Цельный респиратор с формованными термоотвержденными эластомерными элементами - RU2437693C2
Код документа: RU2437693C2
Чертежи
Описание
Область применения
Настоящее изобретение относится к цельному респиратору с формованными термоотвержденными эластомерными элементами, в частности к лицевой маске респиратора с термоотвержденным эластомерным лицевым уплотнением и дополнительным термоотвержденным эластомерным элементом.
Уровень техники
Респираторы в виде полумаски обеспечивают защиту органов дыхания от переносимых воздухом веществ за счет фильтрации воздуха и/или иных механизмов подачи чистого воздуха. Одним из характерных элементов таких устройств является уплотнение, формируемое между пользователем и функциональными частями респиратора. В респираторах часто используется эластомерный материал для формирования такого уплотнения, которое часто называется «лицевым уплотнением».
Одной из проблем, связанных с конструкцией таких респираторов, является обеспечение воздухонепроницаемого крепления эластомерного лицевого уплотнения к жестким структурным частям респиратора. Обеспечение воздухонепроницаемости уплотнения часто требует также наличия механического уплотнения, что влечет усложнение конструкции респиратора и его удорожание. Второй проблемой конструкции является формирование и прикрепление прочих эластомерных элементов респиратора. Такие дополнительные эластомерные элементы усложняют конструкцию и увеличивают стоимость респиратора.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение относится к цельному респиратору с формованными термоотвержденными эластомерными элементами, в частности к лицевой маске респиратора с термоотвержденным эластомерным лицевым уплотнением и дополнительным термоотвержденным эластомерным элементом. Настоящее изобретение относится также к лицевой маске респиратора, имеющей жесткую полимерную часть корпуса лицевой маски, силиконовый элемент лицевого уплотнения и второй силиконовый элемент, химически скрепленные по меньшей мере с одной основной поверхностью жесткой полимерной части корпуса лицевой маски. Во многих воплощениях силиконовый элемент лицевого уплотнения и второй силиконовый элемент химически скреплены по меньшей мере с двумя основными поверхностями жесткой полимерной части корпуса лицевой маски. В некоторых воплощениях силиконовый элемент лицевого уплотнения и второй силиконовый элемент проникают по меньшей мере вглубь одного отверстия в жесткой полимерной части корпуса лицевой маски.
В первом воплощении композитная защитная лицевая маска респиратора включает жесткую полимерную часть лицевой маски, имеющую первую поверхность и вторую поверхность, и силиконовый уплотнительный элемент лицевой маски, химически скрепленный по меньшей мере с одной из этих поверхностей: первой поверхностью или второй поверхностью. Первая и вторая поверхности могут быть основными, находящимися напротив друг друга поверхностями. Второй силиконовый элемент лицевой маски химически скреплен по меньшей мере с одной из поверхностей: первой поверхностью или второй поверхностью. В некоторых воплощениях силиконовый элемент лицевого уплотнения и/или второй силиконовый элемент могут быть химически скреплены по меньшей мере с двумя основными, находящимися напротив друг друга поверхностями жесткой полимерной части корпуса лицевой маски. Силиконовый элемент лицевого уплотнения и/или второй силиконовый элемент в некоторых случаях могут также проникать вглубь отверстий, протяженных по толщине жесткой полимерной части корпуса лицевой маски. Второй силиконовый элемент может образовывать диафрагму вдыхательного клапана, выдыхательного клапана или речевой диафрагмы, или образовывать уплотнительную прокладку вокруг вдыхательного клапана, или образовывать по меньшей мере часть головных ремешков.
В другом воплощении изобретения композитная защитная лицевая маска респиратора включает жесткую полимерную часть лицевой маски, имеющую первую поверхность, вторую поверхность и вдыхательный проем. Силиконовый элемент лицевого уплотнения химически скреплен по меньшей мере с одной из поверхностей: первой поверхностью или второй поверхностью, и образует прокладку вокруг вдыхательного проема. Первая и вторая поверхности могут быть основными, находящимися друг напротив друга поверхностями. Прокладка химически скреплена по меньшей мере с одной из поверхностей: первой поверхностью или второй поверхностью. В некоторых воплощениях силиконовый элемент лицевого уплотнения и/или прокладка могут быть химически скреплены по меньшей мере с двумя основными, находящимися друг напротив друга поверхностями жесткой полимерной части лицевой маски. Силиконовый элемент лицевого уплотнения и/или прокладка в некоторых случаях могут также проникать вглубь отверстий, протяженных по толщине жесткой полимерной части корпуса лицевой маски.
