фильтрующая респираторная лицевая маска с рамой, являющейся опорой выдыхательного клапана

Формула изобретения

1. Фильтрующая лицевая респираторная маска, содержащая: систему крепежных ремней; основу маски, содержащую: фильтрующий элемент и опорную структуру, включающую раму; и выдыхательный клапан, прикрепленный к основе маске посредством прикрепления к упомянутой раме.

2. Фильтрующая лицевая респираторная маска по п.1, отличающаяся тем, что рама выполнена структурно зацело с опорной структурой основы маски.

3. Фильтрующая лицевая респираторная маска по п.2, отличающаяся тем, что опорная структура содержит множество разделенных протяженных в поперечном направлении элементов, протяженных между первой и второй боковыми частями основы маски, при этом по меньшей мере два из протяженных в поперечном направлении элементов соединены между собой первым и вторым протяженными в продольном направлении элементами, образуя раму.

4. Фильтрующая лицевая респираторная маска по п.1, отличающаяся тем, что опорная структура содержит множество разделенных протяженных в поперечном направлении элементов, и при этом рама поддерживается протяженными в поперечном направлении элементами и является структурно целой с ними.

5. Фильтрующая лицевая респираторная маска по п.1, отличающаяся тем, что рама охватывает область, площадь которой, если смотреть спереди, составляет менее 25 см².

6. Фильтрующая лицевая респираторная маска по п.1, отличающаяся тем, что рама охватывает область, площадь которой, если смотреть спереди, составляет менее 16 см².

7. Фильтрующая лицевая респираторная маска по п.1, отличающаяся тем, что рама содержит элементы, ширина которых больше 3 мм и меньше 1 см.

8. Фильтрующая лицевая респираторная маска по п.7, отличающаяся тем, что элементы рамы имеют толщину, большую 1 мм и меньшую 5 мм.

9. Фильтрующая лицевая респираторная маска по п.8, отличающаяся тем, что рама имеет проем, площадь которого составляет от примерно 2 см² до примерно 8 см².

10. Фильтрующая лицевая респираторная маска по п.8, отличающаяся тем, что рама имеет проем, площадь которого составляет от примерно 3 см² до примерно

6,5 см².

11. Фильтрующая лицевая респираторная маска по п.7, отличающаяся тем, что элементы рамы имеют толщину, большую 2 мм и меньшую 4 мм.

12. Фильтрующая лицевая респираторная маска по п.1, отличающаяся тем, что рама содержит пластмассу, имеющую жесткость на изгиб примерно от 75 на 300 МПа.

13. Фильтрующая лицевая респираторная маска по п.1, отличающаяся тем, что выдыхательный клапан имеет основание, кривизна которого, если смотреть сбоку, соответствует кривизне рамы.

14. Фильтрующая лицевая респираторная маска по п.1, отличающаяся тем, что выдыхательный клапан имеет основание, которое, если смотреть сбоку, является практически плоским, и в котором внешняя поверхность рамы в месте контакта рамы с снованием клапана также является практически линейной.

15. Фильтрующая лицевая респираторная маска, содержащая: систему крепежных ремней; основу маски, содержащую: фильтрующий элемент и опорную структуру, включающую раму и множество протяженных в поперечном направлении элементов, протяженных от первой стороны основы маски ко второй стороне, при этом рама является структурно зацело с протяженными в поперечном направлении элементами; и выдыхательный клапан, содержащий седло клапана, при этом выдыхательный клапан прикреплен к раме у основания седла клапана.

16. Способ изготовления фильтрующей лицевой респираторной маски, содержащий этапы, на которых: изготавливают основу маски, содержащую опорную структуру, включающую раму; и прикрепляют выдыхательный клапан к основе маске путем прикрепления к раме.

17. Способ по п.16, отличающийся тем, что основа маски имеет расположенный в ней проем, при этом раму располагают на основе маски у проема непосредственно перед тем местом, где будет располагаться рот пользователя, когда респиратор надет.

18. Способ по п.17, отличающийся тем, что опорная структура содержит множество элементов, и при этом рама выполнена структурно зацело с упомянутым множеством элементов.

19. Способ по п.18, отличающийся тем, что элементы включают протяженные в поперечном направлении элементы, протяженные от первой стороны основы маски ко второй стороне.

20. Способ по п.19, отличающийся тем, что рама охватывает площадь, меньшую 16 см², при этом рама содержит элементы, ширина которых больше 3 мм и меньше 1 см, и толщина которых составляет от 1 мм до 5 мм.

Описание изобретения к патенту

Область применения

Изобретение относится к фильтрующим респираторным лицевым маскам, имеющим раму на основе маски, облегчающую крепление выдыхательного клапана.

Уровень техники

Респираторы обычно носятся человеком поверх дыхательных путей по меньшей мере для двух наиболее типичных целей: (1) для предотвращения проникновения загрязняющих веществ или частиц в дыхательные пути пользователя; (2) для защиты других людей или вещей от воздействия патогенов или других типов загрязнений, выдыхаемых пользователем. В первом случае респираторную маску носят в среде, где воздух содержит частицы, вредные для пользователя, например в автомастерской кузовных работ. Во втором случае респираторную маску носят в среде, где есть риск передачи загрязнения к другим лицам или вещам, например, в операционной или в чистой комнате.

Некоторые респираторные маски относят к «фильтрующим лицевым маскам», потому что сама основа маски функционирует как фильтрующий механизм. В отличие от респираторных масок, в которых используются резиновые или эластомерные основы с присоединяемыми съемными фильтрующими картриджами (см., например, патент США RE 39493, авторы Yuschak и др.), или изготовленные инжекционным формованием фильтрующие элементы (см., например, патент США 4970306, автор Braun), фильтрующие респираторные лицевые маски имеют фильтрующие элементы, занимающие большую часть всей основы маски, так что отсутствует необходимость в установке или смене фильтрующего картриджа. Такого типа фильтрующие лицевые респираторные маски относительно легки по весу и просты в использовании. Примеры патентов, в которых описываются фильтрующие лицевые респираторные маски, включают патенты США № 7 131 442 (авторы Kronzer и др.), 6923182 и 6041782 (авторы Angadjivand и др.), 6568392 и 6484722 (авторы Bostock и др.), 6394090 (автор Chen), 4873972 (авторы Magidson и др., 4850347 (автор Skov), 4807619 (авторы Dyrud и др., 4536440 (автор Berg), и описание 285374 (авторы Huber и др.).

В фильтрующей лицевой респираторной маске, устойчиво сохраняющей форму чашки, основа маски, как правило, включает формованный формообразующий слой. Формованные формообразующие слои изготавливаются из термически скрепленных волокон или ажурных волокнистых сеток, которые формуются по форме чашки. Формообразующие слои, как правило, поддерживают фильтрующий элемент, который может включать электрически заряженное нетканое полотно или микроволокна.

