СКЛАДНОЙ РЕСПИРАТОР С ЛИЦЕВОЙ МАСКОЙ ТИПА FFP3
FOLDABLE FILTER RESPIRATOR WITH A FACE MASK FFP3

Настоящее изобретение относится к складным фильтрующим респираторам с лицевой маской, в частности к респираторам с основной частью маски, содержащей складную центральную часть. Такие респираторы подходят для работы в среде, подверженной запылению сажей или другими частицами.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Респираторы обычно носят поверх дыхательных путей человека по меньшей мере с одной из двух обычных целей: (1) для предотвращения попадания засорений или загрязнений в дыхательные пути пользователя, носящего респиратор; и (2) для защиты других людей или вещей от воздействия патогенных факторов и других загрязнений, выдыхаемых пользователем, носящим респиратор. В первой ситуации респиратор носят в окружающей среде, в которой воздух содержит частицы, наносящие вред пользователю, носящему респиратор, например, в кузовной мастерской. Во второй ситуации респиратор носят в окружающей среде, в которой присутствует риск загрязнения других людей или вещей, например, в операционной или чистой комнате.
Было разработано множество респираторов для достижения одной из этих целей или их обеих. Некоторые респираторы относят к категории «фильтрующих лицевых масок», так как сама основная часть маски выполняет функцию фильтрующего механизма. В отличие от респираторов, в которых используют резину или эластомерные основные части масок в сочетании с прикрепляемыми картриджами фильтра (см., например, патент США RE 39,493, Ющак (Yuschak) и др.) или вставными формованными элементами фильтра (см., например, патент США 4,790,306, Браун (Braun)), фильтрующие респираторы с лицевой маской выполнены с наличием покрытия из фильтрующей среды на большей части основной части маски с тем, чтобы исключить необходимость в установке или замене картриджа фильтра. Фильтрующие респираторы с лицевой маской обычно изготовляют в одной из двух конфигураций: формованные респираторы и плоские складные респираторы.
Формованные фильтрующие респираторы с лицевой маской содержат равномерно размещенные нетканые полотна из термоскрепленных волокон или сквозных пластиковых полотен для выполнения основной части маски с чашевидной конфигурацией. Формованные респираторы характеризуются сохранением одинаковой формы во время использования и хранения. Примеры патентов, раскрывающих формованные фильтрующие респираторы с лицевой маской, включают патенты США 7,131,442, Кронцер (Kronzer) и др., 6,923,182, 6,041,782, Ангадживанд (Angadjivand) и др., 4,850,347, Сков (Skov), 4,807,619, Дируд (Dyrud) и др., 4,536,440 Берг (Berg) и промышленный образец 285,374, Хьюбер (Huber) и др.
Плоские складные респираторы могут быть сложены с образованием более компактной формы для транспортировки и хранения и с образованием чашеобразной формы во время использования респиратора. Примеры плоских складных респираторов приведены в патентах США 6,568,392 и 6,484,722, Восток (Bostock) и др., в патенте США 6,394,090, Чен (Chen), европейском патенте №2298419, Спу (Spoo) и др.
Плоские складные респираторы, как правило, имеют основную часть маски, которая содержит центральную часть. Центральная часть, как правило, является самой большой частью маски. Центральная часть обычно закрывает рот и по меньшей мере часть носа, по меньшей мере ноздри, когда маска надета пользователем.
В одном типе плоских складных респираторов маска содержит части, которые могут быть сложены в центральную часть или разложены за пределы центральной части, а сама центральная часть сохраняет свою форму и не складывается. Маски такого типа, как правило, содержат один или более слоев жесткости в центральной части, которые помогают сохранять форму центральной части в сложенном или разложенном положении.
Плоские складные респираторы другого типа имеют складную центральную часть. Маски со складной центральной частью обычно содержат по меньшей мере одну линию сгиба в центральной части, как правило, делящей пополам центральную часть на две части. Такие маски, как правило, не содержат слоев жесткости, по меньшей мере в центральной части.
Респираторные маски квалифицируются согласно их фильтрующей способности на три класса: FFP1, FFP2 и FFP3, причем FFP3 имеет самые строгие требования.
Существует необходимость в создании плоских складных респираторов со складной центральной частью, которые соответствуют стандартам FFP3 (EN149:2001).
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Глоссарий
Приведенные далее термины следует понимать в соответствии с определениями:
«содержит (или содержащий)» следует понимать в стандартном значении, используемом в патентной терминологии, термин является неограничивающим, в общем синонимичным терминам «включающий», «имеющий» или «вмещающий». Несмотря на то что термины «содержит», «включает», «имеющий» и «содержащий» и их производные являются общеупотребимыми открытыми терминами, настоящее изобретение также может быть подходящим образом описано с использованием более узких терминов, таких как «состоит по существу из», который является частично ограничивающим термином, так как он исключает только те объекты или элементы, которые оказывают отрицательный эффект на производительность оригинального респиратора в его целевом назначении;
«чистый воздух» означает объем воздуха окружающей атмосферы, обработанный фильтрованием для удаления загрязнений;
«загрязнения» означает частицы (включая пыль, туманы и пары) и/или другие вещества, которые обычно не считают частицами (например, пары органических веществ и т.д.), но которые могут пребывать во взвешенном состоянии в воздухе;
«поперечный размер» означает размер, проходящий в боковом направлении через респиратор от одной стороны к другой при рассмотрении респиратора спереди;
«чашеобразная конфигурация» означает любую форму сосуда, выполненную с возможностью подходящего покрывания носа и рта человека;
«наружная газовая среда» означает окружающую атмосферную газовую среду, в которую газ проникает после прохождения через основную часть маски и/или клапан выдоха и за их пределы;
«фильтрующая лицевая маска» означает, что сама основная часть маски выполнена с возможностью фильтрации воздуха, проходящего через нее; при этом для достижения этой цели отсутствуют отдельно идентифицируемые картриджи фильтра или вставные формованные элементы фильтра, скрепленные с основной частью маски или сформованные внутри нее;
«фильтр» или «фильтрующий слой» означает один или большее количество слоев из воздухопроницаемого материала, при этом слой или слои соответственно выполнен или выполнены для удаления загрязнений (например, частиц) из потока воздуха, проходящего через него;
«фильтрующая конструкция» означает воздухопроницаемую конструкцию, выполненную с возможностью удаления загрязнений из воздуха, проходящего через эту конструкцию. Фильтрующая конструкция содержит фильтрующий слой или множество слоев фильтрации.
