特開 2022-176536 マスク用フィルタ及び当該マスク用フィルタを備えるマスク

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022176536

(43)【公開日】2022-11-30

(54)【発明の名称】マスク用フィルタ及び当該マスク用フィルタを備えるマスク

(51)【国際特許分類】

   A41D 13/11 20060101AFI20221122BHJP

   A62B 18/08 20060101ALI20221122BHJP

   A62B 18/02 20060101ALI20221122BHJP

【ＦＩ】

A41D13/11 Z

A62B18/08 Z

A62B18/02 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021083022

(22)【出願日】2021-05-17

(71)【出願人】

【識別番号】516067601

【氏名又は名称】エム・テックス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000213

【氏名又は名称】弁理士法人プロスペック特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】呉 魏

(72)【発明者】

【氏名】竹ノ下 友基

(72)【発明者】

【氏名】曽田 浩義

【テーマコード（参考）】

2E185

【Ｆターム（参考）】

2E185AA07

2E185BA16

2E185CB11

2E185CC32

(57)【要約】

【課題】安価に大量生産が可能であり且つ高い捕集機能及び遮断機能を維持しつつ息苦しさを軽減することが可能なマスクを提供する。
【解決手段】本発明に係るマスク用フィルタは高分子材料である第１材料からなる繊維である第１繊維の集積体である繊維集積体を含んでなるマスク用フィルタである。第１繊維は３００ｎｍ以上であり且つ５０００ｎｍ未満である繊維径を有し、繊維集積体において第１繊維同士が不規則に絡み合っている。第１繊維の繊維径の数量分布における最頻値である中心繊維径が８００ｎｍ以上であり且つ２５００ｎｍ以下であ、変動係数が０．５０以上であり且つ０．６５以下である。また、繊維集積体の嵩密度は０．０１ｇ／ｃｍ^３以上であり且つ０．０５ｇ／ｃｍ^３以下である。本発明に係るマスクは上述した本発明に係るマスク用フィルタと本発明フィルタよりも低い圧力損失を有し且つ本発明フィルタと積層されて本発明フィルタを支持するシート状の部材である支持部材とを備える。
【選択図】図１０

【特許請求の範囲】

【請求項1】

高分子材料である第１材料からなる繊維である第１繊維の集積体である繊維集積体を含んでなるマスク用フィルタであって、
前記第１繊維は３００ｎｍ以上であり且つ５０００ｎｍ未満である繊維径を有し、
前記繊維集積体において前記第１繊維同士が不規則に絡み合っており、
前記第１繊維の繊維径の数量分布における最頻値である中心繊維径が８００ｎｍ以上であり且つ２５００ｎｍ以下であり、
前記第１繊維の繊維径の数量分布における変動係数が０．５０以上であり且つ０．６５以下であり、
前記繊維集積体の嵩密度が０．０１ｇ／ｃｍ^３以上であり且つ０．０５ｇ／ｃｍ^３以下である、
ことを特徴とする、マスク用フィルタ。

【請求項2】

請求項１に記載されたマスク用フィルタであって、
前記繊維集積体における前記第１繊維の間の距離の平均値である平均繊維間距離が０．１μｍ以上であり且つ１０μｍ以下である、
ことを特徴とする、マスク用フィルタ。

【請求項3】

請求項１又は請求項２に記載されたマスク用フィルタであって、
前記繊維集積体の厚み方向に平行な断面において前記第１繊維の前記厚み方向に配向している部分が占める面積の当該断面の面積に対する比である厚み配向比が０．１８以上であり且つ０．３５以下である、
ことを特徴とする、マスク用フィルタ。

【請求項4】

請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載されたマスク用フィルタであって、
前記第１材料はポリオレフィンである、
ことを特徴とする、マスク用フィルタ。

【請求項5】

請求項４に記載されたマスク用フィルタであって、
前記第１材料は、ポリエチレン、ポリプロピレン及びポリブチレンからなる群より選ばれる少なくとも１種の高分子材料である、
ことを特徴とする、マスク用フィルタ。

【請求項6】

請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載されたマスク用フィルタと、
前記マスク用フィルタよりも低い圧力損失を有し且つ前記マスク用フィルタと積層されて前記マスク用フィルタを支持するシート状の部材である支持部材と、
を備えることを特徴とする、マスク。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、マスク用フィルタ及び当該マスク用フィルタを備えるマスクに関する。より具体的には、本発明は、安価に大量生産が可能であり且つ高い捕集機能及び遮断機能を維持しつつ息苦しさを軽減することができるマスク用フィルタ及び当該マスク用フィルタを備えるマスクに関する。

