、
マスク用濾材。
【請求項２】
前記繊維積層体が、乾式の繊維積層体である、請求項１に記載のマスク用濾材。
【請求項３】
前記熱可塑性樹脂が、ポリオレフィン樹脂及びポリエステル樹脂から選択される少なくとも１つである、請求項１又は２に記載のマスク用濾材。
【請求項４】
前記熱可塑性樹脂が、ポリプロピレンである、請求項１〜３のいずれかに記載のマスク用濾材。
【請求項５】
前記マスク用濾材が、フィルタ層の上層及び下層に、不織布層を有する、請求項１〜４のいずれかに記載のマスク用濾材。
【請求項６】
エレクトレット加工が施されていない、請求項１〜５のいずれかに記載のマスク用濾材。
【請求項７】
エレクトレット加工が施されている、請求項１〜５のいずれかに記載のマスク用濾材。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載のマスク用濾材を用いてなるマスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マスク用濾材及びマスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、花粉のみならず、ウィルスや微小粒子状物質（ＰＭ２．５）等の大気汚染物質から身体を守るために、マスクの着用が増加している。
特許文献１には、従来のナノファイバー積層材よりもナノファイバー不織布層の均一性を高くすることが可能なナノファイバー積層材及びナノファイバー積層材の製造方法を提供することを目的として、多孔質のシート状基材と、中間繊維層と、エレクトロスピニング法により形成されたナノファイバー不織布層とがこの順序で積層され、前記中間繊維層を構成する繊維の平均繊維径は、前記シート状基材を構成する繊維の平均繊維径よりも小さく、かつ、前記ナノファイバー不織布層を構成するナノファイバーの平均繊維径よりも大きいことを特徴とするナノファイバー積層材が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１９６２６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、マスク着用による息苦しさが抑制され、使用による捕集効率の低下が抑制され、アルコール除菌後においても、優れた捕集効率が得られるマスク用濾材及び該マスク用濾材を用いたマスクを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者等は、鋭意検討の結果、平均繊維径及び繊維径の分布が特定の範囲である繊維積層体をフィルタ層として使用することにより、上記の課題が解決されることを見出した。
すなわち、本発明は、以下の＜１＞〜＜１６＞に関する。
＜１＞  少なくとも繊維積層体からなるフィルタ層を有するマスク用濾材であり、繊維積層体を構成する繊維の平均繊維径が６００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下であり、繊維径１μｍ以上２μｍ未満の繊維の含有率が１０％以上５０％以下であり、繊維積層体を構成する繊維が、熱可塑性樹脂を主成分として含む、マスク用濾材。
＜２＞  前記繊維積層体が、繊維径が４００ｎｍ以上１０００ｎｍ未満の繊維を３５％以上含有する、＜１＞に記載のマスク用濾材。
＜３＞  前記繊維積層体における繊維径が２μｍ以上の繊維の含有率が２０％以下である、＜１＞又は＜２＞に記載のマスク用濾材。
＜４＞  前記繊維積層体における繊維径が４００ｎｍ以上６００ｎｍ未満の繊維の含有率が５％以上４０％以下である、＜１＞〜＜３＞のいずれかに記載のマスク用濾材。
＜５＞  前記繊維積層体における繊維径が６００ｎｍ以上８００ｎｍ未満の繊維の含有率が５％以上４０％以下である、＜１＞〜＜４＞のいずれかに記載のマスク用濾材。
＜６＞  前記繊維積層体における繊維径が８００ｎｍ以上１０００ｎｍ未満の繊維の含有率が５％以上４０％以下である、＜１＞〜＜５＞のいずれかに記載のマスク用濾材。
＜７＞  前記繊維積層体における繊維径が４００ｎｍ未満の繊維の含有率が２０％以下である、＜１＞〜＜６＞のいずれかに記載のマスク用濾材。
＜８＞  前記繊維積層体における繊維径が２００ｎｍ未満の繊維の含有率が５％以下である、＜１＞〜＜７＞のいずれかに記載のマスク用濾材。
＜９＞  前記繊維積層体における繊維径が３μｍ以上の繊維の含有率が５％以下である、＜１＞〜＜８＞のいずれかに記載のマスク用濾材。
＜１０＞  前記繊維積層体が、乾式の繊維積層体である、＜１＞〜＜９＞のいずれかに記載のマスク用濾材。
＜１１＞  前記熱可塑性樹脂が、ポリオレフィン樹脂及びポリエステル樹脂から選択される少なくとも１つである、＜１＞〜＜１０＞のいずれかに記載のマスク用濾材。
＜１２＞  前記熱可塑性樹脂が、ポリプロピレンである、＜１＞〜＜１１＞のいずれかに記載のマスク用濾材。
＜１３＞  前記マスク用濾材が、フィルタ層の上層及び下層に、不織布層を有する、＜１＞〜＜１２＞のいずれかに記載のマスク用濾材。