Еще в одном воплощении изобретения способ формирования композитной защитной лицевой респираторной маски включает формование жидкого силикона на жесткой полимерной части корпуса лицевой маски, имеющей первую поверхность и вторую поверхность, и при этом жидкий силикон находится в контакте по меньшей мере с одной из поверхностей: первой поверхностью или второй поверхностью; и отверждение жидкого силикона и образование силиконового уплотнительного элемента лицевой маски, который химически скрепляется по меньшей мере с одной из этих поверхностей: первой поверхностью или второй поверхностью. Второй силиконовый элемент химически скрепляется по меньшей мере с одной из этих поверхностей: первой поверхностью или второй поверхностью, и таким образом формируется композитная защитная лицевая маска респиратора. Второй силиконовый элемент может образовывать диафрагму вдыхательного клапана, выдыхательного клапана или речевую диафрагму, или образовывать уплотнительную прокладку вокруг вдыхательного клапана, или образовывать по меньшей мере часть головных ремешков.
И еще в одном воплощении изобретения способ формирования композитной защитной лицевой маски респиратора включает формование жидкого силикона на жесткой полимерной части корпуса лицевой маски, имеющей первую поверхность и вторую поверхность, и при этом жидкий силикон находится в контакте по меньшей мере с одной из поверхностей: первой поверхностью или второй поверхностью; отверждение жидкого силикона и образование силиконового уплотнительного элемента лицевой маски, который химически скрепляется по меньшей мере с одной из этих поверхностей: первой поверхностью или второй поверхностью; и формирование прокладки вокруг вдыхательного клапана.
Краткое описание чертежей
Настоящее изобретение будет более понятным из нижеследующего подробного описания различных его воплощений в сочетании с сопровождающими его чертежами.
Фиг.1. Аксонометрический вид примера защитной респираторной маски.
Фиг.2 и 3. Схематические поперечные сечения вдыхательного и выдыхательного диафрагменного клапана.
Фиг.4. Схематическое поперечное сечение речевой диафрагмы.
Фиг.5. Аксонометрический вид примера жесткого корпуса защитной лицевой маски респиратора.
Фиг.6. Аксонометрический вид спереди жесткого корпуса лицевой маски, изображенного на фиг.2 с изображением силиконового элемента лицевого уплотнения, сформованного на половине жесткого корпуса лицевой маски.
Фиг.7. Аксонометрический вид сзади жесткого корпуса лицевой маски, изображенного на фиг.2 с изображением силиконового элемента лицевого уплотнения, сформованного на половине жесткого корпуса лицевой маски.
Фиг.8. Схематическое поперечное сечение части композитной защитной лицевой маски респиратора с изображением механической связи, образующейся за счет прохождения силикона через отверстие в жестком корпусе лицевой маски.
Фиг.9. Аксонометрический вид примера защитной респираторной маски в частично разобранном состоянии.
Чертежи не обязательно приведены в масштабе. Одинаковые номера позиций на чертежах соответствуют одним и тем же компонентам. Однако, как будет понятно, использование номера позиции для обозначения компонента на одном чертеже не является ограничением для этого компонента, приведенного на другом чертеже и обозначенного тем же номером.
Подробное описание изобретения
В нижеследующем описании приводятся ссылки на сопровождающие его чертежи, которые составляют часть данного описания, и на которых в качестве примеров показано несколько конкретных воплощений. Следует понимать, что предвидятся и иные воплощения изобретения, и они могут быть реализованы без отхода от назначения или сущности настоящего изобретения. Поэтому нижеследующее подробное описание не следует рассматривать в ограничивающемся данными воплощениями смысле.
Все научные и технические термины, используемые в настоящем описании, имеют смысл, традиционно применяемый в данной области техники, если не указано иное. Приводимые определения предназначены для облегчения понимания терминов, часто используемых в данном описании, и не направлены на ограничение области применения настоящего изобретения.
