PL183726B1

PL183726B1 - Kompozytowa opaska na głowę i sposób wytwarzania kompozytowej opaski na głowę

Info

Publication number: PL183726B1
Application number: PL97328811A
Authority: PL
Inventors: John W. Bryant; Desmond T. Curran; James F. Dyrud; Christopher P. Henderson; Dennis L. Krueger; Harold J. Seppala; Williams I. Elfed
Original assignee: Minnesota Mining & Mfg
Priority date: 1996-03-08
Filing date: 1997-01-30
Publication date: 2002-07-31
Also published as: DK0884958T3; HUP9901864A3; PL328811A1; HUP9901864A2; KR19990087588A; EP0884958A1; JP2001505070A; CN1122464C; DE69703614D1; DE69703614T2; CZ285598A3; EP0884958B1; ES2152082T3; AU1843997A; CN1213276A; BR9707846A; KR100467924B1; US6070579A; ZA971616B; WO1997032493A1

Abstract

1. Kompozytowa opaska na glowe mocowana do maski twarzowej, posiadajaca dyskretny elastyczny rdzen oraz ciagla termoplastyczna warstwe naskórkowa zna- mienna tym, ze zawiera co najmniej jeden dyskretny elastomeryczny rdzen (3) oraz przymocowana do niego co najmniej jedna ciagla termoplastyczna warstwe naskórko- wa (2, 4) , przy czym kompozytowa opaska (100) na glowe mocowana do maski twarzowej ma pierwszy modul w stanie nieaktywnym i drugi mniejszy modul w stanie aktywnym, zas termoplastyczna warstwa naskórkowa (2, 4) tworzy mikroteksturowana, trwale odksztalcona warstwe naskórkowa gdy kompozytowa opaska (100) jest w stanie aktywnym. 7 Sposób wytwarzania kompozytowej opaski na glowe, w którym kompozytowa opaske na glowe mocuje sie do maski twarzowej, znamienny tym, ze przygoto- wuje sie wykrój (70) maski twarzowej posiadajacej lewe i prawe miejsce mocowania (62, 64) opaski na glowe, przy czym wykrój (70) maski twarzowej ma droge przebiegajaca pomiedzy lewym a prawym miejscem mocowania (62, 64) opaski na glowe, a nastepnie przygotowuje sie kompozy- towa opaske (100) na glowe przez mocowanie co najmniej jednego dyskretnego elastomerycznego rdzenia (3) do co najmniej jednej ciaglej termoplastycznej warstwy naskór- kowej (2, 4), przy czym w kompozytowej opasce (100) na glowe umieszcza sie pierwszy modul w stanie nieaktyw- nym i drugi mniejszy modul w stanie aktywnym,....... Fig. 2 PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest kompozytowa opaska na głowę oraz sposób wytwarzania kompozytowej opaski na głowę. Kompozytowa opaska jest przeznaczona do mocowania maski twarzowej lub respiratora i jest skonstruowana z elastomerycznego kompozytu.

Respiratory filtrujące lub maski twarzowe używane są w wielu różnych zastosowaniach, kiedy trzeba chronić układ oddechowy człowieka przed cząstkami zawieszonymi w powietrzu lub przed nieprzyjemnymi albo trującymi gazami. Są one również często noszone przez personel medyczny, aby uniemożliwić rozprzestrzenianie się szkodliwych mikroorganizmów do lub od użytkownika.

Respiratory można podzielić na respiratory jednorazowego użytku, które są wyrzucane po użyciu, respiratory o niewielkiej możliwości regeneracji, w których filtr jest wymienialny, oraz respiratory wielokrotnego użytku, w których niektóre lub wszystkie części składowe są wymienne. Maski na twarz jednorazowego użytku są zwykle uformowane w kształcie miski lub w postaci płasko złożonej. Postać płasko złożona ma zalety polegające na tym, że może być przenoszona w kieszeni użytkownika aż będzie potrzebna i z powrotem składana płasko, by utrzymywać czystość wewnątrz maski, kiedy nie jest ona używana.

Płasko składane respiratorowe maski twarzowe są zwykle zbudowane z jednej lub wielu wstęg tkaniny rozmieszczonych tak, aby powstał wykrój maski twarzowej. Dodane są fałdy i zagięcia w celu mocowania tych wstęg tkaniny w kształcie żądanym w przypadku maski twarzowej. Konstrukcje takie mogą posiadać element usztywniający, by utrzymywać twarzową poza kontaktem z twarzą użytkownika. Usztywnienie zostało również zapewnione przez zgrzanie fałdy w poprzek szerokości maski twarzowej w laminowanej strukturze lub przez wykonanie szwu w poprzek szerokości maski.

Niektóre płasko złożone maski twarzowe zawierają fałdy, które są centralnie zgięte w kierunku poziomym, by utworzyć przeciwległe powierzchnie czołowe górną i dolną. Maska twarzowa ma co najmniej jedną poziomą fałdę zasadniczo pośrodku względem przeciwległych czół, aby skrócić perspektywicznie czynnik filtrujący w wymiarze pionowym oraz co najmniej jedną dodatkową poziomą fałdę w każdym z tych przeciwległych czół. Środkowa fałda jest krótsza, jeśli chodzi o wymiar poziomy, niż fałdy w przeciwległych czołach, które są krótsze, jeśli chodzi o wymiar poziomy, niż maksymalny wymiar poziomy czynnika filtracyjnego. Środkowa fałda wraz z fałdami w przeciwległych czołach tworzy samonośną kieszeń.

Inna znana płasko składana maska twarzowa zawiera kieszeń z giętkiego filtracyjnego materiału arkuszowego, mającego zasadniczo zwężający się kształt z otwartą krawędzią przy większym końcu kieszeni i zamkniętym, końcem przy mniejszym końcu kieszeni. Zamknięty koniec kieszeni, utworzony z liniami zagięcia, tworzy zasadniczo czworoboczną powierzchnię zawierającą trójkątne powierzchnie zagięte tak, by przebiegały do wewnątrz kieszeni. Tę trójkątne powierzchnie są zwrócone do siebie i są względnie pochylone do siebie podczas użycia.

Dalszy przykład znanej płasko składanej maski twarzowej ma górną część i dolną część z zasadniczo środkową częścią pomiędzy nimi. Ta środkowa część korpusowej części jest zagięta wstecz wokół pionowej fałdy lub linii zagięcia, która zasadniczo dzieli ją na połowę. To zagięcie lub linia fałdy, kiedy maska jest noszona, jest bardziej lub mniej usytuowana zgodnie z wyimaginowaną linią pionową przechodzącą przez środek czoła, nosa lub przez środek ust. Górna część tej części korpusowej przebiega do góry pod pewnym kątem od górnej krawędzi części środkowej tak, że jej górna krawędź styka się z grzbietem nosa lub z obszarem kości policzkowej na twarzy. Dolna część korpusowej części przebiega do dołu i w kierunku gardła od dolnej krawędzi części środkowej, tak aby zapewnić przykrycie pod podbródkiem użytkownika. Maska ta przykrywa wargi i usta użytkownika, ale nie dotyka ich bezpośrednio.

Ukształtowane miskowo maski twarzowe są wykonane z kieszeni z arkuszowego materiału filtrującego, która ma przeciwległe ściany boczne, zasadniczo zwężający się kształt z otwartym końcem przy większym końcu i zamkniętym końcem przy mniejszym końcu. Krawędź tej kieszeni przy zamkniętym końcu jest łukowo wygięta na zewnątrz, np. określona przez przecinające się linie proste i/lub krzywe, a zamknięty koniec ma linie zagięcia, określające powierzchnię, która jest zaginana do wewnątrz zamkniętego końca kieszeni, by utwo4

183 726 rzyć zasadniczo stożkowe, przebiegające do wewnątrz zagłębienie w celu usztywnienia kieszeni, by uniemożliwić jej zapadnięcie się do twarzy użytkownika przy wdychaniu.

Maski twarzowe jednorazowego użytku często polegają na nieruchomym, elastycznym pasie mocującym maskę do głowy użytkownika. Opaski na głowę do maski ukształtowanej miskowo lub do płasko składanej maski twarzowej muszą być konstruowane tak, aby zapewnić wystarczającą siłę do przytrzymywania maski twarzowej pewnie na miejscu z wytwarzaniem docisku zapewniającego komfort dla użytkowników mających różne wymiary. Niewystarczająca siła może spowodować nieszczelność wokół obwodu maski twarzowej. Różnice kształtu i sztywności masek twarzowych, jak również różnice wielkości i kształtu użytkowników utrudniają określenie uniwersalnej wartości siły taśmy. W przypadku lekkich masek twarzowych jednorazowego użytku wydaje się, że odpowiednia będzie wartość siły taśmy 100150 G w zakresie 20-300% wydłużenia.

Aby stworzyć opaskę na głowę o wystarczającej sile taśmy, by spowodować odpowiednie uszczelnienie pomiędzy maską twarzową a twarzą w strefie komfortu największej kategorii użytkowników, producenci zwykle wybierali długie segmenty taśm na głowę skonstruowane z materiałów o małym module. Przykładowo opaski na głowę mają zwykle wymiar 15,2-35,6 cm (6-14 cali). Pospolite materiały opasek na głowę obejmują kauczuk naturalny, poliizopren, poliuretan oraz naturalne i syntetyczne elastyczne oploty i tkaniny. Opaski na głowę są zwykle dłuższe niż odległość pomiędzy miejscami mocowania opaski na głowę mierzona wzdłuż osi przecinającej miejsca mocowania opaski na głowę lub mierzona wzdłuż powierzchni wykroju maski twarzowej. Opaski na głowę o długości większej niż długość jednostkowa pomiędzy miejscami mocowania wykroju maski twarzowej są trudne do montowania na urządzeniach produkcyjnych o dużej prędkości z wielu powodów. Przykładowo zwis lub nadmiar materiału opaski na głowę może przeszkadzać w ruchu wykrojów maski twarzowej wzdłuż linii produkcyjnej. Trudno jest manipulować podatnymi elastycznymi materiałami opaski na głowę na szybkim sprzęcie produkcyjnym. Im większa jest prędkość urządzenia produkcyjnego, tym większy jest stopień trudności w ustawianiu opaski na głowę w prawidłowych miejscach mocowania.

Niektóre materiały elastomeryczne stosowane na opaski na głowę, takie jak naturalny kauczuk, są bardzo lepkie. Materiały te często traktuje się talkiem lub innymi proszkami, by ułatwić manipulowanie nimi i zwiększyć wygodę dla użytkownika. Talk może jednak gromadzić się w urządzeniu produkcyjnym. Nieodpowiednie lub nierówne doprowadzanie talku może spowodować trudności w manipulowaniu materiałem opaski na głowę. Ponadto proces wykorzystywania szybkiego urządzenia produkcyjnego może być dodatkowo skomplikowany przez mocowanie wielu opasek na głowę, takich jak opaska na głowę i opaska na szyję, do jednego wykroju maski twarzowej.

Kompozytowa opaska na głowę, charakteryzuje się tym, że zawiera co najmniej jeden dyskretny elastomeryczny rdzeń oraz przymocowaną do niego co najmniej jedną ciągłą termoplastyczną warstwę naskórkową, przy czym kompozytowa opaska na głowę mocowana do maski twarzowej ma pierwszy moduł w stanie nieaktywnym i drugi mniejszy moduł w stanie aktywnym, zaś termoplastyczna warstwa naskórkowa tworzy mikroteksturowaną, trwale odkształconą warstwę naskórkową, gdy kompozytowa opaska jest w stanie aktywnym.

Korzystnym jest, że maska twarzowa zawiera wykrój posiadający lewe i prawe miejsce mocowania, zaś kompozytowa opaska na głowę, z co najmniej jedną termoplastyczną warstwą naskórkową przymocowaną do elastomerycznego rdzenia, jest przymocowana do co najmniej jednego z miejsc mocowania, przy czym kompozytowa opaska ma jednostkową długość przebiegającą pomiędzy lewym a prawym miejscem mocowania opaski na głowę. Elastomeryczny rdzeń i co najmniej jedna termoplastyczna warstwa naskórkowa są w ciągłym kontakcie w stanie aktywnym, zaś co najmniej jeden elastomeryczny rdzeń zawiera zasadniczo płaską strukturę. Co najmniej jeden elastomeryczny rdzeń może zawierać również wiele podłużnych rdzeni. Również korzystnym jest gdy droga opaski na głowę jest zgodna z osią przechodzącą przez lewe i prawe miejsce mocowania opaski na głowę.

