具有雜色外觀的呼吸器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種過(guò)濾式面具呼吸器(10)，其包括面罩主體(12)和帶具(14)，所述帶具附接到所述面罩主體(12)。所述面罩主體(12)包括成形層(20)和過(guò)濾結(jié)構(gòu)(22)，所述過(guò)濾結(jié)構(gòu)包括過(guò)濾層(32)。所述過(guò)濾結(jié)構(gòu)(22)還包括外覆蓋纖維網(wǎng)(36b)，所述外覆蓋纖維網(wǎng)包括著色熔噴纖維和短纖維。在外覆蓋纖維網(wǎng)中使用著色熔噴纖維和短纖維為所述呼吸器提供雜色著色外觀，即在所述外覆蓋纖維網(wǎng)的外表面之上顏色表現(xiàn)得并不均勻。
【專利說(shuō)明】具有雜色外觀的呼吸器
[0001]本發(fā)明涉及過(guò)濾式面具呼吸器，其具有包含著色熔噴纖維和短纖維的外覆蓋纖維網(wǎng)。

【背景技術(shù)】
[0002]呼吸器通常由于兩種常見目的中的至少一種而被佩戴在人的呼吸通道之上:(I)防止雜質(zhì)或污染物進(jìn)入佩戴者的呼吸系統(tǒng)；和(2)抑制其他人或物暴露于由佩戴者呼出的病原體和其他污染物中。在第一種情況下，在空氣中含有對(duì)佩戴者有害的顆粒的環(huán)境中佩戴呼吸器，例如在汽車車身修理店中。在第二種情況下，在對(duì)其他人或物可能造成污染的環(huán)境中佩戴呼吸器，例如在手術(shù)室或潔凈室中。
[0003]一些呼吸器被歸類為“過(guò)濾式面具”，因?yàn)槊嬲种黧w本身用作過(guò)濾機(jī)構(gòu)。與使用結(jié)合可附接式濾筒或過(guò)濾襯墊(參見(例如)授予Yuschak等人的美國(guó)專利RE39, 493和授予Tayebi的美國(guó)專利5，094, 236)或嵌件成型過(guò)濾器元件(參見(例如)授予Braun的美國(guó)專利4，790，306)的橡膠或彈性體面罩主體的呼吸器不同，過(guò)濾式面具呼吸器具有遍及整個(gè)面罩主體表面的大部分的過(guò)濾介質(zhì)，使得無(wú)需安裝或更換濾筒。因此，過(guò)濾式面具呼吸器重量相對(duì)較輕并且易于使用。
[0004]過(guò)濾式面具呼吸器通常由聚合物非織造纖維材料制成。這些聚合物層構(gòu)成過(guò)濾結(jié)構(gòu)，該過(guò)濾結(jié)構(gòu)包含過(guò)濾層，該過(guò)濾層通常具有位于其每一側(cè)上的覆蓋纖維網(wǎng)。覆蓋纖維網(wǎng)用于保護(hù)過(guò)濾介質(zhì)以及保持任何可能從該介質(zhì)松掉的纖維。常規(guī)的覆蓋纖維網(wǎng)通常包含紡粘纖維，正如位于紡粘纖維內(nèi)的過(guò)濾層，該紡粘纖維由于聚合物的折射率和纖維的表面積，在自然光照條件下顯示白色。同樣地，如今在售的許多過(guò)濾式面具呼吸器顯示出白色外觀。為提供顯示不同顏色的呼吸器，通常向外覆蓋纖維網(wǎng)中的紡粘纖維添加顏料。那么所得產(chǎn)品顯示出染料或顏料的顏色，而非面罩通常顯示出的白色外觀。預(yù)期的顏色在面罩主體的整個(gè)外表面上表現(xiàn)得大致均勻。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供了包括面罩主體和附接到面罩主體的帶具的過(guò)濾式面具呼吸器。面罩主體包括成形層和包含過(guò)濾層的過(guò)濾結(jié)構(gòu)。過(guò)濾結(jié)構(gòu)還包括外覆蓋纖維網(wǎng)，其包括著色熔噴纖維和短纖維。
[0006]在外覆蓋纖維網(wǎng)中使用著色熔噴纖維和短纖維為呼吸器提供雜色著色外觀，SP，在外覆蓋纖維網(wǎng)的外表面之上顏色表現(xiàn)得不均勻。存在顏色更強(qiáng)烈或突出的區(qū)域，并且存在顏色較不明顯或柔和的其他區(qū)域。色度和強(qiáng)度的差異在最終產(chǎn)品中形成獨(dú)特外觀。由于熔噴過(guò)程的性質(zhì)，熔噴纖維在整個(gè)外覆蓋纖維網(wǎng)中變得無(wú)規(guī)分布。無(wú)規(guī)分布導(dǎo)致面罩主體的外表面中的顏色外觀變化。當(dāng)顏色為藍(lán)色時(shí)，在面罩主體的外表面上雜色外觀可形成牛仔布外觀。牛仔布是廣泛需要并且為許多消費(fèi)者所接受的外觀。
[0007]術(shù)語(yǔ)表
[0008]下文說(shuō)明的術(shù)語(yǔ)具有以下含義:
[0009]“包括”是指其定義如同專利術(shù)語(yǔ)中的標(biāo)準(zhǔn)的定義，是大致與“包含”、“具有”或“含有”同義的開放式術(shù)語(yǔ)。雖然“包含”、“包括”、“具有”和“含有”以及它們的變型為常用的開放式術(shù)語(yǔ)，但本發(fā)明也可以使用較狹義的術(shù)語(yǔ)(例如“大致由...組成”)來(lái)適當(dāng)描述，較狹義的術(shù)語(yǔ)為半開放式術(shù)語(yǔ)的原因在于它僅排除起到其預(yù)期功能方面的那些可能對(duì)本發(fā)明呼吸器具有有害作用的物或元件；
[0010]“潔凈空氣”是指已過(guò)濾除去污染物的一定體積的大氣環(huán)境空氣；
[0011]“著色”是指顯示除白色之外的顏色；
[0012]“共延伸地”是指同時(shí)延伸；
[0013]“污染物”是指顆粒(包括粉塵、薄霧和煙霧)和/或通常不會(huì)被視為顆粒但可存在于空氣(包括呼出氣流中的氣體)中的其他物質(zhì)(例如有機(jī)蒸氣等)；
[0014]“覆蓋纖維網(wǎng)”是指并非主要被設(shè)計(jì)用于過(guò)濾污染物或并非初級(jí)過(guò)濾層的非織造纖維層；
[0015]“纖度”是指9，000米的原絲的重量(以克為單位)。
[0016]“外部氣體空間”是指呼出的氣體在穿過(guò)且超出面罩主體和/或呼氣閥之后進(jìn)入其中的環(huán)境大氣氣體空間；
[0017]“過(guò)濾式面具”是指面罩主體本身被設(shè)計(jì)成過(guò)濾穿過(guò)它的空氣；不存在附接到面罩主體或模制到面罩主體內(nèi)來(lái)實(shí)現(xiàn)此目的的可獨(dú)立識(shí)別的濾筒、過(guò)濾襯墊、或嵌件成型過(guò)濾器元件；
[0018]“過(guò)濾層”、“濾層”或“初級(jí)過(guò)濾層”是指一個(gè)或多個(gè)透氣材料層，該一個(gè)或多個(gè)層主要適用于從穿過(guò)它的氣流中移除污染物(例如顆粒)；
[0019]“過(guò)濾結(jié)構(gòu)”是指被設(shè)計(jì)用于過(guò)濾空氣的構(gòu)型；
[0020]“帶具”是指有助于在佩戴者的面部上支撐面罩主體的結(jié)構(gòu)或部件的組合；
[0021]“一體的”是指在不損壞或破壞整體結(jié)構(gòu)的情況下，不能將所考慮的部件分開；
[0022]“并列”或“并置”是指將主要表面設(shè)置為至少與彼此接觸；
[0023]“內(nèi)部氣體空間”是指面罩主體與人的面部之間的空間；
[0024]“面罩主體”是指透氣結(jié)構(gòu)，該透氣結(jié)構(gòu)被設(shè)計(jì)成貼合到人的鼻部和嘴部上方，過(guò)濾穿過(guò)其的空氣并幫助限定與外部氣體空間分開的內(nèi)部氣體空間；
[0025]“熔噴的”或“熔噴”是指通過(guò)擠壓熔融材料穿過(guò)多個(gè)噴絲孔以形成原絲，同時(shí)使原絲與空氣或?qū)⒃z細(xì)化為纖維的其他細(xì)化用流體進(jìn)行接觸，其后收集細(xì)化纖維層；
[0026]“熔噴纖維”是指通過(guò)熔噴制備的纖維；
[0027]“熔點(diǎn)”是指固體材料開始流動(dòng)的溫度；
