MASCARA FACIAL FILTRANTE RESISTENTE A LA COMPRESION Campo de la Invención La presente invención se refiere a una máscara facial filtrante que puede demostrar una resistencia a la compresión extraordinariamente buena. La máscara incluye primera y segunda capas adhesivas que están colocadas entre una capa filtrante y la primera y segunda capas de conformación, respectivamente. Antecedentes de la Invención Algunas máscaras respiratorias están categorizadas como "desechables" a causa de que las mismas están propuestas para ser utilizadas durante períodos de tiempo relativamente breves. Estas máscaras típicamente están hechas de tramas fibrosas no tejidas y generalmente están comprendidas en una de dos categorías, especialmente máscaras planas-plegables y máscaras conformadas. Las máscaras planas-plegables son empacadas planas pero son formadas con costuras, pliegues, y/o dobleces que hacen posible que sean abiertas en una configuración con forma de taza. En contraste, las máscaras conformadas son formadas más o menos permanentemente en una configuración que se ajusta a la cara, deseada, y generalmente retienen esta configuración durante su uso. Las máscaras conformadas regularmente incluyen una estructura de soporte, referida generalmente como una "capa de conformación" , que está hecha comúnmente a partir de ef.160792 fibras que se unen térmicamente, las cuales son fibras que se unen a las fibras adyacentes mientras que son calentadas y enfriadas. Los ejemplos de las máscaras faciales que son formadas de tales fibras son descritas en la Patente U.S. No. 4,807,619 de Dyrud y la Patente U.S. No. 4,536,440 de Berg. Las máscaras faciales que son descritas en estas patentes comprenden un cuerpo de máscara con forma de taza que tiene al menos una capa de conformación (referida algunas veces como una "capa de retención de la forma" o "capa exterior") que soporta una capa de filtración. Con relación a la capa de filtración, la capa de conformación puede radicar sobre una porción interna de la máscara (adyacente a la cara del usuario) , o puede radicar sobre una porción externa de la máscara o sobre las porciones tanto interna como externa. Típicamente, la capa de filtración radica fuera de la capa de conformación interna. Las capas de conformación también se pueden hacer de otros materiales tales como una red o malla de hebras de plástico - véase, por ejemplo, la patente U.S. No. 4,850,347 de Skov. En la fabricación del cuerpo de una máscara para una máscara facial filtrante . moldeada, la capa de filtración típicamente está yuxtapuesta contra al menos una capa de conformación, y las capas ensambladas son sometidas a una operación de moldeo por ejemplo, por la colocación de las capas ensambladas entre las partes del molde hembra y macho calientes - véase la patente U.S. No. 4,536,440 de Berg. Alternativamente, un cuerpo de máscara moldeada se ha hecho: (1) haciendo pasar una capa de material filtrante y una capa de fibras que se pueden unir térmicamente de manera conjunta en una relación superpuesta por medio de una etapa de calentamiento en donde las fibras son unidas térmicamente, o al menos un componente de las fibras es reblandecido, y después de esto (2) moldear las capas superpuestas a la forma de una máscara facial en los elementos de moldeo que están a una temperatura abajo de la temperatura de reblandecimiento de las fibras de unión térmica - véase la patente U.S. No. 5,307,796 de Kronzer et al. En los productos disponibles comercialmente conocidos, la capa filtrante, ya sea hecha por cualquiera de las técnicas señaladas anteriormente, llega a ser fijada típicamente a la capa de conformación por el enredado de las fibras en la interfaz entre las capas y usualmente también por algo de aglutinación de las fibras de la capa de conformación a la capa filtrante - véase la Patente U.S. No. 4,807,619 de Dyrud et al. Además, las máscaras conocidas comúnmente tienen un sello alrededor de la periferia del cuerpo de la máscara para la unión de las capas ensambladas conjuntamente. Aunque las máscaras disponibles comercialmente unen comúnmente la capa de filtración a la capa de conformación justo como se describió, la Patente U.S. No.
6,041,782 de Angadjivand et al, indica que la capa filtrante puede ser unida a la capa externa de la capa de conformación a través de su superficie interna completa por medio del uso de, por ejemplo, un adhesivo apropiado. Aunque el arte reconoce una variedad de formas para fabricar las máscaras faciales filtrantes moldeadas, sin embargo ha quedado espacio para la mejora en la construcción de tal producto. Después de ser utilizadas numerosas veces y de ser sometidas a cantidades elevadas de humedad de la exhalación del usuario, en conjunción con los golpes que tiene la máscara con otros objetos mientras que es usada sobre la cara de una persona, las máscaras conocidas pueden ser susceptibles a colapsarse o tener una muesca oprimida hacia la capa externa. El usuario puede remover esta muesca por el desplazamiento de la máscara de la cara y la opresión sobre la muesca desde el interior de la máscara. Breve Descripción de la Invención La presente invención está dirigida a la provisión de una máscara facial filtrante que es altamente resistente a la compresión para reducir la posibilidad de tener una forma de la máscara alterada de su configuración original a causa del uso prolongado o manejo rudo. Puesto que la máscara de la invención es menos probable que tenga una muesca oprimida en su capa externa, la máscara también es menos probable que sea removida de la cara de un usuario durante su uso en un medio ambiente contaminado, y por lo tanto presenta el beneficio de mejorar la seguridad de un usuario en conjunción con la preservación de la forma propuesta de la máscara de modo que un buen funcionamiento de filtración puede ser retenido en toda la duración prolongada de la máscara. En una breve descripción, la presente invención proporciona una máscara facial filtrante que comprende: a) un cuerpo de la máscara que está adaptado para ajustarse sobre la nariz y la boca de una persona y que comprende: i) una primera capa de conformación que ha sido moldeada; ii) una segunda capa de conformación que ha sido moldeada; iii) una capa de filtración que está colocada entre la primera y segunda capas de conformación; iv) una primera capa adhesiva que adhiere la primera capa de conformación a la capa filtrante, y v) una segunda capa adhesiva que adhiere la segunda capa de conformación a la capa filtrante; y b) un arnés que está fijado al cuerpo de la máscara. La presente invención difiere de las máscaras faciales filtrantes conocidas en que tiene la siguiente secuencia de capas en el cuerpo de la máscara: una primera capa de conformación, una primera capa adhesiva, una capa filtrante, una segunda capa adhesiva, y una segunda capa de conformación. La primera y segunda capas adhesivas están colocadas entre la capa de filtración y la primera y segunda capas de conformación, respectivamente. Los solicitantes descubrieron que esta combinación de capas de conformación, capas adhesivas, y capa de filtración permite que una máscara facial filtrante sea provista, la cual puede demostrar una resistencia a la compresión extraordinariamente buena mientras que al mismo tiempo permite que una máscara facial filtrante sea provista, que es capaz de ofrecer un buen grado de confort - porque es capaz de proporcionar una calda de presión baja - mientras que también proporciona un buen funcionamiento de filtración y es capaz de ser fabricada de una manera comparativamente simple y efectiva en cuanto al costo. La resistencia a la compresión mejorada se cree que va a ser el resultado de la unión conjunta de las capas de soporte estructurales que están separadas o espaciadas por una capa de filtración que está colocada entre las mismas . Esto crea un efecto de "viga en forma de I" que provee a la máscara con una resistencia mejorada a la compresión. Las máscaras faciales filtrantes de la presente invención pueden ser preparadas sin utilizar un sello del perímetro y sin usar una configuración corrugada en la capa externa. La . máscara es mantenida conjuntamente en el perímetro por las capas adhesivas, y la combinación de capas filtrantes y de conformación adheridas proporciona una resistencia suficiente a la compresión, lo cual evita la necesidad de una estructura corrugada que retiene la forma, adicional, en el cuerpo de la máscara.