Sposób wytwarzania kompozytowej opaski na głowę, w którym kompozytową opaskę na głowę mocuje się do maski twarzowej, charakteryzuje się tym, że przygotowuje się wykrój

183 726 maski twarzowej posiadającej lewe i prawe miejsce mocowania opaski na głowę, przy czym wykrój maski twarzowej ma drogę przebiegającą pomiędzy lewym a prawym miejscem mocowania opaski na głowę, a następnie przygotowuje się kompozytową opaskę na głowę przez mocowanie co najmniej jednego dyskretnego elastomerycznego rdzenia do co najmniej jednej ciągłej termoplastycznej warstwy naskórkowej, przy czym w kompozytowej opasce na głowę umieszcza się pierwszy moduł w stanie nieaktywnym i drugi mniejszy moduł w stanie aktywnym, zaś termoplastyczna warstwa naskórkowa tworzy mikroteksturowaną, trwale odkształconą warstwę naskórkową, kiedy kompozytowa opaska na głowę jest w stanie aktywnym, po czym umieszcza się kompozytową opaskę wzdłuż drogi opaski na głowę, a następnie mocuje się kompozytową opaskę do co najmniej jednego z miejsc mocowania opaski na głowę.

Korzystnie, zgodnie ze sposobem według wynalazku, mocuje się co najmniej jeden elastomeryczny rdzeń posiadający zasadniczo płaską konstrukcję. Również korzystnie mocuje się co najmniej jeden elastomeryczny rdzeń zawierający wiele podłużnych rdzeni.

Definicje zastosowane w opisie wynalazku:

Maska twarzowa oznacza tu respiratory, maski chirurgiczne, maski do czystych pomieszczeń, osłony twarzy, maski przeciwpyłowe i wiele innych okryć twarzy.

Droga opaski na głowę oznacza tu drogę pomiędzy lewym a prawym miejscem zamocowania mierzoną zasadniczo wzdłuż powierzchni wykroju maski twarzowej lub wzdłuż osi przechodzącej przez lewy i prawy punkt zamocowania.

Materiał elastyczny uaktywniany przez rozciąganie oznacza tu materiał, który ma pierwszy moduł przed uaktywnieniem przez rozciąganie i drugi mniejszy moduł po uaktywnieniu przez rozciąganie. Niektóre elastyczne materiały uaktywniane przez rozciąganie zwiększają również swą długość po uaktywnieniu przez rozciąganie. Moduł jest mierzony przy początkowym nachyleniu krzywej naprężenie-wydłużenie, niezależnie czy mierzy się przed czy po uaktywnieniu przez rozciąganie.

Spajanie cieplne oznacza spajanie materiałów posiadających składnik termoplastyczny przy użyciu gorącego pręta, zgrzewania ultradźwiękowego lub impulsowego albo innego procesu łączenia termicznego.

Termoplastyczny oznacza materiał polimerowy posiadający składnik termoplastyczny, który może zawierać poliolefiny, poliestry, polieteroestry i poliamidy. Przykłady odpowiednich termoplastycznych polimerów obejmują, tylko na zasadzie ilustracji, takie poliolefiny jak polietylen, polipropylen, poli(l-buten), poli(2-buten), poli(ł-penten), poli(2-penten), poli (3metylo-1-penten), poli(4-metylo-l-penten), l,2-poli-l,3-butadien, l,4-poli-l,3-butadien, poliizopren, polichloropren, poliakrylonitryl, polioctan winylu, polichlorek widylidenu, polistyren itp.; takie poliestry jak politereftalan etylenu, politereftalan tetrametylenowy, politereftalan cykloheksyleno-1,4-dwumetylenowy, lub poli(oksymetaleno-1,4-cykloheksylenometylenoksy-tereftaloil) itp.; takie polieteroestry jak poli(oksyetyleno)-poli(butylenotereftalan), poli(oksytrimetyleno)-poli(butylenotereftalan), poli(oksytetrametyleno)-poli(butylenotereftalan), poli(oksytetrametyleno)-poli(etylenotereftalan) itp.; oraz takie poliamidy jak poli(kwas 6aminokapronowy) albo poli(kaprolaktam), poli(heksametylenoadypamid), poli(heksametylenosebacamid), poli(kwas 11-aminoundekanoinowy) itp.

Długość jednostkowa oznacza tu odległość pomiędzy lewym a prawym zamocowaniem mierzoną zasadniczo wzdłuż powierzchni wykroju maski twarzowej lub wzdłuż osi przechodzącej przez punkty lewego i prawego zamocowania.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przykładową krzywą siła-wydłużenie materiału opaski na głowę, fig. 2 - segment p^^lk^rojju el&stomeiycanego kompozytu, fig. 3 - segment przekroju z fig. 2 - kompozytu z mikrostukturowaniem spowodowanym przez jednoosiowe rozciąganie, fig. 4Aschematyczną ilustrację przykładowego procesu wytwarzania do mocowania wieloczęściowej opaski na głowę do płasko składanego respiratora, fig. 4B-4D - konfiguracje wstęgi pośredniej przykładowego procesu wytwarzania z fig. 4A, fig. 5A - pasek masek twarzowych z dwuczęściową opaską na głowę o jednostkowej długości, fig. 5B - widok z góry wstęgi tkaniny zawierającej wiele przykładowych masek twarzowych z dwuczęściową opaską na głowę o jednostkowej długości, fig. 6A-6J - alternatywne przykładowe konfiguracje opaski na głowę,

183 726 fig. 7 - widok perspektywiczny przykładowego płasko składanego respiratora pokazanego w konfiguracji otwartej, fig. 8 - widok perspektywiczny przykładowego płasko składanego respiratora w konfiguracji złożonej, fig. 9 - widok perspektywiczny przykładowego płasko składanego respiratora z dwuczęściową opaską na głowę mocowaną wzdłuż jego przedniej powierzchni, fig. 10 - widok perspektywiczny przykładowego płasko składanego respiratora z jednoczęściową, opaską na głowę przymocowaną wzdłuż powierzchni tylnej, fig. 11 - widok perspektywiczny przykładowego płasko składanego respiratora z jednoczęściową opaską na głowę przymocowaną wzdłuż jego przedniej powierzchni, fig. 12 - dwuczęściową opaskę na głowę przebiegaj ącą wzdłuż drogi opaski na głowę przez zawór wydechowy i przednią powierzchnię miskowo ukształtowanej maski twarzowej, fig. 13 - dwuczęściową opaskę na głowę przebiegającą wzdłuż drogi opaski na głowę przechodzącej przez tył miskowo ukształtowanej maski twarzowej, fig. 14 - jednoczęściową opaskę na głowę przebiegającą wzdłuż drogi opaski na głowę przechodzącej przez zawór wydechowy i przedmą powierzchnię miskowo ukształtowanej maski twarzowej, fig. 15 - jednoczęściową opaskę na głowę przebiegającą wzdłuż drogi opaski na głowę przechodzącej przez tył miskowo ukształtowanej maski twarzowej, fig. 16 - dwuczęściową opaskę na głowę przebiegającą wzdłuż drogi opaski na głowę przechodzącej przez przednią powierzchnię miskowo ukształtowanej maski twarzowej, fig. 17 - dwuczęściową. opaskę na głowę przebiegającą wzdłuż drogi opaski na głowę przechodzącej przez tył miskowo ukształtowanej maski twarzowej, fig. 18 - jednoczęściową opaskę na głowę przebiegającą wzdłuż drogi opaski na głowę przechodzącej przez przednią powierzchnię miskowo ukształtowanej maski twarzowej fig. 19 - jednoczęściową opaskę na głowę przebiegającą wzdłuż drogi opaski na głowę przechodzącej przez tył miskowo ukształtowanej maski twarzowej, fig. 20 - dwuczęściową opaskę na głowę przebiegającą wzdłuż drogi opaski na głowę przechodzącej przez zawór wydechowy i przednią powierzchnię płasko składanej maski twarzowej, fig. 21 - jednoczęściową opaskę na głowę przebiegającą wzdłuż drogi opaski na głowę przechodzącej przez zawór wydechowy i przednią powierzchnię płasko składanej maski twarzowej, fig. 22 - zastosowanie dwuczęściowej opaski na głowę na przykładowej masce twarzowej, fig. 23 - jednoczęściową opaskę na głowę przymocowaną do przykładowej maski twarzowej, zaś fig. 24 - opaskę na głowę w postaci ciągłej pętli zamocowaną przez wykrój maski twarzowej.

Zadaniem opaski na głowę jest przytrzymywanie aparatu oddechowego na twarzy użytkownika z siłą wystarczającą do zapobiegania nieszczelności, przy czym opaska ta nie powinna wywierać tak dużej siły, aby aparat oddechowy był niewygodny w użyciu. Pożądane jest również wyposażenie respiratora w opaskę głowy o jednym wymiarze, która może być noszona przez wszystkich użytkowników pomimo różnicy wielkości głowy. Wymagania te mogą być spełnione przez elastomeryczne paski głowy według przedmiotowego wynalazku. W idealnym przypadku niewielka długość opaski głowy powinna zapewniać stosunkowo dużą siłę, aby spełnić wymagania minimalnej siły dla użytkownika mającego mniejszą głowę, a dalsza długość powinna zapewniać prawie stałą siłę lub co najmniej mniejsze zwiększenie siły, aby spełnić wymagania użytkownika o większej głowie.

Stwierdzono, że w przypadku wielu lekkich respiratorów jednorazowego użytku potrzebna jest minimalna siła 30 G, by zapewnić wystarczająco szczelne dopasowanie, a korzystna jest siła co najmniej około 50 G. Stwierdzono jednak, że zwykle zadowalająca jest maksymalna siła około 300 G, a korzystna jest maksymalna siła około 200 G. Siły te odpowiadają wydłużeniu opaski na głowę około 15-120% w przypadku korzystnego materiału opaski. Pożądane jest również umożliwienie rozciągania opaski na głowę do około 300% lub więcej bez wymagania nieodpowiedniej siły w celu łatwego umieszczenia opaski na głowie lub na okryciu głowy.

Ponieważ długość nieregulowanej opaski na głowę jest ustalona dla danego respiratora, zmienne, z którymi projektant respiratora musi pracować, zawieraj ą wybór elastomerycznego materiału, jego szerokość i jego grubość. Dla danego wydłużenia siła będzie proporcjonalna zarówno do szerokości jak i do grubości elastomerycznego materiału. Szerokości opasek na głowę są typowo w zakresie 6-10 mm. Odpowiedniość danego materiału opaski na głowę i jego grubości można określić przez następującą procedurę. Na podstawie krzywej siła 183 726 wydłużenie (lub krzywej naprężenie-odkształcenie) siła potrzebną do spowodowania takiego wydłużenia, by pasowało do najmniejszej wielkości głowy, na przykład 30%, jest porównywana z grubością elastomerycznego materiału przy stałej szerokości w powyższym zakresie typowych szerokości. Grubości zapewniające siłę 30 G lub większą są odpowiednie do spełnienia wymagania minimalnej siły, a grubości dające siłę 50 G lub większą są korzystne. Podobnie na podstawie krzywej siła-wydłużenie siłę potrzebną do uzyskania wydłużenia zapewniającego dopasowanie do maksymalnej wielkości głowy, na przykład 160%, porównuje się z grubością elastomerycznego materiału. Grubości zapewniające siłę 300 G lub mniejszą są odpowiednie do spełnienia wymagania maksymalnej siły, a grubości zapewniające siły 200 G lub mniejsze są korzystne. Grubości spełniające oba wymagania są odpowiednie do stosowania w tym wynalazku.