【背景技術】

【0002】

所謂「ＰＭ２．５」等の微小粒子状物質を始めとする大気汚染、杉及び檜等の花粉によって引き起こされる花粉症、並びに各種ウイルス等の病原体によって引き起こされる感染症等の予防及び／又は感染拡大防止等を目的として、口及び鼻を覆うマスクの需要が高まっている。このようなマスクは、「家庭用マスク」として従前より使用されてきたガーゼタイプと、「医療用マスク」として一般的に使用されてきた不織布タイプとに大別され、近年では家庭用マスクにおいても不織布タイプが主流となっている。

【0003】

不織布タイプのマスクは、一般的には、外側の外側不織布、顔に触れる側の内側不織布、及び外側不織布と内側不織布との間に挟まれたフィルタ機能を有するフィルタ不織布によって構成されている（例えば、特許文献１を参照）。本発明者の知見によれば、一般的に流通している市販の家庭用マスクを構成するフィルタ不織布は、概ね２０μｍ乃至３０μｍの平均繊維径及び概ね２０μｍ乃至８０μｍの平均繊維間距離を有し、必ずしも十分な捕集機能及び遮断機能を達成することはできていない。

【0004】

一方、例えば防塵用マスク又は医療用マスク等、高い捕集機能及び遮断機能が要求される用途において使用される高性能マスクを構成するフィルタ不織布は、数μｍの平均繊維径及び概ね５μｍ乃至１０μｍの平均繊維間距離を有し、家庭用マスクに比べて高い捕集機能及び遮断機能を達成している。しかしながら、このような高い捕集機能及び遮断機能を達成し得るフィルタ不織布は非常に高価であり、高性能マスクの価格は家庭用マスクの数倍にも及んでいる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】実用新案登録第３２２４５４８号公報公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上述したように、当該技術分野においては、安価に大量生産が可能であり且つ高い捕集機能及び遮断機能を維持しつつ息苦しさを軽減することが可能なマスクが求められている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題に鑑み、本発明者は、鋭意研究の結果、所定の繊維径分布を有する微細な繊維同士が不規則に絡み合った集積体をマスク用フィルタとすることにより、安価に大量生産が可能であり且つ高い捕集機能及び遮断機能を維持しつつ息苦しさを軽減することが可能なマスクを提供することができることを見出した。

【0008】

具体的には、本発明に係るマスク用フィルタ（以降、「本発明フィルタ」と称呼される場合がある。）は、高分子材料である第１材料からなる繊維である第１繊維の集積体である繊維集積体を含んでなるマスク用フィルタである。また、本発明フィルタは以下に列挙する技術的特徴（１）乃至（５）を有する。
（１）第１繊維は３００ｎｍ以上であり且つ５０００ｎｍ未満である繊維径を有する。
（２）繊維集積体において第１繊維同士が不規則に絡み合っている。
（３）第１繊維の繊維径の数量分布における最頻値である中心繊維径が８００ｎｍ以上であり且つ２５００ｎｍ以下である。
（４）第１繊維の繊維径の数量分布における変動係数が０．５０以上であり且つ０．６５以下である。
（５）繊維集積体の嵩密度が０．０１ｇ／ｃｍ^３以上であり且つ０．０５ｇ／ｃｍ^３以下である。

【0009】

一方、本発明に係るマスク（以降、「本発明マスク」と称呼される場合がある。）は、上述した本発明フィルタと、本発明フィルタよりも高い通気性（低い圧力損失）を有し且つ本発明フィルタと積層されて本発明フィルタを支持するシート状の部材である支持部材と、を備えることを特徴とする、マスクである。

【発明の効果】

【0010】

上記のように、本発明フィルタは、上述した所定の繊維径分布を有する微細な繊維である第１繊維同士が不規則に絡み合った集積体である繊維集積体を含んでなる。また、本発明マスクは、上述した本発明フィルタと支持部材とを備えるマスクである。これにより、安価に大量生産が可能であり且つ高い捕集機能及び遮断機能を維持しつつ圧力損失を低減することが可能なマスクを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の第１実施形態に係るマスク用フィルタ（第１フィルタ）を構成する繊維集積体の外観の一例を示す写真である。

