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1、10申请公布号CN104127967A43申请公布日20141105CN104127967A21申请号201210020649022申请日2004102710/719,95920031121US200480034193720041027A62B18/0220060171申请人3M创新有限公司地址美国明尼苏达州72发明人保罗J弗拉尼根史帝芬J马克萨74专利代理机构北京天昊联合知识产权代理有限公司11112代理人顾红霞何胜勇54发明名称呼吸面罩以及采用分开的模具制造面罩的方法57摘要一种呼吸面罩以及采用分开的模具制造面罩的方法。一种制造呼吸面具的方法，该呼吸面具设置在人的鼻子和嘴巴上，而不是设置在。
2、人的眼睛上，该方法包括A提供至少一个面罩衬套的支撑部；B独立于所述面罩衬套的支撑部提供至少一个流体连通部件；C将所述至少一个流体连通部件紧固到所述至少一个支撑部上；以及D将柔软的贴面元件紧固到所述面罩衬套上，以形成设置在人的鼻子和嘴巴而非眼睛上的面具本体。30优先权数据62分案原申请数据51INTCL权利要求书1页说明书6页附图2页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书6页附图2页10申请公布号CN104127967ACN104127967A1/1页21一种制造呼吸面具的方法，该呼吸面具设置在人的鼻子和嘴巴上，而不是设置在人的眼睛上，该方法包括A提供至少一个面罩衬。
3、套的支撑部；B独立于所述面罩衬套的支撑部提供至少一个流体连通部件；C将所述至少一个流体连通部件紧固到所述至少一个支撑部上；以及D将柔软的贴面元件紧固到所述面罩衬套上，以形成设置在人的鼻子和嘴巴而非眼睛上的面具本体。2根据权利要求1的方法，还包括E将吊带紧固到所述面具本体上。3根据权利要求2的方法，还包括提供至少一个过滤筒，该过滤筒能连接到所述至少一个流体连通部件上。4根据权利要求2的方法，其中所述至少一个流体连通部件为关键公差部件，关键公差部件是尺寸公差为015MM或更小的零件。5根据权利要求1的方法，其中所述至少一个面罩衬套的支撑部和所述至少一个流体连通部件采用类似的聚合材料制造，并且熔合在。
4、一起。6一种呼吸面具，该呼吸面具设置在人的鼻子和嘴巴上，而不是设置在人的眼睛上，该呼吸面具包括A支撑部；B流体连通部件，所述流体连通部件分体式连接到所述支撑部上；C分体式连接到所述面罩衬套的支撑部上的柔软的贴面元件；以及D紧固到所述流体连通部件上的至少一个过滤筒。7根据权利要求6的呼吸面具，其中所述流体连通部件的公差为015MM或更小，并且所述支撑部的公差为约016MM或更大。8根据权利要求6的呼吸面具，还包括用于将所述呼吸面具支撑在穿戴者的鼻子和嘴巴而非眼睛上的吊带。权利要求书CN104127967A1/6页3呼吸面罩以及采用分开的模具制造面罩的方法技术领域0001本发明属于制造面罩衬套的方。
5、法，其中流体连通部件和衬套上安装这些部件的部分分开制造，随后紧固在一起以形成衬套。也可以将柔软的贴面元件紧固到衬套上，以提供一种紧贴在人的鼻子和嘴巴上的呼吸面具本体。背景技术0002如今销售的许多呼吸器使用薄的刚性结构件，用于将过滤元件和阀连接到面具本体上。这些刚性结构件通常是通过注塑成型的方式生产，被称为“护鼻”或“刚性衬套”。与人的面部相符的柔性柔软材料设置在刚性结构衬套上或刚性结构衬套周围，使得面具能够紧贴在穿戴者的鼻子和嘴巴上。特别是与整个面具本体基本全部使用厚的橡胶来支撑过滤筒和阀的以前的面具相比，刚性衬套与柔性柔软部分的结合使用使得面具更轻，佩戴更为舒适。在GLEASON等人的美国。
