CN113907470A - 一种一体式防护服头面部一体化工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于A41D防护服技术领域，更具体的涉及一种一体式防护服头面部一体化工艺。一种一体式防护服头面部一体化工艺，包括以下步骤：1）面辅料准备；2）将原料加入注塑机，熔融；3）将步骤2）的得到的母粒注塑，形成上模，然后与面辅料注合，得到半成品；4）将步骤3）得到的半成品进行高周波打孔工艺；5）高周波打孔结束后进行与下模压合工艺；6）压合完成后对得到的产品进行裁剪处理；7）将步骤6）处理后的产品进行压孔；8）压孔完成后进行后处理整理后即可完成。经本发明开发的医用一次性防护服头面部一体化工艺可以保证其制备的得到的防护服具有高达99%以上的良品率，降低了产品的投入成本，具有较高的推广价值。
Description
技术领域
本发明属于A41D防护服技术领域，更具体的涉及一种一体式防护服头面部一体化工艺。
背景技术
医务和防疫工作者因工作因素密接感染源，需要使用医用防护口罩、护目镜、防护服等闭合度高的个人防护装置进行自我保护。个人用眼护具因其需要与其他防护服设备配套使用，共同构成密闭作业、叠加压迫的环境，不管单个部件有多好，都存在个体匹配度、穿脱繁琐和脱衣二次污染风险，加上因呼吸和人体自身体温产生的潮热，极易让佩戴者产生生理和心理上的烦躁感，故将诸多防护服产品一体化，是解决这些问题的思路。不管是在国内还是国际上，目前头面部结合的新型防护服或防化服只能通过冷粘合或缝合方式来实现软性产品面料和硬性视窗材料的一体化。如公开号为CN111466659A的中国发明专利公开了一种舒适型医用一次性防护服及其制备方法，在公开专利中主要通过缝合的方式进行密封连接，但是，在粘合或者缝合的过程中因为粘合面的干净程度、间隙的大小、固化剂的用量和配比、以及环境中的温度、空气的湿度等都会对牢度产生一定的影响。并且，医用一次性防护服多采用环氧乙烷灭菌，其他需要灭菌的产品一般采用湿热灭菌，无论哪种灭菌方案，在整个灭菌过程中因为需要加温加湿，无论是哪种传统工艺的头面部一体化产品都可能出现粘合度下降的问题，无法保证灭菌后产品的安全性和有效。另外，除不粘胶冷粘合外，多数厂家是采用先用同步机缝合，再用针管注入粘合剂在针孔位置的方式进行加固，人穿上软性材料运动起来和视窗材料产生对抗力，即使不经过环氧乙烷处理，也无法抵御空气中的水解作用，如果不佩戴正压充气装置，就无法保障产品的安全性和有效性。
为了进一步优化一体化防护服的制备工艺和材料的安全性，对研究者来说仍是一项重要的挑战。
不管是在国内还是国际上，目前头面部结合的新型防护服或防化服只能通过冷粘合或缝合方式来实现软性产品面料和硬性视窗材料的一体化。如公开号为CN111466659A的中国发明专利公开了一种舒适型医用一次性防护服及其制备方法，在公开专利中主要通过缝合的方式进行密封连接，但是，在粘合或者缝合的过程中因为粘合面的干净程度、间隙的大小、固化剂的用量和配比、以及环境中的温度、空气的湿度等都会对牢度产生一定的影响。
并且，医用一次性防护服多采用环氧乙烷灭菌，其他需要灭菌的产品一般采用湿热灭菌，无论哪种灭菌方案，在整个灭菌过程中因为需要加温加湿，无论是哪种传统工艺的头面部一体化产品都可能出现粘合度下降的问题，无法保证灭菌后产品的安全性和有效。
