具有带激活的折叠凸缘的过滤面罩呼吸器的制造方法

具有带激活的折叠凸缘的过滤面罩呼吸器的制造方法
【专利说明】具有带激活的折叠凸缘的过滤面罩呼吸器
[0001]本发明涉及一种具有折叠外部凸缘的过滤面罩呼吸器，所述凸缘具有匹配面罩主体周边区段的前缘。
【背景技术】
[0002]呼吸器通常出于两个常见目的中的至少一个而戴于人的呼吸通道之上:(I)防止杂质或污染物进入佩戴者的呼吸系统；以及(2)保护其它人或物不暴露于由佩戴者呼出的病原体和其它污染物中。在第一种情况下，在空气中包含对佩戴者有害的粒子的环境中佩戴呼吸器，例如在汽车车身修理店中。在第二种情况下，在对其它人或物有污染风险的环境中佩戴呼吸器，例如在手术室或洁净室中。
[0003]已设计出多种呼吸器来满足这些用途中的任一者(或两者)的需要。一些呼吸器被归类为“过滤面罩”，因为面罩主体本身用作过滤机制。与结合可附接式滤筒(参见如授予Yuschak等人的美国专利RE39, 493)或嵌件成型滤芯(参见如授予Braun的美国专利4，790，306)使用橡胶或弹性体面罩主体的呼吸器不同，过滤面罩呼吸器被设计成使过滤介质覆盖整个面罩主体的大部分，从而无需安装或更换滤筒。这些过滤面罩呼吸器常常具有下列两种构型之一:模制的呼吸器和平折式呼吸器。
[0004]模制的过滤面罩呼吸器通常包含热粘结纤维非织造纤维网或透孔塑料网，以向面罩主体提供其杯状构造。模制的呼吸器在使用和储存两者的期间往往会保持相同的形状。因此，这些呼吸器无法折叠成扁平状以用于储存和运输。公开了模制的过滤面罩呼吸器的专利的例子包括以下美国专利:授予Kronzer等人的7，131,442 ;授予Angadjivand等人的6，923，182 和 6，041，782 ;授予 Dyrud 等人的 4，807，619 ；以及授予 Berg 等人的 4，536，440。
[0005]顾名思义，平折式呼吸器可折叠成扁平状以用于运输和储存。该呼吸器在使用时也可展开成杯状构造。平折式呼吸器的例子示出于以下美国专利中:授予Bostock等人的6，568，392 和 6，484，722 ；以及授予 Chen 的 6，394，090。
[0006]虽然平折式呼吸器的方便之处在于它们可折叠成扁平状以用于储存和运输，但这些呼吸器在使用期间往往更难以保持其杯状构造。因此，平折式呼吸器的设计研宄人员已经向这些面罩提供了焊接线、接缝和折叠，以有助于使用期间保持其杯状构造。加强构件也已并入面罩主体的面板中(参见授予Duffy等人的美国专利申请公开2001/0067700、授予Duffy等人的2010/0154805和授予Spoo等人的美国外观设计专利659，821)。如下所述，本发明提供了在使用期间提高非模制的、过滤面罩的结构完整性的另一种方法，并且还提供了一种具有洁净外观的呼吸面罩。

【发明内容】

[0007]本发明提供了一种包括面罩主体和带具的过滤面罩呼吸器。所述面罩主体具有主要部分，所述主要部分包含一个或多个过滤介质层且具有位于所述主要部分的相反侧上的第一凸缘和第二凸缘。所述第一凸缘和所述第二凸缘能够朝向所述主要部分向内折叠。所述带具包括各自具有第一端部和第二端部的两个带。所述第一端部和所述第二端部分别固定到所述第一凸缘和所述第二凸缘，使得有两个端部以间隔开的关系固定到每个翼片，以使得当所述呼吸器正被戴上时，所述带具有沿循佩戴者耳部上方的路径的第一区段和沿循佩戴者耳部下方的路径的第二区段。当所述呼吸器被戴上时，所述第二带被置于张力下，并且其中此类张力使得所述翼片向下折叠成接触所述主要部分。
[0008]本发明还提供了一种包括面罩主体和带具的过滤面罩呼吸器。所述面罩主体包括主要部分，所述主要部分包含一个或多个过滤介质层且具有位于所述主要部分的相反侧上的第一凸缘和第二凸缘。所述第一凸缘和所述第二凸缘各自能够在分界线处朝向所述主要部分向下折叠。所述带具还包括各自具有第一端部和第二端部的第一带和第二带。所述第二带的所述第一端部和所述第二端部分别固定到所述第一凸缘和所述第二凸缘，使得每个固定点均与所述分界线间隔开至少I厘米。当所述呼吸器被戴上时，至少所述第二带被置于张力下，并且其中此类张力使得所述翼片向下折叠成接触所述主要部分。
[0009]本发明的优点在于其在使用期间形成具有非凡的结构完整性或抗塌缩强度的刚性杯状面罩主体。
[0010]术语表
[0011]下文说明的术语将具有以下含义:
[0012]“包括”是指其定义如同专利术语中的标准的定义，是大致与“包含”、“具有”或“含有”同义的开放式术语。虽然“包括”、“包含”、“具有”和“含有”以及它们的变形是常用的开放式术语，但本发明也可以使用较狭义的术语(例如“基本由...组成”)来适当地描述，较狭义的术语为半开放式术语的原因在于它仅排除了那些将对本发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；
