CN106102494A - 用于在面罩制造过程中切割及放置鼻线的方法及系统 - Google Patents

用于在面罩制造过程中切割及放置鼻线的方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于在面罩生产线上切割并放置独立鼻线的方法和相关系统。面罩生产线上，连续的线从供应源处被供应至切割站，在那里将连续的线切割成具有规定长度的独立的鼻线。第一纤网被传送至真空传送机，且来自切割站的独立鼻线被布置至真空传送机，因此鼻线按照规定的间隔和方向被真空吸靠在第一纤网上。通过真空传送机，第一纤网和所附的鼻线被传送至折叠站，在那里第一纤网和鼻线与第二纤网组合在一起，因此鼻线被封装于第一纤网和第二纤网之间。

Description

用于在面罩制造过程中切割及放置鼻线的方法及系统
技术领域
本发明总体涉及防护面罩领域，并更具体地涉及用于在上述面罩的制造过程中切割及放置鼻线的方法及系统。
相关申请
本申请主题与下列同时递交的PCT申请的主题相关(所有申请均指定美国)：
a.代理人案卷号：64973915PC01(HAY-3034A-PCT)；国际申请号：___；国际公开号__；题为“用于在面罩制造过程中拼接鼻线的方法及系统”。
b.代理人案卷号：64973915PC02(HAY-3034B-PCT)；国际申请号：___；国际公开号：__；题为“用于在面罩制造过程中拼接鼻线的方法及系统”。
c.代理人案卷号：64973915PC03(HAY-3034C-PCT)；国际申请号：___；国际公开号：__；题为“用于在面罩生产线上引入备用鼻线的方法及系统”。
d.代理人案卷号：64973906PC01(HAY-3035A-PCT)；国际申请号：___；国际公开号：__；题为“用于在面罩制造过程中切割和放置鼻线的方法及系统”。
e.代理人案卷号：64973906PC02(HAY-3035B-PCT)；国际申请号：___；国际公开号：__；题为“用于在面罩制造过程中放置鼻线的方法及系统”。
f.代理人案卷号：64973906PC04(HAY-3035D-PCT)；国际申请号：___；国际公开号：__；题目为“用于在面罩制造过程中放置鼻线的方法和系统”。
g.代理人案卷号：64973896PC01(HAY-3036A-PCT)；国际申请号：___；国际公开号：__；题目为“用于在面罩生产线的包装过程中包裹及准备面罩的方法及系统”。
h.代理人案卷号：64973896PC02(HAY-3036B-PCT)；国际申请号：___；国际公开号：__；题目为“用于在面罩生产线上将包裹好的面罩自动堆叠并装到纸板箱内的方法及系统”。
i.代理人案卷号：64973896PC03(HAY-3036C-PCT)；国际申请号：___；国际公开号：__；题目为“用于在面罩生产线上将包裹好的面罩自动堆叠并装到纸板箱内的方法及系统”。
上述申请内容为所有目的以引用的方式并入本文中。上述申请所描述主题的特征及方面的任意组合都可以与本申请的实施例相结合，以得出本发明的其它进一步实施例。
背景技术
目前已知多种构造的一次性过滤式面罩或呼吸器，并有多种名字，包括“面罩”、“呼吸器”、“过滤式面部呼吸器”等等。为公开本发明的目的，这样的装置在本文中通称为“面罩”。
在自然灾害或其它灾难性事件期间，为救护工作者、救援抢险人员及一般民众供应防护面罩的能力是至关重要的。例如，在流行病爆发期间，使用能够过滤呼吸空气的面罩是应对此类事件并使情况好转的关键。因此，政府和其它市政机关通常会保持一定的面罩储备量，以应对突发紧急事件。然而，面罩有规定的保存期限，面罩的储存必须处于持续监管下，以防面罩过期并及时补给。这是一项非常昂贵的工作。
