KR20100017287A

KR20100017287A - 유지보수 불필요 김서림 방지 호흡기

Info

Publication number: KR20100017287A
Application number: KR1020097024401A
Authority: KR
Inventors: 존 엠 페이서; 오드라 에이 윌슨; 크리스토퍼 피 헨더슨
Original assignee: 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
Priority date: 2007-05-03
Filing date: 2008-03-26
Publication date: 2010-02-16
Also published as: US20210316174A1; EP2146595A1; US11904191B2; WO2008137224A1; US9770611B2; PL2146595T3; CN101668444A; BRPI0809787B1; US11135460B2; EP2146595B1; BRPI0809787A2; ES2449146T3; CN101668444B; JP2010525876A; US20170368384A1; KR101471224B1; US20230356011A1; JP5520817B2; US20080271737A1

Abstract

본 발명은 하니스(14) 및 공기 투과성 마스크 본체(12)를 포함하는 호흡기(10)에 관한 것이다. 마스크 본체(12)는 만곡 영역(40) 및 주 여과 영역(44)을 구비하고, 필터 매체의 층을 포함하는 적어도 하나의 부직 섬유 웨브를 포함한다. 마스크 본체(12)의 만곡 영역(40)은 주 여과 영역(44)보다 기류에 대한 저항이 크게 나타난다. 이러한 기류에 대한 저항은 추가적인 재료를 마스크 본체에 부가함이 없이 만곡 영역(40) 내에서 복수의 부직 섬유 층들의 고유 구조의 변경을 통해 달성된다. 고유 구조의 변경은 안경류 김서림 방지를 돕는다.

마스크, 호흡기, 착용, 부직 섬유, 오염물, 김서림, 하니스

Description

유지보수 불필요 김서림 방지 호흡기{MAINTENANCE-FREE ANTI-FOG RESPIRATOR}

본 발명은 마스크 본체의 만곡 영역에 본질적으로 내장된 김서림 방지 특징부를 갖는 유지보수 불필요 호흡기에 관한 것이다.

유지보수 불필요 호흡기(때때로, 필터식 안면 마스크 또는 필터식 안면 피스 로 언급됨)는 통상 사람의 호흡 경로에 걸쳐 착용되어, 불순물 또는 오염물이 착용자에 의해 흡입되는 것을 방지한다. 유지보수 불필요 호흡기는 전형적으로 마스크 본체 및 하니스(harness)를 포함하고, 부착식 필터 카트리지 또는 삽입 성형된 필터 요소(예를 들어, 브라운(Braun)의 미국 특허 제4,790,306호 참조)를 갖는 것과 대비되는 바와 같이 마스크 본체 자체에 통합된 필터 재료를 구비하여 주위 공기로부터 오염물을 제거한다.

오염물이 필터 매체를 통과하지 않고 의도하지 않게 마스크 내부로 진입하지 않도록 하는 것을 보장하기 위해, 유지보수 불필요 호흡기는 착용자의 안면에 밀착 착용하도록 설계되었다. 종래의 유지보수 불필요 호흡기는 대부분 볼과 턱 위에 걸쳐 사람의 안면의 윤곽에 일치될 수 있다. 그러나, 코 영역에서는 복잡한 윤곽 변화가 있어, 이는 밀착 착용이 달성되는 것을 더 어렵게 한다. 밀착 착용이 이루어지지 못하면, 공기가 필터 매체를 통과하지 않고서 호흡기 내부로 들어오거나 내 부를 빠져나갈 수 있다. 이러한 상황에서, 오염물은 착용자의 호흡 경로로 들어갈 수 있고, 다른 사람 또는 물건이 착용자에 의해 호기되는 오염물에 노출될 수 있다. 또한, 착용자의 안경류가 흐리게 될 수 있으며, 이는 당연히 착용자의 시계를 더 악화시키고 사용자 및 다른 이들에게 더 위험한 상태를 발생시킨다.

착용자의 안경류의 김서림 방지를 위해, 코 클립이 통상 유지보수 불필요 호흡기 상에 사용된다. 종래의 코 클립은 알루미늄의 가단성(malleable) 선형 스트립의 형태이다(예를 들어, 미국 특허 제5,307,796호, 제4,600,002호, 제3,603,315호 참조; 또한 영국 특허 출원 GB 2,103,491A호 참조). 보다 최근의 생산품은 코 영역에서의 착용을 개선하기 위해 "M"자 형상의 가단성 금속의 밴드(카스티글리원(Castiglione)의 미국 특허 제5,558,089호 및 Des. 412,573호 참조), 또는 탄성 부하식 변형 가능한 플라스틱(미국 특허 공개 제2007/0044803A1호 및 특허 출원 제11/236,283호 참조)을 사용한다. 또한, 착용 개선 및 안경류 김서림 방지를 위해 마스크의 상단 섹션 상에 통상적으로 코 발포체(nose foam)가 사용된다(미국 특허 출원 제11/553,082호 및 제11/459,949호 참조). 비록, 코 클립 및 코 발포체가 착용자의 코에 걸쳐 밀착 착용을 제공하여 안경류의 김서림 문제를 방지하는 것을 도울 수 있지만, 착용자의 안경류가 마스크 본체를 통해 마스크 내부를 떠나는 공기에 의해 김이 서릴 수 있는 위험은 여전히 존재한다. 즉, 마스크가 코 영역에서 착용자의 안면에 적절하게 착용된 경우라도, 안경류는 만곡 영역에서 마스크 본체를 통해 밀려나가는 따뜻하고 습한 호기에 의해 김이 서릴 수 있다.

따라서, 유지보수 불필요 호흡기를 개발하는 당업자는 마스크 본체를 통해 마스크 내부로부터 적절하게 제거되는 공기에 의해 야기되는 안경류 김서림을 방지하기 위해 다른 대책을 강구하였다. 이러한 개발에 대한 일부 예들이 다음의 일본 특허 공개, 즉 제2005-13492호, 제92-39050호, 제2003-236000호, 제2001-161843호, 제2001-204833호, 제2003-236000호, 제2005-13492호, 제2001-161843호 및 평9-239050호와, 미국 특허 제6,520,181호에 개시되어 있다. 앞서 인용된 코 클립 및 코 발포체 특징부와 같이, 이러한 개발에 있어서, 추가 항목이 마스크 본체의 만곡 영역에 추가되어 호기가 호흡기의 이 부분을 통과하는 것을 방지한다. 종래 기술이 안경류 김서림 방지의 필요성을 다루었지만, 이 문제를 취급하기 위해 기존의 마스크 본체의 구성요소를 사용하는 방식으로는 이루어지지 않았다.

발명의 개요

본 발명은 (a) 하니스와; (b) 만곡 영역 및 주 여과 영역을 포함하고 적어도 하나의 부직 섬유 웨브를 포함하는 마스크 본체를 포함하는 신규한 유지보수 불필요 호흡기를 제공한다. 부직 섬유 웨브는 여과층을 포함하고, 마스크 본체의 만곡 영역은 그의 고유 구조의 변경으로 만곡 영역을 가로지른 압력 강하를 현저하게 증가시킨다. 압력 강하의 증가는 만곡 영역에서 마스크 본체에 추가의 재료 또는 항목을 부가하지 않고서 부직 섬유 웨브의 고유 구조에 대한 변경을 통해 달성된다.