6、专利6,016,804、FREUND的美国专利5,592,937以及BURNS等人的美国专利5,062,421中，公开了刚性衬套与柔性柔软的贴面元件结合使用的面具的实例。0003在面具面罩中使用的刚性结构部件通常将多个组合的元件结合起来，所述元件有着不同的尺寸公差要求和复杂的形状，通常需要以较高的成本在模具中形成。0004尺寸公差的控制包括注塑成型零件的实际尺寸和构造受所使用的材料、零件循环时间、模具构造和零件设计影响。对于给定的材料和给定的零件设计，限制制造的因素通常与公差要求最高的元件有关。公差更高的零件通常需要额外的监督和专门技术来正确的制造。0005为了正确利用注塑成型技术的效率和精度。
7、，设计者试图在模制零件中包含尽可能多的细节，使得整个刚性结构衬套可以在一个步骤中制造出来。因此，尤其是在无法获得训练有素的技术资源的远程工厂中使用的时候，涉及的复杂工具经常难以维修和操作。从而，当采用传统的单级注塑成型技术进行制造的时候，刚性衬套的某些部分的高公差要求限制了整个衬套的设计和生产。此外，当需要改变面罩衬套的一个特征，比如不同的过滤元件架的时候，需要提供全新的模具来实现改变。也就是，必须为整个护鼻而不是仅为其某一部分提供单独的模具。发明内容0006本发明提供一种新的制造面罩衬套的方法，该方法包括A提供面罩衬套的支撑部；B独立于支撑部提供流体连通部件；以及C将流体连通部件紧固到支撑部。
8、，以形成面罩衬套。0007本发明也通过将柔软的贴面元件紧固到按上述方法制造的面罩衬套上，来提供一种新的制造呼吸面具本体的方法。0008本发明还提供一种新的面罩衬套，包括0009A面罩衬套的支撑部；以及说明书CN104127967A2/6页40010B分体式连接到支撑部的流体连通部件。0011在本发明中，在第一步提供流体连通部件，该流体连通部件通常是关键公差部件CRITICALTOLERANCECOMPONENTS，因为它们包括了更复杂的过滤器安装架和阀座，在另一个步骤中，面罩衬套的支撑部连接到流体连通部件上。面罩衬套及其流体连通部件可以采用比如分开进行操作的注塑成型工序制造。多级操作可以解决衬。
9、套部件之间公差不匹配的问题。因为衬套的支撑部和流体连通部件是分开提供的，所以本发明的方法也可以支持有利的分布式制造方案，其中流体连通部件可以使用相关的专门技术和设备在一个地方进行生产，并且可以在缺乏专门技术和相关设备的第二个地方进行最后的衬套组装。如果需要改变流体连通部件，比如允许不同类型的过滤器安装件，则在模具中不需要重新构造整个面罩衬套。仅仅需要为面罩衬套的流体连通部件提供单独的模具。0012本发明的这些和其它的优点将会完全展现在本发明的附图和详细说明中，其中类似的附图标记代表类似的零件。但是，应该理解，附图和说明仅仅只是示例性的，而并非用以限制本发明的范围的。0013术语表0014在本文。
10、件中，以下所列的术语定义如下0015“柔软的贴面元件”是面具本体的一部分，该部分与面罩衬套直接或以其它方式接合，并做成柔软的，用于与人的面部接触，使得面具本体可以舒适的支撑在人的鼻子和嘴巴上；0016“关键公差部件”是尺寸公差为015MM或更小的零件；0017“外部气体空间”是面具本体被带上之后，围绕面具本体的周围空气空间，其最终接收离开面具内部气体空间的呼出气体；0018“面罩衬套”是刚性元件，为面具本体的组成部分，但与柔软的贴面元件分开制造，以便为面具本体提供结构完整性，来允许过滤元件和/或阀充分紧固到其上；0019“流体连通部件”是一个元件，其结构是允许流体从内部气体空间流到外部气体空间。
