-
Gebiet der
Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft Gesichtsmasken mit verbesserten Komforteigenschaften.
-
Hintergrund
der Erfindung
-
Das
Tragen von Gesichtsschutzmasken unterschiedlicher Ausführung ist
im Gesundheitswesen und in anderen damit verbundenen Gebieten Standard
geworden. Die Verwendung von Gesichtsmasken ist wichtig, um sowohl
den Patienten, als auch den Versorgenden im Gesundheitswesen zu
schützen.
Darüber
hinaus erfordern auch viele Anwendungen in der Industrie das Tragen
von Gesichtsschutzmasken.
-
Den
Experten auf diesem Gebiet ist eine große Zahl von Gesichtsmaskenanordnungen
bekannt. Exemplarische Gesichtsmasken werden beispielsweise in folgenden
US-Patenten beschrieben
und dargestellt: 4.802.473; 4.969.457; 5.322.061; 5.383.450; 5.553.608;
5.020.533 und 5.813.398.
-
In
die Entwicklung von Gesichtsmasken mit verbesserten Filtrier- und/oder
Verschlusseigenschaften wurde viel investiert. Beispielsweise ist
die geformte Maske, die im US-Patent
Nr. 4.319.567 abgebildet und beschrieben wird, insbesondere so ausgeformt,
dass sie den Verschluss um die Ränder
der Maske herum verbessert. Plissierte Ausbildungen von Gesichtsmasken
wurden ebenfalls entworfen, um die Passform der Gesichtsmaske zu
verbessern, wodurch gleichzeitig versucht wird, den Fluss von Flüssigkeiten
und/oder Aerosolen zwischen der Oberfläche der Maske und dem Gesicht
des Trägers zu
verringern. Andere Ausbildungen sollten den Verschluss um das Gesicht
des Trägers
herum durch flüssigkeitsundurchlässige Klappen
verbessern, wie im US-Patent Nr. 5.553.608 offenbart, und durch
um die Maskenränder
herum angebrachten Schaum oder Klebeband, wie in US-Patent Nr. 5.735.270
beschrieben.
-
WO
96/38620 A offenbart eine äußere Schicht,
eine Dehn- und Rückverformungsschicht und
eine Filtrierschicht wie in Anspruch 1 definiert.
-
Verbesserungen
der Filtrier- und Verschlusseigenschaften einer Maske gehen nicht
notwendigerweise mit verbesserten Komforteigenschaften und verbesserter
Passform der Maske einher. Während einige
Fortschritte erzielt wurden, ist eine Verbesserung hinsichtlich
der Eigenschaften, die den Komfort von Gesichtsmasken verbessern,
noch wünschenswert.
Eine wesentliche Klage von Trägem
von Gesichtsmasken ist beispielsweise, dass das Tragen der Maske über einen
längeren
Zeitraum hinweg zum Abrieb über
das ganze Gesicht hinweg an den Kontaktpunkten zwischen der Gesichtsmaske
und der Haut des Trägers
führt,
genauer gesagt, entlang der Peripherie der Maske. Ein solcher Abrieb
führt zu Wundsein
und Rötung,
was mit leichten Beschwerden einhergeht. Es besteht daher ein Bedarf
für eine Gesichtsmaske,
die die Eigenschaften einer Barriere aufweist, während sie gleichzeitig dem
Träger
verbesserten Komfort bietet.
-
Zusammenfassung
der Erfindung
-
Die
Ziele und Vorteile der Erfindung werden teilweise in der nachfolgenden
Beschreibung dargelegt, oder sie sind aus der Beschreibung offensichtlich,
oder können
durch Anwenden der Erfindung erlernt werden.
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Geschichtsmaske, die
dem Träger
verbesserten Komfort bietet, während
sie gleichzeitig ihre Barriereeigenschaften bewahrt. Die Erfindung
ist nicht auf eine bestimmte Art oder Ausbildung der Gesichtsmaske
beschränkt
und umfasst rechteckige Masken, plissierte Masken, Entenschnabelmasken,
konische Masken, trapezförmige
Masken, und so weiter. Die Vorteile der vorliegenden Erfindung können in
eine Vielzahl von Gesichtsmaskenausbildungen integriert werden.
-
Gemäß der Erfindung
weist der Maskenabschnitt der Gesichtsmaske mindestens ein Material mit
Dehn- und Rückverformungseigenschaften
auf, so dass der Maskenabschnitt insgesamt in einer oder mehreren
Richtungen ausgedehnt und zusammengezo gen werden kann. Ein Maskenabschnitt,
der in wenigstens zwei Richtungen ausgedehnt und zusammengezogen
werden kann, kann sich von Ohr zu Ohr und von Nase bis Kinn über das
Gesicht des Trägers
erstrecken. Diese Fähigkeit,
sich auszudehnen und zusammenzuziehen schafft einen besseren Verschluss
um die Peripherie des Maskenabschnitts und eine komfortablere Passform
für den
Träger.
-
Die
Größe des Maskenabschnitts
kann so ausgebildet sein, dass er je nach Belieben über die Nase,
den Mund und/oder die Wangen des Trägers passt. Beispielsweise
weist der Maskenabschnitt bei einer im Allgemeinen rechteckigen
Maske einen unteren und einen oberen Rand auf, wobei der obere Rand
so ausgebildet ist, dass er über
die Nase und die Wangen des Trägers
passt, und der untere Rand so ausgebildet ist, dass er unter das
Kinn des Trägers reicht.
Der Maskenabschnitt kann ein Verbundmaterial aus mehreren Schichten
sein, von denen mindestens eine dem Maskenabschnitt die gewünschten Ausdehnungs-
und Zusammenzieheigenschaften verleiht.
