具有模制热固性弹性体密封件的呼吸器附接部件的制作方法
专利名称：具有模制热固性弹性体密封件的呼吸器附接部件的制作方法
技术领域：
本公开涉及呼吸器附接部件，特别涉及具有模制热固性弹性体密封件的呼吸器附
接部件。
背景技术：
呼吸器通过过滤方法提供排除空气传播物质的呼吸保护和/或以其他方式来促 成洁净空气之获取。这些装置的一个特点是在使用者和呼吸器的其他功能部件之间形成有 密封件，且该密封件形成在呼吸器的功能部件和结构部件之间。 设计这些呼吸器时要考虑到将空气源吸入部件、呼出部件和/或传声膜片气密性 紧固到呼吸器的结构部件上。这种气密性密封往往需要独立的垫圈和/或机械密封件，这 会增加呼吸器设计的复杂性及成本。
发明内容
本公开涉及呼吸器附接部件，特别地涉及具有模制热固性弹性体密封件的呼吸器 附接部件。本公开还涉及包括具有模制热固性弹性体密封件的呼吸器附接部件的呼吸器。 该模制热固性弹性体密封件化学结合于呼吸器附接部件的至少一个或两个表面。在许多实 施例中，硅树脂密封构件贯穿到呼吸器附接部件本体的至少一个孔中。 在第一实施例中，呼吸器附接部件包括具有第一表面和第二表面的聚合物刚性呼 吸器附接主体部分以及化学结合于第一或第二表面的硅树脂密封构件。在一些实施例中， 该硅树脂密封构件可被化学结合到呼吸器附接主体部分的至少两个相对的主表面上。在某 些情况下，该硅树脂密封构件也可贯穿到一些延伸通过呼吸器附接主体部分的孔中。
在另一实施例中，呼吸器附接部件包括聚合物刚性呼吸器附接主体部分具有由 主体部分厚度隔开的第一主表面和相对的第二主表面以及延伸通过聚合物刚性呼吸器附 接主体部分的多个孔，硅树脂密封构件化学结合到第一主表面和第二主表面并穿入这些孔 中。 在又一实施例中，一种呼吸保护面具包括聚合物刚性面罩主体部分和附接到该聚 合物刚性面罩主体部分的适形面部接触件。呼吸器附接部件被固定在该聚合物刚性面罩主 体部分上。该呼吸器附接部件包括具有附接表面的聚合物刚性呼吸器附接主体部分，并且 硅树脂密封构件被化学结合到该附接表面上。
通过以下参照附图对本发明多种实施例的详细说明，可以更全面地理解本发明， 其中 图1为示例性全面罩呼吸器的透视图；
图2为示例性全面罩呼吸器的分解透视图；
图3为呼吸器附接部件的透视4
图4为图3所示的呼吸器附接部件的横截面透视图； 图5为呼吸器附接部件的透视图； 图6为图5所示的呼吸器附接部件的横截面透视图； 图7为呼吸器附接部件的透视图；以及 图8为图7所示的呼吸器附接部件的横截面透视图。 附图未必按比例绘制。在附图中使用的类似标号表示类似的部件。然而，应当理 解的是在给定附图中使用指称部件的标号并无意限制另一附图中相同标号的部件。
具体实施例方式
在下面的描述中，参考形成本说明之一部分的附图，并且其中通过图示说明若干 具体实施例。应当理解，可构思并形成其他的实施例而不脱离本发明的范围或精神。因此， 以下的详细描述不应在限定意义上理解。 除非另外指明，本文所用的所有科技术语具有在本领域通常使用的含义。本文给
出的定义旨在便于理解文中频繁使用的某些术语，并无限制本发明的范围之意图。 除非另外指明，说明书和权利要求中用来表述特征尺寸、数量和物理性能的所有
数字在所有情况下均应理解为附有修饰词"约"。因此，除非指明相反情况，否则在上述说明
书和所附权利要求中列出的数值参数均为可根据本领域技术人员利用本文所公开的教导
内容而获知的所需特性而改变的近似值。 用端值表述的数值范围包括该范围内所包含的所有数值(例如，1至5包括1、 1. 5、2、2. 75、3、3. 80、4和5)及该范围内的任意范围。 本说明书以及所附权利要求中的单数形式"一种"、"该"和"所述"涵盖具有多个 指称物的实施例，除非其内容确指另外的情况。如本说明书和所附权利要求书中所用，术语 "或"的含义通常包括"和/或"，除非其内容确指另外的情况。 术语"呼吸器"是指个人佩戴的个人呼吸保护装置，用于在空气进入人体呼吸系统 之前对空气进行过滤。该术语涵盖全面罩呼吸器、半面罩呼吸器、供气型头罩、电动滤尘呼 吸器及自给式呼吸装置。 用语"全面罩呼吸器"意指一种戴在人的鼻、嘴和眼上的呼吸器。 本公开涉及呼吸器附接部件，特别涉及具有模制热固性弹性体密封件的呼吸器附
接部件。本公开还涉及包括具有模制热固性弹性体密封件的呼吸器附接部件的呼吸器。该
模制热固性弹性体密封件化学结合到附接部件的至少一个或两个表面上。在许多实施例
中，该硅树脂密封构件贯穿呼吸器附接部件本体。这些呼吸器附接部件在硅树脂密封构件
和聚合物刚性附接部件之间具有坚固的接合。对本发明的多个方面的认识将通过对下面给
出的实例的讨论来获得，虽然本发明并不受此限制。 在该呼吸器附接部件上包覆成型的热固性弹性体密封件形成与附接部件本体整 体接合的密封构件。已发现这种结构可增强该密封件的耐久性，并防止碎片夹入附接部件 本体和热固性弹性体密封件之间。这种该整体结构还可减少组装部件的数量及部件尺寸的 变化。文中描述的这种包覆成型的热固性弹性体密封材料也不要求为了将热固性弹性体密 封件化学地附接到附接部件本体上而对附接部件本体打底。 图1为示例性全面罩呼吸器10的透视图。图2为该示例性全面罩呼吸器10的分解透视图。该呼吸保护面具IO包括附接到若干呼吸器附接部件的聚合物刚性面罩本体11、 面屏11或透镜ll，这些呼吸器附接部件例如包括具有与一个或多个吸气阀18连接的任 选的化学或颗粒过滤盒(未图示)的一个或多个吸气阀18 ;—个或多个呼气阀16 ;—个或 多个传声膜片14，；和/或一个或多个形成为可将呼吸器10扣紧到使用者头部的头带或带