＜１４＞  エレクトレット加工が施されていない、＜１＞〜＜１３＞のいずれかに記載のマスク用濾材。
＜１５＞  エレクトレット加工が施されている、＜１＞〜＜１３＞のいずれかに記載のマスク用濾材。
＜１６＞  ＜１＞〜＜１５＞のいずれかに記載のマスク用濾材を用いてなるマスク。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、マスク着用による息苦しさが抑制され、使用による捕集効率の低下が抑制され、アルコール除菌後においても、優れた捕集効率が得られるマスク用濾材及び該マスク用濾材を用いたマスクが提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、本発明のマスク用濾材の概略を示す断面模式図である。
【図２】図２は、メルトブロー装置１の概略を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
［マスク用濾材］
本発明のマスク用濾材は、少なくとも繊維積層体からなるフィルタ層を有するマスク用濾材であり、繊維積層体を構成する繊維の平均繊維径が６００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下であり、繊維径１μｍ以上２μｍ未満の繊維の含有率が１０％以上５０％以下であり、繊維積層体を構成する繊維が、熱可塑性樹脂を主成分として含む。
本発明によれば、使用による捕集効率の低下が抑制され、アルコール除菌後においても、優れた捕集効率が得られるマスク用濾材及び該マスク用濾材を用いたマスクが得られる。
上述の効果が得られる詳細な理由な不明であるが、一部は以下のように考えられる。
繊維径１μｍ以上２μｍ未満の繊維の含有率を上記の範囲とすることにより、大きな繊維径を有する繊維が適度に存在することで、繊維積層体に適度な空隙を与え、圧力損失が小さくなると考えられる。その結果、着用時の息苦しさが抑制され、優れた装用感が得られると考えられる。一方、平均繊維径を１５００ｎｍ以下とすることにより、フィルタ層における捕集効率が向上すると考えられ、平均繊維径を６００ｎｍ以上とすることにより、圧力損失が小さくなり、上述したように、息苦しさが抑制され、優れた装用感が得られると考えられる。
また、近年、マスク需要の高まりにより、マスクをアルコール除菌により再利用することが望まれている。しかし、エレクトレット加工を施し、繊維を帯電させることによって、静電気力で粒子（花粉、ウィルス、大気汚染物質など）の捕集率を向上させているマスク用濾材では、アルコール処理によって電荷が中和され、アルコール処理後には十分な捕集効率が得られないという問題があった。本発明のマスク用濾材は、エレクトレット加工を施さずに得られるため、アルコール除菌後であっても、高い捕集効率が得られるものと考えられる。
本発明は、フィルタ層として、構成する繊維径の平均繊維径及び繊維径分布が特定の範囲である繊維積層体を採用とすることにより、優れたマスク用濾材が得られることを見出したものである。
以下、本発明を更に詳細に説明する。
【０００９】
図１は、本発明のマスク用濾材の好ましい態様の一例を示す断面図である。
本発明のマスク用濾材１００は、少なくともフィルタ層１１０を有し、該フィルタ層の上層及び下層に、不織布からなる不織布層１２０、１２２を有することが好ましい。
すなわち、本発明のマスク用濾材１００は、不織布層１２０、フィルタ層１１０、不織布層１２２の順で積層された３層構造であることが好ましい。また、マスク用濾材は上記の構成に限定されるものではなく、フィルタ層の上層又は下層として、機能性を付与した２層以上の不織布層を有していてもよい。
【００１０】
＜繊維積層体＞
本発明のマスク用濾材は、繊維積層体からなるフィルタ層を有する。
繊維積層体は、繊維積層体を構成する繊維の平均繊維径が６００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下であり、繊維径１μｍ以上２μｍ未満の繊維の含有率が１０％以上５０％以下であり、繊維積層体を構成する繊維が、熱可塑性樹脂を主成分として含む。
【００１１】
〔繊維径〕
（平均繊維径）
本発明において、繊維積層体を構成する繊維の平均繊維径は、６００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下である。繊維積層体を構成する繊維の平均繊維径が上記範囲内であると、低圧損かつ高捕集率となる。なお、以下の説明において「高捕集率」とは、高い捕集効率が得られることを意味する。
前記平均繊維径は、低圧損かつ高捕集率とする観点から、好ましくは７００ｎｍ以上、より好ましくは８００ｎｍ以上、更に好ましくは９００ｎｍ以上であり、そして、好ましくは１４５０ｎｍ以下、より好ましくは１４００ｎｍ以下、更に好ましくは１３００ｎｍ以下である。
繊維積層体を構成する繊維の平均繊維径は、実施例に記載の方法により測定される。