본 발명은 김서림 방지라는 목적을 달성하기 위해 만곡 영역에서 마스크 본체에 추가의 재료 또는 항목을 부가하기보다는 오히려 마스크 본체의 만곡 영역에서 부직 섬유 층들 중 적어도 하나의 고유 구조의 변경에 따른다는 점에서 종래의 유지보수 불필요 호흡기와 상이하다. 본 발명자들은, 만곡 영역에서 마스크 본체 의 고유 구조를 변경함으로써, 기류에 대한 저항 증가가 발생할 수 있으며, 이는 공기가 만곡 영역을 통하기보다는 오히려 주 여과 영역을 통해 마스크 본체를 빠져나가도록 조장한다는 것을 발견하였다. 호기가 주 여과 영역을 통해 마스크를 빠져나가는 경우, 착용자의 안경류에 김서림이 발생할 가능성이 적게 된다.

본 발명의 이들 및 다른 이점은 동일한 도면 부호가 동일한 부분을 나타내도록 사용되는 본 발명의 상세한 설명 및 도면에서 더욱 완전하게 설명 및 도시된다. 그러나, 도면 및 설명은 예시의 목적만을 가지며 본 발명의 범주를 부당하게 제한하는 방식으로 읽혀져서는 안 된다는 것을 이해하여야 한다.

용어

본 명세서에서, 다음의 용어는 기술된 바와 같은 정의를 가질 것이다.

"고유 구조를 변경함"은, 호기 밸브, 코 발포체 또는 하니스의 부착을 수용하기 위해, 마스크 본체의 여러 층(들)을 그의 주연부에서 함께 결합하는 것, 또는 달리 층(들)을 변경하는 것에 관한 변경을 제외하고, 마스크 본체의 웨브, 섬유, 필라멘트 또는 스트랜드와 같은 부분의 상호 관계 및/또는 배열의 본질적인 특징 또는 구성을 하나의 형태에서 다른 형태로 변경하는 것을 의미한다.

"중심 패널"은 상부 패널과 하부 패널 사이에 위치되는 패널을 의미한다.

"중심 평면"은 마스크를 그의 가로방향 치수에 대해 수직으로 양분하는 평면을 의미한다.

"깨끗한 공기"는 오염물을 제거하기 위해 여과된 소정 체적의 대기 중의 주위 공기를 의미한다.

"포함하다(또는 포함하는)"는 특허 용어에서 표준인 것과 같은 그의 정의를 의미하는데, "포함하다", "갖는", 또는 "함유하는"과 대체로 동의어인 개방형 용어이다. "포함하다", "구비하다", "갖는", "함유하는" 및 이의 변형이 일반적으로 사용되는 개방형 용어이지만, 본 발명은 또한 유지보수 불필요 호흡기의 의도된 기능을 제공하는 데 있어서의 성능에 대해 악영향을 미치는 것 또는 요소만을 배제한다는 점에서 반개방형 용어인 "본질적으로 ~로 이루어진"과 같은 더 좁은 용어를 사용하여 적합하게 설명될 수도 있다.

"오염물"은 대체로 입자(예를 들어, 유기 증기 등)인 것으로 여겨지지 않을 수 있지만 호기 유동 스트림 내의 공기를 포함한 공기 내에 현탁될 수 있는 입자(먼지, 안개 및 연무) 및/또는 다른 물질을 의미한다.

"가로방향 치수(crosswise dimension)"는 호흡기가 착용된 때 착용자의 코를 가로질러 연장하는 치수이다.

"눈 영역"은 호흡기가 착용된 때, 착용자의 눈 각각의 아래에 있는 부분을 의미한다.

"여과층"은 하나 이상의 재료 층을 의미하며, 층(들)은 그를 통과하는 공기 스트림으로부터 (입자와 같은) 오염물을 주로 제거하기 위하여 구성된다.

"하니스"(harness)는 마스크 본체를 착용자의 안면 상에 지지하는 것을 보조하는 구조물 또는 부품들의 조합을 의미한다.

"일체형"은 전체의 일부여서 그에 부착되는 별도의 편부가 아닌 것을 의미한다.

"항목"은 물품 또는 유닛을 의미한다.

"경계선"은 절첩부, 시임(seam), 용접선, 접합선, 봉제선, 힌지선 및/또는 이들의 임의의 조합을 의미한다.

"하부 패널"은 사람이 호흡기를 착용할 때 착용자의 턱 아래로 연장되거나 턱과 접촉하는 패널을 의미한다.

"마스크 본체"는 적어도 사람의 코와 입 위에 걸쳐 착용될 수 있으며 외부 기체 공간으로부터 분리된 내부 기체 공간을 형성하는 데 도움을 주는 공기 투과성 구조물을 의미한다.

"재료"는 기재 또는 물건을 의미한다.

"부직 섬유 웨브"는 함께 직조되지는 않았지만 그럼에도 하나의 질량체로서 함께 취급될 수 있는 섬유를 의미한다.

"코 클립"은 적어도 착용자의 코 주위에서 밀봉을 개선하기 위해 마스크 본체 상에 사용하도록 구성된 기계 장치(코 발포체와는 상이함)를 의미한다.

"코 발포체"는 호흡기를 착용할 때 코 위에 걸쳐서 착용자의 편안함 및/또는 착용감을 개선하기 위해 마스크 본체의 내부에 배치되도록 구성된 발포체 같은 재료를 의미한다.

"코 영역"은 호흡기를 착용할 때 사람의 코 위에 걸쳐 존재하는 부분을 의미한다.

"주연부"는 마스크 본체의 에지를 의미한다.

"중합체"는 규칙적으로 또는 불규칙적으로 배열된, 반복되는 화학 단위를 함 유하는 재료를 의미한다.

"중합체의" 및 "가소성의"는 각각 주로 하나 이상의 중합체를 포함하고 또한 다른 성분을 포함할 수 있는 재료를 의미한다.

"주 여과 영역"은 낮은 압력 강하를 나타내고 여과층을 포함하는 마스크 본체의 일부를 의미한다.

"호흡기"는 사람의 호흡 계통으로 공기가 진입하기 전에 공기를 여과하기 위해 사람에 의해 착용되는 기구를 의미한다.

"현저하게 증가하다"는 그 증가가 측정 가능하고 측정 오차를 넘어서는 것을 의미한다.

"만곡 영역"은, 호흡기를 착용할 때 착용자의 눈 및/또는 안와(eye orbital) 아래에 있는 마스크 본체의 영역의 일부와 코 영역을 의미하며 도 1, 도 4 및 도 5를 참조하여 이하에서 더 상세하게 설명된다.

"상부 패널"은 호흡기를 착용할 때 코 영역 위와 착용자의 눈 아래에 걸쳐 연장되는 패널을 의미한다.

도 1은 본 발명에 따른 유지보수 불필요 호흡기(10)의 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 유지보수 불필요 호흡기(10)의 정면도.

도 3은 본 발명에 따른 마스크 본체(12)의 배면도.

도 4는 본 발명에 따른 마스크 본체(12)의 평면도.

도 5는 본 발명에 따른 마스크 본체(12)의 우측면도.

도 6은 사람의 안면 상에 도시된 본 발명에 따른 유지보수 불필요 호흡기(10)의 측면도.

도 7은 절첩 상태로 도시된 본 발명에 따른 유지보수 불필요 호흡기(10)의 배면도.

도 8은 도 7의 선 8-8을 따라 취해진 유지보수 불필요 호흡기(10)의 단면도.

