СИСТЕМА КРЕПЛЕНИЯ С КЛАПАНОМ И РЕМЕШКАМИ ДЛЯ ОДНОРАЗОВОГО РЕСПИРАТОРА, ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕГО УЛУЧШЕННОЕ НАДЕВАНИЕ
FASTENING SYSTEM WITH VALVE AND STRAPS FOR DISPOSABLE RESPIRATOR, PROVIDING IMPROVED PUTTING

Уровень техники
Настоящее изобретение относится в целом к одноразовому респиратору, содержащему систему крепления на ремешках, которая повышает легкость надевания и удобство при носке. Более конкретно, респиратор содержит систему крепления на ремнях, которая выполнена с возможностью обеспечивать плотную герметизацию вокруг рта и носа пользователя, и при этом легко надевается и удобен при носке. Кроме того, система крепления респиратора включает в себя крепежные компоненты, которые содержат клапаны выдоха, которые направляют выдыхаемый воздух, по меньшей мере частично, в сторону от глаз пользователя.
Респираторы находят различное применение в производстве, в местах лишения свободы, в спорте и в быту. В этих областях применения респираторы отфильтровывают пыль и другие загрязняющие веществ, которые могут быть вредными или неприятными для пользователя. Аналогично, респираторы нашли применение в здравоохранении. В этом случае респираторы также фильтруют вдыхаемый воздух для защиты пользователя от загрязняющих веществ, которые могут обнаружиться на территории больницы, поскольку пациенты больницы обычно являются переносчиками бактериальных болезнетворных микроорганизмов, передаваемых воздушным путем. Таким образом, были разработаны респираторы, обеспечивающие плотную герметизацию вокруг рта и носа пользователя. Такая герметизация может способствовать предотвращению передачи болезнетворных микроорганизмов, которые обитают в жидкостях организма или в других жидкостях. Таким образом, респираторы были разработаны для недопущения передачи болезнетворных микроорганизмов, передаваемых воздушным путем, и(или) болезнетворных микроорганизмов, обитающих в жидкостях, медицинскому работнику и (или) от него. Такая герметизация может также применяться для недопущения вдыхания пользователем пыли, мелких частиц или других загрязняющих веществ.
К респиратору прикреплено закрепляющее устройство, которое используется для прикрепления передней панели (то есть основной части респиратора) на голове пользователя. В настоящее время одноразовые респираторы, особенно используемые в промышленных и связанных с этим целях, обычно включают в себя две тонкие упругие полоски (то есть, ремешки), которые предназначены для обхватывания затылочной и макушечной частей головы пользователя для обеспечения плотной подгонки респиратора. С этой целью респиратор накладывают на лицо пользователя, а ремешки протягивают вокруг головы пользователя, тем самым прикрепляя респиратор к пользователю.
Одна частная проблема с используемыми в настоящее время эластичными полосками/ремешками состоит в том, что эти ремешки трудно правильно расположить на голове, и они часто соскальзывают, скручиваются или сдвигаются с места. Эти ремешки обычно бывают узкими, что приводит к дискомфорту из-за давления ремней, врезающихся в кожу при использовании. В некоторых конструкциях ремешки имеют заданную длину, и приходится полагаться на упругие свойства материала ремешков для обеспечения необходимой силы для герметичного обхвата респиратором лица пользователя. В других конструкциях имеются застежки, зажимы или некоторые иные средства регулирования длины ремешков.
Кроме того, такие респираторы могут допускать, что воздух, выпускаемый из легких пользователя при выдохе, перемещается или направляется к глазам или вокруг глаз пользователя (например, если основной части респиратора не удалось обеспечить надлежащую герметизацию по периметру путем прижимания к коже пользователя, что в целом вполне вероятно может произойти при мимических движениях владельца). Кроме того, если пользователь носит очки, например защитные очки, то такой воздух, который наполнен влагой, может вызвать конденсацию на поверхности очков, что потенциально затрудняет возможность видеть. Кроме того, существующие конструкции респираторов могут препятствовать обзору внизу и периферийному зрению.
Таким образом, имеется потребность в респираторе, выполненном с возможностью включать в себя регулируемый или эластичный ремешок и крепежные компоненты, которые облегчают надевание и повышают удобство при носке. Кроме того, было бы предпочтительно, если бы респиратор дополнительно содержат клапаны выдоха, которые направляют выдыхаемый воздух, по меньшей мере частично, в сторону от глаз пользователя.
Сущность изобретения
Было установлено, что одноразовые респираторы могут быть выполнены с возможностью обеспечения легкого надевания и более удобного ношения. В частности, может быть предложен респиратор, имеющий один или несколько ремешков, выполненных с возможностью обеспечения более легкого надевания и удобства носки, посредством применения ремешка, содержащего один или несколько крепежных компонентов основной части респиратора. Кроме того, если в такой конфигурации применяется более широкий, менее натягиваемый ремешок, давление на голову пользователя и кожу, создаваемую ремнем, снижается, что обеспечивает более удобную носку пользователем, по-прежнему обеспечивая при этом достаточно плотную герметичность респиратора вокруг рта и носа пользователя. Эти системы крепления (например, крепежные компоненты с петелькой для ремешка и крепежные компоненты) могут также обеспечивать средство для регулирования длины ремешков. Дополнительно, в одном варианте выполнения респиратор предпочтительно имеет крепежные компоненты, которые содержат клапаны выдоха, которые направляют выдыхаемый воздух, по крайней мере частично, в сторону от глаз пользователя.
Таким образом, настоящее изобретение относится к респиратору, содержащему основную часть, выполненную с возможностью закрывать рот и нос пользователя респиратора; первый крепежный компонент, прикрепленный к первой стороне основной части, причем первый крепежный компонент содержит первый клапан выдоха; второй крепежный компонент, прикрепленный ко второй, противоположной стороне основной части, причем второй крепежный компонент содержит второй клапан выдоха; первый крепежный компонент с петелькой для ремешка и второй крепежный компонент с петелькой для ремешка; и ремешок, прикрепленный к первому крепежному компоненту с петелькой для ремешка и второму крепежному компоненту с ушком для ремешка. Первый крепежный компонент с петелькой для ремешка составляет единое целое с первым крепежным компонентом, прикрепленным к основной части, а второй крепежный компонент с петелькой для ремешка составляет единое целое со вторым крепежным компонентом, прикрепленным к основной части.
Настоящее изобретение далее относится к респиратору, содержащему основную часть, выполненную с возможностью закрывать рот и нос пользователя респиратора; узел клапана выдоха и ремешок. В частности, узел клапана выдоха включает в себя внутреннюю часть клапана, ограничивающую отверстие внутренней части клапана, причем внутренняя часть клапана дополнительно содержит мембрану, прикрепленную к внутренней части клапана и закрывающую отверстие внутренней части клапана; внешнюю часть клапана, прикрепленную к внутренней части клапана, причем внешняя часть клапана ограничивает отверстие внешней части клапана, при этом по меньшей мере некоторый участок главной части респиратора расположен между участком внутренней части клапана и участком внешней части клапана; и систему крепления, прикрепленную к внешней части клапана. Система крепления содержит по меньшей мере один крепежный компонент с петелькой для ремешка, выполненный как единое целое с крепежным компонентом.
Другие задачи и признаки станут отчасти очевидны, а отчасти указаны ниже.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - вид сверху первого типичного варианта выполнения системы крепления по настоящему изобретению.
Фиг.2А - вид сверху второго типичного варианта выполнения системы крепления по настоящему изобретению.
Фиг.2В - вид снизу системы крепления на фиг.2А.
Фиг.3А - вид сверху, на котором приведены предпочтительные размеры третьего типичного варианта выполнения системы крепления по настоящему изобретению.
Фиг.3В - вид сбоку, на котором приведены предпочтительные системы крепления, изображенной на фиг.3А.
Фиг.3С - вид снизу, на котором приведены предпочтительные размеры системы крепления, изображенной на фиг.3А.
Фиг.4А - вид первого типичного варианта выполнения внутренней части клапана узла клапана выдоха по настоящему изобретению.
Фиг.4В - вид первого типичного варианта выполнения внешней части клапана узла клапана выхода по настоящему изобретению.
Фиг.4С - вид первого предпочтительного варианта выполнения узла клапана выдоха по настоящему изобретению.
Фиг.5 - вид справа в перспективе первого варианта выполнения респиратора, надетого на пользователя, по настоящему изобретению.
Фиг.6 - вид спереди респиратора, изображенного на фиг.5А.
Фиг.7 - вид спереди второго варианта выполнения респиратора, надетого на пользователя, по настоящему изобретению.
Фиг.8 - график, показывающий силу упругости материалов ремешка, используемого для респиратора по настоящему изобретению, по сравнению с имеющимися на рынке материалами.
Фиг.9 - вид слева в перспективе респиратора, приведенного на фиг.7.
Фиг.10 - вид справа в перспективе респиратора, приведенного на фиг.7.
Фиг.11 - схематический вид сверху системы крепления и ремешка, используемого для респиратора, изображенного на фиг.7.
Фиг.12 - вид сверху в перспективе четвертого типичного варианта выполнения системы крепления по настоящему изобретению.
Фиг.13 - схематический вид сверху одного варианта выполнения системы крепления и ремешка, используемых для респиратора по настоящему изобретению.
Соответствующие ссылочные позиции обозначают соответствующие детали на чертежах.
Определения
В контексте настоящего описания каждый нижеприведенный термин или словосочетание имеет следующее значение или значения:
Термин "прикреплять" и его производные относятся к присоединению, связыванию, соединению, сцеплению, сшиванию или тому подобному двух элементов. Два элемента считаются прикрепленными друг к другу, когда они составляют единое целое друг с другом или прикреплены друг к другу непосредственно или опосредованно, например, когда каждый элемент непосредственно прикреплен к промежуточным элементам. Термин "прикреплять" и его производные включают в себя постоянное, разъемное или возобновляемое прикрепление. Кроме того, прикрепление может быть выполнено либо в процессе производства, либо конечным пользователем.
Термин "автогенное связывание волокна" и его производные относится к соединению волокон и (или) нитей при помощи сплавления и (или) самоадгезии без нанесения внешнего клеящего или соединяющего вещества. Автогенное связывание волокон может обеспечиваться при контакте волокон и (или) нитей, когда по меньшей мере часть волокон и (или) нитей являются полурасплавленными или клейкими. Автогенное связывание волокон можно также обеспечить путем смешивания повышающей клейкость смолы с термопластами, каковая смесь используется для формирования волокон и (или) нитей. Волокна и (или) нити, сформированные из такой смеси, могут быть выполнены с возможностью самосоединения с приложением или без приложения давления и (или) нагревания. Для обеспечения сплавления волокон и нитей могут также применяться растворители, причем соединение остается после удаления растворителя.
Термины "связывать" и "взаимно связывать" относятся к присоединению, связыванию, соединению, сцеплению, сшиванию или тому подобному двух элементов. Два элемента считаются связанными или взаимно связанными друг с другом, когда они составляют единое целое друг с другом или связаны друг с другом непосредственно или опосредованно, например, когда каждый элемент непосредственно связан с промежуточными элементами. Термин "связывать" и его производные включают в себя постоянное, разъемное или возобновляемое связывание. "Автогенное связывание волокон", описанное выше, является разновидностью "связывания".
