Сохраняющий форму респиратор, складываемый до плоского состояния
SHAPE-PRESERVING RESPIRATOR FOLDABLE TO FLAT STATE

Уровень техники
Респираторы, как правило, надеваются пользователем так, чтобы они закрывали входы в его дыхательные пути, и носятся по меньшей в одной из следующих двух ситуаций: (1) требуется предотвратить попадание посторонних примесей и загрязнителей воздуха в органы дыхания носящего; и (2) требуется защита прочих лиц или окружающих предметов от патогенов и других загрязнителей, выдыхаемых носящим респиратор. В первом случае респираторы носят, когда окружающий воздух содержит частицы, вредные для здоровья носящего, например, в автомастерской кузовного ремонта. Во втором случае респираторы носят, когда существует риск загрязнения прочих лиц или окружающих предметов, например, в операционной или в герметизированном помещении с очищаемым воздухом.
Разработано множество типов респираторов для использования в одной или обеих из описанных выше ситуаций. Некоторые респираторы относят к категории «фильтрующих лицевых респираторных масок», так как в них основа маски сама по себе функционирует, как фильтрующий механизм. В отличие от респираторных масок, в которых используются резиновые или эластомерные основы маски с прикрепляемыми к ним фильтрующими картриджами (смотри, например, патент США RE39,493 (Yuschak et al.)) или заплавленными в них фильтрующими элементами (смотри, например, патент США 4,790,306 (Braun)), фильтрующие лицевые респираторные маски имеют конструкцию, при которой фильтрующая среда покрывает значительную часть основы маски, в результате чего пропадает необходимость в установке фильтрующего картриджа и последующих его заменах. Такого типа фильтрующие лицевые респираторные маски, как правило, выпускаются в виде одной из двух конфигураций: формованные респираторы и респираторы, складываемые до плоского состояния.
Формованные лицевые респираторные маски часто включают нетканые полотна, содержащие термически скрепленные друг с другом волокна или ажурные сетки из пластических материалов, придающие основе маски чашеобразную форму. Формованные респираторные маски, как правило, имеют одну и ту же форму при их хранении и использовании. Поэтому такие респираторы не могут быть сложены до плоского состояния для их хранения или транспортировки. Примеры патентных публикаций, в которых описаны формованные лицевые респираторные маски, включают патенты США 7,131,442 (Kronzer et al.), 6,923,182 и 6,041,782 (Angadjivand et al.), 4,807,619 (Dyrud et al.) и 4,536,440 (Berg).
Респираторы, складываемые до плоского состояния, как подразумевает само их название, могут быть сложены до более компактной формы для их транспортировки и хранения. Для использования такие респираторы могут быть раскрыты до чашеобразной формы. Примеры респираторов, складываемых до плоского состояния, описаны в патентах США 6,568,392 и 6,484,722 (Bostock et al.) и 6,394,090 (Chen). Некоторые респираторы, складываемые до плоского состояния, имеют линии сварки, швы или складки, способствующие сохранению ими чашеобразной формы при их использовании. Предложены также респираторы, в панели основы маски которых встроены элементы жесткости (смотри, например, патентные публикации США 2001/0067700 и 2010/0154805 (Duffy et al.); а также патент на промышленный образец США D659,821 (Spoo et al.)).
Фильтрующие лицевые респираторные маски описанных выше типов, как правило, включают ряд различных компонентов, соединяемых или собираемых друг с другом в единый узел. Такие компоненты могут включать оголовье, клапаны выдоха, лицевые уплотнения, носовые зажимы и прочее. Так, например, в конструкцию респиратора часто включают компоненты лицевого уплотнения, так как они обеспечивают комфортную посадку основы маски респиратора на участки поверхности лица пользователя с различной кривизной, а также динамично реагируют на изменения формы поверхности лица пользователя, например, при движении участков лица (например, при разговоре), без чего лицевое уплотнение было бы неэффективным.
Сущность изобретения
В настоящей заявке предлагаются различные воплощения респиратора. Респиратор может включать основу маски и оголовье, прикрепленное к основе маски. В одном или более воплощениях респиратор может также включать левый механизм крепления, расположенный между левой планкой, протяженной от центральной панели основы маски, и левой частью по меньшей мере одной из верхней панели и нижней панели основы маски. В одном или более воплощениях респиратор может также включать правый механизм крепления, расположенный между правой планкой, протяженной от центральной панели основы маски, и правой частью по меньшей мере одной из верхней панели и нижней панели основы маски. Один или оба из левого и правого механизмов крепления могут обеспечивать разъемное крепление левой и правой планок соответственно к левой и правой частям одной или обеих из верхней и нижней панелей основы маски, когда основа маски находится в раскрытом состоянии. В одном или более воплощениях левый и правый механизмы крепления могут способствовать сохранению респиратором его раскрытого состояния. Планки могут также включать части в виде планок верхней и нижней панелей.
В одном из воплощений предлагается респиратор, который включает основу маски и оголовье, прикрепленное к основе маски. Основа маски включает верхнюю панель, нижнюю панель и центральную панель, расположенную между верхней и нижней панелями. Центральная панель отделена от верхней и нижней панелей первой и второй разделительными линиями соответственно. Основа маски дополнительно включает левую планку, протяженную от левой стороны центральной панели, и правую планку, протяженную от правой стороны центральной панели. Основа маски включает также левый механизм крепления, расположенный между левой планкой и левой частью по меньшей мере одной из верхней и нижней панелей, когда основа маски находится в раскрытом состоянии, при этом левый механизм крепления обеспечивает разъемное крепление левой планки к левой части по меньшей мере одной из верхней и нижней панелей, когда основа маски находится в раскрытом состоянии. Основа маски дополнительно включает правый механизм крепления, расположенный между правой планкой и правой частью по меньшей мере одной из верхней и нижней панелей, когда основа маски находится в раскрытом состоянии, при этом правый механизм крепления обеспечивает разъемное крепление правой планки к правой части по меньшей мере одной из верхней и нижней панелей, когда основа маски находится в раскрытом состоянии.
Еще в одном воплощении настоящего изобретения предлагается способ, который включает этап обеспечения респиратора. Респиратор включает основу маски, которая включает верхнюю панель, нижнюю панель и центральную панель, расположенную между верхней и нижней панелями. Центральная панель отделена от верхней и нижней панелей первой и второй разделительными линиями соответственно. Основа маски включает также левую планку, протяженную от левой стороны центральной панели, и правую планку, протяженную от правой стороны центральной панели, и, в качестве дополнительной возможности, левые части в виде планки и правые части в виде планки, протяженные от одной или обеих из верхней и нижней панелей. Способ дополнительно включает этапы перевода верхней панели респиратора из сложенного состояния в раскрытое состояние и крепления по меньшей мере одной из левой и правой частей верхней панели соответственно к левой части в виде планки верхней панели и правой части в виде планки верхней панели. Способ дополнительно включает этапы перевода нижней панели респиратора из сложенного состояния в раскрытое состояние и крепления по меньшей мере одной из левой и правой частей нижней панели соответственно к левой части в виде планки нижней панели и правой части в виде планки нижней панели.
Все заголовки используются в настоящем описании для удобства его прочтения, и их не следует использовать для ограничения смысла любых участков текста, следующих за данными заголовками, если это не указано явно.
В настоящей заявке термин «содержит» и его производные не имеют ограничивающего значения, когда они используются в описании и в формуле изобретения. Данные термины следует понимать, как подразумевающие включение следующих за ними этапов или элементов, или групп этапов или элементов, но не исключение каких-либо других этапов или элементов, или групп этапов или элементов.