【図2】第１フィルタの構造の一例を示す走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。

【図3】第１フィルタの繊維集積体を構成する第１繊維の繊維径の数量分布の２つの例を示す模式的なグラフである。

【図4】本発明に該当しないマスク用フィルタの繊維集積体を構成する繊維の繊維径の数量分布の２つの例を示す模式的なグラフである。

【図5】第１フィルタ及び従来吸着材に含まれる繊維集積体を構成する繊維の繊維径のバラツキを示す模式的なグラフである。

【図6】本発明の第２実施形態に係るマスク用フィルタ（第２フィルタ）の構造を例示する走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。

【図7】本発明に該当しない市販のマスクを構成するフィルタ不織布の構造を例示する走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。

【図8】本発明に該当しない市販のマスクを構成するフィルタ不織布の構造を例示する走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。

【図9】本発明に該当しない市販のマスクを構成するフィルタ不織布の構造を例示する走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。

【図10】本発明の第４実施形態に係るマスク（第１マスク）の構成の一例を示す模式図である。

【図11】第１マスクの構成のもう１つの例を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

《第１実施形態》
以下、本発明の第１実施形態に係るマスク用フィルタ油吸着材（以降、「第１フィルタ」と称呼される場合がある。）について説明する。

【0013】

〈構成〉
第１フィルタは、高分子材料である第１材料からなる繊維である第１繊維の集積体である繊維集積体を含んでなるマスク用フィルタである。更に、第１繊維は３００ｎｍ以上であり且つ５０００ｎｍ未満である繊維径を有する。第１材料は、高分子材料であり且つマスク用フィルタとしての使用環境及び使用条件に耐えることが可能である限り特に限定されない。第１材料の具体例としては、例えばポリオレフィン等を挙げることができる。典型的には、第１材料は、ポリエチレン、ポリプロピレン及びポリブチレンからなる群より選ばれる少なくとも１種の高分子材料である。また、第１材料は、異なる複数種の高分子材料の組み合わせであってもよい。換言すれば、第１繊維は、異なる複数種の高分子材料からなる繊維の組み合わせであってもよい。

【0014】

尚、繊維集積体を構成する第１繊維の繊維径は、例えば走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって撮影された繊維集積体の画像解析等によって測定することができる。例えば、複数の撮影箇所の各々において測定された繊維径の平均値に対する撮影箇所の数の分布を繊維径の数量分布とみなしてもよい。上述したように、第１繊維の繊維径は３００ｎｍ以上であり且つ５０００ｎｍ未満である。この範囲内にある繊維径を有する第１繊維は、安定的な生産が可能であり且つマスク用フィルタとして高い捕集機能及び／又は遮断機能（飛沫等の飛散防止機能）を達成することができる。

【0015】

加えて、繊維集積体においては、第１繊維同士が不規則に絡み合っている。本明細書において、「第１繊維同士が不規則に絡み合っている」状態とは、第１繊維同士の絡み合いが例えば特定の方向への捩れ等による単純な絡み合いではなく、第１繊維同士が三次元的且つ複雑に絡み合っている状態を意味する。これにより、低い圧力損失と高い捕集機能及び／又は遮断機能（飛沫等の飛散防止機能）とを両立させることができる。また、詳しくは後述するように、高い伸縮性を有する支持部材との組み合わせによって構成された本発明マスクを口元に密着させる場合において第１フィルタが支持部材と共に伸長しても、フィルタとしての目が粗くならず（第１繊維の間の隙間が広がらず）、マスクとしての捕集機能及び／又は遮断機能を維持することができる。

【0016】

図１は第１フィルタを構成する繊維集積体の外観の一例を示す写真であり、図２は第１フィルタを構成する繊維集積体の構造の一例を示す走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。図１及び図２においては、第１フィルタ１０１を構成する繊維集積体の一例として、３００ｎｍ乃至５０００ｎｍの繊維径を有するポリプロピレン繊維からなる繊維集積体の外観写真及びＳＥＭ写真がそれぞれ例示されている。即ち、この例においては、第１材料はポリプロピレンであり、第１繊維は上記繊維径を有するポリプロピレン繊維である。図２から判るように、第１フィルタ１０１を構成する繊維集積体においては、第１繊維同士が不規則に絡み合っている。

【0017】

尚、第１フィルタを構成する繊維集積体は、例えば所謂「メルトブロー法」及び「乾式紡糸法」等、当該技術分野において広く採用されている微細な繊維の製造方法を応用することによって製造することができる。「メルトブロー法」及び「乾式紡糸法」の詳細については当業者に周知であるので、ここでの説明は省略する。これらの製造方法において、第１材料からなる微細な繊維である第１繊維が生成される過程において、第１繊維同士を不規則に絡み合わせることにより、上述したような繊維集積体を得ることができる。