Для большего комфорта пользователя фильтрующие лицевые респираторные маски могут иметь выдыхательный клапан, установленный на основу маски. Исследователями разработаны конструкции выдыхательных клапанов, позволяющие быстро выводить выдыхаемый пользователем воздух из внутреннего пространства маски - смотри, например, патенты США № 7028689, 7188622 и 7013895 (авторы Martin и др.), 7117868, 6854463 и 6843248 (авторы Japuntich и др.) и повторно выданный патент США № RE 37974 (автор Bowers).

Выдыхательные клапаны устанавливаются на основу респираторной маски различными способами. В некоторых респираторах клапан непосредственно приваривается к различным слоям, составляющим основу маски. В прочих типах на основе маски зажимается седло клапана - смотри, например, патенты США № 7069931, 7007695, 6959709 и 6604524 (авторы Curran и др.). Кроме того, для крепления выдыхательного клапана к основе маске используется наносимый печатью клейкий участок - смотри патент США № 6125849 (авторы Williams и др.). При каждом из этих способов клапан прикрепляется к волокнистой среде и/или ажурной волокнистой сетке, входящей в основу маски.

Сущность изобретения

В настоящем изобретении предлагается новый способ крепления выдыхательного клапана к основе фильтрующей лицевой респираторной маски. Поэтому настоящее изобретение относится к фильтрующей лицевой респираторной маске, содержащей: (а) систему крепежных ремней; (b) основу маски, содержащую: (i) фильтрующий элемент; (ii) опорную структуру, включающую раму; и (с) выдыхательный клапан, прикрепленный к основе маске на раме. Рама обеспечивает надежное крепление выдыхательного клапана к опорной структуре основы маски. Как было сказано выше, в обычных фильтрующих лицевых респираторных масках выдыхательный клапан крепится непосредственно к волокнистому и ажурному пластмассовому элементам основы маски. Такого типа основы маски имеют пористую структуру, не обладающую достаточной жесткостью, в результате чего трудно добиться достаточно воздухонепроницаемого уплотнения. В настоящем изобретении используется рама, которая является сплошной и жесткой, и на ней можно легко и надежно закрепить седло клапана. В альтернативном варианте рама может образовывать часть основания седла клапана.

Так как в обычных фильтрующих лицевых респираторных масках чаще всего используются формообразующие слои, содержащие формованные нетканые полотна из термически скрепленных волокон или ажурные волокнистые сетки для обеспечения структурной целостности основы маски, в них невозможно установить надежную раму для крепления выдыхательного клапана к основе маски. В одном из воплощений изобретения имеется опорная структура с протяженными в поперечном направлении элементами, позволяющими твердо закрепить раму на основе маски. Рама может быть структурно скреплена с протяженными в поперечном направлении элементами, являясь таким образом улучшенной структурой нового типа и несущей как выдыхательный клапан, так и фильтрующий материал.

Определения

Используемые в нижеприведенном описании термины имеют следующее значение:

«Разделять на две равные части» означает разделять на две практически равные части.

«Центрально разделенные» означает, что элементы значительно разделены друг от друга по осевой линии или плоскости симметрии, разделяющей основу маски на две равные части.

«Содержит (или «содержащий»)» представляет собой определение, употребляемое в стандартном для патентоведения значении, и является в сущности термином с неограниченным количеством значений, в целом синонимичным терминам «включает» и «имеет». Хотя термины «содержит», «включает» и «имеет», а также их вариации, являются общеупотребительными открытыми терминами, в контексте настоящего изобретения наиболее подходящим определением данного понятия, вероятно, будет следующее: «состоящий в сущности из», которое имеет частично ограниченное количество значений, в том смысле, что оно исключает только те элементы или вещи, которые оказали бы негативный эффект на технические характеристики предлагаемого в соответствии с настоящим изобретением респиратора.

«Чистый воздух» означает порцию атмосферного воздуха, которая была профильтрована для удаления из нее загрязняющих веществ».

«Загрязняющие вещества» означает частицы (включая пыль, взвеси и запахи) и/или другие вещества, которые обычно не считаются частицами (например, испарения органических веществ и прочие), но которые также могут находиться в воздухе во взвешенном состоянии, включая воздух в выдыхаемом потоке воздуха.

«Поперечное направление» означает направление, протяженное через респиратор с одной его стороны к другой его стороне, если смотреть на респиратор спереди.

«Выдыхательный клапан» означает клапан, который может открываться и открывать проход для выхода воздуха из внутреннего воздушного пространства респиратора наружу.

«Внешнее воздушное пространство» означает внешнее (атмосферное) воздушное пространство, в которое выходит выдыхаемый воздух после прохождения через основу маски и/или выдыхательный клапан и за их пределы.

«Лицевая маска» означает, что основа маски сама по себе предназначена для фильтрации проходящего через нее воздуха; и при этом нет четко определяемых фильтрующих картриджей, заплавленных, прикрепленных или формованных на основе маски фильтрующих элементов.

«Фильтр», или «фильтрующий слой», означает один или более слоев из воздухопроницаемого материала, и при этом указанные слои предназначены прежде всего для удаления загрязняющих веществ (например, частиц), из потока воздуха, который через них проходит.

«Фильтрующий элемент» означает конструкцию, предназначенную прежде всего для фильтрации воздуха.

«Первая сторона» означает область основы маски, удаленную в бок от плоскости, разделяющей респиратор вертикально на две равные части, и которая оказалась бы в области щеки и/или челюсти пользователя, когда респиратор надет.

«Рама» означает сплошную, не волокнистую, не нитевидную структуру, окружающую проем в основе маски и обеспечивающую основание, на котором может быть закреплен выдыхательный клапан.

«Крепежные ремни» означает структуру или набор частей, способствующих удержанию основы маски на теле пользователя.

«Препятствовать движению» означает препятствовать движению, ограничивать его или делать его невозможным под действием сил, имеющих место в обычных условиях эксплуатации.

«Структурно целые» означает изготовленные в одно и то же время, а именно: изготовленные в одно и то же время как одна часть, а не как две раздельно изготовленные части, соединяемые впоследствии между собой.

«Внутренне воздушное пространство» означает пространство между основой маски и лицом пользователя.

«Граничная линия» означает складку, линию спайки, сварной шов, линию связывания (скрепления), стежка, петли и/или их сочетание.

«Живые шарниры» означает механизм, позволяющий протяженным из них элементам вращаться вокруг них таким образом, что данные элементы и/или шарниры не разрушаются в обычных условиях эксплуатации.

«Продольно движущийся» означает способный двигаться в продольном направлении при приложении небольшого усилия пальцем.

«Основа маски» означает воздухопроницаемую структуру, плотно прилегающую поверх носа и рта пользователя и отделяющую внутреннее воздушное пространство от внешнего воздушного пространства.