【００１２】
（繊維径１μｍ以上２μｍ未満の繊維の含有率）
本発明において、繊維積層体を構成する繊維のうち、繊維径が１μｍ以上２μｍ未満の繊維の含有率は１０％以上５０％以下である。繊維径が１μｍ以上２μｍ未満の繊維の含有率が上記範囲内であると、低圧損かつ高捕集率となる。
前記繊維径１μｍ以上２μｍ未満の繊維の含有率は、好ましくは１５％以上、より好ましくは１８％以上、更に好ましくは２０％以上であり、そして、好ましくは４７％以下、より好ましくは４５％以下、更に好ましくは４２％以下である。
繊維径が１μｍ以上２μｍ未満の繊維の含有率は、実施例に記載の方法により測定される。
【００１３】
（繊維径４００ｎｍ以上１０００ｎｍ未満の繊維の含有率）
本発明において、繊維積層体を構成する繊維のうち、繊維径が４００ｎｍ以上１０００ｎｍ未満の繊維の含有率は、低圧損かつ高捕集率なマスク用濾材を得る観点から、好ましくは３５％以上、より好ましくは３６％以上、更に好ましくは３８％以上であり、そして、好ましくは９０％以下、より好ましくは８５％以下、更に好ましくは７５％以下である。
繊維径が４００ｎｍ以上１０００ｎｍ未満の繊維の含有率は、実施例に記載の方法により測定される。
【００１４】
（繊維径２μｍ以上の繊維の含有率）
本発明において、繊維積層体を構成する繊維のうち、繊維径が２μｍ以上の繊維の含有率は、高捕集率なマスク用濾材を得る観点から、好ましくは２０％以下、より好ましくは１８％以下、更に好ましくは１６％以下である。
繊維径が２μｍ以上の繊維の含有率は、実施例に記載の方法により測定される。
【００１５】
（繊維径４００ｎｍ以上６００ｎｍ未満の繊維の含有率）
本発明において、繊維積層体を構成する繊維のうち、繊維径が４００ｎｍ以上６００ｎｍ未満の繊維の含有率は、低圧損かつ高捕集率なマスク用濾材を得る観点から、好ましくは５％以上であり、そして、好ましくは４０％以下、より好ましくは３０％以下、更に好ましくは２５％以下である。
繊維径が４００ｎｍ以上６００ｎｍ未満の繊維の含有率は、実施例に記載の方法により測定される。
【００１６】
（繊維径６００ｎｍ以上８００ｎｍ未満の繊維の含有率）
本発明において、繊維積層体を構成する繊維のうち、繊維径が６００ｎｍ以上８００ｎｍ未満の繊維の含有率は、低圧損かつ高捕集率なマスク用濾材を得る観点から、好ましくは５％以上、より好ましくは８％以上、更に好ましくは１０％以上であり、そして、好ましくは４０％以下、より好ましくは３５％以下、更に好ましくは３０％以下である。
繊維径が６００ｎｍ以上８００ｎｍ未満の繊維幅の含有率は、実施例に記載の方法により測定される。
【００１７】
〔繊維径８００ｎｍ以上１０００ｎｍ未満の繊維の含有率〕
本発明において、繊維積層体を構成する繊維のうち、繊維径が８００ｎｍ以上１０００ｎｍ未満の繊維の含有率は、低圧損かつ高捕集率なマスク用濾材を得る観点から、好ましくは５％以上、より好ましくは６％以上、更に好ましくは８％以上であり、そして、好ましくは４０％以下、より好ましくは３５％以下、更に好ましくは３０％以下である。
繊維径が８００ｎｍ以上１０００ｎｍ未満の繊維幅の含有率は、実施例に記載の方法により測定される。
【００１８】
〔繊維径４００ｎｍ未満の繊維の含有率〕
本発明において、繊維積層体を構成する繊維のうち、繊維径が４００ｎｍ未満の繊維の含有率は、低圧損かつ高捕集率なマスク濾材を得る観点から、好ましくは２０％以下であり、より好ましくは１８％以下、更に好ましくは１５％以下である。また、その下限は特に限定されず、０％であってもよい。
繊維径が４００ｎｍ未満の繊維幅の含有率は、実施例に記載の方法により測定される。
【００１９】
〔繊維径２００ｎｍ未満の繊維の含有率〕
本発明において、繊維積層体を構成する繊維のうち、繊維径が２００ｎｍ未満の繊維の含有率は、低圧損かつ高捕集率なマスク濾材を得る観点から、好ましくは５％以下であり、より好ましくは３％以下、更に好ましくは１％以下である。また、その下限は特に限定されず、０％であってもよい。
繊維径が２００ｎｍ未満の繊維幅の含有率は、実施例に記載の方法により測定される。
【００２０】
〔繊維径３μｍ以上の繊維の含有率〕
本発明において、繊維積層体を構成する繊維のうち、繊維径が３μｍ以上の繊維の含有率は、低圧損かつ高捕集率なマスク濾材を得る観点から、好ましくは５％以下であり、より好ましくは３％以下、より好ましくは２％以下である。また、その下限は特に限定されず、０％であってもよい。
繊維径が３μｍ以上の繊維幅の含有率は、実施例に記載の方法により測定される。
【００２１】
本発明において、繊維積層体を構成する繊維は、上述の繊維径の分布を有することが好ましいが、大径の繊維と、小径の繊維とを混合して使用するのではなく、分布が広く、場合によっては、２つ以上のピークが存在するような繊維の集合であることが、製造容易性及び面内均一性の観点から好ましい。
