由弹性复合材料制成的头带的制作方法

专利名称：由弹性复合材料制成的头带的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种由弹性复合材料制成的头带以及系结该头带的方法。本发明还涉及可根据本发明方法制备的面罩。
过滤呼吸器或者面罩用于各种各样的要求保护人的呼吸系统免受悬浮于空气中的微粒或者讨厌或有害气体侵入的应用场合。医疗工作者也常常带着它们以防止有害的微生物传给使用者或者从使用者传布出。
可将呼吸器分成用后抛弃的一次性使用的呼吸器、可更换过滤器而需要较少保养的呼吸器和可更换某些或全部零件后再使用的呼吸器这样三类。一次性面罩通常具有下面两种型式之一注塑的杯形形式或者平折叠形式。平折叠形式具有这样优点这种形式的呼吸器可在需要使用前放在戴用者的口袋里和重新折平以在两次使用之间保存内部清洁。
平折叠的呼吸器面罩通常是由一种或者一种以上织物料排列构成一面罩坯而制成。为将织物料固定成面罩所需的形状添加了一些折叠。这些结构可以具有一个使面罩与戴用者面部脱离接触的加强部分。还通过在面罩的横向宽度上将一折叠熔融成层压结构或者提供一接缝来提供加强。
一些平折叠面罩包括有在水平方向的中央折叠以构成上下相对的表面。面罩具有至少一个基本处于所述相对表面中央以在垂向尺寸上按透视法缩小过滤媒质的水平折叠和在各相对表面上的至少一个附加水平折叠。中央折叠在水平尺寸上比相对表面上的折叠短，而相对表面上的折叠在水平尺寸上比过滤媒质的最大水平尺寸短。该中央折叠与相对表面上的折叠一起构成一个自支承袋。
平折叠面罩的另一个实施例包括一个具有柔性的过滤片材料的通常呈锥形的袋子，在袋的大端和小端上分别带有一开口边和闭合端。由折叠线形成的袋的闭合端限定了一四边形表面，并包含两个向袋的内部延伸折叠成的三角形表面。这两个三角形表面相互面对并在使用时彼此相对倾斜。
平折叠的面罩的又一实施例具有一上部和一下部，它们之间具有一基本中央的部分。体部的中央部分绕着一基本将它分成两半的垂向折痕或者折叠线朝背面折叠。这根折叠或折痕线在戴上面罩时大约与通过前额中央、鼻和嘴中央的假象垂线对准。体部的上部从中央部分的上边缘以一个角度向上延伸，以使其上边缘接触鼻梁和面部的颊骨区域。体部的下部从中央部分的下边缘在喉咙方向向下延伸以提供在戴用者的下巴之下的覆盖。面罩覆盖戴用者的嘴唇和嘴，但并不直接与它们接触。
注塑的杯形面罩是由具有相对侧壁的过滤片材料的一袋制成，通常呈锥形形状，其大端和小端分别为开口端和闭合端。袋在闭合端上的边缘向外弯曲，例如由相交的直线和/或曲线形成，并且闭合端设置折叠线，这些折叠线构成向袋的闭合端内部折叠的一个表面以形成基本呈锥形的向内延伸的凹槽，用于固定此袋以免在吸气时塌陷到戴用者的面部上。
一次性的面罩常常依靠固定弹性带将面罩固定于使用者的头上。用于注塑的杯形或平折叠的面罩的头带必须设计成提供将面罩牢靠保持在适当位置上的足够大的力，而对具有各种各样头部和面部尺寸的使用者都能在其“舒适区域”内产生压力。作用力不够大就可能绕着面罩周边产生泄漏。面罩的形状和刚度以及使用者面部的尺寸和形状的不同使确定通用的带作用力值发生困难。对于重量轻的一次性面罩，在20％至300％的延伸率范围内带的作用力值为100-150克显得较合适。
为了提供一种可在最大尺寸的使用者面部的“舒适区域”内产生面罩与面部间合适密封的足够大的带作用力的头带，制造者通常选择由弹性模量小的材料制成的长头带部分。例如，头带通常为15.2-35.6毫米(6-14英寸)长。普通的头带材料包括天然橡胶、聚异戊二烯、聚氨酯以及天然和合成的编织物或针织物。无论是沿着穿过头带系结部位的轴线还是沿着面罩坯表面测量，头带通常都要比头带系结部位的间距长。由于多种原因，其长度比面罩坯的系结部位之间整件长度长的头带难于在高速的制造设备上进行组装。例如，松弛的或者过量的材料都可能干涉面罩坯沿着生产线的运动。顺从的弹性材料难于在高速的制造设备上加工。制造设备的速度越高，则使头带与正确的系结位置对准的困难程度就越大。
一些用于头带的弹性材料，例如天然橡胶的粘性很大。为了有利于加工和增加使用者的舒适，这些材料常常用滑石粉或者其它粉末予以处理过。然而，滑石粉能积聚在制造设备内。滑石粉的不一致和不均匀的施用对加工头带材料可能产生困难。最后，由于要将多根头带，例如一根头部带和一根颈部带系结到单个面罩坯上，这样可能使采用高速制造设备的制造方法进一步复杂化。
发明概述本发明涉及一种由弹性复合材料制成的头带以及系结该头带的方法。本发明还涉及一种可采用本发明的头带系结方法制备的面罩。
可系结到一面罩上的复合头带具有至少一个不连续的弹性芯子和至少一个固定于弹性芯子上的连续热塑表层。复合头带具有在未活化状态下的第一弹性模量和在活化状态下较小的第二弹性模量。热塑表层在复合头带处于活化状态时形成一微观结构的永久变形表层。
在一个实施例中，所述弹性芯子和至少一热塑表层在活化状态下是连续接触的。在另一个实施例中，弹性芯子可以是平面的或者是多个不连续芯子。在未活化状态下的头带从视觉和触觉上都区别于活化状态。复合头带可以在活化状态或未活化状态下系结。
在一个实施例中，复合头带包括至少一条刻痕线以构成多件式复合头带。系结装置可靠近复合头带的至少一个端部。在一个实施例中，系结装置包括一成形切口。系结装置可以从热粘、超声波熔结、粘结、压敏粘结、胶合、钉接和紧固件中选择。
复合头带可系结到具有左、右头带系结部位的面罩坯上。在一个实施例中，复合头带具有沿一在左、右头带系结部位之间的头带通路延伸的整件长度。头带通路可以是与左、右头带系结部位相交的一轴线，或者是大致与面罩坯一个表面轮廓相符合的路径。该表面可以是面罩坯的一前表面。
面罩坯可以是一注塑的杯形面罩坯或平折叠的呼吸器面罩坯、外科手术用的面罩、清洁室内用面罩和各种各样的其它面罩。
本发明还涉及将一复合头带系结到一面罩上。制备一具有左、右头带系结部位的面罩坯。面罩坯具有一在左、右头带系结部位之间延伸的头带通路。一复合头带通过将至少一个不连续弹性芯子固定到至少一连续的热塑表层而制备成。复合头带具有在一未活化状态下的第一弹性模量和在一活化状态下较小的第二弹性模量。热塑表层在复合头带处于活化状态时形成一微观结构的永久变形表层。复合头带定位于头带通路上。复合头带系结左、右头带系结部位之一上。制备复合头带的步骤最好可包括将弹性芯子和至少一热塑表层在活化状态下保持连续接触。
在系结步骤之前或紧接着系结步骤之后，在沿头带通路延伸的复合头带上形成有至少一条纵向刻痕线，从而至少这条纵向刻痕线可形成至少一两件式头带。复合头带可沿着至少这条纵向刻痕线分离而形成两件式头带。