«Элемент» - в отношении опорной структуры - означает отдельную и четко определимую твердую часть, имеющую размеры, позволяющие ей вносить значительный вклад в общую конструкцию и конфигурацию опорной структуры.

«Периметр» означает внешний край основы маски, и при этом указанный внешний край располагается в целом близко к лицу пользователя при надевании им респиратора.

«Складка» означает часть, конструкция которой предполагает ее отгиб назад к самой себе.

«Сложенный» означает отогнутый назад к самому себе.

«Полимерный» и «пластмассовый» - оба данных термина означают материал, которые в основном включают один или более полимеров, но могут также содержать и прочие ингредиенты.

«Множество» означает два или более.

«Респиратор» означает устройство для фильтрации воздуха, носимое пользователем и предназначенное для подачи пользователю чистого воздуха для дыхания.

«жесткий» означает, что данный элемент не подвергается значительной и легкой деформации при приложении небольшого усилия пальцем со стороны пользователя.

«Вторая сторона» означает область основы маски, удаленную в бок от плоскости, разделяющей респиратор вертикально на две равные части, и которая оказалась бы в области щеки и/или челюсти пользователя, когда респиратор надет (и при этом вторая сторона находится напротив первой стороны).

«Опорная структура» означает конструкцию, имеющую достаточную структурную целостность для сохранения требуемой формы, а также для сохранения требуемой формы фильтрующего элемента, который она удерживает в обычных условиях эксплуатации.

«Разделенные» означает элементы, физически раздельные друга от друга, или между которыми есть измеряемое расстояние.

«Поперечно протяженные» означает протяженные в целом в поперечном направлении.

Краткое описание чертежей

Фиг.1. Вид спереди фильтрующей респираторной маски 10 в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.2. Аксонометрический вид спереди фильтрующей респираторной маски 10 в соответствии с настоящим изобретением, надетой на лицо пользователя.

Фиг.3. Поперечное сечение выдыхательного клапана 38, установленного на раму 32 в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.4. Поперечное сечение выдыхательного клапана 38, установленного на раму 32 в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.5. Вид спереди основы 12 маски с седлом 52, установленным на раму 32 в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.6. Поперечное сечение по плоскости 6-6 (фиг.4) фильтрующего элемента 18, который может быть использован в основе маски в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.7. Аксонометрический вид фильтрующего элемента 18, который может быть использован в основе 12 маски в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.8. Вид выкройки для формирования многослойного фильтрующего элемента 18 (фиг.4).

Подробное описание изобретения

Настоящее изобретение относится к фильтрующим респираторным лицевым маскам, имеющим раму опорной структуры основы маски. В настоящем изобретении вместо использования формообразующего слоя, содержащего термически скрепленные волокна или ажурную пластмассовую сетку, для установки выдыхательного клапана содержится рама. Особенным преимуществом рамы является то, что она дает сплошную поверхность, на которую может быть установлен выдыхательный клапан. Кроме того, использование рамы как сплошного основания для крепления выдыхательного клапана значительно уменьшает или практически устраняется возможность подсоса воздуха в месте крепления выдыхательного клапана к основе маски. Выдыхательный клапан может также устанавливаться на сплошной раме, включающей множество протяженных в поперечном направлении элементов, которые могут способствовать образованию формы основы маски и креплению фильтрующего элемента.

На фиг.1 показан пример фильтрующей лицевой респираторной маски 10, к которой может относиться настоящее изобретение. Как показано на фиг.1, респиратор 10 включает основу 12 маски и крепежные ремни 14. Основа 12 маски имеет опорную структуру 16 и фильтрующий элемент 18. Опорная структура 16 включает периметр 20, первую сторону 22 и находящуюся напротив нее вторую сторону 24. Периметр 20 опорной структуры 16 может, хотя это и не обязательно, контактировать с лицом пользователя, когда респиратор 10 надет. Периметр 20 может содержать элемент или набор элементов, непрерывно протяженных на 360° и находящихся рядом с периферией основы 12 маски. Как правило, лицо пользователя контактирует только с внутренней поверхностью периферии фильтрующего элемента 18 (или материала дополнительного лицевого уплотнения) таким образом, чтобы достигалось комфортное прилегание респиратора к лицу. Поэтому край фильтрующего элемента 18 может быть немного протяженным за пределы периметра 20 опорной структуры 16. Основа 12 маски включает также протяженные в поперечном направлении элементы 25 и 27. Данные протяженные в поперечном направлении элементы 25 и 27 скрепляются между собой протяженным в продольном направлении элементами 28 и 30, в результате чего формируется рама 32. Как показано на фиг.1, рама 32 имеет непрерывную структуру вокруг проема 34. Рама 32 может иметь различные конфигурации, включая круговую, эллиптическую, прямоугольную, треугольную, трапециевидную и их сочетания. Подобным образом, проем 34 в раме 32 также может быть различной формы, и при этом форма проема 34 не обязательно должна соответствовать форме внешнего контура рамы 32. Передняя (то есть внешняя) поверхность 36 рамы 32 предпочтительно должна быть достаточно гладкой, так чтобы выдыхательный клапан мог быть прикреплен к ней плотно и герметично. Как показано на фиг.1, протяженные в поперечном направлении элементы 25 и 27 являются протяженными от первой стороны 22 респиратора ко второй стороне 24. Изобретение предусматривает также воплощения, в которых протяженные в поперечном направлении элементы не являются полностью протяженными через всю основу 12 маски. Использование протяженных в поперечном направлении элементов, протяженных от первой стороны 22 ко второй стороне 24, дает опорную структуру с хорошей устойчивостью и является предпочтительным для использования в настоящем изобретении, но не является необходимым для создания рамы, к которой может крепиться выдыхательный клапан. Рама может использоваться также в сочетании с другими опорными структурами, такими как традиционные волокнистые формообразующие слои или формообразующие слои из пластмассовой сетки, описанные выше. Для изготовления рамы как структурно целой единицы с опорной структурой опорная структура может содержать множество протяженных в поперечном направлении элементов, определяющих форму основы маски и в то же время они могут является опорой и/или определять форму рамы 32, а также являться опорой для фильтрующего элемента 18.

