專利名稱：芯部加強(qiáng)耳塞的制作方法
背景技術(shù)：
用于阻止強(qiáng)烈噪聲進(jìn)入工人耳道的一種耳塞包括其直徑大于耳道并且插入道耳道中的柔性泡沫材料主體。這種插入可以通過工人將軟泡沫耳塞主體貼著入口放到其耳道上然后向前按壓泡沫主體的后端來完成。實(shí)際上發(fā)現(xiàn)幾乎不可能通過按壓其后端將耳塞插入。由于主體前端其直徑大于耳道，所以耳塞碰到阻力，并且由于主體柔軟，所以它容易彎曲。一個解決方案是用緩慢回復(fù)泡沫材料形成主體，它能夠在手指中卷攏、插入道耳道中并且保持在那里直到它膨脹。但是，如果工人手指臟的話，則該耳塞容易變臟。
發(fā)現(xiàn)通過使用比主體硬得多并且具有深放在主體中的前端的芯部可以方便將例如由柔軟泡沫形成的非常柔軟的主體插入。美國專利4434794顯示出可以滑動進(jìn)貝殼狀主體中以幫助其插入的芯部或加強(qiáng)件。美國專利5573015和6659103顯示出位于泡沫主體內(nèi)并且粘接在其上的通過擠出成型制造出的加強(qiáng)件。在使用例如在美國專利5573015中所示的那種加強(qiáng)件或芯部中所碰到的一個問題在于，尤其在這個人的耳道非常彎曲的情況下，芯部的前端在耳塞插入期間可能摩擦耳道。即使在未必出現(xiàn)這種摩擦的情況下，需要戴耳塞的人們尤其在它們將手指壓在耳塞的前端上并且注意到在前端處的硬芯部的情況下會擔(dān)心出現(xiàn)這種摩擦的可能性。具有能夠避免出現(xiàn)更硬前端在插入期間刮擦佩戴者耳朵的可能性并且能夠廉價地大規(guī)模生產(chǎn)的耳塞將是有價值的。
發(fā)明概述根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案，提供一種耳塞及其生產(chǎn)方法，由此生產(chǎn)出一種具有柔軟彈性材料例如柔軟薄膜主體的耳塞，它能夠很容易插入到耳道中而不會不弄臟耳塞并且不會對耳道造成傷害。該耳塞包括一加強(qiáng)件或一芯部，它比泡沫耳塞主體硬得多并且沿著主體的軸線延伸而且粘接在該主體上。該芯部為細(xì)長的，并且前后端部分別靠近柔軟泡沫主體的前后端部。但是，芯部的前端位于主體前端后面。這導(dǎo)致柔軟泡沫主體的前面防止了芯部前端接觸耳道甚至是非常彎曲的耳道。
耳塞可以通過向后穿過借助擠出頭的可發(fā)泡材料擠出成型件同時通過也使加強(qiáng)件芯部向后運(yùn)動擠出頭來形成。這些芯部可以預(yù)先從長芯部部件切下，并且運(yùn)動穿過擠出頭，同時在連續(xù)的芯部之間具有間隙。在每個芯部前端稍前面的位置處切割擠出成型件，因此擠出的泡沫材料位于每個芯部前端的前面。在另一個方法中，使長連續(xù)芯部部件在正在擠出的泡沫內(nèi)運(yùn)動穿過擠出頭，并且緊接著在從擠出頭出來之后周期性切割該擠出成型件同時可發(fā)泡材料仍然膨脹。這導(dǎo)致泡沫在沒有發(fā)泡或以其它方式膨脹的棒材前面膨脹。
在所附權(quán)利要求中具體給出了本發(fā)明的新穎特征。通過結(jié)合附圖閱讀以下說明書將最清楚地理解本發(fā)明。
附圖的簡要說明

圖1為本發(fā)明一個實(shí)施方案的耳塞的立體圖。
圖2為圖1的耳塞的剖視圖。
圖3為可以用來大規(guī)模生產(chǎn)在圖2中所示的那種耳塞的擠出成型設(shè)備的局部剖視圖。
圖4為根據(jù)本發(fā)明另一個實(shí)施方案的耳塞在耳塞主體完全擠出成型之前的剖視圖。
