具有接合至網(wǎng)片的外覆蓋纖維網(wǎng)的模制呼吸器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種呼吸器10，所述呼吸器具有面罩主體12和帶具14，所述帶具附接至所述面罩主體12。所述面罩主體12包括過濾結(jié)構(gòu)18，所述過濾結(jié)構(gòu)具有內(nèi)覆蓋纖維網(wǎng)40a、包括熔噴纖維和短纖維的外覆蓋纖維網(wǎng)40b，以及過濾層42，所述過濾層位于所述內(nèi)覆蓋纖維網(wǎng)40a和所述外覆蓋纖維網(wǎng)40b之間。所述面罩主體12還具有網(wǎng)片20，所述網(wǎng)片接合至所述外覆蓋纖維網(wǎng)40b。具有該構(gòu)造的呼吸器更能防止所述過濾介質(zhì)在呼吸期間向內(nèi)塌陷并且更為美觀。
【專利說明】具有接合至網(wǎng)片的外覆蓋纖維網(wǎng)的模制呼吸器
[0001] 本發(fā)明涉及具有接合至網(wǎng)片結(jié)構(gòu)的外覆蓋纖維網(wǎng)的呼吸器面罩主體。

【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：（1) 防止雜質(zhì)或污染物進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] -些呼吸器被歸類為"過濾式面罩"，因為面罩主體本身用作過濾機構(gòu)。與使用 結(jié)合可附接式濾筒或過濾襯墊（參見例如授予Yuschak等人的美國專利RE39, 493和授予 Tayebi的美國專利5, 094, 236)或插入成型過濾元件（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，過濾式面罩呼吸器具有遍及整個面罩 主體一體地延伸的過濾介質(zhì)，使得無需安裝或更換濾筒。因此，過濾式面罩呼吸器重量相對 較輕并且易于使用。
[0004] 過濾式面罩呼吸器通常屬于以下兩類呼吸器中的一類，即平折式呼吸器和成形呼 吸器。平折式呼吸器是放平存放的，但其包括接縫、褶縐和/或折痕，使得面罩在打開后呈 適合使用的杯狀構(gòu)型。平折式過濾式面罩呼吸器的例子示于授予Bostock等人的美國專利 6, 568, 392和6, 484, 722以及授予Chen的美國專利6, 394, 090中。
[0005] 相比之下，成形呼吸器或多或少地被永久成形為所需的面部貼合構(gòu)型，并且在存 放和使用期間也大致保持該構(gòu)型。成形的過濾式面罩呼吸器通常包括模制的支承外殼結(jié)構(gòu) (大致稱為"成形層")，所述支承外殼結(jié)構(gòu)通常由熱粘結(jié)纖維或多孔塑料網(wǎng)片制成。成形層 主要被設(shè)計成為過濾結(jié)構(gòu)提供支承。相對于過濾結(jié)構(gòu)，成形層可駐留在面罩的內(nèi)部上（鄰 近佩戴者的面部），或者其可駐留在面罩的外部上，或者同時駐留在內(nèi)部和外部上。公開了 用于支承過濾層的成形層的專利的例子包括授予Berg的美國專利4, 536, 440、授予Dyrud 等人的美國專利4, 807, 619和授予Skov的美國專利4, 850, 347。
[0006] 在構(gòu)造用于成形過濾式面罩呼吸器的面罩主體時，通常將過濾層抵靠成形層并 列，并通過將組裝層放置在加熱的陽模部件和陰模部件之間（參見例如，授予Berg的美國 專利4, 536, 440)、或通過使所述層以疊加關(guān)系通過加熱段并隨后將疊加層冷卻模制成面罩 的形狀（參見授予Kronzer等人的美國專利5, 307, 796和授予Skov的美國專利4, 850, 347) 而使組裝層經(jīng)受模制操作。過濾層通常假設(shè)模制成形層的彎曲構(gòu)型。
[0007] 當(dāng)成形層由塑料網(wǎng)片制成時，諸如授予Skov的' 347專利中所述的過濾式面罩呼 吸器，成形層或網(wǎng)片通常以間隔或未接合關(guān)系駐留在除了面罩周邊和將閥門安裝至面罩主 體的位置處之外的過濾結(jié)構(gòu)上。圖1示出了已知的呼吸器100,其具有作為支承結(jié)構(gòu)的網(wǎng) 片102。圖2示出了通常位于網(wǎng)片102和過濾結(jié)構(gòu)106之間的間隙104。網(wǎng)片102和過濾 結(jié)構(gòu)106之間的未接合關(guān)系104不允許過濾結(jié)構(gòu)106完全由網(wǎng)片102支承，使得過濾結(jié)構(gòu) 106在面罩主體的整個表面上抵靠網(wǎng)片102保持并列。因此，存在將過濾結(jié)構(gòu)向內(nèi)牽拉的機 會，特別是在佩戴者吸氣并且面罩長期暴露于高的濕度或濕氣水平時。過濾結(jié)構(gòu)未緊密沿 循外部網(wǎng)片也會造成通常不美觀的外觀。下文所述的本發(fā)明力求克服在模制的過濾式面罩 呼吸器領(lǐng)域中的這些問題或難題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明提供了包括成形面罩主體和帶具的過濾式面罩呼吸器。將帶具附接至面罩 主體。面罩主體包括過濾結(jié)構(gòu)，該過濾結(jié)構(gòu)具有內(nèi)覆蓋纖維網(wǎng)、包括熔噴纖維和短纖維的外 覆蓋纖維網(wǎng)，以及位于內(nèi)覆蓋纖維網(wǎng)和外覆蓋纖維網(wǎng)之間的過濾層。熔噴纖維具有第一熔 點。面罩主體還包括在面罩主體的中央?yún)^(qū)域結(jié)合至外覆蓋纖維網(wǎng)的塑料網(wǎng)片。塑料網(wǎng)片包 含聚合物材料，該材料具有與熔噴纖維的第一熔點類似的第二熔點。外覆蓋纖維網(wǎng)可帶有 電荷，即它可為有助于從通過面罩主體的空氣中移除污染物的駐極體過濾器。
[0009] 本發(fā)明和已知的過濾式面罩呼吸器的不同之處在于，外覆蓋纖維網(wǎng)包括熔噴纖維 和短纖維，并且在面罩主體的中央?yún)^(qū)域接合至支承網(wǎng)片。在本發(fā)明中，熔噴纖維的熔點類似 于塑料網(wǎng)片的熔點。在常規(guī)的過濾式面罩呼吸器中，面罩主體僅在周邊和頂點處接合至網(wǎng) 片，并且這通過超聲焊接操作實現(xiàn)。在本發(fā)明中，將面罩主體中的纖維在面罩主體的中央?yún)^(qū) 域熱粘結(jié)至網(wǎng)片。這可通過以下來實現(xiàn)：結(jié)合短纖維使用熔噴纖維并通過使外覆蓋纖維網(wǎng) 中的熔噴纖維由表現(xiàn)出類似于網(wǎng)片的熔點的熔點的材料制成。這使得兩個層在模制操作期 間接合在一起。在外覆蓋纖維網(wǎng)中使用熔噴纖維和短纖維也可讓該層用作過濾結(jié)構(gòu)的預(yù)過 濾器。外覆蓋纖維網(wǎng)中的纖維可帶有電荷以改善過濾性能。所得的產(chǎn)品具有網(wǎng)片和接合在 一起的過濾結(jié)構(gòu)，使得這兩層基本上在網(wǎng)片的整個內(nèi)表面上相對于彼此并置。所得的產(chǎn)品 具有令人滿意的外觀，并且在吸氣期間過濾結(jié)構(gòu)更能防止向內(nèi)塌陷。
[0010] 術(shù)語表
[0011] 下文說明的術(shù)語具有以下含義：