-
Der
Maskenabschnitt umfasst eine äußere Schicht,
eine Schicht mit Dehn- und Rückverformungseigenschaften
(die „Dehn-
und Rückverformungsschicht"), eine Filtrierschicht
und eine innere Schicht. Die innere sowie die äußere Schicht sind ein Vliesmaterial,
wie beispielsweise eine Spinnvlies-, Meltblown- oder Coform-Vliesbahn,
oder eine gebundene kardierte Bahn. Das Vliesmaterial ist ein eingeschnürtes oder
ein umkehrbar eingeschnürtes
Material. Die innere Schicht und die äußere Schicht können sowohl
aus demselben Material wie auch aus unterschiedlichen Materialien
bestehen. Die Filtrierschicht kann aus einer Meltblown-Vliesbahn
bestehen und kann, genauer bezeichnet, ein Elektret sein. Alternativ
kann die Filtrierschicht eine Membran aus expandiertem Polytetrafluorethylen
sein. Bei einigen Ausführungsbeispielen
kann die Filtrierschicht Dehn- und
Rückverformunseigenschaften
aufweisen, wodurch eine zusätzliche
Dehn- und Rückverformungsschicht
entbehrlich wird. Die Schichten des Verbundmaterials können durch
unterschiedliche Verfahren miteinander verbunden sein, einschließlich Klebebonden,
Stitch-Bonding, thermisches Bonden, oder Ultraschall-Bonden, sofern
das daraus entstehende Verbundmaterial dehnbar und zusammenziehbar
ist.
-
Die
Dehn- und Rückverformungsschicht kann
aus einem oder einer Kombination von geeigneten Materialien bestehen,
wie beispielsweise aus einer eingeschnürten Vliesbahn, einer umkehrbar
eingeschnürten
Vliesbahn, sowie elastischen Materialien ein schließlich eines
elastischen Coform-Materials, einer elastischen Meltblown-Vliesbahn,
einer Vielzahl elastischer Filamente, einem elastischen Film, oder
jeder beliebigen Kombination daraus.
-
Bei
einigen Ausführungsbeispielen
können Streifen
aus einem elastischen Material an jedem Ende des dehnbaren und zusammenziehbaren
Maskenabschnitts befestigt sein und sich daran entlang erstrecken,
die dazu verwendet werden, um die Maske am Gesicht des Trägers festzuhalten
und einen verbesserten Flüssigkeitsverschluss
zwischen der Peripherie des Maskenabschnitts und dem Gesicht des
Trägers
zu erreichen. Die Streifen können
aus einem Material bestehen, welches dehnbar und zusammenziehbar
ist, um die Passform und den Komfort des dehnbaren und zusammenziehbaren
Maskenabschnitts zu verbessern.
-
Die
vorliegende Erfindung kann jegliche Art von Elementen wie Ohrschlingen,
eine durchgehende Schlinge, Chirurgen-Zugbefestigungsvorrichtungen
oder andere Elemente zur Befestigung der Maske am Gesicht des Trägers aufweisen.
Das Befestigungselement kann, wenn gewünscht, aus dehnbarem und zusammenziehbarem
Material hergestellt sein. Sofern die Maske elastische Randstreifen
aufweist, können
die Zugbefestigungsvorrichtungen, Ohrschlingen oder anderen geeigneten
Befestigungselemente an den entsprechenden, zu jeder Seite des Maskenabschnitts
benachbarten elastischen Randstreifen befestigt werden.
-
Eine
Gesichtsmaske gemäß der vorliegenden
Erfindung kann jegliche Kombination aus bekannten Gesichtsmaskeneigenschaften
aufweisen. Beispielsweise kann der Maskenabschnitt ein längliches,
verformbares Teil aufweisen, welches angebracht ist, um den oberen
Rand so zu gestalten, dass er dicht an den Konturen der Nase und
der Wangen des Trägers
anliegt. Gleichermaßen
kann die Gesichtsmaske jeglichen Aufbau eines Augenschutzes oder
Visiers haben. Außerdem
kann die Gesichtsmaske eine Bartabdeckung aufweisen, die angebracht
ist, um den Bart des Trägers
vollständig
aufzunehmen.
-
Ein
dehnbares und zusammenziehbares Filtrierverbundmaterial, das für Gesichtsmaskenanwendungen
besonders geeignet ist, ist auch im Umfang der vorliegenden Erfindung
enthalten. Das Filtrierverbundmaterial kann ein Verbundmaterial
aus mehreren Schichten sein, oder ein Verbundmaterial aus mehreren
Materialien in einer einzigen Schicht. Bei der Ausführung als
Verbundmaterial aus mehreren Schichten kann das Verbundmaterial
eine äußere Vliesbahnschicht,
eine Dehn- und Rückverformungsschicht
(die auch eine Filtrierschicht sein kann), und eine innere Vliesbahnschicht
aufweisen. Die Dehn- und Rückverformungsschicht
kann aus jeglichem Material bestehen, das ausreichend Dehn- und Rückverformungseigenschaften
aufweist, um dem Verbundmaterial insgesamt den gewünschten „Dehn-
und Rückverformungsgrad" zu verleihen, einschließlich eines
elastischen Coform-Materials, einer elastischen Meltblown-Vliesbahn, einer
Vielzahl von elastischen Filamenten, einem elastischen Film, oder einer
Kombination hieraus. Die Schichten des Verbundmaterials werden derart
miteinander verbunden, dass die Dehn- und Rückverformungsschicht ihre Eigenschaften
dem gesamten Verbundmaterial verleiht.
-
Definitionen
-
Die
hierin verwendete Bezeichnung „Vliesstoff
oder Vliesbahn" bezeichnet
eine Stoffbahn, die eine Struktur einzelner Fasern oder Fäden aufweist, welche
ineinander greifen, jedoch nicht in einer erkennbaren, wiederholbaren
Weise wie bei einem Strick- oder Wirkstoff. Vliesstoffe oder -bahnen
wurden mittels verschiedener Verfahren hergestellt, beispielsweise
Meltblowingverfahren, Spinnvliesverfahren und gebundene kardierte
Bahnverfahren. Das Grundgewicht von Vliesstoffen wird normalerweise
in Ounces pro Square Yard (osy), oder Gramm pro Quadratmeter (gsm)
ausgedrückt,
und die Faserdurchmesser werden üblicherweise
in Mikrons ausgedrückt
(Bei der Umrechnung von osy in gsm werden die osy mit 33,91 multipliziert).