Термины «предпочтительный» и «предпочтительно» относятся к воплощениям настоящего изобретения, которые могут обеспечивать определенные преимущества при определенных обстоятельствах, однако другие воплощения, при тех же или других обстоятельствах, также могут быть предпочтительными. Более того, упоминание одного или нескольких предпочтительных воплощений не означает, что другие воплощения не являются полезными, и не подразумевает исключение других воплощений из объема настоящего изобретения.
В настоящей заявке упоминание этапов или элементов в единственном числе подразумевает не только данный единичный этап или элемент, а целый класс этапов или элементов, из которых данный этап или элемент взяты для примера или иллюстрации. В настоящей заявке упоминание этапов или элементов в единственном числе эквивалентно использованию термина «по меньшей мере один».
Выражения «по меньшей мере один из» и «содержит по меньшей мере один из», после которых следует список этапов или элементов, означают любой из элементов в данном списке и любую комбинацию из двух или более элементов в данном списке.
В контексте настоящего описания термин «или», как правило, используется в своем обычном смысле, подразумевающем «и/или», если из содержания явно не следует иное.
Термин «и/или» означает один или все из перечисляемых элементов или любую комбинацию из двух или более из перечисляемых элементов.
В контексте настоящего описания термин «примерно», используемый в отношении измеримой величины, означает возможные отклонения от приведенного значения в пределах, ожидаемых сведущими в данной области техники при проведении измерений с тщательностью, оправданной для цели измерения, и точностью, обеспечиваемой используемым для этого измерительным оборудованием. В контексте настоящего описания термин «вплоть до», после которого следует численное значение (например, «вплоть до 50») означает включение данного численного значения (в данном случае 50).
Кроме того, в контексте настоящего описания упоминание диапазонов численных значений путем указания их предельных значений означает включение всех численных значений внутри данного диапазона, а также его предельных значений (например, диапазон от 1 до 5 включает значения 1; 1,5; 2; 2,75; 3; 3,80; 4; 5 и прочие).
Определения
Употребляемые в настоящем описании термины имеют следующее значение.
Термин «чистый воздух» означает порцию атмосферного воздуха, профильтрованную для удаления из ней загрязнителей.
Термин «сложенное состояние» означает, что респиратор сложен до плоского состояния для его хранения.
Термин «загрязнители» означает частицы (включая пыль, туманы и дым) и/или другие вещества, которые обычно не считаются частицами (например, органические пары и прочие), но которые могут находиться в воздухе во взвешенном состоянии.
Термин «поперечное направление» означает направление, протяженное по респиратору с одной его боковой стороны на другую его боковую сторону на виде респиратора спереди.
Термин «чашеобразная форма» и его производные означают любую форму в виде сосуда, которая может обеспечивать должное закрытие носа и рта носящего.
Термин «расположен между» означает, что по меньшей мере часть элемента, к которому он относится, расположена между двумя другими элементами.
Термин «эластичный», используемый в отношении ремня оголовья, означает возможность растяжения ремня по меньшей мере на 100% и возвращение его в сущности к исходному размеру после снятия растягивающего усилия без повреждения ремня.
Термин «наружное газовое пространство» означает окружающее атмосферное пространство, в которое выходит выдыхаемый воздух после прохождения через основу маски и/или клапана выдоха и выхода за их пределы.
Термин «наружная поверхность» означает поверхность основы маски, открытую по отношению к окружающему атмосферному пространству, когда основа маски расположена на лице пользователя.
Термин «лицевое уплотнение» означает одну или более частей респиратора, расположенных между основой маски и лицом пользователя в одном или более местах, в которых основа маски в отсутствие данных частей находилась бы в контакте с лицом.
Термин «фильтрующая лицевая респираторная маска» означает респиратор, в котором основа маски сама по себе предназначена для фильтрации проходящего через нее воздуха, и в котором нет четко определяемых фильтрующих картриджей или фильтрующих элементов, прикрепленных к основе маски и/или заплавленных в нее для достижения данной цели.
Термины «фильтр» и «фильтрующий слой» означают один или более слоев из воздухопроницаемого материала, основным назначением которых является удаление загрязнителей (например, частиц) из потока проходящего через них воздуха.
Термин «фильтрующая среда» означает воздухопроницаемую конструкцию, предназначенную для удаления загрязнителей из потока проходящего через нее воздуха.
Термин «фильтрующая конструкция» означает в целом воздухопроницаемую конструкцию, фильтрующую воздух.
Термин «складываемый до плоского состояния» означает, что такой респиратор может быть сложен до плоского состояния для его хранения и раскрыт для его использования.
Термин «сложенный вовнутрь» означает сложенный к внутренней поверхности части, от которой данный элемент является протяженным.
Термин «оголовье» означает конструкцию или комбинацию из частей, которые способствуют удержанию маски на лице пользователя.
Термин «выполненные за единое целое» означает части, формируемые совместно и одновременно, то есть, он подразумевает, что компоненты, к которым он относится, формируются, как одна часть, а не как две части, формируемые по отдельности и затем соединяемые друг с другом.
Термин «внутреннее газовое пространство» означает пространство между основой маски и лицом носящего.
Термин «внутренняя поверхность» означает поверхность основы маски, ближайшую к лицу носящего, когда основа маски расположена на лице пользователя.
Термин «присоединенный» означает прикрепленный непосредственно или косвенно.
Термин «разделительная линия» означает складку, шов, сварной шов, линию прострочки, линию оси шарнирного соединения и/или любые их комбинации.
Термин «основа маски» означает воздухопроницаемую конструкцию, надеваемую носящим так, чтобы она закрывала его нос и рот, и образующую внутреннее газовое пространство, отделяя его от наружного газового пространства (данная конструкция включает также швы и иные виды скрепления, соединяющие ее слои и части друг с другом);
Термин «носовой зажим» означает механическое устройство (отличное от носового элемента, выполненного из вспененного материала), используемое совместно с основой маски для лучшего ее прилегания к лицу по меньшей мере в области носа пользователя.
Термин «область, располагающаяся напротив носа», означает участок основы маски, который находится поверх носа носящего при ношении респиратора.
Термин «раскрытое состояние» означает, что респиратор готов к надеванию его пользователем.
Термин «периметр» означает наружный край основы маски, который после надевания маски пользователем должен расположиться в целом в непосредственной близости к поверхности лица носящего; термин «сегмент периметра» означает часть периметра.
Термин «складка» означает область материала, на которой материал сложен или может быть сложен сам с собой.
Термины «полимерный» и «пластический» означают материал, который главным образом включает один или более полимеров, но может также содержать и другие ингредиенты.
Термины «разъемное крепление» и «разъемно прикрепляемый» означает, что два или более элементов, к которым он относится, могут быть скреплены друг с другом, непосредственно или косвенно, и отсоединены друг от друга без разрушения данных элементов или нарушения их структурной целостности.
Термин «респиратор» означает устройство для фильтрации воздуха, носимое пользователем для обеспечения себя чистым воздухом для дыхания.
Термин «сторона» означает область основы маски на виде спереди, расположенную на некотором расстоянии от вертикальной плоскости, разбивающей основу маски на две. зеркально симметричные части, когда основа маски ориентирована в целом вертикально.
Термин «область, располагающаяся напротив носовых пазух» означает область основы маски, располагающуюся напротив носа носящего, а также части или области основы маски, располагающиеся под глазами и/или глазницами носящего при ношении респиратора в правильном положении.
Термины «плотная посадка» и «плотно садится» означает, что обеспечивается в сущности воздухонепроницаемая посадка основы маски на лицо пользователя (в сущности исключающая утечки воздуха между лицом и основой маски).
Термин «ремень» означает элемент конструкции, в целом плоский и вытянутый в длину.
Термин «протяженный в поперечном направлении» означает протяженный в целом в поперечном направлении.