[0012] "頂點區(qū)域"是指在將面罩主體安放在平坦表面上、且面罩周邊與所述表面接觸時 環(huán)繞所述面罩主體上的最高點的區(qū)域；
[0013] "包括"是指其定義如同專利術(shù)語中的標(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。雖然"包括"、"包含"、"具有"和"含有"以及它們的變形是常用的 開放式術(shù)語，但本發(fā)明也可以使用較狹義的術(shù)語（例如"基本由...組成"）來適當(dāng)?shù)孛枋觯?較狹義的術(shù)語為半開放式術(shù)語的原因在于它僅排除了那些將對本發(fā)明呼吸器的起到其期 望功能的性能具有有害作用的物或元件；
[0014] "潔凈空氣"是指已過濾除去污染物的一定體積的大氣環(huán)境空氣；
[0015] "共延地"是指相互平行延伸；
[0016]"污染物"是指顆粒（包括粉塵、薄霧和煙霧）和/或大致不可被視為顆粒（例如 有機蒸氣等）、但可能懸浮在空氣（包括呼出氣流中的空氣）中的其他物質(zhì)；
[0017] "覆蓋纖維網(wǎng)"是指非織造纖維層，其并非主要設(shè)計用于過濾污染物，或者并非是 主要過濾層；
[0018] "纖度"是指9, 000米原絲的重量，以克為單位；
[0019]"外部氣體空間"是指呼出的氣體在穿過且超出面罩主體和/或呼氣閥之后進入其 中的環(huán)境大氣氣體空間；
[0020] "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；不存在附接至面罩 主體或模制到面罩主體內(nèi)來實現(xiàn)此目的的可獨立識別的濾筒、過濾襯墊、或插入成型過濾 元件；
[0021] "過濾器"、"過濾層"或"主要過濾層"是指一個或多個透氣材料層，該一個或多個 層適用于從穿過它的氣流中移除污染物（諸如顆粒）的主要目的；
[0022] "過濾結(jié)構(gòu)"是指主要被設(shè)計用于過濾空氣的構(gòu)造；
[0023] "帶具"是指有助于在佩戴者的面部上支承面罩主體的結(jié)構(gòu)或部件的組合；
[0024] "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；
[0025] "并列"或"并置"是指使主要表面至少彼此接觸；
[0026] "內(nèi)部氣體空間"是指面罩主體與人的面部之間的空間；
[0027] "接合"是指外覆蓋纖維網(wǎng)中的至少一些纖維熱粘結(jié)至網(wǎng)片；
[0028] "面罩主體"是指被設(shè)計成貼合到人的鼻部和嘴部上方的透氣結(jié)構(gòu)，其過濾穿過它 的空氣并且有助于限定與外部氣體空間分離的內(nèi)部氣體空間；
[0029] "熔噴"或"熔吹"是指通過以下方式形成：擠壓熔融材料穿過多個噴絲孔以形成 原絲，同時使原絲與空氣或其他細(xì)化用流體接觸以將原絲細(xì)化成纖維，其后收集細(xì)化纖維 層；
[0030] "熔噴纖維"是指通過熔噴制備的纖維；
[0031] "熔點"是指固體變?yōu)橐后w的溫度；
[0032] "網(wǎng)片"是指塑料網(wǎng)片，其具有足夠的結(jié)構(gòu)完整性以在模制之后保持所需的形狀， 其具有空氣可容易地通過的開放空間的網(wǎng)，并且（當(dāng)在模制前平放時）該塑性網(wǎng)片在第一 維度和第二維度上顯著大于在第三維度上；
[0033] "中纖維"是指有效纖維直徑大于10微米的纖維；
[0034] "微纖維"是指有效纖維直徑為1至10微米的纖維；
[0035] "中央?yún)^(qū)域"是指在頂點區(qū)域和面罩主體周邊之間的區(qū)域；
[0036] "模具"是指用于通過施加熱和/或壓力來將產(chǎn)品形成為所需的形狀或構(gòu)型的裝 置；
[0037] "模制的"或"模制"意指利用加熱和壓力形成所需形狀；
[0038] "大量"意指100或更多；
[0039] "鼻夾"是指機械裝置（而不是鼻部泡沫），所述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；
[0040] "非織造物"是指其中通過不同于織造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；
[0041] "平行"是指大致等距的；
[0042] "周邊"是指面罩主體的外邊緣，當(dāng)某人戴上呼吸器時，該外邊緣將大致緊鄰佩戴 者的面部設(shè)置；
[0043] "多孔的"是指透氣的；
[0044] "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)；
[0045] "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；
[0046] "多個"是指兩個或更多個；
[0047] "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濾裝置；
[0048] 就呼吸器面罩主體而言，"成形"是指面罩主體已模制成所需的面部貼合構(gòu)型；
[0049] "成形層"和"支承結(jié)構(gòu)"是指具有足夠的結(jié)構(gòu)完整性的層，以便在正常處理情況下 保持其模制形狀（以及由其支承的其他層的形狀）；
[0050] 就熔點而言，"類似"是指彼此相同或者在彼此相差20°C內(nèi)；
[0051] "密實度"是指纖維網(wǎng)中的固體百分比；
[0052] "短纖維"是指具有確定長度的纖維；
[0053] "熱粘結(jié)（或可粘結(jié)）纖維"是指在被加熱到高于其熔點并且隨后進行冷卻之后粘 結(jié)到相鄰的塑料物質(zhì)的纖維；
[0054] "上游"是指在移動流體流中的較早時間點；并且
[0055] "纖維網(wǎng)"是指在兩個維度上明顯地大于第三個維度且具有透氣性的結(jié)構(gòu)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0056] 圖1是得自現(xiàn)有技術(shù)過濾式面罩呼吸器100的正面的照片。
[0057] 圖2是得自側(cè)面的現(xiàn)有技術(shù)呼吸器100的放大的照片。
[0058] 圖3是佩戴在人的鼻部和嘴部上的本發(fā)明的過濾式面罩呼吸器10的透視圖。
[0059] 圖4是圖3中示出的面罩主體12的橫截面。
[0060] 圖5示出了得自本發(fā)明的面罩主體12的側(cè)面的放大的照片。

【具體實施方式】
[0061] 在本發(fā)明的實踐中，提供了過濾式面罩呼吸器，其中網(wǎng)片在面罩主體的中央?yún)^(qū)域 接合至過濾結(jié)構(gòu)。將網(wǎng)片和包含過濾結(jié)構(gòu)的層模制在一起，使得過濾結(jié)構(gòu)的外覆蓋纖維網(wǎng) 中的纖維與網(wǎng)片粘結(jié)。外覆蓋纖維網(wǎng)包含微纖維和短纖維，并且微纖維具有類似于構(gòu)成網(wǎng) 片的塑料材料的熔點。微纖維在網(wǎng)片和微纖維之間的接觸點處粘結(jié)至網(wǎng)片原絲。具有該構(gòu) 造的呼吸器具有非常好看的外觀并且可防止過濾結(jié)構(gòu)塌縮。