-
Die
hierin verwendete Bezeichnung „Spinnvlies-Fasern" bezieht sich auf
Fasern mit geringem Durchmesser, die durch Extrudieren geschmolzenen thermoplastischen
Materials als Filamente aus einer Vielzahl von feinen, meist ringförmigen Kapillaren
einer Spinndüse
gebildet werden, wobei der Durchmesser der extrudierten Filamente
dann schnell zu Fasern verringert wird, wie beispielsweise in US-Patent
Nr. 4.340.563 von Appel et al., und US-Patent Nr. 3.692.618 von
Dorschner et al, US-Patent Nr. 3.802.817 von Matsuki et al, US-Patente
Nr. 3.338.992 und 3.341.394 von Kinney, US-Patent Nr. 3.502.763
von Hartman, und US-Patent Nr. 3.542.615 von Dobo et al.: Spinnvliesfasern
sind im Allgemeinen endlos und haben üblicherweise einen Durchmesser
von mehr als ungefähr
7 Mikrons, genauer gesagt zwischen ungefähr 10 und ungefähr 20 Mikrons.
-
Die
hierin verwendete Bezeichnung „Meltblown-Fasern" bezeichnet Fasern,
die durch Extrudieren eines geschmolzenen thermoplastischen Materials
durch eine Vielzahl von feinen, meist ringförmigen Druckgießform-Kapillaren
hindurch als geschmolzene Fäden
oder Filamente in konvergierende, meist heiße Gas- (beispielsweise Luft-)Ströme von hoher
Geschwindigkeit gebildet werden, welche die Filamente aus geschmolzenem
thermoplastischen Material verfeinern, um ihren Durchmesser zu verringern,
eventuell auf Microfaser-Durchmesser (weniger als ungefähr 75 Mikrons).
Danach werden die Meltblown-Fasern von einem Gasstrom von hoher
Geschwindigkeit getragen und auf einer Sammeloberfläche abgelegt,
um eine Bahn aus zufällig
angeordneten Meltdown-Fasern
zu bilden. Ein solches Verfahren wird beispielsweise in US-Patent
Nr. 3.849.241 von Butin et al. offenbart. Meltblown-Fasern können endlos
oder endlich sein.
-
Die
hierin verwendete Bezeichnung „Verbundmaterial" bezieht sich auf
ein Material, das ein Material aus mehreren Bestandteilen, oder
ein Material aus mehreren Schichten sein kann. Diese Materialien
können
beispielsweise durch Dehnung verbundene Laminate, durch Einschnüren verbundene
Laminate, oder jegliche Kombination hieraus sein.
-
Die
hierin verwendete Bezeichnung „durch Dehnung
verbundene Laminate" bezieht
sich auf ein Verbundmaterial, das aus mindestens zwei Schichten
besteht, von denen eine Schicht eine zusammenziehbare Schicht ist,
und die andere Schicht eine elastische Schicht ist. Die Schichten
werden an disparaten Punkten zusammengefügt, wenn sich die elastische
Schicht in ausgedehntem Zustand gegenüber ihrem normalen Zustand
befindet, so dass die zusammenziehbare Schicht zusammengezogen wird,
wenn die Schichten losgelassen werden. Ein derartiges mehrschichtiges
elastisches Verbundmaterial kann so weit ausgedehnt werden, wie
es das nicht elastische Material, das zwischen den Verbindungspunkten
zusammengezogen ist, dem elastischen Material erlaubt, sich zu verlängern. Eine
Art von durch Dehnung verbundenem Laminat wird beispielsweise im
US-Patent Nr. 4.720.415 von Vander Wielen et al. offenbart. Andere
elastische Verbundmaterialien sind im US-Patent Nr. 4.789.699 von
Kieffer et al, im US-Patent
Nr. 4.871.966 von Taylor, und in den US-Patenten Nr. 4.657.802 und
4.652.487 von Morman und 4.655.760 von Morman et al. offenbart.
-
Die
hierin verwendeten Begriffe „Einschnüren" oder „Einschnürdehnung" beziehen sich austauschbar
auf ein Verfahren zur Verlängerung
eines Vliesstoffs, im Allgemeinen in Maschinenrichtung, um dessen
Breite (senkrecht zur Maschinenrichtung) kontrolliert in einem gewünschten
Ausmaß zu
verringern. Das kontrollierte Dehnen kann bei kühler Temperatur, bei Raumtemperatur
oder bei höheren
Temperaturen stattfinden und ist auf eine Vergrößerung der Gesamtdimension
in Streckrichtung bis zu der Ausdehnung begrenzt, die für ein Zerreißen des
Stoffes benötigt
wird, welche in den meisten Fällen
1,2 bis 1,6 mal beträgt.
Wenn er losgelassen wird, zieht sich der Stoff wieder in Richtung
seiner Originalabmessungen zusammen, erreicht sie jedoch nicht wieder,
so dass er in senkrechter Richtung zur Maschinenrichtung schmaler
ist. Ein solches Verfahren wird beispielsweise im US-Patent Nr.
4.443.513 von Meitner und Notheis, in den US-Patenten Nr. 4.965.122, 4.981.747 und
5.114.781 von Morman und im US-Patent Nr. 5.244.482 von Hassenboehler
Jr. et al. offenbart.
-
Der
hierin verwendete Begriff „eingeschnürtes Material" bezeichnet jegliches
Material, welches einem Einschnürverfahren
oder einem Einschnürdehnungsverfahren
unterzogen wurde.
-
Der
hierin verwendete Begriff „umkehrbar eingeschnürtes Material" bezieht sich auf
ein Material, das Dehn- und Rückverformungseigenschaften aufweist,
welches durch das Einschnüren
eines Materials, das anschließende
Erhitzen des eingeschnürten
Materials und das Abkühlen
des Materials gebildet wurde. Ein solches Verfahren wird im US-Patent Nr. 4.965.122
von Morman offenbart, welches dem Erwerber der vorliegenden Erfindung
gemeinschaftlich abgetreten wurde.
