具有焊接的熱塑性面罩主體的面罩的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種呼吸器(10)，其包括面罩主體(12)和至少一個(gè)濾筒(24)。所述面罩主體(12)具有中部(14)和周邊部分(16)。將所述濾筒(24)附接至所述剛性中部(16)。所述周邊部分14由低剛度第一熱塑性材料制成，并且所述中部(16)由剛性第二熱塑性材料制成。將所述第一熱塑性材料焊接至所述第二熱塑性材料。具有這種結(jié)構(gòu)的呼吸器可以方便的方式來(lái)制備，所述呼吸器在所述部件之間具有良好密封性粘結(jié)的同時(shí)還為輕重量的。
【專利說(shuō)明】具有焊接的熱塑性面罩主體的面罩
[0001]本發(fā)明涉及其中面罩主體的中部焊接至周邊部分的呼吸器。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)在制備和出售的多個(gè)呼吸器使用薄剛性結(jié)構(gòu)部件來(lái)將過(guò)濾元件和閥附接至面罩主體。這些剛性結(jié)構(gòu)部件常常是通過(guò)注模法制備的并且通常稱為“鼻羈”、“剛性插件”、或“中部”。常常將適形于人的面部的彈性體柔順材料周向地設(shè)置在剛性結(jié)構(gòu)插件上或周圍。柔順的周邊部分有助于實(shí)現(xiàn)佩戴者的鼻部和嘴部上的緊密貼合性。剛性中部與柔順周邊部分的結(jié)合使用往往使得面罩較輕并且佩戴較舒適，尤其是當(dāng)與已在整個(gè)面罩主體中使用厚橡膠來(lái)支承濾筒和閥的先前面罩進(jìn)行比較時(shí)。使用剛性插件與柔順面部接觸構(gòu)件的組合的面罩的實(shí)例示于(例如)Gleason等人的美國(guó)專利6，016, 804、Freund的美國(guó)專利5，592，937、和 Flannigan 等人的美國(guó)專利 7，650，884 中。
[0003]為了制備使用剛性中部和柔順周邊部分的組合的呼吸性面罩，常常將周邊部分包覆成型到剛性中部上，參見(例如)Burns等人的美國(guó)專利5，062，421。這種制備嘗試要求注模操作的謹(jǐn)慎控制以產(chǎn)生部件之間的氣密性密封并且要求柔順部分應(yīng)與部件的接合部同時(shí)地組裝在一起。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供了包括面罩主體和至少一個(gè)濾筒的呼吸器。面罩主體包括包括中部和面部接觸部分。將濾筒固定至中部。中部包括剛性的第一熱塑性材料，并且面部接觸部分包括柔順的非彈性體第二熱塑性材料。將第一熱塑性材料焊接至第二熱塑性材料。
[0005]本發(fā)明還提供了制備具有剛性中部和柔順周邊部分的呼吸器的新方法。該方法包括下列步驟:(a)提供包括第一熱塑性材料的剛性中部；(b)提供包括第二熱塑性材料的柔順周邊部分；以及(C)將剛性中部焊接至柔順周邊部分以使得在剛性中部和柔順周邊部分之間產(chǎn)生氣密性密封。
[0006]本發(fā)明與具有接合至周邊柔順部分的剛性中部的已知呼吸性面罩的不同之處在于部件均為熱塑性的(整體或部分)并且通過(guò)焊接操作而非包覆成型步驟固定在一起。采用本發(fā)明的方法，可在剛性中部和柔順周邊部分之間實(shí)現(xiàn)氣密性密封。如上指出，常規(guī)的制備方法仍依賴于包覆成型操作來(lái)實(shí)現(xiàn)部件之間的氣密性密封。迄今為止，仍不知道可利用焊接步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)這些部件之間的穩(wěn)固的氣密性密封；也不知道制備這種固定接頭的方法。本發(fā)明的制品和方法的有益之處在于這兩個(gè)部件可單獨(dú)地制備，以允許隨后在制造商方便的時(shí)間和位置來(lái)將它們接合在一起。利用本發(fā)明的方法還能夠降低所得產(chǎn)品的成本。