[0062]圖3示出了過濾式面罩呼吸器10的例子，所述過濾式面罩呼吸器可根據(jù)本發(fā)明 來使用，以為佩戴者提供清潔的呼吸空氣。過濾式面罩呼吸器10包括面罩主體12和帶具 14。面罩主體12具有支承結(jié)構(gòu)16,所述支承結(jié)構(gòu)向面罩主體提供結(jié)構(gòu)完整性，并且為位于 支承結(jié)構(gòu)16后面的過濾結(jié)構(gòu)18提供支承。當(dāng)呼吸器10的佩戴者吸氣時，過濾結(jié)構(gòu)18從 環(huán)境空氣中移除污染物。支承結(jié)構(gòu)16包括模制成三維構(gòu)型的塑料網(wǎng)片20,該構(gòu)型限定了 面罩主體形狀1^。當(dāng)網(wǎng)片20處于其模制構(gòu)型時可提供足夠的結(jié)構(gòu)完整性，以用于將面罩 主體12保持其預(yù)期構(gòu)型。過濾結(jié)構(gòu)18可在面罩主體周邊22處固定到支承結(jié)構(gòu)16。當(dāng)呼 氣閥（未示出）固定到面罩主體時，過濾結(jié)構(gòu)18也可在面罩主體的頂點23處固定到支承 結(jié)構(gòu)16?？赏ㄟ^超聲焊接來實現(xiàn)將網(wǎng)片20在周邊22和頂點23處粘結(jié)至過濾結(jié)構(gòu)。在周 邊22和頂點23之間為中央?yún)^(qū)域24,在該區(qū)域中網(wǎng)片和過濾結(jié)構(gòu)通過網(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)彼此粘結(jié)。如上所述，外覆蓋纖維網(wǎng)包括熔噴纖維 和短纖維。至少熔噴纖維粘結(jié)至網(wǎng)片材料。熔噴纖維粘結(jié)至網(wǎng)片材料是因為它們的熔點通 常低于構(gòu)成短纖維的纖維的熔點，并且具有與構(gòu)成網(wǎng)片的塑料材料類似的熔點。通常提供 短纖維來保持蓬松度或降低纖維網(wǎng)密實度。然而，短纖維也可由聚合物材料制成，該聚合物 材料具有類似于網(wǎng)片的聚合物材料的熔點。如果需要，外覆蓋纖維網(wǎng)可為在空氣通過過濾 結(jié)構(gòu)的過濾層之前從空氣中移除污染物的預(yù)過濾器。帶具12可包括使面罩主體14能夠支 承在人的鼻部和嘴部上的一條或多條帶25?？稍趲Ь?4上提供可調(diào)式扣環(huán)，以允許調(diào)節(jié)帶 25的長度。也可將緊固或扣緊機構(gòu)附接至帶25,以允許在從人的面部移除呼吸器10時解 開帶具14,并在將呼吸器10佩戴至人的面部時重新裝配帶具。
[0063] 圖4示出了包括支承結(jié)構(gòu)16和過濾結(jié)構(gòu)18的面罩主體12的橫截面。支承結(jié)構(gòu) 16包括網(wǎng)片20,并且過濾結(jié)構(gòu)18包括一個或多個層，所述一個或多個層包括過濾層。
[0064] 網(wǎng)片：
[0065] 網(wǎng)片20駐留在面罩主體12的外表面上并且可由各種聚合物材料制成。適用于網(wǎng) 片形成物的聚合物為熱塑性材料。用于制備塑料網(wǎng)片的聚合物材料的楊氏模量通常為約14 至7000兆帕斯卡（MPa)，更通常為1500至3000MPa。熱塑性材料在施加熱時熔融和/或流 動，在冷卻時重新硬化，并且在施加熱時再次熔融和/或流動。熱塑性材料在加熱和冷卻時 通常僅經(jīng)歷物理變化：不會發(fā)生可測量的化學(xué)變化?？捎糜谛纬杀景l(fā)明的網(wǎng)片的熱塑性聚 合物的例子包括：聚乙烯醋酸乙烯酯（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（例如聚對苯二甲酸乙二醇酯）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、乙烯醋酸 乙烯酯彈性體以及聚酯彈性體）。在網(wǎng)片的制造中也可使用兩種或更多種材料的共混物。此 類共混物的例子包括：聚丙烯/EVA和聚乙烯/EVA。聚丙烯可優(yōu)選的用于塑料網(wǎng)片，因為熔 噴纖維通常由聚丙烯制成。使用類似的聚合物可實現(xiàn)將支承結(jié)構(gòu)正確焊接至過濾結(jié)構(gòu)。在 單個單元格中呈現(xiàn)六邊形或八邊形形狀的網(wǎng)片纖維網(wǎng)在模制時通常不會具有顯著的畸變。 單元格通常占約20到40平方毫米的面積。構(gòu)成支承結(jié)構(gòu)16的網(wǎng)片20通常具有約0. 5至 2. 0毫米（mm)的厚度，并且構(gòu)成網(wǎng)片20的股線28通常具有約0. 2至3. 2mm2,更具體地講為 約0. 3到I. 2mm2的平均橫截面積。網(wǎng)片的熔融溫度通常為約130到170°C，更通常為140 至160°C。可根據(jù)差示掃描量熱法測量熔點。
[0066] 討濾結(jié)構(gòu)：
[0067] 如圖4所示，過濾結(jié)構(gòu)18可包括一個或多個覆蓋纖維網(wǎng)40a和40b以及過濾層 42。覆蓋纖維網(wǎng)40a和40b可以位于過濾層42的相對兩側(cè)，以便捕捉可能會從該處松散的 任何纖維。通常應(yīng)選擇可提供舒適感（特別是在與佩戴者面部接觸的過濾結(jié)構(gòu)18的側(cè)面 上）的纖維來制成內(nèi)覆蓋纖維網(wǎng)40a。
[0068] 內(nèi)覆蓋纖維網(wǎng)：
[0069] 內(nèi)覆蓋纖維網(wǎng)可用于捕集可從面罩主體松散的纖維并且可用于舒適原因。內(nèi)覆蓋 纖維網(wǎng)通常不會對過濾結(jié)構(gòu)提供任何實質(zhì)的過濾益處。內(nèi)覆蓋纖維網(wǎng)優(yōu)選地具有相對較低 的基重，并由相對精細(xì)的纖維形成。更具體地講，可將內(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，并且更通常 小于1纖度，但大于〇. 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、 典型地約7微米至18微米、更典型地約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（斷裂時通常但非必須為100至200%)，并且可塑性變形。
[0070] 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等人的美國專利4, 013, 816中所述。可通過將纖維收集在 平滑表面（通常為具有平滑表面的筒或旋轉(zhuǎn)收集器）上來形成預(yù)制備的纖維網(wǎng)一參見授予 Berrigan等人的美國專利6, 492, 286。在裝配根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)覆蓋纖維網(wǎng)時,還可使用紡 粘纖維。