复合头带在系结步骤之前或紧接其后可被伸展活化。复合材料的伸展可以是单向的、顺序双轴的或同时双轴的。已经发现，伸展方法和程度可显著地控制形成的微观结构表面。
头带通路可包括与左、右头带系结部位相交的一条轴线。在另一个实施例中，头带通路大致符合面罩坯一个表面的轮廓。系结方法可从热粘、超声波熔结、粘结、压敏粘结、胶合和紧固件中选择。
在本申请中所采用的一些定义如下“面罩”在此用于说明呼吸器、外科手术用面罩、室内清洁面罩、面部护罩、防尘罩和各种各样的其它面部覆盖物。
“头带通路”在此用于说明基本沿着面罩坯表面或者沿着穿过左右系结部位的轴线测量的左右系结部位之间的一条通路。
“伸展活化的弹性体”在此用于说明这样的一种材料具有在伸展活化前的第一弹性模量和在通过伸展被活化后的较小的第二弹性模量。一些伸展活化的弹性材料的长度在伸展活化后也增加。所述的弹性模量是在伸展活化的之前或之后在应力/应变曲线的初始斜率上测量到。
“热粘”在此用于说明采用热棒条、超声波焊或脉冲焊、或者其它的热处理密封剂的具有一热塑性组分的粘结材料。
“热塑性材料”是指具有热塑性组分的聚合材料，它包括聚烯烃、聚酯、聚醚酯和聚酰胺。合适的热塑性聚合物的例子包括(仅作为举例说明)聚烯烃，如聚乙烯、聚丙烯、聚丁-1-烯、聚丁-2-烯、聚戊-1-烯、聚戊-2-烯、聚(3-甲基-戊-1-烯)、聚(4-甲基-戊-1-烯)、1,2-聚1,3-丁二烯、1,4-聚1,3-丁二烯、聚异戊二烯、聚氯丁烯、聚丙烯腈、聚乙酸乙烯酯、聚偏二氯乙烯、聚苯乙烯等；聚酯，如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸-1,4-环己二亚甲酯或聚氧亚甲基-1,4-亚环己基亚甲基氧基对苯二酰等；聚醚酯，如聚氧化乙烯-聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚氧化丙烯-聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚氧化丁烯-聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚氧化丁烯-聚对苯二甲酸乙二醇酯等；和聚酰胺，如聚6-氨基己酸或聚己内酰胺、聚己二酰己二胺、聚癸二酰己二胺、聚11-氨基十一烷酸等。
“整件长度”在此用于说明基本沿着面罩坯的表面或者沿着穿过左右系结部位的轴线测量的左右系结部位之间的距离。


图1是一个用于头带材料的例举的力-延伸率曲线；图2是一种弹性复合材料的横截面段；图3是具有由单轴向伸展产生的微观结构的图2所示复合材料的一个横截面段；图4A是例举的一种将多件式头带系结到平折叠的呼吸器上的加工过程的示意说明图；图4B-4D示出了图4A所例举的加工过程的中间织物结构；图5A示出一条带有两件式的整件长度的头带的三个面罩；图5B是含有多个例举的带有两件式整件长度的头带的面罩的织物俯视图；图6A-6J示出另一些例举的头带结构；图7是以打开结构示出的例举的平折叠呼吸器的立体图；图8是以折叠结构示出的例举的平折叠呼吸器的立体图；图9是例举的带有沿着其前表面系结的两件式头带的平折叠呼吸器的立体图；图10是例举的带有沿着后表面系结的单件式头带的平折叠呼吸器的立体图；图11是例举的平折叠呼吸器的立体图，这种呼吸器带有一条沿着其前表面系结的单件式头带；图12示出一条沿着横向通过呼吸阀和杯形面罩前表面的头带通路延伸的两件式头带；图13示出一条沿着横向通过杯形面罩后部的头带通路延伸的两件式头带；图14示出一条沿着横向通过呼吸阀和杯形面罩前表面的头带通路延伸的单件式头带；图15示出一条沿着横向通过杯形面罩后部的头带通路延伸的单件式头带；图16示出一条沿着横向通过杯形面罩前表面的头带通路延伸的两件式头带；图17示出一条沿着横向通过杯形面罩后部的头带通路延伸的两件式头带；图18示出一条沿着横向通过杯形面罩前表面的头带通路延伸的单件式头带；图19示出一条沿着横向通过杯形面罩后部的头带通路延伸的单件式头带；图20示出一条沿着横向通过呼吸阀和平折叠的面罩前表面的头带通路延伸的两件式头带；图21示出一条沿着横向通过呼吸阀和平折叠的面罩前表面的头带通路延伸的单件式头带；图22示出在一例举的面罩上的两件式头带的应用情况；图23示出一条被系结到一例举的面罩上的单件式头带；以及图24示出一条被面罩坯夹住的连续环形头带。
较佳实施例的详细说明头带必须以足够的力将呼吸器保持于戴用者的面部上以防止泄漏，然而也不应施加戴用者对呼吸器感到不舒服的这样大的力。还要求提供一种具有尺寸单一的头带的、不管头部尺寸的差别而可由所有戴用者面戴的呼吸器。采用本发明的弹性带可以满足这些要求。理想情况是，头带的小的伸展应提供比较大的力，以适应具有较小头部尺寸的戴用者的最小作用力要求，而进一步伸展应提供几乎恒定的作用力或者至少较小的作用力增量，以适合具有较大头部尺寸的戴用者。
已发现许多重量轻的一次性呼吸器要求约30克的最小作用力以提供足够的气密配合，而至少大约50克的作用力较理想。一般，呼吸器被戴用一个延长期时，该作用力越大，则将越感到不舒适。然而，已发现约为300克的最大作用力通常是满意的，而大约200克的最大作用力较为理想。对于较理想的头带材料来说这些作用力所对应的头带延伸率约为15％至120％。还要求能够在不需要过分的力的情况下将头带伸展到大约300％或以上而容易地将头带置放到头或头罩上。
由于不可调节的头带的长度对于某一呼吸器来说是固定的，呼吸器的设计者不得不考虑一些改变因素，包括弹性材料的选择、其宽度和厚度。如果延伸率给定，则作用力将与弹性材料的宽度和厚度两者成正比。头带宽度通常是在6毫米至10毫米的范围内。一给定的头带材料和厚度是否合适可以由下面步骤确定。从作用力-延伸率曲线(或者应力-应变曲线)上看，将对配合最小头部尺寸给定的延伸率，例如30％，所必需的作用力与在上述通常宽度范围内的一个恒定宽度时的弹性材料的厚度相比较。提供30克或者更大的作用力的厚度适合满足最小作用力的要求，而提供50克或更大的作用力的厚度是较为理想的。类似地，从作用力-延伸率曲线上看，将对配合最大头部尺寸给定的延伸率，例如160％所必需的作用力与弹性材料的厚度相比较。提供300克或更小的作用力的厚度适合满足最大作用力的要求，而提供200克或更小作用力的厚度是较为理想的。满足上述两个要求的厚度适合用于本发明。
