專利名稱：防飛濺流體的過濾式面罩呼吸器的制作方法
防飛濺流體的過濾式面罩呼吸器本發(fā)明涉及具有局部封閉的覆蓋纖維網(wǎng)的過濾式面罩呼吸器，所述局部封閉的覆蓋纖維網(wǎng)相對于下面的過濾層設(shè)置成特定空間關(guān)系。
背景技術(shù)：
過濾式面罩呼吸器與其他呼吸面罩的區(qū)別之處在于面罩主體本身充當(dāng)過濾機構(gòu)。與使用結(jié)合了可連接的濾筒(參見(例如)授予Yuschak等人的美國專利RE39, 493)或嵌件成型過濾器元件(參見(例如)授予Braun的美國專利4，790，306)的橡膠或彈性體面罩主體的呼吸器不同，過濾式面罩呼吸器被制成使得整個面罩主體表面的大部分由過濾介質(zhì)構(gòu)成，使得無需安裝或更換濾筒。這樣，過濾式面罩呼吸器的重量相對輕、容易使用并且是一次性的。過濾式面罩呼吸器的實例示于如下美國專利中:授予Kronzer等人的美國專利 7，131，442、授予 Angadjivand 等人的美國專利 6,923，182 和 6，041，782、授予 Bostock等人的6，568，392和6，484，722、授予Chen的美國專利6，394，090、授予Dyrud等人的美國專利4，807, 619、授予Berg的美國專利4，536，440、和Martin等人的美國專利申請公開2009/0078265A1。工作者通常佩戴過濾式面罩呼吸器以保護他們以防吸入氣載污染物，或者保護其他人或物品以防暴露于由佩戴者呼出的病原體或其他污染物。例如，醫(yī)生通常在手術(shù)室內(nèi)佩戴呼吸器以保護患者免受感染。除了從吸入和呼出氣流移出氣載污染物之外，過濾式面罩呼吸器還被佩戴以保護佩戴者免受飛濺流體。例如，急診室工作者可暴露于從切斷的動脈噴出的血液。因此，一些過濾式面罩呼吸器必須適當(dāng)?shù)貪M足過濾空氣和阻止飛濺流體的雙重功能。然而，所述雙重功能會彼此矛盾。阻止快速移動的液體流通常需要流體不可滲透性表面，而空氣過濾要求低壓降下的流體滲透。術(shù)語“壓降”是指過濾介質(zhì)或面罩主體兩側(cè)的氣壓差。在過濾式面罩呼吸器中需要較低的壓降，以使得佩戴者無需太過用力就可將空氣或氧氣引入其系統(tǒng)中。由于佩戴者的肺通過過濾面罩引入環(huán)境空氣，則當(dāng)存在較小壓降時，佩戴者無需太過用力就可呼吸潔凈空氣。長期佩戴過濾式面罩呼吸器的工作者尤其需要低壓降。

由于阻止飛濺流體與從環(huán)境空氣移除污染物的雙重功能通常彼此矛盾，因此研究者在設(shè)計如下產(chǎn)品方面遇到困境，所述產(chǎn)品既能實現(xiàn)飛濺流體防護又能在無需犧牲壓降的情況下實現(xiàn)空氣過濾。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了包括面罩主體和接合到面罩主體的帶具的過濾式面罩呼吸器。面罩主體包括過濾層和無紡布覆蓋纖維網(wǎng)。纖維網(wǎng)為局部封閉的，與過濾層大體平行并且間隔開，以使得穿過無紡布覆蓋纖維網(wǎng)的空氣可在無紡布覆蓋纖維網(wǎng)和過濾層之間自由地移動，使得空氣可在過濾層的表面上的基本上任何可用點處進入過濾層。本發(fā)明的有益之處在于其能夠提供極好的飛濺流體防護，同時還在呼吸期間的整個面罩主體上具有極低的壓降。本發(fā)明的面罩主體結(jié)構(gòu)能夠阻止飛濺流體，同時還允許環(huán)境空氣基本上不受阻礙地穿過面罩主體，即，如同不存在飛濺流體屏障一樣。通過如下方式實現(xiàn)改善的結(jié)果:將具有封閉表面的覆蓋纖維網(wǎng)與過濾層間隔開，使得在這兩層之間實現(xiàn)充氣效果，因此吸入的空氣在覆蓋纖維網(wǎng)和過濾層之間自由地移動，以使得空氣能夠在過濾層的表面上的基本上任何可用點處進入過濾層。術(shù)語表下文示出的術(shù)語將具有下述含義:“包含(或含有)”意指其如專利術(shù)語中的標(biāo)準的定義，一般來講是與“包括”、“具有”或“包含”同義的開放式術(shù)語。盡管“包含”、“包括”、“具有”和“包含”及其變型形式為常用的開放式術(shù)語，但本發(fā)明也可以使用例如“基本上由.. 組成”的含義較窄的術(shù)語適當(dāng)?shù)丶右悦枋?，該術(shù)語為半開放式術(shù)語的原因在于，該術(shù)語僅排除那些對本發(fā)明主題的性能方面會具有有害影響的事物或元素；“潔凈空氣”是指已過濾減少了污染物的一定體積的大氣環(huán)境空氣；“污染物”是指粒子(包括粉塵、薄霧和煙霧)和/或通?？赡懿灰暈榱Ｗ?