专利名称：平面折叠的个人呼吸保护装置的制造工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及个人呼吸保护装置，它能够在储存时折叠成平面，而在使用时形成一个在使用者嘴巴和鼻子之上的气室。
背景技术：
个人呼吸保护装置(也可叫做过滤呼吸器或面罩)有广泛的用途，以便保护使用者的呼吸系统不受悬浮在空气里的微粒或讨厌的、有害的气体的侵害。面罩通常被设计成可佩戴在鼻子和嘴巴上，以便防止使用者受到悬浮在空气里的令人讨厌的东西的侵害。一般来说，这些类型的面罩包括两种基本型式----模制的杯子形状或平面折叠的形状。
传统的平面折叠形状的面罩通常由织物组合而成，该织物是矩形的，并包括至少一个与使用者的嘴巴平行的褶。这种结构可具有变硬的元件，以便使面罩不与使用者的脸部接触。也可通过在层压结构上熔合一横跨面罩宽度的褶、或通过提供一横跨面罩宽度的接缝来提供所谓的变硬。在许多用途里，特别希望提供这种具有“平面”形状的面罩，以便在使用该面罩前能方便地进行储存。这种平面折叠形状具有许多优点，其中之一是能方便地储存在使用者的口袋里。
已经发现，平面形状的面罩可以非常接近地与使用者的脸部相配合，也就是说，面罩内表面的大部分可与使用者的脸部接触。这样，平面面罩在使用时可是温暖的但并不舒服，特别是长时间使用面罩时更是如此。此外，面罩的内表面可能与使用者的嘴巴接触，这样，面罩常常是潮湿的和被摩擦。当这种情况发生时，来自内表面的摩擦材料可能刺激使用者。
杯子形的面罩通常是模制的面罩，在使用时在脸部上面形成一气室，由此克服与平面折叠的面罩有关的某些不舒服。然而，模制的杯子形面罩不可能容易地折叠成平面和方便地进行储存。
美国专利第3,971,369号(Aspelind等人)公开了一种不是模制的、杯子形外科手术面罩。该专利讲到，由于该面罩不是模制的，因此面罩本体部分的边缘不是刚性的，从而与使用者脸部的形状相配合。然而，该面罩在制造上是复杂的，而由此形成的结构是打褶的，并在面罩的前面具有重叠的材料。
国际申请第WO 96/28217号介绍了一种平面折叠的个人呼吸保护装置。在该申请里，讲到该装置包括一平的中间部分、一通过折叠线、接缝、焊接或粘合与中间部分连接的平的第一部件，以及一通过折叠线、接缝、焊接或粘合与中间部分连接的第二部件。它还讲到，该装置可以折叠成平面，以便储存，其中第一和第二部件的至少一部分面对面地与中间部分的共同表面接触，而在使用时，它能够在使用者的鼻子和嘴巴上形成一杯子形的气室。
个人呼吸保护装置或面罩被要求可以平面折叠，并且还能提供良好的呼吸密封和与使用者相配合。还要求面罩具有简单的结构，从而可以相对容易和低成本地制造。
发明内容
本发明的一个方面是提供一种个人呼吸保护装置，该装置包括一不打褶的主体。较佳的是，该主体包括一第一部分；一通过第一分界线区别于第一部分的第二部分；一通过第二分界线区别于第二部分的第三部分；以及一延伸通过第一部分、第二部分和第三部分的对开折痕；其中，该装置可沿着对开折痕折叠成第一基本平面折叠的形状，并可打开形成一凸起打开形状。
该装置包括过滤介质和一覆盖层。较佳的是，该装置包括一至少在第二部分里的变硬层。在一较佳实施例里，该装置包括一在第一和第二部分之间的焊接线，它将过滤介质、覆盖层、以及较佳的是将变硬层粘结在一起。在一个更佳的实施例里，该装置包括在第二部分和第三部分之间的第二焊接线，它将各层粘结在一起。
按照本发明的装置较佳的是具有自第二部分开始、以约110度至约175度角延伸的第一部分，这是当该装置被折叠成基本平面折叠形状时、从延伸通过第二部分的对开折痕至延伸通过第一部分的对开折痕测量得到的。