Термин "соединять" и его производные относятся к присоединению, связыванию, соединению, сцеплению, сшиванию или тому подобному двух элементов. Два элемента считаются соединенными друг с другом, когда они составляют единое целое друг с другом или соединены друг с другом непосредственно или опосредованно, например, когда каждый элемент непосредственно соединен с промежуточными элементами. Термин "соединять" и его производные включают в себя постоянное, разъемное или возобновляемое соединение. Кроме того, соединение может быть выполнено в процессе производства или конечным пользователем.
Термин "одноразовый" относится к изделиям, которые подлежат утилизации после ограниченного использования вместо восстановления для повторного использования.
Термины "распложен на", "расположен вдоль", расположен с" или "расположен к" и их модификации означают, что один элемент может составлять единое целое с другим элементом или что один элемент может быть отдельной структурой, связанной с другим элементом, помещенной вместе с другим элементом или помещенным рядом с другим элементом.
Термин "слой", используемый в единственном числе, может иметь двойное значение, указывающее на один элемент или на множество элементов.
Термин "машинное направление" или "МН" в целом относится к направлению, в котором изготавливается материал. Термины "направление, поперечное машинному", "поперечное направление" или "ПН" относятся к направлению, перпендикулярному машинному направлению.
Термины "нетканый" и "нетканое полотно" относится к материалам и полотнам материала, которые образованы без помощи процессов текстильного плетения или вязания. Например, нетканые материалы или полотна формируются в результате множества процессов, таких как, например, процессы по технологии "мелтблаун", процессов по технологии "спанбонд", процессов по технологии "айрлейд", коформных процессов и процессов по технологии "термобонд".
Термин "функционально соединенный" относится к каналу связи, по которому один элемент, такой как датчик, осуществляет связь с другим элементом, таким как информационное устройство. Связь может осуществляться посредством электрического соединения по проводящему проводу. Либо связь может осуществляться путем передачи сигнала, например, на инфракрасной частоте, на радиочастоте, или передачи сигнала на какой-либо иной частоте. В альтернативном варианте связь может осуществляться посредством механического соединения, такого как гидравлическое или пневматическое соединение.
Термин "волокна "спанбонд" относится к волокнам небольшого диаметра, которые формируют путем вытягивания расплавленного термопластического материала в виде нитей через множество тонких, обычно круглых капиллярных трубок фильеры, причем диаметр вытягиваемых нитей затем быстро уменьшается до волокон, как, например, в патенте США 4,340,563, выданном Appel и др., и патенте США 3,692,618, выданном Dorschner и др., в патенте США 3,802,817, выданном Matsuki и др., патенте США 3,338,992 и 3,341,394, выданном Kinney, патенте США 3,502,763, выданном Hartman, и патенте США 3,542,615, выданном Dobo и др., содержание которых полностью включено в настоящую заявку посредством ссылки. Волокна "спанбонд" являются в целом непрерывными и имеют диаметр, обычно превышающий около 7 микрометров, более конкретно, составляющий от около 10 до около 20 микрометров.
Термин "слоистый материал, скрепленный в растянутом состоянии" относится к составному материалу, имеющему по меньшей мере два слоя, из которых один слой является собираемым слоем, а другой слой является эластичным слоем. Слои соединяются вместе, когда эластичный слой растянут из первоначального состояния, так что при прекращении воздействия на слои собираемый слой собирается. Такой многослойный составной эластичный материал может быть растянут до степени, до которой неэластичный материал, собранный между местами скрепления, позволяет вытягиваться эластичному материалу. Один тип тянущегося скрепленного слоистого материала раскрыт, например, в патенте США 4,720, 415, выданном Vander Wielen и др., содержание которого полностью включено в настоящую заявку посредством ссылки. Другие составные эластичные материалы раскрыты в патенте США 4,789,699, выданном Kieffer и др., патенте США 4,781,966, выданном Tailor, и патентах США 4,657,802 и 4,652,487, выданных Morman, а также 4,655,760, выданном Morman и др., содержание которых полностью включено в настоящую заявку посредством ссылки.
Термин "слоистый материал с вертикальными нитями" относится к составному материалу, имеющему по меньшей мере два слоя, из которых один слой является собираемым слоем, а другой слой - эластичным слоем. Слои соединяются вместе, когда упругий слой растянут из первоначального состояния, так чтобы при прекращении воздействия собираемый слой собирался. Как и в случае приведенного выше "тянущегося скрепленного слоистого материала", такой многослойный составной эластичный материал может быть растянут до степени, до которой неэластичный материал, собранный между местами скрепления, позволяет упругому материалу удлиняться. Один тип слоистого материала с вертикальными нитями раскрыт, например, в патенте США 6,916,750, выданном Thomas и др., содержание которого полностью включено в настоящую заявку посредством ссылки.
Термины "сужение" или "сужение растягиванием" взаимозаменяемо относятся к способу удлинения нетканого материала обычно в машинном направлении для уменьшения его ширины (в направлении, поперечном машинному) управляемым образом до требуемой величины. Управляемое растяжение может происходить при прохладной, комнатной температуре или при более высоких температурах и ограничено увеличением общего размера в направлении растяжения до величины удлинения, требуемого для разрыва материала, которое в большинстве случаев составляет около 1,2-1,6 раз. При снятии воздействия полотно сжимается, но не возвращается к первоначальным размерам. Такой процесс раскрыт, например, в патенте США 4,443,513, выданном Meitner и Notheis, патентах США 4,965,122; 4,981,747 и 5,114,781, выданном Morman, и патенту США 5,244,482, выданном Hassenboehier младшему и др., содержание которых полностью включено в настоящее описание посредством ссылки.
Термин "суженный материал" относится к любому материалу, который подвергся процессу сужения или сужения растягиванием.
"Обратимо суженный материал" относится к материалу, который обладает свойствами растягиваться и восстанавливаться, полученными путем сужения материала с последующим нагреванием суженного материала и охлаждением материала. Такой процесс раскрыт в патенте США 4,965,122, выданном Morman, и полностью включен в настоящее описание путем ссылки. В настоящей заявке термин "суженный скрепленный слоистый материал" относится к составному материалу, имеющему по меньшей мере два слоя, из которых один слой является суженным неэластичным слоем, а другой слой является эластичным слоем. Слои соединяются вместе, когда неэластичный слой находится в растянутом (суженном) состоянии. Примеры суженных скрепленных слоистых материалов описаны, например, в патентах США 5,226, 992; 4,981,747; 4,965,122 и 5,336,545, выданных Morman, содержание которых полностью включено в настоящее описание посредством ссылки.
Термин "ультразвуковая сварка" относится к процессу, в котором материалы (волокна, холсты, пленки и т.д.) соединяются при прохождении материалов между звуковым рупором и опорным валом. Пример такого процесса приведен в патенте США 4,374,888, выданном Bornslaeger, содержание которого полностью включено в настоящую заявку посредством ссылки.
"Точечная термическая сварка" включает в себя пропускание соединяемых материалов (волокон, полотен, пленок и т.д.) между нагретым каландровым валом и опорным валом. Каландровый вал обычно, хотя и не всегда, структурирован таким образом, чтобы весь материал не соединялся по всей поверхности, а опорный вал обычно является плоским. В результате были разработаны различные структуры для каландровых валов по функциональным и эстетическим соображениям. Как правило, доля площади соединения колеблется от около 10 процентов до около 30 процентов площади слоистого материала. Как известно из уровня техники, точечная термическая сварка удерживает вместе слои слоистого материала и обеспечивает целостность каждого отдельного слоя путем соединения нитей и (или) волокон в пределах каждого слоя.
Термин "эластичный" относится к любому материалу, в том числе к пленке, волокну, нетканому полотну или сочетанию вышеперечисленного, который при приложении смещающей силы по меньшей мере в одном направлении является растягиваемым до растянутой, смещенной длины, которая составляет по меньшей мере около 110 процентов, предпочтительно по меньшей мере около 130 процентов и наиболее предпочтительно по меньшей мере около 150 процентов от его нерастянутой длины в отсутствие воздействия, и который восстанавливает по меньшей мере 15 процентов своего удлинения после снятия растягивающей, смещающей силы. В настоящей заявке материал должен обладать этими свойствами по меньшей мере в одном направлении, чтобы считаться эластичным.
Термин "растягиваемый и сокращающийся" относится к способности материала растягиваться и сокращаться до исходного состояния после прекращения воздействия. Растягиваемые и сокращающиеся материалы - это такие материалы, которые при приложении смещающей силы растягиваются до растянутой, смещенной длины и которые восстанавливают часть, предпочтительно по меньшей мере около 15 процентов, своего удлинения при прекращении воздействия растягивающей, смещающей силы.
В настоящей заявке термины "эластомер" или "эластомерный" относится к полимерным материалам, которые обладают свойством растяжения и восстановления.
Термин "растяжение" относится к способности материала растягиваться при приложении к нему смещающей силы. Процентное растяжением - это разность между первоначальным размером материала и тем же размером после того, как материал был растянут или вытянут после приложения смещающей силы. Процентное растяжение может быть выражено в виде [(растянутая длина - первоначальная длина образца) / первоначальная длина образца] × 100. Например, если материал, имеющий начальную длину в один (1) дюйм, растянут на 0,50 дюйма, то есть до растянутой длины 1,50 дюйма, то можно сказать, что материал имеет растяжение в 50 процентов.
Термины "восстанавливаться" или "восстановление" относятся к сокращению вытянутого материала после прекращения действия смещающей силы после растяжения материала путем приложения смещающей силы. Например, если материал, имеющий несмещенную длину в ненапряженном состоянии, равную одному (1) дюйму, вытягивается на 50 процентов путем растяжения до длины полтора (1,5) дюйма, то материал имел бы растянутую длину, которая составляет 150 процентов от длины в ненапряженном состоянии. Если этот образцовый растянутый материал сжимается, то есть восстанавливается до длины в одну целую и одну десятую (1,1) дюйма после прекращения действия смещающей и растягивающей силы, материал восстанавливает 80 процентов (0,4 дюйма) своего растяжения.
Термин "полимер" в целом включает в себя, в частности, гомополимеры, сополимеры, такие как, например, блок-сополимеры, привитые, статистические и чередующиеся сополимеры, тройные сополимеры и т.д., а также их смеси и модификации. Кроме того, в отсутствие специально указанных ограничений термин "полимер" включает в себя все возможные геометрические конфигурации молекулы. Эти конфигурации включают, в частности, изотактические, синдиотактические и случайные симметрии.
Указанные выше термины может иметь дополнительные определения в остальных частях описания.
Подробное описание изобретения
Настоящее изобретение относится к респиратору, содержащему крепежные компоненты, ремешки, крепежные компоненты с петелькой для ремешков и системы крепления, выполненные с возможностью обеспечить легкое надевание и удобное ношение. В частности, один аспект настоящего изобретения относится к респиратору, содержащему: основную часть, выполненную с возможностью закрывать рот и нос пользователя респиратора; первый крепежный компонент, прикрепленный к первой стороне основной части; второй крепежный компонент, прикрепленный ко второй стороне основной части; первый крепежный компонент с петелькой для ремешка, выполненный как единое целое с первым крепежным компонентом, и второй крепежный компонент с петелькой для ремешка, выполненный как единое целое со вторым крепежным компонентом; и ремешок, прикрепленный к первому крепежному компоненту с петелькой для ремешка и второму крепежному компоненту с петелькой для ремешка.