Если не указано иное, все числовые значения размеров, количества и физических свойств в описании и формуле, как правило, используются в сочетании с термином «примерно». Поэтому, если не указано иное, числовые значения величин, приводимые в настоящем описании и прилагаемой формуле, являются приближенными и могут изменяться в зависимости от требуемых свойств продукта, которые хотели бы получить производители, сведущие в данной области техники, следуя указаниям настоящего описания.
Приводимые значения диапазонов числовых величин в виде нижнего и верхнего предела включают все числовые значения, попадающие в данный диапазон (например, «от 1 до 5» включает 1, 1.5, 2, 2.75, 3, 3.80, 4 и 5), а также любой поддиапазон, входящий в данный диапазон.
Употребление в настоящем описании и прилагаемой формуле названий компонентов в единственном числе подразумевает возможность наличия в некоторых воплощениях множества данных компонентов, если из контекста явно не следует обратное. Употребляемый в настоящем описании и прилагаемой формуле термин «или», как правило, используется в смысле «и/или», если из контекста явно не следует обратное.
Термин «респиратор» обозначает индивидуальное средство защиты органов дыхания, носимое человеком для фильтрации воздуха перед его попаданием в органы дыхания данного человека. Настоящий термин включает полнолицевые респираторы, респираторные полумаски, колпаки с подачей воздуха, воздухоочищающие респираторы с электрическим питанием и автономные дыхательные аппараты.
Настоящее изобретение относится к цельному респиратору с формованными термоотвержденными эластомерными элементами, в частности к лицевой маске респиратора с респиратора с термоотвержденным эластомерным лицевым уплотнением и дополнительным термоотвержденным эластомерным элементом. Настоящее изобретение относится также к лицевой маске респиратора, имеющей вдыхательный клапан и термоотвержденный эластомерный элемент лицевого уплотнения, окружающий вдыхательный проем и образующий прокладку вдыхательного проема. Настоящее изобретение относится далее к лицевой маске респиратора, имеющей жесткую полимерную часть корпуса лицевой маски, силиконовый элемент лицевого уплотнения и второй силиконовый элемент, химически скрепленные с одной или двумя основными поверхностями жесткой полимерной части корпуса лицевой маски. Во многих воплощениях силиконовый элемент лицевого уплотнения химически скреплен по меньшей мере с двумя поверхностями жесткой полимерной части корпуса лицевой маски. В некоторых воплощениях силиконовый элемент лицевого уплотнения и второй силиконовый элемент проникают также вглубь жесткой полимерной части корпуса лицевой маски. Лицевая маска такого респиратора может быть сформирована способом формования термоотверждающихся силиконового элемента лицевого уплотнения и второго силиконового элемента на жесткой полимерной части корпуса лицевой маски последовательно или одновременно. В таких лицевых масках респираторов имеется прочная связь между силиконовыми элементами и твердой полимерной частью корпуса лицевой маски. Так как возможности использования данного изобретения достаточно разнообразны, для лучшего понимания различных его аспектов ниже приводится обсуждение различных его примеров.
Лицевая маска респиратора с формованным термоотвержденным эластомерным уплотнением и вторым формованным элементом имеет элемент лицевого уплотнения и второй эластомерный элемент, структурно или химически скрепленные с жесткой полимерной частью корпуса лицевой маски. Применение такой конструкции показало, что она увеличивает срок службы эластомерных элементов и препятствует накоплению частиц между жесткой полимерной частью корпуса лицевой маски и термоотвержденными эластомерными элементами. Такая структурно целая конструкция уменьшает также количество частей при сборке изделия и возможность расхождения размеров частей. Использование описываемых здесь формованных термоотверждающихся эластомерных материалов не требует предварительного нанесения грунта на жесткую полимерную часть лицевой маски для последующего химического скрепления термоотверждающихся эластомерных элементов с жесткой полимерной частью корпуса лицевой маски.
На фиг.1 представлен аксонометрический вид примера защитной респираторной маски 10. Защитная респираторная маска 10 включает композитную защитную лицевую маску 11 респиратора, к которой крепится ряд элементов защиты органов дыхания, включающих, например, один или более вдыхательных клапанов с картриджем 28 химической защиты или фильтрации частиц, дополнительно прикрепленных к одному или более дыхательных клапанов, один или более выдыхательных клапанов 32, одну или более речевых диафрагм и/или один или более ремешков 34, подгоняемых для крепления композитной защитной лицевой маски 11 респиратора к голове пользователя.