按照本发明的装置较佳的是具有自第二部分开始、以约100度至约165度角延伸的第三部分，这是当该装置被折叠成基本平面折叠形状时、从延伸通过第二部分的对开折痕至延伸通过第三部分的对开折痕测量得到的。
按照本发明的另一方面，介绍一利用相同尺寸的、预制的坯料制造不同尺寸的个人呼吸保护装置的工艺。该工艺包括沿对开轴线折叠预制的坯料，以形成具有对开折叠线的预制件，并在第一部分上、相对对开的折叠线以第一所需角度切割该预制件，其中，第一所需角度取决于该装置所需的尺寸和配合情况。装置的尺寸和配合情况还可进一步通过在一相对对开折叠线的部分上、以第二所需角度切割预制件来调整。
按照本发明的装置还可包括一可选择的部件，诸如一面部护罩、一面部密封件、一颈部护罩、以及它们的组合。
较有利的是，按照本发明的平面折叠的面罩在其边缘处、以一锐角与使用者的最少量脸部接触，从而在使用者鼻子和嘴巴的上方形成一凸起的或杯子形的区域，由此提高佩戴的舒适性，并使面罩的周边与使用者的脸部最大限度地接触。
按照本发明的工艺适合于高速制造方法，并可包括额外需要的步骤，如固定头带、耳朵圈、鼻夹、以及其它传统的呼吸保护装置零部件。
图1是本发明的个人呼吸保护装置在平面折叠状态时的侧视图；图2是图1中的个人呼吸保护装置在打开准备使用时的前视图；图3是用来制造平面折叠的个人呼吸保护装置的一示范性工艺的示意图；图4a-4c是利用图3中的示范性制造工艺制造的单个预制件进行组装工艺的示意图；图5是沿图4a中的单个预制件的5-5线的剖视图；图6是用来在按照本发明的装置中形成焊接线的砧座的示意图；以及图7是用来在制造按照本发明的装置的工艺中形成预制件的砧座的示意图。
具体实施例方式
在本发明的一个实施例里，个人呼吸保护装置10较佳的是可成为如图1所示的平面折叠形状。该装置较佳的是沿着从第一部分34延伸到第三部分36的线18对半折叠，以便在使用前或在使用者口袋里时能够放置在包装袋里。在图1中，显示了个人呼吸保护装置10在折叠状态时的一半或侧视图。较佳的是，该装置包括主体12、第一部分34、第二部分38和第三部分36。这些部分可是互相分离的，但较佳的是，第一部分34、第二部分38和第三部分36一体形成单一的主体12。按照本发明的装置还包括固定件，它们可以是耳朵固定件26或一头带(未画出)。
对于本发明来说，下面的术语将具有如下所述的含义“凸起打开形状”意味着该装置使用时的形状，即其主体基本上脱离使用者的面部，但其边缘仍与面部密封接触，以便提供一个在使用者鼻子和嘴巴之上的气室。
“分界线”意味着在主体上的一条预定的线，它使主体12的各部分34、36和38互相隔开。分界线形成转动轴线，以便部分34、36和38中的一个或几个至少部分环绕着该分界线转动。分界线可以或不必延伸至主体12的全部长度或宽度。分界线的例子包括折叠线、粘合线、焊接线或接缝。
“褶”意味着一个折叠，其中，装置的材料本身被对折，且至少有一次象手风琴那样的折叠。
“焊接线”可以是或不是一条分界线。
如下面将要详细介绍的，主体12较佳的是包括多层，以便可以作为过滤器过滤掉悬浮在空气里的有害微粒，防止使用者受环境刺激，以及当使用者在较冷气候进行呼吸时温暖进入的空气。按照本发明的呼吸保护装置包括第一分界线A和第二分界线B，由此形成在它们之间的第二部分38。这些分界线提供了两条横向延伸的转动轴线，以便第一部分34环绕着分界线A移动和第三部分36环绕着第二分界线B移动。也就是说，这些分界线具有类似铰链的功能，即在使用时使第一和第三部分能相对第二部分移动，并给第二部分提供结构完整性。已经发现，当该装置环绕着使用者的鼻子和下巴时，这些分界线可改善装置的柔软性和舒适性。在一个较佳实施例里，个人呼吸保护装置包括多层结构。在这个实施例里，分界线可防止该多层分层，这样，在使用时内层不会凹陷。较佳的是，分界线是焊接线，因为焊接线可提供良好的结构完整性并防止凹陷。
