CN101854980A - 具有与面罩主体支承结构成一整体的扣环的过滤式面罩呼吸器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种包括面罩主体(12)和带具(14)以及支承结构(16)的过滤式面罩呼吸器(10)。支承结构(16)具有包括扣环(40)的周边(20)，扣环(40)一体地接合到周边(20)上。具有这种构造的面罩主体避免了将所述扣环和所述面罩主体支承结构分开制造，也避免了组装所述呼吸器的额外步骤。

Description

具有与面罩主体支承结构成一整体的扣环的过滤式面罩呼吸器
本发明涉及过滤式面罩呼吸器，其具有能使带子调整扣环与面罩主体支承结构一体地制造的面罩主体。
背景技术
呼吸器通常配戴在使用者呼吸道的上方，用于两个常见目的中的至少一个：(1)防止杂质或污染物进入佩戴者的呼吸道；和(2)保护其他人员或事物不接触佩戴者呼出的病原体和其他污染物。在第一种情况下，在空气中存在对佩戴者有害的颗粒的环境中佩戴呼吸器，例如汽车车身店。在第二种情况下，在对其他人或物可能造成污染的环境中佩戴呼吸器，例如手术室或洁净室。
一些呼吸器被归为“过滤式面罩”，因为面罩主体本身可用作过滤装置。与使用结合了可连接的滤筒(参见(例如)授予Yuschak等人的美国专利RE39,493)或嵌件成型的滤芯(参见(例如)授予Braun的美国专利4,790,306)的橡胶或弹性体面罩主体的呼吸器不同，过滤式面罩呼吸器的整个面罩主体的大部分由过滤介质构成，使得无需安装或更换滤筒。因此，过滤式面罩呼吸器的重量相对较轻，并且易于使用。公开了过滤式面罩呼吸器的专利的例子包括授予Kronzer等人的美国专利7,131,442、授予Angadjivand等人的美国专利6,923,182和6,041,782、授予Bostock等人的美国专利6,568,392和6,484,722、授予Chen的美国专利6,394,090、授予Magidson等人的美国专利4,873,972、授予Skov的美国专利4,850,347、授予Dyrud等人的美国专利4,807,619、授予Berg的美国专利4,536,440,以及授予Huber等人的美国专利Des.285,374。
为了提供具有持久杯型构造的过滤式面罩呼吸器，面罩主体通常具有模制的成形层。模制的成形层由热粘合纤维网或多孔的细丝塑料网制成，这些纤维网和塑料网被模制成杯型构造。这些成形层用于支承过滤结构，过滤结构通常包括带电荷的微纤维的非织造纤维网。
通常用一条或多条弹性带子将过滤式面罩呼吸器紧密地保持在佩戴者的面部。这些带子通常直接粘合、焊接或缝合到面罩主体上。不过，一些过滤式面罩呼吸器使用扣环，扣环可用于调节带子的长度。同样也可将扣环粘合、焊接或缝合在面罩主体上。例如，3M 8212和8293过滤式面罩呼吸器使用U形钉将扣环附接到面罩主体。常规过滤式面罩呼吸器具有的一个具体缺点是扣环必须与面罩主体的成形层和过滤介质分开制造。此外，需要额外的制造步骤将扣环固定到呼吸器上。
发明内容
本发明可克服将带子调节扣环与面罩主体的其他部件分开提供的缺点。如上文所指出的那样，常规过滤式面罩呼吸器通常将热粘合纤维网或多孔的细丝塑料网用作支承过滤介质的成形层。然而，这些现有的支承结构还无法进行下述处理：同时制造袋子调节扣环和成型层。因此，常规的过滤式面罩呼吸器要求将扣环与成形层分开制造，并要求采用诸如粘合、焊接或缝合的制造步骤将扣环固定到面罩主体上。
本发明提供了一种新的面罩主体构造，其能使带子调节扣环与面罩主体的支承结构同时制造。本发明提供了一种过滤式面罩呼吸器，其包括：(a)面罩主体，其包括：(i)过滤结构；(ii)包括周边构件的支承结构，所述周边构件被适形为能使第一扣环一体地与其接合；(iii)穿过第一扣环的第一带子。
本发明还提供了一种制备过滤式面罩呼吸器的新方法，该方法包括：(a)提供包括支承结构的面罩主体，其中支承结构具有至少一个一体地与其接合的扣环；(b)将过滤结构支承在面罩主体内；以及(c)提供能够穿过扣环并且长度能够调节的带子。