도 9a 및 도 9b는 각각 도 8의 영역(9a, 9b)으로부터 취해진 중심 및 상부 패널(18, 16)의 확대 단면도.

도 10a 내지 도 10d는 본 발명에 따른 마스크 본체(12)의 만곡 영역(40)에 사용될 수 있는 다양한 용접 패턴을 도시하는 도면.

본 발명의 실시에 있어서, 호흡기 착용자의 안경류의 김서림을 방지하는데 유리한 호흡기 구성의 개선이 제공된다. 신규한 본 발명의 유지보수 불필요 호흡기는 사람의 코와 입 위에 걸쳐 착용하도록 구성된 마스크 본체를 포함한다. 마스크 본체의 만곡 영역에서, 여러 층(들)의 고유 구조가 변경되어 압력 강하를 현저하게 증가시킨다. 만곡 영역에서의 압력 강하 증가는 호기가 마스크 본체의 다른 영역을 통해 내부 기체 공간을 빠져나가도록 조장한다. 호기가 만곡 영역을 통과하려는 경향이 적기 때문에, 안경류 상에 응축된 호기 형성에 있어서 이에 부수적인 감소가 있을 수 있다.

도 1 및 도 2는 마스크 본체(12) 및 하니스(14)를 포함하는 평탄 절첩식 호흡기(10)의 일 예를 도시한다. 마스크 본체(12)는 상부 패널(16), 중심 패널(18) 및 하부 패널(20)을 포함하는 복수의 패널을 포함한다. 마스크 본체(12)는 안면 접촉 주연부(21)에서 착용자의 안면과 결합하도록 구성된다. 전형적으로, 마스크 본체(12)를 구성할 수 있는 여러 층들은 용접, 접합, 접착제, 꿰맴(stitching), 또는 다른 적합한 수단에 의해 주연부(21)에서 함께 결합된다.

도 3 내지 도 5는 특히 마스크 본체(12) 및 그의 다중 패널형 구성을 도시한다. 중심 패널(18)은 제1 및 제2 경계선(24, 26)에 의해 상부 패널(16) 및 하부 패널(20)로부터 분리된다. 상부 및 하부 패널(16, 20)은 각각, 마스크가 보관을 위해 절첩될 때 중심 패널(18)의 배면 또는 내부 표면(28)을 향해 내측으로 절첩될 수 있으며, 착용자의 안면 상에 위치하도록 외측으로 개방될 수 있다(도 6). 마스크 본체(12)가 그의 개방 형태로부터 그의 폐쇄 형태로 또는 그 반대로 취해질 때, 상부 및 하부 패널(16, 20)은 각각 제1 및 제2 경계선(24, 26)을 중심으로 회전한다. 이러한 점에서, 제1 및 제2 경계선(24, 26)은 각각 상부 및 하부 패널(16, 20)에 대한 제1 및 제2 힌지 또는 축으로서 작용한다. 마스크 본체(12)에는 또한 하니스(14)의 고정을 위한 영역을 제공하는 제1 및 제2 탭(30, 32)이 제공될 수 있으며, 이는 스트랩 또는 탄성 밴드(34)를 포함할 수 있다. 이러한 탭의 일 예는 헨더슨(Henderson) 등의 미국 특허 D449,377호에 도시된다. 스트랩 또는 밴드(34)는 각각의 대향 측면 탭(30, 32)에서 마스크 본체(12)에 스테이플 결합, 용접, 접착, 또는 달리 고정되어, 마스크가 착용될 때, 착용자의 안면에 대해 마스크 본체(12)를 유지한다. 초음파 용접을 이용하여 마스크 본체에 하니스를 체결하는데 사용될 수 있는 압축 요소의 일 예가 카스티글리원의 미국 특허 제6,729,332호 및 제6,705,317호에서 설명된다. 밴드는 또한 별도의 부착 요소를 사용하지 않고서 마스크 본체에 직접 용접될 수도 있다(휴(Xue) 등의 미국 특허 제6,332,465호 참조). 가능하게 사용될 수 있는 다른 하니스의 예들이 브로스트롬(Brostrom) 등의 미국 특허 제5,394,568호 및 세팔라(Seppala) 등의 제5,237,986호 및 브로스트롬 등의 유럽 특허 EP 608684A호에서 설명된다. 상부 패널(16)은 또한 알루미늄과 같은 금속의 가단성 스트립을 포함할 수 있는 코 클립(36)을 포함할 수 있으며, 금속 스트립은 호흡기를 코 영역에서 착용자 안면의 형태에 맞도록 손가락의 힘만으로 정합될 수 있다. 적합한 코 클립(36)의 일 예가 카스티글리원의 미국 특허 제5,558,089호 및 Des.412,573호에 도시 및 설명된다. 다른 예들이 미국 특허 공개 제2007/0044803A1호 및 출원 제11/236,283호에 도시된다. 코 위와 눈 아래에서의 착용을 개선하기 위해, 마스크 본체는 본 명세서와 동일자로 출원된 발명의 명칭이 마스크 상단 섹션의 대향 측면 상에 오목부를 갖는 유지보수 불필요 호흡기(Maintenance-free Respirator that has Concave Portions on Opposing Sides of Mask Top Section)"인 공계류 중인 미국 특허 출원 제11/743,734호에서 설명된 바와 같이 상부 패널 상의 주연부를 따라 조각될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 호흡기(10)는 또한 상부 패널(16)의 내측 주연부를 따라 내향 배치되는 코 발포체(38)를 포함할 수 있다. 코 발포체(38)는 또한 마스크 본체의 전체 주연부 둘레에 연장될 수 있으며, 마스크 착용시 착용자의 안면과 접촉하는 감온변색 착용 표시 재료(thermochromic fit-indicating material)를 포함할 수 있다. 안면 접촉으로 인한 열은 감온변색 재료가 변색을 일으켜 착용자로 하여금 적합한 착용이 이루어졌는지를 판단할 수 있도록 한다(스프링게트(Springett) 등의 미국 특허 제5,617,749호 참조). 적합한 코 발포체의 예들이 미국 특허 출원 제11/553,082호 및 제11/459,949호에 도시된다. 마스크 본체(11)는 착용자의 코와 입 둘레에 폐쇄된 공간을 형성하며, 착용자의 안면에 대하여 이격된 관계로 존재하는 곡선의 돌출 형상을 취할 수 있다. 본 발명의 평탄 절첩식 유지보수 불필요 호흡기는 보스톡 등의 미국 특허 제6,123,077호, 제6,484,722호, 제6,536,434호, 제6,568,392호, 제6,715,489호, 제6,722,366호, 제6,886,563호 및 제7,069,930호와, 미국 특허 공개 제 US2006/0180152A1호 및 유럽 특허 EP0814871B1호에 개시된 공정을 따라 제조될 수 있다. 본 발명의 평탄 절첩식 유지보수 불필요 호흡기는 또한 마스크 본체를 그의 절첩 상태로부터 개방하는 것을 도울 수 있는 하나 이상의 탭을 포함할 수 있다(본 명세서와 동일자로 출원된 발명의 명칭이 파지 가능한 탭을 포함하는 유지보수 불필요 평탄 절첩식 호흡기(Maintenance-Free Flat-Fold Respirator That Include A Graspable Tab)"인 미국 특허 출원 제11/743,723호 참조).