«первая сторона» означает область основной части маски, расположенную на одной стороне плоскости, пересекающей эту основную часть маски перпендикулярно поперечному размеру;
«подгонка» означает любое из надевания, снимания или регулировки основной части маски, или их сочетание;
«выступ» означает выступающую часть, имеющую площадь поверхности, достаточную для удержания этой выступающей части человеком;
«фронтально» означает проходящий по направлению от периметра основной части маски при нахождении этой основной части маски в сложенном состоянии;
«лямка» означает конструкцию или сочетание частей, способствующих поддержанию основной части маски на лице пользователя, носящего респиратор;
«обозначение» означает идентификационную метку (метки), узор(ы), изображение (изображения), отверстие (отверстия) или их сочетания;
«цельный» означает изготовленный заодно в одно и то же время; то есть, изготовленный в качестве одной части, а не двух отдельно изготовленных частей, которые затем соединили вместе;
«внутреннее газовое пространство» означает пространство между основной частью маски и лицом человека;
«в боковом направлении» означает проходящий по направлению от плоскости, пересекающей основную часть маски перпендикулярно поперечному размеру, при нахождении этой основной части маски в сложенном состоянии;
«разграничивающая линия» означает линию складывания, шва, сварки, соединения переплетения, шарнира и/или любое их сочетание;
«продольная ось» означает линию, пересекающую основную часть маски перпендикулярно поперечному размеру;
«основная часть маски» означает воздухопроницаемую конструкцию, выполненную с возможностью размещения над носом и ртом человека и определяющую внутреннее газовое пространство, отделенное от наружного газового пространства (включая швы и соединения, соединяющие ее слои и части);
«носовой зажим» означает механическое устройство (не вспененный материал для носа), выполненное с возможностью использования на основной части маски для улучшения уплотнения по меньшей мере вокруг носа пользователя, носящего респиратор;
«периметр» означает наружный край основной части маски, причем наружный край расположен в целом близко к лицу пользователя, носящего респиратор, при надевании респиратора человеком;
«складка» означает часть, которая выполнена с возможностью ее складывания на себя или которая выполнена сложенной на себя;
«полимерный» и «пластиковый» означают материал, в общем содержащий один или большее количество полимеров, и который также может содержать другие ингредиенты;
«множество» означает два или большее количество;
«респиратор» означает устройство фильтрации воздуха, которое человек надевает для обеспечения пользователя, носящего респиратор, чистым воздухом для дыхания;
«вторая сторона» означает область основной части маски, расположенную на одной стороне плоскости, пересекающей основную часть маски перпендикулярно поперечному размеру (вторая сторона противоположна первой стороне);
«плотная посадка» или «плотно садиться» означает обеспечение по существу воздухонепроницаемой (или по существу герметичной) посадки (между основной частью маски и лицом пользователя, носящего респиратор);
«язычок» означает часть, имеющую площадь поверхности, достаточную для прикрепления другого компонента; и
«проходящий в поперечном направлении» означает проходящий в целом в поперечном размере.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг. 1 показан перспективный схематический вид плоского складного фильтрующего респиратора с лицевой маской со складной центральной панелью, содержащей дополнительный клапан выдоха.
На фиг. 2 показан схематический вид спереди респиратора, изображенного на фиг. 1.
На фиг. 3 показан схематический вид спереди респиратора по фиг. 1 при нахождении в сложенном состоянии.
На фиг. 4 показан перспективный схематический вид плоского складного фильтрующего респиратора с лицевой маской, который является предпочтительным вариантом реализации настоящего изобретения и содержит структурные узорчатые элементы.
На фиг. 5 показан вид в поперечном сечении фильтрующей конструкции 16.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение обеспечивает конструкцию плоского складного фильтрующего респиратора с лицевой маской. В фильтрующих респираторах с лицевой маской сама основная часть маски выполнена с возможностью фильтрования воздуха, проходящего через основную часть; эти респираторы не содержат отдельные фильтрующие картриджи или вставные формованные фильтрующие элементы, прикрепленные к основной части или отформованные в основную часть маски для достижения этой цели. Плоские складные фильтрующие респираторы с лицевой маской могут быть согнуты в чашеобразную форму для использования и в более компактную форму для хранения или транспортировки. Такие респираторы содержат основную часть маски, которая содержит складные части, и респиратор согласно настоящему изобретению содержит складную центральную часть. Центральная часть основной части маски представляет собой часть, которая покрывает рот и по меньшей мере часть носа, по меньшей мере ноздри, при надетом пользователем респираторе. В маске из одной панели, эта маска содержит только центральную часть, и центральная часть формирует основную часть маски. В этом случае центральная часть является достаточно большой для подгонки по носовой части и рту человека и определяет внутреннее газовое пространство, отделенное от внешнего газового пространства (включая швы и соединения, которые соединяют ее слои и части вместе). В других вариантах реализации основная часть маски содержит центральную часть и одну или большее количество других частей, которые могут быть сложены в центральную часть и разложены за пределы центральной части. Центральная часть масок согласно настоящему изобретению является складной, и она может содержать или может не содержать другие части, которые могут быть сложены в центральную часть и разложены из центральной части. Центральная часть содержит разграничивающую линию, которая разделяет центральную часть на две, предпочтительно по существу равные, части. По существу равный означает, что части могут иметь равный размер или могут иметь подобный размер и размер одной части может до двух раз превышать размер другой части, или причем размер одной части до 1,5 раз включительно превышает размер другой части, или до 1,1 раз включительно превышает размер другой части.
Разграничивающая линия может разделять центральную часть на нижнюю или верхнюю часть, или на левую и правую часть. Разграничивающая линия может являться линией складывания, шва или линией сварки, и может поддерживать сопротивление смятию для основной части маски. Предпочтительно разграничивающая линия обеспечивает возможность складывания по меньшей мере частично двух частей центральной части вдоль разграничивающей линии. В одном частном варианте реализации разграничивающая линия является линией складывания. Центральная часть предпочтительно является цельной частью, на которой создана разграничивающая линия. Однако в некоторых вариантах реализации разграничивающая линия соединяет две отдельных части для формирования центральной части, например, она может быть линией сшивки или линией сварки, соединяющей две части вместе для формирования цельной, но складной центральной части.