Estas y otras ventajas de la invención son mostradas y descritas de manera más completa en las Figuras y la descripción detallada de esta invención, en donde las referencias numéricas semejantes son utilizadas para representar partes semejantes. Se va a entender, sin embargo, que las Figuras y la descripción son con el propósito de ilustración solamente y no deben ser leídas de una manera que podrían limitar indebidamente el alcance de esta invención. Glosario Cuando se usen en este documento, los siguientes términos están definidos como sigue: "Capa adhesiva" significa una capa de una substancia separada de las substancias que comprenden las capas de filtración y conformación, tal substancia es capaz de pegar o unir dos componentes conjuntamente tales como las fibras en una capa de filtración y los materiales que comprenden la capa de conformación; "Máscara facial filtrante" significa una máscara que es capaz de remover los contaminantes del espacio aéreo atmosférico ambiental cuando un usuario de la máscara inhala; "Capa de filtración" significa una o más capas de material, tal (es) capa(s) está(n) adaptada (s) para el propósito principal de remover los contaminantes (tales como partículas) de una corriente de aire que pasa a través de las mismas;
"Arnés" significa un dispositivo o combinación de elementos que están configurados para soportar un cuerpo de la máscara sobre la cara de una persona; "Moldeado" significa provocar que el elemento que es moldeado, por ejemplo, la capa de conformación, tome una forma predefinida; y "Capa de conformación" significa una capa que tiene una integridad estructural suficiente para retener su forma deseada bajo manejo normal. Breve Descripción de las Figuras A manera de ejemplo solamente, las modalidades de la invención son descritas con referencia a las Figuras que se anexan, en las cuales: la Figura 1 es una vista frontal de una máscara respiratoria moldeada directa 10 de acuerdo con la presente invención; la Figura 2 es una vista en perspectiva posterior de la máscara 10 de la Figura 1; y la Figura 3 es una sección transversal tomada a través del cuerpo 12 de la máscara de las Figuras 1 y 2. Descripción Detallada de -las Modalidades Preferidas En la práctica de la presente invención, una nueva máscara facial filtrante es provista, que incluye una pluralidad de capas que operan co juntamente para proporcionar una máscara resistente a la compresión que proporciona un buen funcionamiento filtrante. Las Figuras 1 y 2 muestran un ejemplo de una máscara facial filtrante 10 de la invención, tal máscara 10 comprende un cuerpo 12 de la máscara que tiene una configuración que se adapta a la cara, generalmente con forma de taza y un arnés 13 que incluye dos bandas 14 para la cabeza, elásticas. Las bandas 14 elásticas son engrapadas 16 al cuerpo 12 de la máscara en cada lado para sujetar el cuerpo 12 de la máscara contra la cara del usuario. Los ejemplos de otros arneses que podrían ser utilizados posiblemente son descritos en las Patentes U.S. No. 5,394,568 de Brostrom y 5,237,986 de Seppala et al, y en la Patente EP 608684A de Brostrom et al. El cuerpo 12 de la máscara tiene una periferia 18 que está conformada para hacer contacto con la cara del usuario sobre el puente de la nariz, a través y alrededor de las mejillas, y abajo de la barbilla. El cuerpo 12 de la máscara forma un espacio encerrado alrededor de la nariz y la boca del usuario y puede tomar una forma hemisférica, curva, como se muestra en los dibujos o puede tomar otras formas como sea deseado. Por ejemplo, la capa de conformación y por consiguiente el cuerpo de la máscara pueden tener la configuración con forma de taza semejante a la máscara facial filtrante descrita en la Patente U.S. No. 4,827,924 de Japuntich. Además, el cuerpo de la máscara podría ser construido de una pluralidad de paneles que incluyen las capas de conformación que son moldeadas planas para proporcionar una máscara con forma de taza cuando están abiertas y una máscara doblada plana cuando están cerradas o plegadas de forma plana - véanse, por ejemplo, las Patente U.S. No. 6,123,077 de Bostock et al, Des. 431,647 de Henderson et al., y Des. 424,688 de Bryant et al. Una abrazadera 20 para la nariz, maleable, está asegurada sobre la cara externa del cuerpo 12 de la máscara, adyacente centralmente a su borde superior, para hacer posible que la máscara sea deformada o conformada en esta región para ajustarse apropiadamente sobre una nariz del usuario particular. Un ejemplo de una abrazadera para la nariz adecuada, es mostrada y descrita en las Patentes U.S. Nos. 5,558,089 y Des. 412,573 de Castiglione. El cuerpo 12 de la máscara también puede tener una configuración corrugada 22 opcional que puede extenderse a través de todas o algunas de las capas de la región central del cuerpo 12 de la máscara. Las configuraciones corrugadas han sido utilizadas sobre las máscaras conocidas para mejorar su resistencia a la compresión. La presente invención, sin embargo, puede hacer posible que una buena resistencia a la compresión sea lograda sin la necesidad de tal configuración corrugada en las capas de conformación del cuerpo de la máscara. La invención puede eliminar así la etapa de proceso de corrugado en la manufactura de las máscaras faciales filtrantes sin sacrificar la integridad estructural del producto final . La Figura 3 muestra que el cuerpo 12 de la máscara puede comprender una primera capa de conformación 24 que tiene una capa de material filtrante 26 sobre su lado cóncavo (interno) y, sobre el lado interno de la capa filtrante 26, una segunda capa de conformación 28 que tiene la misma forma general que la primera capa de conformación 24. La capa del material filtrante 26 es adherida a la primera y segunda capas de conformación 24 y 28 por la primera y segunda capas adhesivas 30 y 32, respectivamente. Las capas adhesivas 30 y 32 pueden extenderse a través de la superficie completa de las capas de conformación o pueden ser colocadas discontinuamente a través de estas capas. La función de la capa de conformación es principalmente mantener la forma del cuerpo 12 de la máscara y soportar la capa filtrante 26. Aunque la primera capa de conformación 24 también funciona como un filtro inicial de material grueso para el aire que es impulsado hacia la máscara, la acción filtrante predominante de la máscara 10 es provista por la capa filtrante 26. Además de las capas ensambladas ilustradas, el cuerpo 12 de la máscara también podría incluir un sello de espuma alrededor del perímetro de la máscara - véase, por ejemplo, la Patente U.S. No. 4,827, 924 de Japuntich - particularmente en el área de la nariz 30. Tal sello podría incluir un material indicador del ajuste termocrómico que hace contacto con la cara del usuario cuando la máscara es usada. El calor del contacto facial provoca que el material termocrómico cambie de color para permitir que el usuario determine si el ajuste apropiado ha sido establecido - véase la Patente U.S. No. 5,617,749 de Springett et al. Aunque no está ilustrado, el cuerpo de la máscara también podría ser provisto con tramas de cubierta interna y externa para proporcionar un confort mejorado al usuario sobre el lado interno de la máscara y atrapar cualesquiera fibras que puedan llegar a aflojarse de la capa de conformación externa, respectivamente. La construcción de tal trama de cubierta se describe posteriormente en compañía de las descripciones de las capas de conformación, filtración, y adhesivas. Capa de Conformación Las capas de conformación pueden ser formadas a partir de al menos una capa de material fibroso que puede ser moldeada a la forma deseada sin el uso de calor y que retiene su forma cuando es enfriada. La retención de la forma es lograda típicamente provocando que las fibras se unan entre sí en los puntos de contacto entre ellas, por ejemplo, por fusión o soldadura. Cualquier material adecuado conocido para fabricar una capa de retención de la forma de una máscara respiratoria moldeada directamente puede ser utilizada para formar la capa externa de la máscara, incluyendo, por ejemplo, una mezcla de fibra cortada sintética, preferentemente rizada, y fibra cortada bicomponente . La fibra bicomponente es una fibra que incluye dos o más regiones distintas de material fibroso, típicamente regiones distintas de materiales poliméricos. Las fibras bicomponentes típicas incluyen un componente aglutinante y un componente estructural . El componente aglutinante permite que las fibras de la capa externa de retención de la forma sean unidas conjuntamente en puntos de intersección de la fibra cuando son calentadas y enfriadas. Durante el calentamiento, el componente aglutinante fluye en contacto con las fibras adyacentes. La capa de retención de la forma puede ser preparada a partir de mezclas de fibras que incluyen fibra cortada y fibra bicomponente en una relación de porcentaje en peso que puede variar, por ejemplo, desde 0/100 hasta 75/25. Preferentemente, el material incluye al menos 50 por ciento en peso de la fibra bicomponente para crear un gran número de puntos de unión de intersección, lo cual, a su vez, incrementa la elasticidad y la retención de la forma de la capa externa. Las fibras bicomponentes adecuadas que pueden ser utilizadas en la capa de conformación incluyen, por ejemplo, configuraciones colaterales, configuraciones concéntricas de núcleo-forro, y configuraciones elípticas de núcleo-forro.