[0071] 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高度的柔軟性和舒適性，并且當(dāng)過 濾材料為聚丙烯BMF材料時，能夠在層與層之間不需要粘合劑的情況下保持固定到過濾材 料。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)的纖維的一個例子是由得自?？松荆‥xxonCorporation) 的聚丙烯樹脂"Escorene3505G"制成的聚丙烯BMF，其提供約25g/m2的基重，并具有0. 2 至3.1的范圍內(nèi)（100根纖維的平均測量值為約0.8)的纖維的纖度。另一種適合的纖維為 聚丙烯/聚乙烯81^(由包含85%的樹脂叩8(：〇代1^ 35056"和15%的同樣得自埃克森公 司（ExxonCorporation)的乙烯/a-烯經(jīng)共聚物"Exact4023"的混合物制備），其提供 約25g/m2的基重，并具有約0. 8的平均纖維的纖度。適合的紡粘材料以商品名"Corosoft Plus20"、"CorosoftClassic20,'和"CorovinPP-S-14"得自德國派內(nèi)的CorovinGmbH 公司（CorovinGmbH,Peine,Germany)，并且聚丙烯/粘膠纖維梳理材料以商品名"370/15" 得自芬蘭NakiIa的J.W.SuominenOY公司（J.W.Suominen0Y，Nakila，F(xiàn)inland)。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從纖維網(wǎng)表面突出的纖維，并因此提供平 滑外表面一參見授予Angadjivand的美國專利6, 041，782、授予Bostock等人的美國專利 6, 123, 077,以及授予Bostock等人的TO96/28216A。
[0072] 外覆蓋纖維網(wǎng)：
[0073] 外覆蓋纖維網(wǎng)通常包含分布在整個熔噴纖維網(wǎng)內(nèi)并與其相互纏結(jié)的短纖維。熔噴 纖維可包含微纖維和中纖維的相互纏結(jié)的混合物。這些熔噴纖維包含熔點與網(wǎng)片的熔點類 似的聚合物材料。熔點通常在彼此相差KTC內(nèi)。在一個實施例中，纖維網(wǎng)具有相互纏結(jié)的 微纖維和中纖維的雙峰式混合物。在多種實施例中，微纖維可以呈現(xiàn)約10μm、約8μm、或 約5μm的最大直徑。在另外的實施例中，微纖維可以呈現(xiàn)約0. 1μm、0. 5μm、或1μm的最 小直徑。在多種實施例中，中纖維可以呈現(xiàn)約11μm、約15μm、或約20μm的最小直徑。中 纖維還可以呈現(xiàn)約70μm、60μm、或50μm的最大直徑。外覆蓋纖維網(wǎng)通常具有約0. 5至 30毫米（mm)，更通常約2. 0至IOmm的厚度。
[0074] 微纖維和中纖維的群體可以根據(jù)纖維頻率柱狀圖來表征，該圖示出每一個給定直 徑的纖維數(shù)（不包括短纖維）?；蛘?，該群體可以通過質(zhì)量頻率柱狀圖來表征，該圖示出每 一個給定纖維直徑的纖維（不包括短纖維）的相對質(zhì)量。熔噴纖維可以雙峰式纖維直徑分 布存在，使得存在至少一種微纖維模式和至少一種中纖維模式。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。在多種實施例中，雙峰式 纖維混合物纖維網(wǎng)可以呈現(xiàn)纖維直徑為至少約0. 1μm、0. 5μm、lμm、或2μm的一種或多 種微纖維模式。雙峰式纖維混合物纖維網(wǎng)可以呈現(xiàn)纖維直徑為至多約10μm、8μm或5μm 的一種或多種微纖維模式，或者雙峰式纖維混合物纖維網(wǎng)可以呈現(xiàn)1μm或2μm的微纖維 模式。在多種實施例中，雙峰式纖維混合物纖維網(wǎng)可以呈現(xiàn)纖維直徑為至少約11μm、15μm 或20μm的一種或多種中纖維模式以及纖維直徑不超過約50μm、40μm或30μm的一種或 多種中纖維模式。這種雙峰式纖維混合物纖維網(wǎng)可以呈現(xiàn)至少兩種模式，其對應(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%。雙峰式纖維混合物纖維 網(wǎng)柱狀圖可以呈現(xiàn)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或多 個間隙。熔噴纖維的熔點通常為約130至170°C，更通常為約140到160°C。
[0075] 正如可通過觀察例如質(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 按重量測定的很大一部分，因此可以向纖維網(wǎng)提供強度和機械完整性。在一個實施例中，中 纖維占熔噴纖維的至少約30重量％。在另外的實施例中，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％。
[0076] 正如可通過觀察例如纖維頻率柱狀圖查明的那樣，微纖維可以具有纖維網(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。在一個實施例中，微纖維為中纖維 的至少五倍。在可供選擇的實施例中，微纖維為中纖維的至少十倍；在另一個實施例中，為 至少二十倍。
[0077] 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 纖維在熔噴處理期間或后續(xù)的模制處理期間能夠彼此熔融粘結(jié)，這取決于每一種處理所采 用的具體條件。在可供選擇的實施例中，用于制備熔噴纖維（微纖維和中纖維）的樹脂具 有同時共擠出的不同聚合物組合物。
[0078] 用于制備微纖維和中纖維的樹脂也通常具有基本上相同的熔體流動指數(shù)。
[0079] 可以適用于熔噴的成纖樹脂的一些例子包括熱塑性聚合物（例如聚碳酸酯、聚 酯、聚酰胺、聚氨酯）、嵌段共聚物（例如苯乙烯-丁二烯-苯乙烯和苯乙烯-異戊二烯-苯 乙烯嵌段共聚物）、以及聚烯烴（例如聚丙烯、聚丁烯、以及聚（4-甲基-1-戊烯））、或這 種樹脂的組合?？捎糜谥苽淙蹏娎w維的材料的例子公開在授予Baumann等人的美國專 利5, 706, 804、授予Peterson的美國專利No. 4, 419, 993、授予Mayhew的美國再頒布專利 No.Re. 28, 102、授予Jones等人的美國專利5, 472, 481和5, 411，576、以及授予Rousseau等 人的美國專利5, 908, 598。
[0080] 對于將充電的纖維網(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。對于可充電的纖維網(wǎng)，優(yōu)選的聚合物成纖材料是在 室溫（22°C)下體積電阻率為IO14Q-Cm或更大的非導(dǎo)電樹脂。優(yōu)選地，體積電阻率為約 IO16Ω-cm或更大。另外，用于在可充電的纖維網(wǎng)中使用的聚合物成纖材料還優(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?？捎糜诳沙潆姷睦w維網(wǎng)中的聚合物的一些例子包括含有諸如聚乙 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 及這種聚合物的組合。其他可使用但可能難以充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。