另外，除不粘胶冷粘合外，多数厂家是采用先用同步机缝合，再用针管注入粘合剂在针孔位置的方式进行加固，人穿上软性材料运动起来和视窗材料产生对抗力，即使不经过环氧乙烷处理，也无法抵御空气中的水解作用，如果不佩戴正压充气装置，就无法保障产品的安全性和有效性。
为了进一步优化一体化防护服的制备工艺和材料的安全性，对研究者来说仍是一项重要的挑战。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的第一方面提供了一种一体式防护服头面部一体化工艺，包括以下步骤：
1）硬件准备：至少包括注塑机1、注塑机2、高周波塑胶熔接机、压孔机、配套的模具、模芯、刀模；
2）面辅料准备：裁剪，将头套下沿和口罩上沿缝合，得到缝合片；
3）注塑机准备：开机预热10-40分钟，关闭放料口，将原料分别加入注塑机1、注塑机2的料斗中，在一定温度下熔融塑化，再垫上硬纸板隔在喷嘴下方，打开放料口；
4）安全检查合格后，在注塑机1上按调模键，降下座台，按开模键，将模芯放入注塑机下模，铺平调机片、合模，调试好后，将模具压好；再按调模键，降下座台，抬起上模，将缝合片向风面向上，放端正、抚平整，合模，借助螺杆炮筒将步骤2）的得到的塑化后的原料注射入闭合好的模腔内，与面辅料缝合片注合固化后，开启模具，用力均匀取出注合件，得到半成品1；
5）将步骤4）得到的半成品1进行检验，修剪掉料把，并放入回收箱后，用预热好和调试固定好上下模的高周波机对半成品1的背风面指定位置进行打孔，气压控制在5-8KPa范围内，踩高频开关，1-1.5秒后放松脚踏杆使上模上升，取出料件检视打孔效果，孔厚度为0.5-1mm，得到半成品2；
6）步骤5）得到的半成品2安全检查合格后，在注塑机2上注塑靠近皮肤内侧的部分：按调模键，降下座台，按开模键，将步骤5）得到的半成品2连着模芯向风面朝下放入注塑机下模，向风面向下，放平整，合模，注射，锁模后自动开模，平衡拉出注塑件，得到半成品3；
7）将步骤6）得到的半成品3取掉模芯进行检验，裁剪，并放入回收箱；
8）将步骤7）处理后的产品进行压孔；
9）压孔完成后进行检验和局部裁剪整理后即可完成。
在一些优选的实施方式中，步骤3）所述的原料为热塑性弹性体材料。
在一些优选的实施方式中，步骤3）中将热塑性弹性体材料加入注塑机的加料斗，通过螺杆行程进入螺杆炮筒，通过螺杆炮筒加温至150-200°C熔融塑化。
在一些优选的实施方式中，所述的热塑性弹性体材料选自TPV、TPE、TPU、TPEE、TPAE中的至少一种。
在一些优选的实施方式中，所述的热塑性弹性体材料为TPE和/或TPU。
在一些优选的实施方式中，所述的热塑性弹性体材料的硬度为50A-80A。
在一些优选的实施方式中，所述的热塑性弹性体材料的熔融指数为5-20g/10min。
进一步优选的，所述的TPE的熔融指数为14g/10min，190℃，2.16KG，测试方法参照ASTM D1238。
TPE，型号V6085N，购于青岛鼎塑科技有限公司。
在实验过程中申请人经过大量的创造性实验研究得到，在本体系中，通过本申请公开的工艺，在选择TPE热塑性弹性体橡胶，并且保证其硬度为65A，熔融指数为14g/10min，190℃，2.16KG时，可以保证制备得到的防护服具有极佳的耐撕拉性能，并且可以保证制备得到的防护服具有较好的透气性能和耐用性能，改变了传统防护服与护目镜、口罩契合度有限，容易产生皮肤裸露和面部压痕的问题，出现这种现象的原因申请人推测可能的原因是因为：硬度为65A的TPE材料在使用的过程中具有一定的硬度，避免了材料注塑中难成型或者在压合过程中出现不合格产品的现象。同时，在本申请中，通过特定的TPE材料，其具有合适的熔融指数，可以保证材料在制备防护服的适合，可以保证优异的透气性能，避免在穿戴过程中出现过多水汽，造成内部环境处于高湿的状态，降低了因呼吸和人体自身体温产生的潮热，让佩戴者产生的生理和心理上的烦躁感。在一些优选的实施方式中，步骤2）所述的面辅料包括无纺布、针织布、梭织布中的一种。