도면에 도시된 마스크 본체가 평탄 절첩식 유지보수 불필요 유형이지만, 유지보수 불필요 호흡기는 또한 성형된 마스크 본체를 사용할 수 있거나 또는 여러 다른 형상 및 구성을 이룰 수 있다. 다른 마스크 본체 형상의 예들이 크론저(Kronzer) 등의 미국 특허 제5,307,796호, 첸(Chen)의 D448,472호 및 D443,927호, 바우워스(Bowers)의 RE37,974호, 및 자푼티치(Japuntich)의 제4,827,924호에 도시된다. 성형된 마스크 본체가 크론저 등의 미국 특허 제7,131,442호, 스프링게트 등의 제6,827,764호, 앙가드지반트(Angadjivand) 등의 제6,923,182호, 스코브(Skov)의 제4,850,347호, 디루드(Dyrud) 등의 제4,807,619호, 및 버그(Berg)의 제4,536,440호에서 설명된다. 성형된 마스크 본체는 통상 여과층을 지지하기 위한 성형된 형상화 층을 포함한다.

도 1 내지 도 7의 각각은 상부 패널(16) 상에 위치되는 만곡 영역(40)을 도시한다. 도시된 바와 같이, 상부 패널(16)은 만곡 영역(40)에서 변경된 그의 고유 구조를 가졌다. 고유 구조의 변경은, 예를 들어 마스크 본체 구조를 접합 또는 용접함으로써 달성될 수 있다. 일 실시 형태에서, 스폿 용접부(42)의 의도된 패턴이 만곡 영역(40) 내에 그리고 만곡 영역 전반에 걸쳐 배치될 수 있다. 스폿 용접부(42)는 상부 패널(16)을 포함하는 여러 층(들)을 통해 연장될 수 있다. 즉, 용접부는 상부 패널(16)을 포함하는 섬유 및 개별 층(들)이 함께 융합되도록 할 수 있다. 개별 층(들) 및 섬유가 함께 융합되는 지점에서, 공기가 부직 섬유 웨브 및/또는 마스크 본체(12)를 포함하는 다른 재료를 통과할 기회가 적게 된다. 고유 구조에 대한 이러한 변경의 결과로서, 마스크 본체(12)의 만곡 영역(40)에서의 압력 강하가 증가하고, 바람직하게는 주 여과 영역(44)을 가로지르는 압력 강하보다 커진다. 만곡 영역에서의 압력 강하는 전형적으로 약 10 내지 약 100% 증가될 수 있다. 호기는 가장 적은 저항 경로를 따르기 때문에, 만곡 영역(40)을 통해서보다는 오히려 주 여과 영역(44)에서 마스크 본체(12)를 통과하려는 경향이 클 것이다. 따라서, 착용자의 안경류가 내부 기체 공간으로부터 외부 기체 공간으로 나가는 호기에 의해 김이 서리게 될 기회가 적게 된다. 스폿 용접부(42)의 의도된 패턴은 개별 층들을 함께 융합 또는 결합하기 위해, 예를 들어 초음파 용접 및/또는 임의의 다른 적합한 기술(예를 들어, 접착제 접합)에 의해 달성될 수 있다.

도 1, 도 4 및 도 5는 마스크 본체의 만곡 영역(40) 및 그의 특정 경계를 추가로 도시한다. 만곡 영역을 형성함에 있어서, 코 영역의 정점(45)이 먼저 위치된다. 만곡 영역의 외부 말단은 지점(47)이 위치될 때까지 정점(45)의 각 측면 상에 마스크 본체(12)의 주연부(21)를 따라 9 ㎝ 이동함으로써 위치된다. 따라서, 만약 끈이 주연부(21) 상에 놓여 있어서 지점(47)에 도달할 때까지 주연부를 따른다면, 끈은 지점(45)의 각 측면 상에 9 ㎝로, 18 ㎝의 전체 길이가 될 것이다. 제4 지점(49)이 또한 마스크 본체를 양분하는 선을 따라 주연부(21)로부터 5 ㎝ 떨어져 위치된다. 만곡 영역은 지점(47)과 지점(49)을 연결하는 직선과 주연부(21) 사이에 위치되는 마스크 본체의 표면 영역이다. 본질적으로 변경될 수 있는 영역은 만곡 영역의 전체 표면적의 약 1 내지 100%, 전형적으로는 만곡 영역의 전체 표면적의 약 2 내지 50%, 보다 전형적으로는 만곡 영역의 전체 표면적의 약 6 내지 10%를 포함할 수 있다. 만곡 영역의 고유 구조에 대한 변경은 가로방향 치수로 만곡 영역을 완전히 가로질러 연장될 필요는 없으나, 대부분의 코 영역 위에 걸쳐 그리고 바람직하게는 적어도 부분적으로 착용자의 눈 (눈 영역) 각각의 아래에 연장되는 것이 바람직하다. 압력 강하의 현저한 증가를 달성하기 위해 만곡 영역의 일부만이 변경될 필요가 있을 수 있다. 마스크 본체의 고유 구조의 변경은 또한, 여과에 유효한 표면적을 감소시키고 마스크 본체를 가로질러 전체 압력 강하를 증가시킬 수 있기 때문에 바람직하지 않을 수 있지만, 만곡 영역 외에서 이루어질 수 있다.

도 8은 절첩 상태의 마스크 본체를 도시하는 단면도이다. 도시된 바와 같이, 상단 및 하단 패널(16, 20)은 중심 패널(18)의 내부 표면(28)을 향해 접합부, 시임, 용접부 및/또는 절첩선(24, 26)을 중심으로 절첩될 수 있다. 하부 패널(20)은 자체에 추가로 절첩되어, 개방을 위해 더욱 용이하게 파지될 수 있다. 패널의 각각은 확대된 영역(9a, 9b)을 참조하여 이하에서 설명되는 바와 같이 구조적으로 상이할 수 있다.

도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이, 마스크 본체는 내부 커버 웨브(46), 강화층(48), 여과층(50) 및 외부 커버 웨브(52)를 포함하는 복수의 층을 포함할 수 있다. 층들은 접착제 접합 및 초음파 용접을 포함하는 다양한 기술을 이용하여 패널의 주연부에서 함께 결합될 수 있다. 주연부 접합 패턴의 예들이 헨더슨 등의 미국 특허 D416,323호에 도시된다. 이들 다양한 층들에 대한 설명 및 이들의 구성 방식이 이하에서 개시된다.

도 10a 내지 도 10d는 만곡 영역 상에 위치될 수 있는 다양한 패턴을 도시한다. 패턴은 마스크 본체의 만곡 영역에 용접될 수 있으며, 동일하거나 상이한 크기의 반복적인 일련의 스폿-용접부, 상표 또는 일련의 반복적인 상표를 포함할 수 있다. 패턴은 또한 마스크 본체를 양분하는 평면을 중심으로 대칭인 디자인일 수 있다.

강화층

마스크 본체는 선택적으로 하나 이상의 마스크 패널 내에 강화층을 포함할 수 있다. 강화층의 목적은 그 명칭에서 유추되는 바와 같이, 마스크 본체의 다른 패널(들) 또는 부품에 대해 상대적으로 패널(들)의 강성을 증가시키기 위한 것이다. 강화층은 착용자의 안면에서 마스크 본체를 지지하는 것을 도울 수 있다. 강화층은 임의의 패널 조합 내에 위치될 수 있으나, 바람직하게는 마스크 본체의 중심 패널에 위치된다. 마스크 본체의 중심을 지지하는 것은 사용자의 안면 밀봉을 돕도록 상단 및 하단 패널이 상대적으로 순응하면서 마스크 본체가 착용자의 코와 입 위로 접히는 것을 방지하는데 일조한다. 강화층은 패널(들)의 적층 구성 내의 임의의 지점에 위치될 수 있으며, 가장 전형적으로 외부 커버 웨브 상에 또는 그에 인접하게 위치된다.

