DE1434942A1 - Filtergesichtsmaske - Google Patents

Description

~ MTJrTCHfN 27

Dr.-Ing. HANS RUSCHKE A

Telefon: 0311/83 9834 (8979 87) DlDl.-InCI. K. GRE NTZ C N DC RU

Telegramm-Adresses . _ -j,_.„,

Quadratur Berlin PATENTANWÄLTE Quadratur

Postscheckkonto=' γμι c r* ι «r« yy « ι. Postscheckkonto:

Berlin West 7494 Λ/TT I H O H ij 4 2 München 6Ö2 77

Bankkonto: W ■" ,«..*-.■—' , Bankkontor Bank f. Handel u. Industrie ,..»—-"·" *·"" * Dresdner Bank Depositenkasse 4 * " . 1 ' Mönchen

^{1 <Τ}· ^£'^Λί;' —» Μ'12*45

LIinnesota Mining and Manufacturing Company, St.Paul 6/Minnesota

Filtergesichtsmaske Zusatz zu Patent (Patentanmeldung M 46 298 Vlia/Ja)"

Die Erfindung bezieht sich auf eine neuartige Gesichtsmaske der Filtertype mit einer vorgebildeten geformten ausgehöhl· ten ,-et'talt und sie betrifft eine Verbesserung oder Abwandlung der Γrfindung nach der Anmeldung M 46 298 Ylla/Ja vom 18. August 1960. Der ,ganze. Körper der llaske nach der vorliegenden Erfindung ist aus einem einheitlichen, nahtlosen, nichtgewebten, mikroporösen, faserigen Stoff geformt, der als ein G-roßflächenfilter dient, durch welchen der Träger atmet. Die Erfindung schafft sowohl eine neue chirurgische und Krankenhausmaskenart, welche die strengen Erfordernisse für diese Benutzung erfüllt, als auch eine neue Ilaskenart für industrielle, staubigen oder dunstigen Umgebungen ausgesetzte Arbeiter.

Diese einstückige,poröse Maske aus geformtem Stoff ist groß genug,um über die Vorderseite des Gesichtes unter den Augen zu passen,wobei sie sich über die Wangen und unter das Kinn .er- ι •streckt und hat eine solche Kontür,daß sie von dem Gesicht nach ■■"■-.- ' außen ■

809805/0347 " "

steht und die Nasenlöcher sowie, den Mund des Trägers in einer nichtbeschränkenden,im Abstand angeordneten Weise umnullt, die . das leichte Atmen und Sprechen gestattet und jede Erstickungsempfindung vermeidet. Sie ist von solcher Leichtigkeit, Biegsamkeit und Nachgiebigkeit, daß ein einziges Modell entworfen und verkauft werden, kann, welches sofort irgendeinem angemessen normalen Gesicht entspricht_R um für einen guten und bequemen Sitz zu sorgen» Die Maske berührt das Gesicht nur an ihrem Hand. Sie kann bequem durch ein leichtes elastisches Band in Stellung gehalsten werden, welches rund um den Kopf herum angeordnet wird.

Die Maske hat genügende Steifigkeit und Feuchtigkeitswiderstand, um auf dem Gesicht eine ausgehöhlte. Form zu behalten und nicht selbst bei ausgedehntem Tragen für einen Zeitraum von Stunden während des Atmens zusammenzuklappen^ oder schlaff zu werden. Ein einstüekiger biegsamer Metallnasenstreifen, der an der Oberkant® der Maske befestigt ist, gestattet es dem Träger, durch Benutzung von Daumen und Zeigefinger leicht den oberen Hand der Maske über dem Bücken der Nase und den angrenzenden Gesiehtsberelchen unter den Augen konform zu machen, um einen guten Sit* zu sichern und um die warme ausgeatmete Feuchtigkeit an dem Herausdringen zu verhindern unä die Brillengläser des Trägers beschlagen zu lassen. Die Maske hat eine Größe und Form, welche die störend© Kollision

nit dem Gesichtsfeld des Trägers, der seine Arbeit verrichtet, rerhindert·

Die Zeichnung zeigt diese Maske, wie sie in der Yorherbesehriebenen Weise auf dem Gesicht getragen wird.

Wie gezeigt, besteht die eigentliche Maske nur aus dem elastisch geformten, gerundet ausgehöhlt gestalteten mikroporösen Stoff 1 und wird auf dem Gesicht durch das leichte elastische Band 2 sicher in Stellung gehalten, welches rund um den Kopf herumgeht, wobei die Enden des Bandes an den gegenüberliegenden Seitenkanten der Maske in irgendeiner geeigneten Welse während der Herstellung (wie durch Heftung) befestigt sind. Die Maske ist biegsam nachgiebig und derart profiliert, daß sie gegen irgendein normales Gesicht mit einer anschmiegenden Bandberührung geringen Druckes zwischen dem Stoff und der Haut paßt und festgehalten wird, wobei die Maske andererseits von dem Gesicht (einschließlich der Nasenspitze) in einem wesentlichen Abstandsverhältnis nach außen steht, aber nicht so, daß sie das Gesichtsfeld behindert. Die Leichtigkeit der Maske und ihr Sitz an dem Gesicht gestatten es einem dehnbaren schmalen Kopfband, nur einen leichten Zug auszuüben, der das Aufsetzen und Einstellen der Maske erleichtert sowie die schnelle und leichte Entfernung, wann immer es "gewünscht wird· Der schmale biegsame Aluminiumnasenstreifen 3 ist haftend mit der