Композитная защитная лицевая маска 11 респиратора включает силиконовый элемент 12 лицевого уплотнения, сформованный на жестком полимерном корпусе 20 лицевой маски (как будет более подробно описано ниже). Картридж 28 химической защиты или фильтрации частиц может быть неразъемно или разъемно прикреплен к одному или более вдыхательных клапанов. В некоторых воплощениях силиконовый элемент 12 лицевого уплотнения образует также уплотнение или прокладку (как будет подробно описано ниже) между картриджем 28 химической защиты или фильтрации частиц и жестким полимерным корпусом 20 лицевой маски или вдыхательным клапаном (как будет более подробно описано ниже). Картридж 28 химической защиты или фильтрации частиц может иметь любую целесообразную форму, в дополнение к форме, представленной на фиг.1.
Хотя на фиг.1 изображена защитная респираторная маска 10 с двумя щековыми вдыхательными клапанами, к которым подключаются картриджи 28 химической защиты или фильтрации частиц, и один носовой выдыхательный клапан 32, возможна и любая другая целесообразная конфигурация устройств защиты органов дыхания. Так, например, защитная респираторная маска 10 может иметь единственный вдыхательный клапан, к которому прикрепляются картридж 28 химической защиты или фильтрации частиц, или источник подачи чистого воздуха, и один или два выдыхательных клапана, одну или более речевых диафрагм, в соответствии с необходимостью.
На фиг.2 и 3 схематически показаны поперечные сечения примеров вдыхательных и выдыхательных клапанов. На фиг.4 схематически показано поперечное сечение примера речевой диафрагмы. Такого типа вдыхательные и выдыхательные клапаны, а также речевые диафрагмы располагаются в отверстиях жесткого корпуса лицевой маски 20, или возле них, как будет описано ниже.
На фиг.2 схематически изображена часть диафрагменного клапана, расположенного на границе внешнего пространства 1 или 2 и внутреннего пространства 2 или 1 защитной респираторной маски 10. Клапан 25 является вдыхательным клапаном, если диафрагма 26 располагается между жестким корпусом 20 лицевой маски и лицом пользователя (или внутренним пространством 2 защитной респираторной маски 10). Клапан 25 является выдыхательным клапаном, если диафрагма 26 располагается между жестким корпусом 20 лицевой маски и внешним пространством 2 защитной респираторной маски 10. На фиг.3 показано, как клапан позволяет вдыхаемому воздуху 5 или выдыхаемому воздуху 5 проходить между диафрагмой 26 и корпусом клапана или жестким корпусом лицевой маски 20. Диафрагма 26 прикрепляется к опорному элементу 19 клапана, который крепит диафрагму 26 к корпусу клапана или жесткому корпусу 20 лицевой маски. Одна или более распорок 17 (см. фиг.5) могут удерживать опорный элемент 19 клапана, который крепит диафрагму 26 к корпусу клапана или жесткому корпусу 20 лицевой маски.
На фиг.4 схематически представлена часть речевого диафрагменного клапана. Показанный речевой клапан включает диафрагму 27, прикрепленную к жесткому корпусу 20 лицевой маски. Хотя на фиг.4 показано, что диафрагма 27 зажата между двумя частями жесткого корпуса 20 лицевой маски, диафрагма 27 может быть просто химически скреплена с одной или обеими поверхностями - первой поверхностью или второй поверхностью (как будет описано ниже) и может проникать по меньшей мере вглубь одного отверстия в жесткой полимерной части корпуса лицевой маски (как в общем будет описано ниже). Диафрагма 27 расположена между внешним пространством 1 или 2 и внутренним пространством 2 или 1 изображенной защитной респираторной маски 10. Речевая диафрагма 27 способствует передаче голоса пользователя защитной респираторной маски 10.