如有機蒸氣等)、但可能懸浮在空氣(包括呼出氣流中的空氣)中的其它物質(zhì)；“覆蓋纖維網(wǎng)”是指位于過濾層一側(cè)的無紡布纖維結(jié)構(gòu)；“呼氣閥”是指設(shè)計用在呼吸器上以響應(yīng)呼出空氣的壓力或力而單向打開的閥門；“呼出空氣”為呼吸器佩戴者呼出的空氣；“外部氣體空間”是指呼出的氣體在穿過且超出面罩主體和/或呼氣閥之后進入的環(huán)境大氣的氣體空間；“外表面”是指位于外部的表面；“過濾式面罩”是指面罩主體本身被設(shè)計成過濾穿過它的空氣；不存在附接到面罩主體上或模制成面罩主體來實現(xiàn)此目的的可獨立識別的濾筒或嵌件成型濾芯；“過濾器”或“過濾層”是指一個或多個透氣材料層，所述層適用于從穿過它的氣流中減少污染物(例如顆粒)的主要目的；“過濾介質(zhì)”是指透氣的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)設(shè)計成移除穿過它的空氣中的污染物；“過濾結(jié)構(gòu)”意指設(shè)計成主要用于過濾空氣的構(gòu)造；“帶具”是指有助于在佩戴者面部上支撐面罩主體的結(jié)構(gòu)或部件的組合；“內(nèi)部氣體空間”是指面罩主體與人的面部之間的空間；“面罩主體”意指透氣的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)設(shè)計為可貼合在人的鼻部和口部上，并且有助于限定與外部氣體空間分隔的內(nèi)部氣體空間；“封閉的”是指防止流體從中穿過；“平行的”是指間隔開相等距離；“局部地”是指非完全的；“顆?！北?示能懸浮在空氣中的任何液體和/或固體物質(zhì)，例如塵、霧、煙、病原體、細菌、病毒、粘液、唾液和血液等；“周邊”意指面罩主體的外周邊部分，當(dāng)某人戴上呼吸器時，該外部分將通常緊鄰佩戴者的面部設(shè)置；“聚合物”和“塑料”均表示主要包含一種或多種聚合物并且也可以包含其他成分的材料；
“多個”是指兩個或更多個；“呼吸器”是指由某人佩戴以向佩戴者提供潔凈空氣以供呼吸的空氣過濾裝置；“間隔”表示物理分離，或在其間具有可測距離；并且“支承結(jié)構(gòu)”是指被設(shè)計為具有足夠的結(jié)構(gòu)完整性以在正常處理下將面罩保持為預(yù)期的三維形狀并有助于保持通過其支承的過濾結(jié)構(gòu)的預(yù)期形狀的構(gòu)造。


圖1為根據(jù)本發(fā)明的過濾式面罩呼吸器10透視圖；圖2為在面罩主體12中沿圖1的線2-2截取的放大剖視圖；并且圖3為面罩主體的封閉區(qū)域20和非封閉區(qū)域18的攝影橫截面。
具體實施例方式在本發(fā)明的實施過程中，提供了新型過濾面罩，其可改善防濺性，同時還在不犧牲整個面罩主體上的壓降的情況下提供極好的空氣過濾。因此，本發(fā)明可改善工作者的安全狀況并對工作者及其他佩戴個人呼吸保護裝置的人員提供安全的有益效果。圖1示出了可結(jié)合本發(fā)明使用的過濾面罩10的一個實例。過濾面罩10為具有杯形面罩主體12的半面罩(因為其覆蓋鼻部和口部，但不覆蓋眼部)。面罩主體12適于在與佩戴者的面部成間隔開關(guān)系的情況下配合在人的鼻部和口部上，以在佩戴者的面部和面罩主體的內(nèi)表面之間產(chǎn)生內(nèi)部 氣體空間或空隙。示出的面罩主體12為流體可滲透的并且可具有用于將呼氣閥固定到面罩主體的開口。呼氣閥常常用于允許呼出的空氣通過閥門離開內(nèi)部氣體空間而不必穿過面罩主體本身。面罩主體上的開口的優(yōu)選位置為佩戴面罩時將正對佩戴者口部的位置。對于圖1所示類型的面罩主體12，面罩主體12的基本上整個暴露表面對吸入空氣都具有流體可滲透性。為了將面罩緊密地保持在佩戴者面部上，面罩主體可具有與其附接的帶具14以用于支承佩戴者面部上的面罩主體12，所述帶具14包括一個或多個條帶15、綁帶、或任何其他合適的裝置。面罩主體具有外覆蓋纖維網(wǎng)16，所述外覆蓋纖維網(wǎng)16分別包括封閉區(qū)域18和非封閉區(qū)域20。封閉區(qū)域18包括流體不可滲透性材料(例如塑料)并且本發(fā)明的實施例中示為從面罩主體12的第一側(cè)22延伸到第二側(cè)24的條帶。封閉區(qū)域18還可包括其他形狀，例如斑點、橢圓形、矩形、三角形等等。通常，每個鄰接的封閉區(qū)域與相鄰的非封閉區(qū)域間隔開不超過1.75毫米(mm)，更典型地不超過1.5mm。存在于面罩主體的封閉區(qū)域相對于面罩主體的非封閉區(qū)域的表面積比典型地具有約4.4:1.4的最大值和約2.6:3.8的最小值?？偯嬲种黧w厚度典型地為約2至6mm，更典型地為3至5_。面罩主體可與佩戴者面部間隔開，或者面罩主體可緊貼或緊鄰佩戴者面部。