状物34。阀盖8设于呼气阀16和传声膜片14上。 呼吸器10包括适形面部接触件9，该面部接触件被适形地做成可让呼吸器本体或 面屏11舒适地支承在人的鼻部与嘴部。图示的呼吸器10包括两个颊部开口 12和两个鼻 部开口 13。图1示出两个颊部开口 12，其中一个颊部开口不包含呼吸器附接部件，另一个 颊部开口包括包含吸气阀18。图2示出颊部开口 12中的吸气阀18。 呼吸器附接部件14、 16和18用例如卡销附接系统等有效的方法设于或固定在开 口 12和13中。卡销附接系统构造成可将两部分附接到一起，该两部分包括不同于主要为 螺纹的构件，使得只需将一部分至少部分地插入另一部分内，并且将一部分相对于另一部 分旋转，就可不必多次转动而将两部分连接。 虽然图1和图2示出了具有一个或两个颊部吸气阀18、鼻部呼气阀16和鼻部传声 膜片14的呼吸保护面具IO，但可采用任何有效的呼吸保护配置方式。例如，呼吸保护面具 10可根据需要而设有附接到化学或颗粒过滤盒或洁净空气源的单个吸气阀，以及一个或两 个呼气阀或一个或多个传声膜片。 图3为示例性吸气阀18的透视图，图4为图3所示的示例性吸气阀18的剖切透 视图。吸气阀18包含具有第一表面21和第二表面22的聚合物刚性呼吸器附接主体部分 20。硅树脂密封构件23化学结合在第一表面21和第二表面22上。 硅树脂密封构件23可通过将热固性硅树脂材料包覆成型到热塑性聚合物刚性呼 吸器附接主体部分20上而形成。热固性硅树脂材料直接化学接合(即粘接结合或共价键 结合)到热塑性聚合物刚性呼吸器附接主体部分20第一表面21和第二表面22上。
术语"化学接合或化学结合"是指与原子和分子之间的吸引作用相关的物理过程， 包括共价键和离子键以及氢键和范氏键，并且往往可以取决于聚合物刚性呼吸器附接主体 部分表面上的可用官能团及其与热固性硅树脂材料的反应。在许多实施例中，热固性硅树 脂材料是经过选择的，因此无需对热塑性聚合物刚性呼吸器附接主体部分进行预处理。换 言之，热固性硅树脂材料自粘合于热塑性聚合物刚性呼吸器附接主体部分。为了在包覆成 型过程中固化热固性硅树脂材料，往往将热固性硅树脂材料加热至足以固化热固性硅树脂 材料但低于热塑性聚合物刚性呼吸器附接主体部分的玻璃化转变温度的温度。
如以下的一些实例所示，化学接合程度可通过平均失效力测试法来测定。在许多 实施例中，该平均失效力为25N以上、50N以上、100N以上、150N以上、200N以上或300N以 上。 该热塑性聚合物刚性呼吸器附接主体部分20可用任何有效的热塑性材料形成。
在许多实施例中，该热塑性聚合物刚性呼吸器附接主体部分20由聚酰胺(如尼龙)、聚碳酸
酯、聚对苯二酸丁二醇酯、聚苯醚、聚邻苯二甲酰胺或它们的混合物形成。 任何有效的热固性液态硅橡胶或材料可用来形成该硅树脂密封构件23。液态硅橡
胶为具有低压縮永久变形、高稳定性且能够抵抗极端高温和极端低温的高纯度铂固化硅树 脂。由于该材料的热固性性质，液态硅树脂注模常常需要特殊处理(例如强分布混合)，并且在将材料推入加热腔和硫化之前保持材料冷却。硅橡胶是具有硅酮和氧原子交替的主链以及甲基或乙烯基侧基的热固性弹性体系列。硅橡胶可以在很大的温度范围内维持其机械性能，并且硅橡胶内甲基的存在使该材料具有疏水性。 示例性热固性硅树脂材料包括可借助于以下商品名称获得的自粘合液态硅橡胶产自德国慕尼黑Wacker-Silicones的ELASTOSIL LR 3070 ;产自日本Shin-EtsuChemical Co. ， LTD.的KE2095或KE2009系列(例如，KE2095_60、 KE2095_50、 KE2095-40)或X-34-1547A/B、 X-34-1625A/B和X-34-1625A/B系列。这些自粘合液态硅橡胶不需要为将液态硅橡胶化学结合到热塑性表面上而对某些热塑性表面进行预处理。
在图示的实施例中，第一表面21和第二表面22为相对的主表面。 一个或多个孔24延伸通过呼吸器附接部件本体厚度，该厚度限定在相对的第一表面21和第二表面22之间。在呼吸器附接部件包覆成型的制造过程中，(形成硅树脂密封构件23的)液态硅树脂流过一个或多个孔24，并在硅树脂密封构件23和刚性呼吸器附接主体部分20之间形成机械互锁。 隔膜25可被固定到该呼吸器附接主体部分20上。该隔膜25偏向呼吸器附接主体部分20，以让单向空气流通过呼吸器附接主体部分20。 该呼吸器附接主体部分20还可包括卡销附接构件26。该卡销附接构件26有助于将呼吸器附接主体部分20紧固于呼吸保护面具10的颊部开口 12。该卡销附接构件26在呼吸保护面具10的颊部开口 12内或其附近与相配构件配合。这种卡销附接系统将图示的吸气阀18扣紧在呼吸保护面具10的颊部开口 12上。 装配时，图示的吸气阀18的硅树脂密封构件23设置在第一表面21和相邻的颊部开口 12表面之间，在密封构件表面与颊部开口表面的界面上形成气密性密封。术语"气密性密封"是指一种可实质上阻止未过滤空气或环境空气从连接界面处进入呼吸保护复合面罩ll内部的连接。 气密性通过真空渗漏测试进行测量。测试夹具由具有三个口的密封室组成。密封室的容积为约750cm3。呼吸器附接部件通过其卡销附接构件固定到三个口之一上。在测试夹具第二口上附接着能够测量密封室内部与环境空气之间压差(至少25cm水柱)的真空表。真空源附接到穿过截止阀的第三口上。为进行测试，打开截止阀，并且开启真空源以将密封室抽空到压力低于大气压25cm水柱(如真空表所示)。然后关闭截止阀和真空源。对密封室内的真空度监测60秒时间。空气向内渗漏会导致密封室内压力升高，从而降低真空度。就本公开而言，60秒后密封室和环境空气之间的压差大于15cm水柱。更理想的是，60秒后压差保持在24cm水柱以上。 图示的吸气阀18的硅树脂密封构件23也设置在第二表面22和附接的过滤空气源单元(未图示)之间。该过滤空气源单元可为化学或颗粒过滤盒或洁净空气源。该过滤空气源单元可经由呼吸器附接主体部分20上的卡销附接构件27附接到图示的吸气阀18。该卡销附接构件27与过滤空气源单元上的相配构件配合。因此，图示的吸气阀18的该硅树脂密封构件23在密封构件表面与过滤空气源单元的界面处形成气密性密封。