Una fibra bicomponente adecuada es la fibra bicomponente de poliéster disponible, bajo la designación registrada "KOSA T254" (12 denier, longitud de 38 mm) , de Kosa of Charlotte, North Carolina, E.U.A., la cual puede ser utilizada en combinación con una fibra cortada de poliéster, por ejemplo, aquella disponible de Kosa bajo la designación registrada "T259" (3 denier, longitud de 38 mm) y posiblemente también una fibra de tereftalato de polietileno (PET), por ejemplo, aquella disponible de Kosa bajo la designación registrada "T295" (15 denier, longitud de 32 mm) . Alternativamente, la fibra bicomponente puede comprender una configuración de forro-núcleo generalmente concéntrica que tiene un núcleo de PET cristalino rodeado por un forro de un polímero formado de monómeros del éster de isoftalato y tereftalato. Este último polímero se puede reblandecer con calor a una temperatura inferior que la del material del núcleo. El poliéster tiene ventajas porque el mismo contribuye a la elasticidad de la máscara y puede absorber menos humedad que otras fibras . Alternativamente, la capa de conformación puede ser preparada sin fibras bicomponentes . Por ejemplo, las fibras de un poliéster . que puede fluir con calor pueden ser incluidas junto con fibras cortadas, preferentemente rizadas, en una capa de conformación de modo que, durante el calentamiento del material de la trama, las fibras aglutinantes puedan fundirse y fluir hasta un punto de intersección de la fibra en donde forman una masa, que durante el enfriamiento del material aglutinante, crea una unión en el punto de intersección. Una malla o red de hebras poliméricas también podría ser utilizada en lugar de las fibras que se pueden unir térmicamente. Un ejemplo de este tipo de una estructura es descrito en la Patente U.S. No. 4,850,347 de Skov. Cuando una trama fibrosa es utilizada como el material para la capa externa de retención de la forma, la trama puede ser preparada convenientemente sobre una máquina de deposición con aire "Rando Webber" (disponible de Rando Machine Corporation, Macedón, New York) o una máquina de cardado . La trama puede ser formada a partir de fibras bicomponentes u otras fibras en longitudes cortadas convencionales adecuadas para tal equipo. Para obtener una capa de retención de la forma que tiene la elasticidad requerida y la retención de la forma, la capa preferentemente tiene un peso base de al menos aproximadamente 100 g/m2, aunque son posibles pesos base más pequeños. Los pesos base más elevados, por ejemplo, de aproximadamente 150 o mayor que 200 g/m2, pueden proporcionar una mayor resistencia a la deformación y una mayor elasticidad y pueden ser más adecuados si el cuerpo de la máscara es utilizado para soportar una válvula de exhalación. Junto con estas bases en peso mínimas, la capa de conformación típicamente tiene una densidad máxima de aproximadamente 0.2 g/cm2 sobre el área central de la máscara. Típicamente, la capa de conformación podría tener un espesor de aproximadamente 0.3 hasta 2.0, más típicamente de aproximadamente 0.4 hasta 0.8 milímetros. Los ejemplos de capas de conformación adecuadas para su uso en la presente invención son descritas en las siguientes patentes: Patente U.S. No. 5,307,796 de ronzer et al, Patente U.S. No. 4,807,619 de Dyrud et al, y la patente U.S. No. 4,536,440 de Berg. Capa de Filtración Las capas filtrantes utilizadas en el cuerpo de una máscara de la invención pueden ser de un tipo de vapor o gas o de captura de la partícula. La capa filtrante también puede ser una capa de barrera que prevenga la transferencia de líquido desde un lado de la capa filtrante hasta otra para prevenir, por ejemplo, que los aerosoles líquidos o salpicaduras de líquido penetren la capa filtrante. Las capas múltiples de los tipos de filtro semejantes o diferentes pueden ser utilizadas para construir la capa de filtración de la invención cuando lo requiera la solicitud. Los filtros empleados benéficamente en un cuerpo de la máscara laminada de la invención son generalmente bajos en caída de presión (por ejemplo, menor que aproximadamente 20 a 30 mm ¾0 a una velocidad frontal de 13.8 centímetros por segundo) para minimizar el trabajo de respiración del usuario de la máscara. Las capas de filtración adicionales son flexibles y tienen suficiente resistencia al cizallamiento de modo que las mismas no se deslaminen bajo las condiciones de uso esperadas. En general, la resistencia al cizallamiento podría ser menor que aquella de cualquiera de las capas adhesivas o de conformación. Los ejemplos de los filtros de captura de partículas incluyen una o más tramas de fibras inorgánicas finas (tales como fibra de vidrio) o fibras sintéticas poliméricas. Las tramas de fibra sintética pueden incluir microfibras poliméricas cargadas de electreto que son producidas a partir de procesos tales como soplado del material fundido. Las microfibras de poliolefinas formadas a partir de polipropileno que están fluoradas superficialmente y cargadas por electreto, para producir cargas atrapadas no polarizadas, proporcionan utilidad particular para aplicaciones de captura de materiales particulados. Una capa filtrante alternativa puede comprender un componente adsorbente