また、繊維積層体を構成する繊維は、一本の中で繊維の太さが均一でもよいが、一本の中でも繊維の太さが変化することが好ましい。これにより、繊維同士が絡み合い、より高い捕集効率が得られる。
【００２２】
〔熱可塑性樹脂〕
本発明において、繊維積層体を構成する繊維は、熱可塑性樹脂を主成分として含む。本発明において、繊維積層体は、後述するようにメルトブロー法により製造することが好ましく、繊維原料として、熱可塑性樹脂が好適である。
熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン樹脂；ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のポリエステル樹脂；ポリアミド樹脂（ＰＡ）等が例示される。これらの中でも、熱可塑性樹脂は、好ましくはポリオレフィン樹脂及びポリエステル樹脂から選択される少なくとも１つであり、より好ましくはポリプロピレン及びポリブチレンテレフタレートから選択される少なくとも１つであり、更に好ましくはポリプロピレンである。
熱可塑性樹脂は、１種単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
【００２３】
本発明において、繊維積層体を構成する繊維は、熱可塑性樹脂を５０質量％以上含有し、好ましくは７０質量％以上、より好ましく９０質量％以上、更に好ましくは９５質量％以上であり、そして、１００質量％以下であり、１００質量％であってもよい。
【００２４】
本発明において、繊維積層体は、上記熱可塑性樹脂に加え、他の成分を含有していてもよい。他の成分としては、界面活性剤、着色剤、リン系、フェノール系等の酸化防止剤、ベンゾトリアゾール系、トリアジン系等の耐候安定剤、ヒンダードアミン系等の耐光安定剤、ブロッキング防止剤、ステアリン酸カルシウム等の分散剤、滑剤、核剤、顔料、柔軟剤、親水剤、撥水剤、助剤、充填剤、抗菌剤、薬剤、天然油、合成油などが挙げられる。
【００２５】
＜マスク用濾材の製造方法＞
本発明において、マスク用濾材は、上述した平均繊維径及び繊維径分布を有する繊維積層体からなるフィルタ層を有していれば特に限定されず、前記繊維積層体は乾式で製造してもよく、湿式で製造してもよいが、上述した平均繊維径及び繊維径分布を得るためには、乾式で製造することが好ましい。乾式の繊維積層体の製造方法としては、メルトブロー法、スパンボンド法等が例示される。これらの中でも、メルトブロー法で作製することが好ましく、熱可塑性樹脂を溶融して押出機のノズルから吐出し、高速高温の気流で噴き出すメルトブロー法で製造することがより好ましい。
より詳細には、高温雰囲気下において、溶融した熱可塑性樹脂を上方から下方に向けて吐出すると共に、吐出された熱可塑性樹脂に向けて略水平方向より、エアノズルから高温かつ高圧の空気を吹き付けて、溶融した熱可塑性樹脂を繊維状の樹脂とし、該繊維状の樹脂を捕集して、繊維積層体を製造することが好ましい。上記の方法では、エアノズルから吹き付けられた空気により、溶融した熱可塑性樹脂が延伸されて繊維状の樹脂となる。
ここで、捕集までの距離が長いほど、密度が低い繊維積層体が得られる傾向にある。また、吐出された熱可塑性樹脂に吹き付ける空気の温度を上げるほど、繊維状の樹脂の繊維径が小さくなる傾向にあり、吹き付ける空気の風量を上げるほど、繊維状の樹脂の繊維径が小さくなる傾向にある。また、溶融した熱可塑性樹脂の時間あたりの吐出量を下げると、繊維径が小さくなる傾向にある。
また、捕集した繊維状の樹脂を巻き取りながら、繊維積層体を製造するが、このとき、巻き取り速度を遅くすることで、目付（坪量）を上げることができる。
【００２６】
本発明において特に好適な繊維積層体の製造方法について、図２を参照して詳述する。図２は、メルトブロー装置１の概略を示す模式図である。
メルトブロー装置１は、主として樹脂供給部１０と、空気流発生部２０と、捕集部３０と、過熱蒸気供給部４０と、を有する。
樹脂供給部１０は、主として、ホッパ１１と押出機１２と、ダイ１３と、樹脂ノズル１４と、を有する。熱可塑性樹脂の原料チップをホッパ１１に投入し、押出機１２に備えられた図示しないヒータで加熱して熱可塑性樹脂を溶融し、溶融した熱可塑性樹脂を得る。押出機１２は、図示しないギアポンプにより、溶融した熱可塑性樹脂をダイ１３へと押し出す。
樹脂ノズル１４は、ダイ１３に設けられており、溶融した熱可塑性樹脂を吐出する。樹脂ノズル１４からは、溶融した熱可塑性樹脂が上方から下方に向けて吐出される。
【００２７】
空気流発生部２０は、主として圧縮空気を生成するコンプレッサ２１と、圧縮空気が通過する配管２２と、レギュレータ２３と、配管２２を加熱するヒータ２４と、エアノズル２５と、を有する。コンプレッサ２１、配管２２、及びヒータ２４は、高温かつ高圧の空気を生成する高温高圧空気生成部に相当する。エアノズル２５は、樹脂ノズル１４に隣接して設けられており、高温高圧空気生成部で生成された高温かつ高圧の空気を吐出する。