最近发起了一项调查，研究在流行病或其它灾害期间，不依赖库存，基于“按需”的基础批量生产面罩是否可行。例如，在2013年，隶属美国卫生与人类服务部备战与应战助理卿办公室的生物医学高级研究与开发局(BARDA)估计美国在流行病爆发期间，所需面罩量达1亿个；并计划研究能否通过每日批量生产150万到200万个面罩来满足该需要，并避免面罩囤积。这意味着每分钟生产约1500个面罩。由于技术和设备的限制，现有的面罩生产线每分钟只能生产100个面罩，远未达到预期目标。因此，如果想把在流行病期间“按需”生产面罩的目标变成现实，制造和生产过程的进步是必不可少的。
众所周知，过滤式面罩的不同构造均包含一个可弯曲、可塑型的金属件，称为“鼻线”，其沿过滤面片上部的边缘布置以使面罩适配使用者鼻型并在使用过程中将面罩保持在适合的位置。在不同尺寸和面罩构型中，鼻线可以具有不同的长度和宽度，但通常都是在持续制造过程中从绕线筒上切割下来，并沿边缘放置到行进的载体无纺布纤网(可能包含多层无纺织物层)上，该边缘成为制作完成后面罩的顶边缘。该边缘随后被包边材料密封，包边材料还将鼻线封装起来，并永久地将鼻线固定在顶边缘适合的位置。但是在封装之前，鼻线未被有效保持在载体纤网上。对以上述生产量的大批量面罩生产而言，载体纤网必须以比传统生产线明显要高的传输速率移动。因此，据信，鼻线需要被有效保持在载体纤网上，以保证鼻线在封装过程之前被放置到合适的位置。
本发明解决了这种需求，并提供一种在面罩持续制造过程中，高速切割鼻线并将鼻线放置到行进的载体纤网上的方法及相关的系统。
发明内容
本发明的目的和优点将在下面的描述中陈述，或从描述是显见的，或可以通过本发明的实践了解。
依照本发明的方面，提供了一种在面罩生产线上切出割并放置独立鼻线的方法和系统。如绕线卷等的源头将连续的线供应至面罩生产线上的切割站。在切割站中，连续的线被切割成具有规定长度的独立的鼻线。第一纤网被传送至真空传送机，来自切割站的独立鼻线也被传送至真空传送机，因此鼻线按规定的间隔和位置被真空吸靠在第一纤网上。在鼻线放置到纤网上之前，可以将粘合剂涂敷至第一纤网上。通过真空传送机，第一纤网和所附的鼻线被移动至折叠站，在那里第一纤网和所附的鼻线与第二纤网相组合，因此鼻线被封装在两层纤网之间。
本方法可能还包含将纤网和封装的鼻线传送至结合站，纤网在结合站被结合在一起。
可以使用多种类型的真空传送机。例如，在一个实施例中，真空传送机是转轮传送机，当转轮传送机转动时，径向向内地将鼻线吸靠在第一纤网上。
在替代性实施例中，真空传送机是将鼻线吸靠在第一纤网上的线性纤网传送机。
在特定的实施例中，第一纤网是载体纤网，其形成生产线上生产的面罩的上部面片部分；第二纤网是包边纤网，其折叠覆在载体纤网的边缘上，将鼻线封装在载体纤网和包边纤网之间。因此，在该实施例中，鼻线被真空吸靠在载体纤网上，且包边纤网被引向载体纤网和所附的鼻线。
在替代性实施例中，第一纤网是包边纤网，鼻线被真空吸靠在包边纤网上。第二纤网是载体纤网，其形成生产线上生产的面罩的上部面片。载体纤网在折叠站处被引向包边纤网，在这里包边纤网折叠覆在载体纤网的边缘上，且鼻线被封装于载体纤网和包边纤网之间。
如本文所描述并支持的，本发明还包含依照本方法的面罩生产线上切割及放置独立鼻线的多种系统实施例。
本发明的其它特征和方面在下文中将得到更详细的讨论。
附图说明
参照附图，包括对本领域普通技术人员而言的最佳实施方式的本发明完整且可授权的公开内容，在本说明书的剩下部分中参考附图得到更具体的描述，在附图中：
图1是使用者佩戴的传统呼吸面罩的侧视图，该面罩包含鼻线，以将面罩贴合于使用者的面部；
图2是图1所示传统面罩处于折叠状态的俯视图；
图3是图2的面罩沿着标示在图2中的线截取的横截面视图；
图4是具有多个限定在其中的面罩片的纤网的俯视图，其中鼻线位于纤网内交替布置的片的边缘；
图5是根据本发明的多个方面的与通过真空在纤网上切割和放置用于后续加入面罩片中的鼻线相关的部分面罩生产线的示意图；