分界线可由各种适合于形成转动轴线的技术形成。较适当的技术包括焊接(例如超声波焊接)、施加压力(使用或不使用加热)、使用粘结带、缝合等等。但应该知道，分界线可以是基本连续的、不连续的、笔直的、弯曲的、以及它们的一种组合，只要该分界线能提供使第一部分34环绕着分界线A转动的轴线和使第三部分36环绕着第二分界线B转动的轴线。
在一个较佳实施例里，至少一条分界线是一焊接线，最好两条分界线都是焊接线。较佳的是，该分界线不包括和不是褶的一部分。
一对开折痕18较佳的是包括第一折痕14、第二折痕14’和第三折痕14”。一从第一折痕14延伸至第三折痕14”的边缘密封件16限定了该装置的形状。折痕14和14”较佳的是由焊接线形成的，如下面将要介绍的，这样可以是笔直的或弯曲的，但较佳的是如图所示那样基本是直的。然而，折痕也可以通过现有技术中已知的其它方法、如缝合形成。提供耳朵固定件26是为了将该装置固定在使用者脸部的适当位置上，通常固定件26环绕着使用者的耳朵固定。其它的固定件、诸如头带也可以用来将按照本发明的个人呼吸保护装置固定在使用者头部的适当位置上。
图2所示的个人呼吸保护装置10(其中相同的零件使用与图1中相同的标号)处于准备使用的凸起对开形状，它具有杯子或钱袋的大致形状，从而给使用者提供杯子状的呼吸保护装置所具有的离开面部的优点。该形状允许使用者大幅度地移动下巴并使使用者感到舒服，因为该装置基本上不与使用者面部的嘴巴区域接触。按照本发明，这种形状较佳的是在没有沿主体12水平延伸的褶的情况下实现。更正确地说，按照本发明的装置较佳的是包括一从装置的第一部分向第三部分延伸的对开折痕，其中，该装置基本上被划分成第一半爿和第二半爿。除了对开折痕，实现装置的平面折叠不再需要其它的折叠线。
较佳的是，中心部分38与第一部分34和第三部分36相比较少贴合。在按照本发明的个人呼吸保护装置里包括较少贴合的中心部分有利于维持凸起对开形状，从而在使用时具有离开面部的优点。
通过改变折痕14和14”的形状和角度可改变本发明的个人呼吸保护装置10的形状和大小。折痕14和14”可是笔直的到弯曲的，如果想使使用者的脸部感到非常舒服，较佳的是基本笔直的。折痕14和14”较佳的是分别与焊接线形成，从而从沿着第二折痕14’的第一起点44和第二起点46分别形成第一角40和第二角42。较佳的是，由第二折痕14’至第一折痕14形成和测得的第一角40约110度至约175度，最好是约140度至约155度。较佳的是，由第二折痕14’至第三折痕14”形成和测得的第二角42约100度至约165度，最好是约135度至约150度。通过改变折痕14和14”的形状，呼吸保护装置对脸部的舒适性可方便地实现，从而可适合于不同的脸部尺寸。本技术领域的普通技术人员将了解，通过改变自第二折痕14’起的第一角40和第二角42的角度，第一折痕14和第三折痕14”的长度也将相应地改变。然而，较佳的是，第一折痕14和第三折痕14”一般在约40mm至约80mm的长度范围内改变，其中，第一折痕和第三折痕不一定具有相同的长度。