W jednym przykładzie realizacji materiał opaski na głowę jest uaktywnianym przez rozciąganie kompozytem elastomerycznym, który ma pierwszy moduł, kiedy jest w stanie nieaktywnym, oraz drugi mniejszy moduł, kiedy jest w stanie aktywnym. Ten elastomeryczny kompozyt jest zwykle wydłużany 200-600% podczas uaktywniania przez rozciąganie i pozostawiany do powrotu. Uaktywniony przez rozciąganie kompozyt elastomeryczny dąży do trwałego wydłużenia około 25-75% po uaktywnieniu przez rozciąganie. Dodatkowo uaktywnienie przez rozciąganie orientuje cząsteczki na naskórku materiału opaski na głowę na tworzenie mikrostrukturowanej powierzchni, która jest zarówno wzrokowo jak i dotykowo odróżnialną od materiału opaski na głowę w stanie nieaktywnym. Początkowy większy moduł kompozytu elastomerycznego w stanie nieaktywnym lub częściowo aktywnym pomaga w manipulowaniu materiałem podczas produkcji. Normalne materiały elastyczne są znacznie bardziej wrażliwe na skuteczne zmiany długości powodowane przez zmiany naprężenia na urządzeniu doprowadzającym i mocującym.

Aktywowane przez rozciąganie kompozyty elastomeryczne użyteczne dla przedmiotowego wynalazku mogą być skonstruowane z elastomerycznego rdzenia otoczonego przez nieelastyczną osnowę, która po rozciągnięciu i pozostawieniu do powrotu do normalnego stanu będzie tworzyć elastomeryczny kompozyt, taki jak opisano w patencie USA nr 5.429.856 (Krueger i inni) i w patencie USA nr 4.880-682 (Hazelton i inni).

Odmienny kompozyt elastomeryczny jest opisany w dopuszczonym patencie USA nr 5.501.679, (Krueger). Ten elastomeryczny kompozyt jest nielepkim wielowarstwowym laminatem elastomerycznym zawierającym co najmniej jeden elastomeryczny rdzeń i co najmniej jedną względnie nieelastomeryczną warstwę naskórka. Warstwa naskórka jest rozciągana poza swą granicę sprężystości i jest zwalniana wraz z rdzeniem, tak aby utworzyć mikrostrukturowaną warstwę naskórka. Mikrostruktura oznacza, że powierzchnia zawiera nieregulamości lub fałdy w postaci szczytów i dolin, które są dostatecznie małe, by były odczuwane jako tak gładkie łub miękkie, jak ludzka skóra. W celu zobaczenia szczegółów tej mikrostrukturowanej tekstury konieczne jest powiększenie tych nieregulamości. Krzywa siła-wydłużenie dla jednego przykładowego wykonania elastomerycznego kompozytu w stanie aktywnym odpowiadającym przeciętnej sile zmierzonej podczas wyjściowego cyklu wydłużania i cyklu powrotnego przedstawiona jest na fig. 1. Krzywa O jest krzywą siła-wydłużenie w wyjściowym kierunku wydłużenia, a krzywa R jest krzywą siła-wydłużenie w kierunku powrotnym.

Warstwa elastomeryczna może szeroko zawierać dowolny materiał, który nadaje się do kształtowania w warstwę foliową i ma właściwości elastomeryczne w warunkach otoczenia. Elastomeryczne oznacza, że materiał będzie zasadniczo powracać do swego początkowego kształtu po rozciągnięciu. Ponadto korzystnie elastomer będzie zachowywać tylko niewielką trwałą deformację po odkształceniu i zwolnieniu, która to deformacja jest korzystnie mniejsza niż 20%, a korzystniej mniejsza niż 10% umiarkowanego wydłużenia, np. 400-500%. Zasadniczo może być zaakceptowany każdy elastomer, który nadaje się do rozciągania do takiego stopnia, który powoduje względnie stałą odkształcenie trwałe we względnie nieelastycznej warstwie naskórkowej. Wydłużenie może wynosić nawet tylko 50%. Korzystnie jednak elastomer nadaje się do wydłużenia 300-1200% w temperaturze pokojowej, a najkorzystniej 600-800% w temperaturze pokojowej. Elastomerem mogą być zarówno czyste elastomery i mieszanki z fazą lub zawartością elastomeryczną, które będą jeszcze wykazywać znaczne właściwości elastomeryczne w temperaturze pokojowej.

183 726

Warstwa naskórkowa może być utworzona z każdego półkrystalicznego lub bezpostaciowego polimeru, który jest mniej elastyczny niż warstwy rdzeniowe i będzie podlegać trwałemu odkształceniu przy procencie rozciągnięcia, któremu podlega elastomeryczny kompozyt. Dlatego słabo elastyczne związki, takie jak niektóre elastomery olefinowe, np. elastomery etylenowo-propylenowe lub elastomery z terpolimeru etylenowo-propylenowodienowego albo kopolimery etylenowe, np. etylenowy octan winylu, mogą być stosowane jako warstwy naskórkowe, albo oddzielnie, albo w mieszaninie. Jednakże warstwą naskórkową jest zwykle poliolefina, taka jak polietylen, polipropylen, polibutylen albo kopolimer polietylenowo-polipropylenowy, ale może też być w całości lub w części poliamid, taki jak nylon, poliester, taki jak politereftalan etylenowy, polifluorek winylidenu, poliakrylan, taki jak polimetakrylan metylu itp., oraz ich mieszaniny. Na materiał warstwy naskórkowej może mieć wpływ rodzaj wybranego elastomeru. Jeżeli elastomeryczny rdzeń styka się bezpośrednio z warstwą naskórkową, wówczas ta warstwa naskórkowa powinna mieć wystarczającą adhezję do warstwy elastomerycznego rdzenia, tak że nie będzie się łatwo odwarstwiać. Ponadto tam, gdzie elastomeryczny rdzeń o dużym module jest stosowany z bardziej miękką polimerową warstwą naskórkową, może nie powstawać powierzchnia mikrostrukturowana.

Warstwa naskórkowa jest używana w połączeniu z elastomerycznym rdzeniem i może być albo warstwą zewnętrzną, albo warstwą wewnętrzną (np. umieszczoną pomiędzy dwiema warstwami elastomerowymi). Używana jako zewnętrzna lub wewnętrzna warstwa naskórkowa będzie modyfikować elastyczne właściwości elastomerycznego kompozytu.

Jedną zaletą elastomerycznego kompozytu przedstawionego w opisie patentowym USA 5.501.679 jest możliwość kontrolowania mechanizmu skurczowego powrotu kompozytu zależnie od warunków tworzenia folii, od natury elastomerycznego rdzenia, od natury warstwy naskórkowej, od sposobu rozciągania kompozytu i od względnej grubości warstw elastomerycznej i naskórkowej. Przez kontrolowanie tych zmiennych zgodnie z zasadami podanymi w opisie patentowym US 5.501.679 elastomeryczny kompozyt może być skonstruowany tak, aby odzyskiwał pierwotny kształt natychmiast, po pewnym czasie lub po aktywacji ciepłem.

Przy bardzo grubych naskórkach prawie nie ma mikrostruktury powierzchniowej wytwarzanej przy dowolnym stosunku rozciągania, nawet przy doprowadzaniu ciepła. Elastomeryczny kompozyt zachowuje względnie sta-łą. szerokość po rozciągnięciu. Ta właściwość braku przewężenia pomaga w zabezpieczeniu, by kompozyt nie wgryzał się w skórę użytkownika. Zasadniczo warstwa naskórkowa będzie przeciwstawiać się sile sprężystości warstwy rdzeniowej przeciwdziałającą silą oporową. Naskórek nie rozciąga się z elastomerem po uaktywnieniu kompozytu, a po prostu rozwija się w sztywny arkusz. Wzmacnia to rdzeń, przeciwstawiając się lub hamując kurczenie się elastomerycznego rdzenia łącznie z tendencją do przewężenia. Mikroteksturowanie jest kontrolowane nie tylko przez sposób rozciągania elastomerycznego kompozytu, ale również przez stopień rozciągnięcia, całkowitą grubość kompozytu, skład warstwy kompozytowej i stosunek rdzenia do naskórka.

Figura 2 przedstawia w przekroju trzywarstwową kompozytową konstrukcję 1, gdzie rdzeń 3 jest rdzeniem elastomerycznym przymocowanym do naskórkowych warstw 2 i 4. Naskórki 2, 4 mogą być z tego samego polimeru lub z różnych polimerów. Taki układ warstwowy jest korzystnie wytwarzany przez proces współwytłaczania. Niezależnie od tego, czy kompozyt jest wytwarzany przez powlekanie, laminowanie, kolejne wytłaczanie, współwytłaczanie lub ich kombinację, wytworzony kompozyt i jego warstwy będą korzystnie miały zasadniczo jednakową grubość w całym kompozycie. Korzystnie warstwy te przebiegają razem na całej szerokości i długości kompozytu. Przy takiej konstrukcji mikroteksturowanie jest zasadniczo równomierne na powierzchni elastomerycznego kompozytu i zapewnia zasadniczo jednakowy współczynnik tarcia na całej powierzchni kompozytu. Kompozyty wytworzone w ten sposób mają zasadniczo jednakowe właściwości elastomeryczne z minimum zjawisk brzegowych, takich jak zwijanie, zmiana modułu, strzępienie itp.

Figura 3 przedstawia schematycznie pospolite wymiary, które są zmienne dla jednoosiowe rozciąganych kompozytów powracających do pierwotnego kształtu. Ogólną teksturą jest szereg regularnie powtarzających się fałd. Zmiennymi tymi są całkowita wysokość A-A', wymiar pomiędzy wierzchołkami B-B' i wymiar pomiędzy wierzchołkiem a doliną C-C'.

183 726

Dalszą właściwością kompozytu przedstawionego na fig. 3 jest to, że kiedy materiał jest rozciągany jednoosiowe i powraca do pierwotnego kształtu, wówczas powstają regularne okresowo powtarzające się fałdy. Oznacza to, że dla każdego dowolnego przekroju poprzecznego odległość pomiędzy sąsiednimi wierzchołkami łub sąsiednimi dolinami jest względnie stała.

Figura 3 przedstawia mikrostrukturowaną powierzchnię, która została rozciągnięta poza granicę sprężystości zewnętrznych naskórkowych warstw 2, 4 w kierunku wzdłużnym i umożliwiono powrót do pierwotnego kształtu, by utworzyła się mikrostrukturowaną powierzchnia. Ta mikrostrukturowaną powierzchnia złożona jest ze stosunkowo systematycznych nieregulamości rozciągniętych jednoosiowo lub dwuosiowo. Nieregulamości te zwiększają nieprzezroczystość powierzchniowych warstw kompozytu, ale zwykle nie powodują pęknięć lub otworów w warstwie powierzchniowej, gdy warstwę tę bada się pod skaningowym mikroskopem elektronowym. Mikroteksturowanie ma również wpływ na właściwości wytwarzanej folii. Jednoosiowe rozciąganie będzie uaktywniać folię, by stała się elastyczna w kierunku rozciągania. Dwuosiowe rozciąganie będzie tworzyć unikatowe powierzchnie przy równoczesnym tworzeniu kompozytu, który będzie rozciągany w wielu kierunkach i zachowa swój miękki dotyk, dzięki czemu tak rozciągnięty kompozyt szczególnie dobrze nadaje się do stosowania na opaskę na głowę. Stwierdzono również, że okres fałd powierzchni mikrostrukturowanej jest zależny od stosunku rdzeń/naskórek. Możliwe jest również stosowanie więcej niż jednego elastomerycznego członu rdzeniowego z odpowiednimi naskórkami i/lub warstwami wiążącymi pomiędzy nimi. Takie wielowarstwowe przykłady wykonania mogą być wykorzystywane do zmieniania elastomerycznych i powierzchniowych właściwości kompozytu.