本發(fā)明的制品能夠?qū)崿F(xiàn)熱塑性部件之間的極其良好的粘結(jié)并且能夠在使用較少材料的情況下來(lái)為柔順部分提供足夠的結(jié)構(gòu)完整性。這繼而產(chǎn)生輕重量的產(chǎn)品，尤其是當(dāng)與已知的包覆成型呼吸性面罩主體進(jìn)行比較時(shí)。較輕重量的呼吸性面罩往往佩戴較為舒適，尤其是就長(zhǎng)時(shí)間佩戴而言。輕重量的呼吸性面罩可改善佩戴者的安全性，因?yàn)樗鼈冊(cè)诠ぷ鲌?chǎng)所不太可能從面部脫落。[0007]術(shù)語(yǔ)表
[0008]在此文獻(xiàn)中，下文所述的術(shù)語(yǔ)將具有如下定義:
[0009]“柔順周邊部分”是指面罩主體的如下部分，所述部分接合中部并從其橫向延伸并且柔順地成形為允許面罩主體適當(dāng)?shù)卦O(shè)置在人的鼻部和嘴部上；
[0010]“外部氣體空間”是指當(dāng)人佩戴面罩主體時(shí)圍繞著面罩主體、并且當(dāng)呼出的氣體從面罩的內(nèi)部氣體空間排出后最終接收這些呼出氣體的周圍氣體空間；
[0011]“剛性中部”是指如下剛性部件，所述剛性部件為面罩主體提供結(jié)構(gòu)完整性以允許過(guò)濾元件(例如濾筒)和/或閥充分地固定到面罩主體上；
[0012]“面部密封件”是指當(dāng)將面罩主體佩戴在人的面部上的預(yù)期位置時(shí)接合面部的部件;
[0013]“流體連通元件”是指如下元件，所述元件被構(gòu)造成允許流體從內(nèi)部氣體空間流至外部氣體空氣，反之亦然；
[0014]“帶具”是指如下元件、或者元件或部件的組合,所述元件或者組合允許面罩主體支承在至少佩戴者的鼻部和嘴部上；
[0015]“內(nèi)部氣體空間”是指戴上面罩后存在于面罩主體與人的面部之間的空間；
[0016]“面罩主體”是指如下結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)可覆蓋至少人的鼻部和嘴部并且可有助于限定與外部氣體空間隔開的內(nèi)部氣體空間；
[0017]“非一體的”是指在接合在一起之前單獨(dú)制備的部件；
[0018]“聚合物”是指含有規(guī)則或不規(guī)則排列的重復(fù)化學(xué)單元的物質(zhì)；
[0019]“聚合物型”和“塑性的”各自是指材料，該材料主要包含一種或多種聚合物、并且也可以包含其他成分；
[0020]“熱塑性”是指可受熱軟化并且可通過(guò)可逆的物理方法冷卻硬化的聚合物；并且
[0021]“焊接”或“焊接的”是指通過(guò)熔融或液化有待接合的部件(或其部分)來(lái)將部件接
合在一起的動(dòng)作。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為呼吸性面罩10的透視圖；
[0023]圖2為面罩主體12的透視圖；
[0024]圖3為剛性中部16的后視圖；并且
[0025]圖4為面罩主體12的柔順周邊部分14和剛性中部16之間的焊接部分60的放大視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]在本發(fā)明的實(shí)施過(guò)程中，將剛性中部焊接至柔順周邊部分以產(chǎn)生輕重量的并且這兩個(gè)部件之間具有氣密性密封的面罩主體。焊接步驟允許這兩個(gè)部件單獨(dú)地進(jìn)行制備并且在制造商方便的稍后時(shí)間點(diǎn)處固定在一起。當(dāng)面罩主體由非彈性體材料制成時(shí)，面罩主體可被制備成包含較少質(zhì)量的面罩主體材料。所得的呼吸性面罩因而相比于其中使用彈性體柔順部分的利用包覆成型操作制成的類似面罩主體可具有較輕的重量。此外，面罩主體能夠?qū)崿F(xiàn)足夠的結(jié)構(gòu)完整性且無(wú)需加固結(jié)構(gòu)線條和構(gòu)件。因此，可以方便的方式產(chǎn)生部件之間具有良好密封性粘結(jié)的輕重量產(chǎn)品。
