CN111033643B - 用于耳塞的冷拔聚烯烃共聚物绳 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了一种耳塞组件及其形成方法。方法包括：单轴拉伸由包含乙烯链段和乙酸乙烯酯链段的共聚物形成的绳以形成冷拔绳。冷拔绳具有250％或更小的断裂伸长率。方法然后包括：将冷拔绳固定到耳塞。

Description

用于耳塞的冷拔聚烯烃共聚物绳
背景技术
听力保护器件和消音器件的使用为人们所熟知，并且已考虑到各种类型的器件。此类器件包括部分或完全由泡沫或橡胶材料构造成的耳塞和半听觉器件，该耳塞和半听觉器件被插入使用者的耳道中或放置在其上以物理地阻塞声波进入内耳中。
可压缩的或“下卷”型耳塞通常包括可压缩的、有回弹力的主体部分并且可由合适的缓慢恢复泡沫材料制成。耳塞可通过以下步骤插入使用者的耳道中：首先将其碾压在手指之间以压缩主体部分，然后将主体部分推入耳道中，随后允许主体部分膨胀以填充耳道。
推入贴合型耳塞也已被考虑到，并且可包括可压缩的消减部分和从消减部分延伸的刚性部分。为了插入推入贴合型耳塞，使用者抓持刚性部分并且利用适当水平的力将消减部分推入耳道中。当将耳塞容纳在耳道中时，消减部分压缩。推入贴合型耳塞可允许耳塞迅速且容易地插入耳道中，并且可通过在插入之前使与耳塞的消减部分的接触最小化而提升卫生程度。
耳塞常常包括附接一对耳塞并在其间延伸的绳或挂绳。挂绳或绳允许使用者在不使用耳塞时将耳塞围绕使用者的颈部悬挂或将耳塞悬挂在其他位置。而且，绳或挂绳也永久性地连接一对耳塞，并且防止耳塞丢失。在其他挂绳式个人保护装置的情况下，所提供的挂绳通常发挥着这些相同的作用。
传统绳或挂绳通常被设计成使得绳或挂绳可永久性地附接到耳塞，并且更具体地，绳或挂绳的每个端部可永久性地附接到耳塞的端部。就下卷型耳塞而言，绳附接到弹性主体的一端。推入贴合杆型耳塞一般具有在杆的暴露部分处附接的绳。挂绳或绳可附接到各种类型的耳塞，例如，通过超声焊接或通过粘合剂粘结。
发明内容
本公开涉及用于耳塞的冷拔聚烯烃共聚物绳。具体地，本公开涉及用于耳塞的冷拔乙烯-乙酸乙烯酯绳。冷拔乙烯-乙酸乙烯酯绳会增加其弹性模量，以当固定到一个或多个耳塞时提供不那么“有弹力(springy)”或更弱弹性的绳。冷拔乙烯-乙酸乙烯酯绳可在耳塞制造期间减少或消除不期望的塑性或弹性变形并改善材料处理。
在一个方面，一种方法包括：单轴拉伸由包含乙烯链段和乙酸乙烯酯链段的共聚物形成的绳，以形成冷拔绳。该冷拔绳具有250％或更小的断裂伸长率。该方法然后包括：将该冷拔绳固定到耳塞。
在另一方面，一种耳塞组件包括：耳塞；以及柔性绳，该柔性绳从第一绳端部延伸到第二绳端部，并且该第一绳端部固定到该耳塞。该柔性绳由包含乙烯链段和乙酸乙烯酯链段的共聚物形成。该柔性绳在100％伸长率下具有10MPa或更大的弹性模量。
通过阅读以下具体实施方式，这些以及各种其它特征和优点将显而易见。以上发明内容不旨在描述如本文所述的耳塞以及制造耳塞的方法的每个实施方案或每一个实施方式。相反，根据附图，参考以下具体实施方式和权利要求书，对本发明更完整的理解将变得显而易见。
附图说明
图1为例示性耳塞组件的示意图。
图2为例示性冷拔的示意性流程图。
图3为示出冷拔对乙烯-乙酸乙烯酯绳的弹性模量的影响的曲线图。
具体实施方式
在以下详细描述中，参考了形成该详细描述的一部分的附图，并且在附图中以例示的方式示出了若干具体实施方案。应当理解，在不脱离本公开的范围或实质的情况下，能够设想并作出其它实施方案。因此，以下具体实施方式不应被视为具有限制意义。