Клапан выдоха может быть расположен в центральной части основной части маски при рассмотрении спереди таким образом, что клапан выдоха расположен по существу поверх рта пользователя, носящего респиратор, при надевании маски. Расположенный по существу поверх рта пользователя, носящего респиратор, в настоящем описании означает, расположение поверх рта пользователя, носящего респиратор, или близко ко рту пользователя, носящего респиратор, подразумевая область между носом и подбородком пользователя, носящего респиратор, при надевании респиратора. Клапан может быть расположен на разграничивающей линии, в этом случае разграничивающая линия может быть прерывистой. Она может быть прервана на части с клапаном выдоха для обеспечения возможности функционирования клапана в качестве клапана выдоха. Дополнительный клапан выдоха также может быть расположен в другом положении центральной панели, например, рядом с разграничивающей линией на определенном расстоянии от нее.
Основная часть маски настоящего изобретения может также содержать первую и вторую дополнительную панель, присоединенные к центральной части посредством складного соединения, например, линии складки или складывания.
Разграничивающая линия может проходить в поперечном направлении и может разделять центральную часть основной части маски на верхнюю и нижнюю части. Такая основная часть маски может также содержать верхнюю дополнительную панель, соединенную с верхней частью центральной части посредством складного соединения, например, линии складки или складывания, таким образом, что обеспечена возможность складывания дополнительной панели по меньшей мере в части верхней части центральной части основной части маски. Такая основная часть маски может также или дополнительно содержать дополнительную нижнюю панель, соединенную с нижней частью центральной части основной части маски посредством складного соединения, например, посредством сгиба или линии складки, таким образом, что эта дополнительная нижняя панель может быть сложена по меньшей мере частично в нижнюю часть основной части маски.
Разграничивающая линия может проходить в продольном направлении и разделять центральную часть основной части маски на левую и правую часть (если рассматривать спереди). Такая основная часть маски может также содержать верхнюю дополнительную панель, соединенную с верхней частью центральной части основной части маски посредством складного соединения, например, складки или линии сгиба, таким образом, что дополнительная панель может быть сложена по меньшей мере в часть верхней части центральной части основной части маски. Такая основная часть маски может также, или в качестве дополнения, содержать дополнительную нижнюю панель, соединению с нижней частью центральной части основной части маски посредством складного соединения, например, складки или линии сгиба, таким образом, что она может быть сложена по меньшей мере в части нижней части центральной части основной части маски.
Основная часть маски и предпочтительно центральная часть основной части маски могут содержать одну или более, чем одну структурных линии. Такие структурные линии обеспечивают дополнительную устойчивость основной части маски. Такие линии включают линии сварки и швы. Линии сварки обычно сжимают волокна в фильтрующей конструкции таким образом, что обеспечена возможность их в целом затвердения в воздухонепроницаемое твердое соединение. Ширина структурных линий может составлять приблизительно 2-7 мм, обычно приблизительно 4-5 мм. При наличии более, чем одного слоя в фильтрующей конструкции, эти слои по существу объединяются у основания линии сварки.
Структурная линия или их множество могут проходить в параллельном, диагональном или ортогональном направлении относительно разграничивающей линии. В предпочтительном варианте реализации структурные линии расположены с образованием узорчатого структурного элемента, предпочтительно, рядом с клапаном выдоха или в соединении с клапаном выдоха. Предпочтительно обе части основной части маски содержат узорчатый структурный элемент. Клапан может быть расположен внутри узорчатого структурного элемента или между несколькими узорчатыми структурными элементами, предпочтительно, соединяющими эти узорчатые структурные элементы. В предпочтительном варианте реализации обе части основной части маски содержат множество узорчатых структурных элементов, а клапан выдоха расположен в месте соединения двух или более узорчатых структурных элементов.
Еще в одном варианте реализации респиратор в соответствии с настоящим изобретением не содержит никаких узорчатых структурных элементов, так как разграничивающая линия обеспечивает достаточную устойчивость конструкции, или разграничивающая линия и одна или две или большее количество дополнительных линий обеспечивают достаточную устойчивость конструкции. Такие линии могут быть расположены параллельно друг другу или непараллельно друг другу.
Далее изобретение будет описано более подробно посредством ссылок на чертежи без ограничения изобретения чертежами и сочетанием характерных особенностей, изображенных на чертежах. Не все характерные особенности или сочетания характерных особенностей, изображенных на чертежах, являются обязательными характерными особенностями для реализации изобретения.
На фиг. 1 изображен схематический чертеж плоского складного фильтрующего респиратора с лицевой маской согласно настоящему изобретению при нахождении в открытом состоянии на лице пользователя, носящего респиратор. Респиратор может быть использован в соответствии с настоящим изобретением для предоставления пользователю, носящему респиратор, чистого воздуха для дыхания. Как показано, фильтрующий респиратор с лицевой маской содержит основную часть 10 маски, дополнительную лямку 14 и дополнительный клапан 100 выдоха и дополнительные верхнюю и нижнюю панели 161, 162. Лямка 14 содержит ленту 26, скрепленную (здесь, соединенную скобами) с выступом 28а (а другой выступ 28b на другой стороне маски (не показан на фиг. 1)). Выступы могут быть аналогичны описанным, например, в международной патентной заявке WO 2010/080201.
Основная часть 10 маски имеет центральную часть 12. Центральна часть покрывает рот и ноздри, когда надета на пользователе. Центральная часть или панель содержит фильтрующую конструкцию 16, через которую вдыхаемый воздух проходит перед проникновением в дыхательную систему пользователя, носящего респиратор. Фильтрующая конструкция 16 удаляет загрязнения из окружающей среды таким образом, чтобы пользователь, носящий респиратор, дышал чистым воздухом. Фильтрующая конструкция и центральная часть могут быть идентичными (т.е. вся центральная часть является фильтрующей конструкцией), или центральная часть может содержать только участки, которые формируют фильтрующую конструкцию.