На рис.5 показан аксонометрический вид спереди примера жесткого корпуса 20 лицевой маски респиратора 10. Жесткий корпус 20 лицевой маски включает первую поверхность 21 и вторую поверхность 22. В приведенном воплощении первая поверхность 21 и вторая поверхность 22 являются расположенными напротив друг друга основными поверхностями жесткого корпуса 20 лицевой маски, отстоящими друг от друга на толщину Т корпуса. В приведенном воплощении первая поверхность 21 является внешней поверхностью (обращенной к окружающей среде), а вторая поверхность 22 является внутренней поверхностью (обращенной к лицу пользователя). Показанный жесткий корпус 20 лицевой маски имеет множество отверстий (или проемов), таких как, например, носовое отверстие 16 и два щековых отверстия 18. В одном из множества таких отверстий или проемов расположены по меньшей мере один вдыхательный клапан, включающий диафрагму (не показана) и по меньшей мере один выдыхательный клапан, включающий диафрагму (не показана), и они составляют часть жесткого корпуса 20 лицевой маски. В некоторых воплощениях в одном или нескольких из множества таких отверстий или проемов расположена речевая диафрагма.
Во многих воплощениях имеются одно или более отверстий 23, протяженных по толщине Т корпуса. При изготовлении композитной защитной лицевой маски 11 респиратора способом формования жидкий силикон (из которого образуется силиконовый элемент 12 лицевого уплотнения) протекает через одно или более отверстий 23 и образует механическую связь между силиконовым элементом 12 лицевого уплотнения и жестким корпусом 20 лицевой маски. В некоторых воплощениях вдыхательный клапан имеет элемент 29 для крепления картриджа химической защиты или фильтрации частиц. Во многих воплощениях элемент крепления 29 является элементом крепления байонетного типа, который сопрягается с соответствующим элементом крепления на картридже химической защиты или фильтрации частиц. Системы байонетного крепления предназначены для соединения вместе двух частей, имеющих элементы крепления, как правило, не резьбовые, и при этом соединение данных частей осуществляется за счет хотя бы частичного захода одной части внутрь другой и последующего поворота одной части относительно другой, так что две данные части могут быть соединены между собой без многократного их вращения относительно друг друга.
На фиг.6 представлен аксонометрический вид спереди жесткого корпуса 20 лицевой маски, изображенного на фиг.5, с силиконовым элементом 12 лицевого уплотнения, сформованным на половине жесткого корпуса 20 лицевой маски. На фиг.7 представлен аксонометрический вид сзади жесткого корпуса 20 лицевой маски, изображенного на фиг.5, с силиконовым элементом 12 лицевого уплотнения, сформованным на половине жесткого корпуса лицевой маски. Понятно, что композитная защитная лицевая маска 11 респиратора включает силиконовый элемент 12 лицевого уплотнения, сформованный на обеих половинах жесткого корпуса 20 лицевой маски, поэтому на данных чертежах представлены только половинки силиконового элемента 12 лицевого уплотнения с его поперечным сечением для более наглядной иллюстрации контура и профиля силиконового элемента 12 лицевого уплотнения.
Выше был описан жесткий корпус 20 лицевой маски. Силиконовый элемент 12 лицевого уплотнения химически скреплен с по меньшей мере одной из поверхностей: первой поверхностью или второй поверхностью жесткого корпуса 20 лицевой маски, такими как первая поверхность 21 и/или вторая поверхность 22. Во многих воплощениях силиконовый элемент 12 лицевого уплотнения химически скреплен с по меньшей мере одной из поверхностей: первая поверхность 21 или вторая поверхность 22, и при этом первая поверхность 21 и вторая поверхность 22 являются расположенными друг напротив друга основными поверхностями жесткого корпуса 20 лицевой маски, отстоящими друг от друга на толщину Т корпуса, как описано выше.
Второй силиконовый элемент химически скреплен по меньшей мере с первой поверхностью 21 и/или второй поверхностью 22. Вторым силиконовым элементом может быть любой силиконовый элемент или компонент, предусмотренный конструкцией защитной респираторной маски. Вторым силиконовым элементом может быть, например, диафрагма вдыхательного клапана, диафрагма выдыхательного клапана, или речевая диафрагма, или он может образовывать уплотнительную прокладку вокруг вдыхательного клапана, или он может, например, образовывать по меньшей мере часть ремешков крепления. Второй силиконовый элемент может быть сформирован (например, сформован) одновременно с формированием (например, формованием) силиконового элемента 12 лицевого уплотнения, или после его формирования.