[0027]圖1示出了具有面罩主體12的呼吸性面罩10，所述面罩主體12具有固定至剛性中部16的柔順周邊部分14。柔順部分14使面罩主體12能夠舒適地設(shè)置在人的鼻部和嘴部上。周邊部分14可具有一體式內(nèi)彎羽飾套袖，使得面罩能夠舒適和緊密地貼合在佩戴者的鼻部和佩戴者的面頰上。作為另外一種選擇，可將單獨(dú)的面密封件20沿著周邊22接合至周邊部分14。剛性中部16居中地設(shè)置在面罩主體12中以提供足以支承一個(gè)或多個(gè)濾筒24的結(jié)構(gòu)完整性。濾筒24可居中設(shè)置，或者可設(shè)置在面罩主體12的相對(duì)側(cè)。濾筒24具有一個(gè)或多個(gè)流體吸入開口 25以允許環(huán)境空氣通過(guò)濾筒24中的過(guò)濾介質(zhì)而被吸入。帶具26附接至面罩主體12以允許面罩主體12支承在佩戴者的面部上。帶具26可包括固定至面罩主體12的中部16的箍28?？蓪⒁粋€(gè)或多個(gè)可調(diào)式條帶30在中部16的相對(duì)側(cè)于第一和第二條帶末端32處接合至箍28。當(dāng)呼吸器10在使用時(shí),條帶30的其余部分可延伸到佩戴者的頸部后面。條帶30同樣可為可調(diào)式的并且可包括配合的扣環(huán)部件。冠構(gòu)件可用于帶具26中以允許呼吸器10舒適地支承在人的頭部后面，參見(例如)Bix)Str0m等人的美國(guó)專利 6，732，733。
[0028]圖2示出了面罩主體12及其相應(yīng)的周邊部分14和中部16、以及將從周邊部分14的周邊22徑向向內(nèi)延伸的面密封件20。中部14包括流體流通元件34和36。流體連通元件34和36分別允許吸入和呼出的空氣被吸入到面罩主體內(nèi)部和從面罩主體內(nèi)部移出。相比于中部14的主支承部分38，流體連通元件34和36具有更多的細(xì)小部分并且通常具有更高的公差要求。流體連通元件34為吸氣閥，所述吸氣閥在佩戴者吸氣時(shí)打開并且在呼氣時(shí)強(qiáng)制關(guān)閉。流體連通元件36為呼氣閥，所述呼氣閥允許在每次呼氣期間將呼出的氣體從面罩內(nèi)部移出。濾筒24可利用多種結(jié)構(gòu)固定至中部。濾筒可(例如)螺紋接合到中部14上，或者其可利用搭扣配合式接合設(shè)備按壓到中部上。濾筒24 (圖1)可設(shè)有開口(位于其背面上)，所述開口的內(nèi)部小孔接合流體連通元件34的外部小孔。當(dāng)將濾筒24推壓向面罩主體12時(shí)，濾筒背面上的開口輕微地?cái)U(kuò)展并且搭扣到環(huán)形壁39上，使得其部分地限定中部14的流體連通元件34，參見Yuschak等人的用于描述搭扣配合濾筒的美國(guó)專利RE39，493。作為另外一種選擇，流體連通元件34可設(shè)有卡口結(jié)構(gòu)以允許將濾筒或提供的空氣源(未示出)附接至面罩中部，參見(例如)Solyntjes的美國(guó)專利申請(qǐng)US2005/0145249。可通過(guò)將濾筒的相應(yīng)配合結(jié)構(gòu)設(shè)置在卡口結(jié)構(gòu)上并且相對(duì)于面罩主體12旋轉(zhuǎn)濾筒來(lái)將濾筒固定至卡口結(jié)構(gòu)?？赏ㄟ^(guò)沿著相反方向旋轉(zhuǎn)濾筒來(lái)從面罩主體拆除濾筒?？刹鸪秊V筒可為有益的，因?yàn)槠湓试S面罩主體在濾筒已達(dá)到其使用壽命終點(diǎn)時(shí)能夠再使用。濾筒也可永久性地附接以確保濾筒從不變松，參見Burns和Reischel的美國(guó)專利5，062，421。穿過(guò)濾筒的空氣在吸氣期間進(jìn)入內(nèi)部氣體空間但在呼氣期間禁止所述空氣經(jīng)由閥孔從內(nèi)部氣體空間流入濾筒內(nèi)。通過(guò)呼氣閥36從內(nèi)部氣體空間清除的呼出空氣進(jìn)入外部氣體空間，由此使得面罩佩戴更加舒適。