11、，反之亦然；0020“吊带”是元件或者是元件或零件的组合，其允许面具本体至少支撑在佩带者的鼻子和嘴巴上；0021“内部气体空间”是面具被佩戴时，位于面具本体和人的面部之间的空间；0022“面具本体”是一个结构，其至少佩戴在人的鼻子和嘴巴上，并且能帮助限定与外部气体空间分开的内部气体空间；0023“分体式”是指零件在结合在一起之前分开制造；0024“支撑部分”是面罩衬套的一部分，其将要或在最终形式中直接连接并支撑流体连通部件；以及0025“公差”是与结构尺寸指定值的允许偏差。附图说明0026图1是呼吸面具10的透视图；0027图2是面罩衬套16的透视图；以及0028图3是面罩衬套16的透视图，流。
12、体连通部件30与衬套16的支撑部分34分开显说明书CN104127967A3/6页5示。具体实施方式0029在说明本发明的优选实施例时，为了说明清楚而使用特定术语。然而，本发明并不局限于所选的特定术语，应该理解为，所选的各个术语包括所有类似操作的技术等同物。0030在实施本发明时，提供一种制造用于呼吸面具的面罩的新的方法，该方法使得可以在缺乏技术熟练的资源的地方快速可靠地制造面具。采用较简单、坚固的工具就可以制造公差要求通常比衬套的主体部分或支撑部分高得多的流体连通部件，使得在通常没有技术熟练的资源的地方能够胜任整个面具的装配。0031图1显示了具有面具本体12的呼吸面具10，该面具本体12周。
13、围紧固有柔软的贴面元件14，使面具10能舒适的放置在人的鼻子和嘴巴上。贴面元件14可以具有内弯的薄边封口，使得面具可以舒适的佩戴在佩带者的鼻子上，抵靠在佩带者的面颊上。刚性面罩衬套16位于面具本体12的中心，为面罩提供结构完整性，使其可正确的支撑过滤筒18，该过滤筒18位于面具本体12相对的两侧。呼气阀位于面具10的中心，在每次呼气期间允许呼出的气体从面具内部排出。衬套16具有中央鼻开口，呼气阀安装在该中央鼻开口内。为了进行保护，在呼气阀上设置有盖子20。0032如图1所示，吊带22连接到面具本体12上，使得面具本体12能支撑在佩带者的面部上。吊带22可以包括叉臂24，该叉臂24在盖子20和位。
14、置21处紧固到面具本体12上。可调整带26在中间盖子20的相对两侧连接到叉臂24上。另一组带子27可连接到面具本体12，在佩带者颈部之后延伸。带子27可同样是可调整的，并可包括配合带扣28。在吊带上可使用冠状元件29，使吊带22能够舒适的支撑在人的脑后部上。0033图2更详细的显示了面罩衬套16和流体连通部件30、32。流体连通部件30、32分别允许吸入的空气进入面具内部以及呼出的空气从面具内部排出。流体连通部件30、32具有更多的细节，并且其公差要求通常高于面罩衬套12的主体支撑部34。流体连通部件的全部或部分可以是关键公差部件。对于本发明的目的，如果流体连通部件中至少一个元件是关键公差部件。
15、，那么整个流体连通部件都看作是关键公差部件。0034如图2所示，流体连通部件30具有卡口结构33，其使过滤筒18图1或空气供应源图中未示能连接到面罩衬套16上。过滤筒18图1通过将其对应配合结构放置于卡口结构33上并使其相对于结构33旋转而紧固到卡口结构33上。可以通过反向旋转过滤筒而将其从面具本体上取下来。可拆式的过滤筒是有利的，因为其使得当过滤筒达到使用寿命的时候，可以重复利用面具本体。另一种选择是，过滤筒可以是永久连接的，以确保过滤筒不会松动。参考BURNS和REISCHEL的美国专利5062421，流体入口连通部件30可以包括吸气阀的部分或全部或者提供适合于连接这种阀的位置。流体连通部。
16、件30允许空气在吸气过程中从小孔进入内部气体空间，而阻止空气通过流体连通部件30的小孔从面具内部进入过滤筒。流体连通部件32可以包括呼气阀的部分或全部，其中该呼气阀在每次呼气过程中使呼出的气体通过小孔从内部气体空间释放出来，或者流体连通部件32可以提供适合于连接呼气阀的位置。通过呼气阀从内部气体空间排出的呼出气体进入外部气体空间，从而使得面具的佩戴更为舒适。流体连通部件30、32包括一系列支撑中心毂的辐条，阀瓣或隔膜可连接到该中心毂上，形成纽扣型阀。另一种选择是，可以使用舌形阀或说明书CN104127967A4/6页6悬臂阀，尤其作为用于从面具内部排出呼出气体的呼气阀。适合于用在本发明的面具本。