[0081] 短纖維通常以硬化形式添加至非織造纖維網(wǎng)。通常，它們通過處理制備，使得纖維 直徑更加接近類似于纖維通過其被擠出的噴絲孔的尺寸。無論它們的制造方法或組成如 何，通常將短纖維機械切割成具體預(yù)定的長度或可確定的長度。短纖維的長度通常比熔噴 纖維的長度小很多，并且可以小于0. 6米、或小于約0. 3米。短纖維的長度通常可為約Icm 至8cm，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15μm，并且 在多種實施例中可大于20μm、30μm、40μm、或50μm。短纖維的纖度通常大于約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在用于形成成形呼吸器主體的模制處理過程中可彼此熔融 粘結(jié)和/或熔融粘結(jié)到熔噴纖維。它們還可由在通常的模制處理過程中彼此不粘結(jié)或不 粘結(jié)到熔噴纖維的材料制成。在多種實施例中，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45重量％的烙噴纖維。在另外的實 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。
[0082] 在其中短纖維為不可熱粘結(jié)的某些實施例中，雙峰式纖維混合物纖維網(wǎng)可以提供 被模制成杯狀幾何形狀的優(yōu)異性能，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)短纖維為可熱粘結(jié)的時，在模制處理過程中可以對纖維網(wǎng) 進行較大的壓縮。
[0083] 適合的短纖維可以由聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚酯、聚乙烯、聚丙烯、共聚酯、聚酰 胺、或上述物質(zhì)中的一個的組合來制備。如果為可粘結(jié)的，則短纖維在粘結(jié)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的美國專利4, 118, 531中 描述的那種纖維。卷曲纖維可以沿其長度具有連續(xù)的波浪狀、卷曲狀、或鋸齒狀外形。短 纖維可以具有卷曲纖維，該卷曲纖維每厘米具有約10至30個卷曲。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，非可粘結(jié)的市售的單組分纖維的實例 包括T_295(得自北卡羅來納州夏洛特市的英威達(dá)公司（InvistaCorp,Charlotte,North Carolina))。市售的單組分可熱粘結(jié)短纖維的實例包括也得自英威達(dá)公司（Invista Corp.)的T255、T259、和T271，以及得自新罕布什爾州漢普頓市的Foss制造公司（Foss ManufacturingInc. ,Hampton,NewHampshire)的Type410PETG、Type110PETG。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程中軟化，以允許短纖維被彼此粘 結(jié)，或允許短纖維與熔噴纖維粘結(jié)。不同的組分可以是不同類型的聚合物（例如，聚酯和聚 丙烯），或可以是類型相同但熔點不同的聚合物。多組分纖維可以為雙組分纖維，該雙組分 纖維具有共延的并列構(gòu)型、共延的同心皮/芯構(gòu)型、或共延的橢圓形皮/芯構(gòu)型?？梢杂米?熱粘結(jié)短纖維的雙組分纖維的實例包括得自英威達(dá)公司（InvistaCorp.)的T254、T256， 均可得自日本大阪的智索公司（ChissoInc. ,Osaka,Japan)的聚丙烯/聚乙烯雙組分纖維 (例如智索ES、ESC、EAC、EKC)、聚丙烯/聚丙烯雙組分纖維（智索EPC)和聚丙烯/聚對苯 二甲酸乙二醇酯雙組分纖維（智索ETC)，以及得自臺灣省臺北市的南亞塑膠工業(yè)股份公司 (NanYaPlasticsCorporation,Taipei,Taiwan)的TypeLMF聚酯 50/50 皮 / 芯型短纖 維。
[0084] 可通過描述于例如授予Kubik等人的美國專利4, 215,682中的熔噴處理制備熔噴 纖維。通常，熔噴纖維與短纖維相比非常長。與通常具有具體或可確定的長度的短纖維不 同，熔噴纖維通常具有不確定的長度。雖然有時報導(dǎo)說熔噴纖維是不連續(xù)的，但這種纖維通 常較長并且充分纏結(jié)，通常不可能從這種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，硬化的熔噴纖維的直徑可能與制備熔化的纖維前體的源 噴絲孔的尺寸顯著不同（例如遠(yuǎn)小于源噴絲孔的尺寸）。為了在主要過濾層的上游提供用 作預(yù)過濾器的外覆蓋纖維網(wǎng)，可使用例如在上文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?；蛘?，可以使用如下文涉及過濾層的章節(jié)中所述的電暈充電 和水充電方法，以對外覆蓋纖維網(wǎng)中的纖維充電。外覆蓋纖維網(wǎng)也可如與本專利申請同日 提交的標(biāo)題為"具有斑點紋狀外觀的呼吸器"（RespiratorHavingMottledAppearance) 的美國專利申請13/465, 840中所述帶有顏色。
[0085] 討濾層：
[0086] 用于本發(fā)明的面罩主體中的過濾層可具有顆粒捕集型或氣體和蒸氣型。過濾層也 可以為防止液體從過濾層的一側(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 濺滲入過濾層。根據(jù)應(yīng)用需求，可使用多層類似或相異的過濾器類型來構(gòu)造本發(fā)明的過濾 層。有利地用于本發(fā)明的面罩主體中的過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30mmH2O),以最小化面罩佩戴者的呼吸工作。另外，過濾層通常還是 柔性的并且具有足夠的結(jié)構(gòu)完整性，以使得它們在預(yù)期的使用條件下不會破碎。顆粒捕集 過濾器的例子包括一個或多個精細(xì)無機纖維（例如玻璃纖維）網(wǎng)或聚合物合成纖維網(wǎng)。合 成纖維網(wǎng)可以包括由諸如熔噴的工藝制成的駐極體充電的聚合物微纖維。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?？晒┻x擇的過濾層可包括吸附劑組分以用于從呼吸空氣中移除危害性或有味氣體。吸 收劑和/或吸附劑可包括通過粘合劑、粘結(jié)劑、或者纖維結(jié)構(gòu)粘結(jié)在過濾層中的粉末或者 顆粒一參見授予Braun的美國專利3, 971，373?；瘜W(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)用中的吸附劑的例子。授 予fcey等人的美國專利7, 309, 513和7, 004, 990、以及授予Abler的美國專利5, 344, 626 公開了可適用的活性炭的例子。