在任何情況下，面罩有助于限定內(nèi)部氣體空間以使呼出空氣在通過呼氣閥離開面罩內(nèi)部之前進入內(nèi)部其他空間。面罩主體也可在其周邊具有熱致變色的貼合指示密封，以允許佩戴者容易地確定是否已建立合適的貼合-參見授予Springett等人的美國專利5，617，849。圖2示出了包括過濾結(jié)構(gòu)26的面罩主體12，所述過濾結(jié)構(gòu)26包括多個層，例如成形層28和過濾層30。成形層28為面罩主體12提供結(jié)構(gòu)并且為過濾層30提供支承。成形層28可位于過濾層30的內(nèi)側(cè)和/或外側(cè)(或內(nèi)外兩側(cè))，并且可由例如模制為杯形構(gòu)型的熱粘結(jié)纖維的無紡布纖維網(wǎng)制成-參見授予Dyrud等人的美國專利4，807, 619和授予Berg的美國專利4，536，440。其還可從多孔層或“魚網(wǎng)”型的柔性透孔塑料網(wǎng)制成，這類似于授予Skov的美國專利4，850，347中所公開的成形層。可根據(jù)已知方法(例如授予Kronzer等人的美國專利5，307，796中描述的那些)來模制成形層。盡管成形層28被設(shè)計成具有為面罩提供結(jié)構(gòu)并且為過濾層提供支承的主要目的，但成形層28也可充當(dāng)過濾器，通常用于捕集較大的顆粒。分別包括封閉區(qū)域18和非封閉區(qū)域20的覆蓋纖維網(wǎng)16位于過濾結(jié)構(gòu)26的外層上。提供了隔開過濾層30和覆蓋纖維網(wǎng)16的間隔元件32。間隔元件32可為封閉區(qū)域18的一體延伸件。間隔元件典型地具有約0.5至3_、更典型地具有I至2.5_的長度L。間隔元件可為具有約0.1至I平方毫米、更典型地0.15至0.25mm2的橫截面積的小圓柱形式。沿著封閉區(qū)域的長度，每厘米(cm)典型地存在約5至30個間隔元件。間隔元件在末端33處接合過濾層30。末端33可粘結(jié)或纏結(jié)至過濾層30?？墒褂镁酆衔锏某练e來產(chǎn)生間隔元件。此步驟可通過將聚合物沉積到外覆蓋纖維網(wǎng)16上來實現(xiàn)。間隔元件32產(chǎn)生貯存器空間，所述貯存器空間降低面罩主體12上的沖擊液體(如，血液)的動能。間隔元件32還允許或有利于層與層之間的空氣流動，以有助于空氣分布在整個過濾層表面34上?？衫孟鄬删€具有足夠高度的外形擠壓模具或股線模具、US6，942，894中所述的聚合物印刷技術(shù)、以及絲網(wǎng)印刷選擇或其他已知方法來產(chǎn)生聚合物間隔件?？赏ㄟ^微復(fù)制來增強聚合物間隔元件，以產(chǎn)生允許空氣在整個設(shè)置的間隔元件上流動的子結(jié)構(gòu)，例如，銷、柱、桿、和其他凸起。間隔元件可被制備成沿幅材縱向或幅材橫向連續(xù)的部件或者可在提供外覆蓋纖維網(wǎng)16時被制備成不連續(xù) 的部件。面罩主體12還可包括內(nèi)覆蓋纖維網(wǎng)(未示出)，所述內(nèi)覆蓋纖維網(wǎng)可保護過濾層30免受研磨力并且可保留從過濾層30和/或成形層28松開的任何纖維。根據(jù)本發(fā)明的在外覆蓋纖維網(wǎng)上使用局部封閉區(qū)域的面罩主體在整個面罩主體上的壓降可等于或優(yōu)于不具有封閉區(qū)域的相同面罩主體上的壓降。壓降可比不具有封閉區(qū)域的相同面罩主體上的壓降低10%。圖3示出了穿過本發(fā)明的面罩主體截取的封閉和非封閉區(qū)域的放大攝影橫截面。在呼吸器使用期間，空氣穿過非封閉區(qū)域20進入呼吸器面罩主體的內(nèi)氣體空間。封閉區(qū)域18可包括兩個或更多個間隔元件(如2、3、4、或5個)，所述間隔元件在細長封閉區(qū)域18的整個寬度上延伸。細長封閉區(qū)域18可呈從第一側(cè)橫跨面罩主體延伸到第二側(cè)的條帶形式。因此，一系列條帶可延伸橫跨面罩主體以為其賦予如圖2所示的條紋狀外觀。間隔元件的高度或長度L示為元件32從封閉區(qū)域18的基部35垂直凸出的距離。面罩豐體面罩主體可被設(shè)計成具有如圖1所示的彎曲的半球形狀(還可參見授予Dyrud等人的美國專利4，807，619)，或者其可采用期望的其他形狀。例如，面罩主體可以是杯形面罩，具有類似于美國專利4，827，924 (Japuntich)中所公開的面罩結(jié)構(gòu)。面罩還可具有三褶構(gòu)型，所述三褶構(gòu)型可不使用時折疊成平坦構(gòu)型，但在佩戴時可打開成杯形構(gòu)型一參見授予Bostock等人的美國專利6，484，722B2和6，123，077、授予Henderson等人的美國外觀設(shè)計專利Des.431，647、以及授予Bryant的Des.424，688。