Центральная часть 12 основной части 10 маски содержит разграничивающую линию 22, разделяющую центральную часть 12 основной части 10 маски на первую часть 18 (в настоящем описании изображена в виде верхней части) и вторую часть 20 (в настоящем описании изображена в виде нижней части). Центральная часть 12 может быть сложена вдоль разграничивающей линии 22 в более компактный вариант маски для ее хранения. Центральная часть предпочтительно является цельной частью, на которую нанесена разграничивающая линия для создания центральной части, складываемой вдоль этой линии. В одном варианте реализации, также менее предпочтительном, центральная часть сформирована по меньшей мере двумя отдельными частями, например, верхней и нижней частями или левой и правой частями, которые могут быть соединены по разграничивающей линии 22 для формирования центральной панели 12.
Первая часть 18 центральной части 12 основной части 10 маски и/или вторая часть 20 могут быть соединены соответственно с дополнительной первой панелью (161) и/или дополнительной второй панелью (162), которые являются верхней и нижней панелями в варианте реализации, изображенном на фиг. 1. Верхняя и нижняя панели могут быть соединены с центральной частью 12 (образована из нижней и верхней частей 18, 20) основной части 10 маски с возможностью складывания. Альтернативно или дополнительно складки могут быть соединены с первой и второй частями 18, 20 центральной части 12 или с первой и второй дополнительной панелями 161, 162.
Нижняя часть 20 центральной части 12 может содержать большую площадь поверхности фильтрующего материала, чем верхняя часть 18, или такую же площадь поверхности фильтрующего материала как верхняя часть 18. Основная часть 12 маски может также содержать полотно 54, которое скреплено с этой основной частью маски вдоль ее периметра (на фиг. 1 не показан). Полотно 54, расположенное по периметру, может быть сложено поверх основной части маски по периметру 24а, 24b. Полотно 54, расположенное по периметру, также может являться продолжением внутреннего закрывающего полотна 58, сложенного и закрепленного вокруг края 24а и 24b. Носовой зажим 30 может быть расположен на верхней части 18 основной части маски с примыканием по центру к периметру 24а. Носовой зажим 30 может быть изготовлен из гибкого мягкого дрессированного металлического листа или пластика, и выполнен с возможностью ручной регулировки пользователем, носящим респиратор, для соответствия контуру носа пользователя, носящего респиратор. Носовой зажим может быть изготовлен из алюминия и может быть линейным или в других формах при рассмотрении сверху, например, М-образный носовой зажим, изображенный в патенте США 5,558,089 и промышленном образце. 412,573, Кастильоне (Castiglione).
Дополнительный клапан 100 выдоха расположен в центральной области центральной части 12 основной части 10 маски на разграничивающей линии 22 согласно варианту реализации, изображенному на фиг. 1. Разграничивающая линия 22 может быть прервана в месте расположения клапана или может быть достаточно прервана таким образом, что воздух может проходить из внутренней газовой фазы через клапан наружу. Основная часть 10 маски также имеет периметр, содержащий верхний участок 24а и нижний участок 24b.
Дополнительный носовой зажим 30 может быть расположен, например, на основной части 10 маски.
Разграничивающая линия 22 согласно варианту реализации, изображенному на фиг. 1, проходит в поперечном направлении через центральную часть основной части маски и разделяет центральную часть на верхнюю часть 18 и нижнюю часть 20. В другом варианте реализации масок согласно настоящему изобретению, не изображенному на фиг. 1, разграничивающая линия 22 проходит в продольном направлении через центральную часть 12 и разделяет центральную часть на левую и правую часть.
На фиг. 2 изображен респиратор 10 по фиг. 1 спереди, а на фиг. 3 изображен респиратор при нахождении в смятом или сложенном состоянии, которое в частности преимущественно для транспортировки и хранения не на лице.
На фиг. 4 изображен вариант реализации настоящего изобретения, изображающий респиратор, показанный на фиг. 1, в котором основная часть маски дополнительно содержит узорчатый структурный элемент. Узорчатый структурный элемент может быть образован из линий, например швов, или линий сварки. Обычно, ширина линий составляет приблизительно 2-7 мм, обычно приблизительно 4-5 мм. Предпочтительно узорчатый структурный элемент является рисунком сварки. Узорчатый структурный элемент, изображенный на фиг. 4, образован набором линий, образующих треугольники. Предпочтительно узорчатый структурный элемент не пересекает разграничивающую линию 22. Узорчатый структурный элемент, изображенный на фиг. 4, содержит первый и второй узорчатые структурные элементы 32а, 32c, предпочтительно являющиеся узорчатыми элементами сварки, расположенными в первой части 18 центральной части и не пересекающими разграничивающую линию 22. Она содержит первый и второй узорчатые элементы 32а, 32c сварки на каждой стороне продольной оси 34. Маска, изображенная на фиг. 4, также содержит третий 32b и четвертый узорчатый структурный элемент 32d в нижней части 20 центральной части 12 и на каждой стороне продольной оси 34. Третий и четвертый узорчатые элементы 32b и 32d сварки расположены под разграничивающей линией 22 и не пересекают ее (четвертый узорчатый элемент 32d не показан на фиг. 4). Каждый узорчатый элемент сварки может иметь геометрию ферменного типа, содержащую, например, больший треугольник, который имеет закругленные углы, и который содержит пару треугольников, расположенных внутри него. Каждый из треугольников может быть расположен в пределах большего треугольника 32a-32d таким образом, чтобы две стороны каждого из треугольников также образовывал частичную сторону каждого из треугольников 32a-32d. Предпочтительно, как показано на фиг. 4, узорчатые элементы 32a-32d сварки образованы на центральной части 12 таким образом, чтобы обеспечивать симметричность с каждой стороны разграничивающей линии 22, и предпочтительно также на каждой стороне оси, перпендикулярной относительно разграничивающей линии, которая в варианте реализации, изображенном на фиг. 4, является продольной осью 34. Несмотря на то, что узорчатый структурный элемент был изображен в настоящих чертежах в качестве треугольных узорчатых элементов, двухмерные закрытые узорчатые элементы могут быть выполнены в любых других формах ферменного типа, включая прямоугольные, трапециевидные, ромбовидные и т.д. четырехугольники, которые образованы в основной части маски посредством сварки или переплетения. Узорчатый структурный элемент может быть выполнен в форме замкнутого узорчатого элемента или может также быть выполнена в форме незамкнутого узорчатого элемента. Альтернативные узорчатые элементы включают множество прямых или изогнутых линий, параллельных и/или ортогональных относительно разграничивающей линии 22, но не ограничены ими.