[0028]“網(wǎng)片”是指塑料纖維網(wǎng)，其具有在經(jīng)過(guò)模制后足以保持所需形狀的結(jié)構(gòu)完整性，其具有空氣可容易地通過(guò)的開放空間的網(wǎng)，并且其(在模制前平放時(shí))在第一和第二維度大體上大于第三維度；
[0029]“中纖維”是指有效纖維直徑大于10微米的纖維；
[0030]“微纖維”是指有效纖維直徑為I至10微米的纖維；
[0031]“中間區(qū)域”是指在頂端區(qū)域和面罩主體周邊之間的區(qū)域；
[0032]“模具”是指用于通過(guò)施加熱和/或壓力來(lái)將產(chǎn)品形成為所需的形狀或構(gòu)型的裝置；
[0033]“模制的”或“模制”意指利用加熱和壓力形成所需形狀；
[0034]“雜色的”是指雜色的顏色外觀；
[0035]“大量”意指100或更多；
[0036]“鼻夾”是指機(jī)械裝置(而不是鼻部泡沫)，該裝置適于在面罩主體上使用，以改善至少圍繞佩戴者鼻部的密封；
[0037]“非織造物”是指其中通過(guò)不同于編織的方式將纖維保持在一起的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分；
[0038]“平行”是指大致等距的；
[0039]“周邊”是指面罩主體的外邊緣，當(dāng)某人戴上呼吸器時(shí)，該外邊緣將大致緊鄰佩戴者的面部設(shè)置；
[0040]“多孔的”是指透氣的；
[0041]“聚合物”是指含有規(guī)則或不規(guī)則排列的重復(fù)化學(xué)單元的物質(zhì)；
[0042]“聚合物”和“塑料”各自是指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；
[0043]“多個(gè)”是指兩個(gè)或更多個(gè)；
[0044]“呼吸器”是指由人佩戴在鼻部和嘴部上方的面部上從而為佩戴者提供用于呼吸的潔凈空氣的空氣過(guò)濾裝置；
[0045]“成形的”，就呼吸器面罩主體而言，是指面罩主體被模制成所需的面部貼合構(gòu)型；
[0046]“成形層”和“支撐結(jié)構(gòu)”是指具有足夠結(jié)構(gòu)完整性的層，以便在正常處理情況下保持其模制的形狀(以及由其支撐的其他層的形狀)；
[0047]就熔點(diǎn)而言，“類似”是指相同或相互差異在20°C內(nèi)；
[0048]“密實(shí)度”是指纖維網(wǎng)中的固體百分比；
[0049]“短纖維”是指被切割成通常限定的長(zhǎng)度的纖維；
[0050]“熱粘結(jié)(或粘結(jié)性)纖維”是指在被加熱到高于其熔點(diǎn)并且隨后進(jìn)行冷卻之后粘結(jié)到相鄰的塑料品的纖維；
[0051]“上游”是指處于移動(dòng)流體流的較早時(shí)間點(diǎn)；和
[0052]“纖維網(wǎng)”是指在兩個(gè)維度上明顯地大于第三個(gè)維度且具有透氣性的結(jié)構(gòu)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0053]圖1為根據(jù)本發(fā)明的過(guò)濾式面具呼吸器10的前視圖。
[0054]圖2為本發(fā)明的呼吸器10’的前視圖，該呼吸器以網(wǎng)片24作為面罩主體12’的支撐結(jié)構(gòu)20。
[0055]圖3為圖3中所示面罩主體12’的橫截面。
[0056]圖4為在沿著面罩主體周邊將多余材料39從外殼38修剪之前的面罩外殼38的照片。

【具體實(shí)施方式】
[0057]在本發(fā)明的實(shí)踐中，提供了過(guò)濾式面具呼吸器，其包括面罩主體，該面罩主體包含具有著色熔噴纖維和短纖維的外覆蓋纖維網(wǎng)。為了將面罩主體支撐在佩戴者的鼻部和嘴部之上，將帶具接合到面罩主體。外覆蓋纖維網(wǎng)為過(guò)濾結(jié)構(gòu)的部分，該過(guò)濾結(jié)構(gòu)也包含過(guò)濾層。著色熔噴纖維與短纖維的結(jié)合使用在面罩主體的外表面上形成雜色外觀。在例如嘗試賦予面罩主體牛仔布或類似類型的外觀時(shí)，雜色外觀可以是有利的。另選地，可以通過(guò)用綠色和棕色纖維或棕色和褐色纖維提供迷彩外觀。例如，熔噴纖維可被染成綠色的，短纖維可被染成棕色的。
[0058]圖1示出了包括面罩主體12和面罩帶具14的過(guò)濾式面具呼吸器面罩10的實(shí)例。帶具14可包括可由彈性材料制成的一個(gè)或多個(gè)帶16?？赏ㄟ^(guò)多種方式來(lái)將帶具帶16固定到面罩主體12上，包括粘合劑方式、粘結(jié)方式或機(jī)械方式(參見例如授予Castigl1ne的美國(guó)專利6，729，332)?？蓪Ь?6例如超聲焊接到面罩主體12或釘?shù)矫嬲种黧w?？稍趲Ь?4上提供可調(diào)節(jié)的扣環(huán)，以允許調(diào)節(jié)帶16的長(zhǎng)度。也可將緊固機(jī)構(gòu)或扣緊機(jī)構(gòu)附接到帶16，以允許在從人的面部移除呼吸器10時(shí)解開帶具14，并在將呼吸器10佩戴至人的面部時(shí)重新裝上帶具?？梢允褂玫钠渌麕Ь叩膶?shí)例在授予Brostrom等人的美國(guó)專利5,394,568和授予Seppala等人的美國(guó)專利5，237, 986以及授予Brostrom等人的EP 608684A中有所描述。面罩主體12具有被成形用于接觸佩戴者面部(鼻梁上、面頰上和面頰周圍、和頦下)的周邊18。面罩主體12圍繞佩戴者的鼻部和嘴部形成封閉的內(nèi)部氣體空間，并且可呈現(xiàn)如附圖所示的彎曲、半球形形狀，或者其可根據(jù)需要而可呈現(xiàn)其他形狀。面罩主體中可以包括成形層，以形成類似授予Berg的美國(guó)專利4，536，440、授予Dyrud等人的4，807, 619以及授予Japuntich的4，827，924中所公開的過(guò)濾面罩的杯形構(gòu)型?？蓪⒖裳诱剐员菉A固定在面罩主體12的外表面上，并且中心鄰近面罩主體的上邊緣，以使得面罩能夠在該區(qū)域進(jìn)行變形或成形以適當(dāng)?shù)刭N合在特定佩戴者的鼻部上方。合適的鼻夾的實(shí)例示于并且描述于美國(guó)專利5，558，089和授予Castigl1ne的外觀設(shè)計(jì)412，573。面罩主體12還可具有任選的波紋形圖案或網(wǎng)片，所述波紋形圖案或網(wǎng)片可延伸穿過(guò)面罩主體12的中心區(qū)域的全部層或一些層以改善產(chǎn)品抗壓性。呼吸器10在面罩主體12的外表面19上具有雜色外觀。外表面19具有區(qū)域21，其中著色吹塑纖維在外覆蓋纖維網(wǎng)36b (圖3)中更集中；還存在區(qū)域23，其中該顏色較不明顯。結(jié)果是，在外覆蓋纖維網(wǎng)36b (圖3)的外表面19上顏色表現(xiàn)得不均勻。這些較不明顯的區(qū)域23是外覆蓋纖維網(wǎng)36b的表面上短纖維更為突出的區(qū)域。當(dāng)熔噴纖維與短纖維著色不同時(shí)，面罩主體12的外表面19上的熔噴纖維密度程度的差異在最終產(chǎn)品中是可辨認(rèn)的。用于制備熔噴纖維的熔噴過(guò)程將這些纖維無(wú)規(guī)分布到整個(gè)外覆蓋纖維網(wǎng)中。該無(wú)規(guī)的不均勻分布導(dǎo)致著色纖維在一些區(qū)域較高度集中而在其它區(qū)域較不集中，這形成了雜色外觀。