本發(fā)明的面罩還可采用多種其他構(gòu)型，例如授予Chen的美國外觀設(shè)計專利Des.448，472S和Des.443，927S中所公開的平坦雙褶面罩。討濾結(jié)構(gòu)過濾結(jié)構(gòu)從環(huán)境空氣移除污染物，并且也可充當(dāng)阻擋液態(tài)濺液進入面罩內(nèi)部的屏障層。局部封閉的外覆蓋纖維網(wǎng)用于阻止或減慢任何液態(tài)濺液，并且如果濺液浸透穿過外覆蓋纖維網(wǎng)，則內(nèi)部過濾結(jié)構(gòu)可容納這些濺液。過濾結(jié)構(gòu)可為顆粒捕集過濾器或氣體和蒸汽型過濾器。過濾結(jié)構(gòu)可根據(jù)應(yīng)用需要而包括類似或相異過濾介質(zhì)和一個或多個覆蓋纖維網(wǎng)的多個層。過濾層可以在本發(fā)明的分層面罩主體中有利地利用的過濾器一般來講具有低壓降(例如在13.8厘米每秒的面速度下為小于約195至295帕斯卡)，以最小化面罩佩戴者的呼吸工作量。另外，過濾層為柔性的并具有足夠的抗剪強度，從而它們在預(yù)期的使用條件下一般都會保持其結(jié)構(gòu)。粒子捕集過濾器的實例包括一個或多個精細無機纖維(例如玻璃纖維)纖維網(wǎng)或聚合物合成纖維網(wǎng)。合成纖維網(wǎng)可以包括由例如熔吹工藝制成的駐極體充電的聚合微纖維。由帶電的聚丙烯形成的聚烯烴微纖維特別適用于粒子捕集應(yīng)用。通常對過濾層進行挑選，以實現(xiàn)所需的過濾效果。一般來講，過濾層將從由其穿過的氣流中移除高百分比的粒子和/或其他污染物。對于纖維過濾層而言，根據(jù)將要過濾掉的物質(zhì)種類選擇纖維，并且通常對纖維進行選擇，以使得在制造操作過程中它們不粘合在一起。如所指出的那樣，過濾層可以具有多種形狀和形式，并且其厚度通常為約0.2毫米(mm)至I厘米(cm)，更通常約0.3毫米至0.5厘米；它可以是大致為平面的纖維網(wǎng)，也可以是波紋狀的，從而得到擴大的表面積，參見(例如)授予Braun等人的美國專利5，804, 295和5，656，368。過濾層還可以包括用粘結(jié)劑或任何其他方式接合在一起的多個過濾層。已知的(或隨后開發(fā)的)用于形成過濾層的大致任何合適的材料都可以用作過濾材料。熔吹纖維網(wǎng)，例如在 Wente、Van A.的 Superfine Thermoplastic Fibers,48Indus.Engn.Chem.，1342et seq.(1956)(超細熱塑性纖維，工業(yè)與工程化學(xué)，第1342頁及后續(xù)頁等(1956年))中所述，特別是以永久帶電(駐極體)的形式存在時是特別可用的(參見(例如)授予Kubik等人的美國專利N0.4，215，682)。這些熔噴纖維可以是有效纖維直徑為小于約20微米(μ m)的微纖維(稱為“吹塑微纖維”，簡稱BMF)，通常為約I至12 μ m的微纖維。有效纖維直徑可根據(jù)以下文獻測定:Davies, C.N.，The Separation Of Airborne Dust Particles,Institution Of Mechan ical Engineers, London, ProceedingslB,1952 (Davies, C.N.,“空氣攜帶的灰塵和粒子的分離”，倫敦機械工程師學(xué)會，論文集1B，1952年)。特別優(yōu)選的是如下BMF纖維網(wǎng)，所述BMF纖維網(wǎng)包含由聚丙烯、聚(4-甲基_1_戊烯)、以及它們的組合形成的纖維。如在van Turnhout的美國專利Re.31，285中教導(dǎo)的帶電荷的原纖化膜的纖維、以及松香羊毛纖維網(wǎng)和玻璃纖維網(wǎng)或溶液吹塑幅材、或靜電噴涂纖維網(wǎng)(特別是以微纖維的形式)也可為合適的?？梢酝ㄟ^讓纖維接觸水來將電荷施加給纖維，如以下美國專利中所公開的那樣:6，824，718,授予Eitzman等人；6，783，574,授予Angadjivand等人；6，743, 464,授予 Insley 等人；6，454, 986 和 6, 406, 657,均授予 Eitzman 等人；以及6，375, 886和5，496, 507,均授予Angadjivand等人。可以通過以下方法將電荷施加給纖維，如以下美國專利中所公開的那樣:電暈充電法，4，588，537，授予Klasse等人；或摩擦充電法，4，798，850，授予Brown。此外，可以將添加劑包含在纖維中，以增強通過水充電法制備的纖維網(wǎng)的過濾性能(參見授予Rousseau等人的美國專利5,908,598)。尤其可以將氟原子設(shè)置在過濾層中的纖維表面上，以改善油霧環(huán)境中的過濾性能，參見授予Jones等人的美國專利6，398，847BU6, 397，458B1和6，409，806B1。