Основная часть - это часть респиратора, выполненного с возможностью фильтровать, просеивать или иным образом влиять по меньшей мере на часть одной или нескольких составляющих элементов в воздухе или газе, вдыхаемом или выдыхаемом через респиратор. Как правило, основная часть может иметь различные формы и размеры в зависимости от требуемого назначения респиратора. Кроме того, основная часть респиратора, или ее части, могут быть сформованы или вырезаны (включая вырез отверстий в указанной основной части, которые выполнены с возможностью принимать по меньшей мере часть, например, крепежного компонента) в зависимости от требуемого назначения респиратора.
В некоторых вариантах выполнения основная часть респиратора выполнена с возможностью принимать плоскую конфигурацию при перевозке или хранении, но может быть раскрытой, разложенной или иным образом развернутой к моменту использования, так чтобы основная часть была выполнена с возможностью облегать некоторый участок лица пользователя. В альтернативном варианте выполнения основная часть респиратора выполнена с возможностью принимать предварительно сформированную или предварительно сформованную чашеобразную конфигурацию и непосредственно готова к использованию; то есть никакое изменение (то есть раскладывание или раскрытие) основной части не требуется для облегания некоторого участка лица пользователя.
В целом основная часть может содержать любой подходящий материал, известный из уровня техники. Например, основная часть респиратора по настоящему изобретению может содержать полотно из любых нетканых материалов, тканые материалы, трикотажные материалы, пленки или сочетания вышеперечисленного. В особенно предпочтительном варианте выполнения основная часть содержит полотно из нетканого материала. Подходящие нетканые материалы в виде полотна включают в себя полотна, полученные по технологии "мелтблаун", полотна, полученные по технологии "спанбонд", полотна, полученые по технологии "термобонд", полотна, полученные влажным холстоформированием, полотна, полученные по технологии "айрлейд", гидравлические сплетенные полотна и сочетания вышеперечисленного. Кроме того, нетканые полотна могут содержать синтетические волокна (например, полиэтилены, полипропилены, поливинилхлориды, поливинилиденхлориды, полистиролы, полиэфиры, полиамиды, полиимиды и т.д.).
В некоторых вариантах выполнения основная часть респиратора содержит два крепежных компонента, причем каждый крепежный компонент прикреплен к сторонам основной части респиратора. Когда респиратор надет, крепежные компоненты расположены вблизи противоположных сторон лица пользователя. В некоторых вариантах изобретения оба крепежных компонента, прикрепленные к основной части респиратора, служат также клапанами выдоха. Независимо от того, имеется ли один или несколько крепежных компонентов, для дополнительного повышения удобства надевания или использования респиратора и (или) удобства выдоха воздуха при надетом респираторе можно предпочтительно расположить крепежный компонент на основной части респиратора так, чтобы задний край крепежного компонента был расположен в порядке возрастания предпочтительности, в пределах 3,75 см, в пределах 2,5 см, в пределах 1,25 см и в пределах диапазона от 0,625 см до 2,5 см от заднего края основной части респиратора.
Могут применяться различные крепежные компоненты. Крепежный компонент может быть прикреплен к основной части респиратора любым способом, известным специалистам в данной области техники. Например, крепежный компонент может прикрепляться к главной части при помощи приклеивания, сварки, подведения тепловой или иной энергии для сплавления материалов, использования механических крепежных компонентов для прикрепления основной части к крепежному компоненту (например, винтов, заклепок, защелок, застежек-липучек и т.п.); или иных таких способов или сочетания способов, если только крепежный компонент остается прикрепленным к главной части на время использования респиратора.
Подходящие материалы для крепежных компонентов могут включать в себя пластмассы, металлы, дерево или сочетания вышеперечисленного. Предпочтительные материалы включают в себя термопластические полимеры, которые могут формоваться в желательную форму любыми средствами, известными из уровня техники, особенно посредством литья под давлением. Такие полимеры включают в себя полипропилен, полиэтилен, акрилонитрилбутадиенстирол (ABS), полистирол, нейлон, поливинилхлорид и т.п.
Как указано выше, в некоторых вариантах выполнения, таком как приведенный на фиг.1, крепежный компонент 100 на основной части (не показана) респиратора также выполнен с возможностью действовать в качестве клапана выдоха; то есть клапана, способствующего направлению выдыхаемого воздуха через крепежный компонент на основной части респиратора и наружу во внешнюю среду. Например, как показано на фиг.1, крепежный компонент 100 (то есть, клапан выдоха) содержит каналы 10, 12, 14, через которые проводится воздух. В некоторых вариантах выполнения эти каналы облегчают движение выдыхаемого воздуха в сторону от глаз пользователя, обеспечивая таким образом уменьшение попадания увлажненного выдыхаемого воздуха между глазами пользователя и очками, которые носит пользователь. Кроме того, такие каналы могут обеспечивать большой объемный поток выдыхаемого воздуха, который выводится по каналам, а не направляется наружу через основную часть респиратора, что обеспечивает большее удобство для пользователя, удерживая воздух респиратором и охладителем пользователя. В некоторых случаях каналы (называемые также в настоящем документе выпусками, вентилями, клапанами и отверстиями) могут иметь покрытие, например, из пористого или фильтрующего вещества (не показано), для уменьшения количества определенных компонент в выдыхаемом воздухе, выходящем в окружающую среду. В других вариантах изобретения выпуски, каналы или другие отверстия, которые включают в себя клапан выдоха, могут поворачиваться или изменяться, так что пользователь респиратора может изменять направление выдыхаемого воздуха. Например, каналы могут быть проделаны в диске, который сообщается с объемом между лицом пользователя и внутренней поверхностью респиратора, при этом указанный диск выполнен с возможностью поворачиваться внутри корпуса, который составляет узел выдоха (не показан).
В альтернативном варианте, как показано на фиг.12, вся система 800 крепления (состоящая из крепежного компонента и крепежного компонента с петелькой для ремешка), прикрепленная к основной части респиратора, может быть выполнена с возможностью непосредственно поворачиваться относительно основной части респиратора. В частности, как показано в варианте выполнения, приведенном на фиг.12, система 800 крепления поворачивается при помощи винта 810. Могут быть выбраны иные конфигурации, если только для этих вариантов настоящего изобретения, включающего в себя регулируемый клапан выдоха, выпуски, каналы, вентили, отверстия или другие конфигурации, составляющие клапан выхода, они выполнены с возможностью поворачиваться с изменением направления, в котором воздух или газ выходит через клапан выхода под действием выдоха пользователя респиратора.
К основной части респиратора прикреплен ремешок при помощи системы крепления, выполненной в виде единого целого, сочетающего в себе крепежный компонент для ремешка и крепежный компонент, прикрепленный к основной части (система крепления в целом обозначена на фиг.1 позицией 200). Один особенно предпочтительный вариант выполнения представляет собой крепежный компонент с петельной для ремешка, такой как приведенный на фиг.1 и в целом обозначенный позицией 110. Хотя крепежный компонент для ремешка, приведенный на фиг.1, имеет угловую или искривленную форму, должно быть понятно, что крепежный компонент для ремешка может иметь любую форму, известную из уровня техники, которая совместима с описанным выше крепежным компонентом. Например, крепежный компонент для ремешка в альтернативном варианте выполнения может быть прямоугольным, то есть иметь углы 90 градусов.
Как правило, крепежный компонент с петелькой для ремешка содержит по меньшей мере одну петельку. В процессе применения ремешок вставляется в петельку и протягивается через нее. Затем ремешок может быть закреплен на крепежном компоненте для ремешка, на самом крепежном компоненте или на основной части респиратора, использующего любое средство, известное из уровня техники.
В одном особенно предпочтительном варианте выполнения, приведенном на фиг.1, крепежный компонент с петелькой для ремешка имеет две петельки, причем первая петелька 20 расположена параллельно второй петельке 22, и вторая петелька располагается в поперечном направлении ближе к уху пользователя, чем первая петелька. Такая конструкция позволяет крепежному средству с петелькой для ремешка служить в качестве средства для регулирования ремешка, обеспечивая тем самым регулировку респиратора, в результате которой респиратор сидит более плотно или более свободно на голове пользователя. В частности, в этом варианте выполнения ремешок (не показан на фиг.1, но изображен на фиг.5А, 9 и 10) протянут через первую петельку 20 крепежного компонента 110 с петелькой для ремешка, а затем продевается через вторую петельку 22 крепежного компонента 110 с петелькой для ремешка. Путем протягивания большей длины ремешка через крепежный компонент с петелькой для ремешка создается более сильное натяжение ремешка, что обеспечивает более плотный обхват респиратором головы пользователя.
В одном предпочтительном варианте каждый компонент, прикрепленный к основной части респиратора, выполнен по меньшей мере с одним крепежным элементом с петелькой для ремешка. В одном таком варианте выполнения каждый крепежный компонент имеет один крепежный компонент с петелькой для ремешка, выполненный с ним в виде единого целого. В другом варианте выполнения каждый крепежный компонент имеет два крепежных компонента с петелькой для ремешка, выполненных с ним в виде единого целого (например, фиг.2А и 12). В такой конфигурации и первый, и второй крепежные компоненты с петелькой для ремешка могут быть выполнены в виде единого целого с крепежным компонентом и располагаться под углом относительно крепежного компонента, например, под углом около 45 градусов от конца крепежного компонента в месте, расположенном вблизи уха пользователя.
Когда каждый из крепежных компонентов имеет один крепежный компонент с петелькой для ремешка, один или оба крепежных компонента с петелькой для ремешка могут быть выполнены с возможностью служить описанным выше средством регулирования. В случае, когда оба крепежных компонента 500 с петелькой для ремешка выполнены с возможностью быть средством регулирования, как показано на фиг.5 и 6, обхват респиратором 510 головы пользователя можно регулировать путем натягивания обоих концов 526 и 528 ремешка 520.
Предпочтительно, как показано на фиг.7, 9, и 10, в одном варианте выполнения только один конец ремешка нужно тянуть через крепежный элемент с петелькой для ремешка в конкретной конструкции, описанной в настоящей заявке, чтобы обеспечить регулирование. Таким образом, как показано на фиг.7, респиратор 510 выполнен с возможностью обеспечения регулировки пользователем обхвата респиратора при помощи одной руки, то есть весь ремешок 520 регулируется требуемым образом, когда пользователь тянет оба конца 536, 538 ремешка 520, причем оба находятся в крепежном компоненте 500 с петелькой для ремешка. В таком случае система крепления (например, крепежные компоненты и крепежные компоненты с петелькой для ремешка) респиратора выполнена с возможностью обеспечивать более легкое надевание и более удобное ношение.