2
2
В случае если узорчатый структурный элемент выполнен в форме двухмерного замкнутого узорчатого элемента сварки, он может занимать площадь, приблизительно составляющую 5-30 квадратных сантиметров (см), обычно приблизительно 10-16 см.
Вид спереди респиратора, изображенного на фиг. 4, аналогичен виду спереди, изображенному на фиг. 2, и респиратор выполнен с возможностью смятия или складывания, как показано на фиг. 3.
Как показано на фиг. 5, фильтрующая конструкция 16 респираторов в соответствии с настоящим изобретением может содержать один или большее количество слоев, таких как внутреннее закрывающее полотно 58, наружное закрывающее полотно 60 и фильтрующий слой 62. Внутреннее и наружное закрывающие полотна 58 и 60 могут быть выполнены для защиты фильтрующего слоя 62 и предотвращения ослабления волокон из фильтрующего слоя 62 и их проникновения внутрь маски. Во время использования респиратора воздух проходит последовательно через слои 60, 62 и 58 перед проникновением внутрь маски. Пользователь, носящий респиратор, может затем вдыхать воздух, расположенный внутри внутреннего газового пространства маски. При выдыхании пользователем, носящим респиратор, воздух проходит в противоположном направлении последовательно через слои 58, 62 и 60. Дополнительный клапан выдоха (не показан на фиг. 5) может содержаться на основной части маски для обеспечения возможности быстрого выведения выдыхаемого воздуха из внутреннего газового пространства для проникновения в наружное газовое пространство без прохождения через фильтрующую конструкцию 16. Обычно, закрывающие полотна 58 и 60 изготовлены из выбора нетканых материалов, обеспечивающих чувство комфорта, в частности, на той стороне фильтрующей конструкции, которая контактирует с лицом пользователя, носящего респиратор. Конструкция различных фильтрующих слоев и закрывающих полотен, которые могут быть использованы в сочетании с опорной конструкцией настоящего изобретения, более подробно описана ниже. Для улучшения комфорта и посадки для пользователя, носящего респиратор, эластомерное лицевое уплотнение может быть скреплено с периметром фильтрующей конструкции 16. Такое лицевое уплотнение может проходить радиально по направлению внутрь для контакта с лицом пользователя, носящего респиратор, при надевании респиратора. Примеры лицевых уплотнений описаны в патентах США 6,568,392, Босток (Bostock) и др., 5,617,849, Спрингетт (Springett) и др., и 4,600,002 Мариянек (Maryyanek) и др. и в патенте Канады 1,296,487, Ярд (Yard).
Основная часть маски, используемая в сочетании с настоящим изобретением, может быть выполнена в различных формах и конфигурациях. В общем, форма и конфигурация фильтрующей конструкции соответствует общей форме основной части маски или по меньшей мере центральной части основной части маски. Несмотря на то что фильтрующая конструкция была изображена на фиг. 5 с несколькими слоями, включающими фильтрующий слой и два закрывающих полотна, фильтрующая конструкция может содержать только один фильтрующий слой или сочетание из нескольких фильтрующий слоев. Фильтр предварительной очистки может быть расположен ранее по потоку, чем более мелкий и избирательный расположенный далее по потоку фильтрующий слой. Дополнительно, сорбционные материалы, такие как активированный углерод, могут быть расположены между волокнами и/или различными слоями, которые могут содержать фильтрующую конструкцию. Также, отдельные слои для фильтрации частиц могут быть использованы в сочетании с сорбционными слоями для обеспечения фильтрации частиц и паров.
Предпочтительно фильтрующая конструкция, и более предпочтительно центральная часть, не содержит слоя жесткости. Слои жесткости являются слоями материалов, которые не удаляют частицы, а использованы для поддержания формы фильтрующего слоя или центральной части.
Респираторные маски согласно настоящему изобретению соответствуют стандарту FFP3 (EN 149:2001). Фильтрующие конструкции респираторных масок настоящего изобретения имеют слой, содержащий материал фильтрующий (фильтрующий слой). Слой, содержащий фильтрующий материал, может быть создан одним слоем, или он может быть создан комбинацией нескольких слоев. Максимальная толщина слоя фильтрации (как одного слоя, так и комбинации слоев) составляет 1,6 мм, предпочтительно 1,1 мм. Обычная толщина слоя, содержащего фильтрующий материал (один слой или комбинация слоев) равна от 0,7 до 1,6 мм, предпочтительно от 0,8 до 1,2 мм. Толщина фильтрующего материала может быть измерена путем размещения образца под цифровым высотомером (как правило, принимается среднее число 10 образцов).
Было выявлено, что плоские складные респираторы со складной центральной частью, имеющие фильтрующий слой с толщиной, как описано в приведенном выше описании, демонстрируют лучшие качества при испытании подгонки, чем маски с более толстыми слоями фильтрации. Такие маски могут лучше адаптироваться к форме пользователя, носящего респиратор, чем маски с идентичными закрывающими полотнами, но более толстыми слоями фильтрации.
Фильтрующая конструкция, использованная в основной части маски настоящего изобретения, является фильтром, захватывающим частицы. Фильтрующая конструкция также может являться заграждающим слоем, предотвращающим протекание жидкости от одной стороны фильтрующего слоя к другой для предотвращения, например, проникновения аэрозолей жидких частиц или брызг жидкости (например, крови) в фильтрующий слой. Множество слоев из одинаковых или отличающихся фильтрующих материалов могут быть использованы для выполнения слоя фильтрации согласно изобретению. Примеры фильтрующих материалов, задерживающих частицы, включают одно или большее количество полотен из тонких минеральных волокон (например, стекловолокно) или полимерных синтетических волокон. Полотна из синтетического волокна включают электретные заряженные полимерные микроволокна, изготовленные посредством таких способов, как плавление с раздувом. Микроволокна полиолефина, изготовленные из электрически заряженного полипропилена, предоставляют возможность частного использования в применениях с захватом частиц. Альтернативный фильтрующий слой может содержать сорбционный компонент для удаления опасных или пахучих газов из дыхательного воздуха. Сорбционные компоненты могут включать порошки или гранулы, связанные в слое фильтрации посредством адгезивов, связывающих веществ или волокнистых структур - см. патенты США 6,334,671, Спрингетт (Springett) и др., и 3,971,373, Браун (Braun). Сорбционный слой может быть образован посредством покрывания субстрата, такого как волокнистая или сетчатая пена, для образования тонкого объединенного слоя. Сорбционные материалы могут включать активированные углероды, химически обработанные или необработанные, субстраты пористого алюмосиликатного катализатора и частицы оксида алюминия. Пример сорбционной фильтрующей конструкции, которая может быть приспособлена для различных конфигураций, описана в патенте США 6,391,429, Сенкус (Senkus) и др.