На фиг.2 показана фильтрующая лицевая респираторная маска 10, надетая пользователем и включающая выдыхательный клапан 38, установленный на раме 32. Опорная структура 16 может также включать движущийся в продольном направлении протяженный в поперечном направлении элемент 40. Данный движущийся в продольном направлении протяженный в поперечном направлении элемент 40 является протяженным от первой стороны 22 основы 12 маски ко второй стороне 24, не будучи связанным между сторонами 22 и 24 с каким-либо протяженным в продольном направлении элементом (или элементами), которые бы препятствовали движению протяженного в поперечном направлении элемента 40 в продольном направлении. То есть, предпочтительно, чтобы не было структурных элементов, которые соединяли бы элемент 40 с элементом 27, ограничивая возможность элемента 40 отодвигаться от элемента 27, когда пользователь выдвигает челюсть или открывает рот. Продольное движение элемента 40 особенно выражено вдоль осевой линии 41. Если смотреть спереди и спроецировать респиратор на плоскость, поперечное направление является в целом протяженным поперек респиратора в направлении x, а продольное направление является протяженным от низа к верху респиратора 10 в направлении y. При рассмотрении такой проекции на плоскость можно видеть, что протяженный в поперечном направлении элемент 40 может придвигаться к элементу 27 и отодвигаться от него в направлении у. Использование движущегося в продольном направлении элемента 40 позволяет основе 12 маски лучше растягиваться и подстраиваться под движения челюстей пользователя, а также подходить для различных размеров лица - смотри патентную заявку США 60/974025 «Фильтрующая респираторная лицевая маска с растяжимой основой маски», поданную в один день с настоящей заявкой. Респиратор 10 удерживается на лице пользователя системой крепежных ремней 14, включающей первый ремешок 21a и второй ремешок 21b. Данные ремешки 21а и 21b подгоняются по длине с помощью одной или нескольких пряжек 46. Система крепежных ремней 14 может крепиться к основе 12 маски по обеим ее сторонам 22 и 24 с помощью фланцевых элементов 35а и 35b крепления ремней. Пряжки 34 могут крепиться к основе 12 маски на фланцевых элементах 48а и 48b с помощью целого ряда способов, включая скобы, адгезивное скрепление, сварку и им подобные. Пряжки могут быть также структурно сформованными в опорной структуре 16 (см. патентную заявку США № 60/974031 «Фильтрующая респираторная лицевая маска с пряжками, неразъемно соединенными с опорной структурной основой маски», поданная в тот же день, что и настоящая заявка.

На фиг.3 показан выдыхательный клапан 38, прикрепленный к раме 32 на основании 50 клапана. Основание 50 клапана является частью седла 50 клапана, контактирующего с рамой 32 при установке на нее выдыхательного клапана 38. Выдыхательный клапан 38 имеет также крышку 54 клапана, сидящую над седлом 52 клапана и определяющую воздушную камеру, через которую проходит выдыхаемый воздух перед выходом из клапана через отверстие (отверстия) 56 в крышки клапана. Выдыхательный клапан 38 имеет гибкую заслонку 57, которая поднимается от поверхности уплотнения 58 под давлением воздуха, выдыхаемого пользователем респиратора. В данном воплощении седло 32 клапана может быть прикреплено к раме 32 у основания 50 клапана с помощью, например, сварки, адгезива, сил трения и их сочетания. Профиль рамы 32, если смотреть со стороны, как правило, подбирается таким, чтобы сопрягаться с профилем седла клапана. Так, если рама плоская, то и основание 50 седла 52 клапана должно быть плоским. Если внешняя поверхность 36 рамы 32 криволинейная, основание 50 седла 52 клапана тоже должно быть криволинейным для сопряжения с рамой.

На фиг.4 показан другой способ крепления выдыхательного клапана 38 к раме 32. В данном воплощении седло 52 клапана механически крепится к раме 32. Седло 52 клапана имеет цилиндрический элемент 60, проходящий через проем 62 в основе 12 маски. Затем цилиндрический элемент 60 складывается к самому себе таким образом, что седло 52 клапана механически прижимается к раме 32. Таким образом рама 32 (ил ее части) оказывается расположенной между находящимися напротив друг друга частями основания 50 клапана. Цилиндрический элемент 60 может быть сложен к самому себе таким образом, что он захватывает только раму 32, или он захватывает и часть фильтрующего элемента 18. цилиндрический элемент 60 может быть защелкнут, приварен или адгезивно скреплен с рамой 32 или рамой 32 и фильтрующим элементом 18, в сочетании с упомянутым выше механическим скреплением. В любом случае в настоящем изобретении предполагается скрепление седла клапана с рамой. Дополнительное описание подобных способов крепления клапана можно найти в патентах США № 7069931, 7007695, 6959709 и 6604524 (авторы Curran и др.) и № ЕР 1030721 (авторы Williams и др.).

На фиг.5 показан вид спереди основы 12 маски, на котором на раму 32 установлено только седло 52 клапана. Чтобы седло 52 клапана было более видимым, сняты крышка клапана (поз.54, фиг.3 и 4) и гибкая заслонка (поз.57 фиг.3 и 4). Как показано, седло 52 клапана включает поверхность 58 уплотнения и отверстие 64. Хотя отверстие 64 показано как круглое, оно может быть различных конфигураций, включая прямоугольную, эллиптическую и другие. Отверстие 64 позволяет выдыхаемому воздуху проходить из внутреннего воздушного пространства через клапан во внешнее воздушное пространство. Если смотреть спереди, как показано на фиг.5, поверхность 58 уплотнения окружает отверстие 64. Отверстие 64 может содержать один или более крестообразных элементов 65, за счет которого в отверстии 64 образуется множество проемов 66. В седле 52 клапана могут иметься один или более штырьков 67 для правильного совмещения гибкой заслонки (поз.57 фиг.3 и 4) при креплении ее к седлу 52 клапана.

Выдыхательные клапаны, которые могут крепиться на раме опорной структуры 16, могут иметь конструкцию, аналогичную конструкциям однонаправленных клапанов, описанных в патентах США № 7188622, 7028689 и 7013895 (авторы Martin и др.); 7117868, 6854463, 6843248 и 5325892 (авторы Japuntich и др.); 6883518 (авторы Mittelstadt и др.) и RE 37974 (автор Bowers). Структурно целой с седлом клапана может быть сформована и крышка клапана, будучи подвешенной на петлях, так что для установки ее на место ее необходимо лишь повернуть в правильное положение, после чего седло с крышкой устанавливаются на место с помощью фрикционных, механических и/или адгезивных способов крепления. Примеры конструкций крышек клапана приводятся в патентах США № 47298 (авторы Japuntich и др.) и 347299 (авторы Bryant и др.). В сущности, в настоящем изобретении может использоваться любой выдыхательный клапан, имеющий подходящий перепад давления и который может быть хорошо прикреплен к раме.

Размеры рамы, как правило, подбираются таким образом, чтобы она охватывала область, внешние размеры которой, если смотреть спереди, составляют примерно 25 см² или менее. Еще более типичным является, чтобы она охватывала площадь, меньшую, чем примерно 16 см². Если используется клапан флюгерного или консольного типа (см., например, патенты США № 5509436 (Japuntich и др.) и 6047698 (Magidson и др.), продольное измерение рамы может быть большим, чем поперечное. Как правило, элементы, составляющие раму, имеют ширину, меньшую чем примерно 1 см и большую, чем примерно 3 мм. Толщина элемента (элементов) рамы, как правило, больше 1 мм и меньше 5 мм. Более типичными являются значения толщины элемента (элементов) рамы от примерно 2 до примерно 4 мм. Проем в раме занимает площадь от примерно 2 см² до примерно 8 см², а наиболее типичными являются значения площади от 3 до 6.5 см². В раме может иметься множество отверстий для уменьшения ее веса. Предпочтительно, чтобы рама была непрерывно протяженной на 360° вокруг проема в основе маски. Предпочтительно, чтобы проем в основе маски, а значит и рама, располагались непосредственно впереди рта пользователя, когда респиратор надет.