在上述情况下，按照本发明的个人呼吸保护装置通常具有约90mm至约160mm的在凸起打开形状下的高度(从第一部分的外侧边缘到第二部分的外侧边缘)，较佳的是从约100mm至约150mm，最好是从约110mm至约140mm。在呼吸保护装置10的分界线A、A’和B、B’之间的第二部分38的高度较佳的是从约30mm至约100mm，更佳的是从约35mm至约75mm，最好是从约45mm至约65mm。此外，按照本发明的个人呼吸保护装置在凸起打开形状下一般具有约110mm至约190mm的宽度(从右边缘密封件的外侧边缘至左边缘密封件的距离)，较佳的是约130mm至约170mm，最好是约140mm至约160mm。
如上面简要说明的，按照本发明的个人呼吸保护装置较佳的是包括具有至少一外层和一过滤层的多层结构。还可包括一附加的变硬层。过滤层包括至少放置在装置的中心部分里的介质或材料。该过滤层可是若干机织物和无纺材料、一层或多层、具有或不具有内侧或外侧覆盖层。如上所述，中心部分形成于从对开折痕横向延伸的分界线之间。适当的过滤材料的例子包括微纤维网、原纤化薄膜网、机织物或无纺材料网(例如，气流或已梳短纤维)、溶液吹制纤维网、或它们的组合。用来形成这种网的纤维可包括聚烯烃、诸如聚丙烯、聚乙烯、聚丁烯、聚(4-甲基-1-戊烯)和它们的掺和物，卤素取代了的聚烯烃、诸如含有一个或几个氯乙烯单元、或四氟乙烯单元的聚烯烃，也可以是含有丙烯腈单元的聚烯烃，聚酯，聚碳酸酯，聚氨基甲酸乙酯，树脂-羊毛，玻璃，纤维素或它们的组合。
过滤层的纤维是按照需要过滤的微粒的类型进行选择的。纤维的适当选择也可能影响呼吸保护装置对使用者的舒适性，例如提供柔软性或控制水分。用于本发明的熔喷法微纤维网可按照下面所述的准备，例如Wente，Van A.的“超细热塑纤维”(工业工程化学48，1342卷以及下列等等，1956年)，以及1954年5月25日公开的海军研究实验室的第4364号报告、由Van A.Wente等人署名的“超细有机纤维的制造”。用于本发明的过滤介质的熔喷法微纤维较佳的是具有从3至30微米的有效纤维直径，最好是7至15微米，这是按照Davies，C.N.设定的方法计算的，见机械工程协会(伦敦)1952年的科研报告集1B的“气载粉粒的分离”。
短纤维也可出现在过滤层里。卷曲的、膨胀的短纤维的存在可提供比只有熔喷法微纤维的网更好的弹性和较低的密度。较佳的是，在介质里具有不超过百分之九十重量的短纤维，最好不超过百分之七十的重量。这种网含有美国专利第4,118,531号(Hauser)公开的短纤维。
在过滤层里或一层或几层其它过滤介质里也可使用双组分短纤维。双组分短纤维通常具有一比芯子部分熔点低的外层，通过加热该层可用该双组分短纤维在纤维交点处形成粘结在一起的、有弹性的成形层，这样，双组分短纤维的外层流动并与相邻的纤维、或是双组分的或是其它的短纤维接触。成形层也可以添加加热时可流动的聚酯之类的粘合用纤维，它们与短纤维混在一起，在对成形层加热时，粘合用纤维熔融并流向纤维交点处，它们在那里环绕着纤维交点。经过冷却，在纤维交点处的粘合加强，并使纤维团形成想要的形状。此外，诸如丙烯酸乳胶或粉末状的、加热后能活化的粘合树脂之类的粘合用材料也可用于这种网，以便使纤维粘合。
带电纤维、诸如美国专利第4,215,682号(Kubik等人)、美国专利第4,588,537(Klasse等人)所公开的、或通过极化或对电介质充电等其它传统方法、例如美国专利第4,375,718号(Wadsworth等人)、或美国专利第4,592,815号(Nakao)的工艺获得的、或通过美国专利第5,496,815号(Angadjivand等人)所述的氢化充电方法获得的带电纤维特别适用于本发明。美国专利第RE.31,285号(van Turnhout)所述的带电的原纤化薄膜纤维也可使用。