图6是根据本发明的多个方面的通过真空而切割和放置鼻线到纤网上的替代实施例的示意图；
图7是根据本发明的其它方面的通过真空而切割和放置鼻线到纤网上的另外的实施例的示意图。
具体实施方式
现将详细介绍本发明的各个实施例，其中的一个或多个实例将在下文阐明。每个实施例通过对本发明解释的方式提供，并不意味着对本发明进行限定。事实上，对本领域内的技术人员来说显见的是，可以在不脱离本发明的范围和精神的前提下对本发明进行各种修改和改变。例如，作为一个实施例的部分而示出或描述的特征可以被用到另一个实施例中，以产生又一个实施例。因此，其意图在于本发明覆盖权利要求及其等价物范围内的此类修改和改变。
如上所述，本发明的方法和系统涉及在面罩生产线中切割出和放置独立鼻线。下游的面罩生产过程不限制本发明的各方面，因而在此不会进行十分详细的解释。
同时，本公开涉及或隐含生产线上面罩的某些部件的传送或传输。应该容易理解，物品传送机(例如转动传送机和线型传送机)、物品放置机(例如真空盘放置机)和传输设备的任何方式和组合都在物品传送行业中被熟知，并且能够为本文描述的任何目的使用。因此无需为理解和领会本发明方法而详细描述这些众所周知的装置和系统。
包含鼻线的面罩的多种风格或构造都已被广泛熟知，包括平折的面罩，并且本发明方法也可以适用在这些传统面罩的生产线中。只为说明目的，本方法的方面将参照特定类型的呼吸面罩进行描述，这种呼吸面罩在本技术领域中通常被称为“鸭嘴”面罩，如图1所示。
参照图1至图3，示出了佩戴者12面部佩戴的代表性面罩11(例如，鸭嘴面罩)。面罩11包含过滤体14，过滤体14通过弹性松紧带或固定部件16和18被固定到佩戴者12上。过滤体14包括上部20和下部22，两个部分呈匹配梯形，并优选地沿着三个侧面通过例如热密封和/或超声密封的方式被结合在一起。以这种方式进行的结合为面罩11增加了重要的结构完整性。
面罩11的第四个侧面是开放的，并包含顶边缘24和底边缘38，两个边缘相互合作以限定出面罩11与佩戴者的面部接触的周缘。顶边缘24被布置为接收细长的可塑型部件26(如图2和图3所示)，可塑型部件26呈扁平金属带状物或线状物的形式(在此被称为“鼻线”)。鼻线26如此设置以使面罩11的顶边缘24可以被构造为紧密地适配佩戴者12的鼻子和面颊的轮廓。鼻线26典型地由具有矩形截面的铝条构造而成。除了鼻线26沿上部20的顶边缘24布置这一点，上部20和下部22可以完全相同。
如图1所示，面罩11被放置在佩戴者12的面部时大致呈杯形或锥形，因此可以提供锥形面罩“不贴靠在面部”的优点，同时仍便于佩戴者12在使用前将面罩11放在口袋中携带。与柔软的折叠面罩的很大一部分会与佩戴者的面部接触相比，“不贴靠在面部”类型的面罩可以提供更大的呼吸空间。因此，“不贴靠在面部”类型的面罩可以使呼吸更加凉爽、容易。
通过参照顶边缘24适当地选择鼻线26的尺寸和位置，可以大体上消除佩戴者12在正常呼吸时出现漏气现象。鼻线26优选地布置在顶边缘24的中间，其长度在顶边缘24总长度的50％到70％之间。
如图3的横截面视图所示，上部20和下部22可以包含多个层，上部20和下部22都具有外面罩层30和内面罩层32。外面罩层30和内面罩层32之间布置有一个或多个中间层34，所述中间层包括用于面罩11的过滤介质。中间层典型地由熔喷聚丙烯、挤出聚碳酸酯、熔喷聚酯或熔喷尿烷构成。
面罩11的顶边缘24面对着包边36，包边36延伸跨过面罩11的开口端并覆盖鼻线26。相似地，底边缘38也被包边40包封。在沿着顶边缘24放置鼻线26之后，包边36和40被折叠覆盖至并结合至相应的边缘24、30。包边36、40可以由水刺聚酯材料构成。