閥34和36分別包括支承中心轂44、46 (閥片或隔膜48、50可附接于其上以產(chǎn)生按鈕型閥)的一系列輪輻40、42。作為另外一種選擇，活瓣或懸臂閥尤其可用作呼氣閥以用于從內(nèi)部氣體空間清除呼出的空氣。可適用于本發(fā)明的面罩主體上的呼氣閥的實(shí)例包括公開于如下專利中的閥:Bowers的美國(guó)專利RE37, 974、Japuntich等人的美國(guó)專利7，493, 900和 7，428，903、Martin 等人的 7，188，622、以及 Mittelstadt 等人的美國(guó)專利 7，849，856。盡管中部16在附圖中示為單個(gè)、而且非一體的部件，但本發(fā)明設(shè)想到由多個(gè)單獨(dú)部件構(gòu)成的面罩插件，參見(例如)Freund的美國(guó)專利5，592，937。柔順的面部接觸構(gòu)件14也可設(shè)想為包括一個(gè)或多個(gè)單獨(dú)的部件。
[0029]圖3示出了中部16的后面52。在面罩主體的組裝期間，將周邊部分14 (圖1和2)沿著周邊54焊接至中部16。為了有利于焊接操作，中部16的后面52可設(shè)有一個(gè)或多個(gè)能量導(dǎo)引件56以促進(jìn)焊接能量傳輸，參見(例如)Castiglione的美國(guó)專利6，729，332。作為另外一種選擇，周邊部分可被成形為具有能量導(dǎo)引件。能量導(dǎo)引件56可圍繞中部16的周邊56 (或周邊部分或者這兩者)連續(xù)地延伸。能量導(dǎo)引件56通常具有約0.3至1.5mm的高度和約0.2至1.0mm的寬度。能量導(dǎo)引件56包括熱塑性材料并且可被成形為與周邊部分14上的平滑或互補(bǔ)熱塑性表面相配合。這種熱塑性表面可包括周邊部分14上的徑向向內(nèi)設(shè)置的環(huán)形表面58 (圖2)。環(huán)形表面58可為卵形的、橢圓形的、圓形的等等。中部和周邊部分上的配合表面可由第一和第二熱塑性材料制成，其中第一和第二材料可為相同的或不同的?？赏ㄟ^(guò)如下方式來(lái)實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)部件的接合:超聲焊接、熱板焊接、射頻焊接、激光焊接、受熱工具焊接、振動(dòng)焊接、或者適于遞送足夠的熱和/或壓力以將第一和第二熱塑性材料接合在一起的任何其他技術(shù)。無(wú)論焊接方法如何，部件之間的材料相容性要求通常將為相似的。
[0030]圖4示出了周邊部分14和中部16之間的焊接接頭60的橫截面。如圖所示，部分14和16在接頭60處變?yōu)楹附拥?，以使得在第一和第二熱塑性材料之間不存在明確的線條。施加用于固定焊接部分的熱和/或壓力足以引起第一和第二熱塑性材料熔融或熔合在一起，由此在這兩個(gè)部分之間導(dǎo)致氣密性粘結(jié)。此粘結(jié)不僅為氣密性的，而且具有足夠的強(qiáng)度以允許這兩個(gè)部件在呼吸器的整個(gè)使用壽命期間均保持接合在一起。超聲組裝的原理涉及使用傳輸穿過(guò)熱塑性部件的高頻機(jī)械振動(dòng)以在界面處產(chǎn)生摩擦熱積聚。進(jìn)行接合的塑性部件的界面處的超聲振動(dòng)能量導(dǎo)致塑性材料發(fā)生軟化和流動(dòng)。當(dāng)將材料按壓在一起、液化、并且重新固化時(shí)，產(chǎn)生這種粘結(jié)。聚合物結(jié)構(gòu)和其他因素影響各種聚合物的可焊接性。可用于本發(fā)明的聚合物為熱塑性聚合物，所述熱塑性聚合物具有足夠的相容性以允許材料在焊接操作中接合在一起。可使用聚合物合金和聚合物的共混物。影響用于焊接的材料相容性的主要因素包括聚合物結(jié)構(gòu)、熔融溫度、熔融指數(shù)(流速)、彈性模量(剛度)、和化學(xué)組成。