Данные и прочие аспекты настоящего изобретения будут более понятны из подробного описания изобретения, приведенного ниже. При этом приведенное выше краткое описание воплощений изобретения ни при каких обстоятельствах не следует рассматривать, как накладывающее ограничения на заявляемый предмет изобретения, который определяется исключительно прилагаемой формулой изобретения, которая может быть исправлена в процессе рассмотрения настоящей заявки.
Краткое описание чертежей
В настоящей заявке приводятся ссылки на прилагаемые чертежи, на которых аналогичными номерами позиций обозначены аналогичные элементы.
Фиг. 1. Схематическое аксонометрическое изображение одного из воплощений респиратора.
Фиг. 2. Схематический вид спереди респиратора, изображенного на фиг. 1. Фиг. 3. Схематический вид сзади респиратора, изображенного на фиг. 1. Фиг. 4. Схематический вид сбоку респиратора, изображенного на фиг. 1. Фиг. 5. Схематический вид сзади респиратора, изображенного на фиг. 1, в сложенном состоянии.
Фиг. 6. Схематическое сечение респиратора, изображенного на фиг. 1, находящегося в сложенном состоянии, плоскостью 6-6, обозначенной на фиг. 5.
Фиг. 7А. Схематическое сечение фрагмента 7А, обозначенного на фиг. 6, основы маски респиратора, изображенного на фиг. 1.
Фиг. 7 В. Схематическое сечение фрагмента 7 В, обозначенного на фиг. 6, основы маски респиратора, изображенного на фиг. 1.
Фиг. 8. Схематический вид в плане верхней панели респиратора, изображенного на фиг. 1.
Фиг. 9. Схематический вид в плане нижней панели респиратора, изображенного на фиг. 1.
Подробное описание изобретения
В настоящей заявке в целом предлагаются различные воплощения респиратора. Респиратор может включать основу маски и оголовье, прикрепленное к основе маски. В одном или более воплощениях респиратор может также включать левый механизм крепления, расположенный между левой планкой, протяженной от центральной панели основы маски, и левой частью по меньшей мере одной из верхней и нижней панелей основы маски. В одном или более воплощениях респиратор может также включать правый механизм крепления, расположенный между правой планкой, протяженной от центральной панели основы маски, и правой частью по меньшей мере одной из верхней и нижней панелей основы маски. Один или оба из левого и правого механизмов крепления могут обеспечивать возможность крепления левой и правой планок соответственно к левой или правой части одной или обеих из верхней и нижней панелей основы маски, когда основа маски находится в раскрытом состоянии. В одном или более воплощениях левый и правый механизмы крепления могут способствовать сохранению респиратором его раскрытого состояния.
Респираторы, складываемые до плоского состояния, могут иметь ряд преимуществ по сравнению с формованными респираторами. Так, например, складываемые до плоского состояния респираторы могут быть сложены до плоского состояния для их компактного хранения, и затем могут быть раскрыты, когда пользователь решить их надеть. В одном или более воплощениях настоящего изобретения складываемые до плоского состояния респираторы могут включать один или более механизмов крепления, которые могут способствовать сохранению основой маски ее чашеобразной формы, или состояния, в котором респиратор находится сразу после его надевания пользователем. В одном или более воплощениях такие механизмы крепления могут предотвращать смятие маски, которое приводит к уменьшению объема пригодного для дыхания воздуха, находящегося во внутреннем пространстве основы маски. Кроме того, в одном или более воплощениях респиратор, который включает один или более таких механизмов крепления, может сохранять свою чашеобразную форму и после того, как пользователь снимет респиратор с лица. Сохранение чашеобразной формы основой маски, когда респиратор не находится на лице пользователя, может способствовать более легкому повторному надеванию респиратора на лицо пользователя и устраняет необходимость в повторном раскрытии основы маски.
На фиг. 1-9 показаны различные виды одного из воплощений респиратора 10. Респиратор 10 может включать любой подходящий респиратор, например, респиратор, складываемый до плоского состояния. Респиратор 10 может включать основу 12 маски и оголовье 20, прикрепленное к основе маски. Основа 12 маски может включать одну или более панелей, и имеет наружную поверхность 11 (фиг. 1) и внутреннюю поверхность 13 (фиг. 3). Основа 12 маски включает верхнюю панель 14, центральную панель 16 и нижнюю панель 18. Основа 12 маски может быть выполнена таким образом, что она будет находиться в контакте с лицом пользователя по периметру 52. В одном или более воплощениях один или более слоев основы 12 маски могут быть скреплены друг с другом по периметру 52, например, с помощью сварки, прошивки, склейки или любым другим подходящим способом.
Центральная панель 16 может быть отделена от верхней панели 14 и нижней панели 18 первой и второй разделительными линиями 56 и 58 соответственно. Каждая панель из верхней панели 14 и нижней панели 18 может быть сложена вовнутрь, то есть, в сторону к внутренней поверхности 30 (смотри, например, фиг. 3) центральной панели 16 при сложении респиратора 10 до плоского состояния для его хранения, и тем самым респиратор 10 может быть переведен в сложенное состояние 38 (данное состояние показано, например, на фиг. 5-6). Кроме того, каждая панель из верхней панели 14 и нижней панели 18 может быть раскрыта наружу для надевания респиратора 10 на лицо носящего, и тем самым респиратор может быть переведен в раскрытое состояние 36 (данное состояние показано, например, на фиг. 1-4). При переводе респиратора 10 из раскрытого состояния 36 в сложенное состояние 38 (и наоборот) верхняя и нижняя панели 14 и 18 могут по меньшей мере частично поворачиваться вокруг первой и второй разделительных линий 56 и 58 соответственно. В одном или более воплощениях первая и вторая разделительные линии 56 и 58 могут работать, как оси первого и второго шарниров соответственно, в которых поворачиваются верхняя и нижняя панели 14 и 18.
Основа 12 маски включает также левую планку 40, протяженную от левой стороны 17 центральной панели 16, и правую планку 42, протяженную от правой стороны 19 центральной панели. В контексте настоящего описания термины «левый» и «правый» обозначают части или элементы респиратора, которые представляются таковыми внешнему наблюдателю при рассмотрении респиратора, надетого пользователем, как, например, на виде, представленном на фиг. 2. Кроме того, термины «верхний» и «нижний» обозначают части или элементы респиратора, которые представляются таковыми пользователю во время ношения им респиратора.
В одном или более воплощениях левая и правая планки 40, 42 могут обеспечивать область для крепления оголовья 20. Пример подходящей планки описан в патенте на промышленный образец США D449,377 (Henderson et al.). Оголовье 20 может быть любым подходящим оголовьем и может включать один или более ремней или одну или более эластичных полос 22. Ремни или полосы 22 оголовья 20 могут быть прикреплены к одной или обеим из левой и правой планок 40, 42 с использованием любого подходящего способа или комбинации таких способов. Так, например, ремни или полосы 22 могут быть прикреплены скобами, приварены, приклеены или иным образом прикреплены к основе 12 маски, а именно, к расположенным друг напротив друга планкам 40, 42 таким образом, что данные ремни или полосы будут способствовать удержанию основы 12 маски на лице пользователя при ношении респиратора 10. Способ крепления оголовья к основе маски с использованием обжимного элемента и ультразвуковой сварки описан, например, в патентах США 6,729,332 и 6,705,317 (Castiglione). Ремни или полосы 22 могут быть также непосредственно приварены к основе 12 маски без использования дополнительных элементов крепления (смотри, например, патент США 6,332,465 (Xue et al.)). Примеры прочих подходящих типов оголовья описаны, например, в патентах США 5,394,568 (Brostrom et al.), 5,237,986 (Seppala et al.) и 5,481,763 (Brostrom et al.).