[0087] 過濾層通常經(jīng)過選擇以實現(xiàn)所需的過濾效果，并且一般來講，從穿過其的氣流中 移除高百分比的顆粒和/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，以使得在模制操作中它們不粘結(jié)在一起。如所指出 的那樣，過濾層可具有多種形狀和形式。其通常具有約〇. 2毫米（_)至1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（相對于成形層而 言）的波紋形纖維網(wǎng)一參見例如授予Braun等人的美國專利5, 804, 295和5, 656, 368。過 濾層還可包括通過粘合劑組分接合在一起的多個過濾介質(zhì)層一參見授予Angadjivand等 人的美國專利6, 923, 182。
[0088] 已知的（或隨后開發(fā)的）用于形成過濾層的基本上任何適合的材料都可以用 作過濾材料。熔噴纖維網(wǎng)，例如在Wente，VanA.的"超細(xì)熱塑性纖維"，48工業(yè)與工程化 學(xué)，第 1342 頁及后續(xù)頁等（1956 年）（SuperfineThermoplasticFibers，48Indus.Engn. Chem.，1342etseq. (1956))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No. 4, 215, 682)。這些熔噴纖維可以是有 效纖維直徑小于約10微米（μm)的微纖維（稱為"吹塑微纖維"，簡稱BMF)，通常為約1 至9μm的微纖維。有效纖維直徑可根據(jù)1952年倫敦的機械工程師學(xué)會的會議記錄IB中Davis，C.N·的"氣載塵埃的分離"（Davies,C.N·，TheSeparationOfAirborneDust Particles,InstitutionOfMechanicalEngineers,London,ProceedingsIB, 1952)中記 述的方法來測定。含有由聚丙烯、聚（4-甲基-I-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。烙噴纖維網(wǎng)可利用授予Erickson等人的美國專利7, 690, 902、 6, 861，025、6, 846, 450和6, 824, 733中所述的設(shè)備和模具來制備。教導(dǎo)于vanTurnhout 的美國專利RE31，285中的帶電原纖化膜纖維、以及松香羊毛纖維網(wǎng)和玻璃纖維網(wǎng)或溶 液吹塑纖維網(wǎng)或靜電噴涂纖維網(wǎng)（尤其是微纖維形式）也可為合適的。也可將納米纖維 網(wǎng)用作過濾層一參見授予Fox等人的美國專利7, 691，168。可通過使纖維與水接觸來將 電荷施加給纖維，如以下美國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^ 以下方法將電荷施加給纖維：授予Klasse等人的美國專利4, 588, 537中所公開的電暈充電 方法、或授予Brown的美國專利4, 798, 850中所公開的摩擦充電方法。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)。具體地講，可將氟原子設(shè)置在過濾層中的纖維表面處，以改善油霧環(huán) 境中的過濾性能一參見授予Crater等人的美國專利5, 025, 052和5, 099, 026 ;授予Jones 等人的美國專利6, 398, 847B1、6, 397, 458B1和6, 409, 806B1 ;授予Kirk等人的美國專利 7, 244, 292 ;授予Spartz等人的美國專利7, 244, 291 ;以及授予Sebastian等人的美國專利 7, 765, 698。駐極體BMF過濾層的典型基重為約10至100克/平方米（g/m2)。當(dāng)如上文所 述進行充電以及任選地氟化時，基重可分別為約30至200g/m2和約40至80g/m2。
[0089] 呼吸器纟目件：
[0090] 帶具中所用的一條或多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、非彈性編織組分等等。所述一條或多條帶可以由彈性 材料制成，例如彈性編織材料。所述帶優(yōu)選地能夠伸長到大于其總長度的兩倍并恢復(fù)其 松弛狀態(tài)。所述一條或多條帶的長度也可能增加到其松弛狀態(tài)長度的三倍或四倍，當(dāng)張 力移除時可恢復(fù)到其初始狀況而不會對其有任何損壞。因此，當(dāng)處于其松弛狀態(tài)時，彈性 限度通常不低于帶長度的2、3、或4倍。通常，所述一條或多條帶為約20至30cm長、3至 IOmm寬和約0· 9至I. 5mm厚。可結(jié)合本發(fā)明使用的帶的例子示于授予Xue等人的美國專 利6, 332, 465中?？捎糜趯У囊粋€或多個部分接合在一起的緊固和卡扣機構(gòu)的例子示 于例如以下專利中：授予Brostrom等人的美國專利6, 062, 221、授予Seppala的美國專利 5, 237, 986和授予Chien的美國專利EP1, 495, 785A1，以及授予Gebrewold等人的美國專利 公布2009/0193628A1和授予St印an等人的國際公布W02009/038956A2。
[0091] 可以將呼氣閥附接至面罩主體，以方便清除從內(nèi)部氣體空間呼出的空氣。呼氣閥 可以通過快速清除來自面罩內(nèi)部的濕熱的呼出空氣來提高佩戴者的舒適度。例如，參見授 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MUtelstadt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的基本上任何呼氣閥都可以結(jié)合本發(fā)明使用，以 將來自內(nèi)部氣體空間的呼出空氣迅速地傳送到外部氣體空間。
[0092] 為了提高貼合度和佩戴者舒適度，可將彈性體面密封件固定到過濾結(jié)構(gòu)的周邊。 當(dāng)戴上呼吸器時，此類面密封件可向內(nèi)徑向延伸以接觸佩戴者的面部。面密封件的例子在 以下專利中有所描述：授予Bostock等人的美國專利6, 568, 392、授予Springett等人的 美國專利5, 617, 849、授予Maryyanek等人的美國專利4, 600, 002 ;和授予Yard的加拿大 專利1，296, 487。本發(fā)明的過濾式面罩呼吸器可用包括以下步驟的方法制成：（a)提供過 濾結(jié)構(gòu)，該過濾結(jié)構(gòu)包括：內(nèi)覆蓋纖維網(wǎng)；包括熔噴纖維和短纖維的外覆蓋纖維網(wǎng)，所述熔 噴纖維包含具有第一熔點的聚合物材料；以及位于內(nèi)覆蓋纖維網(wǎng)和外覆蓋纖維網(wǎng)之間的 過濾層；(b)提供塑料網(wǎng)片，該塑料網(wǎng)片包含具有類似于第一熔點的第二熔點的聚合物材 料；以及（c)以面對面關(guān)系在模具中模制過濾結(jié)構(gòu)和塑料網(wǎng)片，使得過濾結(jié)構(gòu)的外覆蓋纖 維網(wǎng)在面罩主體的中央?yún)^(qū)域接合至塑料網(wǎng)片?？墒褂美缡谟鐺ronzer等人的美國專利 7, 131，442B1、授予Dyrud等人的美國專利4, 807, 619以及授予Berg的美國專利4, 536, 440 中提及和描述的工藝來模制面罩主體。