Stwierdzono również, że sposób rozciągania folii ma wpływ na zaznaczoną różnicę w teksturze mikrostrukturowanej powierzchni. Przykładowo wytłoczoną folię wielowarstwową można rozciągać jednoosiowo, kolejno dwuosiowo lub równocześnie dwuosiowo, przy czym każdy sposób daje unikatową teksturę powierzchni i odmienne właściwości elastomery czne. Kiedy folia jest rozciągana jednoosiowo, fałdy są mikroskopowo drobnymi grzbietami zorientowanymi poprzecznie do kierunku rozciągania. Kiedy kompozyt jest rozciągany najpierw w jednym kierunku, a następnie w kierunku poprzecznym, fałdy utworzone po pierwszym rozciąganiu stają się fałdami wygiętymi i mogą mieć charakter ślimakowy z fałdami poprzecznymi rozmieszczonymi pomiędzy nimi. Możliwe są również inne tekstury, aby uzyskać różne sfałdowane lub pomarszczone odmiany podstawowej fałdy regularnej. Kiedy folia jest rozciągana w obu kierunkach równocześnie, pojawia się tekstura w postaci fałd w przypadkowych kierunkach wzdłużnych. Przy stosowaniu każdej z powyższych metod rozciągania struktura powierzchni jest również zależna, jak podano poprzednio, od użytych materiałów, od grubości warstw, od stosunku grubości warstw i od współczynnika rozciągania.

Ciągłe mikrostrukturowane powierzchnie według wynalazku mogą być zmieniane i kontrolowane przez prawidłowy wybór materiałów i parametrów procesu technologicznego. Różnice we właściwościach materiałowych warstw mogą zmieniać wynikowy mikroteksturowany naskórek, ale stwierdzono, że przez staranny wybór stosunków warstw, całkowitej grubości folii kompozytowej, liczby warstw, stopnia rozciągania i kierunków rozciągania możliwe jest uzyskanie znacznej kontroli nad mikrostrukturą powierzchni kompozytu.

Stopień mikroteksturowania elastomerycznych kompozytów wytworzonych według wynalazku można również opisać w sensie zwiększenia pola powierzchni naskórka. Tam, gdzie kompozyt wykazuje silną teksturę, pole powierzchni będzie znacznie zwiększone. Gdy zwiększa się współczynnik rozciągania, zwiększa się również procentowo pole powierzchni od nie rozciągniętego kompozytu do kompozytu rozciągniętego, który powrócił do pierwotnego kształtu. Zwiększenie pola powierzchni bezpośrednio przyczynia się do całkowitej tekstury i odczucia powierzchni kompozytu.

Równoważenie modułu sprężystości podłużnej rdzenia elastomerycznego i oporów odkształcenia warstwy naskórkowej modyfikuje również charakterystykę naprężenieodkształcenie kompozytu. Może być ona również modyfikowana w celu zapewnienia użytkownikowi większego komfortu, kiedy kompozyt jest używany w opasce na głowę. Ta sto10

183 726 sunkowo stała krzywa naprężenie-odkształcenie może być również taka, aby wykazywała gwałtowny wzrost modułu przy określonym procencie rozciągnięcia, to znaczy w punkcie, w którym naskórek był trwale odkształcony w stanie aktywnym. Nieaktywny lub nie rozciągnięty kompozyt, umożliwia łatwiejsze manipulowanie przy szybkim mocowaniu do maski twarzowej niż w przypadku konwencjonalnego elastiku.

W przykładzie realizacji, gdzie uaktywniany przez rozciąganie, elastomeryczny kompozyt jest wykorzystywany jako opaska na głowę do maski twarzowej, musi być on mocowany do maski w stanie nieaktywnym, częściowo aktywnym lub całkowicie aktywnym. W stanie nieaktywnym materiał opaski na głowę nie jest jeszcze elastomeryczny i umiarkowane naprężenie technologiczne, takie jak przy odwijaniu z rolki, nie spowoduje jego rozciągnięcia. Manipulowanie kompozytami elastomerycznymi korzystnie odbywa się za pomocą sprzętu o dużej prędkości w stanie nieaktywnym. Uaktywnienie przez rozciąganie opaski na głowę może być przeprowadzone w fabryce po przymocowaniu lub też może być przeprowadzone przez użytkownika. Jeżeli jest ono przeprowadzane przez użytkownika, nieaktywna opaska na głowę jest odróżniana wzrokowo i dotykowo od opaski aktywnej, tak że może to zapewniać sygnalizowanie usiłowania użycia przez niepowołane osoby.

Termoplastyczna warstwa naskórkowa struktur kompozytowych przedmiotowej opaski na głowę ma szczególnie gładkie odczucie na skórze i włosach użytkownika. Właściwości te są różne w stosunku do opaski na głowę wykonanej z większości elastomerycznych materiałów, które często zaczepiają i ciągną włosy, a w dotyku na skórze są nieprzyjemne i szorstkie. Uaktywnienie materiałów według wynalazku powoduje, że ta termoplastyczna warstwa naskórkowa staje się mikrostrukturowana, co dodatkowo polepsza łagodne odczucie i komfort tych materiałów na skórze i włosach.

Odmienne materiały elastomeryczne zawierają sprężysty poliuretan, poliizopropen, kopolimery butyleno-styrenowe, takie jak np. termoplastyczne elastomery KRATON™ dostępne z firmy Shell Chemical Co., ale mogą być również wykonane ze sprężystego kauczuku lub pokrytej rozciąganej przędzy, takiej jak spandex, dostępnej z firmy DuPont Co. Alternatywne konstrukcje taśmy mogą również zawierać konstrukcje z otwartą pętlą lub z zamkniętą pętlą, by otaczać głowę użytkownika, jak opisano w patencie USA nr 5.237.986 (Seppala i in.).

Figura 4A-4D jest schematyczną ilustracją przykładowego procesu 20 wytwarzania płasko składanego respiratora, który może być używany z niniejszym sposobem mocowania jednoczęściowej lub wieloczęściowej opaski na głowę. Piankowa część 22 jest umieszczona pomiędzy wewnętrzną przykrywającą wstęgą 24 a czynnikiem filtracyjnym 26. W alternatywnym przykładzie realizacji piankowa część 22 i/lub zacisk 30 nosa mogą być umieszczone na zewnętrznej powierzchni albo wewnętrznej przykrywającej wstęgi 24, albo zewnętrznej przykrywającej wstęgi 32. Materiał wzmacniający 28 jest ewentualnie umieszczony w pobliżu środka na czynniku filtracyjnym 26 . Zacisk 30 nosa jest ewentualnie umieszczony wzdłuż jednej krawędzi czynnika filtracyjnego 26 w pobliżu materiału wzmacniającego 28 na stanowisku 30a zakładania zacisku nosa. Czynnik filtracyjny 26, materiał wzmacniający 28 i zacisk 30 nosa są przykryte zewnęlr/ną przykrywającą wstęgą 32, aby utworzyć wstęgowy zespół 34 pokazany w wyrwaniu (patrz fig. 4B). Ten wstęgowy zespół 34 może być trzymany razem przez siły powierzchniowe, siły elektrostatyczne, spojenie cieplne lub za pomocą kleju.

Zawór wydechowy 36 jest ewentualnie wprowadzony we wstęgowy zespół 34 na stanowisku 36a zakładania zaworu. Stanowisko 36a zakładania zaworu korzystnie wykonuje otwór w pobliżu środka wstęgowego zespołu 34. Krawędzie tego otworu mogą być uszczelnione, aby zmniejszyć do minimum nadmiar materiału wstęgowego. Zawór 36 może być trzymany w otworze przez zgrzewanie, klejenie, pasowanie wciskowe, zaciskanie, zespoły zatrzaskowe lub za pomocą innych odpowiednich środków. Przykładowe maski twarzowe z zaworami wydechowymi są przedstawione na fig. 12-15, 20 i 21.

Jak przedstawiono na fig. 4C, wstęgowy zespół 34 jest zgrzewany i obcinany wzdłuz dopasowanej do twarzy zgrzeiny i wzdłuż brzegowych linii wykończenia 33, 36 na stanowisku 38 pasowania do twarzy. Nadmiar wstęgowego materiału 40 jest usuwany, a przycięty wstęgowy zespół 42 jest przemieszczany do stanowiska składania 44. Stanowisko składania 44 składa górne i dolne części 46, 48 do wewnątrz do środka obciętego wstęgowego zespołu 42 wzdłuż linii zagięcia 50, 52, aby utworzyć złożony wykrój 55 maski twarzowej przedstawiony na fig. 4D.

183 726

Złożony wykrój 55 maski twarzowej jest zgrzewany wzdłuż krawędzi, by utworzyć linie zgrzania 58, 60, w stanowisku 54a wykańczania i mocowania opaski na głowę, przez co wytwarzany jest wykrój 56 maski twarzowej, z którego można usunąć nadmiar materiału poza liniami opaski. Linia zgrzewania 60 sąsiaduje z liniami 33 zgrzewania dopasowania do twarzy i wykańczania krawędzi. Linia 35 zgrzewania dopasowania do twarzy i wykańczania krawędzi jest pokazana linią przerywaną, ponieważ jest ona usytuowana pod górną częścią 46. Materiał 54 opaski na głowę, tworzący opaskę 100 na głowę, jest umieszczony na wykroju 55 złożonej maski twarzowej wzdłuż drogi H opaski na głowę, przebiegającej pomiędzy lewym i prawym miejscem mocowania 62, 64 opaski na głowę. Opaska 100 na głowę jest mocowana do wykroju 55 maski twarzowej w miejscach 62, 64 mocowania opaski na głowę, lewym i prawym. Ponieważ wykrój 55 maski twarzowej jest zasadniczo płaski podczas procesu wytwarzania 20, droga H opaski na głowę jest osią zasadniczo przecinającą lewe i prawe miejsce 62, 64 mocowania.

Należy zrozumieć, że możliwe jest uaktywnienie lub częściowe uaktywnienie materiału 54 opaski na głowę przed, podczas lub po nałożeniu na wykrój 55 maski twarzowej. Korzystnym sposobem jest uaktywnienie materiału 54 opaski na głowę tuż przed nałożeniem przez selektywne ściskanie jeszcze nieaktywnego materiału opaski na głowę pomiędzy sąsiednimi zaciskami, wydłużanie jej w żądanym stopniu, układanie aktywnego materiału 54 opaski na głowę na wykroju 55 maski twarzowej i mocowanie nieaktywnych części końcowych materiału 54 opaski na głowę do wykroju 55. Alternatywnie nieaktywny materiał 54 opaski na głowę można położyć na wykroju 55 maski twarzowej, mocować przy końcach, jak omówiono tu, a następnie uaktywniać przed pakowaniem. Wreszcie materiał 54 opaski na głowę może pozostać nieaktywny aż do uaktywnienia przez użytkownika.

Wzdłużna linia nacięcia S może ewentualnie być utworzona albo przed, albo podczas, albo po mocowaniu materiału 54 opaski na głowę do wykroju 55 maski twarzowej na stanowisku 54a wykańczania i mocowania opaski na głowę, by wytworzyć wieloczęściową opaskę na głowę. Krawędzie 66, 68 wykroju 55 maski twarzowej przy lewym i prawym miejscu 62, 64 mocowania opaski na głowę mogą być rozdzielone, aby utworzyć oddzielne maski twarzowe, albo perforowane, aby wytworzyć pas masek twarzowych 67 (patrz fig. 5A). Maski twarzowe 67 są pakowane na stanowisku pakowania 69. Alternatywne konstrukcje wobec płasko składanego wykroju maski twarzowej są opisane w publikacji WO 96/28216.

Figura 5A ilustruje pas płasko złożonych masek twarzowych 67 wytworzonych zgodnie z procesem z fig. 4A-4D. Krawędzie 66, 68 są korzystnie perforowane, tak że maski twarzowe 67 można pakować w rolce. Część opaski 100 na głowę przy krawędziach 66, 68 została oddzielona przez proces perforacji. W alternatywnym przykładzie wykonania opaska 100 na głowę przebiega nieprzerwanie mijając krawędzie 66, 68. Fig. 5A przedstawia wieloczęściową opaskę 100 na głowę przymocowaną do tyłu maski twarzowej 67, chociaż może być ona mocowana w dowolnej spośród przedstawionych tu konfiguracji. Należy rozumieć, że albo jednoczęściowa, albo wieloczęściową opaska 100 na głowę może być mocowana do dowolnej strony maski twarzowej 67 w konfiguracji odrywania lub ścinania, chociaż ścinanie jest korzystne.