[0059]圖2顯示，面罩主體12’可具有支撐結(jié)構(gòu)20，該支撐結(jié)構(gòu)向位于支撐結(jié)構(gòu)20后面的過(guò)濾結(jié)構(gòu)22提供支撐。當(dāng)呼吸器10’的佩戴者吸氣時(shí)，過(guò)濾結(jié)構(gòu)22從環(huán)境空氣中移除污染物。支撐結(jié)構(gòu)20包括塑料網(wǎng)片24，該塑料網(wǎng)片模制成三維構(gòu)型，該三維構(gòu)型限定面罩主體形狀。網(wǎng)片20在處于其模制構(gòu)型時(shí)可提供足夠的結(jié)構(gòu)完整性，以用于將面罩主體12保持在其預(yù)期構(gòu)型。過(guò)濾結(jié)構(gòu)22可在面罩主體周邊18固定到支撐結(jié)構(gòu)20上。當(dāng)呼氣閥(未示出)固定到面罩主體上時(shí)，過(guò)濾結(jié)構(gòu)22也可在面罩主體12的頂點(diǎn)28處固定到支撐結(jié)構(gòu)20上。可以通過(guò)超聲波焊接將網(wǎng)片24在周邊18和頂點(diǎn)28處粘結(jié)到過(guò)濾結(jié)構(gòu)22。周邊18和頂點(diǎn)28之間為中間區(qū)域30，其中網(wǎng)片和過(guò)濾結(jié)構(gòu)還可通過(guò)網(wǎng)片材料和存在于外覆蓋纖維網(wǎng)中的熔噴纖維之間的熱粘結(jié)來(lái)彼此粘結(jié)——參見名稱為“具有接合到網(wǎng)片的外覆蓋纖維網(wǎng)的模制呼吸器”(Molded Respirator Having Outer Cover Web Joined to Mesh)的共同待審的專利申請(qǐng)序列號(hào)13/465,827。如所指出的那樣，外覆蓋纖維網(wǎng)包括熔噴纖維和短纖維。至少熔噴纖維粘合到網(wǎng)片材料。由于熔噴纖維的熔點(diǎn)通常低于構(gòu)成短纖維的纖維的熔點(diǎn)并且可能具有與構(gòu)成網(wǎng)片的塑料材料類似的熔點(diǎn)，因此熔噴纖維變得粘合到網(wǎng)片材料。除為熔噴纖維的著色提供更亮或另選的顏色之外，通常提供短纖維以保持蓬松度或減小纖維網(wǎng)密實(shí)度。如果需要，外覆蓋纖維網(wǎng)可以是在空氣穿過(guò)過(guò)濾結(jié)構(gòu)的過(guò)濾層之前從空氣移除污染物的預(yù)過(guò)濾器。如下文所述，這可通過(guò)將電荷施加到存在于外覆蓋纖維網(wǎng)中的纖維中，具體地講施加到熔噴纖維中來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0060]圖3示出了包括支撐結(jié)構(gòu)20和過(guò)濾結(jié)構(gòu)22的面罩主體12’的橫截面。支撐結(jié)構(gòu)20包括網(wǎng)片24，并且過(guò)濾結(jié)構(gòu)22包括一個(gè)或多個(gè)層，所述一個(gè)或多個(gè)層包括過(guò)濾層32。構(gòu)成支撐結(jié)構(gòu)20的網(wǎng)片24通常具有約0.5至2.0毫米(mm)的厚度，并且構(gòu)成網(wǎng)片24的股線34通常具有約0.2至3.2mm2,更通常約0.3至1.2mm2的平均橫截面積。網(wǎng)片24位于面罩主體12’的外表面上并且可由多種聚合物材料制成。過(guò)濾結(jié)構(gòu)22可以包括一個(gè)或多個(gè)覆蓋纖維網(wǎng)36a和36b以及過(guò)濾層32。覆蓋纖維網(wǎng)36a和36b可位于過(guò)濾層32的相對(duì)側(cè)上，以捕集任何可能從過(guò)濾層32松掉的纖維。通常，內(nèi)覆蓋纖維網(wǎng)36a由(特別是在過(guò)濾結(jié)構(gòu)22
與佩戴者的面部接觸的一側(cè)上)提供舒適觸感的精選纖維制成-參見授予Angadjivand
等人的美國(guó)專利6，041，782。外覆蓋纖維網(wǎng)36b包含分布在整個(gè)網(wǎng)中并且與著色熔噴纖維相互纏結(jié)或糾纏的短纖維。可以使用授予Kronzer等人的美國(guó)專利7，131,442中所述的工藝來(lái)模制本發(fā)明的面罩。代替網(wǎng)片24，面罩主體可包括如’442專利中所述的內(nèi)成形層。雖然本文結(jié)合圖1-3中所示模制杯形呼吸器加以描述，但呼吸器還可呈現(xiàn)平折式呼吸器的形式。平折式呼吸器是放平存放的，但其包括接縫、褶皺和/或折痕，使得面罩在打開后呈適合使用的杯形構(gòu)型。平折式過(guò)濾式面具呼吸器的實(shí)例示于授予Bostock等人的美國(guó)專利6，568，392和6，484，722以及授予Chen的美國(guó)專利6，394，090中。
[0061]內(nèi)覆蓋纖維網(wǎng):
[0062]內(nèi)覆蓋纖維網(wǎng)可用于捕集可從面罩主體松掉的纖維并且可用于舒適原因。內(nèi)覆蓋纖維網(wǎng)通常不對(duì)過(guò)濾結(jié)構(gòu)提供任何實(shí)質(zhì)的過(guò)濾益處。內(nèi)覆蓋纖維網(wǎng)優(yōu)選地具有相對(duì)較低的基重，并由相對(duì)精細(xì)的纖維形成。更具體地講，可以將內(nèi)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。用于內(nèi)覆蓋纖維網(wǎng)中的纖維通常具有約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微米的平均纖維直徑。覆蓋纖維網(wǎng)材料可以具有一定程度的彈性，斷裂時(shí)通常但并非必須為100至200%，并且可塑性變形。
[0063]合適的內(nèi)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)。內(nèi)覆蓋纖維網(wǎng)可為預(yù)制備的，如授予Sabee等人的美國(guó)專利4，013，816中所述。可通過(guò)將纖維收集在平滑表面(通常為具有平滑表面的筒或旋轉(zhuǎn)收集器)上來(lái)形成預(yù)制備的纖維網(wǎng)一參見授予Berrigan等人的美國(guó)專利6，492，286。在組裝根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)覆蓋纖維網(wǎng)中，還可使用紡粘纖維。
[0064]典型的內(nèi)覆蓋纖維網(wǎng)可由聚丙烯或包含50重量％或更多聚丙烯的聚丙烯/聚烯烴共混物制成。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這些材料能夠給佩戴者帶來(lái)高度的柔軟性和舒適性，并且當(dāng)過(guò)濾材料為聚丙烯BMF材料時(shí)，能夠在層與層之間在不需要粘合劑的情況下保持固定到過(guò)濾材料上。適用于內(nèi)覆蓋纖維網(wǎng)的聚烯烴材料可以包括例如單種聚丙烯、兩種聚丙烯的共混物、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(gè)實(shí)例是由得自?？松?ExxonCorporat1n)的聚丙烯樹脂“Escorene 3505G”制成的聚丙烯BMF,其提供約25g/m2的基重，在0.2至3.1的范圍內(nèi)(100根纖維的平均測(cè)量值為約0.8)的纖維的纖度。另一種適合的纖維為聚丙烯/聚乙烯BMF (由包含85%的樹脂“Escorene 3505G”和15%的同樣得自Exxon Corporat1n的乙烯/ α -烯烴共聚物“Exact 4023”的混合物制備)，其提供的基重為約25g/m2,且平均纖維的纖度為約0.8。適合的紡粘材料得自德國(guó)Peine的CorovinGmbH 公司(Corovin GmbH of Peine, Germany),商品名為“Corosoft Plus 20”、“CorosoftClassic 20” 和 “Corovin PP-S-14”,以及得自芬蘭 Nakila 的 J.ff.Suominen OY 公司(J.ff.Suominen OY of Nakila, Finland)的商品名為“370/15”的聚丙烯/粘膠纖維梳理材料。用于本發(fā)明中的內(nèi)覆蓋纖維網(wǎng)在處理之后通常具有極少?gòu)睦w維網(wǎng)表面突出的纖維，
