JP2014514087A - 溶着された熱可塑性マスク本体を有するフェイスマスク - Google Patents

Abstract

マスク本体（１２）と少なくとも１つのフィルタカートリッジ（２４）とを含む、レスピレータ（１０）。マスク本体（１２）は、中央部分（１４）と周辺部分（１６）とを有する。フィルタカートリッジ（２４）は、剛性の中央部分（１６）に取り付けられる。周辺部分１４は低剛性の第１熱可塑性材料で作製され、中央部分（１６）は剛性の第２熱可塑性材料で作製される。第１熱可塑性材料は、第２熱可塑性材料に溶着される。この構造のレスピレータは、重量を軽くしつつまた、部品間に健全な気密ボンドを用いて、便利な方法で作製できる。
【選択図】図４

Description

発明の詳細な説明

［０００１］ 本発明は、マスク本体の中央部分が周辺部分に溶着されたレスピレータに関する。

［背景］
［０００２］ 今日製造販売されている多数のレスピレータは、フィルタエレメント及び弁をマスク本体に取り付けるための薄い剛性構造部品を用いている。これらの剛性構造部品は、射出成形により一般に製造され、また「ノーズピース」、「剛性インサート」、あるいは「中央部分」と称されることが多い。人の顔にしっくり合う、エラストマーの順応性のある材料が、一般に剛性構造インサートの上又はその周りに周辺的に配置されている。順応性の周辺部分は、着用者の鼻と口を覆ってぴったりとフィットすることに寄与する。順応性の周辺部分と共に剛性の中央部分の使用は、特にフィルタカートリッジ及び弁を支持するために本質的にマスク本体全体にわたって厚いゴムを使用していた従来のマスクと比べた場合、マスクをより軽くさせ、かつ着用をより快適にさせる傾向にある。順応性顔面接触部材と共に剛性インサートを使用するマスクの例が、例えば、米国特許第６，０１６，８０４号（Ｇｌｅａｓｏｎらに付与）及び米国特許第５，５９２，９３７号（Ｆｒｅｕｎｄに付与）、並びに米国特許出願第７，６５０，８８４号（Ｆｌａｎｎｉｇａｎらに付与）に示されている。

［０００３］ 順応性の周辺部分と共に剛性の中央部分を使用する呼吸マスクを製造するには、この周辺部分が剛性の中央部分へ一般にオーバモールド成形される−例えば、米国特許第５，０６２，４２１号（Ｂｕｒｎｓらに付与）を参照する。このような製造努力は、部品間の気密シールを生成するために射出成形操作の慎重な制御を必要とし、かつ順応性部分が部品の結合と同時に組み立てられることを必要とする。

［発明の概要］
［０００４］ 本発明は、マスク本体と少なくとも１つのフィルタカートリッジとを含むレスピレータを提供する。マスク本体は、中央部分と顔面接触部分とを含む。フィルタカートリッジは中央部分に固定される。中央部分は剛性の第１熱可塑性材料を含み、顔面接触部分は順応性非エラストマーの第２熱可塑性材料を含む。第１熱可塑性材料は第２熱可塑性材料に溶着される。

［０００５］ 本発明はまた剛性の中央部分と順応性の周辺部分とを有するレスピレータを作製する新方法を提供する。この方法は、（ａ）第１熱可塑性材料を含む剛性の中央部分を設ける工程と、（ｂ）第２熱可塑性材料を含む順応性の周辺部分を設ける工程と、（ｃ）剛性の中央部分と順応性の周辺部分との間に気密シールが生成されるように、剛性の中央部分を順応性の周辺部分に溶着する工程と、を含む。