除非另外指明，否则本文所使用的所有科学和技术术语具有在本领域中普遍使用的含义。本文提供的定义将有利于理解本文频繁使用的某些术语，并且不意味着限制本公开的范围。
除非另外指明，否则本说明书和权利要求书中所使用的表达特征尺寸、量和物理属性的所有数在所有情况下均应理解成由术语“约”修饰。因此，除非有相反的说明，否则在上述说明书和所附权利要求中列出的数值参数均为近似值，这些近似值可根据本领域的技术人员使用本文所公开的教导内容寻求获得的属性而变化。
用端值来表述的数值范围包括该范围内所包含的所有数字(如1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4和5)及该范围内的任何范围。
除非内容另外明确指明，否则如本说明书和所附权利要求中使用的，单数形式“一个”、“一种”和“所述”涵盖具有多个指代物的实施方案。
除非内容另外明确指明，否则如本说明书和所附权利要求书中使用的，术语“或”一般以其包括“和/或”的意义采用。
如本文所用，“具有”、“包括”、“包含”等等均以其开放性意义使用，并且一般是指“包括但不限于”。应当理解，“基本上由…组成”、“由…组成”等包含在“包含”等之中。
除非另外指明，否则“共聚物”是指由两种或更多种单体或共聚单体形成的聚合物，包括例如三元共聚物。
“室温”是指典型的环境室温，诸如20℃至30℃的范围，或约25℃和1个大气压。
“热粘结”是指其中两种材料或表面的分子在处于熔融相时已扩散到另一者的材料或表面内以使得形成粘结的状态。化学粘结在热粘结材料或表面之间不存在或者在它们之间不提供粘结的主要来源。
本公开涉及用于耳塞的冷拔聚烯烃共聚物绳。具体地，本公开涉及用于耳塞的冷拔乙烯-乙酸乙烯酯绳。冷拔乙烯-乙酸乙烯酯绳会增加其弹性模量，以当固定到一个或多个耳塞时提供不那么“有弹力”或更弱弹性的绳。冷拔乙烯-乙酸乙烯酯绳可在耳塞制造期间减少或消除冷拔绳的不期望的塑性或弹性变形并改善材料处理。冷拔乙烯-乙酸乙烯酯绳可通过单轴拉伸乙烯-乙酸乙烯酯绳至少250％或至少300％以形成冷拔乙烯-乙酸乙烯酯绳来形成。冷拔乙烯-乙酸乙烯酯绳可具有小于300％或小于200％的断裂伸长率。冷拔乙烯-乙酸乙烯酯绳可具有10MPa或更大、或者20MPa或更大的弹性模量，全部在100％伸长率下。在冷拔之前，乙烯-乙酸乙烯酯绳可具有小于7MPa或小于6MPa的弹性模量。然后可将冷拔乙烯-乙酸乙烯酯绳固定到耳塞以形成耳塞组件。通过下文提供的对实施例的阐述，将获得对本公开各方面的认识，但本公开并不受此限制。
图1为例示性耳塞1组件的示意图。根据至少一些实施方案，耳塞组件1包括通过绳20连接的两个耳塞10。虽然本公开讨论了包括两个耳塞的组件，但可想象仅单个耳塞附接到绳的组件，并且认为该组件在本公开的范围内。
各种类型的耳塞可用作耳塞组件1的一部分。例如，耳塞可包括杆或中心芯，并且可另外包括消音主体。另选地，耳塞杆自身可用作消音主体。所示出的耳塞组件1包括具有杆100和消音主体120的耳塞10。
在所示出的实施方案中，消音主体120附接到杆100。一般来讲，消音主体120可由与杆100相同的材料或不同材料制成。消音主体120可由可插入使用者耳道中的可压缩材料(例如，泡沫或弹性体)制成。杆100可比消音主体120更具刚性。消音主体120可由泡沫材料形成，并且杆100可由比消音主体120的泡沫材料致密的材料或不起泡的材料形成。杆100可比消音主体120的泡沫材料致密至少1.2倍、或至少1.5倍或至少2倍。