并且因而提供平滑外表面-參見授予Angadjivand的美國(guó)專利6，041, 782、授予Bostock
等人的美國(guó)專利6，123，077，以及授予Bostock等人的WO 96/28216A。
[0065]外覆蓋纖維網(wǎng):
[0066]外覆蓋纖維網(wǎng)通常包含分布在熔噴纖維的整個(gè)網(wǎng)中并且在網(wǎng)內(nèi)相互纏結(jié)的短纖維。熔噴纖維可以包含微纖維和中纖維的相互纏結(jié)的混合物。這些熔噴纖維包含聚合物材料，該聚合物材料的熔點(diǎn)可類似于網(wǎng)片的熔點(diǎn)。熔點(diǎn)的相互差異通常在10°c內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，網(wǎng)具有相互纏結(jié)的微纖維和中纖維的雙峰式混合物。在各種實(shí)施例中，微纖維可以表現(xiàn)出約10微米(μ m)、約8 μ m或約5 μ m的最大直徑。在另外的實(shí)施例中，微纖維可以表現(xiàn)出約0.1 μ m、0.5 μ m、或I μ m的最小直徑。在各種實(shí)施例中，中纖維可以表現(xiàn)出約11 μ m、約15 μ m、或約20 μ m的最小直徑。中纖維還可以表現(xiàn)出約70 μ m、60 μ m或50 μ m的最大直徑。外覆蓋纖維網(wǎng)的厚度通常為約0.5至30毫米(mm)，更通常為約2.0至10mm。
[0067]微纖維和中纖維的群體可以根據(jù)纖維頻率柱狀圖來(lái)表征，該圖示出每個(gè)給定直徑的纖維數(shù)(不包括短纖維)。另選地，該群體可以通過(guò)質(zhì)量頻率柱狀圖來(lái)表征，該圖示出每個(gè)給定纖維直徑的纖維(不包含短纖維)的相對(duì)質(zhì)量。熔噴纖維可以雙峰式纖維直徑分布存在，使得存在至少一種模式的微纖維和至少一種模式的中纖維。模式還可以質(zhì)量頻率柱狀圖存在，并且可以或可以不與以纖維頻率柱狀圖存在的模式相同。在各種實(shí)施例中，雙峰式纖維混合物網(wǎng)可以表現(xiàn)出纖維直徑為至少約0.1 μ m、0.5μπ?、1μπ?、或2μ--的一種或多種微纖維模式。雙峰式纖維混合物網(wǎng)可以表現(xiàn)出纖維直徑為至多約10 μ m、8 μ m或5 μ m的一種或多種微纖維模式，雙峰式纖維混合物網(wǎng)可以表現(xiàn)出I μ m或2 μ m的微纖維模式。在各種實(shí)施例中，雙峰式纖維混合物網(wǎng)可以表現(xiàn)出纖維直徑為至少約11 μ m、15 μ m或20 μ m的一種或多種中纖維模式以及纖維直徑不超過(guò)約50 μ m、40 μ m或30 μ m的一種或多種中纖維模式。此類雙峰式纖維混合物網(wǎng)可以表現(xiàn)出至少兩種模式，其對(duì)應(yīng)的纖維直徑的差值為較小纖維直徑的至少約50%、100%、200%、或400%。雙峰式纖維混合物網(wǎng)柱狀圖可以表現(xiàn)出較小直徑的熔噴纖維群體和較大直徑的熔噴纖維群體之間的一個(gè)或多個(gè)間隙。熔噴纖維的熔點(diǎn)通常為約130至170°C，更通常為約140至160°C。
[0068]正如可通過(guò)觀察例如質(zhì)量頻率柱狀圖查明的那樣，中纖維可以構(gòu)成熔噴纖維材料按重量測(cè)定的很大一部分，因此可以向網(wǎng)提供強(qiáng)度和機(jī)械完整性。在一個(gè)實(shí)施例中，中纖維占熔噴纖維的至少約30重量％。在另外的實(shí)施例中，中纖維占熔噴纖維的至少約40重量％、50重量％、60重量％、或70重量％。
[0069]正如可通過(guò)觀察(例如)纖維頻率柱狀圖查明的那樣，微纖維可以具有網(wǎng)中的大部分纖維數(shù)，因此可以提供所需的能力以捕集細(xì)小粒子。在一個(gè)實(shí)施例中，微纖維為中纖維的至少五倍。在一個(gè)另選的實(shí)施例中，微纖維為中纖維的至少十倍；在另一個(gè)實(shí)施例中，為至少二十倍。
[0070]用于制備熔噴微纖維和中纖維的樹脂通常具有相同的聚合物組合物。微纖維和中纖維在熔噴過(guò)程期間或后續(xù)的模制過(guò)程期間可以能夠彼此熔融粘結(jié)，這取決于每一種過(guò)程所采用的具體條件。在一個(gè)另選的實(shí)施例中，用于制備熔噴纖維(微纖維和中纖維)的樹脂具有同時(shí)共擠出的不同聚合物組合物。
[0071 ] 用于制備微纖維和中纖維的樹脂通常還具有基本上相同的熔體流動(dòng)指數(shù)。
[0072]可適用于熔噴的成纖樹脂的一些實(shí)例包括熱塑性聚合物(諸如聚碳酸酯、聚酯、聚酰胺、聚氨酯)、嵌段共聚物(諸如苯乙烯一丁二烯-苯乙烯和苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物)、以及聚烯烴(諸如聚丙烯、聚丁烯、以及聚(4-甲基-1-戊烯))、或此類樹脂的組合?？捎糜谥苽淙蹏娎w維的材料的實(shí)例公開于授予Baumann等人的美國(guó)專利5, 706, 804、授予Peterson的美國(guó)專利4, 419, 993、授予Mayhew的美國(guó)再頒布專利Re.28，102、授予Jones等人的美國(guó)專利5，472，481和5，411，576，以及授予Rousseau等人的美國(guó)專利5，908，598中。
[0073]對(duì)于將充電的網(wǎng)而言，輸入聚合物樹脂可以是基本上將保持合格的駐極體特性或電荷分離的任何熱塑性成纖材料。對(duì)于可帶電的網(wǎng)的優(yōu)選聚合物成纖材料是在室溫(220C )下體積電阻率為114歐姆-厘米或更大的非導(dǎo)電樹脂。優(yōu)選地，體積電阻率為約116 Ω -cm或更大。另外，用于在可帶電的網(wǎng)中使用的聚合物成纖材料優(yōu)選地基本上不含諸如抗靜電劑之類的組分，這些組分可顯著地增大導(dǎo)電率或換句話講干擾纖維接受并保持靜電荷的能力。可用于可帶電的網(wǎng)的聚合物的一些實(shí)例包括含有諸如聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚(4-甲基-1-戊烯)的聚烯烴的熱塑性聚合物、和環(huán)烯烴共聚物、以及此類聚合物的組合。其他可使用但可能難以帶電或可能快速丟失電荷的聚合物包括:聚碳酸酯、嵌段共聚物(諸如，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯和苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物)、聚酯(諸如，聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚氨酯)以及其他應(yīng)為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟悉的聚合物。