para remover los gases peligrosos u olorosos del aire de la respiración. Los adsorbentes pueden incluir polvos o gránulos que son unidos en una capa filtrante por adhesivos, aglutinantes, o estructuras fibrosas - véase la patente U.S. No. 3,971,373 de Braun. Una capa absorbente puede ser formada por recubrimiento de un substrato, tal como una espuma reticulada o fibrosa, para formar una capa coherente delgada. Los materiales absorbentes tales como carbonos activados, que son tratados químicamente o no, los substratos de catalizador de alúmina-sílice, porosos, y las partículas de alúmina son ejemplos de adsorbentes útiles en aplicaciones de la invención. La capa de filtración es elegida típicamente para lograr un efecto de filtración deseado y, en general, remover un porcentaje elevado de partículas o de otros contaminantes de la corriente gaseosa que pasa a través de la misma. Para las capas filtrantes fibrosas, las fibras seleccionadas dependen de la clase de substancia que va a ser filtrada y, típicamente, son elegidas de modo que las mismas no lleguen a ser unidas conjuntamente durante la operación de moldeo. Como está indicado, la capa filtrante puede llegar a estar en una variedad de formas y configuraciones. Típicamente la misma tiene un espesor de aproximadamente 0.2 milímetros hasta 1 centímetro, más típicamente de manera aproximada 0.3 milímetros hasta 1 centímetro, y podría ser una trama plana coextensiva con la capa de conformación, o podría ser una trama corrugada que tiene un área superficial expandida con relación a la capa de conformación - véanse, por ejemplo, las Patentes U.S. Nos. 5,804,295 y 5,656,368 de Braun et al. La capa de filtración también puede incluir capas múltiples del medio filtrante unidas entre sí por un componente adhesivo. Esencialmente cualquier material adecuado conocido para formar una capa de filtración de una máscara respiratoria moldeada directamente puede ser utilizado para el material filtrante de la máscara. Las tramas de fibras fabricadas por soplado del material fundido, tal como se enseña en Wente, Van A. Superfine Thermoplastic Fibers, 48 Indus. Engn. Chem. , 1342 y siguientes (1956) , especialmente cuando están en una forma cargada eléctricamente (electreto) -persistente, son especialmente útiles (véase, por ejemplo, la Patente U.S. No. 4,215,682 de Kubik et al) . Preferentemente estas fibras fabricadas por soplado del material fundido son microfibras que tienen un diámetro de fibra efectivo menor que aproximadamente 20 micrones (µ?a) (referidas como BMF por "microfibra fabricada por soplado") , preferentemente de manera aproximada 1 hasta 12 um. El diámetro efectivo de la fibra puede ser determinado de acuerdo con Davies, C. N., The Separation Of Airborne Dust Particles, Institution Of Mechanical Engineers, Londres, Proceedings IB, 1952. Se prefieren particularmente las tramas de BMF que contienen fibras formadas a partir de polipropileno, poli (4-metil-l-penteno) , o combinaciones de los mismos. Las fibras de película fibrilada cargadas eléctricamente como se enseña en van Turnhout, Patente U.S. Re. 31,285, también pueden ser adecuadas, así como las tramas fibrosas de lana-resina de trementina y las tramas de fibras de vidrio o fibras sopladas en solución, o fibras rociadas electrostáticamente, especialmente en forma de micropelícula. La carga eléctrica puede ser impartida a las fibras poniendo en contacto las fibras con agua como se describe en la patente U.S. No. 5, 496,507 de Angadjivand et al, por la carga de un arco en corona como se describe en la Patente U.S. No. 4,588,537 de lasse et al; o tribocargado como se describe en la Patente U.S. No. 4,798,850 de Brown. También, los aditivos pueden ser incluidos en las fibras para mejorar el funcionamiento de filtración de las tramas producidas a través del proceso de hidro-cargado (véase la Patente U.S. No. 5,908,598 de Rousseau et al) . Los átomos de flúor, en particular, pueden ser colocados en la superficie de las fibras en la capa filtrante para mejorar el funcionamiento de filtración en un medio ambiente de niebla aceitosa - véanse las Patentes U.S. Nos. 6,398, 847 Bl, 6,397,458 Bl, y 6,409,806 Bl de Jones et al. Los pesos base típicos para las capas de filtración de BMF de electreto son de aproximadamente 15 hasta 100 gramos por metro cuadrado. Cuando son cargadas eléctricamente de acuerdo con las técnicas descritas, por ejemplo, en la patente '507, y cuando incluyen átomos de flúor como se mencionó en las patentes de Jones et al, el peso base puede ser de aproximadamente 20 hasta 40 g/m2 y aproximadamente 10 hasta 30 g/m2, respectivamente. Capa Adhesiva Los adhesivos que unen las capas del cuerpo de la máscara con untamente son capaces de unir mecánicamente las capas mientras que preservan las propiedades de permeabilidad del aire benéficas del laminado terminado. Los adhesivos adecuados pueden tomar muchas formas y pueden ser de una gama de composiciones. Sin importar la forma o composición, se debe tener cuidado en la selección del adhesivo para proporcionar la transferencia por cizallamiento necesaria entre las capas laminadas mientras que se asegura que el adhesivo no bloquee los espacios intersticiales del laminado terminado. Las