Материал фильтрации может быть выполнен в форме в целом плоского полотна, или может быть рифленым для предоставления увеличенной площади поверхности - см., например, патенты США 5,804,295 и 5,656,368, Браун (Braun) и др. Фильтрующий слой также может содержать множество фильтрующих слоев, соединенных вместе посредством адгезива или другим способом. Полотна из волокон, изготовленных посредством плавления с раздувом, в частности, в постоянной электрически заряженной (электретной) форме, особенно полезны (см., например, патент США №4,215,682, Кубик (Kubik) и др.). Предпочтительно волокна, изготовленные посредством плавления с раздувом, являются микроволокнами, эффективный диаметр волокна которых составляет меньше чем приблизительно 20 микрометром (мкм) (именуемые «выдутым микроволокном» (BMF)), предпочтительно между 5 и 10 мкм. Эффективный диаметр волокна может быть определен в соответствии со способом, сформулированным в издании «Davies, С.N., The Separation Of Airborne Dust Particles, Institution Of Mechanical Engineers, London, Proceedings IB, 1952». В частности предпочтительными являются полотна из выдутых микроволокна (BMF), содержащие волокна, образованные из полипропилена, поли(4-метил-1-пентен), и их сочетаний. Электрически заряженные фибриллированные волокна также могут быть использованы, а также волокнистые полотна из шерсти с добавлением смолы и полотна из стекловолокна, или волокна, выдутые из раствора, или с электростатическим напылением, в частности в форме микропленки. Волокна могут быть подвержены воздействию электрического заряда посредством контакта волокон с водой, как описано, например, в патентах США 6,824,718, Айцман (Eitzman) и др., 6,783,574, Ангадживанд (Angadjivand) и др., 6,743,464, Инсли (Insley) и др., 6,454,986 и 6,406,657, Айцман (Eitzman) и др., и 6,375,886 и 5,496,507, Ангадживанд (Angadjivand) и др. Волокна могут быть подвержены воздействию электрического заряда также посредством обработки коронным разрядом, как описано в патенте США 4,588,537, Классе (Klasse) и др., или посредством трибоэлектризации, как описано в патенте США 4,798,850, Браун (Brown). Также, дополнительные вещества могут быть включены в волокна для улучшения характеристик фильтрации полотен, изготовленных посредством процесса гидроэлектризации (см. патент США 5,908,598, Руссо (Rousseau) и др.), в частности, фтористые частицы могут быть расположены на поверхности волокон в фильтрующем слое для улучшения характеристик фильтрации в окружающей среде с жиросодержащим туманом - см. патенты США 6,398,847 В1, 6,397,458 В1 и 6,409,806 В1, Джонс (Jones) и др.
Фильтрующий слой, как правило, это полотно из волокон, которые могут содержать или могут не содержать добавки, имеет падение давления от 2,0 до 8,0, предпочтительно от 4,2 до 5,6 мм водяного столба. Он также может иметь значение проникновения от 0,1 до 0,5%. Падение давления и проникновение были измерены на коммерчески доступном автоматизированном измерителе фильтра (AFT8130 от TSI Inc.). Тесты были проведены с применением аэрозоля парафинового масла при интенсивности подачи воздуха 50 литров в минуту.
2
2
Фильтрующий слой, предпочтительно волокнистое полотно, предпочтительно имеет основную массу от 0,70 г до 1,10 г. Основная масса определена путем взвешивания образцов, вырубленных из фильтрующего материала в виде полотна с использованием круглых пробойников 5,25''. Были взяты 10 образцов, и результаты были усреднены. Вес может быть переведен в г/м путем умножения массы на 71,6 (т.е. основная масса от 0,70 г до 1,10 г переводится в основную массу примерно от 50 до 87 г/м (грамм на квадратный метр).
Материал фильтрации может быть покрыт в фильтрующей конструкции с одной стороны закрывающим полотном, предпочтительно материал фильтрации покрыт закрывающим полотном с его противоположной стороны.
2
2
Внутреннее закрывающее полотно может быть использовано для обеспечения гладкой поверхности для контакта с лицом пользователя, носящего респиратор, а наружное закрывающее полотно может быть использовано для удержания ослабленных волокон в основной части маски или для эстетических целей. Закрывающее полотно обычно по существу не обеспечивает фильтрующую конструкцию фильтрующими преимуществами, хотя она выполняет функцию фильтра предварительной очистки при расположении снаружи (или ранее по потоку) фильтрующего слоя. Для достижения подходящего уровня комфорта внутреннее закрывающее полотно предпочтительно имеет относительно небольшую основную массу и изготовлена из относительно тонких волокон. Более конкретно, закрывающее полотно может быть выполнено таким образом, чтобы иметь основную массу, приблизительно составляющую от 5 до 50 г/м (обычно от 10 до 30 г/м), а масса волокон может составлять меньше чем 3,5 денье (обычно меньше чем 2 денье, обычно меньше чем 1 денье, однако больше чем 0,1). Средний диаметр волокон, используемых в закрывающем полотне, обычно составляет приблизительно от 5 до 24 микрометров, обычно приблизительно от 7 до 18 микрометров и обычно приблизительно от 8 до 12 микрометров. Материал закрывающего полотна может иметь определенный уровень гибкости (обычно, но не обязательно, от 100 до 200% при разрыве) и может быть выполнен с возможностью пластической деформации. Подходящие материалы для закрывающего полотна могут включать материалы из выдутого микроволокна (BMF), в частности, материалы из полиолефинового выдутого микроволокна (BMF), например, материалы из полипропиленового выдутого микроволокна (BMF) (включая смеси полипропилена, а также смеси полипропилена и полиэтилена). Подходящий процесс изготовления материалов из выдутого микроволокна (BMF) для закрывающего полотна описан в патенте США 4,013,816, Саби (Sabee) и др. Полотно может быть выполнено посредством собирания волокон на гладкой поверхности, обычно на барабане или вращательном устройстве сбора с гладкой поверхностью - см. патент США 6,492,286, Берриган (Berrigan) и др. Фильерные волокна также могут быть использованы.