常规的过滤式面罩呼吸器具有采用粘合、缝合或焊接方式固定到面罩主体的纤维和多孔塑料支承结构上的扣环。这些已知的面罩主体构造技术需要额外的部件和工艺步骤来完成呼吸器带具的组装。因为常规的过滤式面罩主体一般使用了包括模制的热粘合纤维非织造纤维网或多孔细丝网的成形层，来为面罩主体提供结构完整性，所以缺乏提供一体式调节扣环的能力。本发明通过使用与面罩主体支承结构成一整体的扣环，免去了这些额外的部件和制造步骤。
术语表
下文示出的术语具有如下所定义的含义：
“对分”是指分成两个大体相等的部分；
“扣环”是指允许带具的带子从其中穿过，使得带子长度能够调节的部件；
“从中心隔开”是指沿着将面罩主体垂直对分的线或平面彼此明显分开；
“包含”是指其在专利术语中的标准定义，是一个通常与“包括”、“具有”或“含有”的意义大致相同的无明确界限的术语。虽然通常使用“包含”、“包括”、“具有”和“含有”及其变型等开放式术语，也可以使用较封闭的术语来适当描述本，例如“基本上由…组成”，其为半开放式术语，因为该术语仅仅排除那些将会对本发明呼吸器在实现其预期功能时的性能具有有害影响的物或元件；
“洁净空气”是指已滤除了污染物的一定体积的大气环境空气；
“污染物”是指颗粒(包括粉尘、薄雾和烟雾)和/或通常不会被视为颗粒但可悬浮在空气(包括呼出气流中的气体)中的其他物质(例如有机蒸气等)；
“横跨维度”是从前面观察呼吸器时从左到右横向穿过呼吸器延伸的维度；
“弹性的”是指具有在拉伸至其初始长度的100％或更长后恢复至其初始形式或形态的能力；
“呼气阀”是指可以打开以让流体离开过滤面罩内部气体空间的阀；
“外部气体空间”是指呼出的气体在穿过且离开面罩主体和/或呼气阀后进入的环境大气空间；
“过滤式面罩”是指面罩主体本身被设计成过滤透过它的空气；不存在为实现该目的而附接到面罩主体或模制到面罩主体中的任何可单独识别的滤筒或嵌件成型滤芯；
“过滤器”或“过滤层”是指一个或多个透气材料层，该一个或多个层主要适用于从穿过它的气流中移除污染物(例如颗粒)；
“过滤结构”是指主要设计用于过滤空气的构造；
“第一侧面”是指横向远离将面罩垂直对分的平面并在呼吸器佩戴时位于佩戴者的面颊和/或下颌区域的面罩主体区域；
“带具”表示辅助将面罩主体支承在佩戴者面部上的结构或部件组合；
“成一整体”是指同时一起制造，即作为一个部件制成，而不是随后接合在一起的两个独立制造的部件；
“内部气体空间”表示面罩主体与人面部之间的空间；
“分界线”指的是折线、接缝、焊线、胶合线、缝线、铰接线和/或其任意组合；
“活动铰链”是指允许构件从此处延伸，以旋转方式大体上围绕其枢转的机构，这样可避免对构件或铰链接头造成明显损坏；
“面罩主体”是指透气结构，其设计为可贴合在人的鼻部和口部的上方，并有助于限定与外部气体空间分隔的内部气体空间；
“构件”在涉及支承结构时是指可单独地和容易地识别的固体部件，其尺寸应显著有利于支承结构的总体构造和构型；
“周边”是指面罩主体的外边缘，当人们佩戴呼吸器时，这个外边缘通常应当紧邻佩戴者的面部设置；
“聚合物”和“塑料”均表示主要包含一种或多种聚合物并且也可以包含其他成分的材料；
“多个”是指两个或更多个；
“呼吸器”是指人可以佩戴的空气过滤设备，其为佩戴者提供可呼吸的洁净空气；
“刚性”是指对来自人手指的微小压力基本上不会轻易变形的部件。
“第二侧面”是指远离将面罩垂直对分的平面线(第二侧面与第一侧面相对)并在呼吸器佩戴时位于佩戴者的面颊和/或下颌区域的面罩主体区域；
“支承结构”是指设计为具有足以保持其所需形状的结构完整性，并有助于在正常处理情况下保持其所支承的过滤结构的预期形状的构造；
“隔开”是指物理上分开或其间具有可测量的距离；以及
“横向延伸”是指大体在横跨维度延伸。
附图说明
图1示出了根据本发明的过滤式面罩呼吸器10被佩戴在人的面部上时的前透视图；
图2为根据本发明的过滤式面罩呼吸器10的侧视图；
图3为过滤式面罩呼吸器10的前视图；
图4a和4b为扣环/带子组合的放大前视图和后视图；以及