Рама и/или опорная структура могут быть изготовлены известными способами, такими как инжекционное формование. Для изготовления рамы и/или опорной структуры могут быть использованы известные виды пластмасс, такие как олефины, включая полиэтилен, полипропилен, полибутилен и полиметилпентен; эластомеры; термопластики; термопластические эластомеры; термоотверждающиеся пластмассы; их смеси и сочетания. В состав для формирования рамы и/или опорной структуры могут входить добавки, такие как пигменты, УФ-стабилизаторы, антиблокирующие агенты, агенты для образования зародышевых структур, фунгициды и бактерициды. Предпочтительно, чтобы материал пластмассы имел жесткость на изгиб примерно от 75 до 300 МПа, как правило, примерно от 100 до 250 МПа, и даже как правило от 175 до 225 МПа. Для формирования рамы и/или опорной структуры вместо пластмассы может быть использован металл или керамический материал, однако использование пластмассы является более предпочтительным с точки зрения затрат на производство и утилизацию изделия.

Предпочтительно, чтобы пластмасса, используемая для изготовления опорной структуры, обеспечивала ее упругость, способность запоминать форму и устойчивость против гибкостной усталости, так чтобы чтобы опорная структура допускала многократную деформацию (то есть более 100 раз), особенно в местах шарниров, и, будучи деформированной, возвращалась в исходное состояние. Выбранный тип пластмассы должен выдерживать бесконечное число деформаций, так, чтобы опорная структура обладала большим сроком службы, чем фильтрующий элемент. Опорная структура является частью сборки, не являющейся структурно целой с фильтрующим элементом и содержит компоненты, имеющие размер, больший, чем размер отдельных волокон фильтрующего элемента. Компоненты опорной структуры в поперечном сечении могут быть прямоугольными, круглыми, треугольными, эллиптическими, трапециевидными и т.д.

На фиг.6 показано поперечное сечение фильтрующего элемента 18. Как показано, фильтрующий элемент 18 может включать одно или более покровных полотен 70а и 70b и фильтрующий слой 72. Покровные полотна 70а и 70b могут быть расположены на противоположных сторонах фильтрующего слоя 72 для удержания волокон, которые могут отделяться от фильтрующего слоя. Обычно покровные полотна 70а и 70b производятся из таких типов волокон, которые дают пользователю ощущение комфорта, особенно на стороне фильтрующего элемента 18, контактирующей с лицом пользователя. Конструкция различных вариантов фильтрующих слоев и покровных полотен, которые могут использоваться в сочетании с опорной структурой в соответствии с настоящим изобретением, будет подробно описана ниже.

На фиг.4 представлен аксонометрический вид примера фильтрующего элемента 18, который может использоваться в настоящем изобретении. Фильтрующий элемент 18 может включать первую и вторую протяженные в поперечном направлении граничные линии 74а и 74b. Данные граничные линии могут находиться на существенном расстоянии друг от друга в центральной части фильтрующего элемента 18, но сходятся друг с другом по мере приближения к сторонам 76 и 78. Граничные линии 74а и 74b могут содержать складку, линию сварки, линию стежка, линию скрепления, линию шарнира или их сочетание. В целом первая и вторая граничные линии 74а и 74b соответствуют месту нахождения определенных протяженных в поперечном направлении элементов опорной структуры. Если первая и вторая граничные линии 74а и 74b определяют складку 80, которая может быть сформирована между ними, предпочтительно, чтобы первая и вторая граничные линии 74а и 74b были прикреплены к движущимся в продольном направлении протяженным в поперечном направлении элементам 27 и 40 соответственно, позволяя тем самым фильтрующему элементу 18 открываться и закрываться, как гармошка, вокруг складки 80, расположенной между граничными линиями. Фильтрующий элемент 18 включает также практически вертикальную граничную линию 82, которая может находиться в носовой области фильтрующего элемента и создается, чтобы убрать излишки материала, которые в противном случае скопились бы в носовой области во время процесса производства. Хотя фильтрующий элемент 18 показан как имеющий только единственную складку 80, фильтрующий элемент 18 может иметь и две, и более таких складок, протяженных в поперечном направлении. В данном случае предпочтительно, чтобы опорная структура имела несколько живых шарниров, в которых сходятся движущиеся протяженные в поперечном направлении элементы. Для лучшего прилегания и большего комфорта для пользователя по периметру 86 фильтрующего элемента 18 может быть прикреплено эластомерное лицевое уплотнение. Такое лицевое уплотнение может быть протяженным радиально вовнутрь для хорошего контакта с лицом пользователя, когда респиратор надет. Лицевое уплотнение может быть изготовлено из термопластического эластомера. Примеры лицевых уплотнений описаны в патентах США № 6568392 (авторы Bostock и др.), 5617849 (авторы Springett и др.) и 4600002 (авторы Maryyanek и др.), и патенте Канады № 1296487 (автор Yard).

Фильтрующий элемент может иметь различные формы и конфигурации. Как правило, подбирается такая форма фильтрующего элемента, чтобы он хорошо прилегал к опорной структуре (или хорошо сидел в ней). В целом форма и конфигурация фильтрующего элемента соответствуют общей форме опорной структуры. Фильтрующий элемент может быть расположен радиально внутри опорной структуры, он может быть расположен радиально снаружи опорной структуры или он может быть расположен между различными элементами, которые составляют опорную структуру. Хотя фильтрующий элемент 18 показан как имеющий множество слоев, включая фильтрующий слой 52 и два покровных полотна, фильтрующий элемент может просто содержать фильтрующий слой или сочетание фильтрующих слоев. Например, первым по ходу воздушного потока может стоять предварительный фильтр, после которого по ходу воздуха может находиться более тонкий и избирательный фильтрующий слой. Кроме того, между волокнами и/или различными слоями, образующими фильтрующий элемент, может находиться абсорбирующий материал, такой как активированный уголь. Кроме того, могут использоваться раздельные слои фильтрации частиц в сочетании с адсорбирующими слоями, в результате чего обеспечивается фильтрация как частиц, так и газов. Фильтрующий элемент может включать один или более слоев, придающих ему жесткость и способствующих сохранению им чашеобразной формы. В качестве альтернативы фильтрующий элемент может содержать одну или более горизонтальных и/или вертикальных граничных линий, обеспечивающих его структурную целостность и способствующих сохранению им чашеобразной формы.