图5为示例性呼气阀16的透视图，未示出隔膜35(如图2所示)。图6为图5所示的呼气阀16的横截面透视图。呼气阀16包括具有第一表面31和第二表面32的聚合物刚性呼吸器附接主体部分30。硅树脂密封构件33化学结合到第一表面31上。
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该硅树脂密封构件33可通过将热固性硅树脂材料包覆成型到热塑性聚合物刚性 呼吸器附接主体部分30上而形成。该热固性硅树脂材料直接化学结合(即粘接结合或共 价键结合)到热塑性聚合物刚性呼吸器附接主体部分30的第一表面31上。术语"化学接 合或化学结合"如上文所述。 热塑性聚合物刚性呼吸器附接主体部分30可用任何有效的热塑性材料形成，如 上文所述。任何有效的热固性液态硅橡胶或材料可被用来形成硅树脂密封构件33，如上文 所述。 在图示的实施例中，第一表面31和第二表面32为相对的主表面。在一些实施例 中，一个或多个孔(未图示)延伸通过呼吸器附接部件本体厚度，该厚度限定在相对的第一 表面31和第二表面32之间。在呼吸器附接部件包覆成型的制造过程中，(形成硅树脂密 封构件23的)液态硅树脂流过一个或多个孔24，并在硅树脂密封构件23和刚性呼吸器附 接主体部分20之间形成机械互锁。 隔膜35可被固定到呼吸器附接主体部分30(见图2)上。该隔膜35偏向呼吸器 附接主体部分30而让单向的空气流通过呼吸器附接主体部分30。 该呼吸器附接主体部分30也可包括卡销附接构件36。该卡销附接构件36有助于 将呼吸器附接主体部分30扣紧在呼吸保护面具10的鼻部开口 13上。卡销附接构件36与 呼吸保护面具10的鼻部开口 13之内或相邻的相配构件配合。该卡销附接系统将图示的呼 气阀16扣紧到呼吸保护面具10的鼻部开口 13。 装配时，图示的呼气阀16的硅树脂密封构件33设置在第一表面31和相邻的鼻部 开口 13表面之间，在密封构件表面与鼻部开口表面的界面处形成气密性密封。术语"气密 性密封"上文有定义。 图7为示例性传声膜片14的透视图，图8为图7所示的传声膜片的剖切透视图 14。传声膜片14包括具有第一表面41和第二表面42的聚合物刚性呼吸器附接主体部分 40。硅树脂密封构件43被化学结合到第一表面41上。膜片45固定在聚合物刚性呼吸器 附接主体部分40上。膜片45有助于将呼吸器10使用者的声音传给他人。
硅树脂密封构件43可通过将热固性硅树脂材料包覆成型到热塑性聚合物刚性呼 吸器附接主体部分40上而形成。热固性硅树脂材料直接化学结合(即粘接结合或共价键 结合)到热塑性聚合物刚性呼吸器附接主体部分40第一表面41上。术语"化学接合或化 学结合"如上文所述。 热塑性聚合物刚性呼吸器附接主体部分40可由任何有效的热塑性材料形成，如 上文所述。任何有效的热固性液态硅橡胶或材料可被用来形成硅树脂密封构件43，如上文 所述。 在图示的实施例中，第一表面41和第二表面42为相对的主表面。在一些实施例 中，一个或多个孔(未图示)延伸通过呼吸器附接部件本体厚度，该厚度限定于相对的第一 表面41和第二表面42之间。在呼吸器附接部件的包覆成型制造过程中，(形成硅树脂密 封构件的)液态硅树脂流入一个或多个孔，在硅树脂密封构件和刚性呼吸器附接主体部分 之间形成机械互锁。 呼吸器附接主体部分40也可包括卡销附接构件46。卡销附接构件46有助于将呼 吸器附接主体部分40扣紧在呼吸保护面具10的鼻部开口 13上。卡销附接构件46与呼吸保护面具IO的鼻部开口 13之内或相邻的相配构件配合。该卡销附接系统将图示的传声膜片14扣紧在呼吸保护面具10的鼻部开口 13上。 装配时，图示的传声膜片14的硅树脂密封构件43设置在第一表面41和相邻的鼻部开口 13表面之间，在密封构件表面与鼻部开口表面的界面处形成气密性密封。术语"气密性密封"上文有定义。
通过一些测试来验证硅橡胶和热塑性材料的合适组合。尤其值得关注的是硅橡胶和热塑性材料之间的接合强度，它会影响气密性密封的耐久性。 研发了一种代用测试条以能够测量接合强度。测试条通过用热塑性材料模制长51mm、宽25mm、厚2mm的刚性平基片而制备。然后将基片夹在第二模具内，使得基片一端有6mm伸入第二模具腔体内。第二模具的腔体宽27mm，长49mm。该模具的深度为2mm，在紧邻基片伸出端处加深到4mm，使得硅树脂在注入模具腔体时在基片伸出端各侧形成lmm厚的层。所得到的测试条因此具有94mm的长度，并且一端为刚性热塑性基片片，另一端为硅橡胶。 将测试条两端夹在机械检测仪(例如，MTS 858型材料测试系统(MTSModel 858Material Test System) (MTS Systems Corporation,EdenPrairie，MN))的钳口内，拉伸测试条直到其断裂，然后记录失效发生时的力，通过这种方式测量基片材料与硅树脂之间的接合强度。表l给出了失效力的例子。实例1至4表明，通过适当的材料组合可以实现大于300N的接合强度。至于比较例CI和C2，其中硅树脂未与热塑性材料接合。
实例硅树脂热塑性基片平均失效力(N)