［０００６］
本発明は、順応性の周辺部分に接合された剛性の中央部分を有する既知の呼吸マスクとは、部品が両方とも熱可塑性（全体又は一部において）であり、またオーバモールド成形工程よりもむしろ溶着操作によって共に固定される点において異なる。本発明のこの方法を用いて、剛性の中央部分と順応性の周辺部分との間に気密シールを得ることができる。上記の通り、従来の製造方法は、部品間の気密シールを得るためにオーバモールド成形操作に依存してきた。頑丈な気密シールが溶着工程においてこのような部品間で得られること、またこのような安全確実な継手を作製する方法がこれまで知られていなかった。本発明の物品及び方法は、２つの部品を別々に作製でき、それらを製造者にとって都合のいい時間及び場所において引き続いて共に接合させることを可能にすることから有益である。結果として生ずる製品コストはまた、本発明の方法を用いて低減できる。本発明に関する物品は、熱可塑性部品間の極めて良好なボンドを得ることができ、かつより少ない材料を使用しつつ順応性部分に対して十分な構造的健全性をもたらすことができる。これは結果的に、特に既知のオーバモールド成形される呼吸マスク本体と比べた場合に軽量な製品を生み出す。より軽い呼吸マスクは、特に長時間にわたる場合、着用がより快適になる傾向にある。軽量呼吸マスクは、それらのマスクが作業場所において顔から取り外されることが少ないという点において着用者の安全性を向上させることができる。

［用語］
［０００７］ 本明細書において、以下に表記される用語は以下のような定義を有する。

［０００８］ 「順応性の周辺部分」とは、中央部分と係合してそこから横方向に延出し、かつマスク本体が人の鼻及び口の上に適切に配置されることを可能にするために順応性をもたせて作られた、マスク本体の部分を意味する。

［０００９］ 「外部気体空間」とは、マスク本体が人に着用されたときにマスク本体を取り囲み、かつ吐かれた気体がマスク本体の内部気体空間を出た後にそれを最終的に受容する、周囲の大気気体空間を意味する。

［００１０］ 「剛性の中央部分」とは、濾過エレメント（フィルタカートリッジなど）及び／又は弁をそれに適切に固定できるようにフェイスマスク本体に構造的健全性をもたらす剛性部品を意味する。

［００１１］ 「フェイスシール」とは、マスク本体が人の顔面上のその目標とする位置に着用されるときに、顔に係合する部品又は複数部品を意味する。

［００１２］ 「流体連通コンポーネント」は、流体が内部気体空間から外部気体空間へあるいはその逆に通過可能なように構成された構成要素を意味する。

［００１３］ 「ハーネス」とは、その構成要素又は組み合わせがマスク本体を少なくとも着用者の鼻及び口を覆って支持可能にする、構成要素又は構成要素即ち部品の組み合わせを意味する。

［００１４］ 「内部気体空間」とは、レスピレータが着用されているときに、マスク本体と人の顔との間に存在する空間を意味する。

［００１５］ 「マスク本体」とは、少なくとも人の鼻及び口を覆ってフィットすることができ、かつ外部気体空間から分離された内部気体空間を画定するのに役立つことができる構造を意味する。

［００１６］ 「非一体型」とは、部品が共に接合される前にそれらが別々に作製されることを意味する。

［００１７］ 「ポリマー」とは、規則的に又は不規則的に配置された、反復化学単位を含む材料を意味する。

［００１８］ 「ポリマー」及び「プラスチック」はそれぞれ、主として１つ以上のポリマーを含み、かつ他の成分をも含有し得る材料を意味する。

［００１９］ 「熱可塑性」とは、可逆性の物理的な過程において、熱によって軟化可能でありかつ冷却によって硬化可能であるポリマー又はポリマー材料を意味する。

［００２０］ 「溶着部」又は「溶着」とは、接合される部品（又はその部分）を溶融又は液化することによって部品を共に接合する行為を意味する。

［００２１］ 呼吸マスク１０の斜視図。 ［００２２］ マスク本体１２の斜視図。 ［００２３］ 剛性の中央部分１６の背面図。 ［００２４］ 順応性の周辺部分１４及び剛性の中央部分１６とマスク本体１２との間の溶着部６０の拡大図。

［好ましい実施形態の詳細な説明］
［００２５］ 本発明の実践において、重量が軽く、かつ２つの部品間の気密シールを有するマスク本体を作り出すために、剛性の中央部分が順応性の周辺部分に溶着される。溶着工程は、２つの部品を別々に作製して、かつ製造するのに都合のよい後の時点において互いにしっかりと固定することを可能にする。マスク本体が、非エラストマー材料で作製される場合、マスク本体はより少ない量のマスク本体材料を含有するように作製することができる。結果として得られる呼吸マスクは、したがって、エラストマーの順応性部分が使用される場合に、オーバモールド成形操作で作製される類似のマスク本体よりも軽くなり得る。更に、マスク本体は、構造的線材及び部材を補強する必要なく十分な構造的健全性を得ることができる。そこで、部品間の健全な気密ボンドを用いた従来方法で軽量な製品が生産可能となる。