강화층은 임의의 개수의 웨브 기반 재료로 형성될 수 있다. 이들 재료는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 등을 포함하는 통상 입수 가능한 임의의 개수의 중합체로 제조되는 개방 메시형 구조물을 포함할 수 있다. 강화층은 또한 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌으로 다시 제조되는 스펀본드(spun bond) 웨브 기반 재료로부터 얻을 수도 있다. 강화층의 두드러진 특성은 마스크 본체 내의 다른 층에 비해 상대적으로 그 강성이 크다는 점이다.

여과층

본 발명의 마스크 본체에 사용되는 여과층은 입자 포획 또는 기체 및 증기 유형일 수 있다. 여과층은, 예를 들어 액상 에어로졸 또는 액상 파편(splash)이 여과층을 통과하는 것을 방지하기 위해, 여과층의 일 측면으로부터 타 측면으로의 액체의 전달을 방지하는 장벽층을 또한 포함할 수 있다. 유사하거나 유사하지 않은 필터 유형의 다중층이 특정 적용예에 따라 본 발명의 여과층을 구성하도록 사용될 수 있다. 본 발명의 적층식 마스크 본체에 유익하게 채용되는 필터는 마스크 착용자의 호흡을 최소화하기 위해 압력 강하가 대체로 낮다(예를 들어, 초당 13.8센티미터의 면속도에서 약 196 내지 294 Pa(20 내지 30 ㎜H₂O) 미만). 추가적으로, 여과층은 가요성을 갖고, 이들 여과층이 예상되는 사용 조건하에서 탈층되지 않기에 충분한 전단 강도를 갖는다. 일반적으로, 전단 강도는 접착제 또는 형상화 층의 전단 강도보다 작다. 입자 포획 필터의 예에는 미세 무기 섬유(예를 들어, 섬유 유리) 또는 중합체 합성 섬유의 하나 이상의 웨브가 포함된다. 합성 섬유 웨브는 멜트블로잉(meltblowing)과 같은 공정으로 생산되는 일렉트릿 대전형 중합체 마이크로섬유(electret charged polymeric microfiber)를 포함할 수 있다. 비극성 포획 전하(non-polarized trapped charge)를 생성하기 위해 일렉트릿 대전된 폴리프로필렌으로 형성되는 폴리올레핀 마이크로섬유는 미립자 포획 적용예에 대한 특정 용도를 제공한다. 여과층은 또한 호흡 공기로부터 유해하거나 냄새나는 기체를 제거하기 위한 흡착제 성분을 포함할 수 있다. 흡착제는 접착제, 결합제 또는 섬유질 구조물에 의해 여과층에 구속되어 있는 분말 또는 미립자를 포함할 수 있다(브라운의 미국 특허 제3,971,373호 참조). 흡착제 층은 얇은 밀착층을 형성하기 위해, 섬유질 또는 망상의 발포체와 같은 기재를 코팅함으로써 형성될 수 있다. 화학적으로 처리되거나 또는 그렇지 않은 활성탄, 다공성 알루미나-실리카 촉매 기재 및 알루미나 입자와 같은 흡착제 재료가 본 발명의 응용예에 유용한 흡착제의 예이다.

여과층은 전형적으로 요구되는 여과 효과를 달성하도록 선택되며, 일반적으로, 여과층을 통과하는 기체 스트림으로부터 입자 또는 다른 오염물의 높은 비율을 제거한다. 섬유질 여과층에 대해, 선택된 섬유는 여과될 물질의 종류에 따르며, 전형적으로 이들 섬유가 성형 작업 동안 서로 접합되지 않도록 선택된다. 지적된 바와 같이, 여과층은 다양한 형상 및 형태일 수 있다. 여과층은 전형적으로 약 0.2 밀리미터 내지 1 센티미터, 더욱 전형적으로는 약 0.3 밀리미터 내지 0.5 센티미터의 두께를 가지며, 형상화 또는 강화층과 동일 공간에 걸치는 평면 웨브일 수 있거나, 형상화 층에 대해 상대적으로 확장된 표면적을 갖는 주름진 웨브일 수 있다(예를 들어, 브라운 등의 미국 특허 제5,804,295호 및 제5,656,368호 참조). 여과층은 또한 접착제 성분에 의해 함께 결합되는 다중층의 필터 매체를 포함할 수 있다. 직접 성형된 호흡기 마스크의 여과층을 형성하기 위해 공지된 임의의 적합한 재료가 본질적으로 마스크 여과 재료에 대해 사용될 수 있다. 문헌[Wente, Van A., Superfine Thermoplastic Fibers, 48 Indus. Engn. Chem., 1342 et seq.(1956)]에 기술된 바와 같은 멜트 블로운 섬유의 웨브가 특히 지속적으로 대전된 (일렉트릿) 형태인 경우에 특히 유용하다(예를 들어, 쿠빅(Kubik) 등의 미국 특허 제4,215,682호 참조). 이들 멜트 블로운 섬유는 약 20 마이크로미터(㎛) 미만, 전형적으로 약 1 내지 12 ㎛의 유효 섬유 직경을 갖는 마이크로섬유일 수 있다("블로운 마이크로섬유"는 BMF라 함). 유효 섬유 직경은 문헌[Davies, C.N., The Separation Of Airborne Dust Particles, Institution Of Mechanical Engineers, London, Proceedings 1B, 1952]에 따라 결정될 수 있다. 폴리프로필렌, 폴리(4-메틸-1-펜텐) 또는 이의 조합으로 형성된 섬유를 함유하는 BMF 웨브가 특히 바람직하다. 특히 마이크로필름 형태의 로진-울 섬유질 웨브 및 유리 섬유의 웨브 또는 용액 블로운이나 정전기로 분무된 섬유뿐만 아니라, 반 턴하우트(van Turnhout)의 미국 특허 Re. 31,285호에 교시된 바와 같은 전기 대전된 가는 섬유형 필름 섬유도 또한 적합할 수 있다. 아이츠만(Eitzman) 등의 미국 특허 제6,824,718호, 앙가드지반트 등의 제6,783,574호, 인슬리(Insley) 등의 제6,743,464호, 아이츠만 등의 제6,454,986호 및 제6,406,657호, 및 앙가드지반트 등의 제6,375,886호 및 제5,496,507호에 개시된 것과 같이 섬유를 물과 접촉시킴으로써 전하가 섬유에 부가될 수 있다. 전하는 또한 클라쎄(Klasse) 등의 미국 특허 제4,588,537호에 개시된 바와 같은 코로나 대전 또는 브라운의 미국 특허 제4,798,850호에 개시된 것과 같은 트라이보 대전(tribocharging)에 의해 섬유에 부가될 수 있다. 또한, 하이드로 대전(hydro-charging) 공정을 통해 생성되는 웨브의 여과 성능을 향상시키기 위해 첨가제가 섬유에 포함될 수 있다(루쏘(Rousseau) 등의 미국 특허 제5,908,598호 참조). 특히, 불소 원자는 유성 안개(oily mist) 환경에서의 여과 성능을 개선하기 위해 여과층 내에서 섬유의 표면에 배치될 수 있다(존스(Jones) 등의 미국 특허 제6,398,847B1호, 제6,397,458B1호 및 제6,409,806B1호 참조). 일렉트릿 BMF 여과층에 대한 전형적인 평량(basis weight)은 평방 미터당 약 15 내지 100 그램이다. 예를 들어, '507 특허에 설명된 기술에 따라 전기적으로 대전되는 경우, 평량은 각각 약 20 내지 40 g/㎡ 및 약 10 내지 30 g/㎡ 일 수 있다.