在一些优选的实施方式中，步骤3）中将热塑性弹性体材料加入注塑机的加料斗，在一定温度下熔融塑化的温度为150-200℃。
在一些优选的实施方式中，步骤7）所述的裁剪处理包括裁剪半成品的料把、厚料、毛边。
在一些优选的实施方式中，所述的注塑机1和注塑机2为立式注塑机，所述的注塑机的锁模力≥600KN。
本发明的第二方面提供了一种一体式防护服头面部一体化工艺的应用，用于头面部一体式防护服的头面部一体化关键工艺的制备。
在一些优选的实施方式中，半成品1的具体制备方法如下：
a) 对当日第一次进行注塑的产品，首先应观察纸板上料的状态，是否发黄或有气泡，没问题则在手动键亮的状态下，按“调模”键-把座台降下(进去)-按开模键（起来）-将模芯水平放入下模，必须放平整否则模具会挤压损坏-用调机片调试，确定调整好模具和其他设备放置位置，并用压板压好。
b) 接着把座台降下(进去)--按开模键（起来）- 将压合片放端正，面辅料面向上，长边在左边-双手同时按关模键-待注塑完成后，上模弹起，注意平衡取出半成品1。
c) 对当日第二次或以上注塑的产品直接执行b)模式即可。
需要说明的是，在每一步骤的半成品制备完成后都需要检验，看操作出的产品是否合格，如果不合格则立即确定是返修还是报废，合格品才能进入下一道辅助工序，合格的半成品将连着模芯压合片的料把剪掉。
因为口罩位置和面料本身都是多层结构，在一些优选的实施方式中，超声波打孔工艺的存在是为辅助注塑设备完成对多层材料的穿透，加强头面部一体化工艺对不直接接触的材料之间的抱合度而设计，应特别注意在进行每一次超声波打孔工序之前，都需要用金属钩清理出模具上所有的残余材料。
在一些优选的实施方式中，对贴近皮肤内侧的头面部一体化压合工艺的具体操作步骤如下：
a)对当日第一次进行注塑的产品，首先应观察纸板上料的状态，是否发黄或有气泡，没问题则在手动键亮的状态下，按“调模”键-把座台降下(进去)-按开模键（起来）-将模芯水平放入下模，必须放平整否则模具会挤压损坏-用调机片调试，确定调整好模具和其他设备放置位置，并用压板压好。；
对当日第二次进行注塑的产品和进行过a)步骤的产品，将连着模芯的打孔面料竖向平放进下模-选半自动，双手按下合模-锁模时间设备自定，完成后自动开模-小心取下注塑件，下模压合工艺完成。
有益效果：经过临床试穿试验，本发明开发的一体式防护服头面部一体化工艺具相比现有技术有如下优势：
1.与传统医用一次性防护服相比，经本发明开发的一体式医用一次性防护服头面部一体化工艺改变了传统防护服穿脱繁琐、穿脱时间长，且在工作过程中与其他个人防护设施如口罩、护目镜、头套搭配等容易裸露皮肤，污染、甚至感染的现状，且用无孔头面部一体化结构取代了5孔护目镜结构，更加安全舒适，稳定安全；
2.与正压型防护服或防护头套相比，本产品的一体化工艺从根本上解决了传统冷粘合工艺和缝纫工艺的生物学风险，避免了其他一体式结构的防护服或头套在使用过程中如果不佩戴正压充气装置，就无法保障产品的安全性和有效性的情况，且减少了产品的使用成本，减轻了工作人员的工作压力和穿脱时间成本。
