(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
呼吸マスクであって、
（ａ）成形したカップ形状の形状保持シェルと、
（ｂ）前記形状保持シェルの凹面に配置されるフィルタ材料層と、
（ｃ）約５〜２４マイクロメートルの平均繊維直径と３．５未満の繊維デニールとを有するメルトブロー繊維群を含有する不織カバーウェブであって、５〜５０ｇ／ｍ2の坪量を有するとともに、前記フィルタ材料層の凹面上で該マスクの内面に、形状保持層を介在させずに配置される不織カバーウェブとを具備し、
前記フィルタ材料層と前記不織カバーウェブとが、前記形状保持シェルの前記カップ形状に適合されていること、
を特徴とする呼吸マスク。
【請求項２】
前記不織カバーウェブは、１０〜３０ｇ／ｍ2の坪量を有するとともに、２未満の繊維デニールを有し、該不織カバーウェブが、（ｉ）ポリオレフィン若しくはポリオレフィン混合材料か、または、（ｉｉ）ポリプロピレン若しくはポリプロピレン混合材料から作製される、請求項１に記載の呼吸マスク。
【請求項３】
前記メルトブロー繊維群は、約７〜１８マイクロメートルの平均繊維直径を有する、請求項１に記載の呼吸マスク。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、着用するのが快適である成形された繊維状呼吸マスクに関する。
背景
人は、２つの一般的な目的のために呼吸マスク（「フェイスマスク」および「濾過フェイスマスク」とも称される）を着用する。すなわち、（１）汚染物が着用者の呼吸装置に入らないようにすることと、（２）着用者が発散する病原体または他の汚染物に他人がさらされるのを防ぐためと、である。第１の状況において、呼吸装置は、たとえば自動車修理工場等の空気が着用者に有害な物質を含む環境で着用される。第２の状況において、呼吸装置は、たとえば手術室等の感染のリスクが高い環境で着用される。
快適なマスクは、より着用しやすいものであり、安全の観点からより利益のあるものであると研究者には思われる。呼吸装置開発には着用者および他人の安全が第１の懸念であるため、呼吸装置業界の研究者は、着用するのが快適であるマスクの製造に向けて努力している（たとえば、米国特許第５，３０７，７９６号参照）。
比較的短い期間に使用されるのを意図されているため、「使い捨て」として分類分けされる呼吸マスクがある。これらのマスクは、一般に不織繊維ウェブから製造される。ウェブから突出する繊維は、チクチクして、着用者に顔のその領域をかきたくさせるため、着用者を不快にする。着用者が空気中の不純物を吸い込むのを防ぐため、または他人を感染から保護するためにマスクが着用される場合、着用者は、そのかゆいのを我慢するか、または、自分自身または他人を危険な可能性のある汚染物にさらすという危険をおかすかという選択に直面する。
使い捨て呼吸マスクは、一般に２つの異なるカテゴリーに入り、すなわち、折られた平らなマスクと成形されたマスクとである。折られた平らなマスクは平らに束ねられるが、シーム、プリーツおよび／または折り目が形成され、これによってカップ形状に開けることができる。しかし、成形されたマスクは、所望の顔適合構成に予め形成されており、一般に、使用の間はその構成を保持する。
成形された呼吸マスクは一般に、熱結合繊維から製造される。熱結合繊維は、加熱され冷却された後、隣接する繊維を結合する。そのような繊維から形成されるフェイスマスクの例は、米国特許第４，８０７，６１９号および第４，５３６，４４０号に示される。これらの特許に開示されたフェイスマスクは、少なくとも１層の熱結合繊維を有するカップ形状マスクである。熱結合繊維の層は、「形状化層」、「形状保持層」または「シェル」と称され、マスクに形状を提供し、濾過層を支持するよう使用される。濾過層に対して、形状化層はマスクの内側部分に（着用者の顔に隣接して）あってもよく、または、外側部分にまたはマスクの内側部分と外側部分との両方にあってもよい。一般に、濾過層は、内側形状化層の外部にある。
ある場合には、形状化層が成形される前に材料のすべての層が一体的に組み合わされ、そのためすべての層が成形手順を受ける。他の場合には、形状化層用の材料のみが成形され、他の層は後から加えられる。この場合、他の層を予め成形された形状化層に加えるのを助け、折り目を減少するために、他の層は、切断して縫い合わせることによって、カップ形状に予め形成されていてもよい。