駐極體BMF過濾層的典型基重為約10-100克/平方米(g/m2)。根據(jù)(例如)授予Angadjivand等人的'507專利中所述的技術(shù)進行充電并且包括在授予Jones等人的專利中提到的氟原子時，基重可以分別為約20至 40g/m2 和約 10 至 30g/m2。覆蓋纖維網(wǎng)覆蓋纖維網(wǎng)還可具有過濾能力(盡管通常無法和過濾層相比)，和/或可起到使面罩的佩戴更為舒適的作用。覆蓋纖維網(wǎng)可由無紡布纖維材料制成，例如包含(例如)聚烯烴和聚酯的紡粘纖維-參見，例如授予Angadjivand等人的美國專利6，041，782、授予Dyrud等人的美國專利4，807, 619、和授予Berg的美國專利4，536，440。佩戴者吸氣時，空氣通過面罩主體吸入，而空氣傳播的顆粒則被捕集到纖維(特別是過濾層中的纖維)間的空隙中。內(nèi)覆蓋纖維網(wǎng)可用于提供平滑的表面以用于接觸佩戴者的面部，并且外覆蓋纖維網(wǎng)除了提供飛濺流體防護之外，還可用于包埋面罩主體中的松散纖維以及美學(xué)原因。雖然覆蓋纖維網(wǎng)通常不對過濾結(jié)構(gòu)提供任何實質(zhì)的過濾有益效果，但是當(dāng)設(shè)置在過濾層的外部(或上游)時，其可用作預(yù)過濾器。為了獲得適當(dāng)程度的舒適性，內(nèi)覆蓋纖維網(wǎng)優(yōu)選地具有較低的基重，并由較精細的纖維形成。更具體地講，可以將覆蓋纖維網(wǎng)制成具有約5至50g/m2(通常為10至30g/m2)的基重，并且纖維可以小于3.5纖度(通常小于2纖度、更通常小于I纖度，但大于0.1纖度)。在覆蓋纖維網(wǎng)中使用的纖維的平均纖維直徑通常為約5微米至24微米，通常約7微米至18微米，更通常約8微米至12微米。覆蓋纖維網(wǎng)材料可以具有一定程度的彈性(斷裂時通常、但不一定是100%至200%)，并且可塑性變形。合適的覆蓋纖維網(wǎng)材料可以為吹塑微纖維(BMF)材料，特別是聚烯烴BMF材料，例如聚丙烯BMF材料(包括聚丙烯共混物，也包括聚丙烯和聚乙烯的共混物)。制備用于覆蓋纖維網(wǎng)的BMF材料的合適工藝在授予Sabee等人的美國專利4，013, 816中有所描述?？梢酝ㄟ^將纖維收集在光滑表面(通常為表面光滑的筒或旋轉(zhuǎn)收集器)上來形成纖維網(wǎng)。參見授予Berrigan等人的美國專利6，492，286。也可以使用紡粘纖維。典型的覆蓋纖維網(wǎng)可以由包含的聚丙烯重量比為50%或更多的聚丙烯或聚丙烯/聚烯烴混合物制成。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這些材料能夠給佩戴者提供高度的柔軟性和舒適性，并當(dāng)過濾材料為聚丙烯BMF材料時，能夠在層之間不需要粘合劑的情況下保持固定到過濾材料。適合于在覆蓋纖維網(wǎng)中使用的聚烯烴材料可包括(例如)單一聚丙烯、兩種聚丙烯的共混物和聚丙烯與聚乙烯的共混物、聚丙烯與聚4-甲基-1-戊烯的共混物、和/或聚丙烯與聚丁烯的共混物。用于覆蓋纖維網(wǎng)的纖維的一個實例是由得自?？松梨诠?ExxonCorporation)的聚丙烯樹脂“Escorene3505G”制成的聚丙烯BMF,其提供的基重為約25g/m2，纖度為在0.2至3.1的范圍內(nèi)(100根纖維的平均測量值為約0.8)。另一種合適的纖維為聚丙烯/聚乙烯BMF (由包含85%的樹脂“Escorene3505G”和15%的乙烯/ a -烯烴共聚物“Exact4023”(也得自Exxon Corporation)的混合物制備),所述聚丙烯/聚乙烯BMF提供的基重為約25g/m2并且平均纖度為約0.8。合適的紡粘材料以商品名“Corosoft Plus20”、“Corosoft Classic20” 和“Corovin PP-S-14” 得自德國派i內(nèi)的科羅溫公司(Corovin GmbHof Peine, Germany),并且梳理成網(wǎng)的聚丙烯/粘膠纖維材料以商品名“370/15”得自芬蘭納基拉的 J.W.索米寧公司(J.ff.Suominen OY of Nakila, Finland)。本發(fā)明中所使用的覆蓋纖維網(wǎng)優(yōu) 選地在處理之后具有很少的從纖維網(wǎng)表面突出的纖維，因此具有平滑的外表面?？梢栽诒景l(fā)明中使用的覆蓋纖維網(wǎng)的實例公開于(例如)授予Angadjivand的美國專利6，041, 782、授予Bostock等人的美國專利6，123，077和Bostock 等人的 TO96/28216A 中。