3.本产品的面料选材上较国家标准3.6倍提升了的透湿性能，提升了产品的舒适感。
4..经本发明开发的医用一次性防护服头面部一体化工艺可以保证其制备的得到的防护服具有较好的耐老化、耐湿热等性能，并且在面部使用时更加舒适、安全，同时又具备普通塑料的加工方便和加工方式广的特点；
5.经本发明开发的医用一次性防护服头面部一体化工艺可以保证其制备的得到的防护服具有高达99%以上的良品率，降低了产品的投入成本，具有较高的推广价值；
6.经本发明开发的医用一次性防护服头面部一体化工艺制备得到的防护服在使用过程中避免出现潮湿的水汽，降低了因呼吸和人体自身体温产生的潮热，让佩戴者产生的生理和心理上的烦躁感；
7.因为以上特性，本发明生产出的产品已成为2020年山东省二类创新医疗器械，于2021年获得二类医疗器械的注册证和生产许可证。
附图说明
图1为经本申请实施例1制备得到的防护服连续穿着8小时后的结果图；
图2为普通非一体化防护服连续穿着8小时后的结果图；
图3为本申请工艺用设备立式注塑机图。
具体实施方式
实施例
实施例1
1）硬件准备：至少包括注塑机1、注塑机2、高周波塑胶熔接机、压孔机、配套的模具、模芯、刀模；
2）面辅料准备：裁剪，将头套下沿和口罩上沿缝合，得到缝合片；
3）注塑机准备：开机预热30分钟，关闭放料口，将原料分别加入注塑机1、注塑机2的料斗中，在一定温度下熔融塑化，再垫上硬纸板隔在喷嘴下方，打开放料口；
4）安全检查合格后，在注塑机1上按调模键，降下座台，按开模键，将模芯放入注塑机下模，铺平调机片、合模，调试好后，将模具压好；再按调模键，降下座台，抬起上模，将缝合片向风面向上，放端正、抚平整，合模，借助螺杆炮筒将步骤2）的得到的塑化后的原料注射入闭合好的模腔内，与面辅料缝合片注合固化后，开启模具，用力均匀取出注合件，得到半成品1；
5）将步骤4）得到的半成品1进行检验，修剪掉料把并放入回收箱后，用预热好和调试固定好上下模的高周波机对半成品1的背风面指定位置进行打孔，气压控制在5KPa范围内，踩高频开关，1秒后放松脚踏杆使上模上升，取出料件检视打孔效果，孔厚度为1mm，得到半成品2；
6）步骤5）得到的半成品2安全检查合格后，在注塑机2上注塑贴近皮肤内侧的部分：按调模键，降下座台，按开模键，将步骤5）得到的半成品2连着模芯向风面朝下放入注塑机下模，向风面向下，放平整，合模，注射，锁模后自动开模，平衡拉出注塑件，得到半成品3；
7）将步骤6）得到的半成品3取掉模芯进行检验，裁剪半成品3的料把、厚料、毛边，把并放入回收箱；
8）将步骤7）处理后的产品进行压孔；
9）压孔完成后进行检验和局部裁剪整理后即可完成。
步骤3）所述的原料为热塑性弹性体材料。
步骤3）中将热塑性弹性体材料加入注塑机的加料斗，通过螺杆行程进入螺杆炮筒，通过螺杆炮筒加温至175°C，熔融塑化。
所述的热塑性弹性体材料为TPE。
所述的TPE的硬度为65A，熔融指数为14g/10min，190℃，2.16KG，测试方法参照ASTM D1238。
TPE，型号V6085N，购于青岛鼎塑科技有限公司。
半成品1的具体制备方法如下：a) 对当日第一次进行注塑的产品，首先应观察纸板上料的状态，是否发黄或有气泡，没问题则在手动键亮的状态下，按“调模”键-把座台降下(进去)-按开模键（起来）-将模芯水平放入下模，必须放平整否则模具会挤压损坏-用调机片调试，确定调整好模具和其他设备放置位置，并用压板压好。