绳20具有第一绳端部21和第二绳端部22以及在第一绳端部21和第二绳端部22之间延伸的长度。绳的长度是非限制性的，并且可使用任何可用的绳长度。典型的绳长度在约12英寸至约30英寸的范围内变化。根据一个实施方案，第一绳端部21和第二绳端部22被热粘结到组件1的耳塞10的杆。在一些实施方案中，附接件不含粘合剂，或者如果使用粘合剂，则该附接件在绳和耳塞之间不提供主要的粘合机制。
杆100可由第一材料形成，该第一材料可包括合适的热塑性材料。例如，第一材料可包括聚烯烃，诸如聚丙烯(PP)或聚乙烯(PE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚酰胺(尼龙)、聚乳酸、聚丙烯、聚碳酸酯、聚醚砜(PES)、聚甲醛(POM)、聚醚醚酮(PEEK)、聚苯醚(PPO)、聚苯硫醚(PPS)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、以及它们的混合物和合金。在某些实施方案中，第一材料为聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、尼龙、聚碳酸酯、或它们的混合物或合金。具体地，一种可用的第一材料为聚丙烯。第一材料可不含PVC。
绳20由包含乙烯链段和乙酸乙烯酯链段的共聚物形成。绳20可由称为乙烯-乙酸乙烯酯或EVA的共聚物形成。绳20可由具有90wt％至60wt％的乙烯链段和10wt％至40wt％的乙酸乙烯酯链段的共聚物形成。绳20可由具有80wt％至70wt％的乙烯链段和20wt％至30wt％的乙酸乙烯酯链段的共聚物形成。例示性EVA可以商品名Ateva系列(9％至40％的VA)从塞拉尼斯公司(Celanese Corp)商购获得。
绳材料可在冷拔之前挤出。EVA绳可通过在冷拔之前挤出而形成。绳20可由至少90％的EVA材料、或至少95％的EVA材料、或99％的EVA材料或100％的EVA材料形成。形成绳20的热塑性或聚合物材料可由至少90％的EVA材料、或至少95％的EVA材料、或99％的EVA材料、或100％的EVA材料形成。
EVA为热塑性聚烯烃共聚物。EVA用于绳应用的优点包括低成本、柔性、良好的热粘合性、易于挤出和光滑表面。然而，EVA挤出物易于塑性变形(太易拉伸)，这对于材料组装和滚边(cording)自动化是不期望的。
为了克服挤出EVA的这种拉伸属性，EVA绳可在室温或低于挤出EVA的熔体温度的任何温度、或低于挤出EVA的熔体温度至少50℃、或低于挤出EVA的熔体温度至少100℃、或低于挤出EVA的熔体温度至少150℃、或低于挤出EVA的熔体温度至少200℃下进行单轴拉伸或拔(冷拔工艺)。EVA冷拔工艺沿着EVA绳轴向形成聚合物链取向形态，这导致大大降低了对塑性变形的易感性。冷拔EVA绳可通过简单地在两组辊之间拉伸挤出EVA丝绳来执行。拔可在室温或低于挤出EVA熔体温度的任何温度、或低于挤出EVA的熔体温度至少50℃、或低于挤出EVA的熔体温度至少100℃、或低于挤出EVA的熔体温度至少200℃下在进料辊(较慢速度)和卷取辊(较快速度)之间发生(冷拔工艺)。EVA丝绳可被单轴拉伸或拔至少200％、或至少250％、或至少300％、或至少400％，从而形成冷拔绳。
冷拔EVA绳可具有300％或更小、或者250％或更小、或者200％或更小的断裂伸长率。冷拔EVA绳可具有的弹性模量比冷拔之前EVA丝绳的弹性模量大至少1.2倍、或至少1.5倍、或至少2倍、或至少2.5倍或至少3倍。冷拔EVA绳可具有10MPa或更大、或15MPa或更大、或20MPa或更大、或25MPa或更大的弹性模量，全部在100％伸长率下。在冷拔之前，EVA丝绳可具有7MPa或更小、或6.5MPa或更小、或6MPa或更小的弹性模量，全部在100％伸长率下。