-4-809805/0347

Maske ah ihrer oberen Kante verbunden, was, wie gezeigt, die Anpassung über den Nasenrücken und unter die Augen gestattet. Der Rand der Maske kann sich derart frei biegen, daß derselbe durch einfache Manipulation das Gesieht über die wangen und unter das Kinn berühren wird, um einen anschmiegenden Sitz herzustellen. Die elastische Maske.ist so profiliert, daß der Stoffrand sich nach außen erweitert, um mit dem Gesicht unter einem spitzen Winkel zusammenzutreffen* der für ein Dichtungsverhältnis sorgt, welches während des Tragens beibehalten wird und gemäß der Berührungsfläche und dem leichten Gesichtsdruck keine Unbequemlichkeit erzeugt·

Der vereinheitlichte, nichtgewebte Maskenstoff wiegt vorzugsweise nicht über etwa 5 Gramm und besteht aus einer geeignet profilierten ,verdichtet gebildeten oder geformten porösen Schicht aus beliebig ineinander verflochtenen Stapeltextilfasern (z.B. von Menschen erzeugten organischen Fasern von etwa 15 bis 50 mm Länge), die durch Imprägnierung mit einem gummiartigen, wasserunlöslichen, faserbindenden Leimungsmittel vereinheitlicht sind -(z.B. einem Acryltextilleimungslatex), der dünn die einzeinen Fasern bedeckt und sie an ihren Kreuzungspunkten miteinander bindet, während ein genügend poröser Stoffzustand beibehalten wird. Der Leimungsüberzug an den Fasern schließt vorzugsweise ein Hetzmit-■.'.

80 9805/0347

1Λ34942

tel ein, so daß durch die Maske aufgefangene oder kondensierte wässrige Tröpfchen durch Kapillarwirkung absorbiert und auf den ■ geleimten faserigen Oberflächen zu einem Film ausgebreitet werden, wobei das Wasser nachfolgend verdampft. Die vom Atem getragenen Tröpfchen halten die Fasern während des Gebrauches der Maske in einem leicht feuchten Zustand und dies scheint die Filtrierleistung zu verbessern und dazu beizutragen, den Aufbau von elektrostatischen Ladungen zu verhindern. Die Luft, die durch die Maske strömt, erleichtert die Verdampfung und verhindert, daß sie übermäßig feucht oder stickig wird. Dieser vereinheitlichte Stoff schafft eine leichte, zähe, biegsam nachgiebige, feuchtigkeitswiderstandsfähige, mikroporöse,faserige Membran von ausgehöhlter Gestalt, die eine riesige Anzahl von eng im Abstand angeordneten interf ilaren Durchgangswegen oder Poren über ihre ganze Fläche hinweg aufweist. Die Maske wird im Gebrauch nicht elektrisch aufgeladen, wodurch Funkengefahren vermieden werden. Diese Konstruktion ermöglicht vollständige Maskenvorrichtungen, die weniger als .10 Gramm und sogar weniger als 5 Gramm wiegen, .

Die Maske hat eine Fläche in der Größenordnung von etwa

2 130 bis 200 cm .rad-das Meiste dieser gesamten Fläche wird als wirksame Filterfliche zum Hindurchatmen benutzt. Diese große wirksame Filterfläche (die viel größer ist als die Filterfläche von bestimmten anderen Maskentypen) in Verbindung mit der Einstellung

809805/0347

am Gesicht sowie dem erheblichen Abstand von der Nase und dem Mund des Trägers macht die vorerwähnten Bequemlichkeitsmerkmale in einer Maske möglich, die für die gewünschte Filtrierungslei- . stung sorgt.

Die traditionelle chirurgische Maske hat vier oder mehr Gazeschichten und wird in direkter Berührung mit dem Gesicht gehalten, wobei sie den Mund und die Nase überdeckt. Die daraus folgende Gesichtsberührung und die Beschränkung des Mundes und Kinnes kollidiert mit dem normalen Atmen und Sprechen. Besonders nachteilig ist die Gesichtsunbequemlichkeit und Wärme sowie das Erstickungsgefühl, welches bei längerem Tragen einer solchen Maske hervorgerufen wird. Manchen Chirurgen wird im Verlauf einer längeren Operation so unbehaglich und sie werden so abgelenkt₉ daß sie nicht widerstehen können, die Maske nach unten.zu ziehen, um ihre Nase und die Nasenlöcher freisumachen, wodurch natürlich der Zweck der Maske teilweise zunichte gemacht wird. Die herkömmliche Maske ist nicht linterfrei (lint-free) und dies hat den Ausstoß von Bakterien tragenden Linterteilchen sowohl als auch die Einatmung von Linier durch den Träger zur Folge. Di© vorliegende Maske vermeidet diese Nachteile und kann durch den Chirurgen, während vieler Stunden mit ziemlicher Bequemlichkeit getragen werden und sie schafft eine bessere Filterwirkung. ,