或者，過濾式面罩呼吸器可由包括以下步驟的方法 制成：(a)提供包含內(nèi)覆蓋纖維網(wǎng)和過濾層的過濾預(yù)成形物；(b)提供具有接合至外覆蓋纖 維網(wǎng)的模制塑料網(wǎng)片的組合結(jié)構(gòu)；以及（c)將過濾預(yù)成形物插入模制塑料網(wǎng)片中并至少在 周邊上將預(yù)成形物焊接至組合結(jié)構(gòu)。在其中采用了外網(wǎng)片層的制備杯狀面罩構(gòu)造的過程 中，可制備預(yù)成形的杯狀過濾層?？赏ㄟ^首先將內(nèi)覆蓋纖維網(wǎng)和過濾層并置到一起來制備 此類預(yù)成形物。然后可將分層結(jié)構(gòu)對半折疊，以形成具有構(gòu)成外面兩層的過濾層的堆疊層 狀結(jié)構(gòu)。通常使組件經(jīng)受熱密封工藝以在組件上方大約四分之一（接近折痕）處形成大體 正弦波形粘結(jié)一參見例如授予Dyrud等人的美國專利4, 807, 619?？梢孕藜粽辰Y(jié)線和折痕 之間的廢料，然后打開所得的層狀結(jié)構(gòu)以形成基本上杯狀的預(yù)成形過濾主體，其具有外過 濾層和所述覆蓋纖維網(wǎng)的內(nèi)次層。然后預(yù)成形物可置于模制網(wǎng)片/外覆蓋纖維網(wǎng)組合中， 以完成構(gòu)成面罩主體的層。
[0093] 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。盡管示出的過濾結(jié) 構(gòu)具有包括過濾層和兩個覆蓋纖維網(wǎng)的多個層，但過濾結(jié)構(gòu)可包括這些層和其他層的組合 或可根據(jù)需要進行修改。如上所述，可將駐極體預(yù)過濾器置于更加精化和仔細(xì)挑選的下游 過濾層的上游。另外，可將諸如活性炭的吸附材料設(shè)置在構(gòu)成過濾結(jié)構(gòu)的纖維和/或多層 之間。而且，還可將單獨的顆粒過濾層結(jié)合吸附層一起使用，以提供對顆粒和蒸氣兩者的過 濾。過濾結(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（例如焊接 線或折疊線）。
[0094] SM
[0095]實例1
[0096] 用于外覆蓋纖維網(wǎng)中的熔噴纖維由送入單螺桿擠出機的聚丙烯形成。該擠出機具 有20:1的長度/直徑比以及3:1的壓縮比。每轉(zhuǎn)10立方厘米（cc/rev)Zenith熔體泵測 量聚合物對于50. 8cm寬的鉆孔熔噴模頭的流速。將每第9個噴絲孔鉆成0. 6mm來對模頭 (其初始直徑為〇. 3mm的噴絲孔）進行改性，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。該模頭設(shè)計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0.5 毫米（mm)的負(fù)縮進處，并設(shè)置0.76mm的氣隙。在纖維網(wǎng)的形成點處，沒有至適度真空被牽 引穿過中等網(wǎng)孔的收集器篩網(wǎng)。來自擠出機的聚合物的輸出速率為約0. 18千克/厘米/ 小時（kg/cm/hr)，D⑶（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。通過調(diào) 節(jié)工藝制備具有以下特性的纖維網(wǎng)。使用32升/分鐘（Ipm)的流速來測量壓降（ΛΡ)并 計算有效纖維直徑（EFD)和纖維網(wǎng)密實度：
[0097] ΔΡ = 0. 47mmH20
[0098]基重=I. 〇5g/5l/4英寸圓周（75gsm)
[0099]EFD= 19 微米
[0100] 厚度=33 密耳（0· 84mm)
[0101] 密實度=9. 9%
[0102] 然后啟動短纖維添加裝置，形成包含根據(jù)上述條件制成的熔噴纖維和引入到熔噴 纖維料流中的短纖維的組合纖維網(wǎng)。短纖維包含15纖度的聚酯并且被引入以形成混合纖 維網(wǎng)，該混合纖維網(wǎng)包含大約50重量％的熔噴纖維和50重量％的短纖維。
[0103] 添加短纖維后的組合纖維網(wǎng)屬性如下：
[0104] Δ P = 0. 20mmH20
[0105]基重=2. 2g/51/4 英寸圓周（158gsm)
[0106]EFD =32 微米
[0107]厚度=205 密耳（5. 2mm)
[0108]密實度=3. 3%
[0109] 以下構(gòu)造用于制備呼吸器。
[0110] 呼吸器構(gòu)誥:
[0111] 第一層：熱塑性PP網(wǎng)片，厚度為36密耳（0.91mm)，六邊形設(shè)計；
[0112] 第二層：1層外覆蓋纖維網(wǎng)（如上所述制備的組合纖維網(wǎng)）；
[0113] 第三層：2層BMF過濾介質(zhì)。
[0114] 第四層：包含紡粘聚丙烯0.75盎司的1層內(nèi)覆蓋纖維網(wǎng)（靠近面部）。
[0115]BMF過濾網(wǎng)的基重為0.8g/5. 25英寸圓周（57克/平方米），纖維尺寸為9微米 EFD。吹塑微纖維網(wǎng)由聚丙烯制成并且經(jīng)過電暈處理和水充電，如授予Angadjivand等人的 美國專利5, 496, 507中所述。
[0116] 然后將上述結(jié)構(gòu)模制在一起，以制備呼吸器成品。模制呼吸器使得熱塑性網(wǎng)片層 相對于過濾介質(zhì)和內(nèi)凹陷側(cè)中的覆蓋纖維網(wǎng)層朝向呼吸器的凸起外側(cè)。通過組合兩個單獨 形成的組件來裝配面罩主體：接合至外覆蓋纖維網(wǎng)的杯狀網(wǎng)片組件以及預(yù)成形過濾組件。 通過層合25cmX25cm的網(wǎng)片塊和組合纖維網(wǎng)外覆蓋纖維網(wǎng)層來形成杯狀組件。網(wǎng)片具有 六邊形圖案，每個六邊形圖案占約31. 8_2。網(wǎng)片和外覆蓋纖維網(wǎng)層合物的模制通過將層合 物置于半球形杯狀受熱模具的配合部件之間（網(wǎng)片側(cè)遠(yuǎn)離凸起半球形模制表面）并且閉合 模具至預(yù)定間隙保持指定保壓時間來完成。模具的半球形凸起半邊部分的高度為約55_ 并且體積為約310cm3。在模具溫度保持在大約115°C的情況下，層合物被放置在適當(dāng)?shù)奈?置，并且將受熱的模具閉合至大約I. 27mm的間隙，并且保持大約15秒的保壓時間。在到達(dá) 保壓時間后，打開模具，取出模制產(chǎn)品，并進行人工修剪。
[0117] 預(yù)成形的杯狀過濾層或主體通過首先在兩個大小相似的BMF過濾介質(zhì)塊上放置 20cmX25cm的內(nèi)覆蓋纖維網(wǎng)塊來制備。三層層合物對半折疊形成大約12. 7cmX20cm的六 層堆疊層合結(jié)構(gòu)，該層合結(jié)構(gòu)具有構(gòu)成堆疊層合物的外層的過濾網(wǎng)。然后該組件經(jīng)受熱密 封過程，以在組件上方大約四分之一處（接近折疊處）形成大致正弦波形粘結(jié)。可以修剪粘 結(jié)層和折痕之間的廢料，然后打開所得的層狀結(jié)構(gòu)以形成基本上杯狀的預(yù)成形過濾主體， 其具有覆蓋纖維網(wǎng)的內(nèi)次層和BMF過濾介質(zhì)的外次層。