图5为可用于本发明面罩主体的过滤结构18的剖视图。
具体实施方式
在实践本发明时，提供的过滤式面罩呼吸器具有附接到面罩主体的支承结构上的一体式扣环。本发明不是使用包含热粘合纤维或多孔塑料网的常规成形层来支承呼气阀，而是用不同的结构来实现此目的。新的支承结构尤其有益的是，它提供了能够将调节扣环一体地接合到其上的固体表面。使用一体式扣环不需要单独制造扣环，也不需要随后通过粘合、焊接或缝合将扣环接合到面罩主体。一体式扣环还能够允许调节带子的长度，这样可以改变张力以便适合佩戴者。
图1-3示出了可根据本发明使用的过滤式面罩呼吸器10的例子。如图所示，过滤式面罩呼吸器10包括面罩主体12和带具14。面罩主体12具有支承结构16和过滤结构18。支承结构16包括周边20、第一侧面22和相对的第二侧面24。当佩戴呼吸器10时，支承结构16的周边20可以(但非必须)接触佩戴者的面部。周边20可以包括围绕面罩主体12的周边连续延伸360°和与其邻近的构件或构件组合。佩戴者的面部通常将只接触过滤结构18的周边的内表面或其他面密封材料。因此，过滤结构18的周边边缘可以在径向超出支承结构16的周边20。支承结构16还包括横向延伸构件26、28和30。横向延伸构件26、28和30从面罩主体12的第一侧面22延伸至第二侧面24。然而，本发明设想了横向延伸构件不必完全横穿面罩主体12的实施例。一个或多个构件也可以在顶部周边构件32与底部周边构件34之间以纵向维度延伸。当从前面观察投影到平面上的呼吸器时(图3)，横向是指在通常的“x”方向横穿呼吸器延伸的方向，纵向是指以通常的“y”方向在呼吸器10的底部与顶部之间延伸的维度。横向延伸构件和/或周边构件中的一者或多者可以纵向伸展或收缩，以便更好地适应佩戴者的下颌运动和各种面部尺寸，参见与本专利申请同一天提交的名称为Filtering Face-Piece Respirator that Has Expandable MaskBody(具有可伸展面罩主体的过滤式面罩呼吸器)的美国专利申请60/974,025(代理人档案号63165US002)。横向延伸构件、纵向延伸构件和周边构件可被适形为具有约2至12mm2，更通常为约4至8mm2的横截面积。可以用包括第一带子36和第二带子38的带具14将呼吸器10支承在佩戴者的面部上。可以通过一个或多个扣环40调节这些带子36、38的长度。扣环40在带具固定凸缘构件42a、42b处一体地固定到面罩主体12的第一侧面22和第二侧面24上。尽管附图中示出的呼吸器10具有四个固定到面罩主体上的扣环，但可以使用数量更少的扣环。例如，可以只使用一个扣环；这样，可以将带子直接安装到面罩主体的一个侧面上，并将带子穿过位于另一侧面上的单个扣环来将其接合到面罩主体。在这种情况下，只能在面罩主体的一个侧面上调节带子的长度，而不是在两个侧面上都能调节。或者，可以使用单个带子的构造，这样，单个扣环位于面罩主体的第一侧面和第二侧面上。在另一个实施例中，可在具有两条带子的面罩主体上使用两个扣环40；这样，每条带子直接固定到呼吸器的一个侧面上并穿过扣环40固定到呼吸器的另一侧面上。或如附图所示，可以使用四个扣环，以便在两条带子之间提供四个带子调节点。
图4a和4b示出了放大的扣环，以便更清楚地说明能够如何将带子36穿过第一狭槽44和第二狭槽46。扣环还包括系带条48，当从佩戴者的头后面向带子施加张力时，系带条可以夹紧带子36。当去除此类张力时，可以将带子推挤穿过狭槽，以获得所需的长度。图4a-4b还示出了如何相对于系带条优选地设置狭槽44和46中的每一个的尺寸和位置，使得能够相对容易地拉动带子的自由端47，从而缩短带子的长度。当通过抓紧在面罩主体12的第一侧面22和第二侧面24之间的带子向另一方向拉动带子时，带子带有摩擦地抓紧系带条，从而保持带子的长度，并且可以施加所需的张力使呼吸器10紧密地支承在佩戴者的面部上。要通过增大面罩主体每个侧面之间的带子长度来减小张力，可以拉动第一狭槽44和第二狭槽46之间的带子，形成套环，然后使该套环穿过狭槽49。