圖5為圖4的耳塞在主體膨脹之后的剖視圖。
圖6為根據(jù)本發(fā)明另一個實(shí)施方案的耳塞的立體圖，其中芯部的前部在模塑之前已經(jīng)去除。
圖7為耳塞在其完全制造好之前的剖視圖，顯示出它已經(jīng)從固化擠出成型件中切下來。
圖8為圖7的耳塞在已經(jīng)通過穿過其前端的至少一次切割以去除芯部的前部而完成之后的立體圖。
圖9為本發(fā)明另一個實(shí)施方案的耳塞的剖視圖，其中已經(jīng)以相對于其軸線的一個角度將擠出成型件的前端切下。
圖10為人的耳道的剖視圖，并且顯示出在開始插入過程時的耳塞。
具體實(shí)施例方式
圖1和2顯示出本發(fā)明一個實(shí)施方案的耳塞12，它包括柔軟彈性泡沫耳塞主體14和沿著主體的軸線20延伸的加強(qiáng)件和芯部16。主體14具有直徑例如為0.4英寸的前部22以進(jìn)入其直徑例如為0.3英寸的人的耳道，并且相對于它形成不透聲音的密封。主體由具有1至10肖氏A級硬度的柔軟彈性材料形成。彈性材料可以限定為其楊氏彈性模量不超過50,000psi的材料。如上所述，這種柔軟主體在主體前部推壓在耳道入口上時將獨(dú)自坍陷。芯部16由比主體的材料硬得多的材料例如其硬度至少為30shore A的柔軟橡膠形成。但是，芯部足夠柔軟，因此它在耳塞進(jìn)入彎曲耳道時將彎曲。
芯部優(yōu)選由非泡沫彈性材料例如橡膠制成，并且可以為實(shí)心柱或中空并且填充有泡沫的橡膠管。芯部材料的硬度比主體的硬度大兩倍，并且其抵抗在其相對端部30、32之間的壓縮的硬度(每單位橫截面積)在主體單獨(dú)在其相對端部34、36之間壓縮時比主體的剛度大兩倍。芯部16沿著縱向方向是細(xì)長的，并且其長度L比其直徑D大兩倍。芯部直徑較小以使得主體的柔軟泡沫材料在直徑上很容易被壓縮。芯部位于主體的軸線20上，該主體也沿著縱向方向延伸。
芯部16的前端30位于主體14的前端36向后R距離A的位置處。在圖2中，芯部前端沒有暴露出，因?yàn)橹黧w前部38直接位于芯部前端30的整個區(qū)域前面。該芯部粘接在主體上，這可以通過在擠出成型或其它模塑過程期間圍繞著芯部形成可發(fā)泡主體材料來完成?？梢酝ㄟ^人將主體的前部22貼著入口放到耳道C上來將耳塞12插入到人耳中，如圖10所示一樣。該人擠壓著耳塞后端38上。壓力通過芯部16(粘接在主體上)傳遞給主體的前部22以將它壓入到耳道中。申請人更喜歡芯部的后端32(圖2)位于主體后端向前距離一個毫米以上的距離B處，因此整個耳塞具有柔軟的觸感以減小佩戴它的人的憂慮。芯部前端30從主體前端開始凹入幾個毫米距離A。
圖3顯示出用于生長在圖1和2中的12處顯示出的那種耳塞的設(shè)備40。該設(shè)備包括用來將基本上為液體的可發(fā)泡材料44擠出穿過模具開口46以形成擠出成型件52的擠出頭42。同時，將芯部16送入到開口46中，從而在它們擠出時位于耳塞主體14A內(nèi)。圖3顯示出用來切斷擠出成型件52的刀片50。該設(shè)備包括一送料裝置60，它將每個都具有大約2/3英寸(17毫米)的長度L的芯部送入到擠出頭開口46中以在它們擠出時位于耳塞主體14A內(nèi)。操作刀片50以在不論什么時候預(yù)定長度的擠出成型件例如1英寸從擠出頭伸出時切斷該擠出成型件52。