1Shin-Etsu KE2095-60RTP尼龙6/6136
2Wacker 3070-60RTP尼龙6/6303
3Dow LC-70-2004Zytel PA174
4Wacker 3070-60Zytel PA166
CIDow LC-70-2004RTP尼龙6/6未结合
C2Shin-Etsu KE2095-60Zytel PA未结合 Dow LC-70-2004硅树脂产自Dow Corning Corporation,MidlandMI ;RTP尼龙6/6是产自RTP Company,Winona，MN的一种聚酰胺；ZytelPA是产自E. I. du Pont de Nemours，Wilmington, DE的一种聚酰胺。 至此，对具有模制热固性弹性体密封件的呼吸器附接部件作了公开。本领域技术人员应该了解，可以用除了那些所公开实施例之外的其他实施例来实施本发明。所公开的实施例出于示例目的而不是限制目的而提供，并且本发明仅由后附的权利要求限定。
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权利要求
一种呼吸器附接部件，包括聚合物刚性呼吸器附接主体部分，其具有第一表面和第二表面；以及硅树脂密封构件，其化学结合到所述第一表面或第二表面。
2. 根据权利要求1所述的呼吸器附接部件，其中所述硅树脂密封构件化学结合到所述 第一表面和所述第二表面。
3. 根据权利要求1所述的呼吸器附接部件，其中所述第一表面和所述第二表面为由主 体部分厚度隔开的相对的主表面。
4. 根据权利要求1所述的呼吸器附接部件，其中所述聚合物刚性呼吸器附接主体部分 包含至少一个延伸通过所述聚合物刚性呼吸器附接主体部分的孔，并且所述硅树脂密封构 件贯穿所述孔。
5. 根据权利要求1所述的呼吸器附接部件，其中所述聚合物刚性呼吸器附接主体部分 包含延伸通过所述聚合物刚性呼吸器附接主体部分的多个孔，并且所述硅树脂密封构件贯 穿所述多个孔并化学结合到所述第一表面和所述第二表面。
6. 根据权利要求1所述的呼吸器附接部件，其中所述聚合物刚性呼吸器附接主体部分 包含延伸通过所述聚合物刚性呼吸器附接主体部分的口以及延伸通过所述聚合物刚性呼 吸器附接主体部分并设于所述口周围的多个孔，并且所述硅树脂密封构件设置在所述口周 围并贯穿所述多个孔。
7. 根据权利要求1所述的呼吸器附接部件，还包括隔膜，所述隔膜附接到所述聚合物 刚性呼吸器附接主体部分并形成吸气阀、呼气阀或传声膜片。
8. 根据权利要求1所述的呼吸器附接部件，其中所述聚合物刚性呼吸器附接主体部分 包含热塑性聚合物，所述硅树脂密封构件为热固性聚合物，并且所述热固性聚合物直接化 学结合于所述热塑性聚合物上。
9. 根据权利要求6所述的呼吸器附接部件，还包括附接于所述呼吸器附接部件的化学 或颗粒过滤盒。
10. —种呼吸器附接部件，包括聚合物刚性呼吸器附接主体部分，其具有由主体部分厚度隔开的第一主表面和相对的 第二主表面、以及多个孔，所述多个孔延伸通过所述聚合物刚性呼吸器附接主体部分；以及 硅树脂密封构件，其化学结合到所述第一主表面和第二主表面并贯穿所述多个孔。
11. 根据权利要求io所述的呼吸器附接部件，还包括附接到所述聚合物刚性呼吸器附接主体部分并形成吸气阀的隔膜。
12. —种呼吸保护面具，包括 聚合物刚性面罩主体部分；以及适形面部接触件，其附接到所述聚合物刚性面罩主体部分；以及呼吸器附接部件，其固定于所述聚合物刚性面罩主体部分，所述呼吸器附接部件包括聚合物刚性呼吸器附接主体部分，其具有附接表面；以及 硅树脂密封构件，其化学结合到所述附接表面。
13. 根据权利要求12所述的呼吸保护面具，其中所述呼吸器附接部件可拆卸地附接于 所述聚合物刚性面罩主体部分。
14. 根据权利要求12所述的呼吸保护面具，其中所述呼吸器附接部件还包括与所述附 接表面相对的第二表面，并且所述硅树脂密封构件与所述附接表面和所述第二表面两者化 学结合。
15. 根据权利要求12所述的呼吸保护面具，其中所述附接表面和所述第二表面为由主 体部分厚度隔开的相对的主表面。
16. 根据权利要求12所述的呼吸保护面具，其中所述聚合物刚性呼吸器附接主体部分 包含延伸通过所述聚合物刚性呼吸器附接主体部分的至少一个孔，并且所述硅树脂密封构 件贯穿所述孔。
17. 根据权利要求12所述的呼吸保护面具，其中所述聚合物刚性呼吸器附接主体部分 包含延伸通过所述聚合物刚性呼吸器附接主体部分的多个孔，并且所述硅树脂密封构件贯 穿所述多个孔。
18. 根据权利要求12所述的呼吸保护面具，其中所述聚合物刚性呼吸器附接主体部分 包括延伸通过所述聚合物刚性呼吸器附接主体部分的口以及延伸通过所述聚合物刚性呼 吸器附接主体部分并设置于所述口周围的多个孔，并且所述硅树脂密封构件设置在所述口 周围并贯穿所述多个孔，并且隔膜被附接于所述呼吸器附接主体部分。
19. 根据权利要求12所述的呼吸保护面具，还包括附接于所述聚合物刚性呼吸器附接主体部分的化学或颗粒过滤盒。
20. 根据权利要求12所述的呼吸保护面具，其中所述呼吸保护面具还包括附接于所述 聚合物刚性面罩主体部分的传声膜片。
全文摘要
本发明描述了呼吸器附接部件，并且包括具有第一表面和第二表面的聚合物刚性呼吸器附接主体部分以及化学结合到所述第一或第二表面的硅树脂密封构件。
文档编号A62B9/04GK101784304SQ200880103795
公开日2010年7月21日 申请日期2008年7月23日 优先权日2007年8月31日
发明者保罗·J·弗拉尼根, 肖恩·M·伯克, 詹姆斯·R·贝茨 申请人:3M创新有限公司