[0118] 在組裝的最后步驟中，預(yù)成形物向其杯狀構(gòu)型打開并裝入到接合至外覆蓋纖維網(wǎng) 的網(wǎng)片的杯狀組件的凹陷側(cè)中。在預(yù)成形物的BMF過濾介質(zhì)表面插入模制的杯狀組件后， 通過周邊邊緣的超聲粘結(jié)將面罩主體的周邊熔凝以永久性接合裝配組件。在檢查時，觀察 到外覆蓋纖維網(wǎng)在從周邊向內(nèi)的基本上整個面罩主體上與網(wǎng)片共延并且緊密接觸。
[0119] 圖5示出了面罩主體12的照片，該面罩主體如上所述進行制備，其中過濾結(jié)構(gòu)18 接合至支承結(jié)構(gòu)16。如圖所示，過濾結(jié)構(gòu)和網(wǎng)片之間的緊密接觸為所得的產(chǎn)品提供了改善 的外觀?？墒褂蒙鲜鋈魏渭夹g(shù)將帶具附接至面罩主體。
[0120] 在不脫離本發(fā)明的實質(zhì)和范圍的前提下，可對本發(fā)明進行各種修改和更改。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。
[0121] 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)貙嵤?br> [0122] 將上面引用的所有專利和專利申請（包括【背景技術(shù)】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)容與上述說明書之間存在沖突或差異時， 應(yīng)以上述說明書為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1. 一種過濾式面罩呼吸器，包括： (a) 成形面罩主體，所述成形面罩主體包括過濾結(jié)構(gòu)，所述過濾結(jié)構(gòu)包括： (i) 內(nèi)覆蓋纖維網(wǎng)； (ii) 外覆蓋纖維網(wǎng)，所述外覆蓋纖維網(wǎng)包括熔噴纖維和短纖維，所述熔噴纖維包含具 有第一熔點的聚合物材料；和 (iii) 位于所述內(nèi)覆蓋纖維網(wǎng)和所述外覆蓋纖維網(wǎng)之間的過濾層；以及 (iv) 包含聚合物材料的塑料網(wǎng)片，所述聚合物材料具有第二熔點并且在所述面罩主體 的中央?yún)^(qū)域接合至所述外覆蓋纖維網(wǎng)，其中所述第一熔點和所述第二熔點類似；和 (b) 附接至所述面罩主體的帶具。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾式面罩呼吸器，其中所述外覆蓋纖維網(wǎng)中的微纖維帶有 電荷。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾式面罩呼吸器，其中所述塑料網(wǎng)片在周邊處焊接至所述 過濾結(jié)構(gòu)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的過濾式面罩呼吸器，其中所述塑料網(wǎng)片包含單元格，每個所 述單元格具有六邊形形狀。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的過濾式面罩呼吸器，其中所述塑料網(wǎng)片在頂點處焊接至所述 過濾結(jié)構(gòu)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾式面罩呼吸器，其中所述第一熔點為130至170°C。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的過濾式面罩呼吸器，其中所述第二熔點為130至170°C。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾式面罩呼吸器，其中所述第一熔點為140至160°C。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的過濾式面罩呼吸器，其中所述第二熔點為140至160°C。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾式面罩呼吸器，其中所述第一熔點和所述第二熔點彼 此相差10°C或更少。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾式面罩呼吸器，其中所述熔噴纖維包括微纖維和中纖 維。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾式面罩呼吸器，其中所述塑料網(wǎng)片具有六邊形圖案或 八邊形圖案。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾式面罩呼吸器，其中所述塑料網(wǎng)片具有六邊形圖案。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的過濾式面罩呼吸器，其中每個六邊形圖案占20至40平方 毫米的面積。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的過濾式面罩呼吸器，其中所述塑料網(wǎng)片包括平均橫截面積 為0. 2至3. 2mm2的股線。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾式面罩呼吸器，其中所述塑料網(wǎng)片和所述熔噴纖維包 含聚丙烯。
17. -種制備過濾式面罩呼吸器的方法，所述方法包括： (a) 提供過濾結(jié)構(gòu)，所述過濾結(jié)構(gòu)包括：內(nèi)覆蓋纖維網(wǎng)；包括熔噴纖維和短纖維的外覆 蓋纖維網(wǎng)，所述熔噴纖維包含具有第一熔點的聚合物材料；和位于所述內(nèi)覆蓋纖維網(wǎng)和所 述外覆蓋纖維網(wǎng)之間的過濾層； (b) 提供包含聚合物材料的塑料網(wǎng)片，所述聚合物材料具有與所述第一熔點類似的第 二烙點；以及 (C)以面對面關(guān)系在模具中模制所述過濾結(jié)構(gòu)和所述塑料網(wǎng)片，使得所述過濾結(jié)構(gòu)的 外覆蓋纖維網(wǎng)在所述面罩主體的中央?yún)^(qū)域接合至所述塑料網(wǎng)片。
18. -種制備過濾式面罩呼吸器的方法，所述方法包括： (a) 提供過濾預(yù)成形物，所述過濾預(yù)成形物包括內(nèi)覆蓋纖維網(wǎng)和過濾層； (b) 提供組合結(jié)構(gòu)，所述組合結(jié)構(gòu)具有接合至外覆蓋纖維網(wǎng)的模制塑料網(wǎng)片；以及 (c) 將所述過濾預(yù)成形物插入所述模制塑料網(wǎng)片中并至少在周邊處將所述預(yù)成形物焊 接至所述組合結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】A62B23/02GK104302363SQ201380023582
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2013年4月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月7日
【發(fā)明者】賽義德·A·安格德吉萬德, 約翰·M·布蘭德納, 恩哈特·哈·T·源 申請人:3M創(chuàng)新有限公司