커버 웨브

내부 커버 웨브는 착용자의 안면과 접촉하는 매끄러운 표면을 제공하도록 사용될 수 있으며, 외부 커버 웨브는 외측 형상화 층 내의 성긴 섬유를 잡기 위해 또는 심미적인 이유로 사용될 수 있다. 커버 웨브는 전형적으로 마스크 본체에 대한 임의의 상당한 형상 보유력을 제공하지 않는다. 적합한 정도의 편안함을 얻기 위해, 내부 커버 웨브는 전형적으로는 비교적으로 낮은 평량을 가지며, 비교적 미세한 섬유로 형성된다. 보다 구체적으로, 커버 웨브는 약 5 내지 50g/㎡ (전형적으로 10 내지 30 g/㎡)의 평량을 가지며, 섬유는 3.5 데니어 미만(전형적으로 2 데니어 미만, 그리고 더욱 전형적으로는 1 데니어 미만)이다. 커버 웨브에 사용된 섬유는 종종 약 5 내지 24 마이크로미터, 전형적으로 약 7 내지 18 마이크로미터, 그리고 더욱 전형적으로는 약 8 내지 12 마이크로미터의 평균 섬유 직경을 갖는다.

커버 웨브 재료는 마스크 본체가 형성되는 성형 공정에 사용하기에 적합할 수 있으며, 그 때문에 유리하게는 (본질적으로 그런 것은 아니나, 전형적으로 파단시의 100 내지 200%의) 탄성도(degree of elasticity)를 갖거나 가소성 있게 변형할 수 있다.

커버 웨브용으로 적합한 재료는 블로운 마이크로섬유(BMF) 재료, 특히 폴리올레핀 BMF 재료, 예를 들어 폴리프로필렌 BMF 재료(폴리프로필렌 블렌드 및 폴리프로필렌과 폴리에틸렌의 블렌드 또한 포함)를 포함할 수 있다. 커버 웨브용 BMF 재료를 생산하기에 적합한 공정이 사비(Sabee) 등의 미국 특허 제4,013,816호에 개시된다. 웨브는 매끄러운 표면, 전형적으로 매끄러운 표면의 드럼 상에 섬유를 수집함으로써 형성될 수 있다.

전형적인 커버 웨브는 폴리프로필렌 또는 50 중량% 이상의 폴리프로필렌을 함유하는 폴리프로필렌/폴리올레핀 블렌드로 제조될 수 있다. 이들 재료는 착용자에게 고도의 부드러움과 편안함을 제공하고 또한 필터 재료가 폴리프로필렌 BMF 재료인 경우 층들 사이에 접착제를 필요로 하지 않고 성형 작업 후에 필터 재료에 고정 유지된다고 알려져 있다. 커버 웨브를 위한 전형적인 재료는 평방 미터당 약 15 내지 35 그램(15 내지 35 (g/㎡))의 평량 및 약 0.1 내지 3.5의 섬유 데니어를 갖는 폴리올레핀 BMF 재료이며, '816 특허에 기술된 것과 유사한 공정에 의해 제조된다. 커버 웨브에 사용하기 적합한 폴리올레핀 재료는, 예를 들어 단일 폴리프로필렌, 2개의 폴리프로필렌의 블렌드, 폴리프로필렌과 폴리에틸렌의 블렌드, 폴리프로필렌과 폴리(4-메틸-1-펜텐)의 블렌드, 및/또는 폴리프로필렌과 폴리부틸렌의 블렌드를 포함할 수 있다. 커버 웨브용 섬유의 일 예는, 엑손 코포레이션(Exxon Corporation)의 에스코린(Escorene) 3505G 폴리프로필렌 수지로 제조되고 약 25 g/㎡의 평량 및 0.2 내지 3.1 범위의 섬유 데니어(100개의 섬유에 대한 평균이 약 0.8로 측정됨)를 갖는 폴리프로필렌 BMF이다. 다른 적합한 섬유는 25 g/㎡의 평량 및 약 0.8의 평균 섬유 데니어를 갖는 폴리프로필렌/폴리에틸렌 BMF(역시 엑손 코포레이션의 85%의 에스코린 3505G 수지 및 15%의 이그젝트(Exact) 4023 에틸렌/알파-올레핀 공중합체를 포함하는 혼합물로 생산됨)이다. 다른 적합한 재료는 독일 파이네 소재의 코로빈 게엠베하(Corovin GmbH)로부터 상표명 코로소프트 플러스 20(Corosoft Plus 20) , 코로소프트 클래식 20(Corosoft Classic 20) 및 코로빈 PP-S-14 로 입수 가능한 스펀본드 재료, 및 핀란드 나킬라 소재의 제이.더블유. 수오미넨 오와이(J.W. Suominen OY)로부터 상표명 370/15 로 입수 가능한 카딩된 폴리프로필렌/비스코스 재료를 포함할 수 있다.

본 발명에 사용되는 커버 웨브는 전형적으로는 처리 후에 웨브의 표면으로부터 돌출하는 섬유가 매우 드물며, 이로써 매끄러운 외부 표면을 갖는다. 본 발명에 사용될 수 있는 커버 웨브의 예들은, 예를 들어 앙가드지반트의 미국 특허 제6,041,782호, 보스톡 등의 미국 특허 제6,123,077호 및 보스톡 등의 국제 출원 공개 WO 96/28216A호에 개시된다.

형상화 층

만약, 마스크 본체가 도시된 평탄 절첩 형태가 아닌 성형된 컵 형상 형태를 취한다면, 마스크 본체는 내부 또는 외부 측면 상에서 여과층을 지지하는 형상화 층을 포함할 수 있다. 제1 형상화 층과 동일한 전반적 형상을 갖는 제2 형상화 층이 여과층의 각 측면 상에 또한 사용될 수도 있다. 형상화 층의 기능은 주로 마스크 본체의 형상을 유지하고 여과층을 지지하는 것이다. 비록 외부 형상화 층이 마스크 내로 인입되는 공기에 대한 성긴 초기 필터로서 또한 기능을 할 수 있지만, 호흡기의 주 여과 작용은 필터 매체에 의해 제공된다.