Со ссылкой на фиг.11 можно лучше понять конкретную конструкцию ремешка 520 и крепежных компонентов 510, 518; а именно, ремешок 520 представляет собой непрерывную петлю материала, который был протянут через первую петельку на нерегулирующем крепежном компоненте 518, так что средний участок ремешка (по длине) при скольжении зацепляет внутренние стороны крепежного компонента 518. Затем ремешок 520 протягивается обратно вокруг головы пользователя к регулирующему крепежному компоненту 510, причем оба конца ремешка 520 пропускаются через первую петельку регулирующего крепежного компонента 510 и обратно через вторую петельку, при этом регулирующий участок ремешка 520 выступает из второй петельки со стороны респиратора 520. Когда пользователь надевает (то есть, натягивает на себя) респиратор, он может отрегулировать обхват путем подтягивания регулирующего участка ремешка, и натяжение ремешка уравновешивается свободным перемещением среднего участка ремешка через первую петельку нерегулирующего крепежного компонента респиратора.
В альтернативном варианте выполнения, как показано на фиг.13, ремень пропущен петлей через первую петельку на крепежном компоненте 520 с петелькой для ремешка. Более короткий конец ремешка затем загибают вокруг крепежного компонента 530 с петелькой для ремешка и затем пришивают к остальному материалу ремешка. Затем остальной материал ремешка оборачивают вокруг головы пользователя и пропускают через первую петельку крепежного компонента 540 с петелькой для ремешка с регулирующей стороны и вытягивают обратно через вторую петельку крепежного компонента 540. Когда пользователь надевает (то есть, натягивает на себя) респиратор, он может отрегулировать обхват путем натягивания регулирующего участка ремешка.
В другом варианте выполнения, как показано на фиг.2А, 2В и 12, крепежный компонент с петелькой для ремешка может иметь более двух петелек. Например, в одном варианте выполнения, как показано на фиг.2А и 2В, крепежный компонент с петелькой для ремешка может иметь четыре петельки, причем первая петелька 220 и вторая петелька 222 сконструированы описаны выше образом, а третья петелька 240 и четвертая петелька 242 сконструированы подобно первой петельке 220 и второй петельке 222. Кроме того, первая петелька 220 расположена в продольном направлении на крепежном компоненте с петелькой для ремешка относительно третьей петельки 240, а вторая петелька 222 расположена в продольном направлении на крепежном компоненте с петелькой для ремешка относительно четвертой петельки 242. Аналогично, на фиг.12 первая петелька 860 распложена в продольном направлении на крепежном компоненте с петелькой для ремешка относительно третьей петельки 820, а вторая петелька расположена в продольном направлении на крепежном компоненте с петелькой для ремешка относительно четвертой петельки 840.
Как показано на фиг.1, одна или несколько петелек на крепежном компоненте с петелькой для ремешка может включать в себя зубцы для захвата ремешка. Как показано на фиг.1, зубцы, обозначаемые в целом позицией 40, расположены на одной внутренней стороне второй петельки 22. Следует заметить, что, хотя только одна петелька из пары петелек на фиг.1 имеет зубцы, петельки крепежного компонента с петелькой для ремешка могут все включать в себя зубцы, или зубцы могут отсутствовать без отступления от объема настоящего изобретения. Например, на фиг.2А, на которой имеется две независимые петельки, зубцы расположены на одной внутренней стороне каждой из первой петельки 220, второй петельки 222, третьей петельки 240 и четвертой петельки 242.
Как правило, форма зубцов такова, что они имеют заостренные концы, но специалисту в данной области техники должно быть понятно, что зубцы могут иметь любую форму и конфигурацию, известную из уровня техники. Например, в альтернативном варианте выполнения зубцы представляют собой гладкие зубцы (например, со срезанными под прямым углом концами), чтобы материал ремешка не собирался внутри петелек. Более конкретно, зубцы обеспечивают сопротивление в боковом направлении, когда ремешок протаскивается через петельку, тем самым препятствуя собиранию материала. Зубцы могут быть выполнены в виде единого целого с крепежным компонентом с петелькой для ремешка или могут быть выполнены отдельно и прикреплены, например, при помощи клея или сварки, к внутренней стороне петельки крепежного компонента с петелькой для ремешка.
Кроме того, было установлено, что длину и ширину петелек можно оптимизировать для используемого материала ремешка, чтобы обеспечить легкое регулирование с одновременным обеспечением надежности удержания ремешка в процессе использования. В частности, для предпочтительного материала ремешка по настоящему изобретению ширина петельки крепежного компонента с петелькой для ремешка составляет предпочтительно от около 1,0 мм до около 1,5 мм. Еще более предпочтительно, если ширина составляет около 1,3 мм. В варианте выполнения, в котором петелька имеет зубцы для захвата или ограничения бокового перемещения материала или собирания ремешка, ширина измеряется от конца зубца (противоположного внутренней стороне, к которой прикреплен зубец) до противоположной внутренней стороны петельки.
Кроме того, подходящая длина отверстия петельки составляет от 75% до 125% от ширины ремешка.
Система крепления, выполненная из крепежного компонента, который прикреплен к основной части респиратора и крепежному компоненту с петелькой для ремешка, может иметь различные размеры и формы в зависимости от требуемого конечного применения. В одном варианте выполнения настоящего изобретения система крепления, включающая в себя и крепежный компонент, и крепежный компонент с петелькой для ремешка, обладает достаточно жесткой формой, такой как диск, квадрат или иная геометрическая фигура. В одном особенно предпочтительном варианте выполнения, приведенном на фиг.3А, система крепления имеет полную длину около 50,24 миллиметра и полную ширину около 30,40 миллиметров. Различные другие размеры системы крепления на фиг.3А приведены также на фиг.3В и 3С. Все размеры, показанные на фиг.3А, 3В и 3С, приведены в миллиметрах.
На фиг.4А-4С приведена система крепления, в которой крепежный компонент выполнен с возможностью служить в качестве описанного выше узла клапана выдоха. На фиг.4А-4С и, в частности, на фиг.4А, изображены различные компоненты одного варианта выполнения узла клапана выхода. Внутренняя часть 70 клапана в этом типичном варианте выполнения имеет овальную форму, но возможны и другие формы (например, круглая и т.д.). Внутренняя часть клапана прикрепляется к внутренней поверхности основной части респиратора или располагается рядом с ней. В одном варианте выполнения настоящего изобретения главная часть респиратора предварительно раскроена с образованием отверстия, через которое вставляется участок внутренней части клапана. Например, это отверстие может быть помещено в месте, находящемся вблизи периметра основной части рядом с ухом пользователя респиратора. Хотя ремешок может быть неразъемно прикреплен к одной стороне респиратора и разъемно прикреплен к другой стороне респиратора, в некоторых вариантах выполнения настоящего изобретения узел клапана выдоха, как в типичном варианте выполнения, изображенном на фиг.4С, может быть прикреплен к обеим сторонам респиратора (узел включает в себя систему крепления, с которой может разъемно соединяться ремешок). В подобных вариантах выполнения респиратор может иметь предварительно вырезанное отверстие с обеих сторон основной части респиратора, что позволяет прикрепить клапан выдоха к обеим сторонам основной части респиратора.
Для внутренней части 70 клапана, изображенного на фиг.4А, обод внутренней части 72 клапана, который выступает вверх от внутренней части 70 клапана, может быть вставлен через заранее вырезанное отверстие в основной части респиратора, при этом краевой участок 74 примыкает по меньшей месте к некоторому участку внутренней поверхности основной части респиратора. К ободу 72 прикреплена планка 76, которая в целом служит (1) для облегчения направления потока выдыхаемого воздуха (путем перекрытия некоторых участков отверстия 78, через которое проходит воздух) и (или) (2) может служить, по меньшей мере частично, в качестве места прикрепления мембраны, диафрагмы, или откидной створки (например, пленки, основы или составного материала), которая препятствует или не допускает втягивания воздуха через клапан выдоха, когда человек делает вдох, но которая позволяет воздуху выходить через клапан выдоха, когда человек делает выдох. Например, гибкая мембрана (не показана), которая полностью перекрывает отверстие 78 и которая прикреплена только к планке 76, может работать в качестве подвижной откидной створки, которая притягивается к краям отверстия 78, когда пользователь респиратора делает вдох, таким образом блокируя или препятствуя потоку воздуха, идущему внутрь (и тем самым обеспечивая прохождения вдыхаемого воздуха через материал, примененный для изготовления основной части респиратора); но которая, когда пользователь респиратора делает выдох, отодвигается от краев отверстия, к которым откидная створка не прикреплена, тем самым позволяя воздуху проходить через отверстие клапана выхода.
Внутренняя часть 70 клапана имеет такую форму и(или) имеет такие характеристики, что она может сцепляться и (или) соединяться с наружной частью 84 клапана (как показано на фиг.4 В). Кроме того, в типичном варианте выполнения клапана выдоха, изображенном на фиг.4С, наружная часть 84 клапана содержит обод 86 наружной части клапана, который обхватывает, или зацепляет, обод 72 внутренней части клапана. Кроме того, ободья могут быть выполнены с возможностью механического сцепления друг с другом, так чтобы внутреннюю и наружную части клапана нельзя было с легкостью расцепить друг от друга при использовании респиратора. Например, ободья внутренней и наружной частей клапана могут содержать фланцеподобные элементы, которые со щелчком встают на место, когда наружная часть клапана помещается на внутреннюю часть клапана или вдвигается в нее (например, подобно креплению с защелкой). Известно множество таких механических соединений, которые могут применяться с этой целью. Могут применяться и другие способы для прикрепления внутренней и наружной частей клапана друг к другу и к основной части респиратора (например, при помощи клея, сварки, термосоединения и т.д.).
Типичный вариант выполнения наружной части 84 клапана, приведенный на фиг.4В, включает также разделитель 88, который в основном расщепляет отверстие наружной части клапана на два отдельных воздушных канала 90. В зависимости от ориентации внутренней части 70 клапана и от того, верхний или нижний воздушный канал 90 частично закрывает планка 76 внутренней части клапана, пользователь или производитель может направить выдыхаемый воздух (по меньшей мере некоторую его часть) в требуемом направлении.
Заметим, что разделитель необязательно должен иметься. Либо можно использовать другие конструкции и геометрические параметры, так что производитель или пользователь может выбирать для прикрепления компоненты узла клапана выдоха, так чтобы выдыхаемый воздух или некоторая его часть направлялись в требуемом направлении (например, в сторону от глаз, когда, в случае если пользователь респиратора носит также очки или другое средство защиты глаз, теплый, влажный воздух не конденсируется на стекле очков или на поверхностях для защиты глаз, ограничивая тем самым видимость).
Типичный вариант выполнения узла клапана выдоха, изображенный на фиг.4С, также содержит систему 410 крепления. Система 410 крепления, приведенная на фиг.4С, в целом описана выше. В частности, система 410 крепления содержит крепежный компонент 420, который прикреплен к основной части респиратора и крепежного компонента 440 для ремешка, который прикрепляет ремешок (не показан) к респиратору. Как описано выше, крепежный компонент и крепежный компонент для ремешка выполнены в виде единого целого, образуя систему крепления.
Эти три компонента (например, внутренняя часть клапана, наружная часть клапана и система крепления) соединены друг с другом в объединенный узел 410 клапана выдоха.
Следует заметить, что упомянутая выше мембрана на фиг.4С не показана. Кроме того, на фиг.4С изображение объединенного узла не содержит основной части респиратора, или ее участка, которая, разумеется, зажата, по меньшей мере частично, между участками внутренней и наружной частей клапана.