在一个实施例中，头带材料是一种伸展活化的弹性复合材料，该复合材料具有在未活化状态时的第一弹性模量和在活化状态时的较低的第二弹性模量。这种弹性复合材料在伸展活化过程中一般伸长200-600％并可恢复原状。伸展活化的弹性复合材料在伸展活化后将永久伸长大约25-75％。此外，伸展活化使分子定位在头带材料的表层上以产生一凭视觉和触觉可区别于未活化状态时的头带材料的微观结构表面。弹性复合材料在未活化或者部分活化的状态时的初始的较大弹性模量在制造中对材料加工提供帮助。正常的弹性要比由在供给和系结设备上的张力变化所产生的有效长度变化敏感得多。
适用于本发明的伸展活化的弹性复合材料可以由一种被无弹性的基质围绕的弹性芯子构成它可伸展并可恢复原状以产生一种弹性复合材料，例如在1995年7月4日批准给克鲁格等人的第5,429,856号美国专利以及在1989年11月14日批准给黑兹尔顿等人的第4,880,682号美国专利中所揭示的，这两个文本一并援引于此供参考。
在被批准给克鲁格的第5,501,679号美国专利中揭示了另一种弹性复合材料，该专利也援引于此供参考。该弹性复合材料是一包括至少一弹性芯子和至少一相对无弹性的表层的不粘、多层的弹性叠片。表层被伸展超出其弹性极限并随芯子一起松弛以形成一微观结构表层。微观结构是指表面含有峰谷样凹凸不平或者折叠，它们足够大到当不透明度增大而超过形成微观结构前的复合材料的不透明度时可被人的肉眼觉察到，以及这些凹凸不平小到对人的皮肤变得光滑或者软化时可被感觉出。需要对凹凸不平放大来看微观结构的详细情况。一实施例的弹性复合材料处于活化状态时的作用力-延伸率曲线与在图1所示的引出延伸循环和返回循环过程中所测量的作用力平均值相对应。曲线“O”是在引出延伸方向的作用力-延伸率曲线而曲线“R”是在返回方向的作用力-延伸曲线。
弹性体层广义地可以包括任何能够形成薄膜层并在环境状态下呈现弹性特点的材料。弹性是指材料在被伸展后可基本恢复其原始形状。另外，较理想是弹性体在变形和松驰之后将仅保持小的永久残余变形，在适度延伸例如大约400-500％时永久残余变形较好是小于20％，更理想是小于10％。一般任何可以被伸展到在相对无弹性表层上产生相对不变的永久变形这样程度的弹性材料都可以接受。延伸率可以小到50％。然而较理想是弹性材料能够在室温下经受300至1200％的延伸，而在室温时更理想是达到600至800％。弹性体可以是纯弹性体和在室温时仍呈现基本弹性特点的弹性相或弹性内含物的混合物两种。
表层可以由任何弹性小于芯层并可在弹性复合材料经受的伸展百分比时产生永久变形的半结晶或非结晶的聚合物形成。因此，轻微弹性的混合物，如一些烯族弹性材料，例如乙烯-丙烯弹性材料或乙烯-丙烯-二烯三聚物弹性材料，或者乙烯共聚物，例如乙烯-乙酸乙烯酯，它们可单独或者以混合物方式用作表层。然而，表层通常是一种聚烯烃，例如聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯，或者一种聚乙烯-聚丙烯共聚物，但也可整个或部分是聚酰胺，如尼龙、聚酯例如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚偏二氟乙烯，聚丙烯酸脂如聚甲基丙烯酸酯等，以及它们的混合物。表层材料可以受到所选择的弹性材料的类型的影响。如果弹性芯子与表层直接接触，则表层应对弹性芯子层有足够的粘性以使它不容易剥离。而且当大模量的弹性芯子与较软的聚合物表层一起使用时，就不能形成微观结构的表面。
表层与弹性芯子共同使用并且可以是一外层也可是一内层(例如夹设在两弹性层之间)。用作外层或者内层的表层可以修正弹性复合材料的弹性性能。
在第07/503,716号美国申请中揭示的弹性复合材料的一个优点是根据薄膜形成的条件、弹性芯子的特性、表层的特性、复合材料伸展的方式和弹性层和表层的相对厚度控制复合材料的收缩恢复机理。通过根据07/503,716号申请的教导，控制这些变化因素，就可将弹性复合材料设计成瞬时恢复、随时间逐渐恢复或者在热活化时恢复。
在很厚的表层情况下，既使进行加热也几乎不存在以任何延伸率所产生的表面微观结构。弹性复合材料在它再被伸展后仍保持相对不变的宽度。这种不缩颈的特性有助于防止复合材料卡入带用者的皮肤。一般，表层可通过反作用力阻止芯层的弹力。在复合材料被活化后表层不会随弹性材料伸展，表层只是展成硬片层。这加强了芯子，从而阻止弹性材料芯子的收缩包括其缩颈趋势。微观结构不但可通过弹性复合材料伸展的方式，而且还可通过伸展程度、复合材料总厚度、复合材料层成分以及芯与表层之比得到控制。
图2以横截面示出一三层复合材料结构1，其中芯子3是固定于表层2和4的弹性芯子。表层2、4可以是相同的聚合物或者不同的聚合物。这个层结构最好用共同挤压工艺制成。不管复合材料是通过涂层、层压、连续挤压、共同挤压还是它们的组合制备，所形成的复合材料及其结构层将理想地具有基本均匀的厚度。最好这些结构层在复合材料的宽度和长度两个方向共同挤压。采用这种结构，微观结构在弹性复合材料表面上基本上是均匀的，并沿着复合材料的表面提供基本均匀的摩擦系数。用这种方式制备的复合材料具有基本均匀的弹性性能，而边缘影响如卷边、模量变化以及绽裂等最小。
图3是普通尺寸的示意图，这些尺寸对于单轴向伸展和恢复后的复合材料来说是可变化的。通常的结构是一系列的规则的重复折叠。这些变量是总高度A-A’、峰间距离B-B’和峰谷间的距离C-C’。图3所示的复合材料的另一特点是当材料沿单轴向伸展并恢复时，通常就形成这些规则、周期的折叠。这对于任何某一横截面来说，相邻的峰间或者相邻的谷间的距离是相对不变的。
图3图示一已在长度方向伸展超过外表层2、4的弹性极限的微观结构表面，它可以恢复形成一微观结构表面。微观结构表面无论是沿单轴向还是双轴向伸展都是由较有规则的凹凸不平组成。这些凹凸不平增加了复合材料的表面层的不透明度，但通常不会在电子扫描显微镜观察检查结构层时可看到表层的断裂或开口。微观结构还影响所形成薄膜的特性。单轴向伸展可使薄膜在伸展方向上活化成弹性的。沿双轴向伸展可产生极好的表面，同时可产生一种可在多个方向上伸展并保持其柔感的复合材料，从而使如此伸展的复合材料可很好适合头带使用。还可发现，微观结构的折叠间隔是取决于芯子/表层之比。还可具有一个以上的弹性芯件，它具有合适的诸表层和/或在表层间的联系层。这些多层的实施例可以用来改变复合材料的弹性和表面特性。
还可发现，伸展薄膜的方式会引起微观结构表面的结构的明显不同。例如，挤压的多层薄膜可以是沿单轴向、顺序地沿双轴向或者同时沿双轴向伸展，而各种方法都可获得一种极好的表面结构和不同的弹性性能。当沿单轴向伸展薄膜时，折叠在显微镜下看是细小的脊，而这些脊是横对伸展方向取向。当先在一个方向上然后在横向上伸展复合材料时，在第一次伸展时所形成的折叠就成卷曲的折叠，并可呈适当的蚯蚓形状，散置成十字形折叠。另外一些结构也可提供基本规则折叠的折叠变化或皱折变化。当同时在两个方向上伸展薄膜时，结构就呈现随机的长度方向的折叠。采用任何上述伸展方法，如前所说，表面结构还取决于所用的材料、层的厚度、层厚度之比和延伸率。