【0018】

また、第１フィルタにおいては、繊維集積体を構成する第１繊維の中心繊維径が８００ｎｍ以上であり且つ２５００ｎｍ以下である。ここで、「中心繊維径」は、繊維集積体を構成する第１繊維の繊維径の数量分布における最頻値である。換言すれば、「中心繊維径」は、第１繊維の繊維径の数量分布において出現頻度が最も高い繊維径を意味する。

【0019】

図３は、第１フィルタの繊維集積体を構成する第１繊維の繊維径の数量分布の２つの例を示す模式的なグラフである。このようなグラフは、繊維集積体の複数の箇所において走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真を撮影し、個々の箇所について画像解析によって測定された繊維径の平均値を個々の箇所における繊維径として算出し、算出された繊維径と出現頻度（撮影箇所の数）との関係をグラフ化することによって得ることができる。即ち、図３に例示するグラフの横軸及び縦軸はそれぞれ出現頻度（撮影箇所の数）及び繊維径を表し、当該グラフは第１繊維の繊維径の数量分布を示す。図３の（ａ）は、出現頻度（撮影箇所の数）が最も多い繊維径（即ち、第１繊維の繊維径の数量分布における最頻値）である中心繊維径が８００ｎｍである第１繊維によって構成される繊維集積体における繊維径の数量分布を示す。図３の（ｂ）は、中心繊維径が１５００ｎｍである第１繊維によって構成される繊維集積体における繊維径の数量分布を示す。第１フィルタを構成する繊維集積体においては、上記のようにして特定することができる中心繊維径が８００ｎｍ以上であり且つ２５００ｎｍ以下である範囲に入っている。これにより、高い捕集機能及び遮断機能を達成することができる。

【0020】

一方、図４は、本発明に該当しないマスク用フィルタの繊維集積体を構成する繊維の繊維径の数量分布の２つの例を示す模式的なグラフである。図４の（ａ）は、中心繊維径が４５００ｎｍである第１繊維によって構成される繊維集積体における繊維径の数量分布を示す。図４の（ｂ）は、２０μｍの中心繊維径を有する繊維によって構成される市販の家庭用マスクを構成するフィルタ不織布の繊維集積体における繊維径の数量分布を示す。このように中心繊維径が上述した８００ｎｍ以上であり且つ２５００ｎｍ以下である範囲に入っていない繊維集積体においては、第１フィルタのように高い捕集機能及び遮断機能を達成することができない。

【0021】

尚、第１繊維の「中心繊維径」は、例えば、上述した「メルトブロー法」による繊維集積体の製造過程において、例えば第１材料を含む液体である第１液の温度及び吐出量並びに吐出された第１液に含まれる第１材料を糸状に延伸しながら下流側へと搬送するガスの温度及び流速等の製造条件を調整することによって変化させることができる。

【0022】

更に、第１フィルタにおいては、繊維集積体を構成する第１繊維の繊維径の数量分布における変動係数が０．５０以上であり且つ０．６５以下である。ここで言う「変動係数」は、第１繊維の繊維径の数量分布におけるバラツキの大きさを示す指標であり、当業者に周知であるように、第１繊維の繊維径の数量分布の標準偏差を第１繊維の繊維径の平均値によって除算することによって得ることができる。

【0023】

図５は、第１フィルタ及び従来技術に係るマスク用フィルタ（従来フィルタ）に含まれる繊維集積体を構成する繊維の繊維径の分布を示す模式的なグラフである。図５の（ａ）は、図３の（ｂ）に例示した１５００ｎｍの中心繊維径を有する第１繊維の繊維径の分布を示し、変動係数は０．５９である。一方、図５の（ｂ）は図４の（ｂ）に例示した市販の家庭用マスクを構成するフィルタ不織布の繊維集積体を構成する２０μｍの中心繊維径を有する繊維の繊維径の分布を示し、変動係数は０．１８である。図５の（ａ）と（ｂ）との比較からも明らかであるように、第１フィルタの繊維集積体における繊維径分布の変動係数は市販の家庭用マスクを構成するフィルタ不織布（従来フィルタ）の繊維集積体における繊維径分布の変動係数に比べて大幅に大きい。その結果、第１フィルタによれば、従来フィルタに比べて、高い捕集機能及び遮断機能を達成することができる。