Sin wesentliches Merkmal der vorliegenden Maskentype besteht darin, daß sie gleichmäßig auf mechanisierter Massenproduktions-

809805/0347 - 7 -■

basis und mit genügend geringen Kosten hergestellt werden kann, um den Verkauf zu einem Preis zu gestatten, der das Fortwerfen der Tollständigen Maskenvorrichtung nach einem einzigen Gebrauchs· Zeitraum zuläßt. So können die Masken an Krankenhäuser als eine ^Wegwurf-Maskenart verkauft werden, wodurch ein großer Teil der bisherigen mit Hasken verbundenen Belästigungen ausgeschaltet wird. Die gegenwärtige allgemeine Praxis besteht curin, die Gazemasken mehrere Male wiederzurerwenden (was das Sammeln, das Waschen und das spätere Sterilisieren der Masken nach Gebrauch einschließt). Der einmalige Gebrauch, dem die sofortige vollständige sanitäre Beseitigung folgt, könnte dazu beitragen, die Möglichkeiten für die Ausbreitung von Infektionsträgern in Krankenhäusern zu verringern.

Die bevorzugten,geformten,einstückigen,naht- oder saumlosen Masken nach der vorliegenden Erfindung können, wenn gewünscht, mit dem Autoklaven oder mit Gas sterilisiert und wiederverwendet werden.

Die vorerwähnten Vorteile würden jedoch von keinem Nutzen sein, wenn die Maske für den beabsichtigten Krankenhaus-,chirurgischen oder industriellen Gebrauch zur wirksamen Filterungswirkung unfähig wäre.

Der experimentelle Nachweis zeigt jedoch, daß die verhältnismäßig einfache und billige Maskenart nach der Erfindung tat-

- 8 -809805/03A7

sächlich für diese Verwendungen annehmbar ist. Die chirurgische Maske ist durch hervorragende chirurgische Autoritäten erprobt und von ihnen als ein überragender Ersatz für die wohlbekannte Gazemaske befunden worden, der einen bemerkenswerten technischen, der allgemeinen Einführung werten Fortschritt bildet.

Eine Darstellung dieser Filterungsüberiegenheit wurde in Versuchen vorgesehen, in denen sterile Blutagar-Petrisehalenplatten im Abstand von 30 bis 35 cm dem Munde maskierter und nichtmaskierter Versuchspersonen während einer Aussetzimgsdauer von zwei Minuten ausgesetzt wurden. Die Person stellte ihren Kopf horizontal über die Petrischale ein und simulierte eine Heine von Niesvorgängen durch explosivartiges Ausstoßen der Silbe "Tschu" alle sechs Sekunden. Dieser Versuch erzeugte mehr atomisierte Feuchtigkeitströpfchen und Bakterienkolonien in einem gegebenen Zeitraum als durch Atmen, Sprechen oder Husten erzeugt werden und dieses Verfahren sorgt für einen guten Nachweis vergleichsweiser leistungsfähigkeit für den Krankenhausgebrauch. Die typischen, durch die Luft getragenen Mundorganismen, die auf den Platten abgelagert waren, wurden ausgebrütet und die Kolonien gezählt. Wenn die Personen keine Maske trugen, betrug die Durchschnittszahl der Kolonien 461. In dem Falle, wo die Personen, die Krankenhausmaske trugen, zeigten die entwickelten Platten einen Durchschnitt von nur 2 Kolonien, was eine Entfernung von 99,5 #

— 9 — 809805/0-347

der durch die Luft getragenen Organismen anzeigt. Im Gegensatz dazu war ein Durchschnitt von 149 Kolonien vorhanden wenn diese Versuchspersonen eine neue Vierlagengazestandardmaske trugen,was eine Entfernung von 68 $> anzeigt.

Versuche zeigten auch an, daß die Maske nach der Erfindung ihre anfängliche Leistungsfähigkeit während mindestens acht Tragstunden eng beibehält und in dieser Hinsicht herkömmlichen Gazemasken weit überlegen ist.

Eine andere Erläuterung der Filtrierungsleistung wurde durch einen Versuch geschaffen, in dem festgestellt wurde, daß die Maske bei der Entfernung von Staub aus eingeatmeter Luft zu etwa 85 1» wirksam war, wenn sie durch Personen in einem Baum getragen wurde, in dem eine Wolke von Magnesiumkarbonatstaub verteilt worden war, wobei dieser feinverteilte Staub einen mittleren Teilchengrößendurchmesser von etwa 3 Mikron hat und wobei 85 1° der Staubteilchen Durchmesser von weniger als 5,0 Mikron haben sowie 50 $> Durchmesser von weniger als 2,0 Mikron.