エアノズル２５から吐出する空気の温度は、熱可塑性樹脂の種類等により適宜選択すればよいが、所望の平均繊維径及び繊維径分布を得る観点から、好ましくは４００℃以上、より好ましくは４５０℃以上、更に好ましくは４７０℃以上であり、そして、好ましくは８００℃以下、より好ましくは７００℃以下、更に好ましくは６５０℃以下、より更に好ましくは６２０℃以下である。
なお、樹脂ノズル１４及びエアノズル２５は、図の紙面奥に向かって、一列に並んで設けられており、エアノズル２５の配列方向は、樹脂ノズル１４の配列方向と略並行であり、エアノズル２５の配置領域は、樹脂ノズル１４の配置領域を含む。
【００２８】
エアノズル２５からは、高温かつ高圧の空気が略水平方向に吐出される。エアノズル２５から吐出される空気の流量は、所望の平均繊維径及び繊維径分布を得る観点から、好ましくは５Ｌ／ｍｉｎ以上、より好ましくは１０Ｌ／ｍｉｎ以上、更に好ましくは１５Ｌ／ｍｉｎ以上であり、そして、好ましくは６０Ｌ／ｍｉｎ以下、より好ましくは４５Ｌ／ｍｉｎ以下、更に好ましくは３５Ｌ／ｍｉｎ以下である。エアノズル２５から吐出された空気を吹き付けることによって、樹脂ノズル１４から吐出された溶融熱可塑性樹脂が延伸されて、繊維状の樹脂となる。
【００２９】
捕集部３０は、主として、繊維状の樹脂を捕集する略円筒形状のサクションドラム３１と、ブロワ３２と、ブロワ３２に接続された吸引部３３と、不織布５１、５２が巻回された不織布ロール３４、３５と、巻取りドラム３６と、を有する。ここで、不織布５１は基材（下層）であり、不織布５２は被覆材（カバー材、上層）である。
【００３０】
エアノズル２５から吐出された空気により、樹脂ノズル１４から吐出された溶融ポリマーは微細な繊維（例えば、ナノファイバ）となり、サクションドラム３１に吹き付けられる。サクションドラム３１には、不織布ロール３４から引き出された不織布５１が巻き掛けられており、吸引部３３から空気が吸引されることで繊維状の樹脂が不織布５１の表面に吸着する。
不織布５１の端は巻取りドラム３６に設けられている。巻取りドラム３６が一定の速度で回転することで、繊維状の樹脂が表面に吸着した不織布５１は、巻取りドラム３６に向けて一定速度で移動する。
また、不織布ロール３５から引き出された不織布５２も、端が巻取りドラム３６に設けられている。従って、巻取りドラム３６が一定の速度で回転することで、不織布５２が不織布５１表面の繊維層を覆う。そして、不織布５２が不織布５１表面の繊維層を覆ったものをカレンダー加工等により一体化することで、繊維積層体が不織布５１、５２によって挟持された構造が得られ、これは、巻取りドラム３６に巻回される。
【００３１】
過熱蒸気供給部４０は、樹脂ノズル１４、エアノズル２５、及びサクションドラム３１により囲まれた空間に過熱蒸気を供給する。樹脂ノズル１４、エアノズル２５、及びサクションドラム３１により囲まれた空間は、エアノズル２５から吹き出された空気が溶融した熱可塑性樹脂を繊維化する領域である。過熱蒸気供給部４０は、主として、過熱蒸気を発生させる加熱器４１と、配管４２と、過熱蒸気ノズル４３とを有する。
加熱器４１は、図示しないボイラー等により発生する飽和蒸気を更に熱し、高い温度の過熱蒸気を発生させる。過熱蒸気は、沸点より高い温度の乾いた水蒸気であり、例えば、２００℃以上７００℃以下の温度帯で使用される。
加熱器４１で生成された過熱蒸気は、配管４２を介して、過熱蒸気ノズル４３に供給され、過熱蒸気ノズル４３から吐出される。過熱蒸気ノズル４３は、紙面の奥に向けて一列に並んで設けられており、過熱蒸気ノズル４３の配列方向は、樹脂ノズル１４及びエアノズル２５の配列方向と略並行であり、過熱蒸気ノズル４３の配置領域は、樹脂ノズル１４及びエアノズル２５の配置領域を含む。
過熱蒸気ノズル４３から、過熱蒸気を大量に供給することで、樹脂ノズル１４、エアノズル２５、及びサクションドラム３１により囲まれた空間を高温高湿雰囲気下に置くことができる。
【００３２】
なお、樹脂ノズル１４は、中心軸が略鉛直方向に沿っている。従って、樹脂ノズル１４から吐出された溶融した熱可塑性樹脂は、自重で鉛直下向きに落下する。
また、エアノズル２５は、中心軸が略水平方向に沿っている。従って、高温かつ高圧の空気は、エアノズル２５から水平方向に吹き出す。
エアノズル２５は、樹脂ノズル１４の中心軸と交差することが好ましい。つまり、エアノズル２５の先端は、樹脂ノズル１４の中心軸よりも前方に位置することが好ましい。エアノズル２５から吹き出した空気は随伴流が発生しており、樹脂ノズル１４から吐出された溶融した熱可塑性樹脂は、随伴流に乗って水平方向に吹き飛ばされ、その後、エアノズル２５から吐出された空気により前方に吹き飛ばされることで延伸されて繊維状の樹脂となり、エアノズル２５の前方に配置されたサクションドラム３１に吹き付けられる。