或者，可以对扣环40施力使其远离在面罩主体的第一和第二侧面之间延伸的带子部分36。当佩戴呼吸器10时，带子36通常平行于扣环40。不过，如果扣环40位移约30°至90°的角度，则能够将带子36拉延穿过狭槽46和44，从而增大面罩主体的第一和第二侧面之间的带子长度。可以在一个或多个活动铰链49处将扣环接合到周边构件20(图3)上，活动铰链可以使扣环40围绕铰链旋转，使得佩戴呼吸器时其可以朝佩戴者面部的一侧弯曲。活动铰链49还可以允许扣环40离开面罩主体，使得佩戴者可以容易地进行所需的带长调节。可结合本发明使用的多种扣环的例子包括以下专利中描述的扣环：授予Lee的美国专利7,185,653B2、授予Grimm的美国专利7,155,786B2、授予Hamilton的美国专利6,247,210B1、授予Fildan的美国专利4,843,689、授予Kasai的美国专利4,571,783、授予Krauss的美国专利4,525,901和4,395,803、授予Bakker等人的美国专利4,171,555，以及授予Wilson的GB970,611。
可以用任何已知的技术(例如注模)制造扣环和/或支承结构。可以用已知的塑料，例如烯烃，包括聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯和聚甲基(戊烯)；塑性体；热塑性塑料；热塑性弹性体；以及它们的混合物制造扣环和/或支承结构。也可以在形成扣环和/或支承结构的组合物中加入添加剂，例如颜料、UV稳定剂、防结块剂、成核剂、杀真菌剂和杀细菌剂。塑料通常具有约75至300兆帕斯卡(MPa)的弯曲模量，更通常为约100至250MPa，还通常为约175至225MPa。选择的用于支承结构的塑料应具有弹性、形状记忆和抗挠曲疲劳性，使得支承结构和扣环连接件可以变形，以适应适当的配件和带子张力。观察其横截面时，支承结构的构件可以是矩形、圆形、三角形、椭圆形、梯形等。也可以用金属或陶瓷材料代替塑料来构造扣环和/或支承结构，不过由于处理/成本方面的原因，塑料可以是优选的。支承结构是不与过滤结构成一整体(或一起制造)的部件或组件，其具有的构件的尺寸大于过滤结构中使用的纤维的尺寸。
带具中使用的带子可以由多种材料制成，这些材料例如热固性橡胶、热塑性弹性体、编织或针织的纱线/橡胶组合、非弹性的编织组件等。带子可以由弹性材料制成，例如弹性编织材料。带子优选地能够伸长至其总长度的两倍以上，并能够恢复其松弛状态。更优选的是，带子能够伸长至其松弛状态长度的三或四倍，而且当去除张力时，可恢复其初始状态，而不会有任何损坏。因此，弹性极限优选地不小于带子松弛状态长度的二、三、或四倍。带子通常为约25至60cm长、5至10mm宽、0.9至1.5mm厚。带子可作为连续的带子从第一扣环延伸至在面罩主体相对侧面上的第二扣环，或者带子可以具有多个部分，这些部分可用其他扣件或扣环接合在一起。例如，带子可以具有用扣件接合在一起的第一和第二部分，当从佩戴者面部移除面罩主体时，能够快速将扣件解开。可结合本发明使用的带子的例子示于授予Xue等人的美国专利6,332,465中。可用于将带子的一个或多个部分接合在一起的紧固或扣紧装置示于(例如)授予Brostrom等人的美国专利6,062,221、授予Seppala的美国专利5,237,986、以及授予Chien的美国专利EP1,495,785A1中。
图4示出了过滤结构18的横截面。如图所示，过滤结构18可以包括一个或多个覆盖纤维网50a和50b，以及过滤层52。覆盖纤维网50a和50b可以位于过滤层52的相对的两个侧面上，以便捕捉可能从该处松掉的任何纤维。通常应选择可提供舒适感(特别是在与佩戴者面部接触的过滤结构18的侧面上提供舒适感)的纤维来制成覆盖纤维网50a和50b。可以与本发明的支承结构结合使用的多种过滤层和覆盖纤维网构造将在下文中进行详细描述。为了提高贴合度和佩戴者舒适度，可以将弹性面部密封件固定到过滤结构18的周边。佩戴呼吸器时，此类面部密封件可以径向向内延伸，从而接触佩戴者的面部。面部密封件的例子在授予Bostock等人的美国专利6,568,392、授予Springett等人的美国专利5,617,849、授予Maryyanek等人的美国专利4,600,002、以及授予Yard的加拿大专利1,296,487中有所描述。