[0031]無(wú)定形和半結(jié)晶聚合物(例如聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯或改性的苯乙烯共聚物和聚烯烴)可用于本發(fā)明中。無(wú)定形聚合物(例如，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚苯乙烯(PS)、苯乙烯-丙烯腈(SAN)、和聚氯乙烯(PVC))被公認(rèn)為具有有益的可焊接性能。半結(jié)晶聚合物(例如，聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、和聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET))也被公認(rèn)為具有有益的可焊接性能。焊接通常是在由類似材料形成的部件之間實(shí)現(xiàn)的，然而一些無(wú)定形聚合物(例如，聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)和聚碳酸酯(PC))能夠進(jìn)行成功的焊接。熔融指數(shù)或流速為材料在熔融時(shí)流動(dòng)的速率。相同材料的不同等級(jí)可具有不同的流速(如，注塑的尼龍和擠出的尼龍)。這種差異可導(dǎo)致在焊接期間，組件的一個(gè)元件熔融并且另一個(gè)元件未熔融，這樣可能導(dǎo)致均勻的粘結(jié)。為了實(shí)現(xiàn)相容性，就熔融指數(shù)(流速)而言，有待焊接的部件的熔融流速通?？稍?至4單位內(nèi)(如通過(guò)ASTM D1238所定義的)。另外，為了焊接相異的塑料，有待焊接的塑料通常必須具有類似的分子結(jié)構(gòu)(為化學(xué)相容的)(對(duì)于材料(通常為共混物)的一些組分而言)。存在有類似基團(tuán)并且具有足夠百分比的類似化學(xué)基團(tuán)的大體相容的熱塑性塑料將決定分子相容性。當(dāng)焊接化學(xué)相容但相異的樹脂時(shí)，各個(gè)部件的樹脂的熔融溫度通常相差不應(yīng)超過(guò)約22攝氏度。
[0032]可通過(guò)真空成形熱塑性聚合物片材來(lái)制備周邊部分。所得的成形片材必須為足夠剛性的以便保持大體的面部接觸形狀，同時(shí)必須為足夠柔順的以適形于面部特征由此來(lái)確保佩戴者舒適性并且提供最佳的面部密封。周邊部分另外必須為抗伸縮性的(所述伸縮性可因頭部條帶的張力而產(chǎn)生)并且必須為足夠剛性的以支承濾筒和過(guò)濾器架的承重。Henderson等人的美國(guó)專利申請(qǐng)US2005/0211251描述了非彈性體面罩主體可如何進(jìn)行熱成形。將周邊部分的內(nèi)周邊焊接至中部以使得在根據(jù)下述所述的氣密性密封測(cè)試進(jìn)行測(cè)試時(shí)實(shí)現(xiàn)無(wú)漏氣焊接。部件之間的焊接強(qiáng)度為至少100牛頓，更通常為至少150牛頓，并且甚至更通常為至少200牛頓。面密封件可由標(biāo)稱具有小于0.5毫米厚度的柔順熱塑性彈性體材料的片材制成。通常按照面罩的周邊部分的周邊的輪廓形狀利用切割沖模來(lái)形成材料的片材。切割沖模通常還用于在面密封件中切出中央呼吸開口，其中所述開口被成形為居中地設(shè)置在佩戴者的鼻部和嘴部前面。可使用將實(shí)現(xiàn)所需結(jié)果的任何數(shù)量的切割方法來(lái)形成面密封件，例如激光或水噴切割。熱塑性面密封件一旦成形之后就通過(guò)熱粘結(jié)附接至面罩的周邊部分的外周邊?？赏ㄟ^(guò)各種熱工具熔合方法來(lái)實(shí)現(xiàn)這種粘結(jié)。面密封件在附接至面罩時(shí)提供朝面罩中心徑向向內(nèi)延伸的高度柔順或彈性的材料帶。高度柔順的材料帶與周邊部分相協(xié)同來(lái)起作用，以便為佩戴者提供緊密的面部貼合性。
[0033]SM
[0034]氣密件密封測(cè)試