なお、過熱蒸気ノズル４３は、中心軸が水平方向に傾いており、エアノズル２５の下方かつ後方からエアノズル２５に向けて過熱蒸気を吐出することが好ましい。過熱ノズル４３から吐出された過熱蒸気は、随伴流に乗って水平方向に流れ、樹脂ノズル１４、エアノズル２５、及びサクションドラム３１によって囲まれた雰囲気に供給される。過熱蒸気を随伴流に乗せることで、樹脂ノズル１４、エアノズル２５及びサクションドラム３１により囲まれた空間に過熱蒸気が広がりやすい。
樹脂ノズル１４から吐出された溶融した熱可塑性樹脂は、過熱蒸気が樹脂ノズル１４、エアノズル２５、及びサクションドラム３１により囲まれた空間に供給されているため、高温雰囲気下で延伸されて繊維状となる。
【００３３】
＜マスク用濾材及びマスクの特性＞
〔繊維積層体（フィルタ層）の目付〕
本発明において、繊維積層体（フィルタ層）の目付（坪量）は、低圧損かつ高捕集率なマスク用濾材を得る観点から、好ましくは１０ｇ／ｍ２以上、より好ましくは１５ｇ／ｍ２以上、更に好ましくは２０ｇ／ｍ２以上、より更に好ましくは２５ｇ／ｍ２以上であり、そして、好ましくは５０ｇ／ｍ２以下、より好ましくは４０ｇ／ｍ２以下、更に好ましくは３５ｇ／ｍ２以下である。
繊維積層体の目付は、実施例に記載の方法により測定される。
【００３４】
〔繊維積層体（フィルタ層）の厚み〕
本発明において、繊維積層体（フィルタ層）の厚みは、捕集率向上の観点から、好ましくは１６０μｍ以上、より好ましくは１８０μｍ以上、更に好ましくは２００μｍ以上、より更に好ましくは２２０μｍ以上であり、そして、圧損を減少させる観点から、好ましくは５００μｍ以下、より好ましくは４００μｍ以下、更に好ましくは３００μｍ以下、より更に好ましくは２４０μｍ以下である。
繊維積層体の厚みは、例えば、株式会社ミツトヨ製、シックネスゲージで測定される。
【００３５】
〔不織布層〕
本発明のマスク用濾材は、フィルタ層の上層及び下層に不織布層を有することが好ましい。前記不織布層を構成する不織布は、上述の製造方法において、基材及び被覆材として使用された不織布であることが好ましい。不織布としては、スパンボンドやサーマルボンド、スパンレースからなる不織布基材が例示され、適度に目が粗いため通気性を損なうことがなく、フィルタ層の基材、保護層として必要な耐久性と良好な肌触りを備える安価な材料であることから、スパンボンド不織布又はスパンレース不織布が好ましい。
該不織布を構成する樹脂として特に限定されないが、マスク用濾材としての耐久性や触感等の観点から、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン、ナイロン６、ナイロン１１、ナイロン１２等の脂肪族ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）、ポリ乳酸等のポリエステルが例示され、特にポリプロピレンが好ましい。
また、不織布層の一層あたりの厚さは、マスク濾材としての形状安定性、耐久性の観点から、好ましくは１００μｍ以上、より好ましくは１２０μｍ以上、更に好ましくは１４０μｍ以上であり、そして、好ましくは５００μｍ以下、より好ましくは４００μｍ以下、更に好ましくは３００μｍ以下である。
【００３６】
〔マスク用濾材及びマスクの０．３μｍ径の粒子の捕集率〕
本発明のマスク用濾材は、初期性能（使用前）として、透過風速５．３ｃｍ／ｓｅｃにおける０．３μｍ径の粒子の捕集率（捕集効率）は、好ましくは５５％以上、より好ましくは６０％以上、更に好ましくは６５％以上である。
また、６時間使用後の０．３μｍ径の粒子の捕集率（捕集効率）の低下率（％）は、好ましくは３０％以下、より好ましくは２０％以下、更に好ましくは１５％以下、より更に好ましくは１０％以下である。
更に、アルコール処理後の０．３μｍ径の粒子の捕集率（捕集効率）は、好ましくは３０％以上、より好ましくは４０％以上、更に好ましくは５０％以上である。なお、アルコール処理は、イソプロピルアルコールの代わりに、ドライゾールＮＭ（８６．９％エタノール）を使用する以外は、ＪＩＳ  Ｂ  ９９０８−４：２０１９の「換気用エアフィルタユニット・換気用集じん器の性能試験方法−第４部：換気用エアフィルタユニットの除電処理の試験方法」に準じて行うものである。
前記捕集率は、実施例に記載の方法により測定される。
【００３７】
〔エレクトレット加工〕
本発明において、マスク用濾材及び該マスク用濾材を用いてなるマスクは、エレクトレット加工が施されていてもよく、施されていなくてもよい。
初期の捕集率を向上させる観点でエレクトレット加工を施してもよいが、本発明のマスク用濾材及びマスクは、エレクトレット加工を施していなくても、高い捕集率が得られる。
また、アルコール処理や、長時間の使用によって除電されたり、洗濯処理されても、高い捕集率が得られることから、耐久性に優れた、又は繰り返し使用に耐えるマスクとしての使用が期待される。
【００３８】
〔マスク用濾材及びマスクの圧力損失〕
本発明のマスク用濾材及びマスクは、圧力損失が低いことが好ましく、透過風速を５．３ｃｍ／ｓｅｃとしたときの圧力損失は、好ましくは８０Ｐａ以下、より好ましくは７０Ｐａ以下、更に好ましくは６０Ｐａ以下、より更に好ましくは５０Ｐａ以下である。