送料裝置60將芯部以與刀片50的操作同步的間隔送入到擠出成型件52中。這個同步確保了每個芯部的相對端部30、32位于主體14A內(nèi)，或者至少芯部前端30從耳塞的前端凹入。在圖3中，申請人顯示出一管子62，它包含有從芯部部件16切下適當(dāng)長度沿著管子受到在向后擠出方向R上推壓的芯部。夾具64夾持著每個芯部例如芯部16A短暫時間，并且在主體擠出時將它松開至位于耳塞主體14A內(nèi)的適當(dāng)位置。圖3還顯示出幾個翼片66，它們幫助引導(dǎo)每個芯部以使之定位在擠出開口46的軸線或中間處同時允許可發(fā)泡材料44很容易擠出到開口中。還可以使用用來夾持每個芯部、將它向前推壓并且松開它的裝置，或者可以使用連續(xù)芯部部件并且在擠出開口之前的短距離反復(fù)切割它。可以例如通過超聲波或x射線或者通過向每個芯部的端部施加磁性或金屬材料以便檢測來檢測每個芯部的前端的位置。這便于切割連續(xù)擠出成型件以留下其芯部前端與主體前端恒定間隔幾個毫米距離的耳塞。
圖4和5顯示出在其制造的不同階段處的耳塞。在圖4中的80A處，顯示出耳塞處于開始模制的時候，例如在它從擠出頭開口出來并且在頭部處被切斷的時候。耳塞端部由于擠出泡沫材料開始膨脹時是稍微圓形的。圖5顯示出在其泡沫材料完全發(fā)泡并且耳塞已經(jīng)冷卻至室溫之后處于80處的耳塞。在圖4中的84A處的芯部顯示出緊接著在擠出成型和切割之后它位于主體86A的時候。主體86A的材料沒有完全發(fā)泡。在所完成的耳塞80中位于86處(圖5)的主體已經(jīng)膨脹至比芯部更大的長度，從而導(dǎo)致芯部的端部隱藏在主體中。如上所述，這避免了芯部前端可能在耳塞插入期間刮擦佩戴者的耳朵的可能性。
在圖5中所示的耳塞可以按照在美國專利5573015和6659103中所示的方式生產(chǎn)出，其中將連續(xù)芯部部件輸送穿過包圍著可發(fā)泡材料的擠出成型模具開口以形成一擠出成型件，從中例如通過圖3的刀片50將耳塞切下。不論什么時候給定長度(例如1英寸)擠出成型件位于擠出頭前面，就非?？拷鼣D出成型模具切割擠出成型件。在本發(fā)明中，主體在切割之后沿著長度方向(并且通常還沿著直徑方向)膨脹，從而生產(chǎn)出其前端從耳塞主體的前端92隱藏入的芯部。在圖5中，芯部84的前端90暴露出，因?yàn)樗挥谠谥黧w中的通道94的端部處。
圖6顯示出在通過在專利5573015中所述的其中一個方法生產(chǎn)出之后改變的耳塞100。該耳塞最初生產(chǎn)出具有柔軟彈性材料優(yōu)選為泡沫的主體102并且具有在沿著其前后長度方向壓縮方面具有比主體更高的剛度的芯部104。芯部前端最初位于主體的前端106附近并且?guī)缀跖c之齊平。主體的前端如在圖5中一樣優(yōu)選為圓的，但是它也可以如在圖7中一樣為扁平的。申請人通過將工具施加在芯部前端上以去除一些芯部初始前端來使芯部前端凹入?？梢岳缤ㄟ^用來切掉芯部材料(以及少量主體材料)的旋轉(zhuǎn)切割機(jī)或者用來使芯部材料熔融以讓芯部前端108凹入來去除芯部前端。圖6基本上只是顯示出芯部前部被切掉，從而讓芯部前端從主體前端沿著通道110凹入。圖8顯示出具有耳塞主體124和芯部122的耳塞120，并且在耳塞的前部上形成有一對切口130、132以讓芯部前端134從主體前端136凹入。
代替通過擠出成型形成每個耳塞，可以通過靜態(tài)模制來形成每個耳塞，其中將可發(fā)泡材料注入或放入在包含其前端從圍繞著芯部模制的主體凹入的芯部的模具中。