通过合适地选择材料和工艺过程参数可以改变和控制本发明的连续的微观结构表面。各层材料特性的不同可能改变所形成的微观结构表层，但可发现，通过仔细选择层比、复合材料薄膜总厚度、层数、伸展程度以及伸展方向，就可对复合材料表面的微观结构进行有效的控制。
还可以根据表层表面积的增加情况来说明按本发明制备的弹性复合材料的微观结构的程度。当复合材料显示粗结构时表面积将显著增大。在延伸率增大时，从未伸展到伸展并恢复原状的复合材料表面积的百分比也增大。表面积的增大直接影响整个结构以及复合材料表面的触感。
弹性芯子的弹性模量与表层的变形阻力的抗衡也改变复合材料的应力-应变特性。当将复合材料用于头带时，为使戴用者更舒适也可这样改变应力-应变特性。还可将这样的相对不变的应力-应变曲线设计成可在预定的伸展百分比，即在被活化时使表层永久变形的该点上，弹性模量呈现急剧增大。未活化或者未伸展的复合材料照这样就可使高速系结到面罩上的加工比具有通常弹性的来得容易。
在一个实施例中，当伸展活化的弹性复合材料被用作面罩的头带时，它可以一种未活化的、部分活化的或者完全活化的状态被系结到面罩上。在未活化状态时，头带材料还不是弹性的并且中等的加工张力例如退绕卷材并不能使它伸展。当处于未活化状态时，采用高速加工设备可有利地加工弹性复合材料。通过伸展头带来活化可以在工厂中于系结后进行，或者可以由使用者进行。如果是由使用者进行，则未活化的头带可通过视觉和触觉与活化过的头带相区别，从而可以提供改动过的指示。
本发明头带复合材料结构的热塑性表层具有对戴用者的皮肤和头发的特别润滑感。这些特点是大多数的弹性材料制成的头带所没有的，大多数弹性材料常常夹和拉头发并且对皮肤产生粗糙感。本发明材料的活化可使热塑表层变成微观结构，这进一步使这些材料具有对皮肤和头发更理想的舒适感。
另一些弹性材料包括弹性聚氨酯、聚异戊二烯、丁烯-苯乙烯共聚物如商标为KRATON的热塑性弹性材料(可从谢尔化工公司得到)，但也可由弹性橡胶或者一种包复的伸展线如斯潘德克斯弹性纤维(可从杜邦公司得到)制成。另一些带设计还可包括围绕戴用者头部的开环或者闭环结构，例如在第5,237,986号美国专利(塞帕拉等人的)中所揭示的，该专利援引于此供参考。
图4A-4D是一个用于制造可采用本发明的系结单件式或多件式头带的方法的平折叠呼吸器的例举制造过程20。泡沫材料部分22可选择地设置在内盖片24和过滤媒质26之间。在另一个实施例中，泡沫材料部分22和/或鼻夹30可设置在内盖片24或外盖片32的外表面上。加强材料28可选择地设置在最靠近过滤媒质上的中央处。鼻夹30在鼻夹施工台30a沿着过滤媒质最靠近加强材料28的一边可选择地设置。外盖片32覆盖在过滤媒质26、加强材料28和鼻夹30上以形成如部分剖切所示的条片组件34(如图4B)。条片组件34可借助表面作用力、静电作用力、热粘结或者粘结剂固定成一体。
呼吸阀36在装阀台36a上可选择地插入条片组件34中。装阀台36a最好在最靠近条片组件34中央处形成一个孔。可对孔的边缘密封以使过多的条片材料减小到最小程度。通过熔结、粘结、压配、夹紧、按扣组件或者一些其他合适的手段将阀36保持在该孔内。例举的带有呼吸阀的面罩在图12-15、20、和21中图示出。
如图4C所示，在面配合台38上沿着面配熔结和边整线33、35熔结并整修条片组件34。去除过多的条片材料40并将经修正的条片组件42推进到折叠台44．折叠台使上下部分46、48分别沿着折叠线50、52朝着经修正的条片组件42的中央向内折叠，以形成图4D中所示的折叠的面罩坯55。
在修整和头带系结台54a上沿着边缘熔结折叠的面罩55以形成熔结线58、60，以形成面罩坯56，可以使其超出带线的多余材料去掉。熔结线60与面配熔结和边修整线33相邻。面配熔结和边修整线35由于是在上部46之下而以虚线表示。制成头带100的头带材料54是沿着左右头带系结部位62、64之间延伸的头带通路“H”设置在折叠面罩坯55上。头带100在左右头带系结部位62，64上系结于面罩坯55上。由于在制造过程22中面罩坯55基本是平的，头带通路“H”是一条基本穿过左右系结部位62、64的轴线。
可以理解到，在施加到面罩坯55前、过程中或者之后都可使头带材料54活化或者部分活化。一种较理想的方法是刚好在施加前通过选择性地将未活化的头带材料夹紧在相邻夹具之间、使它伸长所要求量而活化头带材料54、将经活化的头带材料54铺设到面罩坯55上以及将头带材料54的未活化的端部系结于面罩坯55上。另外，可以将未活化的头带材料54铺设到面罩坯55上，按此所讨论的方法系结其两端以及然后在包装前使它活化。最后，头带材料54可以保持不活化直到使用者将它活化。
可以在修整和头带系结台54a上将头带材料54系结到面罩坯之前、过程中或者之后可选择地形成长度方向的刻痕线“S”，以产生一多件式头带。可将与左右头带系结部位62、64相邻的面罩坯55的边缘66、68割成分离的面罩或者最好穿孔形成一条面罩(请见图5A)。在包装台69上包装面罩67。在于1995年9月11日递交的名称为平折叠面罩及其制造方法的第08/507,449号美国专利申请中揭示了另一种平折叠面罩坯的结构，该专利申请援引于此供参考。
图5A示出按照图4A至4D的方法制作的一条平折叠面罩67。最好对边缘66、68穿孔以使面罩67可成卷包装。头带100的在边缘66、68部分通过穿孔加工被去掉。在另一实施例中，头带100连续延伸通过边缘66、68。图5A示出被系结到面罩后面的多件式头带100，尽管它可以呈本文中所说的任何结构被系结。可以理解到，以剥离或者切断的结构可以将单件式或多件式头带100系结于面罩67的任一侧，尽管用切断较为理想。
图5B示出一种制作多个例举的具有整件长度的两件式头带72的面罩坯70的方法。通过热封或者超声波粘结将上片80和下片82的三侧边74、76、78相互连接以形成具有带敞开侧84的基本椭圆形的面罩坯70。头带材料72沿着敞开边84定位，沿着头带通路“H″基本与面罩坯70同一平面，并被粘结在左右系结部位86、88上。被系结于面罩坯70上的各段头带材料72具有相应于左右系结部位86、88之间距离的整件长度“L”。因此，在制作过程中在头带材料72上不存在任何松弛。在各面罩坯70之间的头带材料无用部分连同上片和下片80、82的无用部分一起被抛弃掉。在另一实施例中，可以将头带材料72定位在上片和下片80、82之间。可以理解到，单件式的头带可代替两件式的头带72。