【0024】

尚、上記「変動係数」もまた、上述した第１繊維の「中心繊維径」と同様に、例えば、上述した「メルトブロー法」による繊維集積体の製造過程において、例えば第１材料を含む液体である第１液の温度及び吐出量並びに吐出された第１液に含まれる第１材料を糸状に延伸しながら下流側へと搬送するガスの温度及び流速等の製造条件を調整することによって変化させることができる。

【0025】

尚、高い捕集機能及び遮断機能を達成しつつマスクの着用者の息苦しさの過剰な増大を抑制する観点からは、フィルタ不織布の圧力損失の過剰な増大を抑制することが望ましく、このためには繊維集積体の嵩密度を所定の範囲に維持することが重要である。そこで、第１フィルタにおいては、繊維集積体の嵩密度が０．０１ｇ／ｃｍ^３以上であり且つ０．０５ｇ／ｃｍ^３以下である。

【0026】

当業者に周知であるように、「嵩密度」とは、物体の質量を見掛けの体積によって除算することによって得られる値である。第１フィルタの捕集機能及び遮断機能（ろ過率）並びに圧力損失との強い相関を有する空隙率は、例えば繊維集積体を構成する第１繊維の繊維径の数量分布及び第１繊維同士の絡み合いの程度等の影響を受け、上記「嵩密度」に概ね反比例する。即ち、嵩密度が低いことは空隙率が高いことを示し、嵩密度が高いことは空隙率が低いことを示す。

【0027】

当業者に周知であるように、繊維集積体の嵩密度が大きいほど（即ち、空隙率が小さいほど）各ろ過率が大きくなる（即ち、捕集機能及び遮断機能が高まる）。また、当業者に周知であるように、繊維集積体の嵩密度が増大するほど圧力損失が増大する（即ち、着用時における息苦しさが増す）。本発明者は、繊維集積体の嵩密度が０．０１ｇ／ｃｍ^３以上であり且つ０．０５ｇ／ｃｍ^３以下である場合に圧力損失の過剰な増大を抑制しつつ高い捕集機能及び遮断機能を維持することができることを見出した。より好ましくは、繊維集積体の嵩密度は０．０１ｇ／ｃｍ^３以上であり且つ０．０３ｇ／ｃｍ^３以下である。

【0028】

尚、第１フィルタの「嵩密度」もまた、例えば、上述した「メルトブロー法」による繊維集積体の製造過程において、第１材料を含む液体である第１液の温度及び吐出量並びに吐出された第１液に含まれる第１材料を糸状に延伸しながら下流側へと搬送するガスの温度及び流速等の製造条件を調整することによって変化させることができる。更に、上記のようにして製造された繊維集積体をシート状のフィルタとして成形する過程における繊維集積体の圧縮率によっても第１フィルタの「嵩密度」は変化する。

【0029】

〈効果〉
以上のように、第１フィルタは、以下に列挙する技術的特徴（１）乃至（５）を有する。
（１）第１繊維は３００ｎｍ以上であり且つ５０００ｎｍ未満である繊維径を有する。
（２）繊維集積体において第１繊維同士が不規則に絡み合っている。
（３）第１繊維の繊維径の数量分布における最頻値である中心繊維径が８００ｎｍ以上であり且つ２５００ｎｍ以下である。
（４）第１繊維の繊維径の数量分布における変動係数が０．５０以上であり且つ０．６５以下である。
（５）繊維集積体の嵩密度が０．０１ｇ／ｃｍ^３以上であり且つ０．０５ｇ／ｃｍ^３以下である。
これにより、第１フィルタによれば、安価に大量生産が可能であり且つ圧力損失の過剰な増大を抑制しつつ高い捕集機能及び遮断機能を維持することが可能なマスクを提供することができる。

【0030】

《第２実施形態》
以下、本発明の第２実施形態に係るマスク用フィルタ（以降、「第２フィルタ」と称呼される場合がある。）について説明する。

【0031】

本明細書の冒頭において述べたように、本発明者の知見によれば、一般的に流通している市販の家庭用マスクを構成するフィルタ不織布は、概ね２０μｍ乃至３０μｍの平均繊維径及び概ね２０μｍ乃至８０μｍの平均繊維間距離を有し、必ずしも十分な捕集機能及び遮断機能を達成することはできていない。一方、例えば防塵用マスク又は医療用マスク等、高い捕集機能及び遮断機能が要求される用途において使用される高性能マスクを構成するフィルタ不織布は、数μｍの平均繊維径及び概ね５μｍ乃至１０μｍの平均繊維間距離を有し、家庭用マスクに比べて高い捕集機能及び遮断機能を達成している。しかしながら、このような高い捕集機能及び遮断機能を達成し得るフィルタ不織布は非常に高価であり、高性能マスクの価格は家庭用マスクの数倍にも及んでいる。