2
2
Обычное закрывающее полотно может быть изготовлено из полипропилена или смеси полипропилен/полиолефина, содержащей 50% или больше массовой доли полипропилена. Установлено, что эти материалы обеспечивают высокий уровень мягкости и комфорта для пользователя, носящего респиратор, а также, если фильтрующий материал представлен материалом из полипропиленового выдутого микроволокна (BMF), обеспечивают скрепление с фильтрующим материалом без необходимости в наличии адгезивного вещества между слоями. Полиолефиновые материалы, подходящие для использования в закрывающем полотне, могут включать, например, один полипропилен, смеси двух полипропиленов и смеси полипропилена и полиэтилена, смеси полипропилена и поли(4-метил-1-пентен), и/или смеси полипропилена и полибутилена. Один пример волокна для закрывающего полотна является полипропиленовым выдутым микроволокном (BMF), изготовленным из полипропиленовой смолы «Escorene 3505G», производимой компанией «Exxon Corporation», обеспечивающим основную массу, составляющую приблизительно 25 г/м, и имеющим массу волокна в пределах от 0,2 до 3,1 денье (причем среднее значение измерения более чем 100 волокон приблизительно равняется 0,8 денье). Еще одно подходящее волокно является полипропилен/полиэтиленовым выдутым микроволокном (BMF) (изготовленным из смеси, содержащей 85% смолы «Escorene 3505G» и 15% этилен/альфа-олефин сополимера «Exact 4023», также производства компании «Exxon Corporation»), обеспечивающим основную массу, составляющую приблизительно 25 г/м, и имеющим среднюю массу волокна, приблизительно составляющую 0,8 денье. Подходящие фильерные материалы доступны под торговыми обозначениями «Corosoft Plus 20», «Corosoft Classic 20» и «Corovin PP-S-14» производства компании «Corovin GmbH, Пайне, Германия, а чесанный материал полипропилен/вискоза доступен под торговым обозначением «370/15» производства компании «J.W. Suominen OY», Накила, Финляндия.
Внешнее закрывающее полотно может иметь такие же материалы и структуру, как описано выше для внутренней закрывающего полотна, или она может быть изготовлена из тех же материалов, но иметь различную структуру, например, она может отличаться по толщине и/или плотности. Закрывающие полотна, использованные в настоящем изобретении, предпочтительно содержат немного выступающих от поверхности полотна волокон после обработки и, следовательно, имеют гладкую наружную поверхность. Примеры закрывающих полотен, которые могут быть использованы в настоящем изобретении, раскрыты, например, в патенте США 6,041,782, Ангадживанд (Angadjivand), патенте США 6,123,077, Босток (Bostock) и др., и WO 96/28216 А, Босток (Bostock) и др.
Лента (ленты), использованные в лямке, могут быть изготовлены из различных материалов, таких как термоотверждающиеся резины, термопластические эластомеры, сплетенные или спаянные сочетания ниток/резины, неэластичные сплетенные компоненты и т.п. Лента (ленты) могут быть изготовлены из эластичного материала, такого как эластичный сплетенный материал. Лента предпочтительно выполнена с возможностью расширения до длины, больше, чем в два раза превышающей ее общую длину, и возвращения в свое обычное состояние. Лента также может быть увеличена до длины, больше, чем в три или четыре раза превышающей ее общую длину при нахождении в обычном состоянии, а затем возвращена в свое исходное состояние без ущерба после убирания усилий натяжения. Следовательно, эластичный предел предпочтительно составляет не меньше двух, трех или четырех значений длины ленты при нахождении в обычном состоянии. Обычно, длина ленты (лент) приблизительно составляет от 20 до 30 см, ширина от 3 до 10 мм и толщина от 0,9 до 1,5 мм. Лента (ленты) может (могут) проходить от первого язычка ко второму язычку в качестве непрерывной ленты, или лента может содержать множество частей, которые могут быть соединены посредством дополнительных крепежных элементов или пряжек. Например, лента может содержать первую и вторую части, соединенные посредством крепежного элемента, выполненного с возможностью быстрого освобождения пользователем, носящим респиратор, при снимании основной части маски с лица. Пример ленты, которая может быть использована в сочетании с настоящим изобретением, показан в патенте США 6,332,465, Ксуэ (Zue) и др. Примеры крепежных или захватных механизмов, которые могут быть использованы для соединения одной или большего количества частей ленты, показан, например, в следующих патентах США 6,062,221, Бростром (Brostrom) и др., 5,237,986, Сеппала (Seppala), и европейском патенте 1,495,785 А1, Чиен (Chien).
Это изобретение может быть реализовано с различными модификациями и изменениями без отклонения от своей сущности и объема. Соответственно, это изобретение не ограничено предшествующим описанием, а ограничения изложены в следующей формуле изобретения и любых ее эквивалентах. Это изобретение также может быть подходящим образом реализовано без любого элемента, отдельно не раскрытого в настоящем описании.
Все патенты и патентные заявки, цитируемые ранее, включая изложенные в части «Уровень техники», полностью включены в настоящий документ посредством ссылки. В случае возникновения противоречия или несоответствия между изобретением в таком включенном документе и предшествующем описанием, предшествующее описание имеет приоритет.
ПРИМЕР
Фильтрующий материал в форме волокнистых полотен согласно настоящему изобретению может быть подготовлен известными в уровне техники способами, например, как описано в US 2008/0011303 А1.
Маски согласно настоящему изобретению могут быть подготовлены, как описано в ЕР 2298419 А1. В частности, маски могут быть подготовлены согласно следующей процедуре.