材料の１つまたはそれ以上の層を予め成形された形状化層に加えることによって形成される成形呼吸マスクは、たとえば、米国特許第４，８０７，６１９号に記載されている。成形手順前にマスクのすべての層が一体的に組み合わされることによって形成されるマスクは、たとえば、米国特許第４，５３６，４４０号、第４，８０７，６１９号、第４，８５０，３４７号、第５，３０７，７９６号および第５，３７４，４５８号に記載されている。この型のマスクは、一般により簡単であり、特に連続方法で製造されるときには製造コストが低いという利点を提供する。
本発明は、良好な程度の快適さを提供しながら効果的な呼吸保護を達成することができ、比較的簡単で費用効果の高い方法で製造することができる直接成形呼吸マスクを提供することに関する。
発明の開示
本発明は、成形したカップ形状の形状保持シェルを具備し、その凹面にフィルタ材料の層があり、フィルタ層の凹面に、形状保持層を介在させずに、マスクの内面を形成する５〜５０ｇ／ｍ2の坪量と３．５未満の繊維デニールとを有する不織材料を含むカバーウェブがあり、フィルタ材料の層と内側の層とが形状保持シェルのカップ形状に適合されている呼吸マスクを提供する。
本発明は、成形したカップ形状の形状保持シェルを具備し、その凹面にフィルタ材料の層があり、フィルタ層の凹面に、形状保持層を介在させずに、マスクの内面を形成するブローン微細繊維材料の層があり、フィルタ材料の層と内側の層とが形状保持シェルのカップ形状に適合されている呼吸マスクを提供する。
本発明は、呼吸マスクを製造する方法をさらに提供し、この方法は、
（ｉ）熱結合繊維を含む不織繊維ウェブと、フィルタ材料の層と、繊維ウェブから離れた側のフィルタ材料に隣接する、５〜５０ｇ／ｍ2の範囲の坪量と３．５未満の繊維デニールとを有する不織材料の層を具備するカバーウェブ材料と、を一体的に組み合わせるステップと、
（ｉｉ）組み合わされた層を呼吸マスクの形状に成形して、それによって、繊維ウェブがカップ形状の形状保持シェルを形成して、その凹面にフィルタ材料とカバーウェブ材料とが位置するステップと、
を含む。
本発明はまた、呼吸マスクを製造する方法を提供し、この方法は、
（ｉ）熱結合繊維を含む不織繊維ウェブと、フィルタ材料の層と、繊維ウェブから離れた側のフィルタ材料に隣接する、ブローン微細繊維材料の層を具備するカバーウェブ材料と、を一体的に組み合わせるステップと、
（ｉｉ）組み合わされた層を呼吸マスクの形状に成形して、それによって、繊維ウェブがカップ形状の形状保持シェルを形成して、その凹面にフィルタ材料とカバーウェブ材料とが位置するステップと、
を含む。
本発明のマスクは、マスクの簡単な構造によって原材料を効果的に使用する比較的簡単で効率的な方法で製造することができる。それにもかかわらず、マスクは、呼吸マスクによって圧力低下を大幅に増大させない滑らかな内側カバーウェブの使用によって快適さを増大させるという利点を着用者に提供する。また、マスクの外部に形状保持シェルを配置することは、シェルがより粗い粒子を濾過し、それらがフィルタ材料に到達するのを防ぐよう機能することができることを意味する。これは、フィルタの耐用寿命を延ばす助けをすることができる。
【図面の簡単な説明】
例のためのみに、本発明の実施態様は添付の図面を参照して説明される。
図１は、本発明による直接成形呼吸マスクの正面図である。
図２は、図１のマスクの後部斜視図である。
図３は、図１、２のマスクの一部を通る断面図である。
図４は、代替形態のマスクの一部を通る断面図である。
図５は、本発明による代替直接成形呼吸マスクの正面図である。
好適な実施態様の詳細な説明
図１、２に示される呼吸マスク１は、略カップ形状の顔に適合する構成を有する本体２と、着用者の顔に対してマスクを保持するようにマスク本体の両側に４でホチキス止めされた２本の弾性のあるヘッドバンド３と、を具備する。
マスク本体２の周囲は、着用者の顔に鼻梁上で、頬を横切りそのまわりに、顎の下に接触する形状である。マスク本体は、次いで、着用者の鼻と口とのまわりに閉じられたスペースを形成する。可鍛性のあるノーズクリップ５が、マスク本体２の外面に、その上縁に隣接して留められ、マスクがこの領域で着用者の鼻に適合する形状であることを可能にする。マスク本体２は、着用者の顔に適合することができ、一方では使用中にその形状を保持するのに十分に剛性がある程度の可撓性を有することを確実にするように選択された材料の複数の層から形成される。任意の波形パターン６が、マスク本体２の中央領域のすべての層を通って延在する。