【0032】

ところが、前述したように、第１フィルタを構成する繊維集積体は、例えば所謂「メルトブロー法」及び「乾式紡糸法」等、当該技術分野において広く採用されている微細な繊維の製造方法を応用することによって製造することができる。即ち、第１フィルタを構成する繊維集積体は、これらの製造方法によって安定的に大量生産することが可能であるので、第１フィルタを備えるマスクを安価に提供することができる。しかも、これらの製造方法によれば、上述した高性能マスクを構成するフィルタ不織布に匹敵する平均繊維間距離を容易に達成することができる。

【0033】

〈構成〉
即ち、第２フィルタは、上述した第１フィルタであって、繊維集積体における第１繊維の間の距離の平均値である平均繊維間距離が０．１μｍ以上であり且つ１０μｍ以下であることを特徴とするマスク用フィルタである。

【0034】

図６は、第２フィルタの構造を例示する走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。一方、図７乃至図９は、市販のマスクを構成するフィルタ不織布の構造を例示する走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。図７に例示するマスクＡ乃至マスクＣ、図８に例示するマスクＤ乃至マスクＦ及び図９に例示するマスクＧは、一般的な家庭用マスクを構成するフィルタ不織布のＳＥＭ写真であり、図９に例示するマスクＨ及びマスクＩは、防塵用マスクを構成するフィルタ不織布のＳＥＭ写真である。

【0035】

それぞれのフィルタ不織布の各々につき複数の箇所のＳＥＭ写真を撮影し、それぞれのＳＥＭ写真について１００箇所における繊維の間の距離を測定し、これらの測定値の平均値（平均繊維間距離）を求めた結果を以下の表１に列挙する。

【0036】

【表1】

【0037】

〈効果〉
以上のように、第２フィルタにおいては、繊維集積体における第１繊維の間の距離の平均値である平均繊維間距離が０．１μｍ以上であり且つ１０μｍ以下である。即ち、第２フィルタは、上述した高性能マスクを構成するフィルタ不織布に匹敵する平均繊維間距離を有する。その結果、第２フィルタによれば、上述した高性能マスクを構成するフィルタ不織布に匹敵する優れた捕集機能及び遮断機能を達成することができる。

【0038】

《第３実施形態》
以下、本発明の第３実施形態に係るマスク用フィルタ（以降、「第３フィルタ」と称呼される場合がある。）について説明する。

【0039】

前述したように、本発明フィルタは、所定の繊維径分布を有し且つ互いに不規則に絡み合った第１繊維によって構成される繊維集積体を含んでなるマスク用フィルタである。これにより、高い捕集機能及び遮断機能を維持しつつ、息苦しさを軽減することができる。ところで、マスクを着用には、マスクの両端に設けられた耳紐を左右に引き伸ばして耳に掛けてマスクを所定の位置に固定する。この際、耳紐のみならずマスク本体もまた伸長するので、結果としてフィルタもまた伸長する。

【0040】

従来技術に係るマスク用フィルタ（従来フィルタ）を構成する繊維集積体においては、殆どの繊維が面内方向に（二次元的に）配向している。従って、上記のようにマスクの伸長に伴ってフィルタが伸長すると、フィルタを構成する繊維同士の間隔が広がり（フィルタとしての目が粗くなり）マスクとしての捕集機能及び／又は遮断機能が低下してしまう。一方、本発明フィルタを構成する繊維集積体においては、上述したように、第１繊維同士が不規則（三次元的）に絡み合っている。従って、本発明フィルタにおいては、マスクの伸長に伴って伸長する際に、厚み方向に配向していた第１繊維の少なくとも一部が面内方向へと配向する。その結果、本発明フィルタは、マスクの伸長に伴って伸長しても、従来フィルタに比べて、繊維の目が粗くならず（繊維の間の隙間が広がらず）マスクとしての捕集機能及び／又は遮断機能を維持することができる。