成形層成形層可由至少一層纖維材料制成，所述纖維材料可利用加熱模制成所需形狀并且在冷卻時保持其形狀。通常例如通過熔合或焊接使得纖維彼此在其之間的接觸點處粘合，由此來實現(xiàn)形狀保持。可使用已知用于制備直接模制的呼吸面罩的形狀保持層的任何合適的材料來形成面罩外殼，所述材料包括(例如)合成原料纖維(優(yōu)選為卷曲的)和雙組分短纖維的混合物。雙組分纖維為包括兩個或更多個不同的纖維材料區(qū)域(典型地為不同的聚合物材料區(qū)域)的纖維。典型的雙組分纖維包括粘結(jié)劑組分和結(jié)構(gòu)組分。粘結(jié)劑組分允許形狀保持外殼的纖維在加熱和冷卻時在纖維交匯點處粘合在一起。在加熱期間，粘結(jié)劑組分流動以接觸相鄰纖維。形狀保持層可由纖維混合物制備，所述纖維混合物包括重量百分比可在(例如)0/100至75/25范圍內(nèi)的短纖維和雙組分纖維。優(yōu)選地，該材料包括至少50%重量的雙組分纖維以產(chǎn)生較高數(shù)量的交匯粘合點，這繼而增加了外殼的彈性和形狀保持性?？捎糜诔尚螌又械暮线m的雙組分纖維包括(例如)并列構(gòu)型、同心皮/芯型構(gòu)型、和橢圓皮/芯型構(gòu)型。一種合適的雙組分纖維為以商業(yè)名“KOSA T254”(12旦尼爾，長度38mm)得自美國北卡羅來納州夏洛特(Charlotte, N.C.，U.S.A)的Kosa的聚酯雙組分纖維，其可與(例如)以商品名“T259”(3旦尼爾，長度38mm)得自Kosa的聚酯短纖維并且也可能與(例如)以商品名“T295” (15旦尼爾，長度32mm)得自Kosa的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)纖維結(jié)合使用。作為另外一種選擇，雙組分纖維可包括大體同心的皮/芯型構(gòu)型，該構(gòu)型具有由聚合物外皮包圍的結(jié)晶PET芯，所述聚合物由間苯二甲酸酯和對苯二甲酸酯單體形成。所述聚合物具有低于芯材料的加熱軟化溫度。聚酯的優(yōu)點在于其可有助于面罩的彈性并且可比其他纖維吸收更少的水分。作為另外一種選擇，可制備不存在雙組分纖維的成形層。例如，可在成形層中包括熱流動性聚酯纖維與短纖維·(優(yōu)選為卷曲的)的組合，以使得在加熱纖維網(wǎng)材料時，粘結(jié)劑纖維可熔融并且流到纖維交匯點處，在所述點處隨粘結(jié)劑材料的冷卻而形成團塊，這樣就在交匯點處產(chǎn)生粘合。也可使用聚合物股線的纖維網(wǎng)或網(wǎng)片來代替熱粘合性纖維。這種類型的結(jié)構(gòu)的實例在授予Skov的美國專利N0.4，850，347中有所描述。當(dāng)使用纖維網(wǎng)作為形狀保持外殼的材料時，可在“Rando Webber”氣流成網(wǎng)機(得自紐約州馬西登(Macedon, N.Y.)的Rando Machine Corporation)或梳理機上便利地制備所述纖維網(wǎng)。所述纖維網(wǎng)可由具有適用于這種設(shè)備的常規(guī)短纖維長度的雙組分纖維或其他纖維形成。為了獲得具有所需彈性和形狀保持性的形狀保持層，所述層優(yōu)選地具有至少約100g/m2的基重，但較低的基重也是可以的。較高的基重(例如大約150或大于200g/m2)可提供較大的耐變形性和較高的彈性，并且如果使用面罩主體來支承呼氣閥，則可為更合適的。在結(jié)合使用這些最小基重時，成形層通常在面罩的中心區(qū)域上具有約0.2g/cm2的最大密度。成形層將典型地具有約0.3至2.0毫米，更典型地具有約0.4至0.8毫米的厚度。適用于本發(fā)明的成形層的實例在如下專利中有所描述:授予Kronzer等人的美國專利N0.5，307，796、授予Dyrud等人的美國專利N0.4，807，619、和授予Berg的美國專利N0.4，536，440。
可利用粘合劑、焊接、和緊固件(例如縫釘)來將條帶固定到面罩主體-參見授予Castiglione的美國專利6，705, 317?？膳c本發(fā)明結(jié)合使用的面罩帶具的實例示于授予Brostrom等人的美國專利6，457，473BU6, 062，221和5，394，568 ;授予Xue等人的美國專利6，332，465B1 ;授予Byram的美國專利6，119，692和5，464，010 ;以及授予Dyrud等人的美國專利 6，095，143 和 5，819，731。呼吸器纟目件如所指出的那樣，可以將呼氣閥附接到面罩主體上，以便于清除從內(nèi)部氣體空間呼出的空氣。使用呼氣閥可以快速清除從面罩內(nèi)部呼出的濕熱空氣，從而提高佩戴者的舒適度。