过滤结构可以采用多种不同的形状和构造。过滤结构通常应适合于妥当地贴合支承结构或在支承结构内正确贴合。过滤结构的形状和构造通常与支承结构的整体形状相对应。过滤结构可以从支承结构径向向内设置，也可以从支承结构径向向外设置，或者可以设置在构成支承结构的多个构件之间。尽管示出的过滤结构具有包括过滤层和两个覆盖纤维网的多个层，但过滤结构可以只包括过滤层或过滤层的组合。例如，可在更精选的下游过滤层的上游设置预过滤层。另外，可以将吸附性材料(例如活性炭)设置在构成过滤结构的纤维之间和/或多个层之间。此外，可将单独的颗粒过滤层与吸附层结合使用，以同时过滤颗粒和蒸气。过滤结构可以包括一个或多个用于保持这种杯型构造的固化层。或者，过滤结构可以具有一条或多条有利于其结构完整性的水平和/或垂直分界线，以便保持杯型构造。
本发明的面罩主体中使用的过滤结构可以是颗粒捕捉型过滤器或气体和蒸气型过滤器。过滤结构也可以是防止液体从过滤层的一侧转移到另一侧的阻挡层，以防止(例如)液体气溶胶或液体飞溅渗透过滤层。可以根据应用要求，使用由类似或不同的过滤介质形成的多个层来构造本发明的过滤结构。可以有益地用于本发明的分层面罩主体中的过滤器通常具有低压降(例如在13.8厘米/秒的面速度下小于约195至295帕斯卡)，以最小化面罩佩戴者的呼吸工作量。另外，过滤层为柔性的并具有足够的抗剪强度，使得它们一般都在预期的使用条件下保持其结构。颗粒捕捉过滤器的例子包括一个或多个精细无机纤维(比如纤维玻璃)网或聚合合成纤维网。合成纤维网可以包括驻极体充电的聚合微纤维，该微纤维通过比如熔喷制成。由已带电荷的聚丙烯形成的聚烯烃微纤维可以提供用于颗粒捕捉应用的某些实用性。另一种过滤层可以包括吸附剂组分以从呼吸空气中移除危害性或有味气体。吸附剂可以包括通过粘结剂、胶合剂或者纤维结构粘在过滤层中的粉末或者颗粒，参见授予Braun的美国专利的3,971,373。吸附剂层可以通过涂覆基底(例如纤维或者网状泡沫)来形成，以便形成薄的粘附层。吸附剂材料可以包括经过或没有经过化学处理的活性炭、多孔氧化铝-二氧化硅催化剂基底、和氧化铝。可被成形为多种构造的吸附性过滤结构的例子在授予Senkus等人的美国专利6,391,429中有所描述。
过滤层通常经过选择以实现所需的过滤效果，并且一般来讲，从由其穿过的气流中移除高比例的颗粒和/或其他污染物。对于纤维过滤层而言，根据将要过滤掉的物质种类选择纤维，并且典型地对纤维进行选择，以便在模制操作中纤维不会变得互相粘合起来。如所指出的那样，过滤层可以具有多种形状和形式，并其厚度通常为约0.2毫米(mm)至1厘米(cm)，更通常为约0.3mm至0.5cm，它可以是大体为平面的纤维网，也可以是波纹状的，以便提供扩大的表面积，参见(例如)授予Braun等人的美国专利5,804,295和5,656,368。过滤层还可以包括用粘合剂或任何其他方式接合在一起的多个过滤层。基本上已知的(或后来开发的)用于形成过滤层的任何合适的材料都可以用作过滤材料。熔喷纤维网，例如在Wente，VanA.，Superfine Thermoplastic Fibers，48 Indus.Engn.Chem.(超细热塑性纤维，48工业与工程化学)，第1342页及后续页等等(1956年)中提到的熔喷纤维网，尤其是以永久带电(驻极体)的形式存在时是特别可用的(参见(例如)授予Kubik等人的美国专利4,215,682)。这些熔喷纤维可以是有效纤维直径小于约20微米(μm)的微纤维(称为“吹塑微纤维”，简称BMF)，通常为约1至12μm的微纤维。有效纤维直径可以根据Davies，C.N.的The Separation Of Airborne Dust Particles，Institution Of Mechanical Engineers，London，Proceedings 1B，1952(气载尘粒的分离，机械工程师学会，伦敦，第1B项，1952年)确定。