吸附剂微粒材料(诸如活性炭或氧化铝)和/或吸附剂纤维(例如活性炭纤维)也可包含在过滤层里。这种载有微粒的网、在例如美国专利第3,971,373号(Braun)、美国专利第4,100,324号(Anderson)和美国专利第4,429,001号里也有介绍。具有载有微粒的过滤层的防护罩特别有利于防止气态物质。如上所述，本发明的用来过滤气载微粒的呼吸保护装置必须在至少一部分里包含过滤层。较佳的是，在按照本发明的整个呼吸保护装置里都保护过滤层。
按照本发明的个人呼吸保护装置可包括至少一种这里所述的可选择地使用的构件。例如，第一部分可包括一种能提供湿气屏障的材料，以防止使使用者的眼镜模糊。
此外，本发明的个人呼吸保护装置通常利用本技术领域的技术人员众所周知的构件、诸如带子、较佳的是耳朵圈和/或头带佩戴在使用者的脸部。例如，耳朵圈可如图1和2所示的那样钉在呼吸保护装置的主体上，或者也可利用诸如压花、粘合、超声波焊接、缝合、或本技术领域的技术人员众所周知的其它方式粘结在呼吸保护装置的主体上。按照本发明，个人呼吸保护装置较佳的是具有一定程度的可调性，以便在使用或不使用头带时调整对使用者脸部的拉紧力。
用于本发明的带子可由热塑性弹性体、有弹力的聚氨基甲酸乙酯、聚二戊二烯、丁烯—苯乙烯共聚物等制成。它的一个例子是苯乙烯—丁二烯—苯乙烯嵌段共聚物，它可从美国得克萨斯州的Shell Chemical Co.买到，其商品名称是KRATOND 1101。带子也可由弹性橡胶或包覆弹性纱制成，它可从美国特拉华州的Dupont Co.买到，其商品名称是LYCRA。还可作为本发明中的带子是由有活性的、弹性体的合成材料形成的伸长带。这种材料的一个例子是非粘性的、多层弹性体的层制品，它具有至少一弹性体芯子和至少一相对无弹性的外层。该外层在超过它的弹性极限前可伸长并随芯子松弛，从而形成一显微结构的外层。显微结构的意思是，由于产生比形成显微结构前的合成物的不透明性的更强的不透明性，其表面包含有山顶和山谷等凹凸不平或折痕，它们大到足以用肉眼看到，而该凹凸不平小到足以使人的皮肤感受到光滑和柔软。要看到显微结构的组织的细节就需要扩大该凹凸不平。美国专利第5,501,679号(Krueger)公开了这种弹性体合成物的例子。
虽然弹性带是较佳的，但无弹性带也可用于本发明并包括(例如)由湿法成网或干法成网工艺形成的无纺材料，该无纺材料包括人造丝、聚酯或类似的纤维、聚丙烯、聚乙烯或聚酯等列入表中的纺粘网、以及增强的纸。带子可系住、扣住或伸长，从而使带子环绕着使用者的头，使面罩与使用者的脸部密封接触。
呼吸保护装置还可包括一可选择的呼气阀，通常是一隔膜阀，它允许使用者方便地呼气。美国专利第5,325,892号(Japuntich等人)公开了这样一种用于面罩的呼气阀，它在呼气时只有非常低的压力降。许多其它结构的呼气阀对于本技术领域的技术人员来说是众所周知的。呼气阀较佳的是通过超声波焊接、粘合、机械夹固等方法固定在中心部分上，最好靠近中心部分的中间。呼吸保护装置还可有选择地具有一固定在呼吸保护装置的上边缘或外侧部分上的面部护罩。例如，美国专利第2,762,368号(Bloomfield)和美国专利第4,944,294号(Borek，Jr.)公开了几种传统的面部护罩。也可使用美国专利第5,020,533号(Hubbard等人)公开的面部护罩，它在护罩中心附近有一缺口，以便有助于与呼吸保护装置的配合，并用在装置顶部边缘处的深色的带子保护使用者的脸部，以减少闪耀。