formas de los adhesivos incluyen filamentos hilados, tramas fibrosas, líquidos, polvos, y películas reticuladas. Las tramas adhesivas, polvos, o películas reticuladas son estratificados generalmente con capas filtrantes y otras tramas de cubierta y/o estructurales y activadas in situ para formar el laminado deseado. Alternativamente, los adhesivos pueden ser aplicados en una forma líquida o fundida a las capas propuestas para ser unidas. Las resinas fundidas pueden ser rociadas, hiladas, o impresas sobre capas que son unidas entonces para formar el laminado. Los adhesivos a base de agua, tales como en una emulsión en donde los agentes tensioactivos son utilizados para dispersar y estabilizar las cadenas de polímero en partículas pequeñas o adhesivos a base de solvente, también pueden ser aplicadas de una manera semejante. Algunos adhesivos pueden ser curados o activados por exposición al calor - sin embargo, los agentes de curado o iniciadores pueden ser requeridos para empezar las reacciones de polimerización o reticulación para curar ciertos otros adhesivos. Muchos adhesivos se curan por la reacción con bases débiles o grupos funcionales aniónicos (agua, aminas, anhídridos, amidas) mientras que otros requieren iniciadores, tales como peróxidos, oxígeno, luz ultravioleta, o radiación tales como haces electrónicos . Una variedad de materiales que son útiles como adhesivos en los laminados de la invención, incluyen compuestos poliméricos naturales (almidones, dextrinas, proteínas, y caucho natural) , materiales inorgánicos (siliconas) , y materiales poliméricos sintéticos (termoplásticos, materiales termoendurecibles, elastómeros) . Los adhesivos de fusión en caliente, termoplásticos, que son formados en tramas auto-soportables, son particularmente útiles en aplicaciones de la invención. Los aditivos de fusión en caliente pueden formar uniones tanto rígidas como flexibles y pueden llenar los huecos e irregularidades entre los puntos de contacto de las capas laminadas . Para unir las capas del cuerpo de la máscara, los adhesivos de fusión en caliente deben ser capaces de humectar las superficies adyacentes . Algunos adhesivos de fusión en caliente no poseen buenas propiedades de humectación y por lo tanto se debe tener cuidado en la selección de ellos para las aplicaciones de la invención. Los termoplásticos semicristalinos, especialmente las poliamidas y poliésteres, son utilizados generalmente para aplicaciones estructurales. Los adhesivos de fusión en caliente, estructurales, deben humectar las superficies adjuntas en una cantidad razonable de tiempo a temperaturas que no comprometan otros constituyentes en la estructura laminar. Las poliamidas son útiles a causa de que las mismas se funden rápidamente hasta un fluido de viscosidad baja. La estabilidad térmica del material fundido es baja, sin embargo, y las temperaturas de procesamiento generalmente no son mucho más elevadas que la temperatura de fusión, de modo que las partes deben ser ensambladas rápidamente. Los polietilenos pueden ser útiles para propósitos generales, y las polisulfonas y los copolimeros de acetato de vinilo-etileno pueden ser utilizados para aplicaciones de temperatura elevada y de temperatura baja, respectivamente. Los poliésteres requieren temperaturas elevadas para producir un material fundido con una viscosidad que sea lo suficientemente baja para humectar adecuadamente la superficie adherida. Los adhesivos de fusión en caliente son convenientes y pueden ser aplicados rápidamente y pueden proporcionar buena resistencia lo-s solventes. Los mismos también pueden exhibir una resistencia al cizallamiento elevada y una resistencia al desprendimiento moderada. A causa de que los mismos no son a base de solventes, tienden a no ser tóxicos y compatibles con los reglamentos de productos respiratorios . En una modalidad preferida, la capa adhesiva es formada de una trama no tejida de fibras que se funden cuando son calentadas . La trama preferentemente tiene una base de peso bajo, es decir, es menor que aproximadamente 20 gramos por metro cuadrado (g/m2) , más preferentemente menor que 15 g/m2. El arreglo de fibras en la trama es preferentemente uniforme, lo cual significa que las fibras están distribuidas substancialmente de manera uniforme en toda la porción de la trama que es utilizada para formar la capa adhesiva. Una trama uniforme puede ser creada utilizando una matriz de orificios perforados. Preferentemente, las fibras en la trama uniforme tienen un diámetro efectivo de la fibra de aproximadamente 10 hasta 50 micrómetros . La temperatura de fusión de las fibras debe ser menor que la temperatura de fusión de los materiales utilizados en la capa filtrante y la capa de conformación. Para una capa de filtración a base de polipropileno, las fibras en la capa adhesiva preferentemente tienen una temperatura de fusión menor que aproximadamente 150 °C, más preferentemente menor que 100 °C. Hablando en general, la capa de filtración está hecha de materiales que exhiben una temperatura de fusión, Tm, que es mayor que los materiales que comprenden la capa de conformación, los cuales, a su vez, tienen una Tm que es mayor que el componente de fusión de la capa adhesiva.