Одна или обе из левой и правой планок 40, 42 могут быть выполнены за единое целое с основой 12 маски. Так, например, в одном или более воплощениях одна или обе из левой и правой планок 40, 42 могут быть выполнены за единое целое с центральной панелью 16 основы 12 маски. В одном или более воплощениях одна или обе из левой и правой планок 40, 42 могут быть изготовлены отдельно и затем прикреплены к основе 12 маски с использованием любого подходящего способа или комбинации таких способов. Так, например, в одном или более воплощениях одна или обе из левой и правой планок 40, 42 могут быть изготовлены отдельно и затем прикреплены к центральной панели 16 основы 12 маски с помощью адгезива.
Левая и правая планки 40, 42 могут включать любой подходящий материал или любую комбинацию таких материалов. Так, например, в воплощениях, в которых одна или обе из левой и правой планок 40, 42 выполнены за единое целое, левая планка может включать левую часть 44 в виде планки центральной панели, а правая планка может включать правую часть 48 в виде планки центральной панели, как показано на фиг. 2. Крое того, в одном или более воплощениях одна или обе из левой и правой планок 40, 42 могут включать в себя части одной или обеих из верхней и нижней панелей 14 и 18. Так, например, левая планка 40 может включать левую часть 80 в виде планки верхней панели 14 и левую часть 82 в виде планки нижней панели 18, как показано на фиг. 3. Подобным образом, правая планка 42 может включать правую часть 81 в виде планки верхней панели 14 и правую часть 83 в виде планки нижней панели 18. Для формирования левой планки 40 левые части 80, 82 в виде планки верхней и нижней панелей 14, 18 соответственно могут быть прикреплены к левой части 44 в виде планки центральной панели 16 с использованием любого подходящего способа или комбинации таких способов. Подобным образом, правые элементы 81, 83 в виде планки верхней и нижней панелей 14, 18 могут быть прикреплены к правому элементу 48 в виде планки центральной панели 16 с использованием любого подходящего способа или комбинации таких способов для формирования правой планки 42.
Периметр 52 основы 12 маски может иметь любую подходящую форму, или может иметь форму, которая является комбинацией таких форм. В одном или более воплощениях периметр 52 включает верхний сегмент 54 периметра и нижний сегмент 55 периметра. Кроме того, в одном или более воплощениях периметр 52 может включать одну или несколько выгнутых частей 53 (смотри, например, фиг. 4), подробно описанных, например, в патентной публикации США 2008/0271739 (Facer et al.).
Респиратор 10 может также включать один или более механизмов крепления, которые могут способствовать сохранению респиратором чашеобразной формы после приведения его в раскрытое состояние 36, показанное на фиг. 1-4. Один или более механизмов крепления могут быть расположены в любом подходящем месте на основе 12 маски или внутри нее. Так, например, респиратор 10 может включать левый механизм 70 крепления. Левый механизм 70 крепления может быть расположен в любом подходящем месте на основе 12 маски или внутри нее. Так, например, в одном или более воплощениях левый механизм 70 крепления может быть расположен между левой планкой 40 и по меньшей мере одной из левой части 84 верхней панели 14 и левой части 86 нижней панели 18, когда основа 12 маски находится в раскрытом состоянии 36, как показано на фиг. 2. Левый механизм 70 крепления может обеспечивать разъемное крепление левой планки 40 к левым частям 84, 86 по меньшей мере одной панели из верхней панели 14 и нижней панели 18.
Кроме того, респиратор 10 может также включать правый механизм 90 крепления. Правый механизм 90 крепления может быть расположен в любом подходящем месте на основе 12 маски или внутри нее. Так, например, в одном или более воплощениях правый механизм 90 крепления может быть расположен между правой планкой 42 и по меньшей мере одной из правой части 85 верхней панели 14 и правой части 87 нижней панели 18, когда основа 12 маски находится в раскрытом состоянии 36. Правый механизм 90 крепления может обеспечивать разъемное крепление левой планки 42 к правым частям 85, 87 по меньшей мере одной панели из верхней панели 14 и нижней панели 18. И хотя воплощения, показанные на фиг. 1-9, включают одновременно левый и правый механизмы 70, 90 крепления, одно или более воплощений респиратора 10 могут включать любое подходящее количество механизмов крепления.
Левый и правый механизмы 70, 90 крепления могут включать любое подходящее устройство или любой подходящий элемент крепления. Так, например, левый механизм 70 крепления может включать верхний элемент 72 крепления, расположенный между левой частью 84 верхней панели 14 и левой планкой 40. Подобным образом, правый механизм 90 крепления может включать верхний элемент 92 крепления, расположенный между правой частью 85 верхней панели 14 и правой планкой 42. Верхние элементы 72, 92 крепления могут включать любые подходящие устройства или элементы крепления, как будет более подробно описано ниже. В одном или более воплощениях один или оба из левого и правого механизмов 70, 90 крепления могут также включать нижние элементы крепления, расположенные соответственно между левой и правой планками 40, 42 и основой 12 маски. Как показано на данном чертеже, левый механизм 70 крепления включает нижний элемент 74 крепления, расположенный между левой частью 86 нижней панели 18 и левой планкой 40, а правый механизм 90 крепления включает нижний элемент 94 крепления, расположенный между правой частью 87 нижней панели 18 и правой планкой 42. И хотя в данном воплощении каждый из левого и правого механизмов 70, 90 крепления включает верхний и нижний элементы крепления, в других воплощениях левый и правый механизмы крепления могут включать любое подходящие количество элементов крепления любых подходящих типов. В целом, верхние и нижние элементы крепления могут быть расположены в любых подходящих местах на основе маски или внутри нее, например, по меньшей мере на одной из планок, по меньшей мере на одной панели из верхней и нижней панелей соответственно, или один из них может быть расположен по меньшей мере на одной из планок, а второй - по меньшей мере на одной из верхней и нижней панелей соответственно. Кроме того, они могут быть протяженными через части основы маски, например, могут быть протяженными от наружной поверхности до внутренней поверхности панели или планки.
Как упоминалось выше, каждый из элементов крепления, расположенных между одной или обеими из левой и правой планок 40, 42 и частями по меньшей мере одной из верхней и/или нижней панелей 14, 18, может включать любой подходящий механизм или элемент крепления. Так, например, на фиг. 8 показан схематический вид в плане наружной поверхности 24 верхней панели 14, а на фиг. 9 показан схематический вид в плане наружной поверхности 32 нижней панели 18. Верхний элемент 72 крепления левого механизма 70 крепления может включать соединительный элемент 76 планки, прикрепленный к левой части 80 в виде планки верхней панели 14, и соединительный элемент 78 верхней панели, прикрепленный к левой части 84 верхней панели. Соединительный элемент 76 планки является разъемно прикрепляемым к соединительному элементу 78 верхней панели. Кроме того, верхний крепежный элемент 92 правого механизма 90 крепления может включать соединительный элемент 96 планки, прикрепленный к правой части 81 в виде планки верхней панели 14, и соединительный элемент 98 верхней панели, прикрепленный к правой части 85 верхней панели. Соединительный элемент 96 планки является разъемно прикрепляемым к соединительному элементу 98 верхней панели.
Кроме того, нижний крепежный элемент 74 левого механизма 70 крепления может включать соединительный элемент 77 планки, прикрепленный к левой части 82 в виде планки нижней панели 18, и соединительный элемент 75 нижней панели, прикрепленный к левой части 86 нижней панели. Соединительный элемент 77 планки является разъемно прикрепляемым к соединительному элементу 75 нижней панели. Кроме того, нижний крепежный элемент 94 правого механизма 90 крепления может включать соединительный элемент 97 планки, прикрепленный к правой части 83 в виде планки нижней панели 18, и соединительный элемент 95 нижней панели, прикрепленный к правой части 87 нижней панели. Соединительный элемент 87 планки является разъемно прикрепляемым к соединительному элементу 95 нижней панели.