図３に示されるように、マスク本体２は、外側の、弾性のある形状保持シェル１０を具備し、その凹面（内側）にフィルタ材料の層１１があり、フィルタ層の内側にカバーウェブの層１２がある。フィルタ材料の層１１は、シェル１０の内面全体を横切ってシェル１０に結合し、マスクが使用されるときにフィルタ材料がシェルに対して保持されることを確実にする。シェル１０は、主に、マスクの形状を維持し、層１１、１２を支持するように機能するが、マスク内に引かれる空気用の最初の粗いフィルタとしても機能することができる。マスク１の主要フィルタ作用は、フィルタ層１１によって提供され、一方、内側カバーウェブ１２は、着用者の肌に接触する滑らかな面を提供する。
図４に例示される代替構造物において、マスク本体２は、図３に示されるのと同一の層１０、１１、１２を具備するが、フィルタ層１１は、シェル１０の面全体を横切ってシェル１０の内面に結合していない。この場合、マスクが使用されるときにフィルタ材料が吸入の間にシェルから離れないことを確実にするために、フィルタ層１１とマスク本体１２との間に、他の何らかの形態の接着が必要である。この接着は、都合のよいことに、マスクのすべての層を通って適切な場所に、たとえば、マスクの周囲のまわりにおよび中央領域に、位置することができる溶接の形態を取ってもよい。あるいは、マスクに発散弁を、従来的にはマスクの中央領域に位置して、設けるときに、この弁は、フィルタ材料１１をこの領域でシェル１０に接着するように作用してもよい。この型のマスク１５は図５に示される。
マスク１５は、図１、２に示されるマスク１の形状にほぼ類似するが、マスク本体１７の周囲のまわりをずっと延在する超音波溶接１６があることを除く。溶接１６は、マスク本体１７のすべての層を通って延在し、マスク本体の内面（図示せず）でも見ることができる。さらに、マスク本体１７は、マスクが使用されるときに着用者の鼻に隣接してあるように、マスク本体の中央領域の位置に溶接されるかまたは他の方法で留められた発散弁１８を含む。成形されたマスクに適切な発散弁は公知である。１つの適切な弁は、米国特許第５，３２５，８９２号に記載されたものである。弁１８は、従来のように、マスク本体１７のすべての層を通ってマスク本体１７に接着し、この領域で層を一体的に留めるよう作用する。マスク本体１７の層は、このようにしてマスク本体の中央領域におよびその周囲で一体的に接着される。
マスク１５は、図１、２のマスク１と同様に、マスク本体１７の外面に可鍛性のあるノーズクリップを含み、さらに、この領域で着用者の顔にマスクを適合するのを改良するように、マスク本体１７の内面に対応する位置で発泡体のストリップ２０を有する。所望により、類似の発泡体ストリップがマスク１に設けられてもよいことが理解される。ノーズクリップは、米国特許第５，５５８，０８９号に記載のノーズクリップの形態を取ってもよい。
マスク１５の弾性ヘッドバンド２１は、図１、２のマスク１では同一の位置で留められているのとは異なり、別個の位置でマスク本体にホチキス止めされてもよい。しかし、これは必須ではない。あるいは、両方のマスクにおいて、ヘッドバンドを接着する他の何らかの手段を使用してもよく、たとえば、ヘッドバンドはマスク本体２、１７に溶接されてもよい。
マスク本体２、１７は、材料の様々な層を一体的に組み合わせて、そのアセンブリを雄型金型部品と雌型金型部品との間に置いて、それに熱と成形圧力とをかけて、それによって、成形されたカップ形状の形状保持シェル１０を形成し、フィルタ材料１１とカバーウェブ１２とをシェルの構成に適合させることによって、形成される。その型の成形手順は、下記により詳しく記載される。あるいは、使用される材料によって、たとえば米国特許第５，３０７，７９６号に記載されているように、組み合わされた材料の層が炉内で予め加熱され、次いで常温成形法を受ける。
マスク本体２、１７の各々は、上述の層１０、１１、１２に加えて、材料の他の層を含んでもよい。たとえば、シェル１０の内部に２つ以上のフィルタ層があってもよく、これは他の層に沿って成形のために組み合わされる。シェル１０の外部に追加の層があってもよく、たとえば、外側カバーウェブおよび／または追加フィルタ層があってもよい。これらの追加の外側の層は、他の層に沿って成形のために組み合わされてもよく、または、予め形成されて、成形手順後にシェル１０の外部に加えられてもよい。
マスク本体２の構成成分層は、下記に詳しく記載される。構成成分層は、マスク本体の製造に使用される成形方法に合致するように選択されるべきである。
シェル