可以采用任何合适的技术来将本文中所揭示的任何实施例的头带系结到面罩上，这些技术包括热粘、超声波熔结、胶结、粘结剂、热熔粘结剂、压敏粘结剂、钉接、机械紧固件例如扣、按钮和钩、配合面紧固件或者开孔，例如在左或右的系结部位上形成的用于夹住头带材料的环或槽。这样系结可以在使用者戴好后使头带和面罩之间的作用力是一种剥离方式或者剪切方式。可以在面罩结构的各层之间或者在面罩任一外表面上将头带系结于面罩上。
图6A-6J示出多件式头带100a-100j的各种各样的替代实施例。这些多件式头带结构通常要比多个单独的头带更易于采用高速的材料加工制造设备。可以理解到，任何下面的头带结构都可以采用弹性复合材料制成。
图6A示出一个例举的带有在一对圆形冲孔104a、106a之间延伸的长度方向刻痕线102a的两件式头带100a。刻痕线102a构成两件式头带100a的头部带108a和颈部带110a。冲孔104a、106a使在使用中头部带和颈部带之间的撕裂减小到最小程度。设置有左右接片112a、114a用于分别在左右系结部位上系结到一面罩坯(例如请见图7-23)上。
图6B示出通常如图6A所示的通过在使头部带108b和颈部带110b伸展活化后的一伸展活化弹性带而制成的两件式头带100b。伸展活化的部分108b和110b变得要比在伸展活化之前如在未活化的左右接片112b和114b(也请见图6A)所示的窄。部分108b和110b还在伸展活化后伸长，一般伸长范围为初始长度的125-175％。变窄和伸长的头部带108b和颈部带110b产生一个沿着刻痕线102b形成的间隙116b。该间隙116b有助于带的分开和将头带100b施加到使用者的头上。
图6C示出一两件式头带110c的替代实施例，其中长度方向刻痕线102c偏离中央。因此，对于相同的伸长来说，由较窄的头部带110c所产生的弹力要小于由较宽的颈部带108c所产生的弹力。例如，带108c、110c可以制成对不同伸长量产生相同的作用力。
图6D示出本发明的两件式头带110d的另一个实施例，其中在长度方向刻痕线102d的相对两端上形成一对相对的刻痕线118d和120d。使用者沿着刻痕线118d、120d断开两件式头带100d以形成一对可以系结到使用者的头后面的带122d、124d。使用者可以任选使两件式头带100d的伸展活化的弹性带活化，以使带122d、124d产生弹力。由于将条带122d和124d系结成一单条带，如果面罩要求有头部带和颈部带则就需要一第二条条带100d。此外，由于形成一头部带所要求的总长度，弹性复合材料尤其适用于头带100d。
图6E示出两件式头带100e的又一个替代实施例，其上形成有垂直于容纳耳部刻痕线126e、128e的中央刻痕线126e。左右容纳耳部刻痕线126e、128e是在左右耳部接片130e、132e上形成。设置有冲孔104e、106e以使耳部接片130e、132e的撕裂减小到最小程度。使用者将两件式头带100e分成两片，并分别使左右耳部接片130e、132e绕着其左右耳延伸。
图6F示出另一种的两件式头带100f，为了有助于使用者将头部带108f与颈部带110f分开，它具有一对设置在长度方向刻痕线102f的相对侧上的供使用者抓握的表面140f、142f。使用者的抓握表面140f、142f还帮助使用者将头部带108f和颈部带110f定位在其头部上。
图6G示出一个两件式头带100g的实施例，它带有与在面罩上的按钮(未图示)结合的按钮孔150g。在一个替代实施例中，设置有多个用于调整头带100g的张力的孔150g。设置有长度方向的刻痕线102g以形成上述的两件式头带的头部带和颈部带108g、110g。头部带108g可以有选择地包括产生头部支托的的刻痕线107。头部支托也提供了调节头部带108g上的张力的方法。头部支托在头部带108g内越张开，则所产生的张力越大。
图6H示出一个具有活化结构的伸展活化弹性体制成的两件式头带100h。由于伸展活化，头部带和颈部带108h、110h被伸长和变窄。在图6h所示的实施例中，左右系结接片112h和114h未被活化。长度方向刻痕线102h在两件式头带100h被活化后形成。
图6I示出一个带有沿着两部分160i、162i部分活化的伸展活化弹性体的两件式头带100i。部分活化可以是两件式头带100i适合具有较小头部尺寸的使用者。可以理解到，可以有各种各样的活化型式，而图6I仅仅为图示说明而这样表示的。长度方向刻痕线102i在两件式头带100I活化后形成。
图6J示出一个单件式头带100j，它带有可允许左右头带部分170j、172j通过紧固件174j、176j结合在使用者头部后面的中央刻痕线126j。可以理解到，头带100j可以采用各种各样的紧固件，例如按钮、带扣和钩以及环紧固件。例如，紧固件174j可以是一个按钮和176j是一个容纳按钮的孔176j。
图7和8示出一个椭圆形的平折叠面罩200，它具有分别处于未折叠和折叠结构两种状态的整件长度的多件式头带202。可以理解到，在本发明的范围内平折叠的面罩200的形状可以变化的。例如，通常的椭圆形可以是矩形的、圆形的、或者各种各样的其它形状。
如图7所示，两件式头带202沿着头带通路“H”延伸，与平折叠的面罩200基本处于共同平面。两件式头带202是以剥离结构系结于面罩200的左右系结部位上。头带202通过刻痕线244分成一头部带和一颈部带242。可以理解到，面罩200可以采用图6A-6J中所示的任何头带结构。
沿着折叠212、214可将附加部分204和206可选择地系结到呼吸器200的上下部分208、210上。由于附加部分204和206沿着折叠212、214可枢转，最好头带系结部位220、222沿着边缘不要密封附加部分204、206。在附加部分204上可选择地设置鼻夹224。
面罩200较好地在头带系结部位220、222之间的宽度上延伸大约160至245毫米，更理想约为175至205毫米，最理想约为185至190毫米。面罩200在上边230和下边232之间延伸的高度较好约为30至110毫米，更理想约为50至100毫米，而最理想约为75至80毫米。上部204从折叠212向上部204的周边延伸的深度较理想约为30至110毫米，更理想为50至70毫米，而最理想约为55至65毫米。下部206从折叠214向下部206的周边延伸的深度较理想约为30至110毫米，更理想为55至75毫米，而最理想约为60至70毫米。上部204的深度与下部206的深度可以是相同的或不同的，而它们之和最好不超过中央部分的高度。