Figura 5B przedstawia sposób wytwarzania wielu przykładowych wykrojów 70 maski twarzowej z dwuczęściowymi opaskami 72 na głowę o jednolitej długości. Trzy strony 74, 76, 78 górnej wstęgi 80 i dolnej wstęgi 82 są połączone ze sobą przez zgrzewanie lub spajanie ultradźwiękowe, aby wytworzyć wykroje 70 maski twarzowej mające zasadniczo owalny kształt z otwartą stroną 84. Materiał 72 opaski na głowę jest umieszczony wzdłuż otwartych stron 84 zasadniczo współpłaszczyznowo z wykrojami 70 maski twarzowej wzdłuż drogi H opaski na głowę i spojony w lewym i prawym miejscu mocowania 86, 88. Sekcje materiału 72 opaski na głowę przymocowane do każdego wykroju 70 maski twarzowej mają jednostkową długość L odpowiadającą odległości pomiędzy lewym i prawym miejscem mocowania 86, 88. W konsekwencji nie ma żadnego zwisu materiału 72 opaski na głowę podczas wytwarzania. Nieużywane części materiału 73 opaski na głowę pomiędzy każdym wykrojem 70 maski twarzowej są odrzucane wraz z nieużywanymi częściami górnej i dolnej wstęgi 80, 82. W alternatywnym przykładzie realizacji materiał 72 opaski na głowę może być umieszczony

183 726 pomiędzy górną a dolną wstęgą 80, 82. Należy rozumieć, że jednoczęściowa opaska na głowę może zastąpić dwuczęściową opaskę 72 na głowę.

Opaski na głowę w dowolnym opisanym tu wykonaniu mogą być mocowane do masek twarzowych dowolną odpowiednią techniką, wliczając spajanie cieplne, zgrzewanie ultradźwiękowe, kleje, kleje roztapiane cieplnie, kleje wrażliwe na ciśnienie, zszywki, mechaniczne elementy mocujące, takie jak sprzączki, guziki i haczyki, elementy mocujące z dopasowanymi powierzchniami, albo otwory, takie jak pętle lub szczeliny, wykonane w lewym lub prawym miejscu mocowania w celu uchwycenia materiału opaski na głowę. Może być ona mocowana tak, że siły działające pomiędzy opaską na głowę a maską noszoną przez użytkownika działają odrywająco lub ścinająco. Opaska na głowę może być mocowana do maski pomiędzy warstwami konstrukcji maski lub na zewnętrznej powierzchni maski.

Figura 6A-6J ilustrują różne alternatywne przykłady realizacji wielocz.ęściow-ej opaski lOOa-lOOj na głowę. Te konfiguracje wieloczęściowej opaski na głowę zwykle bardziej sprzyjają szybkiemu manipulowaniu materiałem i szybkiemu sprzętowi produkcyjnemu niż wiele niezależnych opasek na głowę. Należy rozumieć, że każda z następujących konfiguracji opasek na głowę może być wykonana z kompozytem elastomerycznym.

Figura 6A ilustruje przykładową dwuczęściową opaskę 100a na głowę ze wzdłużną linią 102a nacięcia przebiegaj ącą pomiędzy parą kołowych wycięć 104a, 106a. Linia 102a nacięcia tworzy pas nagłowny 108a i pas szyjny 110a dwuczęściowej opaski 100a na głowę. Wycięcia 104a, 106a zmniejszają do minimum rozerwanie pomiędzy pasem 102a na głowę a pasem szyjnym 104a podczas użytkowania. Lewy i prawy płat 112a, 114a są przeznaczone do mocowania do wykroju maski twarzowej (patrz np. fig. 7-23) odpowiednio w lewym i prawym miejscu mocowania.

Figura 6B ilustruje dwuczęściową opaskę 100b na głowę, zasadniczo pokazaną na fig. 6A, zbudowaną z uaktywnianego przez rozciąganie elastiku po uaktywnieniu przez rozciągnięcie pąsów nagłownych 108b i pasów szyjnych 100b. Uaktywniona przez rozciągnięcie część 108b i 100b staje się węższa niż przed uaktywnieniem przez rozciągnięcie, co pokazano w nieuaktywnionych płatach 112b i 114b, lewym i prawym (patrz również fig. 6A). Części 108b i 110b również wydłużają się po uaktywnieniu przez rozciągnięcie, zwykle w zakresie 125-175% swej pierwotnej długości. Zwężenie i wydłużenie pasa nagłownego 108b i pasa szyjnego 110b powodują powstanie szczeliny 116b wzdłuż linii 102b nacięcia. Ta szczelina 116b ułatwia oddzielenie opaski i założenie opaski 100b na głowę użytkownika.

Figura 6C przedstawia alternatywny przykład wykonania dwuczęściowej opaski 110c na głowę, w której wzdłużna linia 102c nacięcia jest mimośrodowa. W konsekwencji siła sprężystości wytwarzana przez węższy nagłowny pas 110c jest mniejsza niż siła sprężystości wytwarzana przez szerszy szyjny pas 108c przy takim samym wydłużeniu. Przykładowo pasy 108c, 110c mogą być skonfigurowane tak, aby wytwarzały taką samą siłę przy różnych stopniach wydłużenia.

Figura 6D ilustruje alternatywny przykład realizacji przedmiotowej dwuczęściowej opaski 110d na głowę, gdzie pasa przeciwległych linii 118d i 120d nacięcia jest wykonana przy przeciwległych końcach wzdłużnej linii 102d nacięcia. Użytkownik przerywa dwuczęściową opaskę 100d na głowę wzdłuż tych linii nacięcia 118d, 120d, aby wytworzyć parę pasów 122d, 124d, które mogą być wiązane za głową użytkownika. Użytkownik ma do wyboru uaktywnienie uaktywnianego przez rozciąganie elastiku dwuczęściowej opaski 100d na głowę, tak że pasy 122d, 124d wytwarzają siłę sprężystości. Ponieważ te pasy 122d i 124d są wiązane w celu utworzenia jednego pasa, druga opaska 100d na głowę jest potrzebna, jeżeli maska twarzowa wymaga zarówno pasa nagłownego jak i pasa szyjnego. Dodatkowo, ze względu na całkowitą długość potrzebną do utworzenia pasa nagłownego, kompozyt elastomeryczny jest dostosowany zwłaszcza do opaski 100d na głowę.

Fig. 6E ilustruje alternatywną dwuczęściową opaskę 100e na głowę, w której środkowa linia nacięcia 126e jest wykonana prostopadle do przyjmujących uszy linii nacięcia 126e, 128e. Przyjmujące lewe i prawe ucho linie nacięcia 126e, 128e są wykonane w lewym i prawym usznym płacie 130e, 132e. Wycięcia 104e, 106e są wykonane w celu zmniejszenia do

183 726 minimum rozerwania płatów usznych 130e, 132e. Użytkownik rozdziela dwuczęściową opaskę 100e na głowę na dwie części i rozciąga lewy i prawy uszny płat 130e, 132e wokół swego lewego i prawego ucha.

Figura 6F ilustruje alternatywną dwuczęściową opaskę 100f na głowę z parą chwytających użytkownika powierzchni 140f, 142f po przeciwległych stronach podłużnej linii nacięcia 102f, która jest przewidziana w celu ułatwienia oddzielenia nagłownego pasa 108f od szyjnego pasa 110f. Chwytające użytkownika powierzchnie 140f, 142f pomagają również użytkownikowi w umieszczeniu nagłownego pasa 108f i szyjnego pasa 110f na jego głowie.

Figura 6G ilustruje przykład wykonania dwuczęściowej opaski 100g na głowę z otworem 150g do sprzężenia z guzikiem na masce twarzowej (nie pokazano). W alternatywnym przykładzie wykonania przewidziano wiele otworów 150g do regulowania naprężenia opaski 100g na głowę. Podłużna linia nacięcia 102g jest przewidziana w celu utworzenia nagłownego pasa 108g i szyjnego pasa 110g z dwuczęściowej opaski na głowę, jak omówiono powyżej. Nagłowny pas 108g może ewentualnie zawierać linię nacięcia 107, by utworzyć kołyskę dla głowy. Ta kołyska dla głowy tworzy również środki regulacji naciągu nagłownego pasa 108g. Im dalej kołyska na głowę jest otwarta w nagłownym pasie 108, tym większe jest powstające naprężenie.

Figura 6H ilustruje dwuczęściową opaskę 100h na głowę skonstruowaną z uaktywnianego przez rozciąganie elastiku w konfiguracji aktywnej. Pas nagłowny 108h i szyjny pas 110h są wydłużone i zwężone na skutek uaktywnienia przez rozciągnięcie. W przykładzie wykonania przedstawionym na fig. 6H lewy i prawy płat mocujący 112h i 114h nie zostały uaktywnione. Podłużna linia nacięcia 102h została utworzona po uaktywnieniu dwuczęściowej opaski 100h na głowę.

Figura 61 ilustruje dwuczęściową opaskę 100i na głowę z uaktywnianym przez rozciąganie elastikiem częściowo uaktywnionym wzdłuż dwóch części 160i, 162i. Częściowa aktywacja umożliwia dopasowanie dwuczęściowej opaski 100i na głowę do użytkownika o mniejszej wielkości głowy. Zrozumiałe będzie, że możliwe jest wiele różnych modeli aktywacji i że fig. 61 stanowi tylko ilustrację. Wzdłużna linia nacięcia 102i została wykonana po uaktywnieniu dwuczęściowej opaski 100i na głowę.

Figura 6j ilustruje jednoczęściową opaskę 100j na głowę ze środkową linią nacięcia 126j, która umożliwia łączenie lewej i prawej części 170j, 172j opaski na głowę za głową użytkownika za pomocą elementów mocujących 174j, 176j. Zrozumiałe będzie, że z opaską 100j na głowę można stosować wiele różnych elementów mocujących, takich jak guziki, zatrzaski i haczyki z pętlami. Przykładowo elementem mocującym F74j może być guzik, a elementem mocującym 176j otwór przyjmujący ten guzik.

Figury 7 i 8 ilustrują eliptycznie ukształtowaną, płasko składaną maskę twarzową 200 z mającą jednostkową długość, wieloczęściową opaską 202 na głowę zarówno w stanie rozłożonym jak i w stanie złożonym. Należy rozumieć, że kształt płasko złożonej maski twarzowej 200 może zmieniać się bez odchodzenia od przedmiotowego wynalazku. Przykładowo ten zasadniczo eliptyczny kształt może być prostokątny, kołowy, a ponadto możliwych jest wiele innych kształtów.

Jak przedstawiono na fig. 8, dwuczęściowa opaska 202 na głowę przebiega wzdłuż drogi H opaski na głowę zasadniczo współpłaszczyznowej z płasko złożoną maską twarzową 200. Dwuczęściowa opaska 202 na głowę jest mocowana do maski twarzowej 200 w lewym i prawym miejscu mocowania 220, 222 w konfiguracji z odrywaniem. Opaska 202 na głowę jest podzielona na nagłowny pas 240 i szyjny pas 242 przez linię nacięcia 244. Należy rozumieć, że każda z konfiguracji opaski na głowę przedstawionych na fig. 6A-6J może być wykorzystywana z maską twarzową 200.

Dodatkowe części 204 i 206 mogą ewentualnie być mocowane do górnej i dolnej części 208, 210 respiratora 200 wzdłuż fałd 212, 214. Dodatkowe części 204, 206 korzystnie nie są uszczelnione wzdłuż krawędzi przy miejscach 220, 222 mocowania opaski na głowę ze względu na możliwość przechylania się tych dodatkowych części 204 i 206 wzdłuż fałd 212, 214. Ewentualny zacisk 224 nosa jest usytuowany na dodatkowej części 204.