Trama de Cubierta Una trama de cubierta interna podría ser utilizada para proporcionar una superficie lisa que hace contacto con la cara del usuario, y una trama de cubierta externa podría ser utilizada para atrapar las fibras flojas en la capa de conformación externa o para razones estéticas. Una trama de cubierta típicamente no proporciona ninguna retención de la forma significativa al cuerpo de la máscara. Para obtener un grado adecuado de confort, una trama de cubierta interna preferentemente tiene un peso base comparativamente bajo y está formado de fibras comparativamente finas . Más particularmente, la trama de cubierta tiene un peso base de aproximadamente 6 hasta 50 g/m2 (preferentemente 10 hasta 30 g/m2) , y las fibras son menores que 3.5 denier (preferentemente menores que 2 denier, y más preferentemente menores que 1 denier) . Las fibras utilizadas en la trama de cubierta tienen preferentemente un diámetro de fibra promedio de aproximadamente 5 hasta 24 micrometros, más preferentemente, de aproximadamente 7 hasta 18 micrometros, y todavía más preferentemente de aproximadamente 8 hasta 12 micrometros. El material de la trama de cubierta puede ser adecuado para su uso en el procedimiento de moldeo por el cual el cuerpo de la máscara es formado, y para este fin, ventajosamente, tiene un grado de elasticidad (preferentemente, pero no esencialmente, de 100 hasta 200% en la ruptura) o es deformable plásticamente. Los materiales adecuados para la trama de cubierta son materiales de microfibra soplada (BMF) , particularmente materiales de poliolefina BMF, por ejemplo materiales de polipropilemo BMF (incluyendo mezclas de polipropileno y también mezclas de polipropileno y polietileno) . Un proceso adecuado para producir materiales de BMF para la trama de cubierta se describen en la Patente U.S. No. 4,013,816 de Sabee et al. Preferentemente, la trama es formada colectando las fibras sobre una superficie lisa, típicamente un tambor con una superficie lisa. Una trama de cubierta preferida está hecha de polipropileno o una combinación de polipropileno/poliolefina que contiene 50 % en peso o más de polipropileno. Estos materiales se ha encontrado que ofrecen altos grados de suavidad y confort al usuario y también, cuando el material filtrante es un material de polipropileno BMF, para permanecer asegurados al material filtrante después de la operación de moldeo sin que requiera un adhesivo entre las capas. Los materiales preferidos particularmente para la trama de cubierta son materiales de poliolefina BMF que tienen un peso base de aproximadamente 15 hasta 35 gramos por metro cuadrado (g/m2) y un denier de la fibra de aproximadamente 0.1 hasta 3.5, y se hacen por un proceso semejante a aquel descrito en la patente '816. Los materiales de poliolefina adecuados para su uso en una trama de cubierta pueden incluir, por ejemplo, un polipropileno único, mezclas de dos polipropilenos, y mezclas de polipropileno y polietileno, mezclas de polipropileno y poli (4-metil-l-penteno) , y/o mezclas de polipropileno y polibutileno . Una fibra preferida para la trama de cubierta es un polipropileno BMF hecho de la resina de polipropileno "Escorene 3505G" disponible de Exxon Corporation y que tiene un peso base de aproximadamente 25 g/m2 y un denier de fibra en el intervalo de 0.2 hasta 3.1 (con un promedio, medido sobre 100 fibras de aproximadamente 0.8) . Otra fibra adecuada es un polipropileno/polietileno BMF (producido a partir de una mezcla que comprende 85 por ciento de la resina "Escorene 3505G" y 15 por ciento del copolimero de etileno/alfa-olefina "Exact 4023" también disponible de Exxon Corporation) que tiene un peso base de 25 g/m2 y un denier de la fibra promedio de aproximadamente 0.8. Otros materiales adecuados pueden incluir materiales unidos por hilado disponibles, bajo las designaciones comerciales "Corosoft Plus 20", "Corosoft Classic 20" y "Corovin PP-S-14", de Corovin GmbH de Peine, Alemania, y un material de polipropileno/viscosa cardado disponible, bajo la designación registrada "370/15", de J.W. Souminen OY de Nakila, Finlandia. Las tramas de cubierta que son utilizadas en la invención preferentemente tienen muy pocas fibras sobresalientes de la superficie de la trama después del procesamiento y por lo tanto tienen una superficie externa lisa. Los ejemplos de las tramas de cubierta que pueden ser utilizadas en la presente invención se describen, por ejemplo, en la Patente U.S. No. 6,041,782 de Angadjivand, patente U.S. No. 6,123, 077 de Bostock et al, y WO 96/28216A de Bostock et al. Fabricación del Cuerpo de la Máscara Un cuerpo de la máscara se puede hacer por ensamblaje en varias capas conjuntamente (es decir las capas de conformación, el material filtrante, y la(s) trama (s) de cubierta opcional (es) , en conjunción con las capas adhesivas), colocando el ensamblaje entre las partes del molde hembra y macho, y sometiéndolas a calor y a la presión de moldeo. Las estructuras estratificadas no calentadas pueden ser presentadas a una herramienta caliente o de calentamiento regulado térmicamente para reblandecer por medio de esto los materiales adhesivos que forman uniones de fibra a fibra entre las capas. Las capas son comprimidas generalmente (ya sea antes o después del reblandecimiento del material aglutinante) para formar la superficie plana o contorneada deseada del laminado de la máscara, y se pueden incorporar rebordes estructurales opcionales en la forma moldeada para hacer rígido adicionalmente el laminado. La cantidad de calentamiento y compresión depende de los materiales utilizados en el laminado y las propiedades deseadas de la máscara final. La información adicional que pertenece a este tipo de proceso de moldeo en caliente se describe en la Patente U.S. No. 4, 536,440 de Berg. Otro proceso involucra la termoformación simultánea de las capas reforzadoras, las capas filtrantes, y las capas adhesivas de la trama conj ntamente después del pre-calentamiento . Este proceso incluye el calentamiento de las capas ensambladas utilizando fuentes radiantes, conductivas, o convectivas, seguido por el moldeo en herramientas frias, o por moldeo en herramientas reguladas térmicamente. Durante el moldeo de las capas precalentadas, el molde es cerrado