图9是一个面罩200a的另一实施例，它基本相应于图7和8的面罩200，其中两件式头带202a是系结到前表面246a上。为了应用面罩200a，使用者将两件式头带202a缠绕于前面(见图7和8)以使左右系结部位220a、222a处于剥离结构。在左右系结部位上可选择地形成具有三侧边的切口250以将面罩200a从剥离结构转化成剪切结构。具体说，切口250是与两件式头带202a一起在通路“R”上向着面罩200a的后面缠绕，从而提供剪切结构。在一个替代实施例中，切口250是一个冲孔的切口，它可允许使用者通过使穿孔上的密封不同程度断开来调节头带张力。
图10示出一个面罩200b,它除了采用单件式头带202b之外在各方面都对应于图8的面罩200。同样，图11示出一个面罩200c，它除了采用单件式头带202c外在各方面都对应于图9的面罩200a。
图12是一个带有横越前表面274延伸的两件式头带272和呼吸阀276的注塑杯形的面罩270的前视图。在图12所示的实施例中，头带通路“H”基本遵循面罩270的前表面273的轮廓，但并不是完全共同扩展，尤其是与呼吸阀276相邻的部位。两件式头带272较理想是在加工过程中处于紧张状态以使采用高速制造设备遇到的松弛和相应的材料加工的困难减小到最小程度。两件式头带272在左右系结部位274、276处连接于面罩270。使用者通过将两件式头带272拉向面罩270的后面以使系结部位274、276处于剥离结构就可使用面罩270。
图13是一个带有呼吸器283的注塑杯形的面罩280的后视图。一整件长度的两件式头带282横越后开口284延伸。头带通路“H”沿着穿过左右系结部位288、290的轴线延伸。
图14除了单件式头带272a系结于面罩270a外各方面都对应于图12的实施例。图15除了单件式头带282a系结于面罩280a外各方面都对应于图13所示的实施例。
图16是一个带有横越前表面273b延伸的两件式头带272b的注塑杯形面罩270b的前视图。由于没有如图12所示的呼吸阀，头带272b就较紧密地遵循前表面273b的轮廓。头带272b较理想是在加工过程中处于紧张状态使采用高速制造设备遇到的松弛和相应的材料加工困难减小到最小程度。如上所述，头带272b在左右系结部位274b、276b处连接于面罩270b。
图17是一个带有横越后开口284b延伸的整件长度的两件式头带282b的注塑杯形面罩280b的后视图。头带通路“H”沿着穿过左右系结部位288b、290b的轴线286b延伸，已如参照图13讨论过那样。在本实施例中图13中的呼吸阀283存在与否并不改变头带结构。
图18除了单件式头带272c系结于面罩270c外各方面都对应于图16的实施例。图19除了单件式头带282c系结于面罩280c外各方面都对应于图17所示的实施例。
图20是一个带有沿着头带通路“H”系结于左右系结部位304、306的两件式头带302的例举的平折叠面罩300的前视图。头带302偏离与呼吸阀308相邻的平折叠的面罩300的平面。为利用面罩300，使用者相对于两件式头带302将面罩300里面翻到外面。当头带与面罩300的后面相对时，系结部位304、306是处于剥离结构。图21除了单件式头带302a系结于面罩300a外各方面都对应于图20所示的实施例。
图22示出将例举的面罩326保持在使用者面部的两件式头带320的使用情况。两件式头带320包括一头部带322和一颈部带324。可以理解到，对一些使用场合可以要求具有三根或更多带子的头带。图23示出将例举的面罩326a保持于使用者面部上的单件式头带322a。
图24是一个从前面看到的替代的平折叠呼吸器面罩350，它采用一连续的环形头带352并处于其折叠保存的结构状态。头带352的两端362、364用一滑夹360结合。系结环354与左右系结部位356、358相连接以夹住环形头带352。可以理解到，可以用各种各样的系结结构替代系结环354，例如在面罩坯上的开孔或者槽。
过滤媒质用于本发明的过滤媒质或者材料包括多种的织造或者非织造材料、单层或者多层、带有或者没有内或外覆盖层或稀松织物以及具有或者没有加强结构。在图4A-4D中所示的实施例中，中央部分设置加强结构。合适的过滤材料的例子包括微纤维网、有原纤维的膜片、织造或者非织造网(气流铺放的或者梳理的人造短纤维)、吹溶纤维网或者它们的组合物。用于形成这些网的纤维包括，例如聚烯烃如聚丙烯、聚乙烯、聚丁烯、聚(4-甲基-1-戊烯)和它们的混合物，卤代聚烯烃如含一个或多个氯乙烯单元，或者四氟乙烯单元，还可以含有丙烯腈单元的那些有机物、聚酯、聚碳酸酯、聚氨酯、树脂纤维、玻璃、纤维素或者它们的组合物。
过滤层的纤维是根据被过滤的具体类型予以选择的。纤维选择合适也可影响戴用者戴呼吸器的舒适感，例如提供柔性或者湿度控制。按例如在工业工程化学杂志上范A.温特所著的名称为“超细热塑纤维”(1956)的论文在第48卷、1342页后所述的以及与1954年五月25日公布于第4364号的船舶研究实验室杂志上由范A.温特等人所著名称为“超细有机纤维的加工”论文中所述的方法可以制备用于本发明的熔吹微纤维网。用于本发明中过滤媒质的熔吹微纤维较理想的有效直径为3至30微米，更理想约为7至15微米，如按C.N.戴维斯的“气载尘粒的分离”(机械工程师协会，伦敦，会刊1B,1952年)一文中所述的方法计算那样。
人造纤维还可选择地地存在于过滤层中。卷曲膨胀的人造纤维的存在提供了比仅仅由熔吹微纤维组成的网更高级和密度较小的网。较理想是，在媒质中存在的人造纤维的重量百分比不大于90％，更理想是不大于70％。在第4,118,531号美国专利(豪泽的)中揭示了这样的含有人造纤维的网，该专利援引于此供参考。
还可将两种成份的人造纤维用于过滤层或者过滤媒质的一层其它更多层中。可以例如通过加热使两种成份的纤维的外层与是两种成份的纤维或者其它人造纤维的邻近纤维相接触，而将通常具有熔点比芯部的低的外层的两种成份的人造纤维用来形成在纤维相交点上粘结一起的弹性组织层。该组织层还可用可热吹的聚酯的胶黏纤维制备，胶黏纤维中含有人造纤维以及在加热组织层时胶黏纤维熔化并流人纤维相交点以包围它们。冷却时，胶黏在纤维的相交点展开并以所要求的形状固定纤维片。另外，可以将胶黏材料例如聚丙烯胶乳或者粉末状的可加热活化的粘性树脂敷涂到这些网上以提供纤维的粘结。
下面这些纤维可用于本发明在第4,215,682号美国专利(库比克等人的)，第4,588,537号美国专利(克拉斯等人的)中所揭示的经受电荷的纤维，在第4,375,718号美国专利(澳兹澳斯等人)或第4,592,815号美国专利(奈考)中所揭示的极化或者充电的纤维，或者在第RE31,285号美国专利(范特恩豪特)中所揭示的经充电的具有原纤维薄膜的纤维。这些美国专利一并援引于此供参考。一般，充电过程包括使材料经受电晕放电或者脉冲高压电。