183 726

Maska twarzowa 200 przebiega korzystnie na szerokości 160-245 mm pomiędzy miejscami mocowania 220, 222 opaski na głowę korzystniej 175-205 mm, a najkorzystniej na szerokości 185-190 mm. Wysokość maski twarzowej 200 pomiędzy górną krawędzią 230 a dolną krawędzią 232 wynosi korzystnie 30-110 mm, korzystniej 50-100 mm, a najkorzystniej 75-80 mm. Głębokość górnej części 204 od fałdy 212 do obwodowej krawędzi górnej części 204 wynosi korzystnie 30-110 mm, korzystniej 50-70 mm, a najkorzystniej 55-65 mm. Głębokość dolnej części 206 od fałdy 214 do obwodowej krawędzi dolnej części 206 wynosi korzystnie 30-110 mm, korzystniej 55-75 mm, a najkorzystniej 60-70 mm. Głębokość górnej części 204 i dolnej części 206 może być taka sama lub różna, a suma głębokości górnej i dolnej części korzystnie nie przewyższa wysokości części środkowej.

Figura 9 jest alternatywnym przykładem wykonania maski twarzowej 200a zasadniczo odpowiadającym masce twarzowej 200 z fig. 7 i 8, gdzie dwuczęściowa opaska 202a na głowę jest przymocowana do przedniej powierzchni 246a. W celu założenia maski 200a użytkownik owija dwuczęściową opaskę 202a na głowę wokół przodu (patrz fig. 7 i 8) tak, że lewe i prawe miejsce zamocowania 220a, 222a są w konfiguracji rozrywanej. Trójstronne wycięcia 250 mogą być ewentualnie wykonane w lewym i prawym miejscu mocowania, aby przejść z rozrywanej konfiguracji maski twarzowej 200a do konfiguracji ścinanej. W szczególności wycięcia 250 odwijają się do tyłu maski twarzowej 200a na drodze R wzdłuż dwuczęściowej opaski 202a na głowę, zapewniając konfigurację ścinaną. W alternatywnym przykładzie realizacji wycięcie 250 jest wycięciem perforowanym, które umożliwia użytkownikowi regulację naciągu opaski na głowę przez przerwanie bardziej lub mniej uszczelnienia na perforacji.

Figura 10 przedstawia maskę twarzową 200b, która odpowiada masce twarzowej 200 z fig. 8 pod wszelkimi względami z tym wyjątkiem, że zastosowano jednoczęściową opaskę 202b na głowę. Podobnie fig. 11 przedstawia maskę twarzową 200c, która odpowiada masce twarzowej 200a z fig. 9 pod wszelkimi względami z tym wyjątkiem, że zastosowano jednoczęściową opaskę 202c na głowę.

Figura 12 ilustruje widok z przodu uformowanej, miskowo ukształtowanej maski twarzowej 270 z dwuczęściową opaską 272 na głowę przebiegającą poprzez przednią powierzchnię 274 i wydechowy zawór 276. W przykładzie wykonania przedstawionym na fig. 12 droga H opaski na głowę przebiega zasadniczo zgodnie z konturem przedniej powierzchni 276 maski twarzowej 270, ale nie jest całkowicie zgodna, zwłaszcza przy zaworze wydechowym 276. Dwuczęściowa opaska 272 na głowę jest korzystnie naciągnięta podczas wytwarzania, aby zmniejszyć do minimum zwis i odpowiednie trudności z manipulowaniem materiałem występujące przy używaniu szybkich urządzeń produkcyjnych. Dwuczęściowa opaska 272 na głowę jest dołączona do maski twarzowej 270 w lewym i prawym miejscu mocowania 274, 276 . Użytkownik zakłada maskę twarzową 270 przez ciągnięcie dwuczęściowej opaski 272 na głowę do tyłu maski 270, tak że miejsca mocowania 274, 276 są w konfiguracji rozrywanej.

Figura 13 jest widokiem z tyłu uformowanej, miskowo ukształtowanej maski twarzowej 280 z zaworem wydechowym 283. Jednostkowej długości dwuczęściowa opaska 282 na głowę przebiega poprzez tylny otwór 284. Droga H opaski na głowę przebiega wzdłuż osi 282 przechodzącej przez lewe i prawe miejsce mocowania 288, 290.

Figura 14 odpowiada przykładowi wykonania z fig. 12 pod wszelkimi względami z tym wyjątkiem, że jednoczęściowa opaska 272a na głowę jest przymocowana do maski twarzowej 270a. Fig. 15 odpowiada przykładowi wykonania przedstawionemu na fig. 13 pod wszelkimi względami z tym wyjątkiem, że jednoczęściowa opaska 282a na głowę jest przymocowana do maski twarzowej 280a.

Figura 16 ilustruje widok z przodu uformowanej, miskowo ukształtowanej maski twarzowej 270b z dwuczęściową opaską 272b na głowę przebiegającą poprzez przednią powierzchnię 273b. Ponieważ nie ma tu zaworu wydechowego, jaki jest pokazany na fig. 12, opaska 272b na głowę dokładniej przebiega zgodnie z konturem przedniej powierzchni 273b. Opaska 272b na głowę jest korzystnie pod naciągiem podczas wytwarzania, aby zmniejszyć do minimum zwis i odpowiednie trudności z manipulowaniem materiałem występujące przy

183 726 stosowaniu szybkiego sprzętu produkcyjnego. Opaską 272b na głowę jest dołączona do maski twarzowej 270b przy lewym i prawym miejscu mocowania 274b, 276b, jak omówiono powyżej.

Figura 17 jest widokiem z tyłu uformowanej, miskowo ukształtowanej maski twarzowej 280b z dwuczęściową, mającą jednostkową długość opaską 282b na głowę przebiegającą w poprzek tylnego otworu 284b. Droga H opaski na głowę przebiega wzdłuż osi 286b przecinającej lewe i prawe miejsce zamocowania 288b, 290b, jak to omówiono w nawiązaniu do fig.13. Obecność lub nieobecność zaworu wydechowego 283 na fig. 13 nie zmienia konfiguracji opaski na głowę w przedmiotowym przykładzie realizacji.

Figura 18 odpowiada przykładowi wykonania z fig. 16 pod wszelkimi względami z tym wyjątkiem, że jednoczęściowa opaska 272c na głowę jest przymocowana do maski twarzowej 270c. Fig. 19 odpowiada przykładowi wykonania przedstawionemu na fig. 17 pod wszelkimi względami z tym wyjątkiem, że jednoczęściowa opaska 282c na głowę jest przymocowana do maski twarzowej 280c.

Figura 20 ilustruje widok z przodu przykładowej płasko złożonej maski twarzowej 300 z dwuczęściową opaską 302 na głowę przymocowaną w lewym i prawym miejscu mocowania 304, 306 wzdłuż drogi H opaski na głowę. Opaska 302 na głowę jest odchylona od płaszczyzny płasko złożonej maski twarzowej 300 przy zaworze wydechowym 308. Aby założyć maskę twarzową 300, użytkownik obraca maskę twarzową 300 wnętrzem na zewnątrz względem dwuczęściowej opaski 302 na głowę. Kiedy opaska na głowę jest usytuowana naprzeciw tylnej strony maski 300, miejsca mocowania 304, 306 są w konfiguracji odrywania. Fig. 21 odpowiada przykładowi realizacji zilustrowanemu na fig. 20 pod wszelkimi względami z tym wyjątkiem, że jednoczęściowa opaska 302 a na głowę jest przymocowana do maski twarzowej 300a.

Figura 22 ilustruje działanie dwuczęściowej opaski 320 na głowę przytrzymującej przykładową maskę twarzową 326 na użytkowniku. Dwuczęściowa opaska 320 na głowę zawiera nagłowny pas 322 i szyjny pas 324. Zrozumiałe będzie, że w niektórych zastosowaniach może być pożądana opaska na głowę z trzema lub z większą liczbą pasów. Fig. 23 przedstawia jednoczęściową opaskę 322a na głowę przytrzymującą przykładową maskę twarzową 326a na użytkowniku.

Figura 24 jest alternatywną płasko złożoną maską respiratorową 350 pokazaną z przodu w swym stanie złożonym do magazynowania do stosowania z opaską 352 na głowę tworzącą ciągłą pętlę. Końce 362, 364 opaski 352 na głowę są połączone przesuwnym zaciskiem 360. Pierścienie mocujące 354 są dołączone do lewego i prawego miejsca mocowania 356, 358 w celu uchwycenia pętlowej opaski 352 na głowę. Zrozumiałe będzie, że zamiast pierścieni mocujących 354 można stosować wiele różnych konfiguracji mocowania, takich jak otwory lub szczeliny w wykroju maski twarzowej.

Czynniki filtracyjne:

Czynniki filtracyjne lub materiał nadający się do użycia według przedmiotowego wynalazku obejmuje pewną liczbę materiałów tkanych i włóknin, pojedynczych lub wielowarstwowych, z wewnętrznym lub zewnętrznym pokryciem lub płótnem albo bez niego i ze środkami usztywniającymi lub bez nich. W przykładzie wykonania przedstawionym na fig. 4A-4D część środkowa jest wyposażona w człon usztywniający. Przykłady odpowiedniego materiału filtracyjnego obejmują wstęgi z mikrowłókien, wstęgi fibrylowanej folii, wstęgi tkaniny lub włókniny (np. kładzione pneumatycznie lub zgrzebne włókna staplowane), wstęgi włókien nadmuchiwanych roztworem albo ich kombinacje. Włókna nadające się do tworzenia takich wstęg obejmują przykładowo poliolefiny, takie jak polipropylen, polietylen, polibutylen, poli(4-metylo-l-penten) oraz ich mieszanki, poliolefiny podstawione chlorowcem, takie jak poliolefiny zawierające jeden lub więcej zespołów chloroetylenowych, albo zespołów czterofluoroetylenowych i które mogą również zawierać zespoły akrylonitrylowe, poliestry, poliwęglany, poliuretany, wełna żywiczna, szkło, celuloza lub ich kombinacje.

Włókna warstwy filtracyjnej są wybierane w zależności od rodzaju ziarnistego materiału, który ma być filtrowany. Prawidłowy wybór włókien może również wpłynąć na komfort zapewniany użytkownikowi przez respirator, np. przez zapewnienie miękkości lub kontrolowania wilgoci. Wstęgi z dmuchanych w stanie roztopionym mikrowłókien użyteczne w

183 726 przedmiotowym wynalazku można wytwarzać jak opisano np. w publikacji Wente, Van A., Superfine Thermoplastic Fibers w Industrial Engineering Chemistry, wol. 48, 1342 i dalsze (1956) oraz w raporcie nr 4364 Naval Research Laboratories, opublikowanym 25 maja 1954, zatytułowanym Manufacture of Super Fine Organie Fibers, Van A. Wente i in. Dmuchane mikrowłókna w czynnikach filtracyjnych użytecznych w przedmiotowym wynalazku korzystnie mają skuteczną średnicę 3-30 mm, korzystniej 7-15 mm, obliczoną sposobem przedstawionym przez Davies, C.N., The Separation of Airborne Dust Particles, Institution of Mechanical Engineers, London, Proceedings IB, 1952.

W warstwie filtracyjnej mogą być również ewentualnie obecne włókna staplowe. Obecność karbikowanych, pęczniejących włókien staplowych zapewnia bardziej puszystą, mniej gęstą wstęgę, niż wstęga złożona jedynie z dmuchanych mikrowłókien. Korzystnie w czynnikach tych zawarte jest nie więcej niż 90% wag. włókien staplowych, korzystniej nie więcej niż 70% wag. Takie wstęgi zawierające włókna staplowe są opisane w patencie US 4.118.531 (Hauser).