sobre el montaje caliente y es enfriado a una temperatura menor que el punto de fusión de los materiales adhesivos para endurecer por medio de esto los materiales adhesivos termoplásticos y formar las uniones de fibra a fibra. La temperatura y presión del molde pueden depender de los materiales utilizados para formar el cuerpo de la máscara y, en algunos casos, puede ser ventajoso moldear en frío el cuerpo de la máscara por el calentamiento de las capas ensambladas antes que las mismas sean alimentadas en el molde, véase la patente U.S. No. 5,307,796 de Kronzer et al. Durante el proceso de moldeo, las capas de conformación asumen, y retienen después de esto, la forma propuesta del cuerpo de la máscara. Al mismo tiempo, el material filtrante, las capas adhesivas y la(s) trama (s) de cubierta son conformadas en la forma particular. Convencionalmente, las partes del molde son ahuecadas para permitir una generación de altura más grande en el área de filtración, generalmente hemisférica, central, del cuerpo de la máscara. En este caso, el ahuecamiento de las partes del molde es elegido para optimizar las uniones adhesivas y la unión de fibra a fibra o de filamento a filamento en la capa de conformación. Después del moldeo, el cuerpo de la máscara puede ser recortado, y en el caso de las máscaras del tipo mostrado en las Figuras 1 y 2, es provisto con un arnés de la máscara de cualquier manera convencional o de otra manera. Usando este proceso de fabricación, las máscaras del tipo mostrado en las Figuras 1 y 2 no necesitan ser soldadas (por ejemplo por calentamiento o soldadura ultrasónica) alrededor de la periferia del cuerpo de la máscara. En una modalidad particular, la máscara facial filtrante puede comprender una configuración con forma de taza, moldeada, que retiene la capa externa de modo que tenga dos capas de conformación que rodean la trama del filtro. La capa de conformación interna se puede hacer de fibra bicomponente de 4 denier por filamento (dpf) al 100 % en peso (basado en el peso de las fibras en la capa de conformación) para una superficie confortable y muy uniforme para el usuario. La capa de conformación externa puede comprender una fibra bicomponente de 4 dpf al 100 % en peso basado en el peso de la fibra en la capa. Siendo el 100 % en peso de la fibra bicomponente, las probabilidades de tener fibras sobresalientes, o pelusa, son reducidas significativamente. Las capas de conformación interna y externa pueden tener un peso base de 50 a 130 gramos por metro cuadrado (g/m2) . Esta configuración de peso base, y la rigidez de la capa externa resultante, pueden ser reforzadas adicionalmente por el uso de la trama adhesiva no tejida de 14 a 17 g/m2 hecha por Bostik Findley, Middleton, Mass., EUA. Utilizando estas capas adhesivas no tejidas en-entre el filtro y la capa de conformación (ambos lados del filtro, en-entre la capa de conformación) , el laminado cuando es moldeado actúa de manera semejante a una "viga en forma de I", en donde la nueva estructura es tal que el cuerpo de la máscara es altamente resistente al colapso. Las capas externas moldeadas con una capa adhesiva pueden ser más del 30% y aún más del 40 % más rígidas que los cuerpos de la máscara que no tienen una capa adhesiva. Las máscaras tampoco pueden ser susceptibles a deslaminación en la periferia. A causa de estas características, el peso base de la capa de conformación interna puede ser reducido, lo cual puede mejorar el confort del usuario. La eliminación del sello del perímetro y la eliminación de la necesidad de una configuración resistente a la compresión, corrugada, puede ahorrar costos de manufacturación y puede evitar la compactación del elemento filtrante en esta área. Una etapa de soldadura ultrasónica para sellar el borde perimetral también puede ser eliminada, lo cual también puede reducir los costos de procesamiento durante la manufactura. Además, la máscara puede ser más confortable para un usuario sin un perímetro rígido. Los siguientes ejemplos han sido seleccionados solamente para ilustrar adicionalmente las características, ventajas, y otros detalles de la invención. Se va a entender expresamente, sin embargo, que aunque los ejemplos sirven para este propósito, los ingredientes y cantidades particulares utilizados así como otras condiciones y detalles no van a ser interpretados de una manera que podrían limitar indebidamente el alcance de esta invención. E emplos Métodos de Prueba Los siguientes métodos de prueba fueron utilizados para evaluar las tramas y elementos filtrantes moldeados: Penetración del Material Particulado con Cloruro de Sodio La penetración y caída de presión para el filtro moldeado individual se determinó utilizando un Probador AFT, Modelo 8130, de TSI Incorporated, St. Paul. Minnesota. El cloruro de sodio (NaCl) a una concentración de 20 miligramos por metro cúbico (mg/m3) fue utilizado como una solución de prueba en aerosol. Las soluciones de prueba en aerosol fueron suministradas a una velocidad frontal de 13.8 centímetros por segundo (cm/s) . La calda de presión arriba del espécimen del filtro moldeado fue medida durante la prueba de penetración y se reportó en milímetros de agua (mm H20) . Método de Prueba para la Determinación de la Rigidez del Articulo Moldeado La rigidez de un elemento filtrante moldeado fue medida utilizando un Probador de Rigidez King disponible de Jaking & Co., Greensboro, North Carolina. La rigidez es determinada como la fuerza requerida para empujar una sonda, con caras planas, de 2.54 cm de diámetro, 8.06 cm (3.175 pulgadas) de manera longitudinal en el elemento filtrante. El elemento de sonda fue colocado fuera del elemento filtrante y fue orientado perpendicular a la plataforma sobre la -cual el elemento filtrante es colocado para la prueba. Para una máscara facial filtrante moldeada, la máscara facial es colocada sobre una plataforma con el lado convexo de la máscara volteado hacia, y centrado bajo, la sonda. La sonda fue descendida entonces hacia la máscara a una velocidad de 32 mm/segundo, poniendo en contacto la máscara facial y comprimiéndola hasta el grado especificado (21 milímetros) . Al final del descenso total de la sonda, la fuerza (en Newtons) requerida para comprimir el artículo fue registrada.