[0013]“洁净空气”是指已过滤除去污染物的一定体积的大气环境空气；
[0014]“污染物”是指粒子(包括粉尘、薄雾和烟雾)和/或一般来讲不会被视为粒子但可能悬浮在空气中的其它物质(如有机蒸气等)；
[0015]“横跨维度”是从前面观察呼吸器时从左到右跨越呼吸器横向延伸的维度；
[0016]“杯状构造”是指能够充分覆盖人的鼻部和口部的任何容器类型形状；
[0017]“外部气体空间”是指呼出的气体在穿过且超出面罩主体和/或呼气阀之后进入其中的环境大气气体空间；
[0018]“过滤面罩”是指面罩主体本身被设计成过滤穿过它的空气；不存在附接到面罩主体上或模制成面罩主体来实现此目的的可独立识别的滤筒或嵌件成型滤芯；
[0019]“过滤器”或“过滤层”是指一个或多个透气材料层，所述一个或多个层适于从穿过它的空气流中除去污染物(例如粒子)的主要目的；
[0020]“过滤介质”是指透气的结构，该结构设计成移除穿过它的空气中的污染物；
[0021]“过滤结构”是指过滤空气的大致透气的构造；
[0022]“第一侧”是指位于垂直于横跨维度来对分面罩主体的平面一侧上的面罩主体区域；
[0023]“凸缘”是指赋予其从中突出的主体结构完整性或强度的突出部件；
[0024]“向内折叠”是指朝向从其延伸的部分往回弯曲；
[0025]“朝前”是指从面罩主体周边延伸；
[0026]“带具”是指有助于在佩戴者脸上支承面罩主体的结构或部件的组合；
[0027]“一体的”是指同时一起制造，即作为一个部件制成，而不是随后接合在一起的两个独立制造的部件；
[0028]“内部气体空间”是指面罩主体与人脸之间的空间；
[0029]“前缘”是指未附接的边缘；
[0030]“分界线”是指折线、接缝、焊接线、粘结线、缝线、铰合线和/或其任意组合；
[0031]“主要部分”是指面罩主体的杯状部分；
[0032]“面罩主体”是指透气的结构，其被设计成贴合在人的鼻部和口部上方，并且有助于限定与外部气体空间分离的内部气体空间(包括将其层与部件接合在一起的接缝和结合线)；
[0033]“匹配”是指基本上沿循类似的路径；
[0034]“鼻夹”是指机械装置(而不是鼻部泡沫)，所述装置适于在面罩主体上使用，以改善至少围绕佩戴者鼻部的密封；
[0035]“周边”是指面罩主体的外边缘，当某人正戴上呼吸器时，该外边缘将大致紧邻佩戴者脸设置；
[0036]“褶绉”是指设计为在自身上或在自身上往回折叠的部分；
[0037]“聚合物型”和“塑性的”各自是指材料，该材料主要包含一种或多种聚合物，并且也可以包含其他成分；
[0038]“多个”是指两个或更多个；
[0039]“呼吸器”是指由某人佩戴以向佩戴者提供洁净空气以供呼吸的空气过滤装置；
[0040]“第二侧”是指位于与横跨维度垂直来平分面罩主体的平面一侧上的面罩主体区域(第二侧与第一侧相反)；
[0041]“紧密的贴合性”或“紧密地贴合”是指(在面罩主体和佩戴者脸之间)提供基本上气密的(或大体上不漏的)贴合；
[0042]“拉袢”是指显示具有用于附接另一个部件的足够表面积的部件；并且
[0043]“横向延伸”是指一般来讲在横跨维度上延伸。
【附图说明】
[0044]图1为根据本发明的平折式过滤面罩呼吸器10被佩戴人脸上时的前透视图；
[0045]图2为处于非打开构型的图1所示呼吸器10的俯视图；
[0046]图3为沿着图2的线3-3截取的面罩主体12的剖视图；
[0047]图4为沿着图3的线4-4截取的过滤结构16的剖视图；
[0048]图5为可结合本发明使用的面罩主体12的前视图；并且
[0049]图6为根据本发明的呼吸器10的左侧视图。
【具体实施方式】
[0050]为了实施本发明，提供了一种过滤面罩呼吸器，所述过滤面罩呼吸器具有设置在面罩主体的相反的第一侧和第二侧上的第一凸缘和第二凸缘。已发现第一凸缘和第二凸缘有利于为面罩主体提供改善的结构完整性以使其在使用期间从佩戴者的口部保持成间隔开的杯状构造。平折式呼吸器并未模制成永久脸贴合形状，且因此其可具有在长时间佩戴之后丧失其所需的脸贴合构型的趋势。例如，佩戴者可在使用期间无意中使面罩主体撞击外部物体。温暖的呼出空气中和周围环境中的水分可造成面罩刚度的损失，从而可使得面罩主体内部接触佩戴者脸。提供向内折叠以接触面罩主体的主要部分的第一凸缘和第二凸缘有助于在使用期间保持期望的不接触脸的杯状脸构造。< br>[0051]图1示出了可结合本发明使用以提供洁净空气供佩戴者呼吸的过滤面罩呼吸器10的例子。过滤面罩呼吸器10包括面罩主体12和带具14。