シェルは、熱の使用で所望の形状に成形することができ、冷却したときにその形状を保つ繊維性材料の少なくとも１つの層から形成することができる。形状保持は一般に、材料の繊維を、たとえば溶融によって、それらの間の接触点で一体的に結合させることによって達成される。直接成形呼吸マスクの形状保持シェルを形成するための公知のいずれの適切な材料を使用して、マスクシェルを形成し、たとえば、好ましくはクリンプした合成ステープルファイバの混合物、および、二成分ステープルファイバを含む。後者は、バインダ成分を有し、これによって形状保持シェルの繊維は、材料を加熱することによって繊維交点で一体的に結合されることが可能であり、そのため二成分繊維のバインダ成分が、二成分繊維であるかまたは他のステープルファイバである隣接する繊維に、流れて接触する。形状保持シェル用の材料は、ステープルファイバと二成分繊維とを、重量％率でたとえば０／１００〜７５／２５の範囲で含む繊維混合物から調製することができる。好ましくは、材料は少なくとも５０重量％の二成分繊維を含み、多数の交差結合点を形成し、シェルの弾性と形状保持力とを増大する。
形状保持シェルの材料用に適切な二成分繊維は、たとえば、横に並んだ構成、同心シース−コア構成および楕円シース−コア構成を含む。１つの適切な二成分繊維は、アメリカ合衆国ノースカロライナ州ムーアビル（Mooresville）のヘキストセラニーズ社（Hoechst Celanese Corporation）が「Ｃｅｌｂｏｎｄ  Ｔ２５４」（１２デニール、長さ３８ｍｍ）の商品名で販売のポリエステル二成分繊維であり、これは、たとえば、ヘキストセラニーズが「Ｔ２５９」（３デニール、長さ３８ｍｍ）の商品名で販売のポリエステルステープルファイバと、できれば、ヘキストセラニーズが「Ｔ２９５」（１５デニール、長さ３２ｍｍ）の商品名で販売のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維とも、組み合わせて使用される。あるいは、二成分繊維は、イソフタレートおよびテレフタレートエステルモノマーから形成されたポリマーのシースによって囲繞された結晶性ＰＥＴのコアを有する略同心シース−コア構成を有してもよい。後者のポリマーは、コア材料よりも低い温度で熱軟化可能である。ポリエステルは、弾性に寄与し、他の繊維よりも湿分摂取が少ないという利点を有する。
あるいは、形状保持シェルは、二成分繊維のない材料から調製されてもよい。たとえば、熱流れ可能ポリエステルの繊維は、好ましくはクリンプしたステープルファイバとともに、形状化層に含まれることが可能であり、そのため、材料の加熱時に、バインダ繊維は溶け、繊維交点へ流れ、その繊維交点を囲繞する。材料の冷却時に、繊維交点に結合が発生する。
形状保持シェル用の材料として使用される繊維のウェブは、「ランドウェバー（Rando Webber）」エアレイ機械またはカーディング機械で便宜よく調製することができ、二成分繊維および他の繊維がこのような機器に適切な従来のステープル長さで使用される。必要な弾性および形状保持力を有する形状保持シェルを得るために、シェル材料は、少なくとも１００ｇ／ｍ2の坪量を有することが好ましいが、これより少ない坪量も可能である。これより高い坪量、たとえば、１５０または２００ｇ／ｍ2を超える坪量は、変形に対しより大きな抵抗を与え、より大きな弾性を与え、マスクに弁が取り付けられる場合にはより適切である。これらの最小坪量とともに、ウェブは一般に、マスクの中央領域にわたって０．２ｇ／ｃｍ2の最大密度を有する。シェルは、図面に示されるように、湾曲した半球形状であってもよく、または、所望により、他の形状を取ってもよい。たとえば、シェルは、Ｊａｐｕｎｔｉｃｈに付与された米国特許第４，８２７，９２４号に開示されたフェイスマスクに似たカップ形状を有することもできる。
フィルタ材料
フィルタ材料は、所望のフィルタ効果を達成するように選択され、一般に、フェイスマスクが保護することを意図する気体ストリームの種類から粒子を高率で除去すべきである。選択される特定の繊維は、濾過される粒子の種類に依存し、一般に、成形操作の間に一体的に結合されない繊維が選択される。本質的に、直接成形呼吸マスクのフィルタ層を形成するのに公知のいずれの適切な材料が、マスクフィルタ材料用に使用されてもよい。工業エンジニアリング化学（Industrial Engineering Chemistry）第４８巻１３４２以降（１９５６）のウェンテ、バン・エー（Wente, Van A.）の「超精密熱可塑性繊維（Superfine Thermoplastic Fibers）」に教示されているようなメルトブローン繊維のウェブは、特に永続的に電気的に充電された（エレクトレット）形態にあるときに、特に有用である（たとえば、Ｋｕｂｉｋ  ｅｔ  ａｌ．