Во время изготовления композитной защитной лицевой маски 11 респиратора способом формования жидкий силикон (формирующий силиконовый элемент 12 лицевого уплотнения или второй силиконовый элемент) протекает через одно или более отверстий 23 и образует механическую связь между силиконовым элементом 12 лицевого уплотнения и жестким корпусом 20 лицевой маски, как только силикон переходит в твердое состояние. Во время данного одновременного процесса формования, или во время последовательного процесса формования, формируется второй силиконовый элемент из жидкого силикона, который наливается по меньшей мере на первую поверхность 21 и/или вторую поверхность 22, и возможно, протекает через одно или более отверстий 23 в корпусе маски и образует механическую связь между корпусом маски и вторым силиконовым элементом, как только силикон переходит в твердое состояние.
На фиг.8 схематически показано поперечное сечение фрагмента композитной защитной лицевой маски 11 респиратора с изображением механической связи, образующейся при проникновении жидкого силикона через отверстие 23 в жестком корпусе 20 лицевой маски. Силиконовый элемент 12 лицевого уплотнения и/или второй силиконовый элемент могут располагаться на первой поверхности 21 и/или второй поверхности 22 и химически скрепляться с ними, и при этом первая поверхность 21 и вторая поверхность 22 являются расположенными друг напротив друга основными поверхностями жесткого корпуса 20 лицевой маски, отстоящими друг от друга на толщину Т корпуса, как описано выше.
Как показано на фиг.6 и фиг.7, силиконовый элемент 12 лицевого уплотнения имеет форму, обеспечивающую воздухонепроницаемое уплотнение между головой или лицом пользователя и жестким корпусом 20 лицевой маски. При этом понятие «воздухонепроницаемое уплотнение» обозначает такое прилегание силиконового элемента 12 лицевого уплотнения к лицу или голове пользователя, при котором в значительной степени предотвращается попадание нефильтрованного или внешнего воздуха во внутреннее пространство композитной защитной лицевой маски 11 респиратора в местах их соприкасания. Изображенный здесь силиконовый элемент 12 лицевого уплотнения имеет обращенную вовнутрь бархатную манжету, соприкасающуюся с лицом пользователя.
Воздухонепроницаемость измеряется с помощью теста на утечку вакуума. Прибор для проведения испытания состоит из герметичной камеры с тремя разъемами. Объем камеры составляет примерно 750 см3. Прикрепляемый компонент респиратора подсоединятся к одному из этих трех разъемов при помощи элемента байонетного крепления. Ко второму разъему устройства подключается вакуумметр для измерения разности давлений внутри камеры и атмосферой (с верхним пределом измерения не менее 25 см водного столба). К третьему разъему через отсекающий клапан подключается источник вакуума. Для проведения испытания отсекающий клапан открывается, включается источник вакуума, и из камеры откачивается воздух до давления, на 25 см водного столба меньше атмосферного (по показанию вакуумметра). Затем отсекающий клапан закрывается, и источник вакуума выключается. Ведется наблюдение за давлением внутри камеры в течение 60 с. Подсосы воздуха вовнутрь приводят к росту давления внутри камеры и падению уровня вакуума. Данное изобретение должно обеспечивать разность давлений воздуха внутри камеры и в атмосфере, превышающую 15 см водного столба спустя 60 с. Более предпочтительным является, чтобы спустя 60 с разность давлений оставалась не меньшей 24 см водного столба.
Композитная защитная лицевая маска 11 респиратора может быть изготовлена путем формования термоотверждающегося силиконового материала на жестком корпусе 20 лицевой маски. Термоотверждающийся силиконовый материал химически скрепляется (то есть образует адгезивную или ковалентную связь) с термопластичным жестким корпусом 20 лицевой маски.