面罩主体12具有过滤结构16，吸入的空气在进入佩戴者的呼吸系统之前必须穿过该过滤结构。过滤结构16移除来自周围环境的污染物，以使得佩戴者呼吸洁净空气。面罩主体12包括顶部18和底部20。顶部18和底部20被分界线22分开。在此具体实施例中，分界线22为从左到右跨越面罩主体中部横向延伸的折线或褶绉。面罩主体12还包括周边24，所述周边包括上区段24a和下区段24b。带具14具有固定到第一凸缘30a的第一上部带26。带具14还具有同样固定到第一凸缘30a的第二下部带27。存在位于面罩主体12的主要部分28的相反侧上的第二凸缘30b (图2)。第一凸缘30a和第二凸缘30b能够朝向主要部分28向内折叠。带具带26，27各自具有第一端部29a和第二端部29b (图2)。第一端部29a和第二端部29b分别固定到第一凸缘30a和第二凸缘30b，使得有两个端部29a，29b以间隔开的关系固定到每个翼片30a，30b，以使得当所述呼吸器正被戴上时，第一带26具有沿循佩戴者耳部上方的路径的第一区段且第二带27具有沿循佩戴者耳部下方的路径的第二区段。当呼吸器被戴上时，带26，27各自被置于张力下，且此类张力，特别是带27上的张力在呼吸器的使用期间使得翼片30a，30b向下折叠成接触面罩主体12的主要部分28。
[0052]图2不出了第一凸缘30a和第二凸缘30b分别位于面罩主体12的相反侧31a, 31b上。平面32平分面罩主体12以限定第一侧31a和第二侧31b。第一带26和第二带27各自附接到凸缘30a，30bο在使用中，当呼吸器12佩戴在使用者的鼻部和口部上方时，第二带27上的张力使得凸缘30a和30b朝向过滤结构16向内折叠成接触所述过滤结构。每个凸缘占的表面积通常为约I至15平方厘米，更通常为约2至12平方厘米，并且甚至更通常为约5至10平方厘米。凸缘30a，30b可一体地或非一体地固定到面罩主体12的主要部分28，并且可具有设置在其上以增强凸缘刚度的焊接点或粘结点35。或者，可以利用粘合剂层增强凸缘刚度。当沿着凸缘的主表面弯曲时，凸缘可具有至少10兆帕(MPa)，更通常为至少20MPa的挠曲模量。在上端处，挠曲模量通常小于lOOMPa，更通常小于60MPa。凸缘30a，30b通常还从面罩主体12上的分界线36a，36b延伸至少2毫米(mm)，更通常至少5mm，甚至更通常至少I至2cm。凸缘30a，30b可包括构成面罩主体的过滤结构16的各种层中的一个或多个或全部。与过滤结构16不同，包括凸缘30a，30b的层可被压缩，从而使其变得几乎不可渗透流体。凸缘30b，30a可以为用于制备面罩主体的过滤结构16的材料的延伸，或可以由单独的材料(诸如刚性或半刚性塑料)制成。面罩主体周边24a还可具有一系列粘结点或焊接点35以将面罩主体12的各个层接合在一起。周边因此可能不是非常流体可渗透的。可能除其中存在粘结点、焊接点或折线的区域以外，过滤结构16的其余部分(从周边向内)可为在其伸展表面的大部分上完全流体可渗透的。第一凸缘30a和第二凸缘30b可分别在第一分界线36a和第二分界线36b处接合到面罩主体12且可围绕大致平行于这些分界线的轴旋转或折叠。带26，27中的每一者的第一端部29a和第二端部29b (图2)沿大致平行于前缘33的线固定到凸缘30a，30b中的每一者。凸缘30a，30b可在分界线36a，36b处与面罩主体12的主要部分28交汇。第二带27固定点与分界线36a，36b间隔开至少I厘米。带固定点与分界线的此间距形成使凸缘能够在呼吸器10被戴上时固定地折叠抵靠在主要部分28上的杠杆臂。分界线通常为至少3厘米(cm)长。更通常，施加使得凸缘向下折叠的张力的带与分界线36a，36b间隔开1.5cm或以上。上固定点通常与分界线36a，36b间隔开小于Icm的距离。
[0053]第一分界线36a和第二分界线36b与平面32成一角度α错开，在非打开状况下俯视或仰视面罩主体时，所述平面垂直于面罩主体12的周边24a延伸。角度α可以为约O至约60度，更通常为约30至45度。顶部18可包括一个或多个褶线38，所述褶线从第一分界线36a横向延伸到第二分界线36b。
[0054]图3示出了根据本发明的面罩主体12的褶绉构型的例子。如图所示，面罩主体12的上部或面板18还可包括褶绉38和40以及半个褶绉22。面罩主体12的下部或面板20可包括褶绉42和44以及半个褶绉22。褶绉22将面罩主体12的上部18和下部20分隔开。面罩主体12的下部20可包括与上部18相同、更多或更少的过滤介质表面积。面罩主体12还可包括周边纤维网，所述周边纤维网沿着其周边固定到面罩主体。周边纤维网可以在周边24a, 24b处折叠到面罩主体的上方。周边纤维网也可以是围绕24a和24b的边缘折叠并固定的内覆盖纤维网的延伸。鼻夹56(图5)可中心邻近过滤结构16和周边纤维网之间的周边区段24a设置在面罩主体的上部18上。鼻夹56可以由能够由佩戴者手动调适以贴合佩戴者鼻部的轮廓的柔韧金属或塑料制成。