Как упоминалось выше, верхние элементы 72, 92 крепления и нижние элементы 74, 94 крепления левого и правого механизмов крепления 70, 90 могут включать любое подходящее устройство или любой подходящий элемент, например, один или более механических элементов крепления. В одном или более воплощениях один или оба из верхних элементов 72, 92 крепления могут включать застежку «липучка». Так, например, соединительный элемент 76 планки верхнего элемента 72 крепления левого механизма 70 крепления может включать крючки, расположенные на внутренней поверхности 46 левой планки 40, а соединительный элемент 78 верхней панели может включать петли, расположенные на наружной поверхности 24 верхней панели 14. В одном или более воплощениях один или оба из левого верхнего элемента 72 крепления и правого верхнего элемента 92 крепления могут быть выполнены таким образом, что соединительные элементы 76, 96 планок будут включают петли, а соединительные элементы 78, 98 верхней панели будут включать крючки. Кроме того, в одном или более воплощениях один или оба из нижних элементов 74, 94 крепления левого и правого механизмов 70, 90 крепления также могут включать крючки и петли.
В одном или более воплощениях один или оба из верхнего и нижнего элементов крепления одного или обоих из левого и правого механизмов 70, 90 крепления могут включать одну или более защелок, расположенных на левой планке 40 (или внутри нее) и/или правой планке 42 (или внутри нее) одной или обеих из верхней и нижней панелей 14, 18. Кроме того, в одном или более воплощениях один или оба из нижнего и верхнего элементов крепления левого и правого механизмов 70, 90 крепления могут также включать адгезив, например, адгезив, допускающий многократное приклеивание, который обеспечивает разъемное крепление одной или обеих из левой и правой планок 40, 42 к частям одной или обеих панелей из верхней панели 14 и нижней панели 18.
В одном или более воплощениях по меньшей мере один из левого и правого механизмов 70, 90 крепления может быть выполнен за единое целое с соответствующей планкой 40, 42 и по меньшей мере одной из верхней и нижней панелей 14, 18. Так, например, внутренние поверхности 46, 50 по меньшей мере одной из левой и правой планок 40, 42 могут включать крючки, разъемно прикрепляемые к материалу одной или обеих из верхней и нижней панелей 14, 18, например, одна или обе из верхней и нижней панелей могут включать петли. В таких воплощениях одна или обе из левой и правой планок 40, 42 разъемно скрепляются непосредственно с частями одной или обеих из верхней и нижней панелей 14, 18.
И хотя на чертежах они показаны, как расположенные на левой и правой планках 40, 42, один или оба из левого и правого верхних элементов 72, 92 крепления могут быть расположены в любом подходящем месте на основе 12 маски. Так, например, один или оба из соединительных элементов 76, 96 планок могут быть расположены в любом подходящем месте на верхней панели 14. Подобным образом, один или более элементов одного или обоих из левого и правого нижних элементов 74, 94 крепления могут быть расположены в любом подходящем месте на основе 12 маски, например, на нижней панели 18.
Для пользования респиратором пользователь может перевести основу 12 маски респиратора 10 из сложенного состояния 38 в раскрытое состояние 36 любым подходящим способом или сочетанием подходящих способов, так, чтобы основа маски приняла чашеобразную форму. Так, например, пользователь может перевести верхнюю панель 14 респиратора 10 из сложенного состояния 38 в раскрытое состояние 36, например, по меньшей мере частично повернув верхнюю панель 14 вокруг первой разделительной линии 56. Пользователь может прикрепить части верхней панели 14 к одной или обеим из левой и правой планок 40, 42, используя любые подходящие способы или комбинации таких способов. В одном или более воплощениях пользователь может прикрепить по меньшей мере одну из левой части 84 и правой части 85 верхней панели 14 по меньшей мере к одной из левой и правой частей 80, 81 в виде планок верхней панели, используя один или оба из левого и правого механизмов 70, 90 крепления. Пользователь может перевести нижнюю панель 18 респиратора 10 из закрытого положения 38 в раскрытое положение 36, например, по меньшей мере частично повернув нижнюю панель вокруг второй разделительной линии 58. Пользователь может прикрепить части нижней панели 18 к одной или обеим из левой и правой планок 40, 42, используя любые подходящие способы или комбинации таких способов. Так, например, в одном или более воплощениях пользователь может прикрепить по меньшей мере одну из левой части 86 и правой части 87 нижней панели 18 по меньшей мере к одной из левой и правой частей 82, 83 в виде планок нижней панели, используя один или оба из левого и правого механизмов 70, 90 крепления.
Пользователь может также перевести основу 12 маски из раскрытого состояния 36 в сложенное состояние 38, в результате чего респиратор 10 будет переведен в сложенное состояние, например, для его хранения, используя любые подходящие способы или комбинации таких способов. Так, например, пользователь может отсоединить по меньшей мере одну из частей в виде планки: левую часть 84 в виде планки верхней панели 14 от левой части 80 в виде планки верхней панели и/или правую часть 85 верхней панели от правой части 81 в виде планки. Пользователь может перевести верхнюю панель 14 из раскрытого состояния 36 в закрытое состояние 38. Пользователь может также отсоединить по меньшей мере одну из частей: левую часть 86 нижней панели 18 - от левой части 82 в виде планки нижней панели, и/или правую часть 87 нижней панели - от правой части 83 в виде планки нижней панели. Пользователь может перевести нижнюю панель 18 из раскрытого состояния 36 в закрытое состояние 38.
Различные воплощения респиратора, описанные в настоящей заявке, могут включать дополнительные устройства или элементы, обеспечивающие, например, дополнительный комфорт для пользователя, меньшее сопротивление дыханию, более эффективную его работу в целом, а также прочие преимущества. Так, например, в одном или более воплощениях основа 12 маски может включать носовой зажим 60 (см., например, фиг. 1-2). Может использоваться любой подходящий носовой зажим 60. В одном или более воплощениях носовой зажим 60 может быть в сущности любым дополнительным элементом, способствующим улучшению посадки респиратора на нос пользователя. Поскольку в области носа лицо пользователя претерпевает наиболее резкое изменение профиля поверхности, носовой зажим может использоваться для лучшей посадки респиратора на лицо пользователя в данном месте. Носовой зажим может включать, например, легко изгибаемую полоску мягкого металла, например, алюминия, которой руками пользователя может быть придана ферма, способствующая удержанию респиратора в требуемом положении на лице пользователя, а именно, поверх носа и в местах, где нос переходит в щеки. Носовой зажим может иметь прямолинейную форму в проекции на плоскость, перпендикулярную полностью или частично сложенной основе маски. В качестве альтернативы, носовой зажим может иметь М-образную форму, и примеры такого зажима описаны в патентах США 5,558,089 и D412,573 (Castiglione). Альтернативно возможные формы носового зажима описаны в патентах США 8,066,006 (Daigard et al.) и 8,171,933 (Xue et al.); а также в патентной публикации США 2007/0068529 А1 (Kalatoor et al.).
Как показано на фиг. 3, респиратор 10 может также включать носовой элемент 62 из вспененного материала, расположенный на задней (внутренней) поверхности 13 основы 12 маски вдоль внутреннего периметра верхней панели 14. Носовой элемент 62 из вспененного материала может быть протяженным по всему периметру 52 основы маски, и может включать термохромный индикатор прилегания - материал, меняющий цвет в местах его контакта с лицом носящего маску. Примеры подходящих носовых элементов из вспененного материала описаны, например, в патенте США 5,617,849 (Springett et al.).
Респиратор 10 может также включать одну или более планок 64 и 65 (фиг. 8-9), которые могут облегчать перевод основы 12 маски из сложенного состояния 38 в открытое состояние 36. В одном или более воплощениях основа 12 маски может включать верхнюю планку 64, протяженную от центрального сегмента 54 периметра 52 верхней панели 14, и/или нижнюю планку 65, протяженную от центрального сегмента 55 периметра нижней панели 18.