特别优选的是包含由聚丙烯、聚(4-甲基-1-戊烯)、以及它们的组合形成的纤维的BMF网。如在van Turnhout的美国专利Re.31,285中所教导，带电荷的原纤化薄膜纤维也可以为合适的，以及松香-羊毛纤维网和玻璃纤维网或溶液吹塑网、或静电喷涂纤维网，特别是以微缩胶卷的形式。如授予Eitzman等人的美国专利6,824,718、授予Angadjivand等人的美国专利6,783,574、授予Insley等人的美国专利6,743,464、授予Eitzman等人的美国专利6,454,986和6,406,657、以及授予Angadjivand等人的美国专利6,375,886和5,496,507中所公开的那样，可以通过让纤维接触水来将电荷施加给纤维。正如授予Klasse等人的美国专利4,588,537中所公开的那样，可以通过电晕充电，或者正如授予Braun的美国专利4,798,850中所公开的那样，通过摩擦充电将电荷施加给纤维。此外，可以将添加剂包含在纤维中，以便增强通过水充电法制成的纤维网的过滤性能(参见授予Rousseau等人的美国专利5,908,598)。尤其是可以将氟原子设置在过滤层中的纤维表面，以便改善油雾环境中的过滤性能，参见授予Jones等人的美国专利6,398,847B1、6,397,458B1和6,409,806B1。驻极体BMF过滤层的典型基重为约10至100克/平方米。当根据(例如)’507专利中所述的技术进行充电时，并且当如授予Jones等人的专利中所述包括氟原子时，基重可以分别为约20至40g/m2以及约10至30g/m2。
内部覆盖纤维网可以用于提供接触佩戴者面部的平滑表面，外部覆盖纤维网可以用于收集面罩主体中的松散纤维或提供美观效果。覆盖纤维网通常不会为过滤结构提供任何基本的过滤作用，但当其设置在过滤层的外部(或上游)时却可以充当预滤器。为了获得适当程度的舒适性，内覆盖纤维网优选地具有相对较低的基重，并且由相对精细的纤维形成。更具体地讲，可以将覆盖纤维网形成为具有约5至50g/m2(通常为10至30g/m2)的基重，并且纤维小于3.5旦尼尔(通常小于2旦尼尔、更通常小于1旦尼尔，但大于0.1旦尼尔)。在覆盖纤维网中使用的纤维通常具有约5微米至24微米的平均纤维直径，通常约7微米至18微米，更通常约8微米至12微米。覆盖纤维网材料可以具有一定程度的弹性(通常但不是必须为100至200％的断裂弹性度)并可以是可塑性变形的。
用于覆盖纤维网的适当材料为吹塑微纤维(BMF)材料，特别地为聚烯烃BMF材料，比如聚丙烯BMF材料(包括聚丙烯混合物，并且也包括聚丙烯和聚乙烯的混合物)。制造用于覆盖纤维网的BMF材料的适当工艺描述于授予Sabee等人的美国专利4,013,816中。可以通过将纤维收纳在光滑表面(典型地为表面光滑的辊子)上形成网。也可以使用纺粘纤维。
典型的覆盖纤维网可以通过聚丙烯或包含50重量％或更多聚丙烯的聚丙烯/聚烯烃混合物制成。已经发现这些材料为佩戴者提供高度的柔软性和舒适性，而且当过滤材料为聚丙烯BMF材料时，层之间无需粘合剂就可以保持固定在过滤材料上。适用于覆盖网的聚烯烃材料可以包括例如单种聚丙烯、两种聚丙烯的混合物、聚丙烯与聚乙烯的混合物、聚丙烯与聚(4-甲基-1-戊烯)的混合物，和/或聚丙烯与聚丁烯的混合物。用于覆盖纤维网的纤维的一个例子是由得自Exxon Corporation的聚丙烯树脂“Escorene3505G”制成的聚丙烯BMF，其具有约25g/m2的基重和在0.2至3.1范围内的纤度(在100根纤维上测量的平均值为约0.8)。另一种合适的纤维是聚丙烯/聚乙烯BMF(由同样得自Exxon Corporation的包括85％的“Escorene 3505G”树脂和15％的“Exact 4023”乙烯/α-烯烃共聚物的混合物制成)，其具有约25g/m2的基重和约0.8的平均纤度。合适的纺粘材料可以商品名“Corosoft Plus 20”、“Corosoft Classic 20”和“Corovin PP-S-14”得自Corovin GmbH(Peine，Germany)，梳理成网的聚丙烯/粘胶纤维材料可以商品名“370/15”得自J.W.Suominen OY(Nakila，Finland)。