此外，还可在本发明的呼吸保护装置上有选择地使用将装置和脸部之间的泄漏减至最低的面部密封件。例如，美国专利第4,600,002号(Maryyanek等人)、第4,688,566号(Boyce)和第4,827,924号(Japuntich)公开了几种典型的面部密封件，它们讲到在呼吸保护装置75上有一个柔软的弹性体材料制造的环。
另外，本发明的呼吸保护装置还可使用颈部护罩，例如，用来防止颈部区域接触飞溅的液体。美国专利第4,825,878号(Kuntz等人)、第5,322,061号(Brunson)和美国外观设计专利第Des.347,090号(Brunson)公开了几种典型的颈部护罩。
为了能提供舒适性和适应性，任何个人呼吸保护装置可包括两片状的鼻夹。在涉及鼻夹时所使用的“两片状”这个术语涉及这样一种结构，其中，呼吸保护装置或面罩包括在呼吸保护装置右侧的第一鼻夹部分和在呼吸保护装置左侧的第二鼻夹部分，当该装置戴在使用者脸上时，该两部分不横跨鼻子连接在一起。较有利的是，两片状鼻夹将减少形成“山顶”状结构的可能性。在通常的、包含单片鼻夹面罩里，由于单片鼻夹需要弯曲以适合鼻梁的弯曲程度，在鼻子上可能形成尖锐的凹口或“山顶”。这种凹口或山顶是不希望出现的，因为使用者呼出的潮湿气息将使使用者的眼镜模糊。任何呼吸保护装置可包括两片状的鼻夹，以改善与使用者鼻子的适应性，这种鼻夹可从明尼苏达州的3M公司买到，其商标是8210TM，8210ITM，8246TM，8247TM，1860TM，8110STM，8218TM和2610TM。
较有利的是，两片状鼻夹适应鼻子任一侧的颊部区域，同时也非常适应鼻梁的形状，因为它没有覆盖在鼻梁上的刚性鼻夹部分。这样，当呼吸保护装置包括两片状的鼻夹时，可获得相对鼻子的改进的适应性。此外，可简化包括两片状鼻夹的呼吸保护装置的制造。例如，可在加工过程的任一处，包括在折叠该装置前，将两片状的鼻夹固定在呼吸保护装置。而在传统的制造工艺中，单片状的鼻夹通常在折叠该装置时固定上去，从而使单片状的鼻夹可能固定在折痕的任一侧上或就在折痕上。由于鼻夹可包含在一条基本垂直线的任一侧的两部分，因此在制造过程的任一处，两片状的鼻夹可固定在基本平的预制件上(下面介绍)。例如，两片状的鼻夹可固定在覆盖层的表面，从而可将两片状的鼻夹装入该装置(从而使使用者看不到鼻夹)或安装在该装置的外侧表面上。
在本发明的呼吸保护装置里使用的鼻夹可包括单片状鼻夹或两片状鼻夹。在任何一个实施例里，鼻夹可用可成形的材料、例如易弯折的极软的金属带、诸如铝或涂塑金属丝制造，并可加工成形，以适合与使用者的脸配合的装置。此外，沿着使用者鼻梁上方延伸的非线性鼻夹具有弯曲，它沿夹子部分设置，从而提供有助于使面罩与鼻子及颊部区域良好配合的翅形部分。鼻夹可通过粘结剂、诸如压敏粘结剂、液体热熔粘结剂、或超声波焊接固定在呼吸保护装置上。此外，鼻夹可装入呼吸保护装置的本体里，或者也可安装在装置本体和一织物或泡沫之间，从而机械地或通过粘合将其固定。在诸如图2所示的本发明的一个实施例里，鼻夹位于鼻子部分的外侧上。由于鼻子部分比中心部分更贴合，因此按照本发明的呼吸保护装置较佳的是不需要使用泡沫片。如果包括了，泡沫片一般设置在与鼻夹对齐的一呼吸保护装置之间，以便给使用者提供附加的舒适性。
本发明的个人呼吸保护装置可通过任何标准方法消毒，诸如使用伽玛射线，暴露在环氧乙烷下，或高压灭菌。
诸如图1所示的平面折叠的呼吸保护装置较佳的是用单片制成，当然，也可利用这里所述的各种技术、诸如批量生产(例如，通过插入焊接)或连续生产(例如，转动焊接)等，将多片互相固定而制成。在任一种加工过程中，平面折叠的呼吸保护装置较佳的是通过粘结和切割外侧成形边缘而形成基本平的多层结构进行生产。也可利用其它的技术来形成边缘，所使用的其它技术包括超声波焊接、缝合、以及施加压力以形成边缘(使用或不使用附加的热量)。