【0041】

本発明者は、更なる研究の結果、本発明フィルタを構成する繊維集積体において厚み方向（即ち、面内方向に直交する方向）に配向している第１繊維の存在比率が所定の範囲にある場合に、本発明フィルタによって達成される上記効果が顕著に達成されることを見出した。

【0042】

〈構成〉
第３フィルタは、上述した第１フィルタ又は第２フィルタであって、厚み配向比が０．１８以上であり且つ０．３５以下であることを特徴とするマスク用フィルタである。厚み配向比とは、繊維集積体の厚み方向に平行な断面において第１繊維の厚み方向に配向している部分が占める面積の当該断面の面積に対する比である。

【0043】

繊維集積体における厚み配向比は、例えば走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって撮影された繊維集積体の画像解析等によって測定することができる。この厚み配向比は、繊維集積体において厚み方向に配向している繊維の割合を正確に表す指標ではないが、繊維集積体において厚み方向に配向している繊維の割合に対して相関を有する値であり、簡易な測定方法によって求めることができる。メルトブロー法によって製造された第３フィルタ、乾式紡糸法によって製造された第３フィルタ及び上述した表１に記載された市販の防塵マスクであるマスクＨを構成するフィルタ不織布のそれぞれにつき、複数の上記断面のＳＥＭ写真を撮影し、それぞれのＳＥＭ写真について上記「厚み配向比」を求めた結果を以下の表２に列挙する。

【0044】

【表2】

【0045】

上記のように、市販の防塵マスクであるマスクＨを構成するフィルタ不織布においては厚み配向比が０．０９であるのに比べて、第３フィルタにおいては厚み配向比が０．１８乃至０．３５と非常に大きい。第３フィルタにおいては、厚み配向比が０．１８以上であることにより、マスクの伸長に伴って第３フィルタが伸長しても、厚み方向に配向していた第１繊維の配向方向が面内方向へと変化する。その結果、第１繊維からなる繊維集積体のフィルタとしての目が粗くならず（第１繊維同士の間の隙間が広がらず）、マスクとしての捕集機能及び／又は遮断機能を良好に維持することができる。一方、厚み配向比が０．３５以下であることにより、面内方向成分の占める割合が十分に確保される。その結果、伸長していない第３フィルタにおいても面内方向に配向してフィルタとしての機能を発揮するために必要な量の第１繊維が確保され、マスクとしての捕集機能及び／又は遮断機能が達成される。

【0046】

一方、著しく小さい厚み配向比を有する市販の防塵マスクであるマスクＨを構成するフィルタ不織布においては、第３フィルタに比べて、面内方向に配向している繊維の割合が高く、厚み方向に配向している繊維の割合が低い。従って、当該マスクが伸長していない状態においては十分な捕集機能及び遮断機能を達成することができるものの、上述したようにある程度伸長した状態においてはフィルタを構成する繊維同士の間隔が広がり（フィルタとしての目が粗くなり）マスクとしての捕集機能及び／又は遮断機能が低下してしまう。これは、マスクの伸長に伴って面内方向に配向していた第１繊維の間隔が広がる一方で、繊維集積体において厚み方向に配向している繊維の割合（厚み配向比に対応）が低いために新たに面内方向に配向することができる繊維が少ないために、十分な捕集機能及び／又は遮断機能を達成するために必要な量の繊維を面内方向に配向させることが困難であるためと考えられる。

【0047】

尚、第３フィルタを構成する繊維集積体における第１繊維の配向分布において当該マスク用フィルタの厚み方向成分の占める割合（厚み配向比に対応）は、例えば、上述した「メルトブロー法」による繊維集積体の製造過程において、第１材料を含む液体である第１液に含まれる第１材料を糸状に延伸しながら下流側へと搬送するガスに対して異なる向きに流れるガスを吹き込む等して乱流を生じさせること等によって変化させることができる。
〈効果〉
以上のように、第３フィルタにおいては、繊維集積体における第１繊維の配向分布において当該マスク用フィルタの厚み方向成分の占める割合に対して相関を有する指標である厚み配向比が上述した所定の範囲にある。これにより、マスクの伸長の有無に拘わらず、十分な捕集機能及び／又は遮断機能を達成することができる。

【0048】

《第４実施形態》
以下、本発明の第４実施形態に係るマスク（以降、「第１マスク」と称呼される場合がある。）について説明する。

【0049】

本明細書の冒頭において述べたように、本発明は、マスク用フィルタのみならず、当該マスク用フィルタを備えるマスクにも関する。より具体的には、本発明は、マスクが口元に密着している状態においても高い捕集機能及び遮断機能を維持しつつ息苦しさを軽減することができるマスク用フィルタのみならず、当該マスク用フィルタを備えるマスクにも関する。