17、体上的呼气阀实例包括在美国专利RE37974、6584974、5509436和5325892以及美国专利公开2002/0195109中公开的阀。尽管附图中所示的面罩衬套是单个的分体式零件，但是本发明的面罩衬套可设想是由多个分开的零件组成参考比如FREUND的美国专利5,592,937。可以想到，柔软的贴面元件同样可以包括一个或多个分开的零件。0035图3显示了与面罩衬套16的支撑部34分开的流体连通部件30。这些流体吸入部件30可以在与面罩衬套16的支撑部34分开的地方或在模具中制造。流体呼出部件32同样可以与面罩衬套16的支撑部34分开制造。在本发明中，可以提供分开的模具来制造更复杂的、尺寸。
18、要求更高的部件30、32。与传统方式相比，使用多个模具制造组合的面罩衬套比为整个面罩衬套制造一个复杂的模具更加便宜。因此，与迄今为止已知的使用单一模具制造衬套的技术相比，本分明的方法具有经济上的优势。0036如上所述，流体连通部件通常是关键公差部件，其公差通常为015MM或更小，理想的是01或更小，更理想的是005或更小。相反，面罩衬套的支撑部的公差要求通常为大约016至03MM，优选的为大约02MM。因为流体连通部件的公差要求比面罩衬套的支撑部更为关键，所以它们趋向于要求面罩衬套作成为一个整体制造。当关键公差部件可以使用简单坚固的工具在分开的地方制造的时候，则整个衬套可以快速的连接到一起，而。
19、不需要训练有素的技术资源，这些技术资源是制造关键公差部件所需要的。0037可以通过分开提供流体连通部件和衬套的支撑部，并将流体连通部件紧固到衬套的支撑部以形成面罩衬套，来制造本发明的面具本体。面罩衬套的支撑部和流体连通部件可以分开采用比如注塑成型制造。在这些零件中的每一个都制造好以后，可以通过机械方法、化学方法、胶接、焊接、熔化等方式将它们连接在一起。在面罩衬套装配之后，优选的是通过将柔软的贴面元件紧固到面罩衬套来制造面具本体。0038贴面元件可以使用适合于柔软元件的预期形状以及适于容纳面罩衬套的空腔，通过注塑成型制造。衬套放置在模具中，使得当热塑性材料注入模具中的时候，热塑性材料直接粘到面罩。
20、衬套上以在其周围形成密封，从而采用机械的或化学的方式将柔软元件紧固到面罩衬套上。衬套16上的凹坑36通过在模制操作过程中提供使衬套居中的空间来帮助在模制过程中将贴面元件14图1紧固到衬套16上。模具构造以及模具中衬套的位置允许热塑性材料完全包围面罩衬套的外围边缘。衬套和贴面元件的材料选择为使面罩衬套和柔软的贴面元件之间形成化学结合。可以用于制造衬套的材料的实例，优选采用单一形式的，可以包括具有与聚丙烯类似特性的材料。衬套也可以由两种或多种材料的组合物制造。衬套所需的特性包括相容的收缩性影响模制后的最终尺寸以及与面罩弹性体的相容性。合适的材料包括半晶质热塑性树脂，比如尼龙、聚酯和聚乙烯。如果希望。
21、用组合物，那么流体连通部件可以采用几乎任何刚性材料制造，然后在第二步中使用相容的材料，比如上述的那些材料进行二次注塑成型。其它的流体连通部件材料可包括金属比如铝或不锈钢，或热塑性材料比如尼龙或用填料加强的聚乙烯。可用于柔软贴面元件的材料实例包括那些与面罩衬套相容以及也许与注塑成型工序相容的材料。这些材料包括称为热塑性弹性体TPES种类中的多个品种，比如如KRATONTM、TEKNORAPEXQSTMONPRENETM以及EXXONMOBILAESSANTOPRENETM。参考BURNS和REISCHEL的美国专利5,062,421，以获得关于提供刚性衬套和柔软的贴面元件的另外的详细说明。说明书。