［００２６］ 図１は、剛性の中央部分１６に固定される順応性の周辺部分１４を有するマスク本体１２を有する呼吸マスク１０を示す。順応性の部分１４は、マスク本体１２が人の鼻及び口を覆って快適に定置できるようにする。周辺部分１４は、着用者の鼻を覆って及び着用者の頬に対してマスクが快適にかつぴったりとフィットできるように、一体型折り返し羽飾りのあるカフを有してよい。あるいは、別個のフェイスシール２０を周辺部分１４にその外辺部２２に沿って接合させることができる。剛性の中央部分１６は、１つ以上のフィルタカートリッジ２４を支持するのに十分な構造的健全性をもたらすようにマスク本体１２において中央に配置される。フィルタカートリッジ（単数又は複数）２４は中央に位置付けてよい、あるいはマスク本体１２の反対側に位置付けてよい。フィルタカートリッジ２４は１つ以上の流体取入れ開口部２５を有して、周囲の空気がカートリッジ２４内のフィルタ媒体の中を通って吸い込まれるようになっている。ハーネス２６はマスク本体１２に取り付けられて、マスク本体１２を着用者の顔を覆って支持可能にさせている。ハーネス２６は、中央部分１６においてマスク本体１２に固定されるヨーク２８を含んでよい。１つ以上の調節可能なストラップ３０は、中央部分１６の反対側の第１及び第２ストラップ端部３２においてヨーク２８に接合されてよい。ストラップ３０の残りは、レスピレータ１０が使用中の際には着用者の首の後ろに延出してもよい。ストラップ３０は、同様に調節可能であってよく、かつ噛み合うバックル部品を含んでもよい。レスピレータ１０を人の頭の後部から快適に支持可能なようにクラウン部材をハーネス２６に用いてもよい−例えば、米国特許第６，７３２，７３３号（Ｂｒｏｓｔｒｏｍらに付与）を参照する。