[0055]图4示出了过滤结构16可包括一个或多个层，例如内覆盖纤维网58、外覆盖纤维网60和过滤层62。内覆盖纤维网58和外覆盖纤维网60可被提供用于保护过滤层62并防止过滤层62中的纤维变松散并进入面罩内部。在使用呼吸器期间，空气在进入面罩内部之前依次穿过层60，62和58。然后，佩戴者可吸入面罩主体的内部气体空间内的空气。当佩戴者呼气时，空气沿相反的方向依次穿过层58，62和60。作为另外一种选择，可在面罩主体上设置呼气阀(未示出)以允许呼出空气从内部气体空间快速清除以进入外部气体空间，而不穿过过滤结构16。通常，应选择可提供舒适感(特别是在与佩戴者脸接触的过滤结构的侧上提供舒适感)的非织造材料来制成覆盖纤维网58和60。可结合本发明的支承结构使用的多种过滤层和覆盖纤维网的构造将在下文中更详细地描述。过滤结构还可具有结构结网或网片，所述结构结网或网片并置抵靠在层58，60或62中的至少一者或多者上，通常抵靠在外覆盖纤维网60的外表面上。此种网片的使用在名称为Expandable FaceMask with Reinforcing Netting(具有加固结网的可伸展式面罩)的美国专利申请公开2010/0154806A1中有所描述。为了提高佩戴者贴合性和舒适度，可将弹性体面密封件固定到过滤结构16的周边。当正戴上呼吸器时，此类面密封件可向内径向延伸以接触佩戴者脸。面密封件的例子在以下专利中有所描述:授予Bostock等人的美国专利6，568，392、授予Springett等人的美国专利5，617, 849、授予Maryyanek等人的美国专利4，600, 002 ;和授予Yard的加拿大专利1，296，487。面罩主体周边24还可在鼻部区域中折叠到其自身上以实现紧密的贴合性一参见美国专利申请公开2011/0315144A1。
[0056]图5示出了面罩主体12处于应用构型。在使用期间，凸缘30a，30b被设置成接触面罩主体12的主要部分28的第一侧和第二侧。凸缘30a，30b可朝向面罩主体向内折叠。当凸缘朝向面罩主体12的主要部分28拉入时，呼吸器表现为模制式呼吸器，而不是平折式呼吸器。即，呼吸器呈现更好地能够在使用期间更好地保持那种形状的结构杯状构造。因此，具有朝向面罩主体12的主要部分28拉入的凸缘30a，30b的本发明的呼吸器在某种意义上是模制式呼吸器与平折式呼吸器的混合体。
[0057]图6也示出了向下折叠成接触面罩主体12的过滤结构16的底部20的凸缘30a。沿着线36a的凸缘延伸及其与过滤结构16的底部20的接触设置促成所示出的不接触脸的杯状构造。面罩主体12可在潮湿的环境下在许多小时的使用期间保持此期望的形状而无塌缩的风险。
[0058]讨滤结构
[0059]结合本发明使用的过滤结构可以采用多种不同的形状和构型。过滤结构通常被适形处理，从而它靠着支承结构或在支承结构内正确贴合。一般来讲，过滤结构的形状和构型对应于面罩主体的大致形状。尽管已示出过滤结构具有包括过滤层和两个覆盖纤维网的多个层，但过滤结构可以只是包括过滤层或过滤层的组合。例如，可在更确定且选择性的下游过滤层上游设置预过滤层。另外，可将吸附材料诸如活性炭设置在构成过滤结构的纤维和/或多层之间。而且，还可将单独的颗粒过滤层结合吸附层一起使用，以提供对颗粒和蒸气两者的过滤。过滤结构可以包括有助于提供杯状构造的一个或多个加强层。过滤结构也可具有有助于其结构完整性的一条或多条水平和/或垂直分界线。然而，使用根据本发明的第一凸缘和第二凸缘可能会使对此类加强层和分界线的需要成为多余的。
[0060]用于本发明的面罩主体中的过滤结构可为粒子捕集型过滤器或气体和蒸气型过滤器的结构。过滤结构也可为防止液体从过滤层的一侧转移到另一侧的阻挡层，以防止例如液体气溶胶或液体飞溅(如血液)渗入所述过滤层。根据应用需求，可以使用多层类似或相异的过滤介质，以构造本发明的过滤结构。可以在本发明的分层面罩主体中有利地利用的过滤器一般来讲具有低压降(例如在13.8厘米每秒的面速度下为小于约195至295帕斯卡)，以最小化面罩佩戴者的呼吸工作量。另外，过滤层可为柔性的并可具有足够的剪切强度，从而它们在预期的使用条件下一般都会保持其结构。粒子捕集过滤器的例子包括一个或多个精细无机纤维(例如玻璃纤维)或聚合物合成纤维。合成纤维网可以包括由工艺诸如熔吹工艺制成的驻极体充电的聚合物微纤维。由已充电的聚丙烯形成的聚烯烃微纤维特别适用于微粒捕集应用。替代的过滤层可以包含用于从呼吸空气中除去危害性气体或恶臭气体的吸附剂组分。吸附剂可 以包括通过粘合剂、粘结剂或纤维结构粘附在过滤层中的粉末或颗粒剂一参见授予Springett等人的美国专利6，334，671和授予Braun的美国专利3，971，373。吸附剂层可以通过涂覆基底(例如纤维或网状泡沫)来形成，以形成薄的粘附层。吸附剂材料可以包括经过或没有经过化学处理的活性炭、多孔氧化铝-二氧化硅催化剂基底、和氧化铝。可适应于各种构型的吸附性过滤结构的例子在授予Senkus等人的美国专利6，391，429中有所描述。