技术领域：
本公开涉及呼吸器附接部件，特别涉及具有模制热固性弹性体密封件的呼吸器附
接部件。
背景技术：
呼吸器通过过滤方法提供排除空气传播物质的呼吸保护和/或以其他方式来促 成洁净空气之获取。这些装置的一个特点是在使用者和呼吸器的其他功能部件之间形成有 密封件，且该密封件形成在呼吸器的功能部件和结构部件之间。 设计这些呼吸器时要考虑到将空气源吸入部件、呼出部件和/或传声膜片气密性 紧固到呼吸器的结构部件上。这种气密性密封往往需要独立的垫圈和/或机械密封件，这 会增加呼吸器设计的复杂性及成本。
发明内容
本公开涉及呼吸器附接部件，特别地涉及具有模制热固性弹性体密封件的呼吸器 附接部件。本公开还涉及包括具有模制热固性弹性体密封件的呼吸器附接部件的呼吸器。 该模制热固性弹性体密封件化学结合于呼吸器附接部件的至少一个或两个表面。在许多实 施例中，硅树脂密封构件贯穿到呼吸器附接部件本体的至少一个孔中。 在第一实施例中，呼吸器附接部件包括具有第一表面和第二表面的聚合物刚性呼 吸器附接主体部分以及化学结合于第一或第二表面的硅树脂密封构件。在一些实施例中， 该硅树脂密封构件可被化学结合到呼吸器附接主体部分的至少两个相对的主表面上。在某 些情况下，该硅树脂密封构件也可贯穿到一些延伸通过呼吸器附接主体部分的孔中。
在另一实施例中，呼吸器附接部件包括聚合物刚性呼吸器附接主体部分具有由 主体部分厚度隔开的第一主表面和相对的第二主表面以及延伸通过聚合物刚性呼吸器附 接主体部分的多个孔，硅树脂密封构件化学结合到第一主表面和第二主表面并穿入这些孔 中。 在又一实施例中，一种呼吸保护面具包括聚合物刚性面罩主体部分和附接到该聚 合物刚性面罩主体部分的适形面部接触件。呼吸器附接部件被固定在该聚合物刚性面罩主 体部分上。该呼吸器附接部件包括具有附接表面的聚合物刚性呼吸器附接主体部分，并且 硅树脂密封构件被化学结合到该附接表面上。
通过以下参照附图对本发明多种实施例的详细说明，可以更全面地理解本发明， 其中 图1为示例性全面罩呼吸器的透视图；
图2为示例性全面罩呼吸器的分解透视图；
图3为呼吸器附接部件的透视4
图4为图3所示的呼吸器附接部件的横截面透视图； 图5为呼吸器附接部件的透视图； 图6为图5所示的呼吸器附接部件的横截面透视图； 图7为呼吸器附接部件的透视图；以及 图8为图7所示的呼吸器附接部件的横截面透视图。 附图未必按比例绘制。在附图中使用的类似标号表示类似的部件。然而，应当理 解的是在给定附图中使用指称部件的标号并无意限制另一附图中相同标号的部件。
具体实施例方式
在下面的描述中，参考形成本说明之一部分的附图，并且其中通过图示说明若干 具体实施例。应当理解，可构思并形成其他的实施例而不脱离本发明的范围或精神。因此， 以下的详细描述不应在限定意义上理解。 除非另外指明，本文所用的所有科技术语具有在本领域通常使用的含义。本文给
出的定义旨在便于理解文中频繁使用的某些术语，并无限制本发明的范围之意图。 除非另外指明，说明书和权利要求中用来表述特征尺寸、数量和物理性能的所有
数字在所有情况下均应理解为附有修饰词"约"。因此，除非指明相反情况，否则在上述说明
书和所附权利要求中列出的数值参数均为可根据本领域技术人员利用本文所公开的教导
内容而获知的所需特性而改变的近似值。 用端值表述的数值范围包括该范围内所包含的所有数值(例如，1至5包括1、 1. 5、2、2. 75、3、3. 80、4和5)及该范围内的任意范围。 本说明书以及所附权利要求中的单数形式"一种"、"该"和"所述"涵盖具有多个 指称物的实施例，除非其内容确指另外的情况。如本说明书和所附权利要求书中所用，术语 "或"的含义通常包括"和/或"，除非其内容确指另外的情况。 术语"呼吸器"是指个人佩戴的个人呼吸保护装置，用于在空气进入人体呼吸系统 之前对空气进行过滤。该术语涵盖全面罩呼吸器、半面罩呼吸器、供气型头罩、电动滤尘呼 吸器及自给式呼吸装置。 用语"全面罩呼吸器"意指一种戴在人的鼻、嘴和眼上的呼吸器。 本公开涉及呼吸器附接部件，特别涉及具有模制热固性弹性体密封件的呼吸器附
接部件。本公开还涉及包括具有模制热固性弹性体密封件的呼吸器附接部件的呼吸器。该
模制热固性弹性体密封件化学结合到附接部件的至少一个或两个表面上。在许多实施例
中，该硅树脂密封构件贯穿呼吸器附接部件本体。这些呼吸器附接部件在硅树脂密封构件
和聚合物刚性附接部件之间具有坚固的接合。对本发明的多个方面的认识将通过对下面给
出的实例的讨论来获得，虽然本发明并不受此限制。 在该呼吸器附接部件上包覆成型的热固性弹性体密封件形成与附接部件本体整 体接合的密封构件。已发现这种结构可增强该密封件的耐久性，并防止碎片夹入附接部件 本体和热固性弹性体密封件之间。这种该整体结构还可减少组装部件的数量及部件尺寸的 变化。文中描述的这种包覆成型的热固性弹性体密封材料也不要求为了将热固性弹性体密 封件化学地附接到附接部件本体上而对附接部件本体打底。 图1为示例性全面罩呼吸器10的透视图。图2为该示例性全面罩呼吸器10的分解透视图。该呼吸保护面具IO包括附接到若干呼吸器附接部件的聚合物刚性面罩本体11、 面屏11或透镜ll，这些呼吸器附接部件例如包括具有与一个或多个吸气阀18连接的任 选的化学或颗粒过滤盒(未图示)的一个或多个吸气阀18 ;—个或多个呼气阀16 ;—个或 多个传声膜片14，；和/或一个或多个形成为可将呼吸器10扣紧到使用者头部的头带或带