[0074]短纖維通常以硬化形式加入非織造纖維網(wǎng)。通常，它們通過(guò)處理制備，使得纖維直徑更加接近類似于纖維通過(guò)其而被擠出的噴絲孔的尺寸。無(wú)論它們的制造方法或組成如何，通常將短纖維機(jī)械切削成具體預(yù)定的長(zhǎng)度或可識(shí)別的長(zhǎng)度。短纖維的長(zhǎng)度通常比熔噴纖維的長(zhǎng)度小很多，并且可以小于0.6米、或小于約0.3米。短纖維的長(zhǎng)度通?？蔀榧sI至8厘米(cm)，更通常為約2.5cm至6cm。短纖維的平均幾何纖維直徑通常平均大于約15 μ m,并且在各種實(shí)施例中可大于20 μ m、30 μ m、40 μ m或50 μ m。短纖維的纖度通常為大于約3克/9000米(g/9，000m)，并且等于或大于約4g/9，000m。在上限處，纖度通常小于約50g/9, 000m,并且更常見的是小于約20g/9000m至15g/9000m。短纖維通常由合成聚合物材料制成。它們的組合物的選擇可以使得它們?cè)谟糜谛纬沙尚偷暮粑髦黧w的模制過(guò)程中可彼此熔融粘合和/或熔融粘合到熔噴纖維。它們還可由在通常的模制過(guò)程中彼此不粘結(jié)或不粘結(jié)到熔噴纖維的材料制成。在各種實(shí)施例中，外覆蓋纖維網(wǎng)包含至少約30重量％、40重量％或45重量％的短纖維以及70重量％、60重量％或55重量％或更少的熔噴纖維。在另外的實(shí)施例中，纖維網(wǎng)可以包含至多約70重量％、60重量％或55重量％的短纖維以及大于30重量％、40重量％或45重量％的熔噴纖維。
[0075]在其中短纖維為不可熱粘合的某些實(shí)施例中，雙峰式纖維混合物網(wǎng)可以提供被模制成杯形幾何形狀的卓越性能，該幾何形狀適用于在不顯著壓縮纖維網(wǎng)的情況下貼合到人的鼻部和嘴部之上。然而當(dāng)短纖維為可熱粘合的時(shí)，在模制過(guò)程中可以對(duì)纖維網(wǎng)進(jìn)行較大的壓縮。
[0076]適合的短纖維可以由聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚酯、聚乙烯、聚丙烯、共聚酯、聚酰胺、或上述物質(zhì)中的一種的組合來(lái)制備。如果為可粘合的，則短纖維在粘合后通常保持其大部分的纖維結(jié)構(gòu)。短纖維可以為卷曲纖維，類似于授予Hauser的美國(guó)專利4，118，531中描述的那種纖維。卷曲纖維可以沿其長(zhǎng)度具有連續(xù)的波浪狀、卷曲狀、或鋸齒狀外形。短纖維可以卷曲纖維，該卷曲纖維每厘米具有約10至30個(gè)卷曲。短纖維可以為單組分纖維或多組分纖維。在通常采用的模制條件下，非可粘合的市售的單組分纖維的實(shí)例包括購(gòu)自北卡羅來(lái)納州夏洛特市英威達(dá)公司(Invista Corp (Charlotte, North Carolina))的295。市售的單組分可熱粘合短纖維的實(shí)例包括另外購(gòu)自Invista Corp.的T 255、T 259、和T 271，以及購(gòu)自新罕布什爾州漢普頓市的Foss制造公司(Foss Manufacturing Inc.(Hampton, NewHampshire))的Type 410PETG、Type 110PETGo短纖維另外可以為多組分纖維，其中組分中的至少一種在加熱過(guò)程中軟化，以允許短纖維被彼此粘合，或允許短纖維與熔噴纖維粘合。不同的組分可以是不同類型的聚合物(如，聚酯和聚丙烯)，或可以是類型相同但熔點(diǎn)不同的聚合物。多組分纖維可以為雙組分纖維，該雙組分纖維具有共同擴(kuò)張的并列構(gòu)型、共同擴(kuò)張的同心皮/芯構(gòu)型、或共同擴(kuò)張的橢圓形皮/芯構(gòu)型?？梢杂米鳠嵴澈隙汤w維的雙組分纖維的實(shí)例包括購(gòu)自Invista Corp.的T 254、T 256，均可購(gòu)自日本大阪市的智索公司(Chisso Inc.(Osaka, Japan))的聚丙烯/聚乙烯雙組分纖維(例如Chisso ES、ESC、EAC、EKC)、聚丙烯/聚丙烯雙組分纖維(Chisso EPC)和聚丙烯/聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯雙組分纖維(Chisso ETC)，以及購(gòu)自臺(tái)灣臺(tái)北市的南亞塑膠工業(yè)公司(Nan Ya PlasticsCorporat1n (Taipei, Taiwan))的 Type LMF 聚酯 50/50 皮 / 芯型短纖維。
[0077]可通過(guò)描述于例如授予Kubik等人的美國(guó)專利4，215,682中的熔噴過(guò)程制備熔噴纖維，通常，熔噴纖維與短纖維相比非常長(zhǎng)。與通常具有具體或可確定的長(zhǎng)度的短纖維不同，熔噴纖維通常具有不確定的長(zhǎng)度。雖然有時(shí)報(bào)導(dǎo)說(shuō)熔噴纖維是不連續(xù)的，但這種纖維通常較長(zhǎng)并且充分纏結(jié)，通常不可能從此類纖維聚集體中取出一條完整的熔噴纖維，或找到一條從頭至尾的熔噴纖維。此外，固化的熔噴纖維的直徑可能與制備熔融的纖維前體的源噴絲孔的尺寸顯著不同(例如遠(yuǎn)小于源噴絲孔的尺寸)。為在初級(jí)過(guò)濾層的上游提供用作預(yù)過(guò)濾器的外覆蓋纖維網(wǎng)，可使用例如上文Kubik等人的專利中描述的方法使外覆蓋纖維網(wǎng)中的熔噴纖維帶電荷。另選地，可以使用如下文涉及過(guò)濾層的章節(jié)中所述的電暈充電和水充電法，以對(duì)外覆蓋纖維網(wǎng)中的纖維充電。
[0078]為制備在面罩外表面上具有特定雜色外觀的呼吸器，可將形成特定色度的顏料摻入到微纖維聚合物熔體中。纖維網(wǎng)的雜色顏色外觀是由色值的變化造成的，這種變化在覆蓋纖維網(wǎng)表面之上的不同位置表現(xiàn)明顯，由纖維網(wǎng)形成過(guò)程引起。例如通過(guò)添加炭黑(以使顏色變暗)或通過(guò)加入二氧化鈦以使顏色變淺為更亮的外觀來(lái)改變顏色明暗度，從而改變顏色的暗度和亮度?？墒褂门送ㄉㄟM(jìn)行在面罩的覆蓋纖維網(wǎng)上的位置的顏色匹配。為制備在面罩主體的外表面上具有牛仔布外觀的呼吸器，可將藍(lán)色顏料加入包括外覆蓋纖維網(wǎng)的聚合物材料?？蓪?duì)藍(lán)色顏料進(jìn)行選擇，使得外覆蓋纖維網(wǎng)上的一個(gè)或多個(gè)位置表現(xiàn)出大致與藍(lán)潘通色卡283-330、2905-3165、7457-7470、801匹配的顏色。通常選擇藍(lán)潘通色卡285-309、2925-3015、7457-7461以對(duì)面罩主體的外表面提供藍(lán)色牛仔布外觀。這些藍(lán)色纖維可與未著色或白色短纖維混合。其他可用的雜色顏色包括綠玉色，這種顏色可通過(guò)將森林綠熔噴纖維與白色短纖維混合實(shí)現(xiàn)。森林綠色通過(guò)潘通色卡326-335、553-580、3242-3308和7716-7749表示。還可以通過(guò)對(duì)熔噴纖維添加橙色、紅色和棕色顏料與白色短纖維的使用結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)鐵銹色?？梢酝ㄟ^(guò)使用棕色或褐色熔噴纖維與白色短纖維結(jié)合來(lái)提供迷彩外觀。彩色顏料可通常以約I至10重量％或2至5重量％加入包括熔噴纖維的聚合物材料。
[0079]過(guò)濾層:
[0080]用于本發(fā)明的面罩主體中的過(guò)濾層可具有顆粒捕集型或氣體和蒸氣型。過(guò)濾層也可以是防止液體從過(guò)濾層的一側(cè)轉(zhuǎn)移到另一側(cè)的阻擋層，以防止例如液體氣溶膠或液體飛濺滲透過(guò)濾層。根據(jù)應(yīng)用需求，可使用多層類似或相異的過(guò)濾器類型來(lái)構(gòu)造本發(fā)明的過(guò)濾層。有利地用于本發(fā)明的面罩主體中的過(guò)濾器通常具有低壓降，例如在13.8厘米/秒的面速度下低于約20至30mm H2O,以使面罩佩戴者的呼吸工作量最小化。過(guò)濾層通常還是靈活的并且具有足夠的結(jié)構(gòu)完整性，使得它們?cè)陬A(yù)期的使用條件下不會(huì)瓦解。顆粒捕集過(guò)濾器的實(shí)例包括一個(gè)或多個(gè)精細(xì)無(wú)機(jī)纖維(例如玻璃纖維)或聚合物合成纖維的網(wǎng)。合成纖維網(wǎng)可以包括由諸如熔噴過(guò)程制成的駐極體充電的聚合微纖維。由聚丙烯形成的表面氟化并且駐極體充電以產(chǎn)生非偏振捕集電荷的聚烯烴微纖維尤其適用于顆粒捕集應(yīng)用。另選的過(guò)濾層可包括吸附劑組分以用于從呼吸空氣中移除有害的或有味的氣體。吸附劑和/或吸著劑可包括通過(guò)粘合劑、粘結(jié)劑、或者纖維結(jié)構(gòu)粘結(jié)在過(guò)濾層中的粉末或者顆粒一參見授予Braun的美國(guó)專利3，971，373。化學(xué)處理或非化學(xué)處理的吸附劑材料(例如活性炭)、多孔鋁硅催化劑基底、和鋁顆粒為可用于本發(fā)明的應(yīng)用中的吸附劑的實(shí)例。授予Brey等人的美國(guó)專利7, 309，513和7，004，990、以及授予Abler的美國(guó)專利5，344，626公開了可適合的活性炭的實(shí)例。
[0081]過(guò)濾層通常經(jīng)過(guò)選擇以實(shí)現(xiàn)所需的過(guò)濾效果，并且一般來(lái)講，從穿過(guò)其的氣流中移除高百分比的顆粒和/或其他污染物。對(duì)于纖維過(guò)濾層而言，根據(jù)將要過(guò)濾掉的物質(zhì)種類選擇纖維，并且通常對(duì)纖維進(jìn)行選擇，使得在模制操作中它們不粘合在一起。如所指出的那樣，過(guò)濾層可具有多種形狀和形式。其通常具有約0.2毫米(mm)至I厘米(cm)的厚度，更通常具有約0.3mm至Icm的厚度，并且其可為具有膨脹表面區(qū)域(相對(duì)于成形層而言)的波紋形纖維網(wǎng)——參見例如授予Braun等人的美國(guó)專利5，804, 295和5，656，368。過(guò)濾層還可包括通過(guò)粘合劑組分接合在一起的多個(gè)過(guò)濾介質(zhì)層-參見授予Angadjivand等人的美國(guó)專利6,923, 182。
[0082]已知的(或隨后開發(fā)的)用于形成過(guò)濾層的基本上任何適合的材料都可以用作過(guò)濾材料。溶噴纖維網(wǎng)，例如在 Wente, Van A., Superfine Thermoplastic Fibers, 48Indus.Engn.Chem., 1342et seq.(1956)中所述,特別是以永久帶電(駐極體)的形式存在時(shí)是特別可用的(參見例如授予Kubik等人的美國(guó)專利4，215，682)。這些熔噴纖維可以是有效纖維直徑小于約10微米(μπι)的微纖維(稱為“吹塑微纖維”，簡(jiǎn)稱BMF)，通常為約I至9μηι的微纖維。有效纖維直徑可根據(jù)在1952年倫敦的機(jī)械工程師學(xué)會(huì)(Institut1n OfMechanical Engineers)的會(huì)議記錄IB中的、Davis, C.N.的氣載塵埃顆粒的分離(TheSeparat1n Of Airborne Dust Particles)中記述的方法來(lái)測(cè)定。含有由聚丙烯、聚(4-甲基-1-戊烯)、以及它們的組合形成的纖維的BMF纖維網(wǎng)是特別優(yōu)選的。熔噴纖維網(wǎng)可利用授予 Erickson 等人的美國(guó)專利 7，690，902,6, 861，025,6, 846，450 和 6，824，733 中所述的設(shè)備和模具來(lái)制備。教導(dǎo)于van Turnhout的美國(guó)專利RE 31，285中的帶電荷的原纖化膜纖維、以及松香羊毛纖維網(wǎng)和玻璃纖維網(wǎng)、或者溶液吹塑纖維或靜電噴涂纖維(尤其是微纖維形式)也可為合適的。也可將納米纖維網(wǎng)用作過(guò)濾層——參見授予Fox等人的美國(guó)專利7，691，168?？赏ㄟ^(guò)使纖維與水接觸來(lái)將電荷施加給纖維，如以下美國(guó)專利中所公開的那樣:授予 Eitzman 等人的 6, 824, 718、授予 Angadjivand 等人的 6, 783, 574、授予 Insley等人的 6, 743, 464、授予 Eitzman 等人的 6, 454, 986 和 6, 406, 657、以及授予 Angadjivand等人的6，375，886和5，496，507?？赏ㄟ^(guò)以下方法將電荷施加給纖維:授予Klasse等人的美國(guó)專利4，588，537中所公開的電暈充電法、或授予Brown的美國(guó)專利4，798，850中所公開的摩擦充電法。此外，可以將添加劑包含在纖維中，以增強(qiáng)通過(guò)水充電法制備的纖維網(wǎng)的過(guò)濾性能(參見授予Rousseau等人的美國(guó)專利5，908，598)。具體地講，可將氟原子設(shè)置在過(guò)濾層中的纖維表面處，以改善油霧環(huán)境中的過(guò)濾性能——參見授予Crater等人的美國(guó)專利 5，025，052 和 5，099，026 ;授予 Jones 等人的美國(guó)專利 6，398，847BU6, 397，458B1和6，409, 806B1 ；授予Kirk等人的美國(guó)專利7，244，292 ;授予Spartz等人的美國(guó)專利7，244，291 ;以及授予Sebastian等人的美國(guó)專利7，765，698。駐極體BMF過(guò)濾層的典型基重為約10至100克/平方米(g/m2)。當(dāng)如上所述而被帶電荷并任選地氟化時(shí)，基重可分別為約30至200g/m2和約40至80g/m2。
[0083]支撐結(jié)構(gòu):
[0084]支撐結(jié)構(gòu)可為可模制并且可透氣的非織造纖維網(wǎng)。這種類型的支撐結(jié)構(gòu)是常見的并且描述于多個(gè)專利中-參見授予Angadjivand等人的美國(guó)專利6，923，182、授予Braun
等人的美國(guó)專利5，620, 545、授予Kronzer等人的美國(guó)專利5，307, 796。這些支撐結(jié)構(gòu)通常被稱為成形層。另選地，支撐結(jié)構(gòu)可采用聚合物網(wǎng)片的形式。適用于網(wǎng)片形成的聚合物為在模制后可保持其預(yù)期位置的熱塑性材料。用于制備塑料網(wǎng)片的聚合物材料通常具有約14至7000兆帕斯卡(MPa)、更通常約1500至3000MPa的楊氏模量。熱塑性材料在施加熱時(shí)熔融和/或流動(dòng)，在冷卻時(shí)再凝固，在施加熱時(shí)再次熔融和/或流動(dòng)。熱塑性材料在加熱和冷卻時(shí)通常僅經(jīng)歷物理變化:未出現(xiàn)可測(cè)量的化學(xué)變化?？捎糜谛纬杀景l(fā)明的網(wǎng)片的熱塑性聚合物的實(shí)例包括:聚乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)、聚烯烴(例如，聚丙烯和聚乙烯)、聚氯乙烯、聚苯乙烯、尼龍、聚酯(例如，聚對(duì)苯二甲酸乙二酯)，以及彈性體聚合物(例如，ABA嵌段共聚物、聚氨酯、聚烯烴彈性體、聚氨酯彈性體、茂金屬聚烯烴彈性體、聚酰胺彈性體、乙烯乙酸乙烯酯彈性體、和聚酯彈性體)。在網(wǎng)片的制造中還可使用兩種或更多種材料的共混物。此類共混物的實(shí)例包括:聚丙烯/EVA和聚乙烯/EVA。由于熔噴纖維通常由聚丙烯制成，可優(yōu)選聚丙烯用于塑料網(wǎng)片。使用類似的聚合物使支撐結(jié)構(gòu)能夠適當(dāng)焊接到過(guò)濾結(jié)構(gòu)。在單獨(dú)的單元格中表現(xiàn)出六邊形或八邊形形狀的網(wǎng)片纖維網(wǎng)在被模制時(shí)通常不表現(xiàn)出大量的畸變。單元格的尺寸可為約20至40mm2。網(wǎng)片的熔點(diǎn)溫度通常為約130至170°C、更通常為140至160°C?？梢愿鶕?jù)差示掃描量熱法來(lái)測(cè)量熔點(diǎn)。