[0061]通常对过滤层进行挑选，以实现所需的过滤效果。通常过滤层将从穿过它的气流中移除高百分比的粒子和/或其它污染物。对于纤维过滤层而言，根据将要过滤掉的物质种类选择纤维，并且通常对纤维进行选择，以使得在模制操作中它们不粘结在一起。如上文所述，过滤层可以具有多种形状和形式，并且通常具有约0.2毫米(mm)至I厘米(cm)，更通常为约0.3mm至0.5cm的厚度，并且它可以是大致为平面的网，或者它也可以是波纹形的以提供扩大的表面积——例如，参见授予Braun等人的美国专利5，804，295和5，656，368。所述过滤层还可以包括用粘结剂或任何其它方式接合在一起的多个过滤层。已知的(或随后开发的)用于形成过滤层的基本上任何适合的材料都可以用作过滤材料。熔喷纤维网，例如在 Wente, Van A., Superfine Thermoplastic Fibers, 48 Indus.Engn.Chem., 1342 etseq.(1956)(超细热塑性纤维，48工业与工程化学，第1342页及后续页等(1956年))中所述，特别是以永久带电(驻极体)的形式存在时是特别可用的(参见例如授予Kubik等人的美国专利4，215，682)。这些熔吹纤维可以是有效纤维直径小于约20微米(μπι)的微纤维(称为“吹塑微纤维”，简称BMF)，通常为约I至12 μ m的微纤维。有效纤维直径可根据在1952年伦敦的机械工程师学会(Institut1n Of Mechanical Engineers)的会议记录IB中的、Davis，C.N.的 The Separat1n Of Airborne Dust Particles (空载粉尘粒子的分离)来测定。包含由聚丙烯、聚(4-甲基-1-戊烯)、以及它们的组合形成的纤维的BMF纤维网是特别优选的。如在van Turnhout的美国专利Re.31，285中教导的带电荷的原纤化膜的纤维、以及松香羊毛纤维网和玻璃纤维网或溶液吹塑纤维网、或静电喷涂纤维网(特别是以微薄膜的形式)也可为合适的。可如授予Eitzman等人的美国专利6，824，718、授予Angadjivand等人的美国专利6，783, 574、授予Insley等人的美国专利6，743, 464、授予Eitzman等人的美国专利6, 454, 986和6, 406, 657以及授予Angadjivand等人的美国专利6，375，886和5，496，507所公开的那样，让纤维接触水来赋予纤维电荷。也可如授予Klasse等人的美国专利4，588, 537所公开的那样，通过电晕充电，或如授予Brown的美国专利4，798，850所公开的那样，通过摩擦充电来赋予纤维电荷。此外，可以将添加剂包含在纤维中，以增强通过水充电法制备的纤维网的过滤性能(参见授予Rousseau等人的美国专利5，908，598)。尤其可以将氟原子设置在过滤层中的纤维表面处，以改善油雾环境中的过滤性能，参见授予Jones等人的美国专利6，398，847BU6, 397，458B1和6，409，806B1。驻极体BMF过滤层的通常基重为约10至100克/平方米。当根据例如授予Angadjivand等人的’ 507专利中所述的技术进行充电并且包括在Jones等人的专利中提到的氟原子时，基重可以分别为约20至40g/m2和约10至30g/m2。
[0062]可使用内覆盖纤维网，从而得到用于接触佩戴者脸的平滑表面，并且可使用外覆盖纤维网，以收集面罩主体中的松散纤维或获得美观效果。覆盖纤维网通常不会为过滤结构提供任何基本的过滤益处，但当其设置在过滤层的外部上(或上游)时可以起到预滤器的作用。为了获得适当程度的舒适性，内覆盖纤维网优选地具有较低的基重，并由较精细的纤维形成。更具体地讲，可以将覆盖纤维网制成具有约5至50g/m2(通常为10至30g/m2)的基重，并且纤维可以小于3.5旦尼尔(通常小于2旦尼尔、更通常小于I旦尼尔，但大于
0.1旦尼尔)。在覆盖纤维网中使用的纤维具有约5至24微米，通常约7至18微米，且更通常约8至12微米的平均纤维直径。覆盖纤维网材料可以具有一定程度的弹性(在断裂时通常、但不一定是100%至200% )，并且可塑性变形。