Кроме того, для обеспечения более удобного надевания и ношения респиратора ремешки респиратора выполнены из инновационных материалов и имеют инновационную геометрическую конфигурацию. Например, ремешки предпочтительно выполнены из гибких эластичных материалов, выполненных с возможностью обхватывать голову пользователя (например, нетканые материалы, выполненные с возможностью растягиваться). Гибкий материал - это, как правило, "маломощный" эластичный материал, то есть материал, который может растягиваться по меньшей мере около на 50% и, более предпочтительно, по меньшей мере около на 150% от его ненапряженной, ненатянутой длины, имея при этом нагрузку менее 100 грамм на сантиметр ширины при 100%-ом удлинении после вытягивания до 133%-ого удлинения и сжатия до 100%-ого удлинения.
Более конкретно, гибкий материал, предназначенный для использования в качестве ремешка, выполнен с возможностью обладать сокращающей силой, достаточной для обеспечения достаточно плотной герметизации, чтобы удерживать маску (то есть, главную часть респиратора) на голове пользователя, обеспечивая при этом удобный обхват во время ношения. В одном варианте выполнения сокращающая сила, необходимая для применения в респираторе этого материала в качестве материала для ремешков респиратора по настоящему изобретению, определяется с использованием рамки для испытания на растяжение системы испытания материалов Sintech 1/S и нижеприведенного способа. В частности, образец материала для ремешка длиной 15,24 см вставляется между двумя испытательными зажимами (2,54 см в высоту, 7,62 см в ширину; 1 дюйм в высоту и 3 дюйма в ширину), причем направление растягивания материала для ремешка, обхватывающего голову, расположено вдоль размера образца, равного 15,24 см (6 дюймов). В случае, если материал ремешка имеет в ширину менее 2,54 см (1 дюйм), материал обрезается до этой ширины. Для образцов, больших 2,54 см (1 дюйм), материал обрезается до 2,54 см (1 дюйм) в ширину. Начальное калибровочное расстояние между зажимами было установлено равным 7,62 см (3 дюйма), и образцы материалов растягивались и сжимались до скоростью 50,8 см в минуту (20 дюймов в минуту) путем бокового перемещения. Результирующая нагрузка и растяжение записывались и наносились на график. Единицы нагрузки приводились к единицам грамм-сила на сантиметр ширины материала.
Материалы, используемые в качестве материала для ремешка, предпочтительно выполнены обладающими возвращающей силой в диапазоне от около 30 грамм-сил до около 100 грамм-сил на сантиметр ширины при 100%-ом удлинении после растяжения до 133%-ого удлинения и сжатия до 100%-ого удлинения. Более предпочтительно, материалы обладают возвращающей силой от около 50 грамм-сил до 70 грамм-сил на сантиметр ширины при 100%-ом удлинении после растяжения до 133%-ого удлинения и сжатия до 100%-ого удлинения. Кроме того, как показано на фиг.6, по сравнению с имеющимися на рынке материалами 3М 8511 (от компании 3М Worldwide, Сент-Пол, штат Миннесота) и респираторный код №46767 (от компании Kimberiy-Clark Worldwide, Inc., Neenah, штат Висконсин), материалы для ремешка, используемые в настоящем изобретении (образец А), обеспечивают меньшую возвращающую силу на единицу ширины. Чтобы обеспечить достаточную силу для герметизации основной части респиратора на лице, используется более широкое оголовье. Более широкое оголовье распределяет силу, создаваемую оголовьем, по более широкой площади на затылке пользователей, что приводит к меньшему давлению и большему удобству.
Кроме того, был проанализирован эффект гистерезиса взятого в качестве образца материала ремешка для определения способности материалов ремешка к многократному легкому и удобному надеванию. Эластичные материалы имеют свойство растягиваться, деформироваться и перестраиваться на молекулярном уровне, когда они находятся под напряжением. В частности, циклическое смещение материала ремешка приводит к образованию петли гистерезиса нагрузки или напряжения. Нагрузка при данном удлинении во время сокращения в целом ниже нагрузки при том же удлинении во время растяжения. Кроме того, нагрузка при начальном растяжении обычно выше, чем при последующих растяжениях вследствие остаточных деформаций, возникших во время начального цикла. Эффект гистерезиса может быть характеризован отношением нагрузки при сокращении при данном удлинении к нагрузке при растяжении при том же удлинении. В частности, в одном варианте выполнения материалы ремешка дважды подвергались циклу, состоящему из растяжения до 133%-ого удлинения и возвращения к первоначальной длине со скоростью 50,8 сантиметров в минуту (20 дюймов в минуту).
Величина остаточной деформации после удлинения в материале ремешка может также определяться по его остаточному удлинению после растяжения. В частности, остаточное удлинение после растяжения - это относительное удлинение, при котором напряжение падает до нуля при сокращении после удлинения на данную величину. Предпочтительно иметь более низкое остаточное удлинение после растяжения, в идеале менее 25%-ое остаточное удлинение после растяжения до 133%.
Кроме того, анализировалась также прочность материалов ремешка. Для оценки прочности материалов образцы материалов растягивались со скоростью 50,8 см в минуту (20 дюймов в минуту) в рамке для испытания на прочность на растяжение до тех пор, пока не происходил их разрыв или пока нагрузка не падала на 10% от своей максимальной величины. Ремешок должен быть достаточно прочным, чтобы выдерживать растяжение при надевании. Эта прочность является функцией прочности на единицу ширины материала ремешка и ширины материала, используемого в качестве ремешка, и в типичном случае составляет по меньшей мере 300 грамм-сил.
Примеры материалов, особенно подходящие для использования в качестве материалов ремешка в респираторах по настоящему изобретению, включают в себя слоистые материалы, полученные тепловым или клеевым соединением нетканых материалов с эластомерными пленками. Подходящие слоистые материалы включают в себя, например, эластичные пленки, слоистые материалы, скрепленные в растянутом состоянии, слоистые материалы с вертикальными нитями, слоистые материалы, скрепленные в суженном состоянии, тканые материалы и нетканые материалы из эластичных волокон, составные материалы из эластичных волокон и нетканых материалов, слоистые материалы из эластичных пленок и растяжимых облицовок, а также сочетания вышеперечисленного. Материал ремешка предпочтительно выполнен из слоистого термоматериала из двух нетканых внешних слоев, присоединенных термической сваркой к каждой стороне эластомерных пленок, так что в пленочном материале образуются отверстия, которые отсутствуют во внешних слоях. Это позволяет сделать пленочный материал воздухопроницаемым и, таким образом, более удобным для ношения пользователем.
Вообще говоря, любой из множества термопластических эластомерных полимеров может применяться в материалах ремешка по настоящему изобретению, такие как эластомерные пополиэфиры, эластомерные полиуретаны, эластомерные полиамиды, эластомерные сополимеры, эластомерные полиолефины и т.п. В одном частном варианте выполнения эластомерные полукристаллические полиолефины используются благодаря своим уникальным сочетаниям механических и эластомерных свойств. А именно, механические свойства таких полукристаллических полиолефинов обеспечивают образование пленок, в которых легко образуются отверстия при термической сварке, как рассматривалось выше, но при этом они сохраняют свою эластичность.
f
f
Полукристаллические полиолефины обладают или способны проявлять по существу регулярную структуру. Например, полукристаллические полиолефины могут быть по существу аморфными в недеформированном состоянии, но образовывать кристаллические области при растяжении. Степень кристалличности полимера олефина может составлять от около 3% до около 30%, в некоторых вариантах выполнения от около 5% до около 25%, и в некоторых вариантах выполнения от около 5% и около 15%. Аналогично, полукристаллический полиолефин может иметь скрытую теплоту плавления (ΔH), которая является еще одним показателем степени кристалличности, от около 15 до около 75 джоулей на грамм (Дж/г), в некоторых вариантах выполнения от около 20 до около 65 Дж/г и в некоторых вариантах выполнения от 25 до около 50 Дж/г. Полукристаллический полиолефин может также иметь температуру размягчения по Вика от около 10°C до около, 100°C, в некоторых вариантах выполнения от около 20°C до около 80°C и в некоторых вариантах выполнения от около 30°C до около 60°C. Полукристаллический полиолефин может иметь температуру плавления от около 20°C до около 120°C, в некоторых вариантах выполнения от около 35°C до около 90°C и в некоторых вариантах выполнения от около 40°C до около 80°C. Скрытую теплоту плавления (ΔH) и температуру плавления можно определить при помощи дифференциальной сканирующей калориметрии (DSC) в соответствии с ASTM D-3417, как известно специалистам в данной области техники. Температуру размягчения по Вика можно определить в соответствии с в соответствии с ASTM D-1525.
3
20
3
12
1
3
Примеры полукристаллических полиолефинов включают в себя полиэтилен, полипропилен, их смеси и сополимеры. В одном частном варианте выполнения используется полиэтилен, являющийся сополимером этилена и α-олефина, такой как C-C α-олефин или C-C α-олефин. Подходящие α-олефины могут быть линейными или разветвленными (например, одна или несколько C-C алкильных ветвей, или арильная группа). Частные примеры включают в себя 1-бутен; 3-метил-1-бутен; 3,3-диметил-1-бутен; 1-пентен; 1-пентен с одной или несколькими метиловыми, этиловыми или пропиловыми замещающими группами; 1-гексен с одной или несколькими метиловыми, этиловыми или пропиловыми замещающими группами; 1-гептен с одной или несколькими метиловыми, этиловыми или пропиловыми замещающими группами; 1-октен с одной или несколькими метиловыми, этиловыми или пропиловыми замещающими группами; 1-нонен с одной или несколькими метиловыми, этиловыми или пропиловыми замещающими группами; этил-, метил- или диметилзамещенный 1-десен; 1-додесен; и стирол. Особенно предпочтительными сомономерами α-олефина являются 1-бутен, 1-гексен и 1-октен. Содержание этилена в таких сополимерах может составлять от около 60 молярных % до около 99 молярных %, в некоторых вариантах выполнения от около 80 молярных % до около 98,5 молярного %, и в некоторых вариантах выполнения от около 87 молярных % до около 97,5 молярного %. Содержание α-олефина может аналогично находиться в диапазоне от около 1 молярного % до около 40 молярных %, в некоторых вариантах выполнения от около 1,5 молярного % до около 15 молярных %, и в некоторых вариантах выполнения от около 2,5 молярного % до около 13 молярных %.
3
3
3
3
3
Плотность полиэтилена может изменяться в зависимости от типа используемого полимера, но в целом находится в пределах от 0,85 до 0,96 граммов на кубический сантиметр (г/см). Например, полиэтиленовые "пластомеры" могут иметь плотность в диапазоне от 0,85 до 0,91 г/см. Аналогично, "линейный полиэтилен низкий плотности" (LLDPE) может иметь плотность в диапазоне от 0,91 до 0,940 г/см; " полиэтилен низкой плотности" (LDPE) может иметь плотность в диапазоне от 0,910 до 0,940 г/см; и "полиэтилен высокой плотности" (HDPE) может иметь плотность в диапазоне от 0,940 до 0,960 г/см. Плотности могут измеряться в соответствии с ASTM 1505.