[0035]利用液體比色指示劑和反應(yīng)性測(cè)試氣體來(lái)評(píng)價(jià)呼吸器面罩主體的中部和周邊部分之間的氣密性密封。所用的指示劑為異丙醇中的1%酚酞溶液，并且測(cè)試氣體為空氣中的300份/百萬(wàn)份(ppm)的氨。如果指示劑與測(cè)試氣體接觸，則溶液因接觸氨而變?yōu)閴A性，由此使得指示劑將變紅。
[0036]為了進(jìn)行評(píng)價(jià)，將測(cè)試面罩安裝在人體模型頭部上。在測(cè)試面罩中提供通孔以使得測(cè)試氣體可遞送至呼吸器內(nèi)部氣體空間。然后將面罩主體密封至人體模型，以使得在面罩界面處不可能發(fā)生氣體泄漏。另外還密封任何面罩主體開口，例如呼氣閥或吸氣閥端口。此面罩由此為測(cè)試程序做好準(zhǔn)備，所述測(cè)試程序涉及利用指示劑溶液潤(rùn)濕白色棉布并且覆蓋面罩。當(dāng)面罩主體完全包封在潤(rùn)濕的棉布中時(shí)，將測(cè)試氣體遞送至內(nèi)部氣體空間。在大約30升/分鐘的速率下逐漸地遞送測(cè)試氣體，直至內(nèi)部壓力達(dá)到2千帕斯卡(kPa)。在一分鐘之后，觀察具有指示劑的棉布的顏色變化。棉布的任何表面上的由白色到紅色的變化均指示存在泄漏。
[0037]焊接強(qiáng)度測(cè)試
[0038]中部和周邊部分之間的焊接的機(jī)械強(qiáng)度測(cè)定為下述力，即，當(dāng)將這些部件設(shè)置在法向載荷下時(shí)足以導(dǎo)致它們開始分離的張力。當(dāng)變形超過(guò)分離起點(diǎn)時(shí)，將預(yù)期到在這些部件之間將發(fā)生泄漏。在面罩主體和安裝夾具的組件上來(lái)執(zhí)行測(cè)試，其中面罩的鼻部和周邊部分固定至夾具以使得面罩主體可設(shè)置在沿垂直于面罩的中心線的張力下。將組件安裝在張力測(cè)試儀MTS Landmark (得自明尼蘇達(dá)州伊甸普雷里市(EdenPrairie, MN55344) 14000Technology Drive 的 MTS Systems Corporation)中并且經(jīng)受以50毫米/分鐘的夾頭速度遞送的張力載荷。記錄最大張力載荷。
[0039]呼吸器的組裝[0040]制備與圖1所示的裝置類似的呼吸器。呼吸器由三個(gè)主要元件形成:周邊部分、中部、和面密封件。
[0041]周邊部分由低剛度熱塑性聚烯烴Softel (等級(jí)CA02A，得自韓國(guó)首爾(Seoul, Republic of Korea)的 Basell Polyolefins Korea Ltd)的擠出片材制成。將 1.5毫米(mm)的片材在大約200°C下擠出并且進(jìn)行冷卻。然后將片材切割成140mm的寬度和155_的長(zhǎng)度。然后將切割片材用于真空成形工藝中以產(chǎn)生周邊部分。
[0042]在真空成形工藝中形成周邊部分，所述真空成形工藝包括將切割片材夾持在成形框架內(nèi)、將片材加熱至大約130°C的溫度、并且隨后將周邊部分的模具從下面升高到片材之上。在遞送133帕斯卡(Pa)的真空的真空泵的輔助下來(lái)抽空片材和模具之間的截留空氣。將片材緊密地拉引至模具并且隨后允許冷卻20至30秒。一旦冷卻之后，就啟動(dòng)反向空氣源以將周邊部分從模具釋放。然后修剪周邊部分部件以形成面罩周邊，并且從周邊部分的前面中心處切割開口部分以提供用于接納中部的開口。成品周邊部分的形狀通常類似于附圖中所示的周邊部分。周邊部分在其最寬距離處的寬度為110_，周邊部分從頂部到底部的高度為140mm，并且周邊部分的深度(從限定前部開口 53的平面的中心到平行于后部開口(其接觸位于周邊部分的后面上的面罩周邊22)的平面)為40mm。在制備周邊部分之后，將面密封件固定到周邊部分的周邊上。