[0063]适用于覆盖纤维网的材料可以为吹塑微纤维(BMF)材料，特别是聚烯烃BMF材料，例如聚丙烯BMF材料(包括聚丙烯共混物，以及聚丙烯和聚乙烯的共混物)。制备用于覆盖纤维网的BMF材料的合适工艺在授予Sabee等人的美国专利4，013, 816中有所描述。可以通过将纤维收集在光滑表面(通常为表面光滑的筒或旋转收集器)上来形成纤维网一参见授予Berrigan等人的美国专利6，492，286。也可以使用纺粘纤维。
[0064]典型的覆盖纤维网可以由聚丙烯或者包含50重量百分比或更多的聚丙烯的聚丙烯/聚烯烃共混物制成。已经发现，这些材料能够给佩戴者带来高度的柔软性和舒适性，并且当过滤材料为聚丙烯BMF材料时，能够在层与层之间不需要粘合剂的情况下保持固定到过滤材料。适于在覆盖纤维网中使用的聚烯烃材料可包括例如单一聚丙烯、两种聚丙烯的共混物、以及聚丙烯与聚乙烯的共混物、聚丙烯与聚(4-甲基-1-戊烯)的共混物、和/或聚丙烯与聚丁烯的共混物。用于覆盖纤维网的纤维的一个例子是由得自埃克森美孚公司(Exxon Corporat1n)的聚丙稀树脂“Escorene 3505G”制成的聚丙稀BMF，其提供约25g/m2的基重，并且具有在0.2至3.1的范围内(100根纤维的平均测量值为约0.8)的纤维的纤度。另一种适合的纤维为聚丙稀/聚乙稀BMF(由包含85%的树脂“Escorene3505G”和15%的同样得自埃克森美孚公司(Exxon Corporat1n)的乙稀/a-稀径共聚物“Exact 4023”的混合物制备)，其提供约25g/m2的基重，且具有约0.8的平均纤维的纤度。适合的纺粘材料得自德国派纳的Corovin GmbH公司(Corovin GmbH (Peine, Germany)),商品名为“Corosoft Plus 20，，、“Corosoft Classic 20” 和 “Corovin PP-S-14，，，并且聚丙稀/粘胶纤维梳理材料得自芬兰纳基拉的J.W.Suominen OY公司(J.W.SuominenOY (Nakila, Finland))，商品名为 “370/15”。
[0065]本发明中所使用的覆盖纤维网优选地在处理之后具有很少的从纤维网表面突出的纤维，并因此具有平滑的外表面。可以在本发明中使用的覆盖纤维网的例子公开于例如授予Angadjivand的美国专利6，041, 782、授予Bostock等人的美国专利6，123, 077和授予Bostock 等人的 WO 96/28216A 中。
_] 呼吸器部件
[0067]带具中所用的一个或多个带可以由多种材料制成，例如热固性橡胶、热塑性弹性体、编织或针织的纱线/橡胶组合、非弹性编织组分等等。所述一个或多个带可以由弹性材料制成，例如弹性编织材料。所述带优选地能够伸长到大于其总长度的两倍并恢复其松弛状态。所述带也可能增加到其松弛状态长度的三倍或四倍，且当移除张力时可恢复到其初始状态而不会对其有任何损坏。因此，弹性极限优选地为不小于带处于其松弛状态时的长度的二倍、三倍或四倍。通常，一个或多个带为约20至30cm长、3至1mm宽和约0.9至
1.5_厚。一个或多个带可作为连续的带从第一拉袢延伸至第二拉袢，或带可以具有多个部分，这些部分可用其他扣件或扣环进一步接合在一起。例如，带可以具有用扣件接合在一起的第一部分和第二部分，当从脸移除面罩主体时，所述扣件能够被佩戴者快速解开。可结合本发明使用的带的例子示于授予Xue等人的美国专利6，332，465中。可用于将带的一个或多个部分接合在一起的紧固或扣紧机构的例子示于例如以下美国专利中:授予Brostrom等人的 6，062，221 ;授予5印口&13的5，237，986 ;以及授予 Chien 的 EPl, 495，785A1。带也可为类似于授予Chen等人的美国专利6，394，090所示的带的耳挂带。
[0068]如上文所述，可以将呼气阀附接到面罩主体，以便于吹扫来自内部气体空间的呼出空气。使用呼气阀可以通过快速清除来自面罩内部的湿热的呼出空气来提高佩戴者的舒适度。例如，参见授予Martin等人的美国专利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。提供合适的压降且可适当地固定到面罩主体的基本上任何呼气阀都可以结合本发明使用，以将来自内部气体空间的呼出空气迅速地传送到外部气体空间。
[0069]本发明中所使用的鼻夹本质上可以为有助于改善佩戴者鼻部上方的贴合性的任何额外的部件。由于佩带者脸呈现在鼻部区域中，故鼻夹可用于更好地帮助实现此位置中的正确贴合性。鼻夹可以包括例如柔韧的极软的柔韧性金属(诸如铝)，从而可成形为使面罩在 佩戴者鼻部上方及鼻部与脸颊交界处保持所需的贴合关系。适用鼻夹的例子在美国专利5，558，089和Des.412,573(授予Castigl1ne)中示出。其他鼻夹在美国专利申请12/238，737 (提交于2008年9月26日)、美国专利公开2007-0044803A1 (提交于2005年8月25日)和2007-0068529A1 (提交于2005年9月27日)中有所描述。