В одном или более воплощениях к основе 12 маски может быть прикреплен клапан выдоха (не показан) для облегчения удаления выдыхаемого воздуха из внутреннего газового пространства маски. Использование клапана выдоха в конструкции маски повышает комфорт ее ношения благодаря тому, что влажный выдыхаемый воздух быстро удаляется из внутреннего пространства маски (см., например, патенты США 7,188,622; 7,028,689 и 7,013,895 (Martin et al.); 7,428,903; 7,311,104; 7,117,868; 6,854,463; 6,843,248 и 5,325,892 (Japuntich et al.); 7,302,951 и 6,883,518 (Mittelstadt et al.); и RE 37,974 (Bowers)). При реализации настоящего изобретения может использоваться в сущности любой клапан выдоха, который обеспечивает приемлемое падение давления, может быть надежно прикреплен к основе 12 маски и обеспечивает быстрое выведение выдыхаемого воздуха из внутреннего газового пространства в наружное газовое пространство.
Основа 12 маски может образовывать закрытое пространство вокруг носа и рта носящего, и может иметь криволинейную, выступающую наружу форму, пространственно отнесенную от поверхности лица носящего. Складываемые до плоского состояния респираторы в соответствии с настоящим изобретением могут быть изготовлены с использованием технологических процессов, описанных, например, в патентах США 6,123,077; 6,484,722; 6,536,434; 6,568,392; 6,715, 489; 6,722,366; 6,886,563; 7,069,930; в патентной публикации США US 2006/0180152 A1, а также в публикации ЕР 0814871 В1 (Bostock et al.).
Как показано на фиг.6 и 7А-В, основа 12 маски может включать множество слоев. Данные слои могут включать один или более из следующих слоев: внутреннее покровное полотно 100, наружное покровное полотно 102, фильтрующий слой 104 и слой 106 для повышения жесткости. Слои основы 12 маски могут быть скреплены друг с другом по периметру 52 с использованием любого подходящего способа или любой комбинации подходящих способов, включая, например, адгезивное скрепление и ультразвуковую сварку. Примеры подходящих структур скрепления показаны, например, в патенте на промышленный образец США D416,323 (Henderson et al.). Ниже приводится более подробное описание данных слоев и возможных их конструкций. Один или более из упомянутых слоев могут быть протяженными по всей основе маски, до ее периметра 52. В одном или более воплощениях один или более из данных слоев могут быть протяженными не по всей основе 12 маски, то есть, тот или иной слой может быть наложен только на некоторую область или на некоторый участок основы маски. Так, например, слой 106 для повышения жесткости может иметься в верхней панели 14 (как показано на фиг. 7А), но его может не быть в центральной панели 16 (как показано на фиг. 7В). И хотя это не показано, слой 106 для повышения жесткости может также иметься в верхней панели 18.
Покровные полотна 100, 102 могут быть расположены на наружных сторонах фильтрующего слоя 104, и тем самым могут задерживать волокна, которые могут отделяться от фильтрующей среды. Покровные полотна 58 и 60, как правило, изготавливают из материалов, обеспечивающих комфортные осязательные ощущения, особенно на стороне основы 12 маски, которая будет находится в контакте с лицом носящего. Возможные конструкции фильтрующих слоев, слоев для повышения жесткости и покровных полотен, которые могут использоваться при реализации настоящего изобретения, будут более подробно описаны ниже.
Фильтры, которые могут использоваться в составе респиратора в соответствии с настоящим изобретением, как правило, должны обеспечивать малое падение давления (например, менее, чем примерно от 195 до 295 Па при фронтальной скорости потока воздуха 13,8 см/с), что необходимо для обеспечения минимальных дыхательных усилий носящего маску. Кроме того, фильтрующие слои предпочтительно должны быть гибкими и обладать достаточной устойчивостью к сдвиговым нагрузкам, чтобы они в целом сохраняли свою структурную целостность в ожидаемых условиях эксплуатации. Фильтры, улавливающие частицы, могут включать одно или более полотен из тонких неорганических волокон (например, стекловолокон) или полимерных синтетических волокон. Полотна из синтетических волокон могут включать электростатически заряженные (электретные) полимерные микроволокна, получаемые с помощью таких процессов, как, например, выдувание из расплава. Особенно подходящими в приложениях, связанных с улавливанием частиц, являются микроволокна из полиолефинов, в частности, из полипропилена, которым придан электрический заряд.
Фильтрующий слой, как правило, подбирается таким образом, чтобы он обеспечивал требуемый фильтрующий эффект. Фильтрующий слой, как правило, удаляет большой процент частиц и/или других загрязнителей из проходящего через него газового потока. Волокна для изготовления волокнистых фильтрующих слоев выбираются в зависимости от природы веществ, которые требуется задерживать, и как правило, таким образом, чтобы они не скреплялись друг с другом в процессе изготовления слоя. Как упоминалось выше, фильтрующий слой может иметь самые различные формы, и как правило, имеет толщину от 0,2 мм до 1 см, более типично - от примерно 0,3 мм до 0,5 см, и может быть в целом плоским или гофрированным для увеличения площади поверхности (см., например, патенты США 5,804,295 и 5,656,368 (Braun et al.)). Фильтрующий слой может также включать множество фильтрующих слоев, скрепленных друг с другом с помощью адгезива или другими способами. В сущности, в качестве материала для формирования фильтрующего слоя может использоваться любой подходящий материал из известных сегодня и тех, что будут разработаны в будущем. Особенно подходящими являются полотна из волокон, выдуваемых из расплава и несущих устойчивый электростатический заряд (электретных), подобные описанным в публикации Wente, Van A., Superfine Thermoplastic Fibers, 48 Indus. Eng. Chem., стр. 1342 и последующие (1956) (см. также патент США 4,215,682 (Kubik et al.)). Такие волокна, выдуваемые из расплава, могут быть микроволокнами, имеющими эффективный диаметр менее, чем примерно 20 микрометров (мкм) (часто именуемые волокнами BMF, от "blown microfiber" - выдуваемые микроволокна), как правило, примерно от 1 до 12 мкм. Эффективный диаметр волокна может быть определен по методу, описанному в публикации Davies, С.N., The Separation Of Airborne Dust Particles, Institution Of Mechanical Engineers, London, Proceedings 1B, 1952. Особо предпочтительными являются полотна из микроволокон, выдуваемых из расплава, изготовленных из полипропилена, поли(4-метил-1-пентен)а и их комбинаций.
2
Подходящими волокнами являются также электростатически заряженные волокна из фибриллированных пленок, подобные описанным в патенте США Re. 31,285 (van Tumhout), а также могут использоваться полотна из шерстяных волокон, натертых канифолью, стекловолокон, волокон, выдуваемых из раствора, и волокон электростатического распыления, особенно из микроволокон. Электрический заряд может быть придан волокнам в процессе контакта волокон с водой, как описано, например, в патентах США 6,824,718 (Eitzman et al.), 6,783,574 (Angadjivand et al.), 6,743,464 (Insley et al.), 6,454,986 и 6,406,657 (Eitzman et al.), а также 6,375,886 и 5,496,507 (Angadjivand et al.). Электрический заряд может быть также придан волокнам в процессе коронного заряжания, как описано в патенте США 4,588,537 (Klasse et al.), или в процессе трибозаряжания, как описано в патенте США 4,798,850 (Brown). Кроме того, для усиления фильтрующих свойств полотен, полученных способом гидрозаряжания, в их волокна могут быть введены добавки (см. патент США 5,908,598 (Rousseau et al.)). В частности, на поверхность волокон фильтрующего слоя могут быть нанесены атомы фтора, что повышает эффективность фильтрации воздуха таким полотном в условиях масляного тумана (см. патенты США 6,398,847 В1, 6,397,458 В1 и 6,409,806 B1 (Jones et al.)). Типичная масса на единицу площади фильтрующего слоя из электретных микроволокон, выдуваемых из расплава, составляет примерно от 10 до 100 г/м. Масса фильтрующего слоя, электрически заряженного, как описано в патенте 5,496,507 (Angadjivand et al.), а также включающего атомы фтора, как описано в упомянутых выше патентах Jones et al., может составлять примерно от 20 до 40 г/м и примерно от 10 до 30 г/м соответственно.