冷拔EVA丝绳可在形成冷拔绳时减小丝绳的直径。EVA丝绳具有初始直径，并且冷拔绳具有在初始直径的40％至80％范围内的冷拔直径。例如，EVA丝绳可具有约2mm的初始直径，并且冷拔绳然后具有在0.8mm至1.6mm范围内或约1.2mm的冷拔直径。
耳塞组件1包括耳塞10以及从第一绳端部21延伸到第二绳端部22的柔性绳20。第一绳端部21固定到耳塞10。柔性绳20由具有乙烯链段和乙酸乙烯酯链段的共聚物形成，如上所述。柔性绳20在100％伸长率下具有10MPa或更大的弹性模量，如上所述。
耳塞组件1可包括固定到第二绳端部22的第二耳塞10。柔性绳20可单轴取向至少200％、或至少250％、或至少300％或至少400％。柔性绳20可被热粘结到耳塞10。柔性绳20可被热粘结到耳塞10杆100。柔性绳20可被热粘结到例如由聚丙烯形成的耳塞10杆100。
图2为例示性冷拔方法的示意性流程图200。该方法包括：单轴拉伸(步骤201)由包含乙烯链段和乙酸乙烯酯链段的共聚物形成的绳以形成冷拔绳，该冷拔绳具有250％或更小的断裂伸长率；以及将该冷拔绳固定到耳塞(步骤202)。
该方法还可包括：将冷拔绳固定到第二耳塞，以形成耳塞组件。
示例性实施方案
实施方案1为一种方法，包括：单轴拉伸由包含乙烯链段和乙酸乙烯酯链段的共聚物形成的绳以形成冷拔绳，所述冷拔绳具有250％或更小的断裂伸长率；以及将所述冷拔绳固定到耳塞。
实施方案2为根据实施方案1所述的方法，其中所述冷拔绳具有200％或更小的断裂伸长率。
实施方案3为根据实施方案1或2所述的方法，其中所述单轴拉伸步骤包括：将所述绳单轴拉伸至少250％、或至少300％、或至少350％或至少400％。
实施方案4为根据前述实施方案中任一项所述的方法，其中所述冷拔绳在100％伸长率下具有10MPa或更大、或者在100％伸长率下具有15MPa或更大的弹性模量。
实施方案5为根据前述实施方案中任一项所述的方法，其中所述冷拔绳在100％伸长率下具有20MPa或更大、或者在100％伸长率下具有25MPa或更大的弹性模量。
实施方案6为根据前述实施方案中任一项所述的方法，其中所述绳在100％伸长率下具有7MPa或更小、或者在100％伸长率下具有6.5MPa或更小、或者在100％伸长率下具有6MPa或更小的弹性模量。
实施方案7为根据前述实施方案中任一项所述的方法，其中所述单轴拉伸步骤包括：将具有初始直径的所述绳单轴拉伸为具有在所述初始直径的40％至80％范围内的冷拔直径的冷拔绳。
实施方案8为根据前述实施方案中任一项所述的方法，其中冷拔绳具有在0.08mm至1.6mm、或者1mm至1.2mm范围内的均匀直径。
实施方案9为根据前述实施方案中任一项所述的方法，还包括：将所述冷拔绳固定到第二耳塞。
实施方案10为根据前述实施方案中任一项所述的方法，其中所述固定步骤包括：将所述冷拔绳固定到所述耳塞的由聚丙烯形成的部分。
实施方案11为根据前述实施方案中任一项所述的方法，其中所述共聚物包含80wt％至70wt％的乙烯链段和20wt％至30wt％的乙酸乙烯酯链段，或者所述共聚物包含90wt％至60wt％的乙烯链段和10wt％至40wt％的乙酸乙烯酯链段。
实施方案12为一种可通过根据前述实施方案所述的方法形成的耳塞组件。
实施方案13为一种耳塞组件，包括：耳塞；以及柔性绳，所述柔性绳从第一绳端部延伸到第二绳端部，并且所述第一绳端部固定到所述耳塞，所述柔性绳由包含乙烯链段和乙酸乙烯酯链段的共聚物形成，并且所述柔性绳在100％伸长率下具有10MPa或更大的弹性模量。