Фильтрующая конструкция респиратора была сформирована из трех слоев нетканого материала и других компонентов респиратора. Маска по настоящему изобретению была собрана за две операции - создание заготовки и конечная обработка маски. Стадия создания заготовки содержала этапы наслоения и фиксации нетканых волокнистых полотен, формирования линий сгиба складки и прикрепление периметра сетчатого материала и носового зажима. Операция конечной обработки маски включала сгибание складок вдоль рельефных линий сгиба, сплавление обоих поперечных кромок маски и усиленного материала выступа, вырезание готовой формы и прикрепление ленты.
Стадия создания заготовки
На стадии создания заготовки три слоя нетканого материала сгибали в направлении друг у другу. В этом примере отдельные материалы, которые формировали слои, были собраны в следующем порядке: 1. внешнее закрывающее полотно; 2. фильтрующий материал; 3. внутреннее закрывающее полотно.
2
В качестве наружного закрывающего полотна (обозначенного ссылочным номером 60 на фиг. 5) может быть использован полипропиленовый фильерный нетканый материал с плотностью 17 граммов на квадратный метр (г/м), доступный от Shandong Kangjie Nonwovens Co. Ltd., Цзинань, Китай. Внутреннее закрывающее полотно (обозначенное ссылочным номером 58 на фиг. 5) может иметь такой же материал как внешний холст. Согласно приведенному выше описанию может быть использован фильтрующий материал (обозначенный ссылочным номером 62 на фиг. 5). Заготовка может быть изготовлена путем сгибания, в желаемом порядке, слоев каждого материала, из которого затем вырезаются листы 20 см на 33 см и свариваются ультразвуковой сваркой с использованием узорчатого элемента с точечным соединением. Усиливающие узорчатые элементы сварки, при желании, могут быть сформированы в основную часть заготовки (например, как описано в документе ЕР 2298419 А1 «стадия создания заготовки»). При использовании связанных слоев нетканого материала линии сгиба, которые определяют положение складки, могут быть выдавлены на связанных слоях нетканого материала. Выдавливание линий складки может быть выполнено с использованием высекальной машины, Hytronic Cutting Machine Model В, от USM Corporation, Хейверхилл, Массачусетс, с 15 тонным усилием и штанцевым ножом. Нож имел девять полос с закругленными кромками, которые пересекали длину заготовки, и при вдавливании в заготовку нож создал линии в нетканых слоях. Выдавленные линии сжали полотна в точке контакта и не сплавились с материалом или не проникли через материал.
2
В качестве последнего этапа операции создания заготовки полосы полотна, расположенной по периметру (например, нетканые материалы ВВА, полипропиленовый фильерный холст с плотностью 51 грамм на квадратный метр (г/м), 4 см шириной и 36 см длиной), могут быть обернуты вокруг верхней и нижней кромок заготовки и связаны ультразвуковой сваркой по месту. Ультразвуковая сварка может быть выполнена с использованием устройства ультразвуковой сварки, например, Модель 2000Х от Branson, Данбери, Коннектикут, который работает при лобовом давлении 448 кПа с роговой амплитудой, частотой и временем задержки, соответственно равных 100%, 20 кГц и 0,5 секунды. Носовой зажим может быть присоединен к верхней части заготовки и заключен между заготовкой и полотном, расположенным по периметру. Носовой зажим может быть податливой, пластично деформируемой алюминиевой полосой, например полосой длиной 9 см, шириной 0,5 см и толщиной 1 мм.
Операция конечной обработки маски
При операции конечной обработки маски складки могут быть свернуты вдоль линии сгиба (например, как показано на фиг. 5 ЕР 2298419 А1). Складки, расположенные над центральным сгибом маски, могут быть сложены таким образом, что внешние сгибы при раскрытой маке обращены вниз. Это может быть выполнено для обеспечения возможности предотвращения скопления большого количества материала в сгибах маски при ее ношении. После создания складок и сложения заготовки вокруг центрального сгиба, указанная заготовка может быть подвергнута ультразвуковой сварке для сплавления поперечных кромок маски и создания скрепленных слоев усиливающей кромки (28а и 28b на фиг. 1). Ультразвуковая сварка может быть выполнена, например, с использованием устройства ультразвуковой сварки, Модель 2000ае от компании Branson, Данбери, Коннектикут, которое работает при лобовом давлении 483 кПа с роговой амплитудой, частотой и временем задержки соответственно 100%, 20 кГц и 2,0 секунды. Угловые стержневые элементы опоры уплотняют поперечные кромки маски, и свариваемые поверхности в месте контакта сплавляются и упрочняют материал кромки. В качестве окончательного этапа операции конечной обработки маски усиливающие кромки подрезаются до желаемой формы, и лента может быть сшита с язычками.
2
Маски были подготовлены согласно общей процедуре, раскрытой в приведенном выше описании, и испытаны на соответствие критериям FFP3. В первой партии масок (сравнительный пример 1) были использованы два слоя фильтрующего полотна. Каждый слой фильтрующего полотна имел толщину примерно 1,06 мм, и общая толщина была равна примерно 2,1 мм. Каждый слой фильтрующего полотна имел падение давления между 3,5 и 4,9 мм водяного столба и проникновение между 3,5 и 7,5%. Маска соответствовала стандарту FFP3. Во второй партии масок (пример 1) использовались те же закрывающие полотна и способы, за исключением того, что только одно фильтрующее полотно использовалось в качестве фильтрующего материала. Фильтрующее полотно имело толщину между 0,8 и 1,2 мм, падение давления составило от 4,2 до 5,6 мм водяного столба и проникновение составило от 0,2 до 0,5% (Испытания на падение давления и проникновение были проведены с применением аэрозоля парафинового масла на автоматизированном измерителе фильтра, AFT8301 от TSI inc, при расходе 50 л/мин). Фильтрующее полотно имела основную массу между 50 и 87 г/м и эффективный диаметр волокна между 5 и 7 мкм. Также эта партия масок прошла тест FFP3. Маски примера 1 и сравнительного примера 1 были подвергнуты испытанию на подгонку. Маски примера 1 подгонялись лучше, чем маски сравнительного примера 1. Испытание на подгонку дает оценку, насколько хорошо маска погоняется к лицу. Испытание на подгонку может быть выполнено, например, с использованием количественного тестера подгонки респираторов (8038 PortaCount Pro Respirator Fit Tester от TSI Inc), с привлечением группы из 25 человек.