В дополнение к этому, между волокнами и/или различными слоями, которые включает фильтрующая конструкция, могут быть расположены абсорбирующие материалы, такие, как активированный уголь. Кроме того, могут использоваться отдельные фильтрующие слои для улавливания частиц в сочетании с абсорбирующими слоями, и такая конструкция будет улавливать как частицы, так и испарения. Абсорбирующий компонент может использоваться для удаления опасных или зловонных газов из воздуха, вдыхаемого пользователем. Сорбенты могут включать порошки или гранулы, закрепленные в фильтрующем слое адгезивами, связующими или структурами из волокон (см, например, патенты США 6,334,671 (Springett et al.) и 3,971,373 (Braun)). Слой сорбента может быть сформирован путем нанесения покрытия на основу, например, на волокнистый или сетчатый вспененный материал, в результате чего может быть получен тонкий, связанный с основой слой сорбента. Сорбирующие материалы могут включать активированные угли, химически обработанные или необработанные, пористые глиноземно-кремнеземные каталитические субстраты, а также частицы глинозема. Пример сорбирующей фильтрующей конструкции, которой могут быть приданы различные конфигурации, описан в патенте США 6,391,429 (Senkus et al.).
Покровные полотна также могут обладать фильтрующими свойствами, хотя и не такими сильными, как фильтрующий слой, и/или могут служить для повышения комфортности ношения фильтрующей лицевой респираторной маски. Покровные полотна могут быть изготовлены из нетканых волокнистых материалов, например, из полотен типа «спанбонд», волокна которых содержат, например, полиолефины и полимеры сложных эфиров (см., например, патенты США 6,041,782 (Angadjivand et al.); 4,807,619 (Dyrud et al.) и 4,536,440 (Berg). При совершении пользователем вдоха воздух из наружного газового пространства всасывается через основу маски, и переносимые воздухом частицы застревают в промежутках между волокнами, особенно в промежутках между волокнами фильтрующего слоя.
2
2
Внутреннее покровное полотно может использоваться для обеспечения гладкой поверхности, контактирующей с лицом пользователя Наружное покровное полотно может использоваться для защиты от брызг жидкости, удержания волокон, отделяющихся от основы маски, ила также в эстетических целях. Покровные полотна, как правило, не усиливают сколько-нибудь значительным образом фильтрующее действие фильтрующей конструкции, хотя наружное покровное полотно может работать, как предварительный фильтр по отношению к фильтрующему слою. Для обеспечения достаточного уровня комфорта при ношении маски внутреннее покровное полотно может иметь относительно низкую массу на единицу площади, и может быть сформировано из относительно тонких волокон. В частности, покровное полотно может иметь массу на единицу площади, составляющую от примерно 5 до примерно 70 г/м (более типично - от примерно 10 до примерно 30 г/м), и волокна могут быть менее, чем 3,5 денье (более типично - менее, чем 2 денье, и еще более типично - менее, чем 1 денье), но более, чем 0,1 денье. Волокна, используемые для формирования покровных полотен, обычно имеют средний диаметр от примерно 5 до примерно 24 мкм, более типично - от примерно 7 до примерно 18 мкм, и еще более типично - от примерно 8 до примерно 12 мкм. Материал покровного полотна может обладать некоторой эластичностью (как правило, хотя это и не обязательно, может быть упруго растянут на величину, составляющую от 100% до 200% его исходной длины до наступления разрыва), и может также допускать пластическую деформацию.
Подходящими материалами для изготовления покровного полотна могут быть материалы из микроволокон, выдуваемых из расплава (волокна BMF), особенно материалы из полиолефиновых микроволокон, выдуваемых из расплава, например, материалы из полипропиленовых микроволокон, выдуваемых из расплава (включая волокна из смесей полипропиленов и смесей полипропилена и полиэтилена). Подходящий процесс изготовления полотна из микроволокон, выдуваемых из расплава, описан в патенте США 4,013,816 (Sabee et al.). Полотно может быть сформировано путем сбора волокон на гладкую поверхность, как правило, на барабан или вращающийся коллектор с гладкой поверхностью (см., например, патент США 6,492,286 (Berrigan et al.)). Могут также использоваться полотна «спанбонд».
2
Подходящее покровное полотно может быть изготовлено из полипропилена или смеси полипропилена с другим полиолефином, в которой содержание полипропилена составляет 50 весовых % или более. Было определено, что данные материалы обладают высокой степенью мягкостью, и изделия из таких материалов обеспечивают высокий комфорт их ношения, и кроме того, если покровное полотно изготовлено из полипропиленовых микроволокон, выдуваемых из расплава, то оно остается скрепленным с фильтрующим материалом в течение всего срока службы маски, и не требуется использование адгезива между слоями. Полиолефины, которые могут использоваться для изготовления покровных полотен, могут включать, например, одиночные полипропилены, смеси двух полипропиленов, смеси полипропиленов с полиэтиленами, смеси полипропилена и поли(4-метил-1-пентен)а, и/или смеси полипропилена с полибутиленом. Одним из примеров подходящего волокна для изготовления покровного полотна является выдуваемое из расплава полипропиленовое микроволокно, изготовленное из полипропиленовой смолы «Escorene 3505G» от Exxon Corporation, имеющее показатель денье в диапазоне от 0,2 до 3,1 (средний показатель равен примерно 0,8, измеренный для 100 волокон), и получаемое из него полотно имеет массу на единицу площади примерно 25 г/м. Еще одним подходящим волокном является полипропилен-полиэтиленовое микроволокно, выдуваемое из расплава (изготавливаемое из смеси, содержащей 85% смолы «Escorene 3505G» и 15% этилен-α-олефинового сополимера «Exact 4023», также от Exxon Corporation), имеющее средний показатель 0,8 денье, и получаемое из него полотно имеет массу на единицу площади примерно 25 г/м. Имеются в продаже и подходящие материалы типа «спанбонд», например, материалы с торговыми наименованиями «Corosoft Plus 20», «Corosoft Classic 20» и «Corovin PP-S-14» от Corovin GmbH (Пайне, Германия), кроме того, подходящим является кардованный материал №370/15 из полипропилен-вискозных волокон от J.W. Suominen OY (Накила, Финляндия). Покровные полотна после их окончательной обработки предпочтительно имеют очень малое количество выступающих с их поверхности волокон, и соответственно, имеют очень гладкую наружную поверхность. Примеры покровных полотен, которые могут использоваться при реализации настоящего изобретения, описаны, например, в патенте США 6,041,782 (Angadjivand), патенте США 6,123,077 (Bostock et al.), а также в публикации WO 96/28216 А (Bostock et al.).