-
Der
hierin verwendete Begriff „durch
Einschnürung
verbundene Laminate" bezieht
sich auf ein Verbundmaterial, das mindestens zwei Schichten aufweist,
von denen eine Schicht eine eingeschnürte, nicht elastische Schicht
ist, und die andere Schicht eine elastische Schicht ist. Das Verbundmaterial
wird durch Verbinden der Schichten gebildet, während sich die nicht elastische
Schicht in eingeschnürtem Zustand
befindet. Beispiele für
durch Einschürung verbundene
Laminate sind beispielsweise in den US-Patenten Nr. 5.226.992, 4.981.747,
4.965.122 und 5.336.545 von Morman beschrieben.
-
Der
hierin verwendete Begriff „Coform" bezeichnet ein Meltblown-Material,
zu dem während der
Bildung des Meltblown-Materials mindestens ein weiteres Material
hinzugefügt
wurde. Das Meltblown-Material kann aus verschiedenen Polymeren bestehen,
einschließlich
elastomere Polymere. Verschiedene zusätzliche Materialien können den
Meltblown-Fasern während
der Herstellung hinzugefügt werden,
einschließlich
beispielsweise Pulp, superabsorbierende Partikel, Zellulose- oder
Stapelfasern. Coform-Verfahren
werden im gemeinschaftlich abgetretenen US-Patent Nr. 4.818.464
von Lau und im US-Patent Nr. 4.100.324 von Anderson et al. dargestellt.
-
Der
hierin verwendete Begriff „stitchbonded" bezeichnet ein Verfahren,
bei dem Materialien (Fasern, Bahnen, Filme, etc.) mittels Stichen,
die durch die jeweiligen Materialien genäht oder gewirkt werden, miteinander
verbunden werden. Beispiele für derartige
Verfahren sind im US-Patent Nr. 4.891.957 von Strack et al. und
im US-Patent Nr. 4.631.933 von Carey Jr. dargestellt.
-
Der
hierin verwendete Begriff „Ultraschall-Bonden" bezieht sich auf
ein Verfahren, bei dem Materialien (Fasern, Bahnen, Filme etc.)
miteinander verbunden werden, indem sie zwischen einem Schalltrichter
und einer Ambosswalze hindurchgeführt werden. Ein Beispiel für eine solches
Verfahren ist im US-Patent Nr. 4.374.888 von Bornslaeger dargestellt.
-
Der
hierin verwendete Begriff „thermisches Punktbonden" umfasst das Hindurchführen von
Materialien (Fasern, Bahnen, Filmen etc.), die miteinander verbunden
werden sollen, zwischen einer erhitzten Kalanderwalze und einer
Ambosswalze. Die Kalanderwalze weist in der Regel, jedoch nicht
immer, ein bestimmtes Muster auf, so dass der gesamte Stoff nicht über seine
gesamte Oberfläche
hinweg gebunden wird, und die Ambosswalze ist gewöhnlich eben.
Auf Grund dessen wurden verschiedene Muster für Kalanderwalzen entwickelt,
aus funktionellen wie aus ästhetischen
Gründen. Üblicherweise
liegt der Anteil der Bondingfläche
zwischen ungefähr
10 Prozent bis ungefähr
30 Prozent der Fläche
des Stofflaminats. Wie dem Fachmann bekannt ist, hält das thermische
Punktbonden die Laminatschichten zusammen und verleiht jeder einzelnen
Schicht Integrität,
indem Filamente und/oder Fasern innerhalb jeder Schicht gebunden
werden.
-
Der
hierin verwendete Begriff „elastisch" bezieht sich auf
jegliches Material, einschließlich
einem Film, einer Faser, einer Vliesbahn, oder einer Kombination
hieraus, das nach Anlegen einer Spannkraft auf eine gedehnte Spannlänge von
mindestens 150 Prozent, oder das Eineinhalbfache seiner entspannten,
ungedehnten Länge
gedehnt werden kann, und das sich nach Loslassen der dehnenden Spannkraft um
mindestens 15 Prozent seiner Verlängerung rückverformt.
-
Der
hierin verwendete Begriff „dehnbar
und zusammenziehbar" bezieht
sich auf die Fähigkeit
eines Materials, sich bei Spannung auszudehnen und bei Loslassen
wieder zusammenzuziehen. Dehnbare und zusammenziehbare Materialien
sind solche Materialien, die nach Anlegen einer Spannkraft auf eine gedehnte
Spannlänge
von zwischen 100 Prozent und ungefähr 150 Prozent ihrer ungedehnten
Länge gedehnt
werden können,
und die sich nach Loslassen der dehnenden Spannkraft teilweise,
vorzugsweise um mindestens ungefähr
15 Prozent ihrer Verlängerung
rückverformen.
-
Die
hierin verwendeten Begriffe „Elastomer" oder „elastomer" beziehen sich auf
Polymer-Materialien, die Ausdehnungs- und Zusammenzieheigenschaften
aufweisen.
-
Der
hierin verwendete Begriff „Stretch" bezieht sich auf
die Fähigkeit
eines Materials, sich nach Anlegen einer Spannkraft auszudehnen.
Prozent Stretch bezeichnet den Unterschied zwischen den ursprünglichen
Maßen
eines Materials und den Maßen
desselben Materials, nachdem das Material nach Anlegen einer Spannkraft
gestreckt oder gedehnt wurde. Prozent Stretch kann dargestellt werden
als [(gedehnte Länge – ursprüngliche
Probelänge)/ursprüngliche
Probelänge] × 100. Wenn
beispielsweise ein Material mit einer ursprünglichen Länge von 2,54 cm (ein (1) inch)
um 1,25 cm (0,50 inch), also auf eine gedehnte Länge von 3,81 cm (1.50 inch)
gedehnt wird, dann kann von dem Material gesagt werden, es hat 50
Prozent Stretch.