Особенно подходящими сополимерами полиэтилена являются "линейные" или "по существу линейные". Термин "по существу линейный" означает, что помимо коротких ветвей цепи, относящихся к включению сомономеров, полимер этилена также содержит длинные ветви в том, что называется главной цепью полимера. Термин "длинное разветвление цепи" означает, что отрезок цепи содержит по меньшей мере 6 атомов углерода. Каждая длинная ветвь цепи может иметь такое же распределение сомономеров, что и в главной цепи полимера, и быть такое же длинной, что и главная цепь полимера, к которой она прикреплена. Предпочтительные по существу линейные полимеры замещаются от 0,01 длинной ветви цепи на 1000 атомов углерода до 1 длинной ветви цепи на 1000 атомов углерода, и в некоторых вариантах выполнения от 0,05 длинной ветви цепи на 1000 атомов углерода до 1 длинной ветви цепи на 1000 атомов углерода. В отличие от термина "по существу линейный" термин "линейный" означает, что у полимера отсутствуют измеримые и наблюдаемые длинные ветви цепи. То есть полимер замещается в среднем менее чем 0,01 длинной ветви цепи на 1000 атомов углерода.
3
3
3
3
Плотность сополимера линейного этилена/α-олефина зависит и от длины, и от количества α-олефина. А именно, чем больше длина α-олефина и чем больше количество имеющегося α-олефина, тем ниже плотность сополимера. Хотя это и необязательно, линейные полиэтиленовые "пластомеры" особенно предпочтительны, поскольку содержание ветвления коротких цепей α-олефина таково, что сополимер этилена демонстрирует одновременно пластические и эластомерные характеристики (то есть, является "пластомером"). Поскольку полимеризация с сомономерами α-олефина уменьшает кристалличность и плотность, образующийся пластомер обычно имеет более низкую плотность, чем термопластические полимеры полиэтилена (например, LLDPE), но эта плотность приближается и (или) перекрывает плотность эластомера. Например, плотность пластомера полиэтилена может составлять 0,91 грамма на кубический сантиметр (г/см) или менее, в некоторых вариантах выполнения от 0,85 до 0,88 г/см, и в некоторых вариантах выполнения от 0,85 г/см до 0,87 г/см. Несмотря на сопоставимую с эластомерами плотность пластомеры в целом демонстрируют более высокую степень кристалличности, являются относительно нелипкими и могут быть выполнены в виде гранул, которые не прилипают и являются относительно свободнотекучими.
Распределение сомономера α-олефина внутри пластомера полиэтилена обычно является случайным и однородным по фракциям с отличающейся молекулярной массой, образующим сополимер этилена. Эта однородность распределения сомономера внутри пластомера может быть выражена в виде значения показателя ширины распределения сомономера (CDBI), равного 60 или более, в некоторых вариантах выполнения 80 или более, и в некоторых вариантах выполнения 90 или более. Кроме того, пластомер полиэтилена может быть охарактеризован кривой точки плавления, полученной при помощи DSC, которая демонстрирует наличие единственного пика точки плавления, находящегося в области от 50 до 110°C (второе снижение плавления).
TM
TM
TM
Пластомеры, предпочтительные для использования в настоящем изобретении, представляют собой пластомеры сополимера на основе этилена, имеющиеся на рынке под маркой EXACT™ от ExxonMobil Chemical Company, Хьюстон, штат Техас. Другие подходящие пластомеры полиэтилена имеются на рынке под марками ENGAGE и AFFINITY от компании Dow Chemical Company, Мидленда, штат Мичиган. Другие подходящие этиленовые полимеры поставляются на рынок компанией Dow Chemical Company под марками DOWLEX™ (LLDPE) и ATTANE (ULDPE). Другие подходящие полимеры этилена описаны в патентах США №4,937,299, выданном Ewen и др.; 5,218,071, выданном Tsutsui и др.; 5,272,236, выданном Lai и др.; и 5,278,272, выданном Lai и др., которые полностью включены в настоящую заявку посредством ссылки в той степени, в какой они согласуются с настоящей заявкой.
3
20
3
3
3
3
TM
TM
TM
TM
Разумеется, настоящее изобретение ни в коем случае не ограничено использованием полимеров этилена. Например, полимеры пропилена могут также подходить для использования в качестве полукристаллического полиолефина. Подходящие пластомерные полимеры пропилена могут включать в себя, например, сополимеры или терполимеры, в том числе сополимеры пропилена с α-олефином (например, C-C), такие как этилен, 1-бутен, 2-бутен, различные изомеры пентена, 1-гексен, 1-октен, 1-нонен, 1-децен, 1-унидецен, 1-додецен, 4-метил-1-пентен, 4-метил-1-гексен, 5-метил-1-гексен, винилциклогексен, стирол и т.д. Содержание сомономера полимера пропилена может составлять около 35 массовых % или менее, в некоторых вариантах выполнения от около 1 массового % до около 20 массовых %, и в некоторых вариантах выполнения от около 2 массовых % до около 10 массовых %. Предпочтительно плотность полипропилена (например, сополимера пропилена/α-олефина) может составлять 0,91 грамма на кубический сантиметр (г/см) или менее, в некоторых вариантах выполнения от 0,85 до 0,88 г/см, и в некоторых вариантах выполнения от 0,85 г/см до 0,87 г/см. Подходящие полимеры пропилена поставляются а рынок под марками VISTAMAXX от компании ExxonMobil Chemical Co. Хьюстон, штат Техас; FINA (например, 8573) от компании Chemical Atofina Feluy, Бельгия; TAFMER, поставляемый компанией Mitsui Petrochemical Industries; и VERSIFY, поставляемый компанией Dow Chemical Company, Мидленда, штат Мичиган. Другие примеры подходящих полимеров пропилена описаны в патентах США 6,500,563, выданном Datta и др.; 5,539,056, выданном Yang и др.; и 5,596,052, выданном Resconi и др., которые полностью включены в настоящую заявку посредством ссылки в той степени, в какой они согласуются с настоящей заявкой.
W
n
Любой из множества известных методов может в целом применяться для формирования полукристаллических полиолефинов. Например, полимеры олефина могут формироваться при помощи свободного радикала или комплексного катализатора (например, Циглера-Натта). Предпочтительно полимер олефина формируется с использованием свободнорадикального катализатора или комплексного катализатора с единым центром катализации, такого как металлоценовый катализатор. Такая катализаторная система создает сополимеры этилена, в которых сомономер распределен случайным образом в пределах молекулярной цепи и равномерно распределен по фракциям с различной молекулярной массой. Катализированные металлоценовым катализатором полиолефины описаны, например, в патентах США 5,571,619, выданном McAlpin и др.; 5,322,728, выданном Davis и др.; 5,472,775, выданном Obijeski и др.; 5,272,236, выданном Lai и др.; и 6,090,325, выданном Wheat и др., которые полностью включены в настоящую заявку в той степени, в какой они согласуются с настоящей заявкой. Примеры металлоценовых катализаторов включают в себя бис(n-бутилциклопентадиенил)титан дихлорид, бис(n-бутилциклопентадиенил)цикроний дихлорид, бис(циклопентадиенил)скандий хлорид, бис(инденил)цирконий дихлорид, бис(метилциклопентадиенил) титан дихлорид, бис(метилциклопендадиенил)цирконий дихлорид, кобальтоцен, циклопентадиенилтитан трихлорид, ферроцен, гафноцен дихлорид, изопропил(циклопентадиентил,-1-флюоренил)цирконий дихлорид, молибдоцен дихлорид, никелоцен, ниобоцен дихлорид, рутеноцен, титаноцен дихлорид, цикроноцен хлорид гидрид, цирконоцен дихлорид и т.д. Полимеры, полученные при помощи металлоценовых катализаторов, обычно имеют узкий диапазон молекулярных масс. Например, полимеры, катализированные металлоценовыми катализаторами, могут иметь число полидисперсности (M/M) ниже 4, управляемое распределение ветвления коротких цепей и управляемую стереорегулярность.
Индекс текучести расплава (MI) полукристаллических полиолефинов может, вообще говоря, быть различным, но обычно он находится в диапазоне от около 0,1 грамма за 10 минут до около 100 граммов за 10 минут, в некоторых вариантах выполнения от около 0,5 грамма за 10 минут до около 30 граммов за 10 минут, и в некоторых вариантах выполнения от около 1 до около 10 граммов за 10 минут, при температуре 190°C. Индекс текучести расплава - это масса полимера (в граммах), которая может быть принудительно пропущена через отверстие экструзионного пластомера (диаметром 0,0825 дюйма), когда на него действует сила 5000 граммов в течение 10 минут при 190°C, и может быть определен в соответствии с методом испытаний АSТМ D 1238-E.
Разумеется, другие термопластические полимеры могут также использоваться для формирования эластичной пленки, либо самостоятельно, либо в сочетании с полукристаллическими полиолефинами. Например, может использоваться по существу аморфный блок-сополимер, который имеет по меньшей мере два блока полимера моноалкениларенов, разделенные по меньшей мере одним блоком насыщенного сопряженного полидиена. Блоки моноалкениларенов могут включать в себя стирол и его аналоги и гомологи, такие как о-метил стирол; р-метил стирол; р-терт-бутил стирол; 1,3 диметил стирол р-метил стирол и т.д., а также моноалкениловые полициклические ароматические соединения, такие как винилнафталин; винилантрицен и т.д. Предпочтительные моноалкениларены - стирол и р-метил стирол. Блоки диенов с сопряженными двойными связями могут включать в себя гомополимеры мономеров диенов с сопряженными двойными связями, сопойимеры двух или нескольких диенов с сопряженными двойными связями и сополимеры одного или нескольких диенов с другим мономером, в котором блоки преимущественно представляют собой фрагменты диенов с сопряженными двойными связями. Предпочтительно, диены с сопряженными двойными связями содержат от 4 до 8 атомов углерода, например, 1,3 бутадиен (бутадиен); 2-метил-1,3 бутадиен; изопрен; 2,3 диметил-1,3 бутадиен; 1,3 пентадиен (пиперилен); 1,3 гексадиен и т.д.
Количество блоков моноалкиларенов (например, полистирола) может быть различным, но, как правило, составляет от около 8 массовых % до около 55 массовых %, в некоторых вариантах выполнения от около 10 массовых % до около 35 массовых %, и в некоторых вариантах выполнения от около 25 массовых % до около 35 массовых % сополимера. Подходящие блок-сополимеры могут содержать конечные блоки моноалкениларена, имеющие среднечисленную молекулярную массу от около 5000 до около 35000, и средние блоки насыщенного диена с сопряженными двойными связями, имеющие среднечисленную молекулярную массу от около 20000 до около 170000. Общая среднечисленная молекулярная масса блок-сополимера может составлять от около 30000 до около 250000.