[0085]呼吸器纟目件:
[0086]帶具中使用的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、非彈性編織組分等等。帶可以由彈性材料制成，諸如彈性編織材料。帶優(yōu)選地能夠伸長(zhǎng)到大于其總長(zhǎng)度的兩倍并恢復(fù)至其松弛狀態(tài)。帶的長(zhǎng)度也可增加到其松弛狀態(tài)長(zhǎng)度的三倍或四倍，并且當(dāng)張力移除時(shí)可恢復(fù)到其初始狀態(tài)而不會(huì)對(duì)其有任何損壞。因此，當(dāng)處于松弛狀態(tài)時(shí)，彈性限度通常不低于帶長(zhǎng)度的2、3、或4倍。通常，帶為約20至30cm長(zhǎng)、3至1mm寬和約0.9至1.5mm厚?？山Y(jié)合本發(fā)明使用的帶的實(shí)例示于授予Xue等人的美國(guó)專利6，332，465中?？捎糜趯У囊粋€(gè)或多個(gè)部分接合在一起的緊固和卡扣機(jī)構(gòu)的實(shí)例示于(例如)以下專利中:授予Brostrom等人的美國(guó)專利6，062，221、授予Seppala的美國(guó)專利5，237，986和授予Chien的美國(guó)專利EPl, 495，785A1,以及授予Gebrewold等人的美國(guó)專利公布2009/0193628A1和授予Stepan等人的國(guó)際專利公開W02009/038956A2。
[0087]可以將呼氣閥附接到面罩主體，以有利于清除從內(nèi)部氣體空間呼出的空氣。呼氣閥可以通過(guò)快速清除來(lái)自面罩內(nèi)部的濕熱的呼出空氣，從而提高佩戴者的舒適度。例如，參見授予 Martin 等人的美國(guó)專利 7，188, 622,7, 028, 689 和 7, 013, 895 ;授予 Japuntich等人的專利 7，493，900、7，428，903、7，311，104、7，117，868、6，854，463、6，843，248、和5，325，892 ;授予 Mittelstadt 等人的專利 7，849，856 和 6，883，518 ；以及授予 Bowers 的專利RE37，974。提供適合壓降且可適當(dāng)?shù)毓潭ǖ矫嬲种黧w上的基本上任何呼氣閥都可以結(jié)合本發(fā)明使用，以將來(lái)自內(nèi)部氣體空間的呼出空氣迅速地傳送到外部氣體空間。
[0088]為了提高貼合性和佩戴者舒適性，可將彈性體面密封件固定到過(guò)濾結(jié)構(gòu)的周邊上。當(dāng)戴上呼吸器時(shí)，此類面密封件可徑向向內(nèi)延伸以接觸佩戴者的面部。面密封件的實(shí)例在以下專利中有所描述:授予Bostock等人的美國(guó)專利6，568，392、授予Springett等人的5，617，849、授予Maryyanek等人的4，600，002、和授予Yard的加拿大專利I, 296，487。
[0089]結(jié)合本發(fā)明使用的面罩主體可采用多種不同的形狀和構(gòu)型。盡管示出的過(guò)濾結(jié)構(gòu)具有包括過(guò)濾層和兩個(gè)覆蓋纖維網(wǎng)的多個(gè)層，但過(guò)濾結(jié)構(gòu)可包括這些層和其他層的組合或者具有根據(jù)需要的修改。如所指出的那樣，可以在更精細(xì)和選擇性的下游過(guò)濾層的上游設(shè)置駐極體預(yù)過(guò)濾器。另外，可將諸如活性炭的吸附材料設(shè)置在構(gòu)成過(guò)濾結(jié)構(gòu)的纖維和/或多層之間。而且，還可將單獨(dú)的顆粒過(guò)濾層結(jié)合吸附層一起使用，以提供對(duì)顆粒和蒸氣兩者的過(guò)濾。過(guò)濾結(jié)構(gòu)可具有有助于其結(jié)構(gòu)完整性的一條或多條水平和/或垂直分界線(例如結(jié)合線或折疊線)。
[0090]可通過(guò)提供構(gòu)成面罩主體的多層以及如上所述將它們并置來(lái)構(gòu)造本發(fā)明的面罩主體?？墒褂檬谟鐱erg的美國(guó)專利4，536，440、授予Dyrud等人的美國(guó)專利4，807, 619和授予Kronzer等人的美國(guó)專利7，131，442中所描述的工藝將這些層模制到面罩主體中。在制備杯形面罩構(gòu)造時(shí)(其中使用了外網(wǎng)片層)，可以制備預(yù)成形的杯形過(guò)濾層。此類預(yù)成形可通過(guò)首先將內(nèi)覆蓋纖維網(wǎng)和過(guò)濾層并置來(lái)實(shí)現(xiàn)。然后可以將分層結(jié)構(gòu)對(duì)折成一半，以形成堆疊的分層結(jié)構(gòu)，其具有構(gòu)成外面兩層的過(guò)濾層。通常使組件經(jīng)受熱密封程序以在組件的整個(gè)上部大約四分之一(接近折痕)形成大體正弦波形粘結(jié)?？梢孕藜粽辰Y(jié)層和折痕之間的廢料，然后打開所得的分層結(jié)構(gòu)以形成大體杯形的預(yù)成形過(guò)濾主體，其具有外過(guò)濾層和覆蓋纖維網(wǎng)的內(nèi)子層。然后可將預(yù)成形體放置在模制網(wǎng)片/外覆蓋纖維網(wǎng)組合內(nèi)或與成形層一起放置，以完成構(gòu)成面罩主體的層(參見例如授予Dyrud等人的美國(guó)專利4，807，617)。
[0091]
[0092]外覆蓋纖維網(wǎng)組件:
[0093]用于外覆蓋纖維網(wǎng)中的熔噴纖維由100熔體流動(dòng)聚丙烯形成，該熔體流動(dòng)聚丙烯中已加入3重量％藍(lán)色顏料(產(chǎn)品編號(hào):CC10054018WE，購(gòu)自加利福尼亞州埃爾克格羅夫市的普立萬(wàn)公司(PolyOne Corporat1n, Elk Grove, IL)作為著色劑。將聚合物送入得自Davis Standard Divis1n of Crompton&Knowles Corp.的單螺桿擠出機(jī)。該擠出機(jī)具有20:1的長(zhǎng)度/直徑比以及3:1的壓縮比。Zenith的10立方厘米/轉(zhuǎn)(cc/rev)熔體泵計(jì)量聚合物到50.8厘米(cm)寬鉆孔的熔噴模頭的流速。將每行的第9個(gè)噴絲孔鉆成0.6mm來(lái)對(duì)模頭(其初始包含0.3毫米(mm)直徑的噴絲孔)進(jìn)行改進(jìn)，從而使較小尺寸與較大尺寸孔數(shù)比率為9:1，并且較大孔與較小孔的尺寸比為2:1。這種模頭設(shè)計(jì)起到遞送較大直徑的纖維擠出物總量與較小直徑的纖維擠出物總量的標(biāo)稱體積比為大約60/40的作用。噴絲孔的行具有10孔/厘米的孔距。受熱的空氣用于在模頭頂端處使纖維細(xì)化。將氣刀設(shè)置在離模頭頂端為0.5mm的負(fù)縮進(jìn)處，并設(shè)置0.76mm的氣隙。在網(wǎng)的形成點(diǎn)處，沒(méi)有至適度真空被牽引穿過(guò)中等網(wǎng)孔的收集器篩網(wǎng)。來(lái)自擠出機(jī)的聚合物的輸出速率為約0.18千克/厘米/小時(shí)，DCD (模頭到收集器的距離)為約53cm，并且根據(jù)需要調(diào)節(jié)氣壓。通過(guò)調(diào)節(jié)工藝制備具有以下特性的覆蓋纖維網(wǎng)。使用32升/分鐘(Ipm)的流速測(cè)量壓降以及計(jì)算有效纖維直徑(EFD)和纖維網(wǎng)密實(shí)度:
[0094]Δ P = 0.36mm H2O