-
Der
hierin verwendete Begriff „rückverformen" oder „Rückverformung" bezeichnet ein Sich-Zusammenziehen
eines gedehnten Materials bei Wegfall einer Spannkraft nach dem
Dehnen des Materials durch Anlegen einer Spannkraft. Wenn beispielsweise
ein Material mit einer entspannten, nicht vorgespannten Länge von
2,54 cm (1 inch) durch Dehnung auf eine Länge von 3,81 cm (1,5 inch)
um 50 Prozent verlängert
wird, dann hätte
das Material eine gedehnte Länge,
die 150 Prozent seiner entspannten Länge be trägt. Wenn sich dieses exemplarische
gedehnte Material nach Wegfall der Spann- und Dehnkraft auf eine
Länge von
2,79 cm (1,1 inch) zusammenziehen, also rückverformen würde, dann hätte sich
das Material um 80 Prozent (1,02 cm oder 0,4 inch) seiner Verlängerung
rückverformt.
-
Der
hierin verwendete Begriff „Elektret" oder „Elektretbehandlung" bezieht sich auf
eine Behandlung, bei welcher einem dielektrischen Material, wie beispielsweise
einem Polyolefin, eine Ladung auferlegt wird. Die Ladung umfasst
Schichten von positiver oder negativer Ladung, die an oder nahe
der Oberfläche
des Polymers gefangen sind, oder Ladungswolken, die in der Hauptmasse
des Polymers gespeichert sind. Die Ladung umfasst auch Polarisationsladungen,
die in Ausrichtung mit den Dipolen der Moleküle erstarrt sind. Den Experten
auf diesem Gebiet sind Verfahren wohl bekannt, Materialien einer
Elektretbehandlung zu unterziehen. Diese Verfahren sind beispielsweise
unter anderem thermische, Flüssigkeitskontakt-,
Elektronenstrahl- und Koronaentladungsverfahren. Eine besondere
Technik, ein Material einer Elektretbehandlung zu unterziehen, ist
im US-Patent Nr. 5.401.466 offenbart. Bei dieser Technik wird unter
anderem ein Material einem Paar elektrischer Felder ausgesetzt,
wobei die elektrischen Felder entgegengesetzte Polarität aufweisen.
-
Der
hierin verwendete Begriff „Polymer" umfasst im Allgemeinen
Homopolymere, Kopolymere, wie beispielsweise Block- und Pfropfkopolymere,
statistisches und alternierendes Kopolymeres, Terpolymeres und so
weiter, sowie Mischungen hieraus und Modifizierungen hiervon, ist
jedoch nicht auf diese beschränkt.
Des Weiteren soll der Begriff „Polymer", sofern nicht anderweitig
ausdrücklich
eingeschränkt, alle
möglichen
geometrischen Konfigurationen des Moleküls beinhalten. Diese Konfigurationen
umfassen isotaktische, syndiotaktische und zufällige Symmetrien, sind jedoch
nicht auf diese beschränkt.
-
Alle
hierin verwendeten Bereiche umfassen auch jegliche dann enthaltenen
niedrigeren Bereiche. Ein Bereich von 45–90 würde beispielsweise auch die
Bereiche 50–90;
45–80;
46–89
und dergleichen beinhalten.
-
Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
-
Zum
besseren Verständnis
der vorliegenden Erfindung und deren weiterer Vorteile wird nun
Bezug genommen auf die nachfolgende Beschreibung in Zusammenhang
mit den dazugehörigen
Zeichnungen, wobei:
-
1 eine
Perspektivansicht einer im Allgemeinen rechteckigen Gesichtsmaske
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist; und
-
2 eine
Perspektivansicht einer trapezförmigen
Gesichtsmaske gemäß der vorliegenden Erfindung
ist.
-
Ausführliche
Beschreibung der Erfindung
-
Es
wird nun ausführlich
auf Ausführungsbeispiele
und Beispiele der Erfindung hingewiesen. Jedes Beispiel dient zur
Verdeutlichung der Erfindung, nicht jedoch als Beschränkung der
Erfindung. Beispielsweise können
Merkmale, die als Teil eines Ausführungsbeispiels dargestellt
oder beschrieben werden, zusammen mit einem anderen Ausführungsbeispiel
verwendet werden, und so noch weitere Ausführungsbeispiele schaffen. Es
ist beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung Modifizierungen
und Variationen der hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele umfasst, welche
mit dem Umfang der Ansprüche
und Äquivalenten
hierzu einhergehen.
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf jegliche Art oder Bauweise
einer Gesichtsmaske, die einen Maskenabschnitt aufweist, der in
einer oder in mehreren Richtungen dehnbar und zusammenziehbar ist.
Der Maskenabschnitt ist dadurch in der Lage, sich über das
Gesicht des Trägers
von Ohr zu Ohr und/oder von Nase zu Kinn zu dehnen. Die Fähigkeit, sich
zu dehnen und rückzuverformen,
verleiht der Maske bessere Verschlusseigenschaften und ein komfortablere
Passform. Um solche Eigenschaften zu erreichen, ist es wünschenswert,
dass der Maskenabschnitt mindestens eine Schicht oder ein Material
aufweist, das über
Dehn- und Rückverformungseigenschaften
verfügt,
und dass diese Eigenschaften so auf den Maskenabschnitt übertragen
werden, dass der gesamte Maskenabschnitt dehnbar und rückverformbar
ist. Bei bestimmten Ausführungsbeispielen
beträgt
die prozentuale Rückverformung
ungefähr
15 Prozent, und die prozentuale Dehnung (Stretch) zwischen 15–65 Prozent,
genauer zwischen 20–40
Prozent Stretch, noch genauer ungefähr 25–30 Prozent Stretch.