に付与された米国特許第４，２１５，６８２号参照）。これらのメルトブローン繊維は、平均直径が約１０マイクロメートル未満の微細繊維（ここでは「ブローン微細繊維」をＢＭＦと称する）であることが好ましい。マスク本体を製造するのに使用される成形手順に関連して、ポリプロピレンから形成されるＢＭＦが特に好適である。ｖａｎ  Ｔｕｒｎｈｏｕｔに付与された米国再発行特許第３１，２８５号に教示されたような電気的に充電されたフィブリル化フィルム繊維も好適である。ロジンウール繊維ウェブおよびガラスファイバのウェブも使用することができ、溶液ブローンまたは静電吹付繊維、とくにマイクロフィルム形態のものも同様に使用することができる。電荷は、米国特許第５，４９６，５０７号に開示されたように繊維を水に接触することによって、または米国特許第４，５８８，５３７号に開示されたようなコロナ充電によって、または米国特許第４，７９８，８５０号に開示されたような摩擦充電によって、繊維に導入することができる。また、繊維に添加剤が含まれてもよく、ハイドロチャージ方法（hydro-charging process）（１９９５年８月１４日に出願された米国特許出願第０８／５１４，８６６号参照）によって製造されたウェブの濾過性能を高める。
カバーウェブ
内側カバーウェブは、着用者の顔に接触する滑らかさを提供するよう意図され、マスク本体に大幅な形状保持力を提供しない。適切な程度の快適さを得るために、内側カバーウェブは、比較的低い坪量を有し、比較的細かい繊維から形成される。特に、カバーウェブは、５〜５０ｇ／ｍ2の範囲内の坪量を有するべきであり（好ましくは１０〜３０ｇ／ｍ2）、繊維は、３．５デニール未満であるべきである（好ましくは２デニール未満、より好ましくは１デニール未満）。カバーウェブに使用される繊維は、約５〜２４マイクロメートルの平均繊維直径を有し、より好ましくは約７〜１８マイクロメートルであり、さらに好ましくは約８〜１２マイクロメートルである。直径がきわめて小さい繊維は、ウェブに良好な柔らかさを与えるが、柔らかいため着用者の顔にくっつき、けばを生じる。直径の大きい繊維は、ウェブに良好な耐摩耗性を与えるが、着用者の快適さを犠牲にして耐摩耗性を与えることが多い。上述の好適な繊維直径は、着用者に良好な快適さと、十分な耐摩耗性とを与えることができる。
カバーウェブ材料は、当然のことながら、マスク本体が形成される成形手順に使用されるのに適切なものであり、その目的のために有利なことにある程度の弾性を有する（破断点で１００〜２００％が好ましいが必須ではない）か、または、可塑的に変形可能である。有利なことに、カバーウェブ材料は、成形操作後に隣接するフィルタ材料から離れない傾向があり、接着したままであり、２つの層の間に接着剤の必要がないものである。カバーウェブ材料の滑らかさは、所望により、圧延によってさらに増大されてもよい。
カバーウェブに適切な材料は、ブローン微細繊維（ＢＭＦ）材料、特にポリオレフィンＢＭＦ材料であり、たとえば、ポリプロピレンＢＭＦ材料である（ポリプロピレン混合物およびポリプロピレンとポリエチレンとの混合物とを含む）。好ましくは、ウェブは、滑らかな面、一般に滑面ドラムに繊維を集めることによって形成され、そのような材料は「滑らかなＢＭＦ材料」と称される。好適なカバーウェブは、ポリプロピレン、または、５０重量％以上のポリプロピレンを含むポリプロピレン／ポリオレフィンの混合物から作られる。
カバーウェブ用のＢＭＦ材料を製造するための適切な方法は、米国特許第４，０１３，８１６号に記載されている。これらの材料は、着用者に対して高度の柔らかさと快適さを提供し、また、フィルタ材料がポリプロピレンＢＭＦ材料であるときには、成形操作後に層の間に接着剤を必要とせずにフィルム材料に接着されたままであることがわかった。ポリプロピレン（およびポリプロピレン混合物）ＢＭＦカバーウェブ材料は、たとえば匹敵するスパンボンド材料には見られない程度の可塑性変形を呈することがわかった。これは、成形手順後にポリプロピレンＢＭＦフィルタ材料に接着したままであるこれらの材料の傾向に寄与すると思われる。さらに寄与する要因には、そのような材料から形成されるときのカバーウェブの比較的低い圧力低下と、成形中に一緒に折り目がつくカバーウェブおよびフィルタ材料の傾向と、マスク本体が成形後にトリムされるときにマスク本体の縁で一体的に冷溶接されるカバーウェブおよびフィルタ材料の傾向と、があると思われる。はっきりと異なる型の不織ウェブ材料を内側カバーウェブに使用することができ（たとえば、スパンボンドウェブ、カードウェブ、および、メルトブローンウェブとスパンボンドウェブとのラミネート）、好ましくはポリオレフィン材料の繊維から形成されるかまたはこれを含む。