Dwuskładnikowe włókna staplowe mogą również być używane w warstwie filtracyjnej, albo w jednej lub wielu innych warstwach czynników filtracyjnych. Dwuskładnikowe włókna staplowe, które zasadniczo mają warstwę zewnętrzną posiadającą temperaturę topnienia niższą niż część rdzeniowa, mogą być wykorzystywane do tworzenia sprężystej warstwy kształtującej spojonej w miejscach przecięcia włókien, np. przez grzanie warstwy, tak że zewnętrzna warstwa z włókien dwuskładnikowych wchodzi w kontakt z sąsiednimi włóknami, które są albo włóknami dwuskładnikowymi, albo innymi włóknami staplowymi. Warstwa kształtująca może być również wykonana z włóknami spoiwa z roztapianego cieplnie poliestru, zawartymi wraz z włóknami staplowymi, a po ogrzaniu warstwy kształtującej włókna spoiwa roztapiają się i płyną do punktu przecięcia włókien, gdzie otaczają ten punkt przecięcia włókien. Po ochłodzeniu w punktach przecięcia włókien powstają spojenia, które utrzymują żądany kształt masy włóknistej. Ponadto spoiwa, takie jak lateks akrylowy, albo sproszkowane żywice klejowe uaktywniane ciepłem, mogą być nakładane na wstęgi, aby zapewnić spojenie włókien.

Do przedmiotowego wynalazku nadają się włókna przyjmujące ładunek elektryczny, takie jak opisane w patentach USA nr 4.215.682 (Kubik i in. ), 4.588.537 (Klasse i in.), polaryzujące lub przyjmujące ładunek elektryczny, takie jak opisano w patentach USA nr 4.375.718 (Wadsworth i in.) lub nr 4.592.815 (Nakao), albo włókna z elektrycznie ładowanej folii fibrylowanej, jak opisano w patencie USA nr RE. 31.285 (van Tumhout). Na ogół proces wprowadzania ładunku elektrycznego obejmuje poddawanie materiału działaniu wyładowania ulotowego lub impulsów wysokiego napięcia.

Sorbentowe materiały ziarniste, takie jak węgiel aktywny lub tlenek glinowy, mogą być również zawarte w warstwie filtracyjnej. Takie ładowane cząstkami wstęgi są opisane np. w patencie USA nr 3.971.373 (Braun), w patencie USA nr 4.100.324 (Andersen) i w patencie USA nr 4.429.001 (Kolpin i in.). Maski z warstw filtracyjnych naładowanych cząstkami są szczególnie dobre do ochrony przed materiałami gazowymi.

Przynajmniej część masek twarzowych zawiera czynniki filtracyjne. W przykładzie przedstawionym na fig. 7 i 8 przynajmniej dwie spośród części górnej, środkowej i dolnej zawierają czynniki filtracyjne, a wszystkie te części mogą zawierać czynniki filtracyjne. Części nie utworzone z czynników filtracyjnych mogą być wykonane z wielu różnych materiałów. Górna część może być wykonana np. z materiału, który stanowi barierę dla wilgoci, aby zapobiec zamgleniu okularów użytkownika, albo z materiału przezroczystego, który mógłby przebiegać do góry, by utworzyć osłonę twarzy. Część środkowa może być wykonana z przezroczystego materiału, tak by można było obserwować ruch warg użytkownika.

Kiedy część środkowa jest spojona z górną i/lub dolną częścią, spojenie może być wykonane przez zgrzewanie ultradźwiękowe, klejenie, stosowanie kleju roztapianego na gorąco, łączenie zszywkami, szycie, ciśnieniem termomechanicznym lub innymi odpowiednimi środkami i spojenie takie może być przerywane lub ciągłe. Każdy z tych środków pozostawia obszar spojony nieco wzmocniony lub usztywniony.

Zacisk nosa użyteczny w respiratorze według przedmiotowego wynalazku może być wykonany np. z bardzo giętkiego pasa metalu, takiego jak aluminium, albo z drutu powleczo183 726 nego tworzywem sztucznym i może być ukształtowany tak, aby dopasować maskę wygodnie do twarzy użytkownika. Szczególnie korzystny jest nieliniowy zacisk nosa skonfigurowany tak, aby przebiegał nad grzbietem nosa użytkownika posiadającego wygięcia usytuowane wzdłuż sekcji zaciskowej, aby utworzyć skrzydełka, które pomagają w zapewnieniu ścisłego dopasowania maski do nosa i policzków. Zacisk nosa może być mocowany do twarzy przez klejenie, np. za pomocą kleju wrażliwego na ciśnienie lub kleju roztapianego na gorąco. Alternatywnie zacisk nosa może być zamknięty w bryle maski, albo też może być trzymany pomiędzy bryłą maski a tkaniną lub pianką, która jest mechanicznie lub za pomocą kleju przymocowana do niej. W korzystnym przykładzie realizacji wynalazku zacisk nosa jest umieszczony na zewnętrznej części górnej części, a element piankowy jest umieszczony na wewnętrznej stronie górnej części respiratora w położeniu zgodnym z zaciskiem nosa.

Respirator może również zawierać ewentualnie zawór wydechowy, typowo zawór membranowy, który umożliwia łatwe wydychanie powietrza przez użytkownika. Zawór wydechowy o niezwykle małym spadku ciśnienia podczas wydechu, przeznaczony do maski, opisano w patencie USA nr 5.325.892 (Japuntich i in.). Wiele zaworów wydechowych o innych konstrukcjach znane jest fachowcom. Zawór wydechowy jest korzystnie mocowany do środkowej części respiratora, korzystnie w pobliżu środka części środkowej, przez zgrzewanie ultradźwiękowe, klejenie, a zwłaszcza mechaniczne zaciskanie itp.

Przykłady

Opaski na głowę wykonane sposobem według przedmiotowego wynalazku opisano dalej w przedstawionych poniżej przykładach nie stanowiących ograniczenia:

W przykładach 1-3 elastomeryczne kompozyty z mikroteksturowanymi warstwami naskórkowymi wytworzono jak przedstawiono w opisie patentowym USA 5.501.679 oraz zastosowano w celu otrzymania opaski na głowę. We wszystkich przypadkach szerokość opaski na głowę przed uaktywnieniem wynosiła 10 mm. Dane dotyczące siły odpowiadają przeciętnej sile mierzonej podczas wyjściowego cyklu wydłużenia i cyklu powrotnego.

Zakres wielkości głów użytkowników określono na podstawie informacji z badań opisanych przez S. G. Danisch, H. E. Mullins i C. R. Rhoe, Appl. Occup. Environ. Hyg. 7(4), 241-245 (1992), które były oparte na zaleceniach z Los Alamos National Laboratory. Właściwości twarzy według tych badań wydają się symulować właściwości twarzy 95% amerykańskiej siły roboczej. Osobników oceniano pod względem antropometrycznych parametrów długości twarzy (długość zagłębienia broda-nasada nosa) i szerokości twarzy (szerokość dwujarzmowa), jak opisano w powyższej publikacji. Wybrano trzy osoby, których właściwości twarzy były małe (długość 108 mm, szerokość 123 mm), średnie (długość 120 mm, szerokość 138 mm) i duże (długość 136 mm, szerokość 148 mm) zgodnie z rozkładem wymiarów twarzy opisanym w powyższym opracowaniu. Przyjęto, że te rozmiary twarzy, mały, średni i duży odpowiadają również małej, średniej i dużej wielkości głowy.

Opaski na głowę cięto na długość 220 mm, układano płasko na płasko złożonym respiratorze, który miał długość 220 mm i mocowano do obu końców zszywkami. Długość nadająca się do rozciągania wynosiła 200 mm. Maskę umieszczono następnie na każdym z obiektów testowych i mierzono wydłużenie opaski na głowę przy jej maksymalnej długości z tyłu głowy i przy jej minimalnej długości z tyłu szyi. Wyniki przedstawiono w tabeli 1.

T a b e l a 1 ,

Procentowe wydłużenie opaski na głowę przy różnych wielkościach głowy

	Mała	Średnia	Duża
Głowa	106%	136%	165%
Szyja	30%	58%	95%

Materiały opaski na głowę według niniejszego wynalazku cięto na długość 220 mm i uaktywniono przez rozciągnięcie do 300-400% pierwotnej długości i zwolnienie. Wydłużenie tych materiałów określano dla różnych sił rozciągających i określono wykres zależności pomiędzy siłą a wydłużeniem, a ponadto określono siłę mocowania dla każdego z wybranych reprezentatywnych wymiarów głowy i szyi.

183 726

Przykład li porównawczy przykład Cl

Elastomeryczny kompozyt przygotowano tak jak przedstawiono w opisie patentowym USA 5 .501.679.

Materiałem rdzeniowym był Kraton™ G 1657, kopolimer blokowy (styren-etylen butylen-styren) (Shell Chemical Company, Beaupre, Ohio). Dwie warstwy naskórkowe, po jednej po każdej stronie, wykonano z polipropylenu PP 3445 (Exxon Chemical Company, Houston, TX). Stosunek grubości warstwy rdzeniowej do każdej warstwy naskórkowej był jak 19:1. Grubość kompozytu wynosiła 0,15 mm (6 tysięcznych cala). Określono następujące siły mocowania.

Siły mocowania w gramach

Kraton™ G 1657 i polipropylen PP 3445

	Mała	Średnia	Duża
Głowa	160	190	210
Szyja	70	115	155

Dla porównania poliuretanową elastomeryczną opaskę na głowę, dostępnego w handlu respiratora (Model DMR2010, Technol Medical Products, Inc., Fort Worth, TX.) o szerokości 6 mm i o długości 220 mm podobnie oceniano z następującymi wynikami.

Porównawczy przykład Cl

Siły mocowania w gramach dla poliuretanowej opaski na głowę

	Mała	Średnia	Duża
Głowa	240	280	315
Szyja	80	150	220

Widać, że opaska na głowę według niniejszego wynalazku zapewnia względnie stałą siłę mocowania w całym zakresie wielkości głów w porównaniu z aktualnie dostępnymi w handlu opaskami na głowę, oraz że zapewnia ona odpowiednie siły mocowania dla mniejszych wymiarów głowy, równocześnie niepowodując niewygodnie dużych sił w przypadku użytkowników o mniejszych wymiarach głowy.

Przykład 2

W przykładzie tym w opaskach na głowę według niniejszego wynalazku zastosowano różne materiały elastomeryczne. W jednym przypadku elastomerem był Kraton™ D 1107, kopolimer blokowy styren-izopren-styren, do którego w charakterze stabilizatora dodano 0,5% Irganox 1010 (Ciba Geigy Corp., Hawthome, NY). W innym przypadku elastomerem był Kraton™ G 1657, kopolimer blokowy (styren-etylen butylen-styren), do którego w charakterze pomocy technologicznej dodano 5% Engage™ 8200 (Dow Chemical Company, Midland, MI). Warstwy naskórkowe były z polipropylenu PP 7C50 (Shell Chemical Company, Beaupre, Ohio). Stosunek grubości warstwy rdzeniowej do jednej warstwy naskórkowej wynosił 38:1. Grubość kompozytu wynosiła 0,20 mm (8 tysięcznych cala). Wyniki przedstawiono poniżej.

Siły mocowania w gramach

Różne elastomery

	Kraton™ D 1107	Kraton™ G 1657
Głowa - mała	105	220
Głowa - średnia	115	245
Głowa - duża	135	290
Szyja - mała	45	120
Szyja - średnia	75	170
Szyja - duża	95	210

183 726

Widać, że Kraton™ G 1657, który jest sztywniejszy niż Kraton™ D 1107, zapewnia większą siłę mocowania niż Kraton™ D 1107 przy pozostałych zmiennych utrzymywanych bez zmian.

Przykład 3

W przykładzie tym w opaskach na głowę według niniejszego wynalazku stosowano różne grubości elastomerycznego kompozytu wytworzonego z tego samego elastomeru. Elastomerem był Kraton™ D 1107 z dodatkiem 0,5% Irganox™ 1010 i 0,5% Irganox™ 1076 (Ciba Geigy Corp., Hawthome, NY) w charakterze stabilizatorów. Warstwami naskórkowymi był polipropylen PP 3445 (Exxon Chemical Company, Houston, TX). Stosunek grubości warstwy rdzeniowej do jednej warstwy naskórkowej wynosił 18,5:1. Wyniki podano poniżej.

Siła mocowania w gramach

Różne grubości

Grubość	0,21 mm (8,1- 10'³ cal)	0,28 mm (10.9-10- cal)	0,30 mm (11,7- 10‘³ cal)
Głowa - mała	75	125	140
Głowa - średnia	90	150	175
Głowa - duża	130	350	450
Szyja - mała	40	60	70
Szyja - średnia	60	90	105
Szyja - duża	75	120	125

Widać, że siła mocowania dla danego elastomeru może być dopasowana przez wybór grubości materiału kompozytowej opaski na głowę.