实施方案14为根据实施方案13所述的耳塞组件，其中所述柔性绳具有小于250％或小于200％的断裂伸长率。
实施方案15为根据实施方案13至14中任一项所述的耳塞组件，还包括：第二耳塞，所述第二耳塞固定到所述第二绳端部。
实施方案16为根据实施方案13至15中任一项所述的耳塞组件，其中所述柔性绳在100％伸长率下具有15MPa或更大、或者在100％伸长率下具有20MPa或更大、或者在100％伸长率下具有25MPa或更大的弹性模量。
实施方案17为根据实施方案13至16中任一项所述的耳塞组件，其中所述柔性绳具有在0.8mm至1.6mm、或1mm至1.2mm范围内的均匀直径。
实施方案18为根据实施方案13至17中任一项所述的耳塞组件，其中所述柔性绳为单轴取向的。
实施方案19为根据实施方案13至18中任一项所述的耳塞组件，其中所述柔性绳被热粘结到所述耳塞。
实施方案20为根据实施方案13至19中任一项所述的耳塞组件，其中所述第一绳端部固定到所述耳塞的由聚丙烯形成的部分。
实施方案21为根据实施方案13至20中任一项所述的耳塞组件，其中所述共聚物包含80wt％至70wt％的乙烯链段和20wt％至30wt％的乙酸乙烯酯链段，或者所述共聚物包含90wt％至60wt％的乙烯链段和10wt％至40wt％的乙酸乙烯酯链段。
虽然通过以下实施例进一步说明了本公开的目的和优点，但在这些实施例中列举的具体材料及其量以及其它的条件和细节不应当理解为是对本公开的不当限制。
实施例
测试方法
通过使用Instron 5967Universal测试仪器执行下列连续测试步骤，确定拉伸性(或拉伸的容易程度)参数。
将EVA绳样品切割成初始长度。测量并记录EVA绳样品的初始长度和直径。通过将两个仪器夹具附接到EVA绳样品来将EVA绳样品放置在Instron测试仪器中。测试夹具由50.8mm的夹持距离间隔开，并且在EVA绳样品上标记夹具的位置。将50.8mm的初始夹持距离指定为所有测试样品的原始长度Lo。随后参照EVA绳样品上的两个夹具标记之间的距离来测量所有长度。
操作测试仪器，以使EVA绳样品在室温下(23℃，50％相对湿度)经受恒定速率(例如，300％/分钟)的拉伸力或张力。以恒定速率将EVA绳样品拉伸至预定长度。通过参照EVA绳样品材料的预期断裂伸长率来确定为EVA绳样品选择的预定长度。EVA绳样品由测试仪器以预定长度支承3分钟，并且记录预定长度(LMAX)。一段3分钟的支承时间过后，操作测试仪器，以使夹具回到其原始位置。记录如由Instron测试仪器报告的在100％伸长率下施加到EVA绳样品的负载。
实施例1
如上所述测试具有约2mm直径的乙烯-乙酸乙烯酯(购自塞拉尼斯公司的Ateva2810A系列(28％VA)，具有约210℃的熔体温度)丝绳。图3为示出冷拔对乙烯-乙酸乙烯酯绳的弹性模量的影响的曲线图。
将乙烯-乙酸乙烯酯丝绳伸长至断裂，并且在图3的曲线图处记录(在冷拔之前)曲线。模量在100％伸长率下为约5.2MPa，并且断裂伸长率为约800％，并且在断裂时最大弹性模量为约20MPa。
将乙烯-乙酸乙烯酯丝绳伸长至约400％，以形成具有约1.1mm直径的冷拔EVA绳。然后再次将该冷拔EVA绳伸长至断裂，并且在图3的曲线图处记录(在冷拔之后)曲线。模量在100％伸长率下为约28.9MPa，并且断裂伸长率为约150％，并且在断裂时最大弹性模量为约44MPa。
因此，公开了用于耳塞的冷拔聚烯烃共聚物绳(COLD-DRAWN POLYOLEFINCOPOLYMER CORD FOR EARPLUG)的实施方案。