參見(例如)授予Martin等人的美國專利7，188，622,7, 028，689和7，013，895 ;授予Japuntich 等人的 7，428，903,7, 311，104,7, 117，868,6, 854，463,6, 843，248 和 5，325，892 ；授予Mittelstadt等人的6，883, 518 ；以及授予Bowers的RE37, 974。大致任何提供合適壓降和可適當(dāng)?shù)毓潭ǖ矫嬲种黧w的呼氣閥都可以結(jié)合本發(fā)明使用，以迅速地將來自內(nèi)部氣體空間的呼出空氣遞送到外部氣體空間。也可將鼻夾附接至面罩主體以改善佩戴者鼻部上方和眼部下方的貼合性。鼻夾可包括柔韌的極軟金屬(如鋁)帶，從而可允許其成形為使面罩在佩戴者的鼻部上方及鼻部與臉頰交界處保持所需的貼合關(guān)系。適用的鼻夾的實例在美國專利 5，558，089 和 Des.412，573 (Castiglione)中示出。帶具中所用的條帶可以由多種材料制成，例如熱固性橡膠、熱塑性彈性體、編織或針織的紗線/橡膠組合、非彈性編織成分等等。條帶可以由彈性材料制成，例如彈性編織材料。條帶優(yōu)選地能夠伸長的長度為大于其總長度的兩倍，并能夠恢復(fù)其松弛狀態(tài)。條帶的長度也可增加到其松弛狀態(tài)長度的三倍或四倍，當(dāng)張力移除時可恢復(fù)到其初始狀態(tài)而不會對其有任何損壞。因此，彈性極限優(yōu)選地為不小于條帶處于其松弛狀態(tài)時的長度的二倍、三倍或四倍。通常，條帶長為約20至30厘米、寬為3至10毫米、厚為約0.9至1.5毫米。條帶可作為連續(xù)的條帶從第一拉袢延伸至第二拉袢，或條帶可以具有多個部分，這些部分可用其他扣件或扣環(huán)進一步接合在一起。例如，條帶可以具有用扣件接合在一起的第一部分和第二部分，當(dāng)從佩戴者面部移除面罩主體時，能夠快速將扣件解開?？山Y(jié)合本發(fā)明使用的條帶的實例示于授予Xue等人的美國專利6，332，465中?？捎糜趯l帶的一個或多個部分接合在一起的緊固或扣緊裝置示于( 例如)以下美國專利中:6，062，221，授予Brostrom等人；5，237，986，授予 S印pala ;以及 Chien 的 EPl, 495，785A1。SM
_5] 間隔元件的制備:按下述方式來制備聚合物間隔元件。將無紡布基底送入鑄塑輥內(nèi)。從18英寸寬的吊掛模具和2.5英寸的單螺桿擠出機中傳送和擠出可成形聚丙烯均聚物Total3868 (Total Petrochemical C0., PO Box674411, Houston TX77267)。在壓縮下傳送聚合物并且使用由Davis Standard (IExtrusion Drive,波卡塔克，康乃狄克州(Pawcatuck, Connecticut06379))制備的菠蘿型(pineapple)混合擠出機。利用微復(fù)制工具將熔融聚合物沉積到鑄塑輥上，以將柱/桿轉(zhuǎn)印到基底上。使用冷凍輥來冷卻網(wǎng)并且將其卷繞成卷形式。間隔元件構(gòu)型如下:表I
權(quán)利要求
1.一種過濾式面罩呼吸器，包括: (a)面罩主體，所述面罩主體包括: (i)過濾層；和 (ii)無紡布覆蓋纖維網(wǎng)，所述無紡布覆蓋纖維網(wǎng)具有局部封閉件，與所述過濾層大體平行并且間隔開，以使得穿過所述無紡布覆蓋纖維網(wǎng)的空氣能夠在所述無紡布覆蓋纖維網(wǎng)和所述過濾層之間自由地移動，使得所述空氣能夠在所述過濾層的表面上的基本上任何可用點處進入所述過濾層；以及 (b)帶具，所述帶具接合到所述面罩主體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾式面罩呼吸器，其中所述局部封閉件為延伸橫跨所述無紡布覆蓋纖維網(wǎng)的外表面的條帶形式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾式面罩呼吸器，其中所述無紡布覆蓋纖維網(wǎng)為包括封閉區(qū)域和非封閉區(qū)域的外覆蓋纖維網(wǎng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的過濾式面罩呼吸器，其中所述封閉區(qū)域包括流體不可滲透的塑性材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的過濾式面罩呼吸器，其中所述封閉區(qū)域包括從所述面罩主體的第一側(cè)延伸到第二 側(cè)的條帶。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的過濾式面罩呼吸器，其中所述封閉區(qū)域包括斑點、橢圓形、矩形、或三角形。