형상화 층은, 열을 사용하여 원하는 형상으로 성형될 수 있고 냉각 시 그 형상을 유지하는 적어도 하나의 섬유질 재료의 층으로 형성될 수 있다. 형상 유지는 전형적으로, 섬유가 예를 들어, 융합 또는 용접에 의해 이들 사이의 접촉점에서 서로에 접합되도록 함으로써 달성된다. 직접 성형된 호흡기 마스크의 형상 유지층을 제조하기 위한 공지된 임의의 적합한 재료는, 예를 들어 바람직하게는 주름진 합성 스테이플 섬유와 2성분 스테이플 섬유의 혼합물을 포함하는 마스크 쉘을 형성하도록 사용될 수 있다. 2성분 섬유는 섬유질 재료의 2개 이상의 별개 영역, 전형적으로 중합체 재료의 별개의 영역을 포함하는 섬유이다. 전형적인 2성분 섬유는 결합제 성분 및 구조적 성분을 포함한다. 결합제 성분은 형상 유지 쉘의 섬유가 가열 및 냉각 시 섬유 교차점에서 함께 접합될 수 있도록 한다. 가열 중에, 결합제 성분은 유동하여 인접한 섬유와 접촉한다. 형상 유지 층은 예를 들어, 0/100 내지 약 75/25의 범위일 수 있는 중량% 비로 스테이플 섬유와 2성분 섬유를 포함하는 섬유 혼합물로 제조될 수 있다. 전형적으로는, 재료는 적어도 50 중량%의 2성분 섬유를 포함하여, 복수의 교차 접합점을 생성하며, 이로써 쉘의 탄성 및 형상 유지력을 증가시킨다.

형상화 층에 사용될 수 있는 적합한 2성분 섬유는, 예를 들어 나란한 형태, 동심형 시스 코어(sheath-core) 형태 및 타원형 시스 코어 형태를 포함한다. 적합한 2성분 섬유의 하나는 미국 노스캐롤라이나주 샬롯 소재의 코사(Kosa)로부터 상표명 코사 T254 (12 데니어, 길이 38 ㎜)로 입수 가능한 폴리에스테르 2성분 섬유이며, 이는 예를 들어 코사로부터 상표명 T259 (3 데니어, 길이 38 ㎜)로 입수 가능한 폴리에스테르 스테이플 섬유 및 가능한 경우 또한 예컨대 코사로부터 상표명 T259 (15 데니어, 길이 32 ㎜)로 입수 가능한 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 섬유의 조합으로 사용될 수 있다. 2성분 섬유는 또한 아이소프탈레이트 및 테레프탈레이트 에스테르 단량체로 형성되는 중합체의 시스에 의해 둘러싸이는 결정 PET의 코어를 갖는 대체로 동심인 시스 코어 구성을 포함할 수 있다. 후자의 중합체는 코어 재료보다 낮은 온도에서 열 연화성을 갖는다. 폴리에스테르는, 마스크 복원력에 기여할 수 있고 다른 섬유보다 수분을 적게 흡수할 수 있다는 점에서 이점을 갖는다.

형상화 층은 또한 2성분 섬유 없이 제조될 수 있다. 예를 들어, 열 유동성 폴리에스테르 섬유는, 웨브 재료의 가열 시 결합제 섬유가 용융되고 웨브 재료가 질량체(mass)를 형성하는 섬유 교차점으로 유동할 수 있도록 형상화 층 내에 스테이플, 바람직하게는 주름진, 섬유와 함께 포함될 수 있는데, 질량체는 결합제 재료의 냉각 시 교차점에서 접합부를 생성한다. 중합체 스트랜드의 메시 또는 네트가 또한 열 접합식 섬유 대신 사용될 수 있다. 이러한 유형의 구조물의 일 예가 스코브의 미국 특허 제4,850,347호에서 설명된다.

섬유질 웨브가 형상 유지 쉘용 재료로서 사용될 때, 웨브는 "란도 웨버(Rando Webber)" 에어 레잉 기계(미국 뉴욕주 마세돈 소재의 란도 머신 코포레이션(Rando Machine Corporation)으로부터 입수 가능함) 또는 카딩 기계(carding machine)로 편리하게 제조될 수 있다. 웨브는 이러한 설비에 적합한 종래의 스테이플 길이로 2성분 섬유 또는 다른 섬유로 형성될 수 있다. 원하는 복원력 및 형상 유지력을 갖는 형상 유지 층을 얻기 위해, 비록 더욱 낮은 평량도 가능하지만, 층은 전형적으로는 적어도 약 100 g/㎡의 평량을 갖는다. 보다 높은 평량, 예를 들어, 대략 150 또는 200 g/㎡ 초과의 평량은 변형에 대한 보다 큰 저항을 제공할 수 있다. 이들 최소 평량과 함께, 형상화 층은 전형적으로 마스크의 중심 영역에 걸쳐 약 0.2 g/㎠의 최대 밀도를 갖는다. 전형적으로, 형상화 층은 약 0.3 내지 2.0 밀리미터(㎜), 더욱 전형적으로는 약 0.4 내지 0.8 ㎜의 두께를 갖는다. 형상화 층을 사용하는 성형된 유지보수 불필요 호흡기의 예가 크론저 등의 미국 특허 제7,131,442호, 앙가드지반트 등의 제6,293,182호, 스코브의 제4,850,347호, 디루드(Dyrud) 등의 제4,807,619호, 및 버그(Berg)의 제4,536,440호에서 설명된다.

성형된 유지보수 불필요 호흡기는 또한 여과층을 지지하기 위해 별도의 형상화 층을 사용하지 않고 제조될 수 있다. 이들 호흡기에서, 여과층은 또한 형상화 층으로서 작용한다(스프링게트 등의 미국 특허 제6,827,764호 및 크뤼거(Krueger) 등의 제6,057,256호 참조).

호흡기는 또한 사용자에 의해 호기된 공기의 용이한 변위를 허용하는 선택적 호기 밸브를 포함할 수 있다. 호기 작용 동안 현저하게 낮은 압력 강하를 나타내는 호기 밸브가 마틴(Martin) 등의 미국 특허 제7,188,622호, 제7,028,689호 및 제7,013,895호; 자푼티치 등의 제7,117,868호, 제6,854,463호, 제6,843,248호 및 제5,325,892호; 및 미텔스타트(Mittelstadt) 등의 제6,883,518호에서 설명된다. 호기 밸브는 음파 용접, 접착제 접합, 기계적 클램핑 등을 포함하는 다양한 수단에 의해, 중심 패널에, 바람직하게는 중심 패널의 중심 근처에 고정되는 것이 바람직하다(예를 들어, 쿠란(Curran) 등의 미국 특허 제7,069,931호, 제7,007,695호, 제6,959,709호 및 제6,604,524호와 윌리암스(Williams) 등의 EP1,030,721호 참조).

압력 강하 시험

시험의 목적은 유지보수 불필요 호흡기 마스크 본체의 변경된 만곡 영역과 변경되지 않은 만곡 영역 및 변경된 만곡 영역과 주 여과 영역 사이의 압력 강하 차이를 측정하는 것이다.

압력 강하의 이러한 차이를 측정하기 위해, 40 ㎜ 직경의 원형 샘플을 만곡 영역과 주 여과 영역 둘 모두로부터 취하였다. 이들 원형 샘플을 다이 컷 공구를 이용하여 절단하였다.

압력 강하 측정을 수행하기 위해, 다양한 유량을 모의 실험한 기류 리그(airflow rig)에 연결된 기계식 척을 이용하여 공압 부하 하에서 40 ㎜ 직경의 원형 샘플을 독립적으로 고정시켰다. 이러한 기류 리그는 문헌[EN149:2001, section 7.16 (breathing resistance test method)]에 상세하게 설명된다.

측정되는 샘플을 척에 위치시키고 그에 클램핑하였다. 샘플의 각 측면 상에 폐쇄된 공간을 제공하였다. 제1 공간에는 기류를 수용하기 위한 입력부를 제공하였으며, 제2 공간은 공기가 빠져나갈 수 있도록 주위 공간과 연통하는 출구 튜브를 구비하였다. 압력을 측정하기 위해, 재료의 각 측면 상에 프로브를 위치시켰다. 압력의 차이(압력 강하)는 프로브에 연결된 디지털 압력계의 사용을 통해 측정하였다.