在过滤层中还可包括吸附剂细粒材料例如经活化的碳或者铝。例如在第3,971,373号美国专利(布郎)、第4,100,324号美国专利(安德森)和第4,429,001号美国专利(库尔平等人)中揭示了这些载有细粒的网，这些美国专利一并援引于此供参考。由载有细粒的过滤层的面罩特别有利于保护免受气体材料的作用。
至少面罩的一部分包括一种过滤媒质。在图7和8所示的实施例中，至少上部、中央部分和下部中的两部分包含过滤媒质，而上部、中央部分和下部所有部分都可以含有媒质。不由过滤媒质构成的部分可以用各种各样的材料构成。例如，上部可以用一种提供水汽阻挡层的材料构成以防止戴用者眼镜模糊不清，或用一种透明材料构成，这透明材料可向上延伸以形成一面部挡板。中央部分可用一种透明材料制成以便可以观察到戴用者的嘴唇运动。
当将中央部分粘结到上部和/或下部上时，粘结可通过超声波熔结、粘结剂、胶黏、热熔粘、钉接、缝纫、热机的、压力或者其它的合适手段完成，并且可以是断续和连续的。这些手段中的任何一种都可使被粘结的区域得到一定程度的增强或者固定。
用于本发明的呼吸器上的鼻夹可以用一种由金属如铝的易弯的极软的带子或者塑料包覆的金属线制成，并可成形为使面罩舒适地戴在戴用者面部上。尤其较理想的是在戴用者鼻梁上延伸构成的非直线形的鼻夹，它具有沿夹部设置的弯曲部以担负帮助面罩密配在鼻和颊部区域上的翼板。鼻夹可通过一种粘结剂例如压敏粘结剂或者一种热熔的液体粘结剂固定于面罩上。或者，可将鼻夹包装在面罩的体内或者将它固定在面罩体与用机械和粘结方法与它连接的织物或泡沫之间。在本发明的一个较佳实施例中，鼻夹是设置在上部的外侧部分上，而泡沫塑料片与鼻夹对准地设置在呼吸器上部的内侧部分上。
呼吸器还可包括一个可选择地的呼吸阀，通常是一种可允许使用者容易呼吸空气的薄膜阀。在第5,325,892号美国专利(贾潘奇等人)中揭示了一种用于面罩的在呼吸过程中压降极低的呼吸阀，该专利援引于此供参考。熟悉本技术的人非常熟悉许多其它设计的呼吸阀。最好通过声波焊接、粘结剂粘结以及特别是机械夹紧等方法将呼吸阀固定于呼吸器中央部分，最好在中央部分的中间附近。
例子现借助于下述的非限定性的例子来进一步说明按照本发明的方法制成的头带。
在例子1-3中具有微观结构表层的弹性复合材料是按1990年3月30日递交的第5,501,679号美国专利中所述那样制，备并用来制作头带。在所有例子中，头带宽度在活化之前为10毫米。作用力数据对应于在引出伸长循环和返回循环过程中所测得的作用力的一个平均值。
使用者头部尺寸的范围是根据洛斯阿拉马斯国家实验室推荐、由S.G.丹尼切、H.E.马林斯和C.R.罗依(在论文Appl.Occup.Enyiron。Hyg.,7(4),241-245(1992)中)说明的被测定一组人的信息所确定的。这组显示的面部特点是模拟95％的美国劳动者的面部特点。如上述论文中所述，各个人是就面部长度(颏-鼻根凹陷长度)和面部宽度(两颧骨宽度)的人体测量参数来表示的。根据在上述论文中说明的面部尺寸的分布来选择三种个人其面部特点为小的(108毫米长，123毫米宽)，中等的(120毫米长，138毫米宽)，以及大的(136毫米长，148毫米宽)。假定这些小的、中等的和大的面部尺寸也对应于小的、中等的和大的头部尺寸。
头带被切割成220毫米的长度，在平折叠的呼吸器上铺平其长度为是220毫米，以及用钉接系结在两端上。可伸展的长度为200毫米。然后将面罩置放在各被测定人面部上，在头部的后面的最大长度上以及在颈部的后面的最小长度上测量头带的伸长。测量结果在表1中给出。
表1对于各种头部尺寸的头带伸长百分比
本发明的头带材料被切割成220毫米的长度，并通过使初始长度伸展300％-400％并释放予以活化。对于各种伸展力确定这些材料的伸长、确定作用力和伸长之间关系的曲线图以及确定对于各选定的代表性的头部和颈部尺寸的系结力。
例子1和比较例C1按照1990年3月30日递交的第07/503716号美国专利申请中所述的方法制备一种弹性复合材料。芯部材料是商标号为Kraton的G1657材料，一种(苯乙烯-乙烯丁烯-苯乙烯)组合共聚物(俄亥俄州，博帕雷市的谢尔化工公司生产)。两个表层(每侧上一层)用聚丙烯PP3445(德克塞斯州，休斯顿市的Exxon化工公司生产)制成。芯层与各表层的厚度之比为19比1。复合材料的厚度是6密尔(0.15毫米)。确定了以下系结力。
以克为单位的系结作用力Kraton G1657与聚丙烯PP3445
为比较，用下面的结果同样可评价可购买到的宽度6毫米和长度220毫米的呼吸器(DMR2010型，德克塞斯州，福特澳思市的Technol媒质产品有限公司生产)的聚氨酯弹性头带。
比较例C1以克为单位的系结力聚氨酯头带
可以看到，与目前市场可买到的头带相比较本发明的头带提供了在头部尺寸的一范围内的相对恒定的系结作用力以及对较小头部尺寸提供了合适的系结作用力，而对具有大的头部尺寸的戴用者不会产生不舒适的大的作用力。
例子2在此例中，不同的弹性材料被用于本发明的头带上。在一例中弹性材料是商标号为Kraton D1107，一种具有0.5％的作为稳定剂的Irganox1010(纽约州，霍索恩市的希巴盖极公司生产)的苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯组合共聚物。在另一例中，弹性材料是商标号为Kraton G1657,一种具有5％的作为处理手段添加的商标号为Engage8200(密泽安州，米德兰市的Dow化工公司生产)的(苯乙烯-乙烯丁烯-苯乙烯)组合共聚物。表层是PP 7C50聚丙烯(俄亥俄州，博帕雷市的谢尔化工公司生产)。芯层与一表层的厚度之比为38比1。复合材料的厚度是8密尔(0.20毫米)。结果如下。
以克为单位的系结力不同的弹件材料
可以看到，Kraton G1657比Kraton D1107硬，它提供了比Kraton D1107大的系结力，而其它的变量不变。
例子3在此例中，一种用同样弹性材料制成的不同厚度的弹性复合材料被用于本发明的头带中。弹性材料具有作为稳定剂的0.5％ Irganox 1010和0.5％Irganox1076(纽约州，霍索恩市的希巴盖极公司生产)的Kraton D1107。芯层与一表层的厚度之比为18.5比1。结果如下。
以克为单位的系结力不同的厚度
可以看到，对于某一弹性材料的系结力可以通过选择复合材料的头带材料的厚度来改变。
例子4-平折叠面罩现通过下面所述的非限制性的例子进一步具体说明通常按照图4A-4D的方法制成的平折叠的面罩。