Der Grund für diesen nichtvorausbestimmbaren Erfolg liegt in der vereinheitlichten, netzartigen, faserigen, mikroporösen Membranstruktur und der großen ausgehöhlt geformten Filterfläche, die vorgesehen ist. Diese Ausbildung ergibt ein wesentliches Luftvolumen zwischen dem Gesicht und der Maske. Bei vernünftigen normalen Atmungsbedingungen kann das erforderliche Volumen von ein-

- 10 -809805/0347 ₆AD OßlG«NAL

geatmeter und ausgeatmeter Luft durch die interfilaren gangawegej dia durch diese große Filtermembran hindurch sehen sind, mit nur einem kleinen Druckabfall und bei langsamen Geschwindigkeit hindurchgehen, was nicht nur das Atmen leicht macht, sondern auch das augezeichnete Einfangen τοη Mikroorganismen, Nebel und Sprühtröpfshen sowie Staubteilchen gestattet₄, Das Meiste der Filterwirkung ergibt sich aus daß Stoß und der Diffusion, wenn die Luft ihren Weg dureh die gewundenen Burchgangswege findet, die dureh die Schicht aus beliebig ineinander verflochtenen Fasern bestimmt sind, wobei die Partikel an den Fasern kleben bleiben* Der geringe Druckabfall verhindert auch das Zusammenklappen der ausgehöhlt geformten Stoffmaske während des Einatmens trots ihrer Leichtigkeit und Biegsamkeit«

Bisher war ee eine übliche Annahme, daß ein verhältnismäßig hoher Druckabfall, verbunden mit wirklich guten Oesichtsmaskenfiltern notwendig ist, da sonst dar Filter gegen die durch die Luft getragenen Teilchen und Mikroorganismen zu durchlässig sein würde, Ein hoher Druckabfall ist natürlich mit Atmungsbequemlichkeit unvereinbar. Die Entdeckung, daß die Gesichtsmaske nach der Erfindung, die einen sehr niedrigen Druckabfall und Atmungsbequemlichkeit ermöglicht, eine Leistungsfähigkeit aufweist, die

- 11 -.809805/0347 ·. _{BAD 0R1Q1NAL}

für eine überlegene chirurgische Maske angemessen ist, war so das überraschendste bei diesem Kachweis· Eine typische bevorzugte Maske mit einem Filterstoffgewicht

Ton 5 Gramm und einer Fläche von 155 cm gestattet einen Druckabfall in der Größenordnung von etwa 0,5 mm Wasser für eine Luftströmungsmenge von θ Liter pro Minute bis etwa 1,8 mn» für eine Strömungsmenge von 50 Liter pro Minute, entsprechet &a:i Atmungeerfordernissen von Durchschnittspersonen, die mit Arbeit beschäftigt sind, die von sitzender bis mäßig schwerer reicht. (Wie es an einer Laboratoriumsvorrichtung gemessen wurde, bei der verschiedene Luftströmungsmengen durch die Maske hindurch benutzt wurden, wobei der Druckabfall über die Maske durch ein Präzisionswassermanometer mit geneigtem Rohr gemessen wurde. Bei diesen Versuch ist die Maske an einem Metallhalter angebracht und (konvexe Seite innen) an dem Stromabwärtsende eines Metallblechrohres befestigt, welches eine Länge von 38 cm und einen Durchmesser von 15 cm hat. Der Manometer ist mit einem Nippel in der Bohrwand etwa 2,5 cm von der Spitze der Maske angeordnet verbunden. Die Luftströmung in das andere Ende des Rohres wird mittels eines Strömungsmessers auf einem gewünschten konstanten Wert gehalten.) Ein Maskendruckabfall, der annähernd 1,3 mm Wasser nicht übersteigt, wenn er bei einem ständigen Strömungsgrad von

- 12 -

809805/0347

50 Litern pro Minute gemessen wird, wird bevorzugt. Dieser ständige Luftströmungsgrad für Versuchszwecke entspricht annäfearnd der Burchschnittsströmung, wenn ein Träger mit eines Spitzenluftströaungsgrad Ton 90 Litern pro Minute atmet, der das Erfordernie für eine Burchschnittsperson ist, die mäßige Arbeit verrichtet . fön der Maske nach der Erfindung ist in der Praxis festgestellt worden, daß sie einen genügend niedrigen Widerstand gegen das Atmen aufweist, um Bequemlichkeit zu gestatten₉ selbst wenn sie von einer Person getragen wird, die mäßig schwere' Arbeit verrichtet. Dies ist von weiterer Bedeutung, weil irgendein unangemessener Widerstand gegen das Atmen den Versuch des Körpers zur Folge hat, durch häufigeres oder tieferes Atmen einen Ausgleich zu schaffen, wobei der gewöhnliche Eythmus gestört und wenn der Widerstand zu groß wird, der Körper infolge Beraubung von angemessenem Sauerstoff übermäßig ermüdet. Ferner kann eine kleine, aber lange fortgesetzte Verminderung in der Sauerstoffeinnahme ein auffallendes Gefühl von Ermüdung hervorrufen, sowie eine bemerkenswerte Störung bei der Arbeit, die äußerste Geschicklichkeit und konzentrierte Aufmerksamkeit sowie Nachdenken erfordert, eine Angelegenheit von sehr großer Wichtigkeit für einen Chirurgen, der eine heikele und schwierige Operation über einen Zeitraum von mehreren Stunden ausführt·