图4示出切割形成上体部20的层的大致梯形的布局。相似的布局可以用于制造下体部22，随后在面罩的生产线上，下体部22可以与上体部20对齐，并结合于上体部20。更准确地说，图4的布局代表从相应的平片材最后切割出用于上部20的层30和32的切割件的轮廓，该布局以交替模式被布置在边缘50和52之间的平片材上，边缘50和52代表由顶边缘24和底边缘38形成的面罩11的开口侧。该布局以这种方式布置，从而在材料被供应穿过用于制造面罩11的切割机(未示出)时可能形成连续的废料件。图4示出在沿着边缘24、38折叠和结合包边36、40之前将切割的鼻线26放置在对应于顶边缘24的连续纤网的各部分上。
图5示出用于面罩的生产线106的一部分，该面罩包含根据本发明方法的多个方面的鼻线26(图4)。行进的线101从源103例如被驱动的卷104以连续的条状被供应至切割站108。适合的切割站108是已知的并应用在传统的生产线上。所述站108可以包含限定出被驱动的辊隙的一组进料辊110，其中一个进料辊被驱动，其它的可以为惰辊。行进的线101被给送至切割辊112中，切割辊112被构造为与砧114(可以为固定砧或旋转砧)相对，其中切割辊112以一个速率被驱动，从而将行进的线101切割成具有规定长度的独立鼻线102。
仍参照图5，第一纤网120被传送至真空传送机130，真空传送机130被布置为与切割站108相关，以便切割辊112下游的一对输送辊116将独立的鼻线102从切割站108输送至真空传送机130上，因此鼻线102以规定的间隔和位置被真空吸靠在第一纤网120上。通过真空传送机130，第一纤网120和所附的鼻线102被移动到折叠站122，第一纤网120和所附的鼻线102在折叠站122内与第二纤网118结合，因此鼻线102被封装在纤网118和120之间。
如图5所示，可能期望通过喷射或涂覆装置133将粘合剂涂敷于第一纤网120的表面，第一纤网120将与鼻线102接触，以确保在它们被传送至折叠站122时，鼻线相对于第一织物120保持粘附在合适的位置。
纤网118、120及封装起来的鼻线可以被传送至结合站124，在那里纤网118和120被结合在一起。
从结合站124，载体纤网118、鼻线102和包边纤网120的连续组合物被传送至更下游的加工站126，在那里单一的面罩被切割出、结合、添加头带等。
在图5描述的实施例中，第一纤网是上文提到的包边纤网120，鼻线102按规定的间隔和方向被真空吸靠在包边纤网120上，以随后沿着第二纤网的边缘进行封装，第二纤网是形成生产线106所生产的面罩的上片部20的载体纤网。载体纤网118在折叠站122内被引向包边纤网120，其中包边纤网120折叠覆在载体纤网118的边缘上，鼻线102被封装到载体纤网118和包边纤网120之间。
可以使用多种类型的真空传送机130。例如，在图5所示的实施例中，真空传送机130是一种转轮传送机132，其与内部真空源相连接并具有包含图案化的穿孔或缝隙的表面，该图案使鼻线102定向和分隔。因为第一纤网120(在图5所示的实施例中为包边纤网)可以使气流透过，当转轮传送机132转动时，鼻线102被径向向内吸靠在第一纤网120上。沿转轮132的周向部段施加内侧真空，从而第一纤网120和鼻线102在规定的位置离开转轮并放置到第二纤网118(在图5所示的实施例中为载体纤网)上，之后进入折叠站122。
图6示出一种替代实施例，其中真空传送机130是线性纤网传送机134，其可操作地布置在切割站108和折叠站122之间。包边纤网120在线型传送机134的下方传送。来源于输送辊116的鼻线被向上吸靠在包边纤网120上。当部件移动到折叠站122时，鼻线102与线性传送机134分离并布置到载体纤网118上。