申請人推薦每個芯部的后端大于與主體的后端齊平或者稍微從中凹入。如果芯部從主體后端向后伸出，申請人推薦該芯部不會從主體后端向后伸出超過大約三個毫米，因此伸出芯部不會妨礙將耳塞推入到耳道中。在芯部后端與主體后端齊平或者從中稍微凹入的情況下，人可以通過用食指或拇指向前擠壓耳塞的后端將耳塞插入，而不需要人抓住向后伸出的芯部端并且在這個伸出芯部部分可能彎曲的情況下將它向前推。圖3用陰影線顯示出如此定位的芯部，從而在32A處的后端與主體后端38大致齊平。
圖9顯示出具有芯部152并且具有以與垂直于耳塞軸線的平面成至少30°的夾角X切下的主體前端142的耳塞140。這導(dǎo)致可以在146A處彎折以基本上覆蓋芯部152的前端150的擋板146。
因此，本發(fā)明提供了一種廉價的耳塞和生產(chǎn)方法，其中縱向拉長的加強(qiáng)件或芯部位于耳塞的柔軟彈性材料優(yōu)選泡沫主體中，并且不會存在硬芯部的前端在將耳塞初始插入到耳道中期間摩擦佩帶者的耳道的危險。芯部前端凹入從而位于耳塞前端后面并且優(yōu)選向后多個毫米，但是不超過大約1厘米。在一個耳塞中，芯部前端由主體材料覆蓋，同時在另一個耳塞中，芯部前端在通道端部處暴露出?？梢酝ㄟ^將預(yù)切割芯部送入到擠出頭中同時圍繞著芯部擠出可發(fā)泡主體材料，從而通過擠出成型低成本地制造出具有凹入芯部前端的耳塞。可以在包含連續(xù)芯部部件的擠出成型件已經(jīng)被擠出并且切割成每個長度大約為1英寸之后通過依靠膨脹主體或通過切掉芯部的前部使芯部凹入。
雖然在這里已經(jīng)對本發(fā)明的具體實(shí)施方案進(jìn)行了說明和闡述，但是要知道的是許多改進(jìn)和變型對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員是顯而易見的，因此應(yīng)該將權(quán)利要求解釋為覆蓋這些改進(jìn)和等同方案。
權(quán)利要求
1.一種耳塞(12，80，100，120，140)，它包括一彈性材料耳塞主體(14，86，102，124)，它具有其尺寸設(shè)定為能夠進(jìn)入人耳道并且阻擋聲音的一主體前部(22)，所述主體前部具有一主體前端(36，92，106，136，150)；沿著前后方向拉長的一芯部(16，84，104，122，152)，它位于所述主體內(nèi)并且比所述主體硬；所述芯部粘接在所述主體上，并且所述芯部具有位于所述主體前端后面的一前端(30，90，108，134，150)。
2.如權(quán)利要求1所述的耳塞，其中所述主體前部包括位于所述芯部的所述前端前面的所述彈性材料量(38)。
3.如權(quán)利要求1所述的耳塞，其中位于所述主體前端后面的所述芯部的所述前端在通道(94，110)的端部處暴露出，因此所述主體的材料不會直接位于所述芯部前端的大部分區(qū)域前面。
4.如權(quán)利要求3所述的耳塞，其中所述主體前端具有至少一個橫過所述主體前端的之間延伸的橫切口。
5.如權(quán)利要求3所述的耳塞，其中所述主體前端具有形成在其中的孔道(110)，在那里去除了所述主體的所述彈性材料，從而讓所述芯部前端暴露出。
6.如權(quán)利要求1所述的耳塞，其中所述主體具有帶有一主體后端(38)的一主體后部，并且所述芯部具有位于所述主體后端前面的一后端(32)。
7.如權(quán)利要求6所述的耳塞，其中所述主體材料直接位于所述芯部后端后面。