［００２７］ 図２は、マスク本体１２並びにその中央部分及び周辺部分１４及び１６（its central and peripheral portions 14 and 16）それぞれと、周辺部分１４の外辺部２２から半径方向内側に延在するフェイスシール２０とを示す。中央部分１４は、流体連通コンポーネント３４及び３６を含む。液体連通コンポーネント３４及び３６は、吸う空気及び吐く空気をそれぞれ、マスク本体内部へ引き込むこと及びマスク本体内部から排出することを可能にする。流体連通コンポーネント３４及び３６は、中央部分１４の主支持部３８よりも細部を有し、かつより高い許容差要件に一般に従っている。流体連通コンポーネント３４は、着用者の吸気と同時に開きかつ呼気と同時に強制的に閉じられる吸気弁である。流体連通コンポーネント３６は、各呼気の最中に吐いた空気をマスク内部から排出可能にさせる呼気弁である。フィルタカートリッジ２４は、様々な機構を用いて中央部分に固定することができる。カートリッジは、例えば、中央部分１４にねじ込むことができるか、あるいはスナップ嵌め係合装置を用いて中央部分へ圧入されてもよい。フィルタカートリッジ２４（図１）は、開口部を（その後ろ側に）備えてもよく、その内側アパーチュアが流体連通コンポーネント３４の外側アパーチュアに係合する。フィルタカートリッジ２４は、マスク本体１２に向けて押されると、フィルタカートリッジの裏側の開口部がわずかに膨らみ、一部分において、中央部分１４の流体連通コンポーネント３４を画定する環状壁部３９にスナップ嵌合する−スナップ嵌めフィルタカートリッジに関する説明は米国特許ＲＥ第３９，４９３号を参照する。あるいは、流体連通コンポーネント３４は、フィルタカートリッジ即ち供給空気源（図示せず）を面体中央部分に取り付け可能にする差し込み構造を備えることが可能である−例えば、米国特許出願第２００５／０１４５２４９号（Ｓｏｌｙｎｔｊｅｓに付与）を参照する。フィルタカートリッジは、その対応する噛み合い構造を差し込み構造の上に定置しかつフィルタカートリッジをマスク本体１２に対して回転することによって、差し込み構造に固定されることが可能であろう。フィルタカートリッジは、反対方向に回転することによってマスク本体から取り外すことができる。取り外し可能なフィルタカートリッジは、フィルタカートリッジがその耐用期間の最終年を迎えたときにマスク本体を再使用可能にする点において有益であり得る。フィルタカートリッジはまたカートリッジが決してゆるまないことを確実にするように恒久的に取り付け可能である−米国特許第５，０６２，４２１号（Ｂｕｒｎｓ及びＲｅｉｓｃｈｅｌに付与）を参照する。フィルタカートリッジを通過する空気は、吸気の最中に内部気体空間に進入するが、呼気の最中に弁オリフィスを介して内部気体空間からフィルタカートリッジ内へ通り抜けることは禁止される。呼気弁３６を通って内部気体空間から追い出される吐出し空気は外部気体空間に進入することによって、マスクの着用をより快適なものにする。弁３４及び３６は、セントラルハブ４４、４６を支持する一連のスポークス４０、４２をそれぞれ含む。セントラルハブ４４、４６には、ボタン式弁を形成するようにバルブ・フラップ即ち隔膜４８、５０が取り付けられてよい。あるいは、フラッパー即ち片持ち弁が、内部気体空間から吐出し空気を抜くために、特に呼気弁として、使用可能であろう。本発明のマスク本体での使用に好適であり得る呼気弁の例としては、米国特許ＲＥ第３７，９７４号（Ｂｏｗｅｒｓに付与）、並びに米国特許第７，４９３，９００及び同第７，４２８，９０３号（Ｊａｐｕｎｔｉｃｈらに付与）、並びに同第７，１８８，６２２号（Ｍａｒｔｉｎらに付与）、並びに米国特許第７，８４９，８５６号（Ｍｉｔｔｅｌｓｔａｄｔらに付与）に開示されている弁が挙げられる。中央部分１６は非一体型部品ではあるが単体として図面に示されているけれども、本発明は複数の別個の部品から構成される面体インサートを意図している−例えば、米国特許第５，５９２，９３７号（Ｆｒｅｕｎｄに付与）を参照する。順応性の顔面接触部材１４はまた、恐らく、１つ以上の別個の部品も同様に含むであろう。

［００２８］ 図３は、中央部分１６の背面５２を示す。マスク本体を組み立てるに際して、周辺部分１４（図１及び図２）は、外辺部５４に沿って中央部分１６に溶着される。溶着操作を容易にするために、中央部分１６の背面５２は、溶着エネルギー伝達を促進するために１つ以上のエネルギー・ディレクタ５６を備えてもよい−例えば、米国特許第６，７２９，３３２号（Ｃａｓｔｉｇｌｉｏｎｅに付与）を参照する。あるいは、周辺部分はエネルギー・ディレクタ付きで作られてもよい。エネルギー・ディレクタ５６は中央部分１６（又は周辺部分又は両方）の周囲５６の周りに連続して延在してもよい。エネルギー・ディレクタ５６は典型的には、高さが約０．３〜１．５ｍｍ及び幅が約０．２〜１．０ｍｍである。エネルギー・ディレクタ５６は、熱可塑性材料を含み、かつ周辺部分１４上で平滑な又は相補性熱可塑性表面と噛み合うように作られてよい。このような熱可塑性表面は、周辺部分１４上で半径方向内側に位置付けられた環状表面５８（図２）を含んでよい。環状表面５８は、卵形、楕円形、円形などであってもよい。中央部分と周辺部分との接合面は、第１及び第２熱可塑性材料で作製されてよく、ここで第１及び第２材料は同じであっても異なってもよい。２つの部品の一体化は、超音波溶着、ホットプレート溶着、高周波溶着、レーザー溶着、加熱ツール溶着、振動溶着、又は第１及び第２熱可塑性材料を共に接合するために十分な熱及び／若しくは圧力を供給するのに適したその他の技術によっても実現することができる。ピース間の材料相溶性要件は、溶着方法に関係なく、一般に同じであろう。