-
Beispielhafte
Gesichtsmaskenstrukturen sind in 1 (rechteckige
Maske) und 2 (trapezförmige, oder „Entenschnabel"-Maske) dargestellt. Die
Masken 10 beinhalten einen Maskenabschnitt 22,
welcher zwischen einem oberen Rand 26 und einem unteren
Rand 28 definiert ist. Die Seitenränder 32 definieren
ebenfalls den Maskenabschnitt 22 bei der rechteckigen Maske
aus 1. Der Maskenabschnitt 22 besteht üblicherweise
aus einer Vielzahl von Schichten. Der Maskenabschnitt 22 kann
elastische Randstreifen 30 umfassen, um den Maskenabschnitt 22 besser
am Gesicht des Trägers
zu befestigen, und einen verbesserten Flüssigkeitsverschluss entlang
der Peripherie des Maskenabschnitts zu gewährleisten. Die Streifen 30 können aus
einem Material bestehen, das sich dehnen und zusammenziehen kann,
um die Passform und den Komfort des Maskenabschnitts 22 aufrecht
zu erhalten. Der Maskenabschnitt 22 kann ebenso ein verlängertes
verformbares Teil 34 (1) aufweisen,
welches beispielsweise benachbart zum oberen Rand 26 angeordnet ist,
um zu gewährleisten,
dass der obere Rand so ausgebildet wird, dass er dicht an den Konturen
von Nase und Wangen des Trägers
anliegt. Das verformbare Teil 34 kann aus jeglichem verformbaren
Material bestehen, einschließlich
Metalldraht oder ein Aluminiumband.
-
Bei
den dargestellten Ausführungsbeispielen werden
Haltevorrichtungen wie beispielsweise herkömmliche Zugbänder 16 und 18 (1)
oder durchgehende Schlingen (2) verwendet,
um die Maske 10 über
der Nase und dem Mund des Trägers 24 festzuhalten.
Die Bänder 16 und 18 und
Schlingen 17 dienen nur zu Illustrationszwecken. Es gibt
viele verschiedene, den Fachleuten auf diesem Gebiet bekannte Arten
von Haltevorrichtungen, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet
werden können,
einschließlich
jeglicher Kombination aus Bändern, Schlingen
und dergleichen. Die einzige Anforderung an sie ist, dass die Haltevorrichtungen
den Maskenabschnitt 22 dazu zwingen, eng am Gesicht des
Trägers
anzuliegen.
-
Wie
bereits erwähnt,
soll die vorliegende Erfindung nicht auf eine bestimmte Art oder
einen bestimmten Typ von Gesichtsmaske beschränkt sein, und die in den Figuren
abgebildeten Arten dienen lediglich der Veranschaulichung. Der dehnbare
und zusammenziehbare Maskenabschnitt 22 gemäß dieser Erfindung
kann in jeglicher Gesichtsmaskenart oder -bauweise enthalten sein,
einschließlich
rechteckige Masken, plissierte Masken, Entenschnabelmasken, konische
Masken, trapezförmige
Masken, und derglei chen. Die Gesichtsmaske gemäß der vorliegenden Erfindung
kann auch jegliche Kombination bekannter Merkmale von Gesichtsmasken
aufweisen, wie Visiere oder Schilde, Bartabdeckungen und dergleichen.
Beispielhafte Gesichtsmasken werden beispielsweise in den folgenden
US-Patenten beschrieben und abgebildet: 4.802.473; 4.969.457; 5.322.061;
5.383.450; 5.553.608; 5.020.533 und 5.813.398.
-
Der
Maskenabschnitt 22 kann ein Verbundmaterial aus verschiedenen
Schichten, oder ein Verbundmaterial aus mehreren Materialien in
einer einzigen Schicht sein. Bei beiden Ausführungen muss mindestens eine
der Schichten beziehungsweise eines der Materialien Dehn- und Rückverformungseigenschaften
aufweisen, die den Maskenabschnitt insgesamt dehnbar und zusammenziehbar
machen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel
ist der Maskenabschnitt ein Verbund von Schichten mit einer äußeren Schicht 44,
einer „Dehn-
und Rückverformungs"-Schicht 46,
einer Filtrierschicht 48, und einer inneren Schicht 50.
Die innere Schicht wird hier als die Schicht bezeichnet, die dem
Gesicht des Trägers 24 am
nächsten
ist. Die Dehn- und Rückverformungsschicht 46 und
die Filtrierschicht 48 sind zwischen der äußeren Schicht 44 und
der inneren Schicht 50 angeordnet.
-
Es
versteht sich, dass, wenn eine der Schichten des Maskenabschnitts
unelastisch ist, die Schichten dann durch ein Verfahren zusammengefügt werden
müssen,
bei dem die Eigenschaften der Dehn- und Rückverformungsschicht dem gesamten Maskenabschnitt 22 verliehen
werden.
-
Die
Schichten des Maskenabschnitts 22 können aus verschiedenen Materialien
aufgebaut werden, welche den Fachleuten auf diesem Gebiet gut bekannt
sind. Die innere Schicht 50 und die äußere Schicht 44 sind
eine Vliesbahn, wie beispielsweise eine Spinnvlies-, Meltblown-
oder Coform Vliesbahn, oder eine gebundene kardierte Bahn. Die innere Schicht 50 und
die äußere Schicht 44 sind
eine eingeschnürte
Vliesbahn, oder eine umkehrbar eingeschnürte Vliesbahn. Die innere Schicht 50 und
die äußere Schicht 44 können aus
demselben oder aus unterschiedlichen Materialien bestehen.
-
Viele
Polyolefine sind zur Herstellung von Vliesbahnen verfügbar; solche
geeigneten Polymere sind zum Beispiel Polyethylene wie beispielsweise Dow
Chemicals lineares Polyethylen ASPUN® PD 6811A,
2553 LLDPE und 25355, und 12350 Polyethylen. Faser bildende Polypropylene
umfassen beispielsweise auch Escorene® PD
3445-Polypropylen der
Firma Exxon Chemical Company sowie PF-304 von Himont Chemical Co..
Viele weitere geeignete Polyolefine sind im Handel erhältlich.