カバーウェブに特に好適な材料は、坪量が１５〜３５グラム／平方メートルの範囲であり、繊維デニールが０．１〜３．５の範囲であるポリオレフィンＢＭＦ材料であり、上記米国特許第４，０１３，８１６号に記載された方法に類似した方法で製造されるが、ダイからコレクタまでの距離が１０〜２５ｃｍの範囲内（好ましくは１８ｃｍ）で調節され且つコレクタドラムの表面温度が２０〜５５℃の範囲内（好ましくは３８〜４９℃）で調節されることは除く。使用されてもよいポリオレフィン材料として、たとえば、単一のポリプロピレン、２つのポリプロピレンの混合物、ポリプロピレンとポリエチレンとの混合物、ポリプロピレンとポリ（４−メチル−１−ペンテン）との混合物、およびポリプロピレンとポリブチレンとの混合物が挙げられる。カバーウェブ用の１つの好適な材料は、エクソン（Exxon Corporation）が販売の、坪量が約２５ｇ／ｍ2であり、繊維デニールが０．２〜３．１の間（１００繊維以上で測定した平均が約０．８）であるポリプロピレン樹脂「Ｅｓｃｏｒｅｎｅ  ３５０５Ｇ」からこの方法によって製造されるポリプロピレンＢＭＦ材料である。この材料は、「滑らかなＰＰ  ＢＭＦ材料」と称される。
別の適切な材料は、坪量が約２５ｇ／ｍ2であり、平均繊維デニールが約０．８であるポリプロピレン／ポリエチレンＢＭＦ材料（樹脂「Ｅｓｃｏｒｅｎｅ  ３５０５Ｇ」８５％と、エチレン／アルファ−オレフィンコポリマー「Ｅｘａｃｔ  ４０２３」１５％とを含む混合物から製造される）である。
ＢＭＦ材料は、下記の方法で製造される。ポリエチレン／アルファ−オレフィン（「Ｅｘａｃｔ  ４０２３」）のペレットとポリプロピレン樹脂（「Ｅｓｃｏｒｎｅ  ３５０５Ｇ」）のペレットとを、個体で混合して、または個体で測定して押出器へ入れる。ポリマーは、押出器内で溶融され一緒に混合される。混合物は、次いで、約２９０℃の温度で約２０００ｍ／分の速度で繊維を形成するメルトブロー方法によってダイを通って押し出される。押出器は、二軸スクリュー押出器または一軸スクリュー押出器のいずれかであってもよい。メルトブローン微細繊維は滑らかな面を有する直径１０ｃｍのローラーに投影され、ローラーを通って走る流体によって冷却される。入れられた流体の温度は８．９〜１２．２℃に維持される。集合微細繊維下でローラー面温度は３８〜４９℃である。ローラーの運動によって、不織布の連続シートを製造することができる。製品ウェブは、厚さが約０．０１５ｃｍであり、滑らかで柔らかい。
他の適切な材料として、ドイツ、パイン（Peine）のコロビンＧｍｂＨ（Corovin GmbH）が「Ｃｏｒｏｓｏｆｔ  Ｐｌｕｓ  ２０」、「Ｃｏｒｏｓｏｆｔ  Ｃｌａｓｓｉｃ  ２０」および「Ｃｏｒｏｖｉｎ  ＰＰ−Ｓ−１４」の商品名で販売のスパンボンド材料、および、フィンランド、ナキラ（Nakila）のＪ．Ｗ．スオミネンＯＹ（J.W.Suominen OY）が「３７０／１５」の商品名で販売のカード製ポリプロピレン／ビスコース材料が挙げられる。
本発明で使用されるカバーウェブは、処理後、ウェブの面から突出する繊維がほとんどないことが好ましい。カバーウェブは、下記に述べた表面荒さの決定によって特徴づけられる滑らかな面を有することが好ましい。
平均表面荒さの決定
１．およそ６センチメートル（ｃｍ）×２０ｃｍの矩形シートを使用する。
２．このシートを、およそ１０ｃｍ×５ｃｍ×０．１ｃｍの堅い黒の厚紙パネル上で折る。
３．重り（２９５グラム）を使用して、折ったシートに固定張力をかけ、次に、１０ｃｍ×５ｃｍ×０．１ｃｍの２枚の厚紙パネルの間でクランプする。
４．次いで、インフィニティオプティクス社（Infinity Optics Company）のＩｎｆｉｎｉｖａｒRビデオ顕微鏡（InfinivarR Video Microscope）を使用して、厚紙パネルの平面に対して垂直な材料の折った縁を見ることができるように、コピースタンドにマウントが置かれる。
５．視野がおよそ１．１６６ｃｍ×１．０９３ｃｍ（０．００２２７７９ｃｍ／ピクセル）になるように、倍率が調節される。
６．直径およそ５．１ｃｍのファイバオプチックリングがファブリックの上、２．５ｃｍに置かれ、均一の暗視野照明を提供する。この型の照明は、高コントラストを提供し、正反射光を除外する。
７．取り込まれたビデオ画像は、Ｌｅｉｃａ  Ｑｕａｎｔｉｍｅｎｔ  Ｑ−５７０画像分析器を使用して分析される。ビデオ画像形成システムのゲインおよびオフセットは、各サンプルで調節され、システムのブルーミングまたは過飽和を引き起こさずに最大コントラストを保証する。