Factor de Calidad (QF) El factor de calidad es determinado como sigue. La penetración y la caida de presión son utilizadas para calcular un factor de calidad "valor QF" del log natural (Ln) de la penetración del NaCl por la siguiente fórmula:
(1/mm H20) = -Ln ( (%) Penetración de NaCl/Caida de Presión (mm Hg)
Un valor de QF inicial más elevado indica un funcionamiento de filtración inicial mejorado. Los valores de QF reducidos se correlacionan efectivamente con un funcionamiento de la filtración reducido. Ej emplo I Una máscara con forma de taza de la invención fue preparada primero estratificando, conformando, y uniendo los materiales filtrantes conjuntamente en una secuencia S«A*F»A»S en donde S representa una capa de conformación, A representa una capa adhesiva, y F representa una capa de filtración. El material para la capa de conformación fue una fibra cortada de unión térmica [T-254, 4 denier, por 38 mm de longitud de corte, composición PET del núcleo, Forro COPET] disponible de Kosa, Charlotte, North Carolina. Las fibras para la capa de conformación fueron formadas en una trama a un peso base de 63 g/m2 de capas interna y externa utilizando un aparato Rando Webber neumático. La capa adhesiva fue una trama adhesiva no tejida PE-85-12 disponible de Bostik Findley, Middleton, Massachusetts . La trama filtrante tuvo un peso base de 35 gramos por metro cuadrado, tamaño de fibra de 4.7 µ?a de diámetro efectivo de la fibra (EFD) , como se calculó de acuerdo con el método descrito en Davis, C. N., The Separatlon Of Airborne Dust Partióles, Institution of Mechanical Engineers, Londres, Proceedings IB, 1952, 0.50 milímetros (mm) de espesor. La trama de microfibra soplada se hizo a partir de polipropileno Fina 3960 (de Fina Oil and Chemical Co., Houston, Texas) y fue tratada con un arco en corona e hidrocargada como se describió en la patente ' 507 de Angadjivand et al. La relación en peso de los componentes utilizados en el componente de microfibra soplada fueron de 98.5% de polipropileno, y 1.5 % de pigmento Verde. El pigmento verde suministrado por AmeriChem, Concord, North Carolina. El moldeo de la, trama estratificada se hizo oprimiendo las capas ensambladas entre los moldes hembra y macho correspondientes. El molde hembra tuvo un peso de aproximadamente 55 mm y tuvo un volumen de 310 cm3. En este método de moldeo en caliente, la mitad superior e inferior del molde fueron calentadas hasta aproximadamente 105 °C, y las tramas fueron colocadas entre las mitades del molde. El molde calentado fue cerrado entonces en un hueco de 1.27 hasta 2.29 mm, durante aproximadamente 10 a 15 segundos de tiempo de secado. Después del tiempo especificado, el molde fue abierto y el producto moldeado fue removido. La máscara con forma de taza, moldeada, fue evaluada para verificar la resistencia a la compresión y la penetración de las partículas. Los resultados se dan en la Tabla 1. La penetración inicial, y la caída de presión de la máscara facial moldeada fueron medidas utilizando la prueba de penetración de partículas AFT 8130. La rigidez del elemento fue medida por el Método de Prueba de la Determinación de la Rigidez del Artículo Moldeado. Los resultados de prueba son descritos en la Tabla 1 posterior. Ejemplo Comparativo I Una máscara comparativa fue preparada y probada de la manera que se describió en el Ejemplo 1 excepto que ninguna capa adhesiva fue utilizada en la construcción. Los resultados de prueba se dan en la Tabla 1.
Tabla 1
Los datos demuestran que una mejora en la rigidez sin reducción substancial en el funcionamiento respiratorio puede ser lograda por un producto de la invención sobre el mismo producto sin la construcción de la invención. Estos datos también ilustran que utilizando el efecto reforzador de la viga del cuerpo de la máscara de la invención, laminado, se puede lograr un incremento del 48% en la rigidez y la memoria de la forma correspondiente con valores comparativos en la calda de presión, penetración, o factor de calidad. Esta invención puede adaptarse a varias modificaciones y alteraciones sin apartarse del alcance de la misma. En consecuencia, se va a entender que esta invención no va a estar limitada a lo descrito anteriormente, sino que va a ser controlada por el conjunto de limitaciones descritas en las siguientes reivindicaciones y cualesquiera equivalentes de las mismas. También se va a entender que esta invención puede ser practicada adecuadamente en la ausencia de algún elemento no descrito específicamente aquí. Se hace constar que con relación a esta fecha el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.