[0043]由苯乙烯熱塑性彈性體的片材沖切面密封件。由SEBS (K9120，得自韓國(guó)首爾(Seoul, Republic of Korea)的 Keumho Petrochem)來(lái)擠出形成 0.3mm 厚的片材并且將其利用尺模切割成恰當(dāng)?shù)男螤?。面密封件的形狀符合周邊部分的外周邊的形狀，其中中心開口大體符合周邊的輪廓但距周邊部分的邊緣20mm。通過(guò)熱粘結(jié)方法來(lái)將預(yù)切割的面密封件附接至周邊部分的外周邊。粘結(jié)溫度為約130°C，且在約70kPa的粘結(jié)壓力下保持1.5秒的保壓時(shí)間。在面密封件附接至周邊部分之后，將中部固定到周邊部分上。
[0044]通過(guò)注模方法并且利用具有硅酸鎂添加劑的聚丙烯(Fiberfill PP-68/TC/20聚丙烯共聚物，得自加拿大安大略省(ON, Canada)的Matrixx集團(tuán)下的Aclo Compounders)來(lái)形成中部。中部具有1.5_的標(biāo)稱壁厚，被構(gòu)造用于設(shè)置在周邊部分的開口處，并且對(duì)準(zhǔn)在開口周邊擱架58上，如圖2所示。中部在最寬部分處的寬度為約4厘米，中部從頂?shù)降椎拈L(zhǎng)度為82mm,并且中部的厚度為18mm。一旦設(shè)直在周邊部分上之后，就將中部在能量導(dǎo)引件56 (圖3)處超聲焊接至周邊部分。利用具有超聲焊接機(jī)器Branson2000X (得自康涅狄州格丹伯里市(Danbury, CT06813-1961 )Ρ.0.Boxl961 的 Branson Ultrasonic Corporation)的近場(chǎng)焊頭和砧座裝置來(lái)完成超聲焊接。焊頭和砧座被構(gòu)造用于在一個(gè)步驟中將中部的周邊接觸區(qū)域密封至周邊部分的開口周邊擱架58?？偤附用娣e為約965平方毫米。壓縮壓力為約551kPa，焊頭焊接能量為500?700赫茲，觸發(fā)力為15kPa，下降速度為15毫米/秒，并且保壓時(shí)間為0.5秒。恰在焊接之前的部件溫度為22°C。
[0045]周邊部分材料包括烯烴基三嵌段共聚物，所述烯烴基三嵌段共聚物具有位于烯烴組合物中的約20%的聚丙烯。中部由聚丙烯和20重量％的滑石構(gòu)成以增加機(jī)械穩(wěn)定性。周邊部分和中部的材料分別具有約145 °C和165 °C的熔融溫度。
[0046]在使組裝的面罩從焊接工藝?yán)鋮s之后，根據(jù)氣密性密封和焊接強(qiáng)度測(cè)試方法來(lái)對(duì)其進(jìn)行測(cè)試。根據(jù)這些測(cè)試，得到確認(rèn)的是，周邊部分和中部之間的焊接密封為氣密性的和機(jī)械穩(wěn)定的。在2kPa下執(zhí)行的泄漏測(cè)試顯示，當(dāng)焊接強(qiáng)度超過(guò)230牛頓時(shí)不存在泄漏。因此實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)固的焊接。
[0047]在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種修改和更改。因此，本發(fā)明并不限于上述內(nèi)容，而是受以下權(quán)利要求書和其任何等同物提及的限制的控制。
[0048]本發(fā)明也可以在不存在本文未具體描述的任何元件的情況下適當(dāng)?shù)貙?shí)施。
[0049]將上面引用的所有專利和專利申請(qǐng)(包括背景部分中的那些)全部以引用的方式并入本文中。當(dāng)這些并入的文件中的公開內(nèi)容與上述說(shuō)明書之間存在沖突或差異時(shí)，應(yīng)以上述說(shuō)明書為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種呼吸器，所述呼吸器包括: (a)面罩主體，所述面罩主體包括: (i)中部，所述中部包括剛性第一熱塑性材料； (?)