状物34。阀盖8设于呼气阀16和传声膜片14上。 呼吸器10包括适形面部接触件9，该面部接触件被适形地做成可让呼吸器本体或 面屏11舒适地支承在人的鼻部与嘴部。图示的呼吸器10包括两个颊部开口 12和两个鼻 部开口 13。图1示出两个颊部开口 12，其中一个颊部开口不包含呼吸器附接部件，另一个 颊部开口包括包含吸气阀18。图2示出颊部开口 12中的吸气阀18。 呼吸器附接部件14、 16和18用例如卡销附接系统等有效的方法设于或固定在开 口 12和13中。卡销附接系统构造成可将两部分附接到一起，该两部分包括不同于主要为 螺纹的构件，使得只需将一部分至少部分地插入另一部分内，并且将一部分相对于另一部 分旋转，就可不必多次转动而将两部分连接。 虽然图1和图2示出了具有一个或两个颊部吸气阀18、鼻部呼气阀16和鼻部传声 膜片14的呼吸保护面具IO，但可采用任何有效的呼吸保护配置方式。例如，呼吸保护面具 10可根据需要而设有附接到化学或颗粒过滤盒或洁净空气源的单个吸气阀，以及一个或两 个呼气阀或一个或多个传声膜片。 图3为示例性吸气阀18的透视图，图4为图3所示的示例性吸气阀18的剖切透 视图。吸气阀18包含具有第一表面21和第二表面22的聚合物刚性呼吸器附接主体部分 20。硅树脂密封构件23化学结合在第一表面21和第二表面22上。 硅树脂密封构件23可通过将热固性硅树脂材料包覆成型到热塑性聚合物刚性呼 吸器附接主体部分20上而形成。热固性硅树脂材料直接化学接合(即粘接结合或共价键 结合)到热塑性聚合物刚性呼吸器附接主体部分20第一表面21和第二表面22上。
术语"化学接合或化学结合"是指与原子和分子之间的吸引作用相关的物理过程， 包括共价键和离子键以及氢键和范氏键，并且往往可以取决于聚合物刚性呼吸器附接主体 部分表面上的可用官能团及其与热固性硅树脂材料的反应。在许多实施例中，热固性硅树 脂材料是经过选择的，因此无需对热塑性聚合物刚性呼吸器附接主体部分进行预处理。换 言之，热固性硅树脂材料自粘合于热塑性聚合物刚性呼吸器附接主体部分。为了在包覆成 型过程中固化热固性硅树脂材料，往往将热固性硅树脂材料加热至足以固化热固性硅树脂 材料但低于热塑性聚合物刚性呼吸器附接主体部分的玻璃化转变温度的温度。
如以下的一些实例所示，化学接合程度可通过平均失效力测试法来测定。在许多 实施例中，该平均失效力为25N以上、50N以上、100N以上、150N以上、200N以上或300N以 上。 该热塑性聚合物刚性呼吸器附接主体部分20可用任何有效的热塑性材料形成。
在许多实施例中，该热塑性聚合物刚性呼吸器附接主体部分20由聚酰胺(如尼龙)、聚碳酸
酯、聚对苯二酸丁二醇酯、聚苯醚、聚邻苯二甲酰胺或它们的混合物形成。 任何有效的热固性液态硅橡胶或材料可用来形成该硅树脂密封构件23。液态硅橡
胶为具有低压縮永久变形、高稳定性且能够抵抗极端高温和极端低温的高纯度铂固化硅树 脂。由于该材料的热固性性质，液态硅树脂注模常常需要特殊处理(例如强分布混合)，并且在将材料推入加热腔和硫化之前保持材料冷却。硅橡胶是具有硅酮和氧原子交替的主链以及甲基或乙烯基侧基的热固性弹性体系列。硅橡胶可以在很大的温度范围内维持其机械性能，并且硅橡胶内甲基的存在使该材料具有疏水性。 示例性热固性硅树脂材料包括可借助于以下商品名称获得的自粘合液态硅橡胶产自德国慕尼黑Wacker-Silicones的ELASTOSIL LR 3070 ;产自日本Shin-EtsuChemical Co. ， LTD.的KE2095或KE2009系列(例如，KE2095_60、 KE2095_50、 KE2095-40)或X-34-1547A/B、 X-34-1625A/B和X-34-1625A/B系列。这些自粘合液态硅橡胶不需要为将液态硅橡胶化学结合到热塑性表面上而对某些热塑性表面进行预处理。
在图示的实施例中，第一表面21和第二表面22为相对的主表面。 一个或多个孔24延伸通过呼吸器附接部件本体厚度，该厚度限定在相对的第一表面21和第二表面22之间。在呼吸器附接部件包覆成型的制造过程中，(形成硅树脂密封构件23的)液态硅树脂流过一个或多个孔24，并在硅树脂密封构件23和刚性呼吸器附接主体部分20之间形成机械互锁。 隔膜25可被固定到该呼吸器附接主体部分20上。该隔膜25偏向呼吸器附接主体部分20，以让单向空气流通过呼吸器附接主体部分20。 该呼吸器附接主体部分20还可包括卡销附接构件26。该卡销附接构件26有助于将呼吸器附接主体部分20紧固于呼吸保护面具10的颊部开口 12。该卡销附接构件26在呼吸保护面具10的颊部开口 12内或其附近与相配构件配合。这种卡销附接系统将图示的吸气阀18扣紧在呼吸保护面具10的颊部开口 12上。 装配时，图示的吸气阀18的硅树脂密封构件23设置在第一表面21和相邻的颊部开口 12表面之间，在密封构件表面与颊部开口表面的界面上形成气密性密封。术语"气密性密封"是指一种可实质上阻止未过滤空气或环境空气从连接界面处进入呼吸保护复合面罩ll内部的连接。 气密性通过真空渗漏测试进行测量。测试夹具由具有三个口的密封室组成。密封室的容积为约750cm3。呼吸器附接部件通过其卡销附接构件固定到三个口之一上。在测试夹具第二口上附接着能够测量密封室内部与环境空气之间压差(至少25cm水柱)的真空表。真空源附接到穿过截止阀的第三口上。为进行测试，打开截止阀，并且开启真空源以将密封室抽空到压力低于大气压25cm水柱(如真空表所示)。然后关闭截止阀和真空源。对密封室内的真空度监测60秒时间。空气向内渗漏会导致密封室内压力升高，从而降低真空度。就本公开而言，60秒后密封室和环境空气之间的压差大于15cm水柱。更理想的是，60秒后压差保持在24cm水柱以上。 图示的吸气阀18的硅树脂密封构件23也设置在第二表面22和附接的过滤空气源单元(未图示)之间。该过滤空气源单元可为化学或颗粒过滤盒或洁净空气源。该过滤空气源单元可经由呼吸器附接主体部分20上的卡销附接构件27附接到图示的吸气阀18。该卡销附接构件27与过滤空气源单元上的相配构件配合。因此，图示的吸气阀18的该硅树脂密封构件23在密封构件表面与过滤空气源单元的界面处形成气密性密封。