분당 25 리터(25 lpm)의 유량으로 공기를 제1 공간에 공급하였다.

하기의 실시예들은 단지 본 발명의 특징, 장점 및 기타 상세 사항을 추가로 설명하기 위하여 선택하였다. 그러나, 이 실시예들이 이와 같은 목적을 갖지만, 사용된 특정 성분과 양 및 기타 조건과 상세 사항은 본 발명의 범주를 부당하게 제한하는 방식으로 해석되지 않아야 한다는 것을 명확히 이해하여야 한다.

실시예 1:

미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니(3M Company)로부터 입수 가능한 3M 모델 9322 유지보수 불필요 호흡기를 변형하여 도 1 내지 도 7에 도시된 패턴과 닮은 만곡 영역 내의 접합 패턴(bond pattern)을 생성하였다. 이 호흡기는 약 4,750 평방 ㎜의 전체 만곡 면적을 가졌다. 접합 패턴을 다음과 같이 생성하였다.

패턴화된 앤빌을 구비한 초음파 용접 플런지 프레스를 사용하여 접합 패턴을 적용하였다. 만곡 영역 패널 구성을 패턴화된 앤빌을 가로질러 위치시키고 6개의 위치설정 은못을 사용하여 제 위치에 유지시켰다. 그 후, 플런지 프레스를 작동시켰으며, 앤빌과 혼 사이의 만곡 영역 패널을 압착하기 위해 용접 혼(welding horn)을 하강시켰다. 이러한 방식으로, 접합 패턴을 만곡 영역에 적용하였다. 용접 시간을 400 밀리세컨드(ms)로 설정하여 용접 사이클을 제어함으로써 만곡 영역 내의 결과적인 접합 패턴을 최적화하였다. 접합되도록 이용할 수 있는 전체 만곡 영역의 3퍼센트(%)는 그 고유 구조가 초음파 용접에 의해 변경되었다.

실시예 2 내지 실시예 3:

실시예 2를 전체 유효 표면적의 5%에서 용접하였고 실시예 3을 이러한 면적의 9%에서 용접하도록 실제 용접되는 전체 면적의 백분율을 증가시킨 것을 제외하고는 이들 실시예를 실시예 1에서 전술된 바와 같이 제조하였다.

실시예 1C:

변형되지 않은 3M 모델 9322 호흡기를 사용하였다.

실시예 1 내지 실시예 3 및 실시예 1C에 대해 전술된 압력 강하 시험을 하였다. 결과가 아래의 표 1에 도시되어 있다.

표 1에 나타난 데이터는 마스크 본체의 고유 구조가 만곡 영역에서 변경된 때 만곡 영역을 가로질러 압력 강하가 증가한다는 것을 나타낸다. 실시예 1C(변형되지 않은 만곡 영역)는 146 Pa(14.9 ㎜H2O)의 압력 강하 기록을 나타내었다. 이 값은 접합 패턴 적용범위 면적이 증가됨에 따라 증가되었다. 실시예 3에서, 압력 강하는 만곡 영역의 압력 강하가 주 여과 영역보다 클 정도로 만곡 영역을 가로질러 증가하였다. 압력 강하의 증가는 호기가 주 여과 영역을 통과하는 것을 조장하고, 따라서 안경류 렌즈 김서림의 양을 감소시킬 수 있다.

본 발명은 그 사상 및 범주로부터 벗어남이 없이 다양한 수정 및 변경을 취할 수도 있다. 따라서, 본 발명은 전술한 것에 제한되는 것이 아니라, 하기의 청구의 범위 및 이의 임의의 균등물에 기술된 한계에 의해 좌우되어야 한다.

본 발명은 본 명세서에 구체적으로 개시되지 않은 임의의 요소가 없을 경우에 적합하게 실시될 수 있다는 것이 또한 이해될 것이다.

배경기술 섹션에 인용된 것을 비롯하여 상기 인용된 모든 특허 및 특허 출원은 전체적으로 본 명세서에서 참조로 포함된다. 참고로 포함된 임의의 문헌과 본 명세서 사이의 개시에 있어서 모순이 있는 경우에는, 본 명세서의 설명이 제한할 것이다.

Claims

(a) 하니스; 및

(b) 만곡 영역 및 주 여과 영역을 포함하고 적어도 하나의 부직 섬유 웨브를 포함하는 마스크 본체를 포함하고, 적어도 하나의 부직 섬유 웨브는 여과층을 포함하고, 마스크 본체의 만곡 영역의 적어도 일부는 그 고유 구조가 변경되어 만곡 영역을 가로질러 압력 강하를 현저하게 증가시키며, 압력 강하의 증가는 만곡 영역에서 마스크 본체에 추가의 재료 또는 항목을 부가하지 않고 적어도 하나의 부직 섬유 웨브의 고유 구조에 대한 변경을 통해 달성되는, 유지보수 불필요 호흡기.
제1항에 있어서, 고유 구조의 변경은 일련의 스폿 용접부를 포함하는 호흡기.
제2항에 있어서, 스폿 용접부는 만곡 영역에서 부직 섬유 웨브(들)에 대한 열 및 압력의 인가를 통해 생성되는 호흡기.
제2항에 있어서, 스폿 용접부는 소정 배열로 균등하게 이격된 호흡기.
제1항에 있어서, 고유 구조의 변경은 만곡 영역의 전체 표면적의 1 내지 100%에 걸쳐 이루어진 호흡기.
제1항에 있어서, 고유 구조의 변경은 만곡 영역의 전체 표면적의 2 내지 50%에 걸쳐 이루어진 호흡기.
제1항에 있어서, 고유 구조의 변경은 만곡 영역의 전체 표면적의 5 내지 25%에 걸쳐 이루어진 호흡기.
제1항에 있어서, 마스크 본체는 복수의 층을 포함하고, 마스크 본체의 고유 구조는 복수의 층을 함께 접합함으로써 변경되는 호흡기.
제8항에 있어서, 마스크 본체는 만곡 영역의 일부로 용접되는 소정 패턴을 추가로 포함하는 호흡기.
제9항에 있어서, 소정 패턴은 반복되는 호흡기.
제9항에 있어서, 소정 패턴은 상표를 포함하는 호흡기.
제9항에 있어서, 소정 패턴은 마스크 본체를 양분하는 평면을 중심으로 대칭인 호흡기.
제1항에 있어서, 만곡 영역을 가로지른 압력 강하가 주 여과 영역을 가로지른 압력 강하보다 큰 호흡기.
제1항에 있어서, 만곡 영역 또는 그의 일부를 가로지른 압력 강하는 고유 구조를 변경함으로써, 약 10 내지 100% 증가된 호흡기.
마스크 본체로서, 만곡 영역 및 주 여과 영역을 포함하고 적어도 하나의 부직 섬유 웨브를 포함하며, 적어도 하나의 부직 섬유 웨브는 여과층을 포함하고, 마스크 본체의 만곡 영역의 적어도 일부는 그 고유 구조가 변경되어 만곡 영역을 가로질러 압력 강하를 현저하게 증가시키며, 압력 강하의 증가는 만곡 영역에서 마스크 본체에 추가의 재료 또는 항목을 부가하지 않고 적어도 하나의 부직 섬유 웨브의 고유 구조에 대한 변경을 통해 달성되는, 마스크 본체.