面部接觸構(gòu)件，所述面部接觸構(gòu)件包括柔順非彈性體第二熱塑性材料，其中所述第一熱塑性材料焊接至所述第二熱塑性材料以在所述中部和周邊部分之間產(chǎn)生氣密性密封；和 (b)至少一個(gè)濾筒，所述至少一個(gè)濾筒固定至剛性的所述中部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的呼吸器，其中所述第一和第二熱塑性材料為超聲焊接的、熱板焊接的、或射頻焊接的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的呼吸器，其中所述第一和第二熱塑性材料為超聲焊接在一起的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的呼吸器，其中所述周邊部分包括第一開口和圍繞所述第一開口設(shè)置的熱塑性周邊，所述中部也包括熱塑性周邊，所述中部的熱塑性周邊焊接至所述周邊部分的熱塑性周邊。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的呼吸器，其中在焊接至所述周邊部分之前，所述中部包括位于所述中部的熱塑性周邊處的可見熱塑性能量導(dǎo)引件。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的呼吸器，其中所述周邊部分包括變?yōu)楹附又了鲋胁康臒崴苄灾苓叺臒崴苄员砻妗?br> 7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的呼吸器，其中所述面罩主體還包括在第二周邊處固定至所述周邊部分的彈性體面密封件。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的呼吸器，其中所述周邊部分被熱成形為其所需形狀。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的呼吸器，其中焊接在一起的所述第一和第二熱塑性材料包括無(wú)定形聚合物。
10.一種制備呼吸器的方法，所述方法包括以下步驟: (a)提供包括第一熱塑性材料的剛性中部； (b)提供包括第二熱塑性材料的柔順周邊部分；以及 (C)將所述剛性中部焊接至所述柔順周邊部分，使得在所述剛性中部和所述柔順周邊部分之間產(chǎn)生氣密性密封。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述第一和第二熱塑性材料為超聲焊接在一起的。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述剛性中部包括圍繞所述剛性中部的周邊環(huán)形延伸的熱塑性能量導(dǎo)引件。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述柔順周邊部分包括變?yōu)槌暫附又了鰟傂灾胁康闹苓叺沫h(huán)形熱塑性表面。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述第一和第二熱塑性材料包括無(wú)定形聚合物材料。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述無(wú)定形聚合物材料包括聚丙烯。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括將面密封件固定至所述柔順周邊部分的外周邊。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述柔順周邊部分為非彈性體的并且所述面密封件為彈性體 的。
【文檔編號(hào)】A62B7/10GK103476462SQ201280017767
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2012年4月2日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月15日
【發(fā)明者】崔東一, 李敬皓, 李珍浩, 姜奉協(xié), 魯東宣 申請(qǐng)人:3M創(chuàng)新有限公司