［００２９］ 図４は、周辺部分１４と中央部分１６との間の溶着継手部６０の断面を示す。図示されているように、部分１４及び１６は、第１及び第２熱可塑性材料間に決定的な線が存在しないように、継手部６０において溶着されるようになる。溶着部を固定するために加えられる熱及び／又は圧力は、第１及び第２熱可塑性材料を共に融解又は溶融させて２つの部分間に気密ボンドをもたらすのに十分である。このボンドは気密であるばかりでなく、２つの部品をレスピレータの耐用期間全体を通じて共に接合されたままにするのに十分な強度も有している。超音波アセンブリの原理は、境界面において摩擦熱蓄積を発生させるために熱可塑性部品を通して伝達される高周波機械的振動の利用を伴う。接合されつつあるプラスチック部品の境界面における超音波振動エネルギーは、プラスチック材料を軟化させかつ流動させる。これらの材料が共に加圧され、液化され、かつ再固化されると、ボンドが生成される。ポリマー構造及び他の因子が、各種ポリマーの溶着性に影響を及ぼす。本発明において有用なポリマーは、溶着操作において材料を共に接合可能にするのに十分な相溶性を有する熱可塑性ポリマーである。ポリマー合金及びポリマーの混合物が使用できる。溶着に対して材料の相溶性に影響を及ぼす主要な因子としては、ポリマー構造、溶解温度、メルト・インデックス（流量）、弾性係数（剛性）、及び化学組成が挙げられる。

［００３０］ ポリアミド、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリスチレン又は修飾されたスチレンコポリマー、及びポリオレフィンなどの非晶質及び準結晶質ポリマーが、本発明において有効に使用され得る。アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリスチレン（ＰＳ）、スチレンアクリロニトリル（ＳＡＮ）、及びポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）などの非晶質ポリマーが、有益な溶着特性を有するものと認められている。ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、及びポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの準結晶質ポリマーもまた、有益な溶着特性を有するものと認められている。溶着は同種の材料から形成されたピース間で実施されることが多いが、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）及びポリカーボネート（ＰＣ）などの一部の非晶質ポリマーはうまく溶着することができる。メルト・インデックス、又はフローレイトは、材料が融解したときにそれが流れる速さである。同じ材料でも等級によってフローレイト（例えば、射出成形されたナイロン及び押出し成形されたナイロン）が異なることがある。このような差により、結果として溶着中に組立品の１成分の融解が生じる（他の成分の融解は生じない）ことがある−恐らく均質のボンドという結果になる。メルト・インデックス（流量）の観点から、相溶性を得るために、溶着されるピースのメルトフロは一般に、ＡＳＴＭ Ｄ１２３８によって定められている２〜４ユニット以内であってよい。加えて、異種プラスチックスを溶着するには、溶着されるプラスチックが典型的に、材料のなんらかの成分と同様な分子構造（化学的に相溶性である）、通常はブレンド、を有しなければならない。一般的に、存在する同様のラジカル及び十分な割合の同様の化学ラジカルを有する相溶性熱可塑材が、分子相溶性を決定することになる。化学的に相溶性であるが、異種の樹脂を溶着する場合には、それぞれの部品の樹脂の溶解温度は、一般的に約２２℃を超えて離れてはならない。

［００３１］ 周辺部分は、熱可塑性ポリマーシートを真空成形することによって作製することができる。結果として得られる成形シートは、着用者の快適さを保証しかつ最良のフェイスシールをもたらすよう顔の特徴に従うのに十分に順応性でありつつ、全体的に顔面接触形状を保持するように十分に剛性でなければならない。周辺部分は加えてヘッドストラップの伸張に起因することもあり得る型崩れに対して強くなければならず、またカートリッジ及びフィルタホルダーの支持重量を支持するのに十分な剛性を有しなければならない。米国特許出願第２００５／０２１１２５１号（Ｈｅｎｄｅｒｓｏｎらに付与）は、どのようにして非エラストマーのマスク本体が熱変形され得るかを記載している。周辺部分の内周は、以下に説明する気密シール試験に従って試験される場合に漏れのない溶着部が得られるように、中央部分に溶着される。部品間の溶着部強度は、少なくとも１００ニュートン、より典型的には少なくとも１５０ニュートン、更により典型的には少なくとも２００ニュートンである。順応性の熱可塑性エラストマー材料のシートで作られたフェイスシールは、名目上０．５ミリメートル未満の厚さである。この材料のシートは、典型的には、マスクの周辺部分の外辺部の輪郭の形状に、打ち抜き型を用いて形成されている。打ち抜き型はまた、一般に、フェイスシール内の中央呼吸開口部を切り抜くために用いられ、ここで、開口部は着用者の鼻及び口の前方中央にくるように作られている。所望の結果を達成するであろう、レーザー又は水ジェット裁断などの幾つもの裁断方法が、フェイスシールを形成するために用いられるであろう。一旦形成されると、熱可塑性フェイスシールは、熱接着によってマスクの周辺部分の外周に取り付けられる。接着は、各種ホットツール溶断方法によって達成させることができる。マスクに取り付けられると、フェイスシールは、マスク中心へ向けて半径方向内側に延びる、非常に順応性又はエラストマーのバンド材料を提供する。この高度に順応性のバンド材料は、周辺部分と共同して着用者にぴったりとしたフェイスフィットをもたらするように機能する。