【0050】

〈構成〉
即ち、第１マスクは、上述した第１フィルタ乃至第３フィルタの何れかに該当するマスク用フィルタである本発明フィルタと、本発明フィルタよりも高い通気性（低い圧力損失）を有し且つ本発明フィルタと積層されて本発明フィルタを支持するシート状の部材である支持部材と、を備えることを特徴とする、マスクである。

【0051】

支持部材が本発明フィルタよりも低い通気性（高い圧力損失）を有する場合、着用時における息苦しさが増し、着用者が不快感を覚える問題に繋がる虞がある。第１マスクにおいては、上記のように、支持部材が本発明フィルタよりも高い通気性（低い圧力損失）を有する。これにより、着用時における息苦しさを低減して、着用者が不快感を覚える問題を低減することができる。

【0052】

図１０は、第１マスクの構成の一例を示す模式図である。図１０に例示する第１マスク２０１は、上述した本発明の第１実施形態に係るマスク用フィルタ（第１フィルタ）１０１と支持部材２１０とを備えるマスクである。第１マスク２０１を構成する支持部材２１０は、内側（着用時における顔側）及び外側（着用時における顔とは反対側）においてそれぞれ露出する一対の第１シート２１１と一対の第１シート２１１の間に挟持されている第２シート２１２とによって構成されている。また、第１フィルタ１０１は、内側の第１シート２１１と第２シート２１２との間に挟持されている。但し、第２シート２１２は必須の構成要素ではなく、また第１フィルタ１０１は必ずしも一対の第１シート２１１の間に挟持されていなくてもよい。例えば、１枚の第１シートの内側に第１フィルタ１０１が積層されて固定されていてもよい。

【0053】

支持部材２１０（即ち、一対の第１シート２１１及び第２シート２１２）は、前述した不織布タイプのマスクにおいて広く使用されている不織布であり、着用時に着用者の口元を覆うことが可能な位置に第１マスク２０１を固定することを目的として、外側の第１シート２１１に耳紐２２１が設けられている。また、着用時に着用者の鼻の周囲に隙間が生ずることを防止することを目的として、外側の第１シート２１１にノーズフィット２３１が設けられている。

【0054】

但し、支持部材は、伸縮性を有する布地によって構成されていてもよい。この場合、上記のように耳紐を設けるのではなく、例えば図１１に例示する第１マスク２０１’のように、支持部材２１０に形成された穴２２２に耳を挿通することによってマスクを固定してもよく、穴２２２に代えてスリットを設けてもよい。また、上記のようにノーズフィットを設けるのではなく、支持部材２１０の伸縮によって鼻の周囲に隙間が生ずることを防止してもよい。尚、図１１における斜線部は、第１フィルタ１０１が設けられている部分を表す。

【0055】

上記のような伸縮率を有する支持部材は、様々なシート状の部材によって構成することができる。このようなシート状の部材の具体例としては、例えば、発泡ポリウレタン及び発泡ポリエステル等の発泡樹脂シート、並びにナイロン、ポリエステル、ポリウレタン及びポリプロピレン等の樹脂繊維によって構成される織物若しくは編み物等を挙げることができる。また、上述した伸縮率が達成される限りにおいて、不織布によって支持部材が構成されていてもよい。

【0056】

〈効果〉
以上のように、第１マスクは、捕集機能及び遮断機能を達成するためのフィルタとして本発明フィルタを備える。従って、第１マスクによれば、安価に大量生産が可能であり且つ高い捕集機能及び遮断機能を維持しつつ圧力損失を低減することが可能なマスクを提供することができる。

【0057】

以上、本発明を説明することを目的として、特定の構成を有する幾つかの実施形態につき、時に添付図面を参照しながら説明してきたが、本発明の範囲は、これらの例示的な実施形態に限定されると解釈されるべきではなく、特許請求の範囲及び明細書に記載された事項の範囲内で、適宜修正を加えることが可能であることは言うまでも無い。

【符号の説明】

【0058】

１０１…マスク用フィルタ（第１フィルタ）、２０１及び２０４…マスク、２１０…支持部材、２１１…第１シート、２１２…第２シート、２２１…耳紐、２２２…穴、２３１…ノーズフィット。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】