８．標準画像分析ツールを使用するによって縁の形態がわかる。第１のステップは、ファブリックを検出することであり、これは黒の厚紙に白く現れる。第２のステップは、標準３×３ロバーツ核（Roberts kernel）を加えて、黒の背景と白のファブリックとの間の境界を規定することである。最後のステップは、スケルトン機能（the skeltonize function）を使用して縁のプロファイルを１ピクセル幅にすることである。
９．縁の画像を使用して、各サンプルの形態を規定する。各サンプル用に、５つの１ｃｍプロファイルが評価される。
１０．平均表面荒さ、Ｒａは、サンプル形態の一次最小二乗法適合（a linear least squares fit）である参照線を規定することによって決定される。次いで、この参照線からの平均逸脱が、平均表面荒さ、Ｒａとして報告される。平均表面荒さは、ミリメートル（ｍｍ）で報告される。
本発明に使用されるカバーウェブ用に、平均表面荒さ、Ｒａは、好ましくは０．０６ｍｍ未満であり、より好ましくは０．０４ｍｍ未満であり、さらに好ましくは０．０２ｍｍ未満である。
カバーウェブは、着用者の顔に接触する内側カバーウェブであるとして記載されているが、カバーウェブは、形状化層および／またはフィルタ層の外部に位置する外側の「カバーウェブ」として使用されてもよい。そのような状況下で、カバーウェブは、本明細書に記載されるように形状化層またはフィルタ層に留められてもよい。
追加材料
内側カバーウェブが成形手順後にフィルタ材料に適切に接着されていない場合は、接着剤を使用して層を一体的に結合することができる。カバーウェブとフィルタ材料とに相溶性のあるいずれの適切な接着剤が使用されてもよく、たとえば、アメリカ合衆国テキサス州オデッサのレクセン（Rexene）が商品名ＲｅｘｔａｃTMＥ１２１、ＲＴ２３１５、ＲＴ２１１５、ＲＴ２２１５、ＲＴ２５３５、ＲＴＥ−２７ホットメルト接着剤で販売のもの、アメリカ合衆国テキサス州ヒューストンのシェル石油（Shell Oil）がＤｕｒａｆｌｅｘTM８９１０ＰＣポリブチレンホットメルトおよびＥａｓｔｏｆｌｅｘTMＤ１２７５で販売のもの、アメリカ合衆国ミネソタ州セントポールのＨ．Ｂ．フュラー（H.B. Fuller）が販売のＨＬ−１３５８−Ｘ−ＺＰ等のポリオレフィンホットメルト接着剤を含む。成形手順前に材料が一緒にラミネートされているときに、接着剤はフィルタ材料に吹き付けられるかまたはダイコートされてもよい。
図１に示される型のマスク本体において、フィルタ材料の層は、シェルの内面全体にわたってシェルに結合されてもよいと上記に述べられた。これは、たとえば、成形前に材料が一緒にラミネートされているときに、適切な接着剤をシェルとフィルタ材料との間に加えることによって達成することができる。フィルタ材料とシェル材料とに相溶性のあるいずれの適切な接着剤をこの目的のために使用することができ、材料の１つに吹き付けとして加えられるかまたはダイコートされてもよい。シェル材料およびフィルタ材料によって、接着剤は、ポリオレフィンホットメルト接着剤であってもよく、たとえば上記に記載したもののいずれでもよい。あるいは、不織接着剤ウェブの形態で加えられてもよく（たとえば、アメリカ合衆国マサチューセッツ州ミドルトンのボスティク（Bostik）からの「ＰＥ１２０−３０」、「ＰＯ１００」および「ＰＯ１０４」ポリエステル接着剤ウェブ、または、アメリカ合衆国オハイオ州アクロンのスパンファブ（Spunfab）からの「ＬＤ−４０００」ポリオレフィン接着剤ウェブ、「ＥＶ−３００７」酢酸エチレンビニル接着剤ウェブまたは「ＶＩ１６１０」接着剤ウェブ）、これは、シェル材料とフィルタ材料との間にラミネートされ、成形手順の間に層を一体的に結合する。さらなる代替案として、シェルは材料の２つの層から形成されてもよく、内側の層は、マスク本体の成形中に溶けてフィルタ材料をシェルへ結合するバインダ成分を含む。たとえば、シェルは、ポリエステル二成分繊維とポリエステルステープルファイバとの混合物を含む外側の層と、ポリエステル二成分繊維（外側の層と同一であってもよい）とポリプロピレン／ポリエチレン二成分繊維との混合物を含む内側の層と、を具備してもよい。その場合、内側の層のポリエチレン成分は成形手順の間に溶けて、シェルをフィルタ材料へ結合する。シェル材料の内側の層は、一般に、外側の層よりも坪量が低い。
上記記載は主にマスク本体の個別成分層（すなわち、シェル、フィルタ材料および内側カバーウェブ）に当てはまるが、これらの層の各々は材料の２つ以上の実際の層を具備することができる。
