新型コロナウイルスの流行以降、マスクの重要性に気づく人が増えています。そこで、マスクに関する科学的知見についてご紹介します。ご存知ですか？
マスクの選び方は？
デザイン面では、着用者自身の防御能力の優先度（高→低）に従ってランク付けすると、N95マスク＞サージカルマスク＞通常の医療用マスク＞通常の綿製マスクとなります。
新型コロナウイルス感染による肺炎に対しては、医療用サージカルマスクやN95、KN95、DS2、FFP2などの非油性粒子のろ過率が95％以上のマスクは明らかな遮断効果があります。
医療用マスクの分類
現在、中国の医療用マスクは、主に、保護レベルが最も高い医療用防護マスク、手術室などの侵襲的な手術環境で一般的に使用される医療用サージカルマスク、および通常レベルの使い捨て医療用マスクの3種類に分かれています。
医療用マスクの素材
マスクは一般的に不織布素材で作られていると言われています。これは、繊維織物と比較すると不織布のことです。不織布は、配向された繊維またはランダムな繊維で構成されています。特にマスクの場合、その原材料はすべてポリプロピレン（PP）であり、医療用マスクは一般的にSMS構造と呼ばれる多層構造になっています。
化学の知識
ポリプロピレン（PP）は、プロピレンの重合によって形成される無色、無臭、無毒性、半透明の固体物質です。分子式は[CH2CH(CH3)]n-です。ポリプロピレンは、衣類や毛布などの繊維製品、医療機器、自動車、自転車、部品、輸送パイプライン、化学薬品容器の製造に広く使用されているほか、食品や医薬品の包装にも使用されています。
の観点からマスクの素材ポリプロピレン高融点不織布特殊材料は最良の選択となり、溶融質量流量が33〜41g /分のポリプロピレン製品を生産し、衛生ポリプロピレン不織布の基準を満たしています。
ポリプロピレン不織布特殊素材から製造された不織布は、使い捨て手術着、シーツ、マスク、カバー、吸液パッドなどの医療・健康製品に使用できます。中でも不織布マスクは、医療・健康用途に特化した繊維不織布を2層重ね、その中間に99.999%以上の濾過・抗菌効果を持つフィルタースプレー布を1層追加し、超音波で溶着することで作られています。
抗ウイルス医療用マスク
ウイルス感染を予防できるマスクには、主に医療用サージカルマスクとN95マスクがあります。国家規格YY 0469-2004「医療用サージカルマスクの技術要求」によると、医療用サージカルマスクが満たすべき重要な技術指標には、濾過効率、細菌濾過効率、呼吸抵抗などが含まれます。
濾過効率：空気流量（30±2）L/分の条件下で、空気力学的に中央値径（0.24±0.06）μmの塩化ナトリウムエアロゾルの濾過効率は30％以上である。
細菌ろ過効率：指定された条件下で、平均粒子径（3±0.3）μmの黄色ブドウ球菌エアロゾルに対するろ過効率は95％以上でなければならない。
呼吸抵抗：濾過効率流量の条件下で、吸気抵抗は49Paを超えず、呼気抵抗は29.4Paを超えません。
細菌濾過効率を確保するための2つ目の基準は、黄色ブドウ球菌の細菌エアロゾルに対する濾過効率が95%以上であることです。これはN95マスクのコンセプトの起源です。したがって、N95マスクは医療用マスクではありませんが、95%の濾過効率という基準を満たし、人の顔にフィットしやすいため、ウイルス感染予防にも優れた効果を発揮します。
メルトブロー不織布
これら2種類のマスクにウイルスフィルター効果をもたらす主な素材は、非常に細かく静電性のある内層フィルター布であるメルトブローン不織布です。
メルトブローン不織布の主原料はポリプロピレンで、これは塵埃を捕捉する超極細の静電繊維布です。肺炎ウイルスを含む飛沫がメルトブローン不織布に近づくと、不織布の表面に静電的に吸着され、通過できなくなります。