-
Die
Dehn- und Rückverformungsschicht 46 (oder
jede andere Schicht, die dem Maskenabschnitt Dehn- und Zusammenzieheigenschaften
verleihen soll) kann aus jeglichem Material bestehen, das ausreichend
Dehn- und Rückverformungseigenschaften aufweist,
um den Maskenabschnitt im gewünschten Maße dehnbar
und zusammenziehbar zu machen, einschließlich einer eingeschnürten Vliesbahn,
eines umkehrbar eingeschnürten
Vliesmaterials und elastischer Materialien wie beispielsweise eines
elastischen Coform-Materials, einer elastischen Meltblown-Vliesbahn,
einer Vielzahl von elastischen Filamenten, eines elastischen Films,
oder einer Kombination hieraus. Solche elastischen Materialien wurden
beispielsweise in folgenden Patenten in die Verbundmaterialien integriert:
US-Patent Nr. 5.681.645 von Strack et al., US-Patent Nr. 5.493.753
von Levy et al., US-Patent Nr. 4.100.324 von Anderson et al. und
US-Patent Nr. 5.540.976 von Shawver et al. In einem Ausführungsbeispiel,
bei dem ein elastischer Film verwendet wird, muss der Film ausreichend
perforiert sein, um zu gewährleisten,
dass der Träger durch
die Maske atmen kann.
-
Elastomere
thermoplastische Polymere, die bei der Anwendung dieser Erfindung
nützlich
sind, schließen
Blockkopolymere mit der allgemeinen Formel A-B-A' oder A-B ein, wo A und A' jeweils ein Endblock
aus thermoplastischem Polymer ist, der einen Styrenanteil ausfweist,
wie beispielsweise ein Poly(vinylaren), und wo B ein Mittelblock
aus Elastomerpolymer ist, wie beispielsweise ein konjugiertes Dien, oder
ein niedrigeres Alkenpolymer. Blockkopolymere vom Typ A-B-A' können für die A-
und A'-Blöcke unterschiedliche
oder dieselben thermoplastischen Blockpolymere aufweisen, und die
vorliegenden Blockkopolymere sollen lineare, verzweigte und radiale
Blockkopolymere beinhalten. Beispiele für nützliche elastomere Harze umfassen
diejenigen aus Blockkopolymeren wie beispielsweise Polyurethan, Kopolyetherester,
Polyamid-Polyether-Blockkopolymer,
Ethylen-Vinylacetaten (EVA), Blockkopolymer der allgemeinen Formel
A-B-A' oder A-B
wie Kopolymere aus Styren/Ethylen-Butylen, Styren-Poly(Ethylen-Propylen)-Styren,
Styren-Poly(Ethylen-Butylen)-Styren, Polystyren/Poly(Ethylen-Butylen)Polystyren,
Poly(Styren/Ethylen-Butylen/Styren) und dergleichen.
-
Die
Filtrierschicht 48 kann aus einer Meltblown-Fließbahn hergestellt
sein, und kann bei manchen Ausführungsbeispielen
ein Elektret sein. Die Elektretbehandlung hat zur Folge, dass eine
Ladung an das Filtriermedium angelegt wird, was die Filtrierwirkung
weiter erhöht,
indem Partikel, die gefiltert werden sollen, dank ihrer elektrischen
Ladung zum Filter hin gezogen werden. Elektretbehandlung kann mit
vielen verschiedenen Techniken durchgeführt werden. Eine Technik wird
beschrieben im US-Patent Nr. 5.401.446 von Tsai et al., übertragen
an die University of Tennessee Research Corporation (Forschungsgesellschaft
der Universität
Tenneessee). Weitere Verfahren der Elektretbehandlung sind im Stand
der Technik bekannt, wie beispielsweise das Verfahren, das in den
US-Patenten Nr. 4.215.682 von Kubik et al., 4.375.718 von Wadsworth,
4.592.815 von Nakao und 4.874.659 von Ando beschrieben wird.
-
Bei
einigen Ausführungsbeispielen
kann die Filtrierschicht 48 Dehn- und Rückverformungseigenschaften
aufweisen, wodurch die Notwendigkeit einer zusätzlichen oder separaten Dehn-
und Rückverformungsschicht
entbehrlich ist. Das Filtriermaterial kann beispielsweise aus einer
expandierten Polytetrafluorethylenmembran (PTFE-Membran) hergestellt sein,
wie beispielsweise diejenigen, die von W.L. Gore & Associates hergestellt
werden. Eine vollständigere
Beschreibung des Aufbaus und der Funktionsweise eines solchen Materials
kann im US-Patent Nr. 3.953.566 von Gore und im US-Patent Nr. 4.187.390 von
Gore nachgelesen werden. Die expandierte Polytetrafluorethylenmembran
kann in ein aus mehreren Schichten bestehendes Verbundmaterial integriert
sein, welches unter anderem aus einer äußeren Vliesbahnschicht, einer
dehnbaren und zusammenziehbaren Schicht und einer inneren Schicht
aus einer Vliesbahn besteht, jedoch nicht hierauf beschränkt ist.
Die Schichten des Verbundmaterials werden derart zusammengefügt, dass
sich das gesamte Verbundmaterial dehnen und zusammenziehen kann.
-
Die
vorliegende Erfindung umfasst neben der Gesichtsmaske auch das dehnbare
und zusammenziehbare Filtrierverbundmaterial. Das Filtrierverbundmaterial
kann ein Verbundmaterial aus mehreren Schichten, oder ein Verbundmaterial
aus mehreren Materialien in einer einzigen Schicht sein. Die obigen
Erläuterungen
bezüglich
der Materialien und/oder Schichten des Maskenabschnittes gelten gleichermaßen für den Filtrierverbundstoff.
So kann der aus mehreren Schichten bestehende Filtrierverbundstoff
beispielsweise über
mindestens eine Dehn- und Rückverformungsschicht
verfügen,
die dem gesamten Filtrierverbundmaterial die gewünschten Dehn- und Zusammenzieheigenschaften verleiht.
-
Die
mehreren Schichten des Verbundsmaterials können mit verschiedenen Verfahren
zusammengefügt
werden, einschließlich
Klebebonden, thermischem Boden, oder Ultraschall-Bonden, sofern sich
das so ergebende Verbundmaterial dehnen und zusammenziehen kann.
-
In
einem Ausführungsbeispiel
kann das Verbundmaterial ein durch Einschnüren verbundenes Laminat sein.
