CN113521588B - 呼吸面罩及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

一种呼吸面罩，包括面罩主体、能塑性弯曲材料的条和用于将面罩主体保持到使用者面部的带，所述面罩主体由具有纬纱和经纱的织造布料制成，其特征在于，能塑性弯曲材料的所述条和/或所述带包括与所述面罩主体的所述织造布料织造在一起的至少一根纱线。

Description

呼吸面罩及其生产方法
技术领域
本发明涉及呼吸面罩及其生产方法。更具体地，本发明涉及戴在面部上的防护面罩。本发明还涉及用于生产该面罩的方法。
背景技术
个人呼吸面罩、也称为“面部面罩”或“过滤式面部面罩”是用于保护佩戴者的呼吸系统免受风媒颗粒物污染的防护装置。实际上，面部面罩(口罩)佩戴在使用者的鼻子和口部上，以保护使用者免受悬浮在空气中的非期望物质的伤害。在一些实施例中(即那些不带有使呼气从面罩中逸出的阀的实施例)，面罩还充当过滤器，以防止或减少悬浮在使用者的呼气中的任何颗粒的泄漏，从而保护其他人免受佩戴面罩人员的可能的感染。已知的面罩通常由两种形式的无纺布料制成：杯形或扁平形，其中，无纺布料向其自身部分地折叠，以能够在被佩戴时适应面部的形状。一种类型的扁平面罩被称为“外科面罩”。还已知由织造布料制成的扁平面罩。
面罩需要存在索带或绳带，优选地是弹性材料的，其通常呈环的形式绕过使用者的耳部或使用者的头部，以将面罩保持在使用者面部上的期望位置中。带或等同的保持装置通常是分开制作的，并通过诸如缝制、粘合、超声焊接、钉合或本领域技术人员普遍已知的其他手段附接到面罩的主体。还已知，在防护装置中，保持装置是附接到面罩主体的折叠部分上的弹性材料环。
上文所述的所谓外科类型的扁平面罩的生产正常是通过自动机器进行的，该自动机器在线地(in line)执行所有或几乎所有必要的操作，比如切割和折叠无纺布料的一部分、焊接或以其他方式约束将面罩主体保持在使用者面部上的弹性带以及将金属条附接到面罩的顶侧。
面部面罩还需要存在可塑性弯曲的材料条、通常是金属条，其位于面罩的上边缘处，即在佩戴面罩时面罩的横向浮跳在使用者鼻梁上的一侧。该所谓的“鼻夹”实际上可以由任何材料制成，只要它可以容易地弯曲成贴合使用者鼻梁的形状以改善面罩的气密性即可。
已知的无纺面罩的一个问题是，它们通常只能被使用一次并且很难被消毒。该问题导致每次更换面罩时成本增加，并且导致要处理的特殊废物的质量增加。
已知的是，织造布料面罩可以被洗涤或以其他方式被消毒，以使用多次。但是，织造布料面罩比无纺布料面罩更昂贵。
发明内容
本发明的目的是解决上述问题。更具体地，本发明的目的是提供一种面部防护面罩，该面罩由织造布料制成并且同时制造成本低廉。本发明的另一个目的是提供一种用织造布料生产防护面罩的廉价方法。
如下文所描述的，通过本发明来实现这些和其他目的。
更具体地，本发明涉及一种呼吸面罩，包括面罩主体、能塑性弯曲的材料条和用于将面罩主体保持到使用者面部的保持带，所述面罩主体由具有纬纱和经纱的织造布料制成，其特征在于，所述能塑性弯曲的材料条和所述保持带中的至少一者包括与所述面罩主体的织造布料织造在一起的至少一根纱线。
在一种实施例中，可弯曲的材料条由至少一根、优选多根金属线材、金属长丝纱线或金属短纤纱线制成，它们在面罩生产方法的的织造步骤中被织造到布料主体中。合适的金属纱线例如是直径为0.06mm的铜长丝或钢长丝；在纱线的一种实施例中，金属线材涂覆有树脂，例如环氧树脂，以防止金属氧化和金属导电。纱线或线材的数量可以在1至25之间，优选地在1至10之间。布料的织造可以是平纹、斜纹或缎纹中的任何一种。金属线材在布料中沿着面罩的整个侧边从面罩主体的一个边缘延伸到另一边缘。