Przykład 4 - Płasko składane maski twarzowe

Płasko składane maski twarzowe wykonane zwykle zgodnie ze sposobem według fig. 4A-4D są dalej opisane na podstawie przedstawionych poniżej przykładów nie stanowiących ograniczenia.

Dwa arkusze (350 mm x 300 mm) z elektrycznie ładowanych, wydmuchiwanych w stanie roztopionym mikrowłókien polipropylenowych umieszczono jeden na wierzchu drugiego, by wytworzyć warstwową wstęgę o gramaturze 100 g/m² i o skutecznej średnicy włókien 7-8 mm oraz o grubości około 1 mm. Zewnętrzna przykrywająca warstwa z lekkiej wstęgi polipropylenowej spojonej przez przędzenie (350 mm x 300 mm; 50 g/m², typ 1050B1UOO, z firmy Don and Low Nonwovens, Forfar, Szkocja, Zjednoczone Królestwo) umieszczono w kontakcie z jedną powierzchnią czołową warstwowej taśmy z mikrowłókien. Taśmę z polipropylenowej siatki wsporczej (380 mm x 78 mm; 145 g/m2, typ 5173, z firmy Intermas, Barcelona, Hiszpania) umieszczono szeroko na pozostałej powierzchni mikrowłókien w przybliżeniu 108 mm od jednej długiej krawędzi warstwowej wstęgi z mikrowłókien i 114 mm od drugiej długiej krawędzi warstwowej wstęgi z mikrowłókien z przebieganiem nad krawędziami powierzchni z mikrowłókien. Wewnętrzny arkusz przykrywający (350 mm x 300 mm; 23 g/m2, LURTASIL™ 6123, z firmy Spun Web Uk, Derby, Anglia, Zjednoczone Królestwo) umieszczono na wierzchu siatki wsporczej i pozostałej odsłoniętej wstęgi z mikrowłókien. Tę pięciowarstwową konstrukcję spajano ultradźwiękowo w kształcie prostokątnym zbliżonym zgrubnie do warstwowej konstrukcji, aby utworzyć spojenia, które trzymają konstrukcję warstwową razem przy jej obwodzie, tworząc górną krawędź, dolną krawędź i dwie krawędzie boczne. Warstwy te spajano również ze sobą wzdłuż długich krawędzi siatki wsporczej. Długość tak spojonej konstrukcji mierzona równolegle do krawędzi górnej i dolnej, wynosiła 180 mm, a szerokość, mierzona równolegle do krawędzi bocznych, wynosiła 203 mm. Krawędzie taśmy siatki wsporczej były usytuowane 60 mm od górnej krawędzi konstrukcji warstwowej i 65 mm od dolnej krawędzi tej konstrukcji. Nadmiar materiału poza obwodem spojenia usunięto pozostawiając części poza linią spojenia przy krawędziach bocznych w pobliżu linii środkowej siatki wsporczej o długości 50 mm i szerokości 20 mm, aby utworzyć elementy do mocowania opaski na głowę.

Górną krawędź tej konstrukcji warstwowej zagięto wzdłużnie przy najbliższej krawędzi siatki wsporczej, by utworzyć górną fałdę, tak by wewnętrzne pokrycie stykało się ze sobą w

183 726 odległości 39 mm od górnej fałdy, by powstała górna część, a pozostałe 21 mm konstrukcji warstwowej tworzyło dodatkową część wierzchołkową. Dolną krawędź konstrukcji warstwowej zagięto wzdłużnie przy najbliższej krawędzi siatki wsporczej, aby utworzyć dolną fałdę, tak by wewnętrzne przykrycie stykało się ze sobą w odległości 39 mm w celu utworzenia części dolnej, a pozostałe 26 mm tworzyło dodatkową część dolną. Wewnętrzna warstwa przykrycia dodatkowej części górnej i dodatkowa część dolna były wtedy w kontakcie ze sobą. Stykające się części środkowej części, leżące pomiędzy górną fałdą a dolną fałdą, części górnej i części dolnej były uszczelnione przy swych krawędziach bocznych.

Ciągliwy zacisk nosa o szerokości około 5 mm i długości około 140 mm przymocowano do zewnętrznej powierzchni dodatkowej części górnej i taśmę pianki dla nosa o szerokości około 15 mm i długości około 140 mm przymocowano do wewnętrznej powierzchni dodatkowej części górnej zasadniczo zgodnie z położeniem zacisku nosa. Dodatkową górną i dolną część zagięto tak, że zewnętrzne przykrycia każdej z nich stykały się z zewnętrznym przykryciem odpowiednio górnej i dolnej części.

Swobodne końce konstrukcji warstwowej pozostawione do utworzenia elementów mocowania opaski na głowę zagięto do spojonej krawędzi konstrukcji warstwowej i spojono w celu utworzenia pętli. Elastik opaski na głowę przewleczono przez te pętle, aby utworzyć elementy do mocowania tak utworzonego respiratora do twarzy użytkownika.

Przykład 5

Pierwszą i drugą warstwową konstrukcję arkuszową (350 x 300 mm) przygotowano jak w przykładzie 4 z tym wyjątkiem, że pominięto siatkę wsporczą. Krzywoliniowe spojenie tworzono wzdłuż długiej krawędzi każdego arkusza i usuwano nadmiar materiału poza wypukłą częścią spojenia. Trzecią warstwową konstrukcję arkuszową przygotowano jak w przykładzie 4 z tym wyjątkiem, że każda z tych pięciu warstw miała zasadniczo taki sam zasięg. Pierwszą warstwową konstrukcję arkuszową umieszczono na wierzchu trzeciej warstwowej konstrukcji arkuszowej, przy czym wewnętrzne pokrycia stykały się ze sobą. Pierwszą i trzecią konstrukcję arkuszową spojono ze sobą stosując krzywoliniowe spojenie przy niespojonej długiej krawędzi pierwszej konstrukcji arkuszowej, aby utworzyć eliptyczną górną część respiratora posiadającą szerokość 165 mm i głębokość 32 mm. Promień każdego krzywoliniowego spojenia wynosił 145 mm.

Krawędź pierwszej konstrukcji arkuszowej nie spojoną z trzecim arkuszem odgięto wstecz do krawędzi pierwszego arkusza, która była spojona z trzecim arkuszem. Drugą konstrukcję arkuszową umieszczono na wierzchu zagiętego pierwszego arkusza i częściowo przykryto trzecim arkuszem. Druga i trzecia konstrukcja arkuszowa były spojone ze sobą za pomocą krzywoliniowego spojenia, aby utworzyć eliptyczną dolną część respiratora z drugiego arkusza mającą szerokość 165 mm i wysokość 64 mm od trzeciej konstrukcji arkuszowej. Materiał na zewnątrz eliptycznych części usunięto. Górną i dolną część odgięto od części środkowej.

Wykonany z ciągliwego aluminium zacisk nosa przymocowano do zewnętrznej powierzchni obwodu górnej części i pas pianki dla nosa przymocowano do wewnętrznej powierzchni w położeniu zasadniczo zgodnym z zaciskiem nosa. Elementy mocowania opaski na głowę przymocowano w punktach, gdzie spotykają się spojenia pomiędzy środkową częścią a górną i dolną częścią, i elastik opaski na głowę przewleczono przez elementy mocowania, tworząc w ten sposób respirator gotowy do użycia przez użytkownika.

183 726

V fol

183 726

Fig. 4C

183 726

ίξ

183 726

112a

Fig. 6C

Fig. 6D

100e

183 726

140f

100g

Fig. 6H

100h

160h

li—-Ίϊ—'	* JjjW	'I—¹—τ'
J1ł I, JŁ·^	/ .	L.

102h

170]

X

Fig. 6I

126j

172j

X .JŁ

XX

174] 176]

Fig. 6J

183 726

200

Fig. 8

222

242 ¹⁸³ 726

183 726

Fig. 12

284

Fig. 13

183 726

Fig. 22

Fig. 23

183 726

Fig. 24

183 726

WYDŁUŻENIE, %

H= ŚCIEŻKA GŁOWY N= ŚCIEŻKA SZYI

---DUŻE

-----ŚREDNIE

.........MAŁE

Fig.1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz. Cena 6,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Kompozytowa opaska na głowę mocowana do maski twarzowej, posiadająca dyskretny elastyczny rdzeń oraz ciągłą termoplastyczną warstwę naskórkową, znamienna tym, że zawiera co najmniej jeden dyskretny elastomeryczny rdzeń (3) oraz przymocowaną do niego co najmniej jedną ciągłą termoplastyczną warstwę naskórkową (2, 4) , przy czym kompozytowa opaska (100) na głowę mocowaną do maski twarzowej ma pierwszy moduł w stanie nieaktywnym i drugi mniejszy moduł w stanie aktywnym, zaś termoplastyczna warstwa naskórkowa (2, 4) tworzy mikroteksturowaną, trwale odkształconą warstwę naskórkową, gdy kompozytowa opaska (100) jest w stanie aktywnym.
2. Kompozytowa opaska według zastrz. 1, znamienna tym, że maska twarzowa zawiera wykrój (55) posiadający lewe i prawe miejsce mocowania (62, 64), zaś kompozytowa opaska (100) na głowę, z co najmniej jedną termoplastyczną warstwą naskórkową (2, 4) przymocowaną do elastomerycznego rdzenia (3), jest przymocowana do co najmniej jednego z miejsc mocowania (62, 64), przy czym kompozytowa opaska (100) ma jednostkową długość przebiegającą pomiędzy lewym a prawym miejscem mocowania (62,64) opaski na głowę.
3. Kompozytowa opaska według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że elastomeryczny rdzeń (3) i co najmniej jedna termoplastyczna warstwa naskórkowa (2, 4) są w ciągłym kontakcie w stanie aktywnym.
4. Kompozytowa opaska według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że co najmniej jeden elastomeryczny rdzeń (3) zawiera zasadniczo płaską strukturę.
5. Kompozytowa opaska według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że co najmniej jeden elastomeryczny rdzeń (3) zawiera wiele podłużnych rdzeni.
6. Kompozytowa opaska według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że droga opaski (100) na głowę jest zgodna z osią przechodzącą przez lewe i prawe miejsce mocowania (62, 64) opaski na głowę.
7. Sposób wytwarzania kompozytowej opaski na głowę, w którym kompozytową opaskę na głowę mocuje się do maski twarzowej, znamienny tym, że przygotowuje się wykrój (70) maski twarzowej posiadającej lewe i prawe miejsce mocowania (62,64) opaski na głowę, przy czym wykrój (70) maski twarzowej ma drogę przebiegającą pomiędzy lewym a prawym miejscem mocowania (62, 64) opaski na głowę, a następnie przygotowuje się kompozytową opaskę (100) na głowę przez mocowanie co najmniej jednego dyskretnego elastomerycznego rdzenia (3) do co najmniej jednej ciągłej termoplastycznej warstwy naskórkowej (2, 4), przy czym w kompozytowej opasce (100) na głowę umieszcza się pierwszy moduł w stanie nieaktywnym i drugi mniejszy moduł w stanie aktywnym, zaś termoplastyczna warstwa naskórkowa (2, 4) tworzy mikroteksturowaną, trwale odkształconą warstwę naskórkową, kiedy kompozytowa opaska (100) na głowę jest w stanie aktywnym, po czym umieszcza się kompozytową opaskę (100) wzdłuż drogi opaski na głowę, a następnie mocuje się kompozytową opaskę (100) do co najmniej jednego z miejsc mocowania (62, 64) opaski na głowę.
8. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym , że mocuje się co najmniej jeden elastomeryczny rdzeń (3) posiadający zasadniczo płaską konstrukcję.
9. Sposób według zastrz. 7 albo 8, znamienny tym, że mocuje się co najmniej jeden elastomeryczny rdzeń (3) zawierający wiele podłużnych rdzeni.

183 726