8.如權(quán)利要求6所述的耳塞，其中位于所述主體后端前面的所述芯部的所述后端暴露出，因此所述主體的材料不會直接位于所述芯部后端的大部分區(qū)域后面。
9.如權(quán)利要求1所述的耳塞，其中所述芯部前端位于所述主體前端向后一段距離A處，并且在所述主體的后端和所述芯部的后端之間的距離(B)小于所述距離A。
10.一種耳塞(12，80，100，120)，它包括由彈性泡沫材料形成的一耳塞主體(14，86，102，124)，所述主體具有前后主體端部(36，92，106，136，150，38)和在所述端部之間延伸的軸線(20)，并且所述主體具有用于進(jìn)入人的耳道中的前部(22)；一芯部(16，84，104，122，152)，它沿著前后方向拉長并且其抵抗體積壓縮塌陷的能力比所述主體大至少兩倍，而且所述芯部粘接在所述主體的材料上；所述芯部的至少所述前端位于所述主體的所述前端向后多個毫米的距離(A)處。
11.如權(quán)利要求10所述的耳塞，其中所述芯部的所述前端由所述主體的所述彈性材料覆蓋。
12.如權(quán)利要求10所述的耳塞，其中所述芯部的所述前端暴露出，所述主體形成有從所述主體前端向所述芯部后端延伸多個毫米長度的空通道(94，110)。
13.一種制造耳塞的方法，該耳塞包括穿過擠出頭(42)并且包圍著由比所述主體更硬的材料形成的芯部(16)的彈性耳塞主體(14)擠出成型件，同時芯部向后運(yùn)動穿過擠出頭，并且將所述擠出成型件切割成大約1英寸的長度，該方法包括在使所述芯部運(yùn)動穿過擠出頭之前，將芯部部件(16A)切割成形成所述芯部的長度，并且每個芯部具有前后端部，并且控制芯部相對于所述切割步驟的運(yùn)動，因此在每個都位于每個芯部前端前面1個毫米以上距離(A)處的位置處切割該擠出成型件，因此生產(chǎn)出其芯部的前端位于主體前端后面的耳塞。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中將所述芯部部件切割成芯部長度的所述步驟將所述芯部部件切割成每個都具有長度(L)的芯部，該長度充分小于所述擠出成型件在擠出成型件的接連切割之間的長度，因此芯部長度段的后端不會從耳塞主體的后端伸出。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中切割所述擠出成型件的所述步驟包括將它切成耳塞，其中每個芯部具有基本上與相應(yīng)主體的后端齊平的后端(32A)。
全文摘要
可以大規(guī)模生產(chǎn)出的一種耳塞，它包括一柔軟泡沫主體(14)和用來在主體插入到耳道中加強(qiáng)主體的較硬芯部(16)，因此硬芯部的前端(30)在插入期間不會沿著耳道表面摩擦。芯部是細(xì)長的并且粘接在主體上，并且芯部具有從主體的前端(36)凹入的前端(30)，因此主體的柔軟泡沫材料防止了芯部前端接觸耳道。可以在已經(jīng)將長芯部部件切割成芯部并且在讓泡沫材料位于每個芯部前端前面的位置處切割擠出成型件(52)的情況下，通過將柔軟泡沫包圍著芯部擠出穿過擠出頭(42)來大規(guī)模生產(chǎn)出耳塞。
文檔編號A61F11/00GK1838929SQ200480024082
公開日2006年9月27日 申請日期2004年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月21日
發(fā)明者小約翰·A·詹金斯 申請人:巴庫-達(dá)羅茲美國安全公司