気密シール試験
［００３２］ レスピレータマスク本体の中央部分と周辺部分との間の気密シールは、液体比色指示薬及び反応性投与気体（reactive challenge gas）を用いて評価された。この使用された指示薬はイソプロピルアルコール中の１％フェノールフタレンであり、投与気体は空気中の３００百万分率（ｐｐｍ）のアンモニアであった。指示薬と投与気体との接触の場合には、アンモニア接触により溶液が塩基性になる結果として、指示薬は赤色になるであろう。

［００３３］ 評価を行うために、テストマスクをマネキン頭部に装着した。投与気体がレスピレータ内部気体空間へ送達され得るように、貫通孔がテストマスクに設けられた。次に、マスク本体は、気体漏れがマスク境界面において生じないように、マネキンに対して密封された呼気又は吸入弁ポートなどの、いずれのマスク本体開口も密封された。マスクはこうして投与手順の準備が整った。これは白い木綿布を指示薬溶液で濡らしかつマスクを覆うことを伴った。マスク本体が濡れた布の中に完全に包まれると、投与気体は内部気体空間へ送達された。投与気体は、内圧が２キロパスカル（ｋＰａ）に達するまで約３０リットル／分の割合で徐々に送達された。１分後、指示薬で濡らした布を色変化について観察した。布のいかなる表面上での白から赤への変化は、漏れが存在していたことを示した。

溶着部強度試験
［００３４］ 中央部分と周辺部分との間の溶着部の機械的強度は、張力の下で、通常指示される荷重下に置かれる場合に部品間の分離の開始を引き起こすのに十分な、力として測定された。分離開始の域を越えて変形した場合には、部品間に漏れが発生したと予想されるであろう。試験はマスク本体をマスクに対して垂直な中心線に沿って張力下に置くことが可能であるように、鼻及びマスクの周辺部分が付属品に固定された状態で、マスク本体及び装着付属品の組立品上で実施された。この組立品は、ＭＴＳシステムズ社（MTS Systems Corporation）、（１４０００ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｄｒｉｖｅ Ｅｄｅｎ Ｐｒａｉｒｉｅ，ＭＮ ５５３４４）からの引張試験器、ＭＴＳランドマーク（MTS Landmark）に装着され、５０ミリメートル／分のクロスヘッド速度で伝達された引張荷重を受けた。最大引張荷重が記録された。

レスピレータの組立
［００３５］ 図１に示されたデバイスと似たレスピレータが作製された。このレスピレータは、３つの主要構成要素：周辺部分、中央部分、及びフェイスシールから形成された。

［００３６］ 周辺部分は、低剛性の熱可塑性ポリオレフィンの押し出しシートである、バセルポリオレフィンズ・コリア社（Basell Polyolefins Korea Ltd）、（Ｓｅｏｕｌ，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ）からのソフテル（Softel）、グレードＣＡ ０２ Ａで作製された。１．５ミリメートル（ｍｍ）シートが、約２００℃において押し出されて冷却された。シートは次いで、１４０ｍｍの幅及び１５５ｍｍの長さに裁断された。裁断されたシートは次いで、周辺部分を形成するために真空成形プロセスで使用された。