[0095]基重=1.04g/5V4英寸圓周
[0096](74gsm)
[0097]EFD = 21 微米
[0098]厚度=39密耳(0.99mm)
[0099]密實(shí)度=8.3%
[0100]然后開啟短纖維添加裝置，根據(jù)上述條件通過(guò)將短纖維引入熔噴纖維料流來(lái)形成包含熔噴纖維和短纖維的組合纖維網(wǎng)。短纖維為15纖度的聚酯纖維產(chǎn)品并且被引入以形成雙峰式纖維混合物網(wǎng)，其包含大約50重量％的熔噴纖維和50重量％的短纖維。
[0101]添加短纖維后的組合纖維網(wǎng)特性如下所示:
[0102]Δ P = 0.20mm H2O
[0103]基重=2.l4g/5V4英寸圓周
[0104](153gsm)
[0105]EFD = 28 微米
[0106]厚度=200密耳(5.1mm)
[0107]密實(shí)度=3.0%
[0108]面罩豐體纟目件:
[0109]第一層I層組合纖維網(wǎng)(上文所述)
[0110]第二層2層BMF過(guò)濾介質(zhì)
[0111]第三層I層內(nèi)覆蓋纖維網(wǎng)(緊挨著面部)紡粘PP 0.75盎司覆蓋纖維網(wǎng)，購(gòu)自PGI, Charlotte, NC。
[0112]BMF過(guò)濾纖維網(wǎng)的基重為0.8g/5.25英寸(13.33cm)圓周(57克/平方米)，纖維尺寸為9微米EFD。吹塑微纖維網(wǎng)進(jìn)行電暈處理并且進(jìn)行水充電,如授予Angadjivand等人的美國(guó)專利5，496，507中所述。
[0113]然后將上述構(gòu)造模制到一起，以制備面罩主體成品。模制面罩主體，使得組合纖維網(wǎng)朝向多層的凸面?zhèn)取＿^(guò)濾器和外覆蓋纖維網(wǎng)層位于凹面?zhèn)壬?，其中過(guò)濾介質(zhì)被夾在組合纖維網(wǎng)層和外覆蓋纖維網(wǎng)之間。通過(guò)將非織造纖維網(wǎng)層放置在半球形杯形受熱模具的配合零件中來(lái)完成纖維網(wǎng)層的模制以形成過(guò)濾式面具呼吸器，模具的高度為約55mm并且體積為約310cm3。模具的上半部和下半部被加熱至約115°C。使受熱模具彼此接近至大約1.27mm的間隙保持大約15秒。此后，將模具打開，移除模制產(chǎn)物并對(duì)其進(jìn)行手動(dòng)修剪。圖4示出了在將多余材料39從外殼38修剪以形成面罩主體之前的模制的呼吸器外殼38。如圖所示，所得外殼38具有雜色外觀，其具有較亮的未著色區(qū)域23和較暗的著色區(qū)域21。然后在模制呼吸器外殼的邊緣上進(jìn)行超聲焊接，以將多層密封在面罩主體周邊周圍?？墒褂蒙鲜黾夹g(shù)中的任何一種將帶具帶附接到面罩主體。
[0114]在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種修改和更改。因此，本發(fā)明并不限于上述內(nèi)容，而是受以下權(quán)利要求書和其任何等同物提及的限制的控制。
[0115]本發(fā)明也可以在不存在本文未具體描述的任何元件的情況下適當(dāng)?shù)貙?shí)施。
[0116]將上面引用的所有專利和專利申請(qǐng)(包括背景部分中的那些)全部以引用的方式并入本文中。當(dāng)這些并入的文件中的公開內(nèi)容與上述說(shuō)明書之間存在沖突或差異時(shí)，應(yīng)以上述說(shuō)明書為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種過(guò)濾式面具呼吸器，其包括: (a)面罩主體，所述面罩主體包括過(guò)濾結(jié)構(gòu)，所述過(guò)濾結(jié)構(gòu)包括: (i)外覆蓋纖維網(wǎng)，所述外覆蓋纖維網(wǎng)包括著色熔噴纖維和短纖維；和 (?)過(guò)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(guò)濾式面具呼吸器，其中所述面罩主體還包括外網(wǎng)片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過(guò)濾式面具呼吸器，其中所述過(guò)濾結(jié)構(gòu)中的短纖維為未著色的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過(guò)濾式面具呼吸器，其中所述熔噴纖維被染成藍(lán)色。
5.根據(jù)權(quán)利要所述的過(guò)濾式面具呼吸器，其中所述熔噴纖維被染成綠色或褐色并且所述短纖維被染成綠色或褐色，并且其中所述熔噴纖維和所述短纖維不具有相同的顏色。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過(guò)濾式面具呼吸器，還包括內(nèi)覆蓋纖維網(wǎng)和成形層，并且其中所述過(guò)濾層包含熔噴微纖維。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過(guò)濾式面具呼吸器，其中所述外覆蓋纖維網(wǎng)包含熔噴微纖維。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過(guò)濾式面具呼吸器，其中所述外覆蓋纖維網(wǎng)包含至少約30重量％的短纖維和70重量％或更少的熔噴纖維。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過(guò)濾式面具呼吸器，其中所述外覆蓋纖維網(wǎng)包含至少約40重量％的短纖維和60重量％或更少的熔噴纖維。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過(guò)濾式面具呼吸器，其中所述外覆蓋纖維網(wǎng)包含至少約45重量％的短纖維和55重量％或更少的熔噴纖維。
11.根據(jù)權(quán)利要求4所述的過(guò)濾式面具呼吸器，其中一個(gè)或多個(gè)位置表現(xiàn)出藍(lán)潘通色卡 283-330,2905-3165,7457-7470,80ο
12.根據(jù)權(quán)利要求4所述的過(guò)濾式面具呼吸器，其中一個(gè)或多個(gè)位置表現(xiàn)出藍(lán)潘通色卡 285-309,2925-3015,7457-7461 ο
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過(guò)濾式面具呼吸器，其中所述熔噴纖維包含棕色顏料。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的過(guò)濾式面具呼吸器，其中所述短纖維被染成褐色。
15.一種制備過(guò)濾式面具呼吸器的方法，所述方法包括: (a)裝配過(guò)濾結(jié)構(gòu)，所述過(guò)濾結(jié)構(gòu)包括(i)包含著色微纖維和短纖維的外覆蓋纖維網(wǎng)，(?)包含帶電荷的微纖維的過(guò)濾層，和(iii)內(nèi)覆蓋纖維網(wǎng)；以及 (b)將所述過(guò)濾結(jié)構(gòu)適配到面罩主體中；以及 (c)將帶具固定到所述面罩主體上。
【文檔編號(hào)】A62B18/02GK104271200SQ201380023085
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2013年5月6日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月7日
【發(fā)明者】恩哈特·哈·T·源, 約翰·M·布蘭德納, 賽義德·A·安格德吉萬(wàn)德 申請(qǐng)人:3M創(chuàng)新有限公司