Das durch Einschnüren
verbundene Laminat kann ein eingeschnürtes Material, oder ein umkehrbar
eingeschnürtes
Material verwenden. Beim Einschnürverfahren
wird üblicherweise
ein Material von einer Speisewalze abgewickelt und bei vorgegebener
linearer Geschwindigkeit durch eine Brech-Presswalzenvorrichtung
geführt.
Eine Aufnahmewalze oder ein Aufnahmeeinzug, die oder der mit einer
höheren
Geschwindigkeit als die Brech-Presswalze läuft, zieht das Material und
erzeugt die Spannung, die zum Verlängern und Einschnüren des
Stoffes benötigt
wird. Wird ein umkehrbar eingeschnürtes Material gewünscht, wird
das gestreckte Material in gestrecktem Zustand erhitzt und abgekühlt. Das
Erhitzen und Abkühlen
des gestreckten Materials verursacht eine zusätzliche Kristallisierung des
Polymers und verleiht eine Thermofixierung. Das eingeschnürte Material,
oder das umkehrbar eingeschnürte
Material, wird dann an ein elastisches Material gebunden, welches
mindestens in senkrecht zur Maschine verlaufender Richtung dehnbar
ist. Das sich hieraus ergebende eingeschnürte Verbundmaterial kann sich
in senkrecht zur Maschine verlaufender Richtung dehnen und zusammenziehen,
also in der Richtung, die senkrecht zur Richtung ist, in die das
Material bei seiner Produktion läuft.
Nach dem Dehnen und Loslassen liefert das elastische Material die
Kraft, die das gedehnte Verbundmaterial zum Zusammenziehen benötigt. Ein
Verbundmaterial aus mehreren Schichten kann auch auf diese Weise
hergestellt werden, entweder gleichzeitig, oder Schritt für Schritt.
Als Veranschaulichung werden zum Bau eines vierschichtigen Verbundmaterials
eine Schicht aus Spinnvliesmaterial, eine weitere Schicht aus einem
Spinnvliesmaterial, und ein Meltblown-Vliesmaterial einzeln mittels
dem oben beschriebenen Verfahren eingeschnürt. Die Schichten werden dann
wie gewünscht angeordnet
und zu einer elastomeren Meltblown-Bahn thermisch gebunden. Das
so erhaltene Verbundmaterial kann sich in mindestens einer Richtung
dehnen und zusammenziehen.
-
Bei
einem anderen Ausführungsbeispiel kann
das Verbundmaterial ein durch Dehnung gebundenes Laminat sein. Ein
durch Dehnung gebundenes Laminat wird gebildet, indem ein elastisches Material,
wie beispielsweise eine Vliesbahn, Filamente, oder ein Film, gedehnt
wird, das elastische gedehnte Material an einem zusammenziehbaren Material
befestigt wird, und das sich daraus ergebende Laminat losgelassen
wird. Ein durch Dehnung gebundenes Laminat kann sich in Maschinenrichtung dehnenr
und zusammenziehen, also in die Richtung, in welche das Material
bei seiner Produktion läuft.
Ein Verbundmaterial mit mehreren Schichten kann dadurch gebildet
werden, indem die elastische Schicht und die zusammenziehbaren Schichten
zur Verfügung
gestellt werden und entweder gleichzeitig oder Schritt für Schritt
diesem Verfahren unterzogen werden. Das durch Dehnung gebundene
Laminat kann auch ein eingeschnürtes
Material enthalten, das sich in senkrechter Richtung dehnen und
zusammenziehen kann, so dass sich das gesamte Laminat mindestens
in zwei Richtungen dehnen und zusammenziehen kann. Zur Veranschaulichung
wird zur Herstellung eines zweischichtigen Verbundmaterials, das
in mindestens zwei Richtungen dehnbar und zusammenziehbar ist, eine
elastomere Meltblown-Vliesbahn zur Verfügung gestellt, die elastomere
Meltblown-Vliesbahn wird dann in Maschinenrichtung gedehnt, und
das eingeschnürte
Spinnvliesmaterial wird durch thermisches Bonden an der elastomeren
Meltblown-Vliesbahn
angebracht, während die
elastomere Meltblown-Vliesbahn gedehnt wird. Wenn die Spannkraft
losgelassen wird, kann sich das so erzielte Verbundmaterial aufgrund
der Dehnbarkeit des eingeschnürten
Materials, beziehungsweise der Verwendung des Bondingverfahrens
durch Dehnung, sowohl in senkrechter als auch in Maschinenrichtung
dehnen und zusammenziehen.
-
Zusätzliche
Beispiele für
Verfahren zur Herstellung solcher Verbundmaterialien werden in folgenden
US-Patenten beschrieben, sind jedoch nicht auf diese beschränkt: US-Patent Nr. 5.681.645
von Strack et al.; US-Patent Nr. 5.492.753 von Levy et al., US-Patent Nr. 4.100.324
von Anderson et al., und US-Patent Nr. 5.540.976 von Shawver et
al..
-
Das
Verbundmaterial kann verschiedene chemische Zusätze oder chemische Oberflächenbehandlungen
in oder auf einer oder mehreren Schichten aufweisen, einschließlich oberflächenaktive
Substanzen, Färbemittel,
antistatische Chemikalien, Antischleier- Chemikalien, fluorchemische Blut oder
Alkohol abweisende Mittel, Schmiermittel, oder Antimikroben-Behandlungen,
ist jedoch nicht auf diese beschränkt.
-
Obwohl
oben nur wenige exemplarische Ausführungsbeispiele dieser Erfindung
ausführlich beschrieben
wurden, werden die Fachleute auf diesem Gebiet zustimmen, dass bei
den exemplarischen Ausführungsbeispielen
viele Modifikationen möglich
sind, ohne wesentlich von den neuen Lehren und Vorteilen dieser
Erfindung abzuweichen. Dementsprechend sollen alle derartigen Modifikationen im
Umfang dieser Erfindung enthalten sein, wie in den nachfolgenden
Ansprüchen
definiert.