[0070]
[0071]面罩压缩韧性测试
[0072]面罩压缩韧性测试用于确定面罩在渐进压溃负荷下的抗塌缩强度。测试是在面罩主体周边附接到椭圆形平台的情况下进行的。所述平台模拟佩带者脸的二维突出。随着面罩安装到夹具上，组件在压缩测试设备中垂直对准。压缩负荷然后通过附接到测力传感器的板逐渐地施加至面罩主体，所述板平行于平台且沿着面罩主体的中心轴对准。所述板被构造成具有76毫米的直径的圆形。所述板中心位于面罩主体上，以使得在整个压缩循环中保持与面罩主体的全面接触。所使用的测试设备为可得自纽约州斯卡斯代尔的微系统公司(Micro Systems (Scarsdale, New York))的TA-XT plus质构分析仪。椭圆形面罩安装夹具具有155mm的长轴长度和95mm的短轴长度以及3mm的厚度。面罩主体周边固定到夹具周边。随着面罩主体固定到板，组件牢牢地安装到测试设备中，且压缩循环开始。压缩板的X头速度为每秒5mm，且压缩负荷被记录为从与面罩主体接触的点一直到压溃点的25mm的克力(gf)。压溃力在完整的压缩循环内的点处记录，且由那些点表示的曲线下的面积计算和表示为力-位移曲线下的面积。此面积值示出测试面罩的抗压强度或韧性并且以__&为单位给出。
[0073]实例I
[0074]组装具有附图中所示的呼吸器10的构型的呼吸器。将此呼吸器安装在上述面罩压缩韧性测试中所述的测试夹具上。以两种构型来测试所述呼吸器:(I)凸缘如在图2中一样从面罩主体延伸；和(2)凸缘如在图6中一样由于带张力而与面罩主体保持接触以模拟应用构型。在第一种情况下，呼吸器展示了 4，094mm-gf的抗压强度；而在第二种情况下，抗压强度为6613mm-gf，提高了 62%。
[0075]在不脱离本发明的实质和范围的前提下，可对本发明进行各种修改和更改。因此，本发明并不限于上述内容，而是受以下权利要求书及其任何等同物提及的限制的控制。
[0076]本发明也可以在不存在本文未具体描述的任何元件的情况下适当地实施。
[0077]将上面引用的所有专利和专利申请(包括背景部分中的那些)全部以引用的方式并入本文中。当在此类并入的文件中的公开内容与上述说明书之间存在冲突或差异时，应以上述说明书为准。
【主权项】
1.一种过滤面罩呼吸器，所述过滤面罩呼吸器包括: (a)面罩主体，所述面罩主体包括主要部分，所述主要部分包含一个或多个过滤介质层并且具有位于所述主要部分的相反侧上的第一凸缘和第二凸缘，所述第一凸缘和所述第二凸缘能够朝向所述主要部分向内折叠；和 (b)带具，所述带具包括各自具有第一端部和第二端部的第一带和第二带，所述第一端部和所述第二端部分别固定到所述第一凸缘和所述第二凸缘，使得有两个端部以间隔开的关系固定到每个翼片，以使得当所述过滤面罩呼吸器正被戴上时，所述第一带具有沿循佩戴者耳部上方的路径的第一区段且所述第二带具有沿循佩戴者耳部下方的路径的第二区段，其中当所述呼吸器被戴上时，至少所述第二带被置于张力下，并且其中此类张力使得所述翼片被向下折叠成接触所述主要部分。2.根据权利要求1所述的过滤面罩呼吸器，其中所述面罩主体具有分别位于所述面罩主体的第一侧和第二侧上的第一分界线和第二分界线，并且其中所述第一带在离所述第一分界线和所述第二分界线不超过I厘米的距离处固定到所述第一凸缘和所述第二凸缘，并且所述第二带在离所述第一分界线和所述第二分界线大于1.5厘米的距离处固定到所述第一凸缘和所述第二凸缘。3.根据权利要求2所述的过滤面罩呼吸器，其中所述第一带在离所述第一分界线和所述第二分界线不超过0.75厘米的距离处固定到所述第一凸缘和所述第二凸缘，并且所述第二带在离所述第一分界线和所述第二分界线大于2厘米的距离处固定到所述第一凸缘和所述第二凸缘。4.根据权利要求1所述的过滤面罩呼吸器，其中所述第一带和所述第二带的所述第一端部和所述第二端部沿大致平行于所述第一凸缘和所述第二凸缘的前缘的线固定到所述第一凸缘和所述第二凸缘中的每一个凸缘上。5.根据权利要求1所述的过滤面罩呼吸器，其中每个凸缘在折线处与所述面罩主体的所述主要部分交汇，所述第二端部在离所述折线至少I厘米处固定到所述凸缘。6.根据权利要求2所述的过滤面罩呼吸器，其中所述第一带和所述第二带中的每一个带的所述第一端部和所述第二端部沿大致平行于所述前缘的线固定到所述第一凸缘和所述第二凸缘中的每一个凸缘。7.