b) 接着把座台降下(进去)--按开模键（起来）- 将压合片放端正，面辅料面向上，长边在左边-双手同时按关模键-待注塑完成后，上模弹起，注意平衡取出半成品1。
c) 对当日第二次或以上注塑的产品直接执行b)模式即可。
对贴近皮肤内侧的头面部一体化压合工艺的具体操作步骤如下：
a)对当日第一次进行注塑的产品，首先应观察纸板上料的状态，是否发黄或有气泡，没问题则在手动键亮的状态下，按“调模”键-把座台降下(进去)-按开模键（起来）-将模芯水平放入下模，必须放平整否则模具会挤压损坏-用调机片调试，确定调整好模具和其他设备放置位置，并用压板压好。；
对当日第二次进行注塑的产品和进行过a)步骤的产品，将连着模芯的打孔面料竖向平放进下模-选半自动，双手按下合模-锁模时间设备自定，完成后自动开模-小心取下注塑件，下模压合工艺完成。
实施例2
一种一体式防护服头面部一体化工艺，其具体实施方式同实施例1，与实施例1不同的是材料选择PVC。
实施例3
一种一体式防护服头面部一体化工艺，包括以下步骤：
1）面辅料准备：裁剪，将头套下沿和口罩上沿缝合，得到缝合片；
2）注塑机准备：将上模放置到第一台注塑机上，将下模放置到第二台注塑机上，垫上硬纸板隔在喷嘴下方，开机预热30分钟，将原料加入两台注塑机的料槽，在一定温度下熔融塑化；
3）将模芯放入下模，铺平缝合片、合模，借助螺杆炮筒将步骤2）的得到的塑化后的原料注射入闭合好的上模腔内，与面辅料缝合片注合固化后，开启模具，用力均匀取出注合件，得到半成品；
4）将步骤3）得到的半成品放置到第二台注塑机上，合模，将下模进行压合工艺，得到产品；
5）将步骤4）得到的产品进行检验，修剪掉料把放入回收箱；
6）将步骤5）处理后的产品进行手工剪孔；
7）压孔完成后进行检验和局部裁剪整理后即可完成。
步骤2）所述的原料为热塑性弹性体材料。
所述的热塑性弹性体材料为TPE。
步骤2）中将热塑性弹性体材料加入注塑机的加料斗，通过螺杆行程进入螺杆炮筒，通过螺杆炮筒加温至175℃熔融塑化；
所述的上模和面辅料注合的具体步骤如下：
a)在手动键亮的状态下，按“调模”键-把座台降下-按开模键-将模芯水平放入下模，必须放平整否则模具会挤压损坏-用调机片调试，确定调整好模具和其他设备放置位置，并用压板压好。
b)把座台降下-按开模键-将压合片放端正，面辅料面向上，长边在左边-双手同时按关模键-待注塑完成后，取出半成品。
下模压合工艺的具体操作步骤如下：
将连着模芯的打孔面料竖向平放进下模-选半自动，双手按下合模-锁模时间设备自定，完成后自动开模-小心取下注塑件，下模压合工艺完成。
其具体性能同实施例1，与实施例1不同的是，没有做高周波打孔工艺，所述的打孔工艺为手工打孔。
实施例4
一种一体式防护服头面部一体化工艺其具体性能同实施例1，与实施例1不同的是所述的TPE的硬度为80A，购于青岛鼎塑科技有限公司。
性能测试
1.成品合格率测试：通过实施例1、2、3、4的方法分别制备4800个产品，通过成品合格率检验，计算成品合格率，并将结果记录于下表。
成品合格率（%）=成品数-压合废品数/成品数*100%。
| 实验 | 成品合格率（%） |
| 实施例1 | 99.7 |
| 实施例2 | 56 |
| 实施例3 | 46 |
| 实施例4 | 67 |
2.耐湿热性能测试结果：