在一种实施例中，保持带由在织造步骤期间织造到布料主体中的至少一根弹性丝线制成。合适的弹性丝线包括编织纱线、织造纱线、针织纱线或单根弹性纱线。合适的弹性丝线的组分为85％的弹性体纤维属纤维和15％的尼龙，直径为3mm，线性质量为0.8克/米。
根据一种实施例，弹性丝线是紧密织造的，例如，在布料的靠近面罩侧边的区域处具有1/1或2/1的样式；该织造样式将丝线固定到布料。为了提供所需的索带或绳带，弹性丝线在经纱(或纬纱)上具有至少有一根浮长(long float)；可以设置多根浮长，其保持点例如由浮跳在弹性丝线上以将其保持到布料部分的一根或两根纬纱或经纱制成。在一种实施例中，弹性丝线浮跳在布料上大约例如3－5cm的长度，之后被所述纬纱或经纱压下；另一根浮纱沿布料设有另一个保持点，等等。在使用面罩之前，可以将这些保持纱线断开，以使弹性丝线的中心部分与布料主体分离，并提供所需长度的环，以在使用者的耳部上或头部上越过。
优选地，金属纱线和弹性丝线两者都被织造在布料中。在一种实施例中，金属和弹性纱线作为经纱织造到布料中。它们可以都是纬纱或都是经纱；在一种实施例中，至少弹性丝线作为经纱被织造。通常，如果弹性丝线要越过耳部，则其要垂直于金属纱线织造；如果弹性丝线要越过头部，则其要沿着金属纱线织造。
根据其他实施例，面罩的侧部可以设有熔合纱线，即具有变软、变平或压缩而将各布料纱线保持在一起的能力的纱线。合适的熔合纱线可以在热量、压力下或通过化学处理被软化和平整化或被压缩。另外，可以施加粘合和上蜡，以减少面罩布料侧边处的毛羽。合适的熔合纱线是可商购的低熔点尼龙，例如是可从Coats以代码Fusion-FTL2180购得的。这些纱线的熔化温度为85℃；经例如热蒸气处理，聚合物软化并熔化，从而将纱线的各松散端部结合入聚合物中，并防止布料磨损。
面罩的主体由织造布料制成。布料纱线可以包括人造纤维或天然纤维或它们的混合物。布料可以包括经向或纬向或两个方向上的弹性纱线；优选地，纬纱是弹性纱线，经纱是非弹性纱线，例如是棉纱线或聚酯纱线。在优选实施例中，布料包括在面罩主体的不同区域中具有不同弹性的纬纱，从而使面部面罩能够适应并贴合佩戴者的面部。纬纱根据布料结构织造，以提高织造布料的贴合性能。示例性合适布料的织造可以是平纹、斜纹或缎纹中的任何一种。
在实施例中，非弹性棉经纱的支数为30至45Ne，弹性纬纱的支数为25至40Ne。典型的布料组分是98％的棉和1.68％的弹性体纤维属纤维，其余部分包括金属纱线和熔合纱线(如果存在的话)。
本发明的织造面部面罩通过已知的织造机器制造，优选是提花机和多臂机。本发明的目的是，一种面罩生产方法，其中，面罩布料是由经纱和纬纱织造而成的，其特征在于，所述经纱或纬纱包括以下至少一者：可塑性弯曲(可延展)的材料纱线和包括用布料纱线织造的弹性丝线的纱线，以提供以下至少一者：用于鼻夹的可塑性弯曲的材料条和用于将面罩主体保持到使用者面部的保持带。
在一种实施例中，该方法包括以下步骤：提供面部面罩设计；提供多根布料纱线以生产织造布料；提供多根金属纱线、弹性丝线以引入织造机器中并在单个生产过程中与所述布料纱线织造在一起。
在织机上获得的布料包括在布料中彼此相邻的多个面部面罩；因此，它们一起生产的量取决于织造机器中织机的宽度和面罩的尺寸。在所需的修整步骤之后，将布料切成单独的面罩，每个面罩已经至少设有“鼻夹”或弹性带，或者优选地设有两个特征。
根据一种实施例，将熔合纱线在面罩主体的边缘处与布料纱线和工业用纱线(即金属纱线和/或弹性丝线)织造在一起，以通过对布料进行热处理来对面罩进行修整。因此，本发明的方法可包括热处理步骤，比如是对布料的热蒸气处理。
然后，将布料切割以提供多个单独的面罩，这些单独的面罩有利地设有所有必需的物件，包括用于鼻夹的可延展(可塑性弯曲)的材料和弹性带。可用随后的修整步骤(比如修剪、折叠或粘合)来提供面罩的最终形式。
附图说明
现将参考以下原理示例性的非限制性附图来公开本发明，附图中：
图1是根据本发明的面罩的示意图；