Особенно подходящие термопластические эластомерные сополимеры поставляет на рынок компания Kraton Polymers LLC, Хьюстон, штат Техас под товарным знаком KRATON. Полимеры KRATON включают в себя стирол-диеновые блок-сополимеры, такие как стирол-бутадиен, стирол-изопрен, стирол-бутадиен-стирол и стирол-изопрен-стирол. Полимеры KRATON также включают в себя блок-сополимеры стирол-олефина, образованные путем избирательного гидрирования стирол-диеновых блок-сополимеров. Примеры таких блок-сополимеров стирол-олефин включают в себя стирол-(этилен-бутилен), стирол-(этилен-пропилен), стирол-(этилен-бутилен)-стирол, стирол-(этилен-пропилен)-стирол, стирол-(этилен-бутилен)-стирол-(этилен-бутилен), стирол-(этилен-пропилен)-стирол-(этилен-пропилен) и стирол-этилен-(этилен-пропилен)-стирол. Эти блок-сополимеры могут иметь линейную, радиальную или звездообразную молекулярную конфигурацию. Определенные блок-сополимеры KRATON включают в себя блок-сополимеры, продаваемые под фирменными наименованиям G 1652, G 1657, G 1730, MD6673 и MD6973. Различные подходящие стироловые блок-сополимеры описаны в патентах США 4,663,220; 4,323,534; 4,834,738; 5,093,422 и 5,304,599, которые полностью включены в настоящую заявку посредством ссылки в той степени, в какой они согласуются с настоящей заявкой. Другие доступные на рынке блок-сополимеры включают в себя эластомерные сополимеры S-EP-S, поставляемые компанией Kuraray Company, Ltd, Окаяма, Япония, под товарным знаком SEPTON. Другие подходящие сополимеры включают в себя эластомерные сополимеры S-I-S и S-B-S, поставляемые компанией Dexco Polymers, Хьюстон, штат Техас под товарным знаком VECTOR. Также подходят полимеры, состоящие из тетраблок-сополимера А-В-А-В, такого как рассмотренный в патенте США 5,332,613, выданном Taylor и др., который полностью включен в настоящую заявку путем ссылки в той степени, в какой он согласуется с настоящей заявкой. Примером такого тетраблок-сополимера служит блок-сополимер стирол-поли(этилен-пропилен)-стирол-поли(этилен-пропилен)(S-EP-S-EP).
Количество эластомерного(ых) полимера(ов), используемого в пленке, может быть различным, но обычно составляет около 30 массовых % или более от массы пленки, в некоторых вариантах выполнения около 50 массовых % или более, и в некоторых вариантах выполнения около 80 массовых % или более от массы пленки. В одном варианте выполнения, например, полукристаллический(ие) полиолефин(ы) составляет(ют) около 70 массовых % или более от массы пленки, в некоторых вариантах выполнения около 80 массовых % или более от массы пленки, и в некоторых вариантах выполнения около 90 массовых % или более от массы пленки. В других вариантах выполнения могут использоваться смеси полукристаллического(их) полиолефина(ов) и эластомерного(ых) блоксополимера(ов). В таких вариантах выполнения блоксополимер(ы) может(могут) составлять от около 5 массовых % до около 50 массовых % в некоторых вариантах выполнения от около 10 массовых % до около 40 массовых %, и в некоторых вариантах выполнения от около 15 массовых % до около 35 массовых % смеси. Аналогично, полукристаллически(ие) полиолефин(ы) может(могут) составлять от около 50 массовых % до около 95 массовых %, в некоторых вариантах выполнения от около 60 массовых % до около 90 массовых %, и в некоторых вариантах выполнения от около 65 массовых % до около 85 массовых % смеси. Разумеется, следует понимать, что в пленке можно также применять и другие эластомерные и (или) неэластомерные полимеры.
Помимо полимеров эластичная пленка по настоящему изобретению может также содержать другие компоненты, как известно из уровня техники. В одном варианте выполнения, например, эластичная пленка содержит наполнитель. Наполнители представляют собой частицы или иную форму материала, которые могут быть добавлены к экструзионной смеси полимера пленки и которые химически не влияют на экструдированную пленку, но которые могут быть однородно рассеяны по всей пленке. Наполнители могут служить для различных целей, в том числе для усиления непрозрачности пленки и (или) ее газопроницаемости (а именно, проницаемости для пара и по существу непроницаемости для жидкости). Например, наполненные пленки могут быть сделаны газопроницаемыми путем растяжения, что вызывает отрыв полимера от наполнителя и образование проходов в виде микропор. Газопроницаемые микропористые эластичные пленки описаны, например, в патентах США 5,997,981; 6,015,764 и 6,111,163, выданном McCormack и др.; 5,932,497, выданном Morman и др.; 6,461,457, выданном Taylor и др., которые полностью включены в настоящую заявку посредством ссылки в той степени, в которой они согласуются с настоящей заявкой.
Наполнители могут иметь сферическую или несферическую форму при средних размерах частиц в диапазоне от около 0,1 до около 7 микрометров. Примеры подходящих наполнителей включают в себя, в частности, карбонат кальция, различные виды глины, кварц, глинозем, карбонат бария, карбонат натрия, карбонат магния, тальк, сульфат бария, сульфат магния, сульфата алюминия, диоксид титана, цеолиты, порошков целлюлозного типа, каолин, слюду, углерод, негашеную известь, оксид магния, гидроксид алюминия, порошки целлюлозной массы, порошки древесины, производные целлюлозы, хитин и производные хитина. При желании на частицы наполнителя может быть нанесено подходящее покрытие, такое как стеариновая кислота. При применении содержание наполнителя может меняться, например, от около 25 массовых % до около 75 массовых %, в некоторых вариантах выполнения от около 30 массовых % до около 70 массовых % и в некоторых вариантах выполнения от около 40 массовых % до около 60 массовых % от массы пленки.
TM
TM
В пленку могут быть также включены другие добавки, такие как стабилизаторы плавления, стабилизаторы обработки, термостабилизаторы, светостабилизаторы, антиоксиданты, стабилизаторы теплового старения, отбеливающие вещества, вещества, препятствующие слипанию, связующие вещества, вещества, повышающие липкость, модификаторы вязкости и т.д. Примеры подходящих смол, повышающих липкость, могут включать в себя, например, гидрогенизированные углеводородные смолы. Углеводородные смолы REGALREZ™ являются примерами таких гидрогенизированных углеводородных смол и поставляются компанией Eastman Chemical. Другие вещества, повышающие липкость, поставляются компанией ExxonMobil под названием ESCOREZ. Могут также применяться модификаторы вязкости, такие как полиэтиленовый воск (например, EPOLENE С-10 от компании Eastman Chenical). Фосфитные стабилизаторы (например, IRGAFOS, поставляемый компанией Ciba Speciality, Территаун, штат Нью-Йорк, и DOVERPHOS, поставляемый Dover Chemical Corp., Dover, штат Огайо) служат примерами стабилизаторов плавления. Кроме того, стабилизаторы на основе стерически затрудненных аминов (например, CHIMASSORB от компании Ciba Specialty Chemicals) служат примерами термо- и светостабилизаторов. Кроме того, затрудненные фенолы обычно используются в качестве антиоксиданта в производстве пленок. Некоторые подходящие затрудненные фенолы включают в себя поставляемые компанией Ciba Specialty Chemicals под товарным знаком "Irganox", такие как Irganox 1076, 1010 или Е 201. Кроме того, к пленке могут быть также добавлены связующие вещества для облегчения соединения пленки с дополнительными материалами (например, с нетканым полотном). Каждая из таких добавок (например, вещество, повышающее липкость, антиоксидант, стабилизатор и т.д.), когда используется, может присутствовать в количестве, равном от около 0,001 массовых % до около 25 массовых %, в некоторых вариантах выполнения от около 0,005 массовых % до около 20 массовых %, и в некоторых вариантах выполнения от около 0,01 массовых % до около 15 массовых % от массы пленки.
Эластичные пленки по настоящему изобретению могут быть одно- и многослойными. Многослойные пленки могут изготавливаться совместной экструзией слоев, экструзионным нанесением покрытия или любым традиционным процессом создания слоев. Такие многослойные пленки обычно содержат по меньшей мере один базовый слой и по меньшей мере один поверхностный слой, но могут содержать любое требуемое число слоев. Например, многослойная пленка может быть получена из базового и одного или нескольких поверхностных слоев, причем базовый слой выполнен из полукристаллического полиолефина. В таких вариантах выполнения поверхностный(ые) слой(и) может(могут) формироваться из любого пленкообразующего полимера. При желании поверхностный(ые) слой(и) может(могут) содержать более мягкий, плавящийся при более низкой температуре полимер или полимерную смесь, которая использует слой(и), более подходящий(ие) в качестве слоев для тепловой сварки, для теплового соединения пленки с нетканым полотном. Например, поверхностный(ые) слой(и) может(могут) формироваться из полимера олефина или его смесей, как описано выше. Дополнительные пленкообразующие полимеры, которые могут подходить для использования в настоящем изобретении, самостоятельно или в сочетании с другими полимерами, включают в себя этиленвинилацетат, этиленэтилакрилат, этиленакриловую кислоту, этиленметилакрилат, этилен нормальный бутилакрилат, нейлон, этиленвиниловый спирт, полистирол, полиуретан и т.д.
Толщина поверхностного(ых) слоя(ев) в целом выбирается таким образом, чтобы существенным образом не нарушить эластомерные свойства пленки. С этой целью каждый поверхностный слой может отдельно содержать от около 0,5% до около 15% от полной толщины пленки, и в некоторых вариантах выполнения от около 1% до около 10% от полной толщины пленки. Например, каждый поверхностный слой может иметь толщину от около 0,1 до около 10 микрометров, в некоторых вариантах выполнения от около 0,5 до около 5 микрометров, и в некоторых вариантах выполнения от около 1 до около 2,5 микрометров. Аналогично, базовый слой может иметь толщину от около 1 до около 40 микрометров, в некоторых вариантах выполнения от около 2 до около 25 микрометров, и в некоторых вариантах выполнения от около 5 до около 20 микрометров.
Свойства получающейся пленки могут, вообще говоря, быть различными в зависимости от предъявляемых требований. Например, до растяжения пленка обычно имеет поверхностную плотность около 100 граммов на квадратный метр или менее, и в некоторых вариантах выполнения от около 50 до около 75 граммов на квадратный метр. После растяжения пленка обычно имеет поверхностную плотность около 60 граммов на квадратный метр или менее, и в некоторых вариантах выполнения от около 15 до около 35 граммов на квадратный метр. Растянутая пленка может также иметь полную толщину от около 1 до около 100 микрометров, в некоторых вариантах выполнения от около 10 до около 80 микрометров, и в некоторых вариантах выполнения от около 20 до около 60 микрометров.
Как более подробно описано ниже, полимеры, используемые для формирования полотна нетканого материала, обычно имеют температуру размягчения выше температуры, передаваемой во время образования связей. Таким образом, полимеры по существу не размягчаются во время образования связей до такой степени, чтобы волокна полотна нетканого материала полностью становились текучим расплавом. Например, могут использоваться полимеры, которые имеют температуру размягчения по Вика (ASTM D-1525) от около 100°C до около 300°C, в некоторых вариантах выполнения от около 120°C до около 250°C, и в некоторых вариантах выполнения от около 130°C до около 200°C. Примеры полимеров с высокой температурой размягчения, которые могут использоваться при формировании полотен нетканых материалов, могут включать в себя, например, полиолефины, например, полиэтилен, полипропилен, полибутилен и т.д.; политетрафторэтилен; полиэфиры, например, полиэтилентерефталат и т.д; поливинилацетат; поливинилацетатхлорид; поливинилбутирал; акриловые смолы, например, полиакрилат, полиметилакрилат, полиметилметакрилат и т.д.; полиамиды, например, нейлон; поливинилхлорид; поливинилиденхлорид; полистирол; поливиниловый спирт; полиуретаны; полимолочная кислота; их сополимеры и т.д. При желании могут также применяться биоразлагаемые полимеры, такие как описанные выше. Могут также применяться синтетические или натуральные полимеры на основе целлюлозы, в том числе, в частности, сложные эфиры целлюлозы; простые эфиры целлюлозы; нитраты целлюлозы; ацетаты целлюлозы; ацетатбутираты целлюлозы; этил целлюлозы; регенерированная целлюлоза, такая как вискоза, искусственный шелк и т.д. Следует заметить, что полимер(ы) может(могут) также содержать другие добавки, такие как технологические добавки или составы для подготовки, предназначенные для придания волокнам требуемых свойств, остаточные количества растворителей, пигментов или красителей и т.д.