将制备实施例1制备得到的防护服和普通防护服进行试验测试其耐湿热效果，将试穿8小时后的结果展示如下，具体图片见图1、图2。
Claims (10)
1.一种一体式防护服头面部一体化工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1）硬件准备：至少包括注塑机1、注塑机2、高周波塑胶熔接机、压孔机、配套的模具、模芯、刀模；
2）面辅料准备：裁剪，将头套下沿和口罩上沿缝合，得到缝合片；
3）注塑机准备：开机预热10-40分钟，关闭放料口，将原料分别加入注塑机1、注塑机2的料斗中，在一定温度下熔融塑化，再垫上硬纸板隔在喷嘴下方，打开放料口；
4）安全检查合格后，在注塑机1上按调模键，降下座台，按开模键，将模芯放入注塑机下模，铺平调机片、合模，调试好后，将模具压好；再按调模键，降下座台，抬起上模，将缝合片向风面向上，放端正、抚平整，合模，借助螺杆炮筒将步骤2）的得到的塑化后的原料注射入闭合好的模腔内，与面辅料缝合片注合固化后，开启模具，用力均匀取出注合件，得到半成品1；
5）将步骤4）得到的半成品1进行检验，修剪掉料把，并放入回收箱后，用预热好和调试固定好上下模的高周波机对半成品1的背风面指定位置进行打孔，气压控制在5-8KPa范围内，踩高频开关，1-1.5秒后放松脚踏杆使上模上升，取出料件检视打孔效果，孔厚度为0.5-1mm，得到半成品2；
6）步骤5）得到的半成品2安全检查合格后，在注塑机2上注塑贴近皮肤内侧的部分：按调模键，降下座台，按开模键，将步骤5）得到的半成品2连着模芯向风面朝下放入注塑机下模，向风面向下，放平整，合模，注射，锁模后自动开模，平衡拉出注塑件，得到半成品3；
7）将步骤6）得到的半成品3取掉模芯进行检验，裁剪，并放入回收箱；
8）将步骤7）处理后的产品进行压孔；
9）压孔完成后进行检验和局部裁剪整理后即可完成。
2.根据权利要求1所述的一体式防护服头面部一体化工艺，其特征在于，步骤3）所述的原料为热塑性弹性体材料。
3.根据权利要求2所述的一体式防护服头面部一体化工艺，其特征在于，所述的热塑性弹性体材料选自TPV、TPE、TPU、TPEE、TPAE中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的一体式防护服头面部一体化工艺，其特征在于，所述的热塑性弹性体材料为TPE和/或TPU。
5.根据权利要求4所述的一体式防护服头面部一体化工艺，其特征在于，所述的热塑性弹性体材料的硬度为50A-80A。
6.根据权利要求2-5任一项所述的一体式防护服头面部一体化工艺，其特征在于，所述的热塑性弹性体材料的熔融指数为5-20g/10min。
7.根据权利要求1所述的一体式防护服头面部一体化工艺，其特征在于，步骤2）所述的面辅料包括无纺布、针织布、梭织布中的一种。
8.根据权利要求1所述的一体式防护服头面部一体化工艺，其特征在于，步骤7）所述的裁剪处理包括裁剪半成品的料把、厚料、毛边。
9.根据权利要求1所述的一体式防护服头面部一体化工艺，其特征在于，所述的注塑机1和注塑机2为立式注塑机，所述的注塑机的锁模力≥600KN。
10.一种根据权利要求1-9任一项所述的一体式防护服头面部一体化工艺的应用，其特征在于，用于头面部一体式防护服的头面部一体化关键工艺的制备。
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