Понятия «химическое скрепление» или «химически скрепленный» относятся к химическим процессам взаимодействия (притяжения) между атомами и молекулами и включают ковалентные и ионные связи, а также водородные и Ван-дер-ваальсовые связи, возникающие за счет наличия функциональных групп на поверхности жесткого корпуса 20 лицевой маски и их активности по отношению к термоотверждающемуся силиконовому материалу. Во многих воплощениях термоотверждающийся силиконовый материал выбирается таким образом, что предварительной обработки термопластичного жесткого корпуса 20 лицевой маски не требуется. Другими словами, термоотверждающийся силиконовый материал является самоклеющимся по отношению к термопластичному жесткому корпусу 20 лицевой маски. Часто термоотверждающийся силиконовый материал нагревается для его отверждения во время процесса формования до температуры, достаточной для отверждения термоотверждающегося силиконового материала, но не превышающей температуру остекления материала жесткого корпуса 20 лицевой маски.
Как будет показано в разделе «Примеры» ниже, уровень химического скрепления может быть определен с помощью теста, в котором измеряется средняя сила разрыва. Во многих воплощениях среднее усилие для разрыва составляет 25 Н или более, или 50 Н или более, или 100 Н или более, или 150 Н или более, или 200 Н или более, или 300 Н или более.
Термопластичный жесткий корпус 20 лицевой маски может быть изготовлен из любого подходящего термопластичного материала. Во многих воплощениях термопластичный жесткий корпус 20 лицевой маски изготавливается из полиамида (например, нейлона), поликарбоната, полибутилен-терфталата, оксида полифенила, полифталамида или смеси данных материалов.
Для изготовления силиконового элемента 12 лицевого уплотнения и второго силиконового элемента может быть использована любая подходящая жидкая термоотверждающаяся силиконовая резина (или подобный материал). Жидкая силиконовая резина - это силикон высокой степени чистоты, термообработанный в платиновом реакторе, характеризующийся малым сжатием при отверждении, высокой стабильностью и стойкостью к очень высоким и очень низким температурам. Из-за свойства данного материала отвердевать под действием тепла, инжекционное формование изделий из силикона часто требует специальных условий обработки, таких как интенсивное перемешивание при распределении материала и поддержание его низкой температуры до помещения в нагреваемую полость и вулканизации. Силиконовая резина - это семейство термоотверждающихся эластомеров, имеющих скелет из чередующихся атомов кремния и кислорода и метиловые или виниловые боковые группы. Силиконовые резины составляют около 30% семейства всех силиконовых материалов, и практически являются самой большой группой в семействе силиконовых материалов. Силиконовые резины сохраняют свои механические свойства в широком диапазоне температур, а присутствие в силиконовых резинах метиловых групп придает эти материалам гидрофобность.
Примеры термоотверждающихся силиконовых материалов включают самоклеющиеся жидкие силиконовые резины, предлагаемые под торговыми марками: ELASTOSIL LR 3070 от Wacker-Silicones (Мюнхен, Германия); серии КЕ2095 или КЕ2009 (такие как, например, КЕ2095-60, КЕ2095-50, КЕ2095-40) или Х-34-1547А/В, Х-34-1625А/В, Х-34-1625А/В - все от Shin-Etsu Chemical Co. Ltd. (Япония). Данные самоклеющиеся силиконовые резины не требуют предварительной обработки определенных типов термопластичных поверхностей для химического скрепления жидких силиконовых резин с данными термопластичными поверхностями.
На фиг.9 представлен аксонометрический вид защитной респираторной маски 11 в частично разобранном состоянии. Маска включает жесткий полимерный корпус 20 лицевой маски, как описано выше, силиконовый элемент 12 лицевого уплотнения, химически скрепленный с жестким корпусом 20 лицевой маски, носовое отверстие 16 и два щековых отверстия 18. В одном из множества проемов или отверстий расположены вдыхательный проем 18 или клапан, включающий диафрагму (т.е. второй силиконовый элемент), и один выдыхательный проем 16 или клапан, включающий диафрагму 26 (т.е. второй силиконовый элемент). Вокруг элемента 29 крепления картриджа химической защиты или фильтрации частиц, вдыхательного проема 18 или клапана расположена силиконовая прокладка 31 (т.е. второй силиконовый элемент). Силиконовая прокладка 31 образует воздухонепроницаемое уплотнение между картриджем 28 химической защиты или фильтрации частиц и жестким корпусом 20 лицевой маски.