22、CN104127967A5/6页70039选择以下的实例仅用于进一步说明本发明的特征、优点和其它的细节。然而，应清楚的理解，尽管实例用于这个目的，但使用的具体成分和使用量、以及其它条件和细节不应理解为限制本发明的范围。0040实例0041与图2和3所示的衬套类似的模制衬套是采用两级注塑成型工序制造的，其中，流体连通部件是与支撑部二次模制在一起的。流体连通部件所需要的尺寸公差为01MM或者更小，设计成起用于呼吸面罩的流体接合点的作用。支撑部的尺寸公差为02MM，起结构件和流体连通部件与弹性体柔软的贴面元件之间的连接的作用。流体连通部件是采用安装到100吨水平往复式螺杆热塑性注塑机上的水冷模具制造。
23、的。聚乙烯树脂HIMONTPROFAXPDS701，HIMONTUSA，INCWILMINGTON，DEL用于制造流体连通部件。下面的表1和表2给出了模具和压机的操作条件和处理时间。流体连通部件大约06MM厚，直径约为34CM。0042在流体连通部件形成、冷却以及稳定之后，这些零件中的两个插入到第二注塑成型系统中，以形成刚性衬套。第二注塑成型系统使用安装到100吨垂直往复式螺杆热塑性注塑机上的水冷模具。第二注塑成型系统上的模具以正确的定位保持插入的零件，同时，熔化的树脂填充模具空腔，在那里熔化与以后形成的支撑部分体的两个零件。形成支撑部所使用的树脂与形成流体连通部件所使用的树脂相同。表1和表2。
24、也给出了第二模制步骤的操作条件和处理时间。支撑部的厚度在其连接到流体连通部件的点上为大约175MM，其逐步变细，在其外边缘的厚度约为06MM。0043完整的面具本体在第三和最后的注塑成型步骤中形成，其中部件比如阀门挡板、过滤筒和头部带子可连接到面罩本体上以形成呼吸器。在这个注塑成型步骤中，刚性衬套与弹性体面部密封部件一起模制。第三注塑成型系统使用安装到300吨水平往复式螺杆热塑性注塑机上的水冷模具。模具以正确的定位保持插入的零件，同时，熔化的树脂填充模具空腔，当衬套熔合到柔软的贴面元件上的时候，形成面具本体。形成柔软的贴面元件所使用的树脂为包含有浅灰色碳基色素的油改性苯乙烯乙烯/丁烯苯乙烯嵌段。
25、共聚物、KRATONTMG2705Z，来自KRATONTMWWW，KRATONPOLYMERS，HOUSTON，TEXAS。表1和表2给出了最后的模制步骤的操作条件和处理时间。弹性体贴面元件的标称厚度约为08MM。0044表10045挤压机/注射机条件0046流体连通部件面罩衬套面具本体加热器设置前区250250182中区225230188后区2002001930047说明书CN104127967A6/6页8螺杆速度RPM505040注射机速度CM/SEC202012增压BAR11,00010,0009425增压时间SEC0506125保持压力BAR12,00010,0002900保持时间SE。
26、C020360反压力BAR3,0003,00021750048表20049模制条件0050流体连通部件面罩衬套面具本体模具关闭时间SEC172010模具打开时间SEC3101循环时间SEC203056模具温度2020250051在不脱离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明做出多种修改和改变。相应的，应该理解，本发明并不局限于上述说明，而是以下面的权利要求及其任何等同方案为准。0052也应该理解，在缺少这里没有特别公开的元件的情况下，本发明仍然可以得到适当的实施。0053前面引用的所有专利和专利申请，包括背景技术部分的描述，全部通过引用方式并入本文。说明书CN104127967A1/2页9图1图2说明书附图CN104127967A2/2页10图3说明书附图CN104127967A10。