Aus der ganzen vorhergehenden Besprechung geht hervor,daß die neuartige Maske nach der Erfindung eine ganze Anzahl er-

- 13 809805/0347

wünschter Merkmale besitzt und daß es insbesondere die Kombination von wichtigen Merkmalen ist, die in einer einfachen,leichten, bequemen, wirksamen, billigen Maske erhalten wird und die den gegenwärtigen Beitrag so außergewöhnlich neuartig und nützlich macht.

Herstellungsverfahren

Es ist aus den vorhergehenden lehren (insbesondere für Fachleute in der Technik der nichtgewebten faserigen Stoffe) ersichtlich, daß der geformte nichtgewebte, faserige, mikroporöse Filter durch verschiedene Techniken hergestellt werden kann, wodurch eine geeignet geformte Schicht aus ineinanderverflochtenen Textllstapelfasern gebildet und mit einem geeigneten gummiartigen Leimungsmittel imprägniert wird, um den Stoff zu vereinen und die Fasern zu überziehen, wobei geeignete Auswahlen und Proportionen benutzt werden, um ein Produkt zu erhalten, welches die erforderliche Kombination von physikalischen Eigenschaften aufweist.

Wie betont worden ist, ist die Erfindung von besonderem Wert, weil sie die billige Herstellung der kompletten Gesichtsmasken gestattet. Die folgende Beschreibung ist daher auf die Erklärung des neuartigen Weges zur Ausführung dieser billigen Herstellung gerichtet, der entdeckt worden ist und der erfolgreich zur Herstellung der bevorzugten Masken nach der Erfindung benutzt worden ist. Für eine vereinzeltere Beschreibung in Ter-

809805/0347 -14-

sciiiecerien Hinsichten ;;ird Bezug auf die schwebende Anmeldung II 46 298 VIIs/3a von 16. Au₀IiSt 1960 ^enommen.

Allgemein gesagt, ^v/ird die nichtgev/ebte, hohlgeformte, mikroporöse Otoffmenibran durch das erste -Formen einer flaumig kardierten Tafel aus anfänglich ungebundenen, ineinanderverflochtenen Stapelfasern ^ebildet, die einen v/esentlichen anteil γόη unplastisierten ungestreckten (amorphen) thermoplastischen Polyesterbinderfasern enthält, wobei der Eest strukturelle Fasern sind} die in dem therinoerweiuhenden Bereich der genannten unge,¹;treckten Polyesterfasern hart und nichtklebrig bleiben. Die Fas'-τη heben Yorzu^sweise eine Länge τοη etwa 25 bis 50 mm und das Gev/iohtsverhältrds der ungestreokten Polyesterfasern liegt im Bereich von etv/a 30 bis 50 Ϋ°, wobei die Tafel ein u-e-

v/'icht im Dereich von etwa 110 bis 220 kg-pro 1000 m hat. Diese flaumige, trockene, faserige Tafel wird über einen Satz aus erhitzten männlichen Aluminiumforinen geformt, die auf einer Temperatur in dem Thermoerv/eichungsbereich der ungestreckten Polyesterfasern gehalten werden, wobei der faserige Zustand die Anpassung an die Formen ermöglicht. Es wird ein Satz von eng im Abstand angeordneten Formen benutzt, so daß eine erhebliche Zahl von Masken zusammen hergestellt werden kann.

809805/0347

- 15 -

BAD ORIGINAL

Diese geformte flaumige Tafel wird dann rechtzeitig der gleichmäßigen Sanftpressung (soft pressing) gegen die erhitzten Formen unterworfen, um sie zu einer stabilen geformten Gestalt zu Terdichten und tu vergleichmäßigen, die genau den männlichen Formen entspricht, wobei die ungestreckten Polyesterfasern an ihren wechselseitigen Kreuzungspunkten zusammengeschmolzen werden, ohne daß irgendeine Teigbildung τοη Fasern e—tritt. Die» see Pressen kann durch eine darüber lagernde, dehnbare, gummiartige, nichthaftende Decke (z.B. eine Silikongummitafel) bewirkt werden, wobei die dazwischenkommende Luft durch Absaugen entfernt wird, um dem atmesphärischen Druck zu gestatten, die Decke gegen die faserige Tafel auf die Formen zu drücken und zu formen und sie dadurch zu Terdichten· Das Saugen wird dann schnell gelöst und die Decke rechtzeitig entfernt und die heiße geformte faserige Tafel wird sofort τοη den Formen getrennt. Es findet kein Kleben an dem erhitzten Satz der Aluminiumformen statt und die Tafel behält während der weiteren Bearbeitung ihre Form.