图5为示例性呼气阀16的透视图，未示出隔膜35(如图2所示)。图6为图5所示的呼气阀16的横截面透视图。呼气阀16包括具有第一表面31和第二表面32的聚合物刚性呼吸器附接主体部分30。硅树脂密封构件33化学结合到第一表面31上。
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该硅树脂密封构件33可通过将热固性硅树脂材料包覆成型到热塑性聚合物刚性 呼吸器附接主体部分30上而形成。该热固性硅树脂材料直接化学结合(即粘接结合或共 价键结合)到热塑性聚合物刚性呼吸器附接主体部分30的第一表面31上。术语"化学接 合或化学结合"如上文所述。 热塑性聚合物刚性呼吸器附接主体部分30可用任何有效的热塑性材料形成，如 上文所述。任何有效的热固性液态硅橡胶或材料可被用来形成硅树脂密封构件33，如上文 所述。 在图示的实施例中，第一表面31和第二表面32为相对的主表面。在一些实施例 中，一个或多个孔(未图示)延伸通过呼吸器附接部件本体厚度，该厚度限定在相对的第一 表面31和第二表面32之间。在呼吸器附接部件包覆成型的制造过程中，(形成硅树脂密 封构件23的)液态硅树脂流过一个或多个孔24，并在硅树脂密封构件23和刚性呼吸器附 接主体部分20之间形成机械互锁。 隔膜35可被固定到呼吸器附接主体部分30(见图2)上。该隔膜35偏向呼吸器 附接主体部分30而让单向的空气流通过呼吸器附接主体部分30。 该呼吸器附接主体部分30也可包括卡销附接构件36。该卡销附接构件36有助于 将呼吸器附接主体部分30扣紧在呼吸保护面具10的鼻部开口 13上。卡销附接构件36与 呼吸保护面具10的鼻部开口 13之内或相邻的相配构件配合。该卡销附接系统将图示的呼 气阀16扣紧到呼吸保护面具10的鼻部开口 13。 装配时，图示的呼气阀16的硅树脂密封构件33设置在第一表面31和相邻的鼻部 开口 13表面之间，在密封构件表面与鼻部开口表面的界面处形成气密性密封。术语"气密 性密封"上文有定义。 图7为示例性传声膜片14的透视图，图8为图7所示的传声膜片的剖切透视图 14。传声膜片14包括具有第一表面41和第二表面42的聚合物刚性呼吸器附接主体部分 40。硅树脂密封构件43被化学结合到第一表面41上。膜片45固定在聚合物刚性呼吸器 附接主体部分40上。膜片45有助于将呼吸器10使用者的声音传给他人。
硅树脂密封构件43可通过将热固性硅树脂材料包覆成型到热塑性聚合物刚性呼 吸器附接主体部分40上而形成。热固性硅树脂材料直接化学结合(即粘接结合或共价键 结合)到热塑性聚合物刚性呼吸器附接主体部分40第一表面41上。术语"化学接合或化 学结合"如上文所述。 热塑性聚合物刚性呼吸器附接主体部分40可由任何有效的热塑性材料形成，如 上文所述。任何有效的热固性液态硅橡胶或材料可被用来形成硅树脂密封构件43，如上文 所述。 在图示的实施例中，第一表面41和第二表面42为相对的主表面。在一些实施例 中，一个或多个孔(未图示)延伸通过呼吸器附接部件本体厚度，该厚度限定于相对的第一 表面41和第二表面42之间。在呼吸器附接部件的包覆成型制造过程中，(形成硅树脂密 封构件的)液态硅树脂流入一个或多个孔，在硅树脂密封构件和刚性呼吸器附接主体部分 之间形成机械互锁。 呼吸器附接主体部分40也可包括卡销附接构件46。卡销附接构件46有助于将呼 吸器附接主体部分40扣紧在呼吸保护面具10的鼻部开口 13上。卡销附接构件46与呼吸保护面具IO的鼻部开口 13之内或相邻的相配构件配合。该卡销附接系统将图示的传声膜片14扣紧在呼吸保护面具10的鼻部开口 13上。 装配时，图示的传声膜片14的硅树脂密封构件43设置在第一表面41和相邻的鼻部开口 13表面之间，在密封构件表面与鼻部开口表面的界面处形成气密性密封。术语"气密性密封"上文有定义。
通过一些测试来验证硅橡胶和热塑性材料的合适组合。尤其值得关注的是硅橡胶和热塑性材料之间的接合强度，它会影响气密性密封的耐久性。 研发了一种代用测试条以能够测量接合强度。测试条通过用热塑性材料模制长51mm、宽25mm、厚2mm的刚性平基片而制备。然后将基片夹在第二模具内，使得基片一端有6mm伸入第二模具腔体内。第二模具的腔体宽27mm，长49mm。该模具的深度为2mm，在紧邻基片伸出端处加深到4mm，使得硅树脂在注入模具腔体时在基片伸出端各侧形成lmm厚的层。所得到的测试条因此具有94mm的长度，并且一端为刚性热塑性基片片，另一端为硅橡胶。 将测试条两端夹在机械检测仪(例如，MTS 858型材料测试系统(MTSModel 858Material Test System) (MTS Systems Corporation,EdenPrairie，MN))的钳口内，拉伸测试条直到其断裂，然后记录失效发生时的力，通过这种方式测量基片材料与硅树脂之间的接合强度。表l给出了失效力的例子。实例1至4表明，通过适当的材料组合可以实现大于300N的接合强度。至于比较例CI和C2，其中硅树脂未与热塑性材料接合。
实例硅树脂热塑性基片平均失效力(N)
1Shin-Etsu KE2095-60RTP尼龙6/6136
2Wacker 3070-60RTP尼龙6/6303