Фильтрующий элемент, используемый для основы маски в соответствии с настоящим изобретением, может быть фильтром для улавливания частиц или фильтром для улавливания газов и испарений. Фильтрующий элемент может быть также барьерным слоем, предотвращающим перенос жидкостей с одной стороны фильтрующего слоя на другую сторону, например, для предотвращения прохода жидких аэрозолей или брызг через фильтрующий слой. В соответствии с настоящим изобретением и потребностями конкретного приложения в конструкцию фильтрующего элемента могут входить многочисленные слои одной и той же фильтрующей среды или разных фильтрующих сред. Фильтры, предпочтительные для использования в составе многослойной основы маски в соответствии с настоящим изобретением, должны характеризоваться малым падением давления (например, менее чем от примерно 195 Па до 295 Па при скорости прохождения воздуха в поперечном направлении 13.8 см/с) для минимизации дыхательного усилия пользователя. Кроме того, фильтрующие слои должны быть достаточно гибкими и характеризоваться достаточным сопротивлением поперечно приложенной силе, так, чтобы они в целом могли сохранять свою структуру в обычных условиях эксплуатации. Примеры улавливающих частицы фильтров включают одно или более полотен из тонких неорганических волокон (например, стекловолокна), или полимерных синтетических волокон. Полотна из синтетических волокон могут включать электрически заряженные полимерные микроволокна, получаемые с помощью процессов типа плавки с продувкой. Особенно подходящими для приложений, в которых требуется улавливание частиц, являются полиолефиновые микроволокна, сформированные из полипропилена и электрически заряженные. Альтернативные типы фильтрующих слоев могут содержать абсорбирующие компоненты для удаления из вдыхаемого воздуха опасных азов или запахов. Абсорбенты могут включать порошки или гранулы, связанные в фильтрующем слое адгезивами, связующими или волокнистыми структурами (см. патенты США № 3 971 373 (автор Braun). Абсорбирующий слой может быть сформирован способом нанесения покрытия на основу, такую как волокнистая или сетчатая пена, в результате чего образуется тонкий сцепленный с ней слой. Абсорбирующие материалы могут включать активированные угли, химически обработанные или необработанные, пористые глиноземно-кремнеземные каталитические основы, а также частицы оксида алюминия. Пример абсорбирующего фильтрующего элемента, который может быть сформирован в различных конфигурациях, представлен в патенте США № 6391429 (автор Senkus и др.).

Фильтрующий слой, как правило, подбирается в соответствии с требуемым фильтрующим действием и предназначен для удаления большой доли частиц и/или прочих загрязняющих веществ из проходящего через него потока воздуха. Для волокнистых фильтрующих слоев подбираются волокна в зависимости от фильтруемого вещества и, как правило, таким образом, чтобы в процессе формования волокна не связывались друг с другом. Как указывалось выше, фильтрующий слой может иметь различные формы и размеры, его типичная толщина составляет от примерно 0.2 мм до 1 см, более типичная - от 0.3 мм до 0.5 мм, и он может быть практически плоским полотном или гофрированным для увеличения площади поверхности - смотри, например, патенты США № 5804295 и 5656368 (авторы Braun и др.).

Фильтрующий слой может также включать многочисленные фильтрующие слои, соединенные между собой с помощью адгезива или иными способами. В качестве фильтрующего материала для формирования фильтрующего слоя может использоваться практически любой известный (или который будет разработан в будущем) подходящий материал. Наиболее подходящими являются полотна из волокон, полученных способом плавки с продувкой (см., например, публикацию: Wente, Van A., Superfine Thermoplastic Fibers, 48 Indus. Engn. Chem., 1342 et seq. (1956)), и особенно из волокон, несущих устойчивый электрический заряд (см., например, патент США № 4215682, авторы Kubik и др.). Такие волокна, полученные плавкой с продувкой, могут быть микроволокнами, имеющими эффективный диаметр менее чем 20 мкм (часто называемые волокнами типа BMF, от "blown microfiber"), как правило от примерно 1 мкм до примерно 12 мкм. Эффективный диаметр волокна может быть определен, как описано в публикации Davies, С.N., The Separation Of Airborne Dust Particles, Institution Of Mechanical Engineers, London, Proceedings IB, 1952. Особенно предпочтительными являются полотна из волокон типа BMF, сформированные из полипропилена, поли(4-метил-1-пентена) и их сочетаний. Подходят также волокна для волокнистых пленок (см. патент США № 31285, автор van Turnhout), а также полотна из вискозных волокон, полотна из стекловолокон, волокон, полученных методом выдувания из раствора или электростатически распыленных волокон, особенно в виде микропленки. Волокнам может сообщаться электрический заряд за счет контакта волокон с водой, как описано в патентах США № 6824718 (авторы Eitzman и др.), 6783574 (авторы Angadjivand и др.), 6743464 (авторы Insley и др.), 6454986 и 6406657 (авторы Eitzman и др.), 6375886 и 5496507 (авторы Angadjivand и др.). Волокнам может сообщаться электрический заряд способом коронного разряда, как описано в патенте США № 4588537 (авторы Klasse и др.), или способом трибоэлектрического заряда, как описано в патенте США № 4798850 (автор Brown). Кроме того, для усиления фильтрующих свойств полотен, сформированных способом гидрозаряжания, в волокна могут быть введены добавки (см. патент США № 5908598, авторы Rousseau и др.). В частности, для улучшения фильтрования загрязнений типа маслянистого тумана на поверхность волокон фильтрующего слоя могут быть нанесены атомы фтора (см. патенты США № 6398847 B1, 6397458 B1, and 6409806 В1, авторы Jones и др.). Плотность фильтрующих слоев с несущими устойчивый заряд волокнами BMF составляет, как правило, от 10 до 100 г/м² . Плотность фильтрующих слоев, электрически заряженных способом, описанным, например, в патенте № 5496507, и несущих атомы фтора, введенные способом, описанным в патентах авторов Jones и др., составляет от примерно 20 г/м ² до примерно 40 г/м² и от примерно 10 г/м ² до примерно 30 г/м² соответственно.

Для создания гладкой поверхности, контактирующей с лицом пользователя, может использоваться внутреннее покровное полотно, а для улавливания отделяющихся волокон основы маски, а также для придания изделию эстетического вида может использоваться внешнее покровное полотно. Покровное полотно, как правило, не вносит существенного улучшения в фильтрующие характеристики фильтрующего элемента, хотя и может работать как предварительный фильтр, будучи расположенным на внешней стороне фильтрующего слоя (т.е. перед ним по ходу движения воздуха). Для обеспечения требуемой степени комфорта внутреннее покровное полотно предпочтительно должно иметь сравнительно низкую поверхностную плотность и быть сформированным из сравнительно тонких волокон. В частности, покровное полотно может иметь поверхностную плотность от примерно 5 до примерно 50 г/м² (как правило, от 10 до 30 г/м²), а волокна должны быть мене чем 3.5 den (чаще - мене чем 2 den, а еще чаще - менее чем 1 den, но более чем 0.1 den). Волокна, используемые в покровных полотнах, часто имеют средний диаметр от примерно 5 до примерно 24 мкм, чаще - от примерно 7 до примерно 18 мкм, и наиболее часто - от примерно 8 до примерно 12 мкм. Материал покровного полотна может иметь некоторую степень эластичности (как правило, от 100 до 200% на разрыв), и может быть пластически деформируемым.