Diese wichtigen Faktoren werden durch die einzigartige Natur der ungestreckten (undrawn) Polyesterfasern ermöglicht. Während der Formungsarbeit erweichen sich diese Fasern zuerst und werden klebrig und schmelzen leicht an ihren Kreuzungspunkten zusammen. Dann werden sie während der fortgesetzten Erhitzung

- 16 -809805/0347

kristallin und härten und versteifen sich, um ein dreidimensionales Verstärkung^- und Yersteifungsnetzwerk zu schaffen und Terlieren ihre Klebrigkeit, so daß kein Anhaften an den heißen Aluminiumformoberflachen vorhanden ist. Diese Umwandlung ergibt eine genügend vereinte, formhaltende geformte Tafel, die ohne Abkühlung und ohne Formverzerrung abgehoben werden kann. Auf diese Weise wird eine Produktion mit großer Geschwindigkeit · von geformten Masken möglich gemacht, die eine houngleichmäßige, vorherbestimmte Gestalt und eine gleichmäßige, faserar;ige Strukturbildung aufweisen.

Die geformte, in horizontaler Stellung mit kcnvexer Seite nach oben abgestützte Tafel wird dann mit einer wässerigen Dispersion von wasserunlöslichem gummiartigan Acrylpolymerleimlatex (oder einem Äquivalent) gesättigt, der von oben in tröpfelnder Weise durch Abgabeköpfe zur Anwendung kommt, die kleine Löcher enthalten. Die Sättigung wird durch die Dochtwirkung der verdichteten, faserigen Struktur erleichtert. In der Latexdispersion ist vorzugsweise ein Netzmittel enthalten, um die Sättigung zu erleichtern und auch um aus den vorerwähnten Gründen leicht benetzbare faserige Oberflächen in dem Maskenprodukt zu schaffen. Die Konzentration der Latexfeststoffe ist so gewählt, daß die Fasern überzogen und an ihren Kreuzungspunkten untereinander verbunden sein werden und die gewünschte mikroporöse Struktur in dem Produkt geschaffen wird. Fasern der geformten

- 17 809805/03A7

faserigen Tafel haben genügend Vereinheitlichung und Steifheit, um mäßigen Kräften zu widerstehen, die während dieser Stufe und der nachfolgenden Trocknungsstufe eintreten, bevor der vollvereinheitlichte zähe Zustand erreicht ist, um eine Zwischenverzerrung zu verhüten.'

!■lach Trocknung durch Hindurchführung durch einen Heißluftofen ist die geformte Tafel zum Ausschneiden der einzeln geformten Masken bereit, sowie zura Beschneiden auf Fertigstellungsformen, um die gewünschte Kantengestalt zu schaffen. Der Aluminiumnasenstreifen wird durch Klebung an jede Maske gebunden und das elastische Kopfband wird an jedem Ende an gegenüberliegende Jeitenkanten angeheftet. Die vollendeten Masken sind nun fertig zur Verpackung.

übereinstimmend mit der vorhergehenden allgemeinen Beschreibung beziehen sich die folgenden Einzelheiten auf die gegenwärtig bevorzugte Herstellung von chirurgischen Masken, welche die vorher erwähnten Qualitäten aufweisen.

Eine flaumige melierte Faserbahn, die etwa 135 kg pro

2
1000 m wiegt, wird durch Mischung der verschiedenen Fasern und Formung einer krempelvliesartigen Lage (blatt) durch Benutzung einer Garnettmaschine od. dgl. hergestellt. Eine "Randow-,/ebber¹¹ Maschine (verkauft durch Curlator Corp. Rochester, New York) kann mit Vorteil für diesen Zweck verwendet werden.

- 18 809805/0347

Die Stapelfasern werden dadurch aufs Geratewohl in eine lose flaumige Bahn gelenkt und untereinander verflochten, worin die verschiedenen Arten von Fasern sich übereinander und untereinander kreuzen, um in drei Dimensionen zusammengehalten zu werden, wobei die Fasern imstande sind, sich, ringsherum in der nachfolgenden Formungsarbeit zu verschieben, um eine gleichmässige Schicht zu bilden, die die gewünschte ausgehöhlte Gestalt hat.