按照本发明，基本平的预制件可具有任何形状。
如图3所示，基本平的预制件136具有菱形形状，虽然其它的形状(例如五边形的、六边形的、半圆形的、正方形的、蝴蝶形的等等)也同样是合适的。按照本发明的工艺还包括在预制件里形成至少一条分界线；沿着基本对开的轴线折叠该预制件；以及形成第一角和第二角。
图3是用来制造图1所示的平面折叠的呼吸保护装置的一种制造工艺120的示意图。一内侧覆盖网124和过滤层126较佳的是以卷筒形式提供，以便进行基本连续的制造工艺。在另一实施例里，鼻夹24(例如，上面所述的两片状鼻夹)可位于内侧覆盖网124或外侧覆盖网132的外表面或内表面上。变硬材料128较佳的是位于过滤层126的中心附近。过滤层126和变硬材料128被外侧覆盖网132覆盖，以形成一网组件134。网组件134可通过表面力、静电力、热粘合、粘结剂、或其它任何适当的众所周知的方法结合在一起。如图3所示，网组件134可在焊接台136a处进行焊接和修整，以便形成预制件136。较佳的是，预制件136基本上是平的，这样，按照本发明的面罩可高速和低成本地制成，因为它不需要传统的、诸如模制支承壳之类的零部件。接着，预制件136经过分界台138。在分界台138处，至少有一条分界线形成于预制件上，以形成一划界的预制件136’。可通过各种技术形成分界线，诸如超声波焊接、加压(带有或不带有热量)、缝合、提供粘合条等等。
如图4a所示，划界的预制件136’包括分界线A、A’、B和B’。如上所述，分界线是用来防止预制件里的各层分离，以便在使用时有助于面罩第二部分的稳定性，并给第一部分和第三部分提供相对于第二部分较大的柔软性。图5是沿着图4中的5-5线的剖视图，它显示了已焊接的预制件136’的横截面。第二部分38较佳的是包括一外层132、一变硬材料层128、一过滤层126和一内层124。第一部分34和第三部分36较佳的是包括外层132、过滤层126和内层124。如上所述，变硬材料较佳的是不出现在第一部分34和第三部分36里。如图5所示，变硬材料128在第一部分、第三部分或这两部分里少量存在是必须的，因为所有的层可通过分界线被固定。此外，变硬材料128可延伸进入分界线里，但不需要更进一步延伸，或者它可以正好延伸进入分界线里，这样，变硬材料正好位于由分界线形成的凹陷里。
现在参看图4b，划界线的预制件136’较佳的是沿着平行于基本垂直的轴线的对开折痕18折叠，而该基本垂直的轴线沿着已焊接的预制件136’长度的中间部分。如图4c所示，然后沿着相对第二折叠线14’成一预定角度的线C和D对已折叠的预制件136”进行焊接和切割，从而分别形成折叠线14和14”。如上所述，划界线的预制件136’较佳的是由单片形成。然而，也可将多片沿折叠线14、14’和14”连接，这样，这些折叠线的任一条或所有条包含一焊接线。较佳的是，折叠线14’不包含焊接线。
通过调整第一部分和/或第三部分可分别改变线C和D的各自预定角度，从而调整由此形成的面罩的大小和形状。例如，可沿着线C对折叠的预制件进行焊接和切割，这样，折叠线14相对第二折叠线14’提供一个约147度的角，从而形成鼻子部分。同样地，可沿着线D对折叠的预制件进行焊接和切割，这样，第三折叠线14”相对第二折叠线14’提供一个约142度的角，从而形成第三部分。如上所述，这些角度可容易地进行改变，以适应各种脸部尺寸和形状。
按照本发明的工艺较佳的是可以实现高速生产，并可按需要包括额外的步骤，诸如头带、鼻夹和其它传统的呼吸保护装置零部件的固定。