前記圧力損失は、実施例に記載の方法により測定される。
【００３９】
［用途］
本発明のマスク用濾材は、これを使用してマスクを製造してもよく、また、マスク用の取り換えシートとして使用してもよい。
マスク用の取り換えシートは、マスクの内側に装着するシートであり、本発明のマスク用濾材をマスク用取り換えシートとしての使用は、衛生面及び捕集効率向上の観点から好ましい。
本発明のマスクは、本発明のマスク用濾材を用いてなるマスクである。
前記マスクは、プリーツ型マスク、立体型マスク、打ち抜き型マスクのいずれでもよいが、特にプリーツ型マスクであることが好ましい。
【実施例】
【００４０】
以下に実施例と比較例とを挙げて本発明の特徴を更に具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。従って、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。なお、実施例及び比較例中の「部」及び「％」は、特に断らない限り、それぞれ「質量部」及び「質量％」を示す。
【００４１】
［測定・評価］
＜繊維径の測定＞
〔測定装置〕
スパッタ：Vacuum  Device  Inc.製、MODEL  MSP-1S  Magnetron  Sputter
ＳＥＭ：本体＝株式会社キーエンス製  ＶＨＸ−Ｄ５１０
測定システム＝株式会社キーエンス製  ＶＨＸ−９５０Ｆ
〔測定方法〕
測定試料に上記スパッタ装置で金蒸着し、視野に１００本強入る倍率で（２，５００〜３，０００倍）１００本以上の繊維径を測定した。得られたデータから、各繊維径の分布を算出した。
なお、幅約１ｍの繊維積層体について、幅方向に５分割したときの中央部（端から約４０〜６０ｃｍ）を試料とした。
−平均繊維径算出方法−
（１）測定値を下記のような階級に分類し、相対度数を求めた。
２００ｎｍ未満、２００ｎｍ以上４００ｎｍ未満、４００ｎｍ以上６００ｎｍ未満、６００ｎｍ以上８００ｎｍ未満、８００ｎｍ以上１，０００ｎｍ未満、１μｍ以上２μｍ未満、２μｍ以上３μｍ未満、３μｍ以上５μｍ未満、５μｍ以上１０μｍ未満、１０μｍ以上
（２）各階級の階級値は下記の通りとした。
２００ｎｍ未満；階級値＝２００ｎｍ
２００ｎｍ以上４００ｎｍ未満；階級値３００ｎｍ
４００ｎｍ以上６００ｎｍ未満；階級値５５０ｎｍ
６００ｎｍ以上８００ｎｍ未満；階級値７５０ｎｍ
８００ｎｍ以上１，０００ｎｍ；階級値８５０ｎｍ
１μｍ以上２μｍ未満；階級値１，５００ｎｍ
２μｍ以上３μｍ未満；階級値２，５００ｎｍ
３μｍ以上５μｍ未満；階級値４，０００ｎｍ
５μｍ以上１０μｍ未満；階級値７，５００ｎｍ
１０μｍ以上；階級値１０，０００ｎｍ
（３）測定した繊維径の対数平均値を平均繊維径とした。
【００４２】
＜厚み＞
繊維積層体、並びに基材及び被覆材として使用した不織布の厚みは、株式会社ミツトヨ製、シックネスゲージ（５４７−３０１）を使用して測定した。
【００４３】
以下の項目については、約１ｍ幅の繊維積層体を、幅方向に５分割し、それぞれについて測定を行い、平均値を求めた。
＜目付＞
目付は、１０ｃｍ角にカットした試料を精密天秤にて測定し、質量（ｇ）を面積（０．０１ｍ２）で除した値とした。
なお、不織布（基材）、繊維積層体、及び不織布（被覆材）の順で積層してあるマスク用濾材について目付を測定し、基材及び被覆材の不織布の目付を差し引いて、繊維積層体の目付とした。
【００４４】
＜圧力損失＞
不織布（基材）、繊維積層体、及び不織布（被覆材）の順で積層してあるマスク用濾材の測定サンプルを、直内径１１３ｍｍ（有効濾材面積１００ｃｍ２）のフィルタホルダにセットし、濾材透過風速を５．３ｃｍ／ｓｅｃになるよう流量計で調整した。そして、この時のサンプル濾材の上下流で生じる圧力損失をマノメータで測定した。
また、基材及び被覆材の不織布は、目の粗い不織布から形成されており、圧力損失については、ほとんど影響しない。
また、アルコール処理は、イソプロピルアルコールの代わりに、ドライゾールＮＭ（８６．９％エタノール）を使用する以外は、ＪＩＳ  Ｂ  ９９０８−４：２０１９の「換気用エアフィルタユニット・換気用集じん器の性能試験方法−第４部：換気用エアフィルタユニットの除電処理の試験方法」に準じて行った。
更に、洗濯処理は、以下の方法により行った。市販の洗濯用中性洗剤１０ｍＬを４Ｌの水に希釈し、その洗濯液２Ｌにマスク（４枚）を漬け、押し洗いし、その後、４Ｌの水にて２回濯ぎを行い、泡が残っていないことを確認後、乾いた布で水切りを行い、陰干しした。これを１サイクルとし、５サイクルの処理を行った。
【００４５】
＜捕集効率＞
圧力損失の測定と同一のフィルタホルダに、測定試料であるマスク用濾材をセットした後、濾材の上流側に大気塵を導入し、空気を流速５．３ｃｍ／ｓｅｃで通過させたときの０．３μｍ径の上流及び下流の粒子数を、微粒子計測器（ベックマンコールター社製、MET  ONE  HHPC  3+）で測定した。捕集効率は次式で算出した。