［００３７］ 周辺部分は真空成形プロセスで形成された。この真空成形プロセスは、裁断シートを成形フレームの中へ締め付けること、シートを約１３０℃の温度まで加熱すること、次いで周辺部分の成形型をシート上に下から持ち上げることを含んだ。シートと成形型との間に捕捉された空気は、１３３パスカル（Ｐａ）の真空を出力したバキューム・ポンプを用いて排出された。シートは成形型へぴったりと引き付けられ、次いで２０〜３０分間冷却することができる。一旦冷却すると、周辺部分側を成形型から取り外すために逆方向空気供給が起動された。この周辺部分側は次いでマスク外辺部を形成するようにトリミングされ、中央部分を受けるための開口部を設けるために、開放区間が周辺部分の中央前側から裁断された。仕上げられた周辺部分の形状は、図面に示される周辺部分に概ね似ていた。その最大幅距離における周辺部分の幅は１１０ｍｍであり、上面から底面までの周辺部分の高さは１４０ｍｍであり、また前側開口部５３を画定する平面の中心から周辺部分の後ろでマスク外辺部２２と接した後部開口部に平行な平面までの、周辺部分の深さは４０ｍｍであった。周辺部分の準備後、フェイスシールが周辺部分の外辺部に添えられた。

［００３８］ フェイスシールは、スチレン熱可塑性エラストマーのシートから打ち抜かれた。０．３ｍｍ厚のシートは、クムホ・ペトロケミ社（Keumho Petrochem）（Ｓｅｏｕｌ，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ）からの、ＳＥＢＳ、Ｋ９１２０から押出し成形され、打ち抜き型を用いて正しい形状に裁断された。フェイスシールの形状は、中央開口部が外辺部の外形に概ね従っているが周辺部分の縁部から２０ｍｍ離れた状態で、周辺部分の外周の形状に従った。事前に裁断されたフェイスシールが、熱接着プロセスによって周辺部分の外周に取り付けられた。１．５秒の滞在時間の間約７０ｋＰａの接合圧力で、接合温度は約１３０℃であった。フェイスシールを周辺部分に取り付け後、中央部分が周辺部分に添えられた。

［００３９］ 中央部分は、ケイ酸マグネシウム添加剤付きポリプロピレンである、マトリックス・グループ（Matrixx Group）傘下のアクロ・コンパウンダズ社（Aclo Compounders）（カナダ・オンタリオ州）からのファイバフィル（Fiberfill）ＰＰ−６８／ＴＣ／２０ポリプロピレンコポリマー（Polypropylene Copolymer）を用いて、射出成形プロセスで形成された。中央部分は、公称肉厚が１．５ｍｍであり、周辺部分の開口部に位置付けされるように構成され、また図２に示すように、開口部外辺部シェルフ５８上に位置合わせされた。最も幅の広い部分における中央部分の幅は約４センチメートルであった。中央部分の長さは、上面から底面まで、８２ｍｍであり、中央部分の厚さは１８ｍｍであった。一旦周辺部分に位置付けされると、中央部分は、エネルギー・ディレクタ５６（図３）において周辺部分に超音波溶着された。超音波溶着は、ブランソン・ウルトラソニック社（Branson Ultrasonic Corporation）（Ｐ．Ｏ．Ｂｏｘ １９６１，Ｄａｎｂｕｒｙ，ＣＴ ０６８１３−１９６１）からの超音波溶着機ブランソン２０００Ｘ（Branson 2000X）に近接場ホーン及びアンビル配置を用いて実施された。このホーン及びアンビルは、中央部分の外辺部接触区域を周辺部分の開口部外辺部シェルフ５８に１つの工程で密封するように構成された。合計溶着部面積は約９６５平方ｍｍであった。圧縮圧力は約５５１ｋＰａであり、ホーン溶着エネルギーは５００〜７００ヘルツであり、トリガ力は１５ｋＰａであり、下り速度は１５ｍｍ／秒であり、また滞在時間は０．５秒であった。溶着直前の部品の温度は２２℃であった。

［００４０］ 周辺部分の材料は、オレフィン組成物中に約２０％のポリプロピレンを有した、オレフィン・ベースのトリブロックコポリマーを含んだ。中央部分は、機械的安定性を向上させるために、ポリプロピレン及び２０重量％タルクから構成された。周辺部分及び中央部分の材料は、約１４５℃及び１６５℃の融解温度をそれぞれ有した。