Для формирования полотна нетканого материала могут использоваться однокомпонентные и (или) многокомпонентные волокна. Однокомпонентые волокна в целом образуются из полимера или смеси полимеров, экструдированных из одного экструдера. Многокомпонентные волокна в целом образуются из двух или более полимеров (например, двукомпонентные волокна), экструдированных из отдельных экструдеров. Полимеры могут быть расположены по существу в постоянно расположенных обособленных зонах вдоль поперечного сечения волокон. Компоненты могут быть расположены в любой требуемой конфигурации, типа конфигурации с оболочкой, конфигурации бок о бок, слоеной конфигурации, конфигурации "остров в море", трехостровной конфигурации, конфигурации типа "бычий глаз" или в различных других взаимных расположениях, известных из уровня техники, и т.п. Различные способы формирования многокомпонентных волокон описаны в патентах США 4,789,592, выданном Taniguchi и др.; 5,336,552, выданном Strack и др.; 5,108,820, выданном Kaneko и др.; 4,795,668, выданном Kruege и др.; 5,382,400, выданном Pike и др.; 5,336,552, выданном Strack и др.; и 6,200,669, выданном Marmon и др.; которые полностью включены в настоящее описание посредством ссылки в той степени, в какой они согласуются с настоящим описанием. Можно также формировать многокомпонентные волокна, имеющие различные неправильные формы, такие как описанные в патентах США 5,277,976, выданном Hogle и др., 5,162,074, выданном Hills, 5,466,410, выданном Hills, 5,069,970, выданном Largman и др., и 5,057,368, выданном Largman и др., которые полностью включены в настоящую заявку посредством ссылки в той степени, в какой они согласуются с настоящей заявкой.
Хотя может применяться любое сочетание полимеров, полимеры многокомпонентных волокон обычно выполнены из термопластических материалов с различными температурами стеклования или плавления, в которых первый компонент (например, оболочка) плавится при более низкой температуре, чем второй компонент (например, сердцевина). Размягчение или плавление первого компонента полимера из многокомпонентного волокна позволяет многокомпонентным волокнам формировать липкую скелетную структуру, которая после охлаждения стабилизирует волокнистую структуру. Например, многокомпонентные волокна могут иметь от около 20% до около 80%, и в некоторых вариантах выполнения от около 40 до около 60 массовых % полимера с низкой температурой плавления. Кроме того, многокомпонентные волокна могут иметь от около 80% до около 20%, и в некоторых вариантах выполнения от около 60 до около 40 массовых % полимера с высокой температурой плавления. Некоторые примеры известных двукомпонентных волокон типа "оболочка-сердцевина" поставляются компанией KoSa Inc., Charlotte, штат Северная Каролина, под маркой Т-255 и Т-256, в которых используется полиолефиновая оболочка, или Т-254, который имеет оболочку из сополиэфира с низкой температурой плавления. Могут использоваться также и другие известные двукомпонентные волокна, которые включают в себя поставляемые компанией Chisso Corporation, Moriyama, Япония, или компанией Fiber-visions LLC, Уилмингтон, штат Делавэр.
Могут использоваться волокна любой требуемой длины, такие как штапельные волокна, непрерывные волокна и т.д. Например, в одном частном варианте выполнения могут использоваться штапельные волокна, у которых длина волокон находится в диапазоне от около 1 до около 150 миллиметров, в некоторых вариантах выполнения от около 5 до около 50 миллиметров, в некоторых вариантах выполнения от около 10 до около 40 миллиметров, и в некоторых вариантах выполнения от около 10 до около 25 миллиметров. Хотя это и необязательное требование, но для формирования волокнистых слоев штапельных волокон может применяться метод кардования, как известно из уровня техники. Например, волокна могут формироваться в кардное полотно путем помещения кип волокон на подборщик, который разделяет волокна. Затем волокна направляют через блоки объединения и кардования, что дополнительно разделяют в выстраивают волокна в машинном направлении, чтобы образовать ориентированное в машинном направлении волокнистое нетканое полотно. Кардное полотно можно затем связать при помощи известных способов образования связанного кардного нетканого полотна.
При желании полотно нетканого материала, используемое для формирования нетканого соединения, может иметь многослойную структуру. Подходящие многослойные материалы могут включать в себя, например, слоистый материал спанбонд/мелтблоун/спанбонд (SMS) и слоистый материала спанбонд/мелтблоун (SM). Различные примеры подходящих слоистых материалов SMS описаны в патентах США 4,041,203, выданном Brock и др.; 5 213 881, выданном Timmons и др.; 5,464,688, выданном Timmons и др.; 4,374,888, выданном Bornslaeger; 5,169,706, выданном Collier и др.; и 4,766,029, выданном Brock и др., которые полностью включены в настоящую заявку посредством ссылки в той степени, в какой они согласуются с настоящей заявкой. Кроме того, поставляемые на рынок слоистые материалы SMS могут быть получены от компании Kimberly-Clark Corporation под обозначением Spunguard и Evolution.
Другой пример многослойной структуры - полотно "спанбонд", полученное на машине со множеством шпулярников, в которой шпулярник наносит волокна на слой волокон, нанесенных предыдущим шпулярником. Такое индивидуальное нетканое полотно "спанбонд" можно также считать многослойной структурой. В этой ситуации различные слои нанесенных волокон в нетканом полотне могут быть одинаковыми, или они могут различаться по поверхностной плотности и(или) по составу, типу, размерам, уровню волнистости и(или) форме полученных волокон. В качестве другого примера можно обеспечить единое нетканое полотно в виде дух или нескольких отдельно полученных слоев полотна "спанбонд", кардного полотна и т.д., которые были связаны вместе с образованием нетканого полотна. Эти отдельно полученные слои могут отличаться по способу получения, поверхностной плотности, составу и волокнам, как указано выше.
Полотно нетканого материала может также содержать дополнительный волокнистый компонент, так чтобы оно считалось составным материалом. Например, нетканое полотно может быть спутано с другим волокнистым компонентом при помощи любого из множества способов спутывания, известных из уровня техники (например, гидравлических, пневматических, механических и т.д.) В одном варианте выполнения нетканое полотно неразъемно спутано с целлюлозными волокнами при помощи гидравлического спутывания. В типичном процессе гидравлического спутывания используются водяные струи высокого давления для спутывания волокон с целью формирования сильно спутанной объединенной волокнистой структуры, например нетканого полотна. Гидравлически спутанные нетканые полотна из волокон штапельной длины и непрерывных волокон раскрыты, например, в патентах США 3,494,821, выданном Evans, и 4,144,370, выданном Boulton, которые полностью включены в настоящую заявку посредством ссылки в той степени, в какой они согласуются с настоящей заявкой. Гидравлически спутанные составные нетканые полотна из нетканого полотна из непрерывных волокон и слой целлюлозной массы раскрыты, например, в патентах США 5,284,703, выданном Everhart и др. и 6,315,864, выданном Anderson и др., которые полностью включены в настоящую заявку посредством ссылки в той степени, в какой они согласуются с настоящей заявкой. Волокнистый компонент составного материала может содержать любое требуемое количество полученного основания. Волокнистый компонент может содержать более около 50 массовых % составного материала, и в некоторых вариантах выполнения от около 60 до около 90 массовых %, составного материала. Аналогично, нетканое полотно может содержать менее около 50 массовых % составного материала, и в некоторых вариантах выполнения от около 10% до около 40% составного материала.
Хотя это и необязательно, полотно нетканого материала может быть сужено в одном или нескольких направлениях перед нанесением на пленку по настоящему изобретению. Подходящие способы суживания описаны в патентах США 5,336,545; 5,226,992; 4,981,747 и 4,965,122, выданных Morman, а также в публикации патентной заявки США 2004/0121687, поданной Morman и др. В альтернативном варианте нетканое полотно может остаться относительно нерастяжимым по меньшей мере в одном направлении до нанесения на пленку. В таких вариантах выполнения нетканое полотно может быть дополнительно растянуто в одном или нескольких направлениях после нанесения на пленку.
2
2
2
2
2
2
Поверхностная плотность полотна нетканого материала может, вообще говоря, быть различной, например, от около 5 граммов в квадратный метр (г/м) до 120 г/м, в некоторых вариантах выполнения от около 10 г/м до около 70 г/м, и в некоторых вариантах выполнения от около 15 г/м до около 35 г/м. При наличии полотен множества нетканых материалов такие материалы могут иметь одинаковую и различную поверхностную плотность.
В некоторых вариантах выполнения ширина ремешка выбирается таким образом, чтобы ремешок был в меньшей степени склонен сворачиваться или смещаться. Например, в некоторых вариантах выполнения изобретения по меньшей мере некоторый участок ремешка имеет ширину от около 0,3 см до около 5 см. Более предпочтительно, по меньшей мере некоторый участок ремешка имеет ширину от около 0,5 см до около 3 см и, более предпочтительно, ширину от около 2 см до около 3 см. В других вариантах выполнения ширина всего ремешка равна от около 0,3 см до около 5 см и, более предпочтительно, весь ремешок имеет ширину от около 0,5 см до около 3 см. Еще более предпочтительна ширина всего ремешка, равная около 2,5 см.
Следует также отметить, как показано на фиг.9-11, участок ремешка может быть расщеплен на две или более полосы для облегчения стабилизации респиратора во время использования. В данном случае участок ремешка расщепляется в области уха пользователя для образования, по сути дела, блокового Y-образного участка ремешка или Y-образного соединения, причем ухо пользователя находится вблизи места расщепления ремешка на две полосы, при этом одна полоса проходит под ухом, а другая полоса проходит над ухом.
После ознакомления с подробным описанием изобретения должно быть очевидно, что возможны модификации и видоизменения без отступления от объема изобретения, определяемого прилагаемой формулой.
При знакомстве с элементами настоящего изобретения или с его предпочтительным(и) вариантом(ами) выполнения единственное число означает наличие одного или нескольких из этих элементов. Подразумевается, что термины "содержащий", "включающий в себя" и "имеющий" являются неограничивающими и означают, что могут иметься дополнительные элементы, отличные от перечисленных элементов.
С учетом вышеизложенного должно быть видно, что достигнуты некоторые цели изобретения и получены другие преимущества.
Поскольку в вышеописанные респираторы могут быть внесены различные изменения без отступления от объема настоящего изобретения, подразумевается, что все содержимое вышеприведенного описания, проиллюстрированное сопроводительными чертежами, должно восприниматься как иллюстративное и не имеющее ограничительного смысла.