Подходящими материалами для покровных полотен являются материалы из продувных микроволокон (типа BMF), в частности полиолефиновые материалы типа BMF, например, полипропиленовые материалы типа BMF (включая полипропиленовые смеси, а также смеси полиэтилена и полипропилена). Подходящий процесс для производства материалов типа BMF для покровного полотна описан в патенте США № 4013816 (авторы Sabee и др.). Полотно может быть сформировано путем сбора волокон на гладкой поверхности, как правило, на барабане с гладкой поверхностью. Могут быть также использованы волокна типа спанбонд.

Типичное покровное полотно может быть изготовлено из полипропилена или полипропилен/полиолефиновой смеси, содержащей 50% или более полипропилена по весу. Опыт показал, что такие материалы имеют высокую степень мягкости и обеспечивают достаточный комфорт для пользователя, а также, если фильтрующий материал является полипропиленовым материалом типа BMF, он хорошо скрепляется с фильтрующим материалом без необходимости использовать какой-либо адгезив между слоями. Полиолефиновые материалы, подходящие для использования в качестве покровных полотен, могут включать, например, один полипропилен, смесь двух полипропиленов, смеси полипропилена и полиэтилена, смеси полипропилена и поли(4-метил-1-пентена) и/или смеси полипропилена и полибутилена. Примером волокна для покровного полотна является пропиленовое волокно типа BMF, изготовленные из полипропиленовой смолы Escorene 3505 G корпорации Exxon, имеющие поверхностную плотность около 25 г/м² и волокна в диапазоне 0.2 до 3.1 den (со средним значением около 0.8 den, измеренном для 100 волокон). Другим подходящим волокном является полипропилен/полиэтиленовые волокна типа BMF (изготавливаемые из смеси, содержащей 85% смолы Escorene 3505 G и 15% этилен/ -олефинового сополимера Exact 4023, также производства корпорации Еххоn), имеющие поверхностную плотность около 25 г/м ² и среднее значение около 0.8 den. Подходящими материалами типа спанбонд являются материалы, предлагаемые Corovin GmbH (Пайне, Германия) под торговыми названиями "Corosoft Plus 20", "Corosoft Classic 20" и "Corovin PP-S-14", а также кардный пропилен-вискозный материал, предлагаемый J.W.Suominen OY (Накила, Финляндия) под торговым названием 370/15.

Предпочтительно, чтобы покровные полотна, используемые в соответствии с настоящим изобретением, имели как можно меньше выступающих из поверхности полотна волокон, то есть имели гладкую наружную поверхность. Примеры покровных полотен, которые могут использоваться в соответствии с настоящим изобретением, описаны, например, в патентах США № 6041782 (автор Angadjivand), и 6123077 (авторы Bostock и др.), и патенте WO 96/28216 А (авторы Bostock и др.).

Примеры способов испытания

1. Испытание жесткости на изгиб

Жесткость материала, использованного для изготовления опорной структуры, измерялась в соответствии с процедурой ASTM D 5342-97, разделы с 12.1 по 12.7. В соответствии с данной процедурой из пленки вырезались шесть образцов прямоугольной формы шириной примерно 24.5 мм и длиной примерно 70 мм. Образцы готовились, как будет описано ниже. Для проведения измерений жесткости опытных образцов использовался прибор Taber V-5, модель 150-Е производства Taber Corporation (Сев. Тонаванда, штат Нью-Йорк, США) в рабочем диапазоне от 10 до 100 единиц. По окончании измерений с экрана прибора записывались его показания, и вычислялся модуль жесткости по следующей формуле:

где показания прибора - значение сопротивления материала на изгиб, измеренное на приборе Taber по процедуре ASTM D 5342-97, разделы с 12.1 по 12.7.

Ширина - ширина образца пленки в см, равная 2.54 см.

Толщина - средняя толщина образца по результатам измерений, сделанных стандартным цифровым микрометром в пяти местах на равном расстоянии по длине.

Полученные значения жесткости для шести образцов усредняли и таким образом получали значение жесткости материала на изгиб.

Подготовка образцов

1. Измерение жесткости на изгиб

Образцы для измерения жесткости на изгиб готовились из полимера с тем же ингредиентным составом, что был использован для изготовлении опорной структуры респиратора. Для изготовления круглого участка пленки радиусом 114 мм и толщиной от 0.51 до 0.64 мм использовалось 40 г полимерного состава. Сначала 40 г полимерного состава выливались в двухвинтовой миксер BRABENDER тип 6 производства CW.Brabender instruments Inc. (Южный Хакенсак, штат Нью-Джерси, США). Миксер вращался со скоростью 75 об/мин, а температура состава поддерживалась на уровне 185°С. После перемешивания расплавленного состава в течение примерно 10 мин смесь помещали под пресс с усилием 44.5 кН, в результате чего получался круглый кусок пленки диаметром 114 мм и толщиной от 0.51 до 0.64 мм. Сжатие производилось при помощи набора горячих пластин с температурой 149°С. Используемый набор оборудования представлял собой пресс для формования под давлением Genesis 30 тонн производства WABASH Equipments (Вабаш, штат Индиана, США) Для измерения жесткости на изгиб из пленки вырезались образцы нужного размера (шириной 25.4 мм и длиной 70 мм).

2. Изготовление опорной структуры респиратора

Образцы опорной структуры респиратора изготавливались с помощью стандартного процесса инжеционного формования. Изготавливались две однополостные формы (внешняя и внутренняя) в соответствии с требуемой геометрией рамы, показанной на фиг.1-2. В свободном состоянии, или пока она была еще в форме, размеры опорной структуры составляли 115 мм сверху вниз и 120 мм слева направо. Расстояние измерялось по прямой линии между верхней и нижней точками периметра и между двумя живыми шарнирами соответственно, пока респиратор находился в ненапряженном состоянии. Толщина протяженных в поперечном направлении элементов, которые составляли опорную структуру, должна была составить 2.5 мм. Для более легкого извлечения опорной структуры из формы протяженным в поперечном направлении элементам придавалось трапециевидное сечение. Площадь поперечного сечения протяженных в поперечном направлении элементов составляла от 7.5 до 12 мм².

Для инжекционного формования использовался пресс Toshiba VIS-6 110 тонн, а условия и установочные параметры процесса формования приведены в таблице 1.