本文中所引用的所有参考文献及出版物全文以引用方式明确地并入本公开中，它们可能与本公开直接冲突的内容除外。虽然本文已经例示并描述了具体实施方案，但本领域的普通技术人员将会知道，在不脱离本公开范围的情况下，可用多种另选的和/或等同形式的具体实施来代替所示出和所描述的具体实施方案。本申请旨在涵盖本文所讨论的具体实施方案的任何改型或变型。因此，本公开旨在仅受权利要求及其等同形式的限制。所公开的实施方案仅为举例说明目的，而非出于限制的目的。

Claims (18)

1.一种方法，包括：
单轴拉伸由包含乙烯链段和乙酸乙烯酯链段的共聚物形成的绳以形成冷拔绳，所述冷拔绳具有250％或更小的断裂伸长率；以及
将所述冷拔绳固定到耳塞，
其中所述共聚物包含80wt％至70wt％的乙烯链段和20wt％至30wt％的乙酸乙烯酯链段。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述冷拔绳具有200％或更小的断裂伸长率。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述单轴拉伸步骤包括：将所述绳单轴拉伸至少250％。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述冷拔绳在100％伸长率下具有10MPa或更大的弹性模量。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述冷拔绳在100％伸长率下具有20MPa或更大的弹性模量。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述绳在100％伸长率下具有7MPa
或更小的弹性模量。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述单轴拉伸步骤包括：将具有初始直径的所述绳单轴拉伸为具有在所述初始直径的40％至80％范围内的冷拔直径的冷拔绳。
8.根据权利要求1所述的方法，其中冷拔绳具有在0.08mm至1.6mm范围内的均匀直径。
9.根据权利要求1所述的方法，还包括：将所述冷拔绳固定到第二耳塞。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述固定步骤包括：将所述冷拔绳固定到所述耳塞的由聚丙烯形成的部分。
11.一种耳塞组件，包括：
耳塞；和
柔性绳，所述柔性绳从第一绳端部延伸到第二绳端部，并且所述第一绳端部固定到所述耳塞，所述柔性绳由包含乙烯链段和乙酸乙烯酯链段的共聚物形成，并且
所述柔性绳在100％伸长率下具有10MPa或更大的弹性模量，
其中所述共聚物包含80wt％至70wt％的乙烯链段和20wt％至30wt％的乙酸乙烯酯链段。
12.根据权利要求11所述的耳塞组件，其中所述柔性绳具有小于250％的断裂伸长率。
13.根据权利要求11所述的耳塞组件，还包括第二耳塞，所述第二耳塞固定到所述第二绳端部。
14.根据权利要求11所述的耳塞组件，其中所述柔性绳在100％伸长率下具有20MPa或更大的弹性模量。
15.根据权利要求11所述的耳塞组件，其中所述柔性绳具有在0.8mm至1.6mm范围内的均匀直径。
16.根据权利要求11所述的耳塞组件，其中所述柔性绳为单轴取向的。
17.根据权利要求11所述的耳塞组件，其中所述柔性绳被热粘结到所述耳塞。
18.根据权利要求11所述的耳塞组件，其中所述第一绳端部固定到所述耳塞的由聚丙烯形成的部分。
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