В одном или более воплощениях одно или оба из внутреннего покровного полотна 100 и наружного покровного полотна 102 могут включать полимерную сетку. Для изготовления одного или обоих из покровных полотен может использоваться любая подходящая полимерная сетка. Сетка может быть изготовлена из большого разнообразия полимерных материалов. Полимеры, подходящие для изготовления сетки, являются термопластическими материалами. Примеры термопластических полимеров, которые могут использоваться для изготовления полимерной сетки при реализации настоящего изобретения, включают полиолефины (например, полипропилен и полиэтилен), полиэтилен-винил ацетат, поливинил хлорид, полистирол, нейлоны, полимеры сложных эфиров (например, полиэтилен терефталат), а также эластомерные полимеры (например, блок-сополимеры структуры ABA, полиуретаны, полиолефиновые эластомеры, полиуретановые эластомеры, металлоцен-полиолефиновые эластомеры, полиамидные эластомеры, этилен винил ацетатные эластомеры и эластомеры на основе полимеров сложных эфиров). Для изготовления сеток могут также использоваться смеси двух или более материалов. Примеры таких смесей включают смеси типа полипропилен/этилен винил ацетат и полиэтилен/этилен винил ацетат. При этом полипропилен является более предпочтительным для использования в составе полимерных сеток, поскольку выдуваемые из расплава волокна наиболее часто изготавливают из полипропилена. Использование близких друг к другу полимеров обеспечивает надежность сварки опорной конструкции с фильтрующей конструкцией.
Один или более слоев для повышения жесткости могут быть сформированы по меньшей мере из одного слоя волокнистого материала, которому может быть придана требуемая форма под воздействием тепла, и который затем сохранит данную форму после его охлаждения. Сохранение слоем своей формы, как правило, обеспечивается скреплением волокон друг с другом в точках их взаимного контакта, например, за счет сплавления волокон друг с другом или их сварки. Для изготовления сохраняющего форму слоя литой респираторной маски может использоваться любой подходящий материал, например, смесь синтетических штапельных волокон, в частности, витых и двухкомпонентных штапельных волокон. Двухкомпонентным называется волокно, сечение которого включает две или более четко отличимых друг от друга областей, как правило, соответствующих различным полимерным материалам. Типичные двухкомпонентные волокна включают связующий компонент и структурный компонент. Связующий компонент обеспечивает скрепление друг с другом волокон сохраняющего форму слоя в точках пересечения волокон при их нагревании и последующем охлаждении. При нагревании такого волока связующий компонент становится текучим и вступает в контакт с соседними волокнами. Слой, сохраняющий форму, может быть изготовлен из смеси волокон, которая включает штапельные волокна и двухкомпонентные волокна в весовом процентном отношении, которое может, например, находиться в диапазоне от 0/100 до 75/25. В одном или более воплощениях материал данного слоя включает двухкомпонентное волокно в количестве, составляющем по меньшей мере 50 весовых %, что обеспечивает большее количество точек пересечения и соответственно скрепления волокон, что, в свою очередь, повышает упругие свойства и способность слоя сохранять форму.
Подходящие двухкомпонентные волокна, которые могут использоваться в составе сохраняющего форму слоя, включают, например, волокна конфигурации «бок о бок», концентрическая оболочка и сердцевина, эллиптическая оболочка и сердцевина. Одним из подходящих двухкомпонентных волокон является полиэфирное двухкомпонентное волокно под торговым наименованием "KOSA Т254" (12 денье, длина 38 мм) от Kosa (Шарлот, штат Северная Каролина, США), которое может использоваться в комбинации с полиэфирным штапельным волокном, например, с волокном под торговым наименованием Т259 (3 денье, длина 38 мм), и возможно также, с полиэтилен терефталатным волокном, например, с волокном под торговым наименованием Т295 (15 денье, длина 32 мм), также от Kosa. В качестве альтернативы, двухкомпонентное волокно может иметь конфигурацию из в целом концентричных оболочки и сердцевины, с сердцевиной из кристаллического полиэтилен терефталата, окруженной оболочкой из полимера, сформированного из мономеров, которые являются сложными эфирами изофталата и терефталата. Такой полимер имеет температуру размягчения, более низкую, чем температура размягчения материала сердцевины. Преимуществом полиэфирных волокон является то, что они дополнительно повышают упругость маски и поглощают меньше влаги по сравнению с другими волокнами.
В качестве альтернативы, слой, сохраняющий форму и повышающий жесткость, может быть изготовлен без использования двухкомпонентных волокон. Так, например, формообразующий слой может включать полиэфирные волокна, текучие при нагревании, совместно со штапельными или витыми волокнами, благодаря чему при нагревании материала такого полотна связующие волокна плавятся и текут к точкам пересечения волокон, образуя массу, которая при охлаждении скрепляет волокна в точке их пересечения. При реализации настоящего изобретения для сохраняющего форму слоя могут использоваться штапельные волокна, предварительно обработанные огнестойкими веществами на основе полифосфатов аммония, в дополнение к распылению таких веществ на готовое полотно или вместо него. Еще одним способом придания полотну огнестойкости является использование штапельных волокон, содержащих такие вещества или обработанных такими веществами, из которых затем формируется сохраняющий форму слой (с использованием связующих волокон для удержания всех волокон друг с другом).
2
Если в качестве материала для сохраняющего форму слоя используется полотно из волокнистого материала, то такое полотно может быть изготовлено на машине аэродинамической укладки "Rando Webber" от Rando Machine Corporation (Мэйсдон, штат Нью-Йорк, США) или на кардовальной машине. Полотно может быть сформировано из двухкомпонентных волокон или других волокон длины, типичной для штапельных волокон и подходящей для используемого оборудования. Чтобы сохраняющий форму слой имел требуемые упругость и способность удерживать форму, он предпочтительно должен иметь массу на единицу площади, составляющую по меньшей мере 100 г/м, хотя возможно использование слоев и с меньшей массой на единицу площади. Более высокая масса на единицу площади, например, примерно 150 или даже более, чем 200 г/м, может обеспечивать еще более высокую устойчивость против деформации, и может быть более подходящей, если основа маски будет использоваться, как опорный элемент для клапана выдоха. Наряду с указанными минимальными значениями массы на единицу площади, сохраняющий форму слой, как правило, имеет максимальную плотность в центральной области маски, которая составляет примерно 0,2 г/см. Как правило, сохраняющий форму слой имеет толщину от примерно 0,3 до примерно 2,0, более типично - от примерно 0,4 до примерно 0,8 мм. Примеры сохраняющих форму слоев, которые могут использоваться при реализации настоящего изобретения, описаны в патентах США 5,307,796 (Kronzer et al.); 4,807,619 (Dyrud et al.) и 4,536,440 (Berg).
Различные воплощения респираторов, описанные в настоящей заявке, могут быть изготовлены с использованием любых подходящих способов или комбинаций таких способов (см., например, патенты США 6,148, 817 (Bryant et al.); 6,722,366 (Bostock et al.) и 6,394,090 (Chen et al.)). Респиратор, складываемый до плоского состояния, например, респиратор 10, в целом может быть изготовлен из единого куска материала, хотя могут использоваться и несколько кусков материала, скрепляемых друг с другом с использованием различных способов, описанных в настоящей заявке, в том числе с использованием периодического процесса (например, плунжерной сварки) или непрерывного процесса (например, роторной сварки). При любом из упомянутых выше технологических процессов респиратор, складываемый до плоского состояния, может быть изготовлен путем формирования в сущности плоского листа многослойной структуры («заготовки основы маски»), края которой скрепляются друг с другом и обрезаются. Для обработки краев могут использоваться и другие способы, такие, как, например, ультразвуковая сварка, прострочка или приложение давления (с дополнительным приложением тепла или без него).
Все патенты и другие публикации, цитируемые в настоящей заявке, включены в настоящее описание целиком посредством ссылки, за исключением тех их частей, которые могут явно противоречить настоящему описанию. Выше были описаны примеры воплощений настоящего изобретения и упомянуты возможные их вариации в пределах объема настоящего изобретения. Данные, а также прочие вариации и модификации настоящего изобретения, не выходящие за пределы его объема, будут очевидны сведущим в данной области техники, и при этом также подразумевается, что настоящее изобретение не ограничено примерами воплощений, описанными в настоящей заявке. Поэтому настоящее изобретение должно быть ограничено только его формулой, представленной ниже.