捕集効率（％）＝（１−（ＣＯ／ＣＩ））×１００
ＣＯ＝下流側０．３μｍ粒子の粒子数
ＣＩ＝上流側０．３μｍ粒子の粒子数
なお、基材及び被覆材の不織布は、目の粗い不織布から形成されており、捕集効率については、ほとんど影響しない。
【００４６】
［繊維積層体の製造］
図２に示すメルトブロー装置を使用し、ポリプロピレン樹脂を、単孔吐出量（１孔あたりの吐出量）１．２３ｇ／ｍｉｎ、エアノズル２５の１孔あたりの吐出風量を３０（Ｌ／ｍｉｎ）、エアノズル２５からの吐出温度を５００（℃）、繊維積層体の厚みを表１に記載のように設定して、マスク用濾材を作製し、上述の方法により、得られたマスク用濾材及び繊維積層体について、測定及び評価を行った。
なお、製造時には、基材（下層）の不織布及び被覆材（上層）の不織布として、ポリプロピレン長繊維不織布（目付＝３０ｇ／ｍ２、旭化成工業株式会社製、Ｐ０３０３０、厚み＝０．２５ｍｍ）を使用した。
また、実施例１のマスク用濾材を、１５ｃｍ角の試料とし、試料の上部１０ｃｍの位置で、高圧電源に繋がる針状電極から、３０ｋＶで３０秒間印加することによりエレクトレット処理し、実施例２のマスク用濾材を得た。
結果を以下の表１に示す。
更に、得られたマスク用濾材をプリーツ型マスクに加工し、評価を行った。結果を以下の表２に示す。なお、表２において、比較例１として市販品Ａ（不織布３層構造、基材／フィルタ層／基材）を使用し、比較例２として、市販品Ｂ（内層にメッシュ層１層を含み、他は不織布からなる４層構造、基材／フィルタ層／メッシュ層／基材）を使用した。
得られた実施例１及び実施例２のプリーツ型マスクを１日装着したところ、息苦しさはなく、装着感も良好であった。
【００４７】
【表１】
0006795235.tif 000002
【００４８】
【表２】
0006795235.tif 000003
【００４９】
表１に示されているような繊維積層体をフィルタ層として有するマスク濾材及びマスクでは、表２に示すように、捕集効率が高く、圧損も許容できる範囲であった。また、実施例１のマスク用濾材をエレクトレット処理した実施例２では、更に高い捕集効率が得られた。
一方、比較例１のように、従来の市販品Ａでは、十分な捕集効率が得られず、使用による捕集効率の低下率も大きかった。また、エレクトレット加工がされている比較例２の市販品Ｂでは、使用前の捕集効率は高いものの、エタノールによる除菌によって、除電され、捕集効率が大きく劣化し、初期性能からの低下率が７０％以上であった。
一方、エレクトレット加工を行った実施例２のマスクは、エタノールによる除菌によって除電されることから、捕集効率の低下は認められるもののその低下は実施例１のエタノールによる除菌時同程度までであり、比較例１及び比較例２のマスクに比べて高い捕集効率を維持しており、比較例１との関係では、エタノールによる除菌により、除電された後でも、比較例１における使用前の捕集効率よりも高い捕集効率が得られた。
更に、本発明のマスク用濾材は、洗濯処理によっても高い捕集効率を維持しており、初期性能からの低下率も低く、再利用性にも優れることが示された。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明のマスク用濾材及びこれを用いてなるマスクは、エレクトレット処理を行っていなくても高い捕集効率が得られ、また、使用後や、アルコール処理後、更には洗濯処理によっても捕集効率が許容可能な範囲に維持され、繰り返し使用が可能なマスク用濾材、及びマスクとしての応用が期待される。
【符号の説明】
【００５１】
１：メルトブロー装置
１０：樹脂供給部
１１：ホッパ
１２：押出機
１３：ダイ
１４：樹脂ノズル
２０：空気流発生部
２１：コンプレッサ
２２：配管
２３：レギュレータ
２４：ヒータ
２５：エアノズル
３０：捕集部
３１：サクションドラム
３２：ブロワ
３３：吸引部
３４，３５：不織布ロール
３６：巻取りドラム
４０：過熱蒸気供給部
４１：加熱器
４２：配管
４３：過熱蒸気ノズル
５１：不織布（基材）
５２：不織布（被覆材（カバー材））
１００：マスク用濾材
１１０：フィルタ層
１２０，１２２：不織布層
【要約】
【課題】マスク着用による息苦しさが抑制され、使用による捕集効率の低下が抑制され、アルコール除菌後においても、優れた捕集効率が得られるマスク用濾材及び該マスク用濾材を用いたマスクを提供すること。
【解決手段】少なくとも繊維積層体からなるフィルタ層を有するマスク用濾材であり、繊維積層体を構成する繊維の平均繊維径が６００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下であり、繊維径１μｍ以上２μｍ未満の繊維の含有率が１０％以上５０％以下であり、繊維積層体を構成する繊維が、熱可塑性樹脂を主成分として含む、マスク用濾材。
【選択図】なし【図１】
0006795235.tif 000004
【図２】
0006795235.tif 000005