图2是根据图1的面罩的细节图，其示出了可能的织造样式的放大的细节；
图3是本发明的面罩的经向剖视示意图；
图4是本发明的面罩的后侧的示意图；以及
图5是使用中的面罩的示意图。
具体实施方式
参考图1，面罩M包括由包括经纱和纬纱的织造布料制成的面罩主体1；在图1中，经纱竖直地延伸，即平行于箭头F，该箭头F示出了布料的机器方向或纵向方向。面罩M可从包括如上所述的多个相邻面罩的织造布料中获取。
用布料纱线织造还涉及另外的纱线，其提供形成所谓的“鼻夹”的可塑性弯曲的材料条2和当使用面罩时绕过使用者的头部的保持带3、优选是弹性保持带中的至少一者。根据本发明，在织造步骤期间，将形成条2和带3的纱线与其他布料纱线一起织造到面罩的布料中。所述纱线限定了面罩的各个部分或区域。
形成用于鼻夹的可弯曲的材料条2的纱线可包括多根金属线材，比如是金属长丝纱线或金属短纤纱线，它们在面罩生产方法的的织造步骤中被织造到布料主体中。合适的金属纱线是直径为0.06mm的铜长丝或钢长丝，为了防止金属氧化，金属线材优选涂覆有树脂，比如环氧树脂。合适的直径为0.05－0.10mm，优选为0.06mm，包括涂层在内。金属纱线或线材的数量可以在1至25之间，优选地在1至10之间。如图中可见，金属线材条2在布料中沿着面罩的整个侧边从面罩主体的一面罩侧边8延伸到另一面罩侧边9；类似地，弹性丝线将延伸穿过面罩的整个主体。
用于保持的带3由在织造步骤期间织造到布料主体中的至少一根弹性丝线6(参见图3)制成。在一种实施例中，弹性丝线6是单个弹性纱线，其组分为85％的弹性体纤维属纤维和15％的尼龙，直径为3mm，线性质量为0.8克/米。
弹性丝线6的织造样式使得在弹性丝线6的端部10和11(图3)处，即在布料的靠近面罩侧边8和面罩侧边9的面积处，弹性丝线紧密织造，例如以1/1或2/1样式。为了提供所需的索带或绳带，弹性丝线在经纱(或纬纱)下具有至少一根浮长(长浮纱)。图2中所示的实施例设有一个浮长；在图3中，示出了带有多个浮长的带3。在该实施例中，带3通过由一根纬纱制成的多个保持点12保持附着到面罩主体1，该根纬纱浮跳在弹性丝线上，以将其在所述保持点处保持到布料部分。在各部分下方的弹性丝线6的长度L，即在两个相邻的保持点12之间的纱线的部分的长度L可以例如为布料的大约3－5cm。如前所述，在使用面罩之前，将固定点12处的纬纱断开，以使弹性纱线与布料主体分离，并提供所需长度的环以越过(环绕)使用者的头部，参见图5。
在所示的实施例中，将弹性丝线6作为经纱织造到布料中，以提供越过头部的弹性索带或绳带；在该实施例中，一根弹性丝线6平行于条2的金属纱线织造。弹性丝线的下部分所位于的面罩的面是面罩将与使用者面部接触的那一面(参见图5)。
有利地，熔合纱线沿着面罩的侧边设置在周界中，即设置在面罩的周边部分中(参见图1和2)；熔合纱线是具有变软、变平或被压缩以将各布料纱线在布料边缘处保持在一起以防止出现松散端部的能力的纱线。合适的熔合纱线可以在热量、压力下或通过化学处理被软化和平整化或被压缩。合适的熔合纱线是可商购的低熔点尼龙，例如是可从Coats以代码Fusion-FTL2 180购得的。这些纱线的熔化温度为85℃。
面罩结构还优选地包括所谓的限制纱线、例如聚酯纱线的两个经向部分5，它们在面罩主体纱线或金属或弹性纱线与面罩区域的位于外周的熔合纱线、即面罩区域的外周部分4之间限定了面罩的主体。
面罩主体1由纱线所制成的织造布料制成，其可以包括人造纤维或天然纤维或它们的混合物。布料可以包括在经向或纬向或两个方向上的弹性纱线；根据一个实施例，纬纱是弹性纱线，经纱是非弹性纱线，例如是棉纱线或聚酯纱线。优选地，纬纱在面罩主体的不同区域中具有不同的弹性；也就是说，较靠近面罩侧边8和面罩侧边9的纬纱的伸长率要比面罩中心面积中的纱线小，从而使面部面罩能够适应并贴合佩戴者的面部。用于面罩主体1的合适的布料的织造可以是平纹、斜纹或缎纹中的任何一种。