Силиконовая прокладка 31 и силиконовая выдыхательная диафрагма 26 (а также вдыхательные диафрагмы) могут быть сформированы одновременно или последовательно, и могут быть химически скреплены с жестким корпусом 20 лицевой маски. В некоторых воплощениях силиконовая прокладка 31 и силиконовая выдыхательная диафрагма 26 (а также вдыхательные диафрагмы) проникают вглубь жесткого корпуса 20 лицевой маски, как показано на фиг.2, 3 и 8.
Картридж 28 химической защиты или фильтрации частиц может быть неразъемно или разъемно прикреплен к элементу 29 крепления картриджа химической защиты или фильтрации частиц. Картридж 28 химической защиты или фильтрации частиц может иметь любую целесообразную форму, в дополнение к форме, представленной на фиг.9.
Примеры
Для определения подходящих сочетаний силиконовых резин и термопластичных материалов проводился ряд испытаний. Особый интерес представляет сила скрепления между силиконовой резиной и термопластичным материалом, от которой зависит воздухонепроницаемость уплотнения.
Готовится тест-полоска путем выплавки жесткой плоской заготовки из термопластичного материала длиной 51 мм, шириной 25 мм и толщиной 2 мм. После этого данная заготовка зажимается во вторую форму так, что заготовка одним концом на 6 мм выступает в полость второй формы. Полость второй формы имеет ширину 27 мм и длину 49 мм. Глубина формы составляет 2 мм, увеличиваясь до 4 мм в непосредственной близости от заходящего в форму конца заготовки, так что при введении силикона в полость формы он образует слой толщиной 1 мм на всех гранях выступающего конца заготовки. В результате получается тест-полоска длиной 94 мм, на одном краю которой находится жесткая термопластичная заготовка, а другом краю - силиконовая резина.
Тест-полоска зажимается в лапах механического тестера типа MTS, модель 858 производства Material Test Systems Corporation (Иден Прейри, штат Миннесота, США) и измеряется сила связи между материалом заготовки и силикона. Тест-полоска растягивается до тех пор, пока она не разорвется, и при этом записывается значение силы, при котором происходит разрыв. Примеры значений сил разрыва приведены в Таблице 1. Примеры 1-4 показывают, что за счет подходящего сочетания материалов могут быть достигнуты силы скрепления свыше 300 Н. В сравнительных примерах С1 и С2 силикон не скреплялся с термопластичным материалом.
Силикон LC-70-2004 производится Dow Corning Corporation (Мидленд, штат Мичиган, США); материал RTP Nylon 6/6 - это полиамид производства RTP Company (Винона, штат Миннесота, США); материал Zytel PA - это полиамид производства E.I. du Pont de Nemours (Вилмингтон, штат Делавер, США).
Таким образом, в настоящем описании представлены воплощения ЦЕЛЬНОГО РЕСПИРАТОРА С ФОРМОВАННЫМИ ТЕРМООТВЕРЖДЕННЫМИ ЭЛАСТОМЕРНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ. Сведущие в данной области техники понимают, что настоящее изобретение может иметь и иные воплощения, в дополнение к представленным. Описанные воплощения представлены с иллюстративными целями, а не с целью ограничения масштабов изобретения, и настоящее изобретение ограничено лишь нижеследующей формулой.
Реферат
Изобретение относится к лицевой маске респиратора с термоотвержденным эластомерным уплотнением, что обеспечивает защиту органов дыхания от переносимых воздухом веществ за счет фильтрации воздуха и/или иных механизмов подачи чистого воздуха. Композитная защитная лицевая маска респиратора содержит жесткий полимерный корпус лицевой маски, имеющий первую поверхность и вторую поверхность; силиконовый элемент лицевого уплотнения, химически скрепленный, по меньшей мере, с одной из поверхностей: первой поверхностью или второй поверхностью; и второй силиконовый элемент, химически скрепленный по меньшей мере с одной из поверхностей: первой поверхностью или второй поверхностью. Причем жесткий полимерный корпус лицевой маски содержит вдыхательный клапан, выдыхательный клапан или речевой проем, а второй силиконовый элемент образует диафрагму для вдыхательного клапана, диафрагму для выдыхательного клапана или диафрагму для речевого проема. Описаны также способы его формирования. 5 н. и 12 з.п. ф-лы, 9 ил., 1 табл.