本发明中所使用的覆盖纤维网在处理之后优选具有很少的从纤维网表面突出的纤维，因此具有平滑的外表面。可以在本发明中使用的覆盖纤维网的例子公开于(例如)授予Angadjivand的美国专利6,041,782、授予Bostock等人的美国专利6,123,077和授予Bostock等人的国际专利96/28216A中。
可以将鼻夹附接到面罩主体上，以提高与佩戴者鼻梁的贴合度。参见授予Castiglione的美国专利5,558,089和Des.412,573。
可以将呼气阀附接到面罩主体上，以便于清除从内部气体空间呼出的空气。使用呼气阀可以快速清除从面罩内部呼出的湿热空气，从而提高佩戴者的舒适度。参见(例如)授予Martin等人的美国专利7,188,622、7,028,689和7,013,895；授予Japuntich等人的美国专利7,117,868、6,854,463、6,843,248和5,325,892；授予Mittelstadt等人的美国专利6,883,518；以及授予Bowers的美国专利RE37,974。基本上任何可提供合适压降并可以适当地固定到框架上的呼气阀都可以结合本发明使用。
实例
制造呼吸器支承结构
用标准注模方法制备呼吸器支承结构的样品。在工具制造商处制备与图1-3所示的支承结构的几何形状相配的单腔阴阳模具。在松弛状态下，或当支承结构仍在模具上时，测得支承结构从顶部到底部的距离为约115mm，从左侧到右侧的距离为约120mm。测量是在呼吸器处于无应力状态下时，分别沿着周边上最高点与最低点之间的直线以及侧面周边构件的外边缘进行的。构成支承结构的构件的目标厚度为2.5毫米。将横向延伸构件成形为具有梯形横截面，以便使支承结构更易于从模具中取出。横向延伸构件的横截面积在约2至5mm2的范围内。凸缘和扣环的形状和构型在与本专利申请同一天提交的名称为Buckle Having A Flexural StrapAttachment Member And Respirator Using Such Buckle(具有挠性带子连接构件的扣环和使用此类扣环的呼吸器)的美国专利申请60/994,644(代理人档案号63577US002)中示出。将聚丙烯/热塑性弹性体混合物与白色颜料一起进料至挤出机中。使用得自Total的丙烯5724(58重量％)；得自Kuraray的SeptonTM2063(40重量％)；以及TiO2颜料(2重量％)。
制造呼吸器过滤结构
呼吸器的过滤结构由两层254mm宽的非织造纤维驻极体过滤材料形成，这两层过滤材料层合在宽度相同的一个50克/平方米(gsm)的白色非织造纤维纺粘材料外层与一个22gsm的白色非织造纤维纺粘材料内层之间。两层非织造纤维纺粘材料均由聚丙烯制成。驻极体过滤材料为3M 8511N95呼吸器中使用的标准过滤材料。将层合纤维网坯料切成254mm长的片，从而形成正方形，然后将该正方形成型为与支承结构相配的杯型构造。
其他呼吸器组件
面部密封件：标准3M 4000系列呼吸器的面部密封件。
鼻夹：标准3M 8210 Plus N 95呼吸器的鼻夹。
头带：标准3M 8210 Plus N 95呼吸器的头带材料，但颜色为白色。去除3M 8210 Plus呼吸器头带的黄色颜料。
将面部密封件超声焊接到过滤结构上，将鼻夹嵌件成型到支承结构中。将两条头带带有摩擦地穿过扣环，调整至合适的长度。
在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可对本发明进行各种修改和更改。因此，本发明并不限于上述方案，而是受以下权利要求书及其任何等同要求的限制的控制。
本发明另外可以在不存在本文具体描述的任何元件的情况下适当地实施。