成形手順
上記に既に示したように、マスク本体は、マスク本体の様々な層を一体的に（すなわち、シェル、フィルタ材料および内側カバーウェブ、を上記のいずれの追加層とともに）組み合わせて、そのアセンブリを雄型金型部品と雌型金型部品との間に置いて、これに熱と成形圧力をかけることによって、形成される。この方法の一般性質は公知であり、詳細に説明する必要はない。さらなる情報は、たとえば、米国特許第４，８０７，６１９号および第４，５３６，４４０号から得ることができる。成形温度および圧力は、マスク本体を形成するのに使用される材料に依存し、場合によっては、金型に供給する前に材料の組み合わされた層を加熱することが有利であり、米国特許第５，３０７，７９６号を参照のこと。成形過程の間に、シェル材料は、シェルの形状を取り入れ、その後これを保持する。同時に、フィルタ材料およびカバーウェブ材料は、シェル形状に適合し、次に、これらの層を支持し、その形状を保持するように作用する。従来、金型部品には、間隙があり、マスク本体の中央のほぼ半球形の濾過領域で、より大きなロフトを形成することができる。成形過程の間に、既に説明したように、シェルとフィルタ材料との間に、および／またはフィルタ材料と内側カバーウェブとの間に、結合が形成される。その場合、金型部品の間隙は、これらの結合を、特にフィルタ材料とシェルとの間の結合を最適化するように選択される。成形後、マスク本体は、トリムされる必要があり、図１に示される型のマスクの場合には、いずれの従来の方法でヘッドバンドが設けられる。図５に示される型のマスクの場合には、発散弁およびヘッドバンドがいずれの従来の方法で取り付けられる前に、マスク本体が周囲のまわりに溶接される（たとえば、熱または超音波溶接による）。
本発明によるフェイスマスクは、下記の実施例でさらに説明される。
実施例１
シェル材料の２つの層が、「ランドウェバー」エアレイ機械で調製された。マスク本体のシェルの外側を形成するよう意図された一方の層は、ポリエステル二成分繊維「Ｃｅｌｂｏｎｄ  Ｔ２５４」７０％とＰＥＴ繊維「Ｔ２９５」３０％とを含み、坪量は１００ｇ／ｍ2（１４０ｇ／ｍ2）であった。マスク本体のシェル１０の内側を形成するよう意図された他方の層は、同一のポリエステル二成分繊維７０％と、日本、大阪のチッソが商品名「ＥＡＣ」で販売の型のポリプロピレン／ポリエチレン二成分繊維３０％とを含み、坪量は６５ｇ／ｍ2であった。これらの２つの層は、坪量５５ｇ／ｍ2のポリプロピレンＢＭＦフィルタ材料の層および上記の滑らかなＰＰＢＭＦ材料の層とともに組み合わされ、フィルタ材料は滑らかなＢＭＦ材料とシェル材料の内側の層との間に位置した。このアセンブリは、赤外線ヒーターのもとで、次いで、約１１６℃の温度且つ１．１〜１．３ｍｍのプレス間隙で操作する成形プレスへ運搬され、マスク本体の成形をもたらした。マスク本体は、次いでトリムされ、図１に示される型のマスクに加工された。
実施例２
シェル材料の２つの層は、「ランドウェバー」エアレイ機械で調製された。これらの層は類似しており、各々がポリエステル二成分繊維「Ｃｅｌｂｏｎｄ  Ｔ２５４」７０％と、コポリエステル繊維「Ｔ２５９」１５％と、ＰＥＴ繊維「Ｔ２９５」１５％とを含み、坪量は１００ｇ／ｍ2であった。これらの２つの層は、ポリプロピレンＢＭＦフィルタ材料の層と、実施例１に記載した滑らかなＰＰ  ＢＭＦ材料の層と、ともに組み合わされ、フィルタ材料は滑らかなＢＭＦ材料とシェル材料との間に位置した。実施例１に記載したのと類似の成形手順の後、マスク本体はトリムされ、図５に示される型のマスクに加工される。
上記に引用したすべての特許および特許出願は、その内容全体を本願明細書に引用したものとする。
本発明の好適な実施態様が上記に詳しく説明されているが、本発明の範囲は、これらの詳細な実施態様に限定されるものではなく、むしろ、添付の請求の範囲およびそのいずれの等価物の限定によってのみ支配される。本発明は、様々な実施態様に構成されることが可能である。たとえば、実施態様によっては、フィルタ層またはカバーウェブが、シェルに対して直接並列しなくてもよく、すなわち、シェルとフィルタとの間、またはシェルとカバーウェブとの間に別の層が位置してもよい。
【図１】
0004304322.tif 000002
【図２】
0004304322.tif 000003
【図３】
0004304322.tif 000004
【図４】
0004304322.tif 000005
【図５】
0004304322.tif 000006