これがこの素材が細菌を分離する原理です。極細静電繊維に捕らえられた塵埃は、洗浄しても非常に剥がれにくく、水洗いも静電吸着能力を損なう可能性があります。そのため、このタイプのマスクは使い捨てです。メルトブローン製フラットマスクの濾過効率は、通常レベル、BFE95（濾過効率95%）、BFE99（濾過効率99%）、VFE95（濾過効率99%）、PFE95（濾過効率99%）、KN90（濾過効率90%）が適しています。
特定の構成
医療用サージカルマスクは、一般的に3層の不織布で作られています。素材は、スパンボンド不織布+メルトブローン不織布+スパンボンド不織布短繊維を一層に用いることで肌触りを良くすることもできます。具体的には、ES熱延不織布＋メルトブローン不織布＋スパンボンド不織布です。マスクの外層は飛沫防止、中間層はフィルター、そして形状記憶素材は吸湿性を向上します。メルトブローン不織布は通常20グラムのものが選ばれます。
N95カップ型マスクは、ニードルパンチコットン、メルトブローン生地、不織布で構成されています。メルトブローン生地は通常40グラム以上あり、ニードルパンチコットンの厚みと相まって、見た目は平面マスクよりも厚く、その防護効果は少なくとも95%に達します。
マスクの国家標準GB/T 32610では、マスクの多層化は規定されていません。医療用マスクであれば、少なくとも3層、いわゆるSMS（S層2層、M層1層）が必要です。現在、中国で製造されているマスクの最高層は5層、SMMMS（S層2層、M層3層）です。マスクの製造自体は難しくありませんが、SMMMSの布地の製造は困難です。輸入不織布設備の価格は1億元を超えています。
ここでSはスパンボンド層を表し、繊維径は約20マイクロメートル（μm）と比較的粗い。2層のSはスパンボンド層主に不織布構造全体を支えるものであり、バリア性に大きな影響を与えません。
マスク内部で最も重要な層は、バリア層、またはメルトブローン層Mです。メルトブローン層の繊維径は約2マイクロメートル（μm）と比較的細く、スパンボンド層の直径のわずか10分の1です。この層は、細菌や血液の侵入を防ぐ上で重要な役割を果たします。
Sスパンボンド層が多すぎるとマスクが硬くなり、Mメルトブローン層が多すぎると呼吸が困難になります。そのため、マスクの呼吸のしにくさで遮断効果を判断できます。呼吸がしにくいほど、遮断効果は高くなります。しかし、M層が薄いフィルム状になると、基本的に通気性がなくなり、ウイルスは遮断されますが、人は呼吸できなくなります。つまり、これも技術的な問題です。
この問題をより分かりやすく説明するために、次の図でスパンボンド層S繊維、メルトブローン層M繊維、そして髪の毛を比較してみましょう。直径1/3の髪の毛はスパンボンド層繊維に近い一方、直径1/30の髪の毛はメルトブローン層M繊維に近いことがわかります。もちろん、研究者たちはより優れた抗菌性とバリア性を確保するために、より細い繊維の開発を続けています。
前述のように、M層が細かいほど、細菌などの小さな粒子の侵入をブロックする能力が高くなります。例えば、N95は、通常の条件下で小さな粒子（0.3ミクロン）の95%をブロックする能力を指します。医療用防護マスクの国家規格GB/T 19083によれば、ガス流量85L/分において、このマスクの非油性粒子に対する濾過効率は、以下の表の要件を満たしています。
表1：医療用防護マスクのろ過レベル
上記の説明から、N95は実際にはポリプロピレン不織布SMMMSで作られた5層マスクであり、微粒子の95％をろ過できます。
東莞連盛不織布技術有限公司2020年5月に設立されました。研究開発、生産、販売を一体化した大規模な不織布生産企業です。幅3.2メートル未満、9グラムから300グラムまで、様々な色のPPスパンボンド不織布を生産できます。
投稿日時: 2024年10月18日