Die Fasermischung besteht (nach Gewicht) aus 40 $> ungestreckten (amorphen) Polyesterfasern von 6-8 Denier Größe und 38 mm Länge, 20 $> der herkömmlichen gestreckten Art von Polyestertextilfasern von 1 1/2 Denier Größe und 38 mm länge und 40 # Viscose-Kunstseidefasern von 3 Denier Größe und 40 mm Länge. Alle Fasern sind unplastiziert. Diese Mischung aus feinen, mittleren und groben Fasern ist gut zur Herstellung der vorliegenden Maskenart geeignet. Wie im Textilhandel wohlbekannt ist, werden die herkömmlichen gestreckten Polyesterstapelfäsern aus ununterbrochenen Fäden zerhackt, die durch Schmelzen, Spinnauspressung und Ziehen (Strecken) eines Polyesters mit hohem Molekulargewicht aus einem dihydratischen Alkohol und einer Dicarbonsäure gebildet sind, wofür ein Beispiel die Textilfasern sind, die durch die du Pont Company unter dem Warenzeichen "Dacron" verkauft werden und die, wie man weiß, aus einem Polyester aus

• . ' -19- :·■'

809805/0347 ■ .- . · bad original

Ithylenglykol und Terephthalsäure hergestellt sind. Die ungestreckten (amorphen) Polyesterfasern werden in der gleichen Weise hergestellt, außer daß die Streckoperation fortgelassen ist. Die letzteren Fasern haben einen innewohnenden weiten Erweichungstemperaturbereich unter der Temperatur, hei welcher sie sich verflüssigen oder schmelzen, in welchem die wärmeerweichten Fasern an den Kreuzungspunkten durch Anwendung vor leichtem Druck autogen miteinander verbunden werden können, wobei die Faseridentitäten beibehalten werden. Dieser anfängliche Ξrweichungstemperaturbereich befindet sich unter dem schmalen Schmelzbereich der entsprechenden kristallin gestreckten Fasern. Beispielsweise haben Stapelfasern, die aus den ungestreckten Folyesterfäden zerhackt sind, die dazwischen in der Herstellung von "Dacron¹¹-fasern erzeugt werden, einen Thermobindungserweichungstemperaturbereich von annähernd 90 bis 230⁰C, wohingegen die regulären "Dacron&fasern der gleichen chemischen Zusammensetzung einen Schmelzpunkt von annähernd 24O⁰C haben und nicht so weich und zur autogenen gegenseitigen Verbindung untereinander in dem 90 bis 23O⁰C Bereich imstande sind.

Die Formtafel enthält 18 gegossene Aluminiumpatrizenformen, die durch innere Erwärmung auf einer Oberflächentemperatur von etwa 170° C gehalten werden. Die Gesamtberührungszeit während der Formung beträgt etwa 15 Sekunden.

- 20 -

809805/0347 .

Die geformte Tafel wird auf einen sich bewegenden liiemen gesetzt, der darin Öffnungen aufweist, um das Ablaufen und Trocknen zu erleichtern und wird von oben durch Auftropfen einer wässerigen Dispersion von Akryltextilleimungslatex gesättigt, der einen Latexfest stoff gehalt von annähernd 6 i» aufweist, der geeignet ist, eine Aufnahme von Akrylpolymer τοη annähernd 50 $> nach Gewicht (frockenbasis) relativ zu. dem Fasergewicht zu erzeugen. Mit Vorteil ist das folgende Eezept, welches handelsüblich verfügbare Stoffe verwendet, gebraucht worden (sämtliche Teile nach Gewicht):

Teile

Polyäthylakrylatlatexdispersion

(46 * Feststoffe) 40,5

(Vorzugsweise mit einem kleinen Verhältnis

von Methakryl- oder Akrylsäure kopolymeri-

siert, z.B. "Shoplex B 15" verkauft durch

Shöffl & Haas Co.)

Polymethylmethakrylatlatexdispersion (38 $ Feststoffe) 18,0

(z.B. "Bhoplex B 85" verkauft durch Bhöm & Haas Co.)

Netzmittel der nichtionischen Alkyl-Aryl-Polyätheralkoholtype 0,2

(z.B. "Triton X 100" verkauft durch Rhö'm & Haas Co.)

- 21 -809805/0347

Teile

Wiedemetzmittel der anionischen

sulfonierten Alkylestertype 0,2

(z.B. "Triton GB-5^M verkauft durch Hhöm & Haas Co.)

Natriumperborat (Bleichmittel) . 1,0 Fluoreszierender blauer Farbstoff (optische

Bleiche) 0,2

(z.B. Du Pont's "Papierweiß BP-Farbstoff)

Wasser (annähernd) . 351

Das Methylmethakrylat-Polymer ist an sich hart und thermoplastisch und wird in kleiner Proportion in gemischter Kombination mit dem Ithylakrylat-Polymer gebraucht, (welches an sich weich und gummiartig ist), um den gewünschten Steifigkeits- oder Starrheitsgrad in der geformten Stoffmaske zu erzielen, so daS sie während des Atmens nicht zusammenklappt. Das Wiederbenetzungsmittel ist so genannt, weil es nicht nur als ein Netzmittel in der wässerigen Imprägnierungsdispersion dient, sondern ein getrocknetes Maskenerzeugnis schafft, worin die überzogenen oder geleimten Fasern durch auftreffende Feuchtigkeitströpfchen leicht benetzt werden·

Die gesättigte Tafel aus Masken wird dann durch einen Umlauf heißluftofen hindurch befördert, der auf etwa 150° C erhitzt ist, wo sie getrocknet wird.