［００４１］ 組み立てられたマスクが溶着プロセスから冷却することができた後、気密性及び溶着部強度試験方法に従って試験された。これらの試験の下で、周辺部分と中央部分との間の溶着シールが気密的にも機械的にも両方安定していたことが確認された。２ｋＰａにて実施された、リーク試験は、溶着部強度が２３０ニュートン超であった間は漏れを全く示さなかった。したがって、頑丈な溶着部が得られた。

［００４２］ 本発明には、その趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な改変及び変更を行うことができる。したがって本発明は上記の記載によって限定されるものではないが、以下の「特許請求の範囲」及びそのあらゆる均等物において記載される限定条件によって規制されるものである。

［００４３］ 更に本発明は、ここに具体的に開示されていないいずれかの要素がなくとも適切に実施可能であり得る。

［００４４］ 上記に引用したすべての特許及び特許出願を、「背景技術」の項において引用したものを含め、その全容にわたって本文書に援用するものである。そのような組み込まれる文献の開示と上記明細書との間に不一致又は矛盾がある限りにおいては、上記明細書が優先する。

Claims (17)

1. （ａ）マスク本体であって、
   （ｉ）剛性の第１熱可塑性材料を含む中央部分と、
   （ｉｉ）順応性非エラストマーの第２熱可塑性材料を含む顔面接触部材と、を含み、前記中央部分と周辺部分との間に気密シールを生成するために、前記第１熱可塑性材料が前記第２熱可塑性材料に溶着された、マスク本体と、
   （ｂ）前記剛性の中央部分に固定される少なくとも１つのフィルタカートリッジと、を含む、レスピレータ。
2. 前記第１及び第２熱可塑性材料が、超音波溶着、ホットプレート溶着、又は高周波溶着された、請求項１に記載のレスピレータ。
3. 前記第１及び第２熱可塑性材料が、共に超音波溶着された、請求項２に記載のレスピレータ。
4. 前記周辺部分が、第１開口部と、前記第１開口部の周りに配設された熱可塑性外辺部とを含み、前記中央部分が、熱可塑性外辺部を更に含み、前記中央部分の前記熱可塑性外辺部が、前記周辺部分の前記熱可塑性外辺部に溶着された、請求項１に記載のレスピレータ。
5. 前記中央部分が、前記周辺部分に溶着される前に、前記中央部分の前記外辺部において可視熱可塑性エネルギー・ディレクタを含む、請求項４に記載のレスピレータ。
6. 前記周辺部分が、前記中央部分の前記外辺部に溶着されるようになる熱可塑性表面を含む、請求項５に記載のレスピレータ。
7. 前記マスク本体が、第２外辺部において前記周辺部分に固定されるエラストマーフェイスシールを更に含む、請求項４に記載のレスピレータ。
8. 前記周辺部分が、その所望の形状に熱形成された、請求項１に記載のレスピレータ。
9. 共に溶着される前記第１及び第２熱可塑性材料が、非晶質ポリマーを含む、請求項１に記載のレスピレータ。
10. レスピレータを作製する方法であって、
    （ａ）第１熱可塑性材料を含む剛性の中央部分を設ける工程と、
    （ｂ）第２熱可塑性材料を含む順応性の周辺部分を設ける工程と、
    （ｃ）前記剛性の中央部分と前記順応性の周辺部分との間に気密シールが生成されるように、前記剛性の中央部分を前記順応性の周辺部分に溶着する工程と、を含む、方法。
11. 前記第１及び第２熱可塑性材料が、共に超音波溶着される、請求項１０に記載の方法。
12. 前記剛性の中央部分が、前記中央部分の外辺部の周りに環状に延びる熱可塑性エネルギー・ディレクションを含む、請求項１１に記載の方法。
13. 前記周辺部分が、その外辺部において前記中央部分に超音波溶着されるようになる環状熱可塑性表面を含む、請求項１２に記載の方法。
14. 前記第１及び第２熱可塑性材料が、非晶質ポリマー材料を含む、請求項１０に記載の方法。
15. 前記非晶質ポリマー材料が、ポリプロピレンを含む、請求項１４に記載の方法。
16. フェイスシールを前記周辺部分の外周に固定する工程を更に含む、請求項１０に記載の方法。
17. 前記周辺部分が非エラストマーであり、前記フェイスシールがエラストマーである、請求項１６に記載の方法。

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