将两张(350毫米×300毫米)的经充电的熔吹聚丙烯微纤维一层放置在另外一层之上以形成单位面积重量为100克/平方米的基本重量、有效纤维直径为7至8微米以及厚度约为1毫米的层状片。设置一轻纺粘聚丙烯片(350毫米×300毫米；50克/平方米，105OB1UO0型，可从英国，苏格兰，福法市的Don & Low非织造公司得到)的外覆盖层与微纤维层片的一个表面接触。在离开层状微纤维片的长边约108毫米和离开层状微纤维片的另一长边约114毫米并在微纤维表面的边上延伸的保持微纤维的表面上横向地设置一条聚丙烯支承网(380毫米×78毫米；145克/平方米，5173型，可从西班牙，巴塞罗那市的Intermas公司得到)。在支承网130和保持暴露的微纤维片的上面置放一内覆盖片(350毫米×300毫米；23克/平方米，商标号为LURTASIL的6123，可从英国，英格兰，德比市的UK纺织公司得到)。然后将该五层结构超声波粘结成一矩形的大致层状结构以提供粘结将层状结构一起固定在形成上边、下边和两侧边的周边上。这些层还沿着支承网的长边粘结在一起。平行于上下边测量的如此粘结成的结构的长度是188毫米；而平行于侧边测量的宽度是203毫米。支承网条的边缘置于离开层状结构的上边60毫米和离开其下边65毫米处。去掉超出粘结周边的多余材料，在侧边上超出粘结线、靠近支承网的中心线的50毫米长×20毫米宽的剩下部分形成头带系结结构。
在邻近支承网最近边在长度方向折叠层状结构的上边以形成一上折叠，以使内覆盖层离开上折叠本身接触39毫米以形成上部，而层状结构剩下的21毫米构成一附加的顶部。在邻近支承网最近边在长度方向折叠层状结构的下边以形成一下折叠，以使内覆盖层本身接触39毫米以形成下部，而剩下的26毫米构成一附加的下部。然后使内覆盖层的附加上部和附加下部相互接触。位于上下折叠之间以及上下部分之间的中央部分的接触部的侧边被密封。
约为5毫米宽×140毫米长的可伸展的鼻夹安装到附加上部的外表面上，约15毫米宽×140毫米长的一条鼻部泡沫塑料条基本与鼻夹对准地设置附加上部的内表面上。将附加的上下部分折叠以使各外覆盖层与上下部分的外覆盖层分别接触。
剩下的形成头带系结结构的层状结构的自由端被折叠到层状结构的粘结边和泡沫塑料环上。使头带弹性材料穿过环以提供将如此制成的呼吸器固定在戴用者面部上的结构。
例子5除了支承网被省略外第一和第二层片状结构(350毫米×300毫米)是按例子4的方法制备。沿着各片的边缘形成曲线的粘结，并去掉超出粘结的凸出部分之外的多余材料。除了五层中各层基本共同伸展外第三层片状结构是按例子4所述方法制备。将第一层状结构置于第三层片状结构之上，而内覆盖层相接触。利用在第一片结构未粘结的长边附近的曲线粘结将第一和第三片结构粘结在一起，以构成具有宽度为165毫米、深度为32毫米的椭圆形上呼吸器部分。各曲线粘结部分的半径为145毫米。
将未粘结到第三片上的第一片结构的边缘朝着已粘结到第三片上的第一片的边缘向后折叠。将第二片结构置放在已折叠的第一片之上并部分地覆盖第三片。利用曲线粘结将第二和第三片结构粘结在一起以形成一离开第二片的宽165毫米和深32毫米的椭圆形下呼吸器部分和离开第三片结构的宽165毫米和高64毫米的椭圆形的中央呼吸器部分。去掉在椭圆形部分的外面的材料。上下部分折离中央部分。
将可伸展的铝鼻夹安装到上部周边的外表面上，将一条鼻部泡沫塑料与鼻夹基本对准地安装到内表面上。将头带系结结构安装在中央部分和与上下部分之间的粘结相遇的位置上，使头带弹性材料穿过系结结构以形成供戴用者使用的呼吸器。
权利要求
1．一种可系结到一面罩上的复合材料制成的头带，所述复合头带包括至少一个不连续的弹性芯子；以及至少一个固定到弹性芯子上的连续的热塑表层，所述复合头带具有处于未活化状态的第一弹性模量和活化状态下较小的第二弹性模量，所述热塑表层在复合头带处于活化状态时形成一微观结构的永久变形表层。
2．如权利要求1所述的头带，其特征在于，所述弹性芯子和至少一热塑表层在活化状态下是连续接触的。
3．如权利要求1所述的头带，其特征在于，至少一个所述弹性芯子包括一大致平面的构造。
4．如权利要求1所述的头带，其特征在于，至少一个所述弹性芯子包括多个细长芯子。
5．一种面罩，包括具有左、右头带系结部位的面罩坯；以及一固定到左、右头带系结部位之一上的复合材料制成的头带，所述复合头带具有沿着在左、右头带系结部位之间头带通路延伸的整件长度，所述复合头带包括至少一个不连续的弹性芯子和至少一个固定到弹性芯子上的连续热塑表层，所述复合头带具有在未活化状态下的第一弹性模量和在活化状态下较小的第二弹性模量，所述热塑表层在复合头带处于活化状态时形成微观结构的永久变形表层。
6．如权利要求5所述的面罩，其特征在于，所述头带通路包括一与左、右头带系结部位相交的轴线。
7．一种将复合材料制成的头带系结到一面罩上的方法，它包括以下步骤制备具有左右头带系结部位的面罩坯，所述面罩坯具有在左右头带系结部位之间延伸的头带通路；通过将至少一个不连续的弹性芯子固定到至少一个连续的热塑表层上制备一种复合材料制成的头带，所述复合头带具有为未活化状态时的第一弹性模量和在活化状态时的较小的第二弹性模量，当复合头带处于活化状态时所述热塑表层形成一微观结构的永久变形的表层；沿着所述头带通路定位复合头带；将所述复合头带系结到至少左右头带系结部位之一上。
8．如权利要求7所述的方法，其特征在于，至少一个所述弹性芯子包括一大致平面的构造。
9．如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，至少一个所述弹性芯子包括多个细长的芯子。
10．一种权利要求7-9之任一项所述的方法制备的面罩。
全文摘要
一种可系结于一面罩上的复合材料制成的头带以及系结方法。复合头带具有至少一个不连续的弹性芯子和至少一个固定于弹性芯子上的连续热塑表层。复合头带具有在活化状态下的第一弹性模量和在活化状态下较小的第二弹性模量。热塑表层在复合头带处于活化状态时形成一微观结构的永久变形表层。在一个实施例中,至少一个弹性芯子和至少一热塑表层在活化状态下是连续接触的。复合头带定位于头带通路上并且系结到左、右头带系结部位之一上。头带通路可以是与左、右头带系结部位相交的一条轴线,或者是大致符合面罩坯一个表面轮廓的一条路径。
文档编号A62B18/08GK1213276SQ97192876
公开日1999年4月7日 申请日期1997年1月30日 优先权日1996年3月8日
发明者约翰·W·布赖恩特, 德斯蒙德·T·柯伦, 詹姆斯·F·戴鲁德, 克里斯托弗·P·亨德森, 丹尼斯·L·德鲁格尔, 哈罗德·J·塞帕拉, I·威廉斯·埃尔弗德 申请人:美国3M公司