809805/0347 _D

Die einzelnen Masken werden getrennt und beschnitten. Von

diesen Masken wiegt jede annähernd 3 Gramm und hat eine Fläche

ρ
τοη etwa 155 cm sowie eine Dicke τοη annähernd 0,4 mm. Ein elastisches Kopfband τοη 2,4 mm Breite und 37 cm Länge ist an jede Maske angeheftet und ein biegsamer Aluminiumstreifen τοη 0,5 mm Dicke und 8,9 cm Länge, 0,5 cm Breite, überzogen mit einem wärmehärtenden Klebstoff ist durch Wärme und Druck in seine Stellung gebracht und gebunden. Diese Konstruktion ergibt eine Tollständige Maskenvorrichtung, die annähernd 4 Gramm wiegt·

Der gemessene Druckverlust für diese Masken variiert etwas, ist aber geringer als 1,3 mm Wasser bei einem Luftströmungsausmaß τοη 30 Liter pro Minute. Die Porositätsmessungen an einem Aminco-Winslow-Porosimeter zeigen eine durchschnittliche Gesamtporosität τοη etwa 60 ^c/°. Das Meiste der Filterwirkung erfolgt nicht durch Siebung, sondern durch Stoß und Diffusion. Die Wirksamkeit der Maske ergibt sich aus dem niedrigen Druckverlust und dem niedrigen Luftströmungsausmaß pro Flächeneinheit durch die großflächige, netzartige, faserige Schichtstruktur·

Es ist verständlich, daß die Erfindung nicht auf Filtermasken mit den Struktur- und Zusammensetzungseinzelheitfn, die hier« in beschrieben sind, beschränkt ist, sondern funktionell äquivalente Maekenkonstruktionen der neuartigen Type umfaßt, die weitgehend in ihren wichtigen Prinzipien gekennzeichnet ist.

809805/0347

BAD ORIGINAL

Die Maske kann auch so geformt oder gestaltet werden, daß sie eine gerippte Struktur aufweist. Auf diese Weise kann eine ausgehöhlte Form τοη größerer Steifigkeit erhalten werden·

Die faserige Schicht kann dicker sein und eine geringere Dichte sowie eine höhere Struktur haben als das vorhergehende Beispiel. Fasern τοη sehr feiner Größe (sehr niedriger Denierwert) können in der Fasermischung enthalten sein, um die wirksame Filtrierung zu verbessern, wenn es sich um feine Staubteilchen handelt, die bei Industriearbeitern Torkommen. Medikamente und Absorbierungsmittel können ebenfalls in der Maske eingeschlossen sein.

- 24 -809805/0347

Claims (2)

1. U3A942 . ex

   -24- ι ut. Expl.

   Patentansprüche

   / 1.JGesichtsmaske der Filterart, welche zur chirurgischen^ Krankenhaus- und industriellen Verwendung geeignet ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen leichten, einstückigen, mikroporösen, nahtlosen, nichtgewebten, vereinheitlichten, feuchtigkeitswider&tandsfähigen, faserigen Stoff enthält, der eine federnde, geformte Hohlgestalt aufweist, die sowohl als Körper und Filter dient und die biegsam nachgiebig und so profiliert ist, daß sie gegen irgendein normales Gesicht mit einer

   anschmiegenden Bandberührung geringen Druckes, der sich über die läse und über die Wangen sowie unter das Kinn erstreckt anpaßbar und fest haltbar ist, wobei die Maske im übrigen in wesentlicher Abstandsbeziehung von dem Gesieht nach außen steht und eine großflächige, funktionell wirksame Filtermembram bildet, durch welche der Träger bequem atmen und sprechen kann und wobei der Stoff ausreichend steif und feuchtigkeitswiderstandsfähig ist, um seine ausgehöhlte Form während der Benutzung beizubehalten.
2. 2. Gesichtsmaske der Filterart, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte Körper derselben eine federnd' geformte, nahtlose, nichtgewebte, vereinigte, faserige, mikroporöse Filtermembran

   -25 -

   809805/0347

   ist, die nicht etwa über 5 Gramm wiegt und eine gerundete ausgehöhlte Gestalt aufweist, welche so profiliert ist, daß sie von normalen Gesichtern nach außen steht und eine anschmiegende Bandberührung geringen Druckes über die Nase und die Wangen sowie unter dem Kinn herstellt, wobei die Membran eine Fläche im

   ρ
   Bereich τοη etwa 130 bis 200 cm hat und aus einer verdichteten, geformten, porösen Schicht aus aufs Geratewohl miteinander verflochtenen Stapeltextilfasern gebildet ist, die durch ein gummiartiges, wasserunlösliches, faserbindendes, Leimungsmittel überzogen und vereinigt sind, um eine mikroporöse Struktur zu schaffen, die funktionell als Filter wirksam ist und trotzdea bequemes Atmen und Sprechen gestattet, wobei der Luftströmungsdruckverlust durch dieselbe hindurch nicht über etwa 1,3 mm Wassersäule beträgt, wenn derselbe bei einem ständigen Strömungsausmaß von 30 Litern pro Minute gemessen wird·

   809805/0347