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾式面罩呼吸器，其中所述局部封閉件包括位于外覆蓋纖維網(wǎng)上的封閉區(qū)域和非封閉區(qū)域，并且其中每個封閉區(qū)域與相鄰的非封閉區(qū)域間隔開不超過1.75暈米。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾式面罩呼吸器，其中所述無紡布覆蓋纖維網(wǎng)為具有封閉區(qū)域和非封閉區(qū)域的外覆蓋纖維網(wǎng)，并且其中存在于所述面罩主體上的所述封閉區(qū)域相對于所述面罩主體的非封閉區(qū)域的表面積比典型地具有約4.4:1.4的最大值和約2.6:3.8的最小值。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾式面罩呼吸器，其中所述面罩主體包括將所述無紡布覆蓋纖維網(wǎng)和所述過濾層分開的間隔元件。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的過濾式面罩呼吸器，其中所述間隔元件具有約0.5至3_的長度。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的過濾式面罩呼吸器，其中所述間隔元件具有約I至2.5_的長度。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的過濾式面罩呼吸器，其中所述間隔元件具有約0.1至Imm2的橫截面積。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的過濾式面罩呼吸器，其中所述間隔元件具有約0.15至0.25mm2的橫截面積。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的過濾式面罩呼吸器，其中每厘米存在約5至30個間隔元件。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的過濾式面罩呼吸器，其中所述間隔元件具有可在所述過濾層中粘結(jié)或纏結(jié)的末端。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的過濾式面罩呼吸器，其中所述間隔元件產(chǎn)生降低沖擊流體的動能的貯存器空間。
17.根據(jù)權(quán)利要求9所述的過濾式面罩呼吸器，其中所述間隔元件有利于所述無紡布覆蓋纖維網(wǎng)和所述過濾層之間的空氣流動，以有助于使所述空氣分布在整個所述過濾層的表面上。
18.根據(jù)權(quán)利要求9所述的過濾式面罩呼吸器，其中所述間隔元件是通過微復(fù)制來制備的。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾式面罩呼吸器，其中所述面罩主體的壓降低于不具有所述局部封閉件的相同面罩主體上的壓降。
20.根據(jù)權(quán)利要求3所述的過濾式面罩呼吸器，其中所述面罩主體的壓降等于或低于不具有所述封閉區(qū)域的相同面罩主體上的壓降。
21.根據(jù)權(quán)利要求3所述的過濾式面罩呼吸器，其中所述面罩主體的壓降比不包括封閉區(qū)域的類似面罩主體上的壓降低10%。
22.根據(jù)權(quán)利要求9所述的過濾式面罩呼吸器，其中存在兩個或更多個延伸橫跨細長封閉區(qū)域的寬度的間 隔 元件。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種過濾式面罩呼吸器(10)，其包括面罩主體(12)和接合到所述面罩主體(12)的帶具(14)。所述面罩主體(12)包括過濾層(30)和無紡布覆蓋纖維網(wǎng)(16)。覆蓋纖維網(wǎng)(16)為部分封閉的，與所述過濾層(30)大體平行并且間隔開，以使得穿過所述覆蓋纖維網(wǎng)(16)的空氣可在所述覆蓋纖維網(wǎng)(16)和所述過濾層(30)之間自由地移動，這樣所述空氣可在所述過濾層表面(32)上的基本上任何可用點處進入所述過濾層(30)。本發(fā)明的呼吸器的有益之處在于其可提供極好的飛濺流體和氣載污染物防護性，同時還在呼吸期間的整個所述面罩主體上具有極低的壓降。
文檔編號A62B18/02GK103249458SQ201180058591
公開日2013年8月14日 申請日期2011年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月28日
發(fā)明者恩哈特·哈·T·源, 約翰·J·羅杰斯 申請人:3M創(chuàng)新有限公司