根据权利要求6所述的过滤面罩呼吸器，其中所述第一凸缘和所述第二凸缘中的每一个凸缘在折线处与所述面罩主体的所述主要部分交汇，所述第二端部在离所述折线至少I厘米处固定到所述凸缘。8.根据权利要求7所述的过滤面罩呼吸器，其中所述折线为至少3厘米长。9.根据权利要求2所述的过滤面罩呼吸器，其中每个凸缘具有设置在其中以增强凸缘刚度的焊接点或粘结点。10.根据权利要求2所述的过滤面罩呼吸器，其中粘合剂层设置在所述凸缘中的层之间。11.根据权利要求9所述的过滤面罩呼吸器，其中所述第一凸缘和所述第二凸缘具有至少10兆帕(MPa)并小于10MPa的挠曲模量。12.根据权利要求9所述的过滤面罩呼吸器，其中所述第一凸缘和所述第二凸缘具有至少20兆帕(MPa)并小于60MPa的挠曲模量。13.根据权利要求9所述的过滤面罩呼吸器，其中所述第一凸缘和所述第二凸缘从所述面罩主体上的分界线延伸至少1cm。14.根据权利要求13所述的过滤面罩呼吸器，其中所述第一凸缘和所述第二凸缘从所述面罩主体上的分界线延伸至少2cm。15.根据权利要求13所述的过滤面罩呼吸器，其中所述第一凸缘和所述第二凸缘包括构成所述面罩主体的过滤结构的多种层中的一个或多个或全部。16.一种过滤面罩呼吸器，所述过滤面罩呼吸器包括: (a)面罩主体，所述面罩主体包括主要部分，所述主要部分包含一个或多个过滤介质层并且具有位于所述主要部分的相反侧上的第一凸缘和第二凸缘，所述第一凸缘和所述第二凸缘各自能够在分界线处朝向所述主要部分向下折叠；和 (b)带具，所述带具包括各自具有第一端部和第二端部的第一带和第二带，所述第一带和所述第二带中的至少一者的至少一个端部固定到所述第一凸缘和所述第二凸缘，使得所述第一带和所述第二带的端部在离所述分界线至少I厘米的距离处固定到所述第一凸缘和所述第二凸缘两者，并且其中当所述过滤面罩呼吸器被戴上时，来自所述第一带和/或所述第二带的张力使得所述翼片被向下折叠成接触所述主要部分。17.根据权利要求16所述的过滤面罩呼吸器，其中所述第一带和所述第二带各自为耳挂带。18.根据权利要求16所述的过滤面罩呼吸器，其中所述第二带的所述第一端部和所述第二端部分别固定到所述第一凸缘和所述第二凸缘，使得每个固定点与所述分界线间隔开所述至少I厘米，其中当所述呼吸器被戴上时，至少所述第二带被置于张力下，并且其中此类张力使得所述翼片被向下折叠成接触所述主要部分。19.根据权利要求16所述的过滤面罩呼吸器，其中所述第一带和所述第二带中的至少一个带的端部在离所述第一分界线和所述第二分界线大于1.5厘米的距离处固定到所述第一凸缘和所述第二凸缘中的每一者。20.一种过滤面罩呼吸器，所述过滤面罩呼吸器包括: (a)面罩主体，所述面罩主体包括主要部分，所述主要部分包含一个或多个过滤介质层并且具有位于所述主要部分的相反侧上的第一凸缘和第二凸缘，所述第一凸缘和所述第二凸缘能够朝向所述主要部分向内折叠；和 (b)带具，所述带具包括各自具有第一端部和第二端部的第一带和第二带，所述第一端部和所述第二端部分别固定到所述第一凸缘和所述第二凸缘，使得有两个端部以间隔开的关系固定到每个翼片，以使得当所述呼吸器正被戴上时，所述第一带具有沿循佩戴者耳部上方的路径的第一区段且所述第二带具有沿循佩戴者耳部下方的路径的第二区段，其中当所述呼吸器被戴上时，第二带被置于张力下，其中此类张力使得所述翼片被向下折叠成接触所述主要部分，并且其中每个凸缘在折线处与所述面罩主体的所述主要部分交汇，所述第二带至所述凸缘的固定点与所述折线间隔开至少I厘米。
【专利摘要】本发明提供了一种过滤面罩呼吸器10，所述过滤面罩呼吸器包括面罩主体12和带具14。所述面罩主体12具有主要部分28，所述主要部分包含一个或多个过滤介质层62并且具有第一凸缘30a和第二凸缘30b，所述第一凸缘和所述第二凸缘位于第一分界线36a和第二分界线36b处的所述主体部分28的相反侧上。所述第一凸缘30a和所述第二凸缘30b能够朝向所述主要部分28向下折叠。所述带具14包括一个或多个带26,27，所述带各自具有第一端部29a和第二端部29b。所述第一带和所述第二带固定到所述第一凸缘30a和所述第二凸缘30b，使得存在与所述分界线间隔开至少1厘米的带附接点。带张力和与所述分界线的间距使得翼片被向下折叠成接触所述主要部分以提高抗压强度。
【IPC分类】A62B23/02, A62B18/02, A62B7/10
【公开号】CN104884130
【申请号】CN201380066267
【发明人】迪安·R·达菲
【申请人】3M创新有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2013年12月11日
【公告号】EP2938408A1, US20140182599, WO2014105423A1