Таблица 1: Параметры процесса инжекционного формования опорной структуры респиратора
Параметр процесса	Установленное значение	Единица измерения
Длительность цикла	40	с
Время впрыска	3	с
Время заполнения	0.86	с
Время загрузки	1-2	с
Время охлаждения	12	с
Время впрыска	276	МПа
Температура сосуда (у сопла, спереди, по центру и сзади	204	°С

Для получения требуемых свойств опорной структуры для ее изготовления использовались полимеры в составе и количествах, указанных в таблице 2.

3. Изготовление фильтрующего элемента респиратора

Фильтрующие элементы респираторов формировались из двух слоев нетканого волокнистого, несущего устойчивый заряд материала шириной 254 мм, ламинированных между одним внешним слоем белого нетканого волокнистого материала типа спанбонд плотностью 50 г/м² и одним внутренним слоем белого нетканого волокнистого материала типа спанбонд плотностью 22 г/м² той же толщины. Оба слоя нетканого волокнистого материала были изготовлены из полипропилена. Несущий устойчивый заряд фильтрующий материал был стандартным фильтрующим материалом, используемым в респираторах 3М 8511 N 95. Лист ламинированного полотна нарезался на куски длиной 254 мм, чтобы получился квадрат перед формированием из него элемента в форме чашки, имеющего трехмерную складку, протяженную в поперечном направлении через фильтрующий элемент.

Как показано на фиг.8, где пунктирные линии означают линии складок, а сплошные линии представляют собой сварные швы (или граничные линии 74а и 74b на фиг.7), сложная трехмерная складка (поз.80 на фиг.7) формировалась с помощью ультразвуковой сварки двух кривых одинакового радиуса кривизны 74а и 74b, равного 258.5 мм. Расстояние между вершинами кривых составляло 40 мм, а концы кривых сходились в правой и левой точках, расположенных на расстоянии примерно 202 мм друг от друга. Первая кривая 74b образовывалась в результате складывания ламинированного фильтрующего материала вдоль линии 90 первой складки на расстоянии минимум 76 мм от одного из краев ламинированного полотна. Вторая кривая 74а формировалась за счет сварки по второй кривой линии после складывания ламинированного полотна вдоль линии 92 второй складки, расположенной на расстоянии 62 мм от линии 90 первой складки. Как только были сформированы обе кривые, образующие трехмерную складку, удалялся избыток материала за пределами кривых линий. Затем многослойный материал складывался по вертикальной осевой линии 94, и сваривалась граничная линия 82 (фиг.7), начиная на расстоянии 51 мм от вершины второй кривой линии, как показано фиг.8. На данном этапе удалялся весь излишний материал и формировалась чашка, хорошо прилегающая к опорной структуре респиратора. Для формирования швов использовалась ультразвуковая сварка. Для ультразвуковой сварки использовался набор сварочного оборудования Branson 2000ae Ultrasonic, а источник питания устанавливался на максимальную мощность, 100%-ную амплитуду и давление воздуха 483 МПа.

4. Прочие компоненты респиратора

Лицевое уплотнение: стандартное лицевое уплотнение респираторов серии 3М 4000.

Носовой зажим: стандартный носовой зажим респираторов 3М 8210 Plus N 95.

Головная лента: Стандартный материал, используемый в респираторах 3М 8210 Plus N 95, но белого цвета. Желтый пигмент, используемый для респираторов 3М 8210 Plus, не использовался.

Пряжка: использовалась пряжка, аналогичная пряжке с обратным сложением ремешка, с гибким шарниром для удобной настройки материала головной ленты.

Выдыхательный клапан: клапан 3М Cool Flow от респиратора модели 8511.

5. Сборка респиратора

Материал лицевого уплотнения нарезался на куски размером примерно 140 мм на 180 мм. Затем с помощью пробойника делалось овальное отверстие размером примерно 125 м на 70 мм, расположенное по центру лицевого уплотнения. Затем лицевое уплотнение с прорезанным вертикальным отверстием прикреплялось к фильтрующему элементу респиратора, как описано выше. Крепление лицевого уплотнения к фильтрующему элементу производилось при помощи того же сварочного оборудования и при тех же настройках процесса, что использовались для изготовления фильтрующего элемента. Основание для сварки имело форму овала шириной примерно 168 мм и длиной примерно 114 мм. После скрепления лицевого уплотнения с фильтрующим элементом удалялся избыток материала вокруг линии сварки. На внешнюю сторону собранного фильтрующего элемента устанавливался носовой зажим. После этого предварительно собранный фильтрующий вставлялся в опорную структуру в требуемой ориентации. При этом сложная трехмерная складка оказывалась между протяженными в поперечном направлении элементами 27 и 40, как показано на фиг.1 и 2. Для формирования точек скрепления между опорной структурой и фильтрующим элементом с интервалами от 20 до 25 мм вдоль каждого протяженного в поперечном направлении элемента использовался набор оборудования для ручной ультразвуковой сварки Branson Е-150 при 100%-ной выходной мощности и длительности сварки 1.0 с. К фланцам 48а и 48b для крепления ремней прикреплялось четыре пряжки с помощью высокопрочных скоб Stanley размером 12.7 мм по обеим сторонам опорной структуры, ниже живых шарниров 96. И в завершение процесса сборки респиратора через пряжки пропускался отрезок материала плетеной головной ленты длиной 450 мм. К основе маски прикреплялся клапан, привариваемый к раме с помощью ультразвуковой сварки.

Результаты испытаний жесткости на изгиб

Ингредиентный состав согласно таблице 2 был подобран для обеспечения характеристик прочности и гибкости, необходимых опорной структуре. Результаты измерений жесткости и расчета модуля упругости материала опорной структуры приведены в таблице 3.

Таблица 3:Жесткость на изгиб материала опорной структуры респиратора
Образец	Толщина, см	Жесткость по прибору Taber, г·см	Жесткость на изгиб, МПа
1	0.0627	14.5	173
2	0.0594	16.9	230
3	0.0561	11.9	199
4	0.0508	9.3	209
5	0.0546	11.3	205
6	0.0561	10.7	196
среднее значение	0.0563	12.4	202
среднеквадратичное отклонение	0.042	2.8	18.7

Приведенные в таблице 3 данные показывают, что жесткость на изгиб материала опорной структуры респиратора составляет около 200 МПа.

В настоящее изобретение возможно внесение различных изменений, не нарушающих его сущности и назначения. Соответственно, настоящее изобретение не ограничивается приведенным выше описанием, а ограничивается лишь прилагаемой формулой и ее эквивалентами.

Настоящее изобретение может быть успешно реализовано в отсутствии какого-либо элемента, не упоминаемого явно в настоящем описании.

Все патенты и патентные заявки, на которые приводятся ссылки в настоящем документе, в том числе в разделе «Уровень Техники», упоминаются здесь исключительно с целью ссылки. Если какое-либо значение или определение понятия противоречит значению или определению данного понятия в документе, на который делается ссылка, следует руководствоваться значением или определением данного понятия, содержащимся в данном документе.