通常，非弹性棉经纱的支数为30至45Ne，弹性纬纱的支数为25至40Ne。典型的布料组分是98％的棉和1.68％的弹性体纤维属纤维，其余部分包括金属纱线和熔合纱线(如果存在的话)。选择支数和经纬密度(在洗涤后)，以使布料具有所需的过滤特性；所述过滤性能可以根据标准EN 14683:2019进行评估。
图2的示意性且仅示例性的织造报告示出了面罩布料的上述区域；对于布料的每个区域，示出了放大的结构样品，以提供本发明的可能实施例的细节。在本发明的面罩中，图1中所示的每个部分可以根据与图2中所示的图案不同的图案来织造；换句话说，示例性图案不一定必须如图2中所示那样全部一起存在。
在下文的示例性描述中，面罩主体1由棉纬纱和棉经纱织造而成。在该织造图案中，纬纱在图2中用白色表示，而经纱用黑色表示。
面罩区域的外周部分4包括熔合纱线。在一种实施例中，面罩区域的外周部分4的在经向上、即平行于箭头F延伸的部分用附图标记4a来指代，并且在其织造方案中，纬纱是棉纱线(用白色示出)，而经纱是是熔合纱线(以灰色图案显示)。在面罩区域的外周部分4的在纬向上延伸的部分(用附图标记4b示出)中，熔合纱线是以白色示出的纬纱，而以灰色图案示出的经纱是棉纱线。图2中所示的带3是用图案中以白色示出的棉纬纱和以灰色示出的弹性经纱织造而成的。弹性纱线位于如图3和图4中所示的布料的后侧上。带3的顶部部分、中间部分和底部部分分别在标记3a、3b和3c处所示。
在经向部分5中，纬纱是在织造图案中以白色示出的棉纱线，而经纱是“限制”纱线(例如是聚酯)且以灰色图案示出。在面罩区域的外周部分4和经向部分5重叠的部分5a中，纬纱是以白色示出的熔合纱线，经纱是聚酯纱线，如经向部分5中所示。
面罩部分包括至少一根金属经纱(用附图标记m来指代)、白色纬纱和黑色经纱。区域、即条2和面罩区域的外周部分4的重叠面积用附图标记2a标识。例如，区域的重叠面积2a示出了重叠区域、即条2和面罩区域的外周部分4的可能的织造。具体地，条2的织造样式包括棉纬纱(白色)和由棉纱线(黑色)形成的两种不同经纱以及金属经纱(m)。区域的重叠面积2a的织造样式由熔合纬纱(白色)和两种不同经纱形成，其中，经纱是棉纱线(灰色)和金属纱线(m)。
根据面罩的具体要求来设计每个区域的宽度，这意味着可以选择图2中所示的织造图案的数量以提供本发明的最佳有利效果。例如，纬向熔合区域4b可以包括如图4b中所示的七根纬纱，或者可以包括更多或更少的纬纱。
生产上述面罩的方法设置成：织造经纱和纬纱，所述经纱或纬纱包括能塑性弯曲的纱线和包括弹性丝线6的至少一根纱线中的至少一者。所述纱线与布料纱线织造在一起，以提供用于将面罩主体保持到使用者面部的成对的带3和能塑性弯曲(可延展)的材料条2中的至少一者。
该方法还可包括以下步骤：提供面部面罩设计；提供多根布料纱线以生产织造布料；提供多根金属纱线、弹性丝线以引入织造机器中并在单个生产过程中与所述布料纱线织造在一起。
织机上的布料被制成包括多个面部面罩，这些面罩根据织造机器中织机的宽度和面罩的尺寸而全部在一起生产。
融合纱线与布料纱线和工业用纱线(金属纱线和/或弹性丝线)织造在一起，以沿着面罩主体1的侧部设置面罩区域的外周部分4。布料通过热处理步骤、比如是对布料的热蒸气处理而经受修整步骤。在该步骤中，低熔点熔合纱线软化或融熔至足以将各纱线的端部保持在一起并避免布料磨损的程度。可以对布料进行表面处理。
然后，将布料切割以提供多个单独的面罩，这些单独的面罩包括所有必需的物件，这些物件包括用于鼻夹的可延展(可塑性弯曲)的材料和弹性带。可用随后的修整步骤(比如修剪、折叠或粘合)来提供面罩的最终形式。

Claims (16)