以上引用的所有专利和专利申请，包括在背景技术部分中的那些，全部以引用方式并入本文。如果并入的文件中的公开内容与上述说明书之间存在冲突或差异，将以上述说明书为准。

Claims (18)

1.一种过滤式面罩呼吸器，包括：
(a)面罩主体，包括：
(i)过滤结构；
(ii)支承结构，所述支承结构包括被适形为能够使第一扣环一体地与所述支承结构接合的周边构件；
(iii)第一带子，所述第一带子穿过所述第一扣环。
2.根据权利要求1所述的过滤式面罩呼吸器，其中所述周边构件包括至少一个凸缘，所述扣环一体地接合到所述凸缘上。
3.根据权利要求2所述的过滤式面罩呼吸器，其中所述周边构件还包括在所述支承结构上的与所述第一凸缘相对的侧面上的第二凸缘，所述第二凸缘具有一体地固定到所述第二凸缘上的第二扣环。
4.根据权利要求3所述的过滤式面罩呼吸器，其中所述周边构件还包括(iii)第三凸缘构件和第四凸缘构件，第三扣环和第四扣环一体地固定到所述第三凸缘构件和所述第四凸缘构件上；以及(iv)穿过所述第二扣环和所述第三扣环的第二带子。
5.根据权利要求1所述的过滤式面罩呼吸器，其中所述支承结构包括多个在所述支承结构的第一侧面和第二侧面之间延伸的隔开的横向延伸塑性构件。
6.根据权利要求5所述的过滤式面罩呼吸器，其中所述横向延伸塑性构件的横截面积为约2至12mm2，挠曲硬度为约75至300MPa。
7.根据权利要求5所述的过滤式面罩呼吸器，其中所述横向延伸塑性构件的横截面积为约4至8mm2，挠曲硬度为约100至250MPa。
8.根据权利要求5所述的过滤式面罩呼吸器，其中所述支承结构还包括多个纵向隔开的横向延伸塑性构件。
9.根据权利要求4所述的过滤式面罩呼吸器，其中所述第一带子和所述第二带子为弹性带子。
10.根据权利要求1所述的过滤式面罩呼吸器，其中所述过滤结构包括非织造纤维网，所述非织造纤维网包括充电的微纤维以及位于包括所述充电的微纤维的非织造纤维网的相对两个侧面上的第一覆盖纤维网和第二覆盖纤维网。
11.根据权利要求1所述的过滤式面罩呼吸器，其中所述扣环包括第一狭槽和第二狭槽以及系带条。
12.根据权利要求11所述的过滤式面罩呼吸器，其中所述带子穿过所述第一狭槽和所述第二狭槽，使得能够通过拉动所述带子的自由端缩短所述佩戴者头部后方的带长。
13.根据权利要求12所述的过滤式面罩呼吸器，其中所述带子带有摩擦地接合所述系带条，使得在向所述面罩主体的所述第一侧面和所述第二侧面之间的带子施加张力时，防止所述带子被拉动穿过所述扣环。
14.一种制备过滤式面罩呼吸器的方法，所述方法包括：
(a)提供包括支承结构的面罩主体，所述支承结构具有至少一个一体地接合到所述支承结构上的扣环；
(b)将过滤结构支承在所述面罩主体内；以及
(c)提供能够穿过所述扣环并且长度能够调节的带子。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述支承结构包括从所述面罩主体的第一侧面延伸至第二侧面的横向延伸构件。
16.根据权利要求14所述的方法，其中所述扣环包括第一狭槽和第二狭槽以及系带条，所述带子穿过所述第一狭槽和所述第二狭槽。
17.根据权利要求14所述的方法，其中所述扣环包括第一狭槽和第二狭槽以及系带条，所述带子穿过所述第一狭槽和所述第二狭槽。
18.一种制备过滤式面罩呼吸器的方法，所述方法包括：
(a)提供包括支承结构的面罩主体，所述支承结构具有至少一个一体地接合到所述支承结构上的扣环；
(b)将过滤结构支承在所述面罩主体内；以及
(c)提供带子，所述带子能够穿过所述扣环并且能够调节所述带子在所述面罩主体的所述第一侧面和所述第二侧面之间的长度，其中所述扣环包括第一狭槽和第二狭槽以及系带条，并且所述带子带有摩擦地接合所述系带条，使得在向所述面罩主体的所述第一侧面和所述第二侧面之间的所述带子施加张力时，防止所述带子被拉动穿过所述第一狭槽和所述第二狭槽。
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