3Dow LC-70-2004Zytel PA174
4Wacker 3070-60Zytel PA166
CIDow LC-70-2004RTP尼龙6/6未结合
C2Shin-Etsu KE2095-60Zytel PA未结合 Dow LC-70-2004硅树脂产自Dow Corning Corporation,MidlandMI ;RTP尼龙6/6是产自RTP Company,Winona，MN的一种聚酰胺；ZytelPA是产自E. I. du Pont de Nemours，Wilmington, DE的一种聚酰胺。 至此，对具有模制热固性弹性体密封件的呼吸器附接部件作了公开。本领域技术人员应该了解，可以用除了那些所公开实施例之外的其他实施例来实施本发明。所公开的实施例出于示例目的而不是限制目的而提供，并且本发明仅由后附的权利要求限定。
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权利要求
一种呼吸器附接部件，包括聚合物刚性呼吸器附接主体部分，其具有第一表面和第二表面；以及硅树脂密封构件，其化学结合到所述第一表面或第二表面。
2. 根据权利要求1所述的呼吸器附接部件，其中所述硅树脂密封构件化学结合到所述 第一表面和所述第二表面。
3. 根据权利要求1所述的呼吸器附接部件，其中所述第一表面和所述第二表面为由主 体部分厚度隔开的相对的主表面。
4. 根据权利要求1所述的呼吸器附接部件，其中所述聚合物刚性呼吸器附接主体部分 包含至少一个延伸通过所述聚合物刚性呼吸器附接主体部分的孔，并且所述硅树脂密封构 件贯穿所述孔。
5. 根据权利要求1所述的呼吸器附接部件，其中所述聚合物刚性呼吸器附接主体部分 包含延伸通过所述聚合物刚性呼吸器附接主体部分的多个孔，并且所述硅树脂密封构件贯 穿所述多个孔并化学结合到所述第一表面和所述第二表面。
6. 根据权利要求1所述的呼吸器附接部件，其中所述聚合物刚性呼吸器附接主体部分 包含延伸通过所述聚合物刚性呼吸器附接主体部分的口以及延伸通过所述聚合物刚性呼 吸器附接主体部分并设于所述口周围的多个孔，并且所述硅树脂密封构件设置在所述口周 围并贯穿所述多个孔。
7. 根据权利要求1所述的呼吸器附接部件，还包括隔膜，所述隔膜附接到所述聚合物 刚性呼吸器附接主体部分并形成吸气阀、呼气阀或传声膜片。
8. 根据权利要求1所述的呼吸器附接部件，其中所述聚合物刚性呼吸器附接主体部分 包含热塑性聚合物，所述硅树脂密封构件为热固性聚合物，并且所述热固性聚合物直接化 学结合于所述热塑性聚合物上。
9. 根据权利要求6所述的呼吸器附接部件，还包括附接于所述呼吸器附接部件的化学 或颗粒过滤盒。
10. —种呼吸器附接部件，包括聚合物刚性呼吸器附接主体部分，其具有由主体部分厚度隔开的第一主表面和相对的 第二主表面、以及多个孔，所述多个孔延伸通过所述聚合物刚性呼吸器附接主体部分；以及 硅树脂密封构件，其化学结合到所述第一主表面和第二主表面并贯穿所述多个孔。
11. 根据权利要求io所述的呼吸器附接部件，还包括附接到所述聚合物刚性呼吸器附接主体部分并形成吸气阀的隔膜。
12. —种呼吸保护面具，包括 聚合物刚性面罩主体部分；以及适形面部接触件，其附接到所述聚合物刚性面罩主体部分；以及呼吸器附接部件，其固定于所述聚合物刚性面罩主体部分，所述呼吸器附接部件包括聚合物刚性呼吸器附接主体部分，其具有附接表面；以及 硅树脂密封构件，其化学结合到所述附接表面。
13. 根据权利要求12所述的呼吸保护面具，其中所述呼吸器附接部件可拆卸地附接于 所述聚合物刚性面罩主体部分。
14. 根据权利要求12所述的呼吸保护面具，其中所述呼吸器附接部件还包括与所述附 接表面相对的第二表面，并且所述硅树脂密封构件与所述附接表面和所述第二表面两者化 学结合。
15. 根据权利要求12所述的呼吸保护面具，其中所述附接表面和所述第二表面为由主 体部分厚度隔开的相对的主表面。
16. 根据权利要求12所述的呼吸保护面具，其中所述聚合物刚性呼吸器附接主体部分 包含延伸通过所述聚合物刚性呼吸器附接主体部分的至少一个孔，并且所述硅树脂密封构 件贯穿所述孔。
17. 根据权利要求12所述的呼吸保护面具，其中所述聚合物刚性呼吸器附接主体部分 包含延伸通过所述聚合物刚性呼吸器附接主体部分的多个孔，并且所述硅树脂密封构件贯 穿所述多个孔。
18. 根据权利要求12所述的呼吸保护面具，其中所述聚合物刚性呼吸器附接主体部分 包括延伸通过所述聚合物刚性呼吸器附接主体部分的口以及延伸通过所述聚合物刚性呼 吸器附接主体部分并设置于所述口周围的多个孔，并且所述硅树脂密封构件设置在所述口 周围并贯穿所述多个孔，并且隔膜被附接于所述呼吸器附接主体部分。
19. 根据权利要求12所述的呼吸保护面具，还包括附接于所述聚合物刚性呼吸器附接主体部分的化学或颗粒过滤盒。
20. 根据权利要求12所述的呼吸保护面具，其中所述呼吸保护面具还包括附接于所述 聚合物刚性面罩主体部分的传声膜片。
全文摘要
本发明描述了呼吸器附接部件，并且包括具有第一表面和第二表面的聚合物刚性呼吸器附接主体部分以及化学结合到所述第一或第二表面的硅树脂密封构件。
文档编号A62B9/04GK101784304SQ200880103795
公开日2010年7月21日 申请日期2008年7月23日 优先权日2007年8月31日
发明者保罗·J·弗拉尼根, 肖恩·M·伯克, 詹姆斯·R·贝茨 申请人:3M创新有限公司
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