1.一种呼吸面罩，包括面罩主体(1)、能塑性弯曲材料的条(2)和用于将面罩主体保持到使用者面部的带(3)，所述面罩主体由具有纬纱和经纱的织造布料制成，其特征在于，能塑性弯曲材料的所述条和/或所述带包括与所述面罩主体的所述织造布料织造在一起的至少一根纱线。
2.根据权利要求1所述的面罩，其特征在于，能弯曲材料的所述条由至少一根金属长丝纱线制成。
3.根据权利要求2所述的面罩，其特征在于，能弯曲材料的所述条由多根所述金属长丝纱线制成。
4.根据权利要求2所述的面罩，其特征在于，所述金属长丝纱线涂覆有树脂。
5.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的面罩，其特征在于，所述带(3)由在织造步骤期间织造到所述面罩主体中的至少一根弹性丝线(6)制成。
6.根据权利要求5所述的面罩，其特征在于，所述弹性丝线紧密地织造在所述织造布料的靠近面罩侧边(8、9)的区域处，在所述面罩主体(1)的中心区域中，所述弹性丝线(6)在经纱或纬纱上具有至少一根浮长。
7.根据权利要求5所述的面罩，其特征在于，所述弹性丝线紧密地织造在所述织造布料的靠近面罩侧边(8、9)的区域处，在所述面罩主体(1)的中心区域中，所述弹性丝线(6)在经纱或纬纱上具有若干根浮长。
8.根据权利要求6或7所述的面罩，其特征在于，所述面罩主体的所述中心区域还包括保持点(12)，所述保持点由浮跳在所述弹性丝线(6)上以将其保持到所述织造布料的至少一根纬纱或经纱制成。
9.根据权利要求1所述的面罩，其特征在于，能弯曲材料的所述条由至少一根金属长丝纱线制成；所述带(3)由在织造步骤期间织造到所述面罩主体中的至少一根弹性丝线(6)制成；并且所述金属长丝纱线和所述弹性丝线作为经纱织造到所述织造布料中。
10.根据权利要求1所述的面罩，其特征在于，面罩区域的外周部分(4)设有熔合纱线。
11.一种生产根据前述权利要求中任一权利要求所述的面罩的方法，所述方法包括以下步骤：提供多根布料纱线以形成织造布料，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：织造经纱和纬纱，所述经纱或纬纱包括能塑性弯曲的纱线和包括弹性丝线(6)的至少一根纱线中的至少一者，以提供用于鼻夹的能塑性弯曲的材料条(2)和用于将所述面罩主体保持到使用者面部的带(3)中的至少一者。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，织机上的所述织造布料包括多个面部面罩，所述面部面罩由织造所述经纱和纬纱所得到，所述面部面罩取决于所述织机的宽度和所述面罩的尺寸而全部在一起生产，且所述织造布料在将所述布料从所述织机移除并且经过修整步骤之后最终被切割。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，将熔合纱线与所述布料纱线织造在一起以沿所述面罩主体(1)的侧边提供熔合区域。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，还包括热处理步骤，其中，低熔点熔合纱线软化或熔融至足以将所述面罩的纱线的松散端部在所述面罩的侧边处保持在一起的程度。
15.根据权利要求11、12或14所述的方法，其特征在于，还包括修整步骤，所述修整步骤包括表面处理、修剪、折叠或粘合中的至少一者。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述面罩还包括在所述面罩的一侧上的所述弹性丝线的多个浮长，以及由浮跳在所述弹性丝线(6)上以将其保持到布料部分的由至少一根纬纱或经纱制成的多个保持点(12)，所述方法包括以下步骤：断开所述保持点(12)的纱线，以提供所述弹性丝线(6)的长环。
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