本发明的个人呼吸保护装置还可通过下面的非限制性的例子进行说明。在各例子里，使用超声波焊接器，它们可从康涅狄格州的Branson UltrasonicsCorporation买到，其商品名称型号是1300P。对于下面例子里各焊接操作，焊接器的设定如下所述
*保持时间涉及一时间段，在该时间段里预制件处于没有超声波能量的压力下。
在各实施例里，形成各层的各材料按下述顺序进行组装1.外层覆盖网2.变硬材料3.过滤材料4.内侧覆盖网将这些材料层叠在一起，然后利用图6所示的砧座60将它们焊接在一起，其中，焊接凸起62、62’、64和64’压入层叠的材料里，从而分别形成如图4a所示的分界线A、A’、B和B’。接着，利用图7所示的砧座70形成菱形的预制件。首先将砧座70压入包含分界线的层叠的材料里，由此形成焊接的预制件的左半部。接着，将砧座70转动180度并压入层叠的材料里，从而完成上面所述的第一次压缩和这里的第二次压缩，形成如图4a所示的焊接的预制件。形成折叠的预制件，并沿着图4c所示的线C和D焊接。
下面的各例子包含过滤材料，它们是电熔吹制的聚丙烯微纤维层，具有直径约7到8微米、基准重量约每平方米50克的纤维。
此外，下面的各例子包括一鼻夹，或者是单片状的，或者是两片状。各鼻夹是由极软的铝带形成的，具有约5mm的宽度和约0.8mm的厚度。对于单片状鼻夹来说，其长度约是87mm。对于两片状鼻夹来说，其每一片长度约是38mm。
例子1包括耳朵圈的个人呼吸保护装置
例子2包含可调整的耳朵圈的个人呼吸保护装置
例子3包含作为变硬材料的丝网的个人呼吸保护装置
例子4没有变硬层但包括编织头带的个人呼吸保护装置
例子5包含两片状鼻夹和编织耳朵圈的个人呼吸保护装置
上述例子里的各个人呼吸保护装置呈现出良好的配合和脱离脸部的性能。令人高兴的是，这些具有良好适应性的个人呼吸保护装置可用单一的基本平的多层片材方便地形成。
本发明的个人呼吸保护装置包括呼吸器、外科手术面罩、清洁房间用面罩、面部护罩、防尘面罩、呼吸保暖面罩、以及各种其它面部护罩。与传统的平面折叠面罩相比，本发明的个人呼吸保护装置提供了与使用者脸部的改进的密封接触。
权利要求
1.在制造包括预定尺寸的主体的个人呼吸保护装置的工艺中，一种形成该主体的方法，该方法包括提供一预制的坯料，该坯料具有一对开轴线；沿该对开轴线折叠该预制的坯料，以形成具有对开折叠线的预制件；沿一第一线切割该预制件，该第一线以一第一角度与对开折叠线相交于一第一预定点，其中，该第一角度取决于该主体的预定尺寸。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括沿一第二线切割预制件，该第二线以一第二角度与对开折叠线相交于一第二预定点，其中，该第二角度取决于主体的预定尺寸。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括在预制件中形成第一和第二分界线。
全文摘要
在制造包括预定尺寸的主体的个人呼吸保护装置的工艺中，一种形成该主体的方法，该方法包括提供一预制的坯料，该坯料具有一对开轴线；沿该对开轴线折叠该预制的坯料，以形成具有对开折叠线的预制件；沿一第一线切割该预制件，该第一线以一第一角度与对开折叠线相交于一第一预定点，其中，该第一角度取决于该主体的预定尺寸。
文档编号A62B7/10GK1511601SQ20041000332
公开日2004年7月14日 申请日期1999年5月26日 优先权日1999年2月17日
发明者丹尼尔T·陈, 达纳W·努里, づ , 丹尼尔T 陈 申请人:3M创新有限公司