在图7所示的实施例中，第一和第二纤网相交换。第一纤网是载体纤网118，其构成在生产线106上生产的面罩的上片部20，第二纤网是包边纤网120，其折叠覆在载体纤网118的边缘上，鼻线102被封装到载体纤网118和包边纤网120之间。因此，在该实施例中，鼻线102被真空吸靠在载体纤网118上，包边纤网120被引导至载体纤网118和所附的鼻线102。根据图4，载体纤网118可以是连续的多层纤网，其限定出上部20，其中各独立鼻线26沿着对应于顶边缘24的载体纤网118边缘布置。可以理解的是其它切割站和真空传送机可以被可操作地布置在切割站108的对面(以及上游或下游)，以便切割鼻线并将鼻线放置到图4所示纤网中相对拼叠的上部20上。为了便于理解，这里只示出并描述了一个切割站和真空传送机。
参照图5，为确保独立鼻线102之间有合适的间隔，通过控制辊116和传送机132的一个或两者的驱动来控制输送辊116和真空传送机132之间的相对速度也许是有利的。例如，可能期望将二者之间的相对速度保持到最小值。可替换地，根据下游生产过程的需要，转轮传送机132的速度可以设置为在两个独立的鼻线102之间产生更大的间隔。同样，在图6和图7中，也可以为相同的目的控制输送辊116和线性真空传送机134之间不同的速度。
如前所述，本发明还包含根据本发明方法的在生产线中切割出和放置独立鼻线的多个系统实施例。所述系统的多个方案示出在附图中，并且如前所描述和被支持。
上面示出和描述的特定材料并不意味着仅限于此，相反地，用来示出并指导本发明相关的多种示例性实施。如所附的权利要求书所述，本发明的范围包含上文描述的多种特征的组合和子组合，以及本领域技术人员能想到的相关改变和修改。

Claims (11)

1.一种用于在面罩生产线上切割出并放置独立鼻线的方法，包括：
在面罩生产线中，将连续的线从供应源供应至切割站；
在切割站处将连续的线切割成具有规定长度的独立的鼻线；
将包边纤网传送至真空传送机；
将独立鼻线从切割站传送至真空传送机，以便鼻线按规定的间隔被真空吸靠在包边纤网上；并且
通过真空传送机，将包边纤网和所附的鼻线移动至折叠站，在折叠站中，附有鼻线的包边纤网折叠覆在载体纤网的边缘上，以将鼻线封装在载体纤网和包边纤网之间。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括将载体纤网、所附的包边纤网和鼻线传送至结合站，在结合站中，包边纤网与载体纤网结合在一起。
3.根据权利要求1所述的方法，其中真空传送机是转轮传送机，当转轮传送机转动时，径向向内地将鼻线吸靠在包边纤网上。
4.根据权利要求1所述的方法，其中真空传送机是将鼻线吸靠在包边纤网上的线性传送机。
5.一种用于在面罩生产线上切割出并放置独立鼻线的方法，包括：
在面罩生产线中，将连续的线从供应源供应至切割站；
在切割站将连续的线切割成具有规定长度的独立的鼻线；
将第一纤网传送至真空传送机；
将独立鼻线从切割站传送至真空传送机，以便鼻线按规定的间隔被真空吸靠在第一纤网上；以及
通过真空传送机，将第一纤网和所附的鼻线移动至折叠站，在折叠站中，附有鼻线的第一纤网与第二纤网相组合，将鼻线封装在第一纤网和第二纤网之间。
6.根据权利要求5所述的方法，还包括将纤网和所封装的鼻线传送至结合站，在结合站，纤网被结合在一起。
7.根据权利要求5所述的方法，真空传送机是转轮传送机，当转轮传送机转动时，径向向内地将鼻线吸靠在第一纤网上。
8.根据权利要求5所述的方法，真空传送机是将鼻线吸靠在第一纤网上的线性传送机。
9.根据权利要求5所述的方法，其中第一纤网是载体纤网，其形成生产线上生产的面罩的上片部；第二纤网是包边纤网，其折叠覆在载体纤网的边缘上，将鼻线封装于载体纤网和包边纤网之间。
10.根据权利要求5所述的方法，其中第二纤网是载体纤网，其形成生产线上生产的面罩的上片部；第一纤网是包边纤网，其折叠覆在载体纤网的边缘上，将鼻线封装于载体纤网和包边纤网之间。
11.一种用于在面罩生产线中切割出并放置独立鼻线的系统，其中该系统被特定地构造为实施根据权利要求1到10中任一项所述方法。
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