面部覆盖物 |
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| 申请号 | CN202280056156.4 | 申请日 | 2022-08-15 | 公开(公告)号 | CN117813025A | 公开(公告)日 | 2024-04-02 |
| 申请人 | 3M创新有限公司; | 发明人 | 尼古拉斯·K·李; 任丽赟; 丹耶·L·贝克威思; 吉娜·M·达维路丝; 杰佛瑞·G·利纳特; 雅各布·T·卢森; 约翰·D·施泰尔特; 雅各布·J·特伦; | ||||
| 摘要 | 本公开提供了面部 覆盖 物，包括由覆盖面板材料制成的覆盖面板、与该覆盖面板相邻的由过滤介质制成的 过滤器 、以及用于将该面部覆盖物紧固到佩戴者的面部的保持系统。该面部覆盖物可进一步包括 垫圈 ，该垫圈包含垫圈材料，该垫圈连接到该覆盖面板的周边并且被构造为 接触 佩戴者的面部。跨该覆盖面板材料和该过滤介质的组合的压降是跨该垫圈材料的压降的45％至75％，使得能够过滤空气传播的污染物，从而允许减小的保持张 力 和改善的佩戴者舒适度。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种面部覆盖物，包括： |
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| 说明书全文 | 面部覆盖物技术领域[0001] 本公开总体上涉及面部覆盖物领域。特别地，本公开涉及用于抵抗空气传播污染物的屏障保护的面部覆盖物。 背景技术[0002] COVID‑19大流行已经使公众迅速暴露于呼吸防护的概念，该呼吸防护往往由呼吸器和面部覆盖物提供。呼吸器为用户提供免受环境影响的保护，但需要围绕消费者的鼻子、嘴和下巴的紧密密封才能有效。这可导致呼吸器佩戴不舒适，从而影响佩戴呼吸器的顺应性和意愿。面部覆盖物可提供用于从源头控制病毒从用户扩散的手段，并且需要围绕用户的鼻子、嘴和下巴不太紧密贴合。因此，虽然面部覆盖物倾向于更舒适地贴合在用户身上，但是它们可能为用户提供较少的保护。 [0003] 最近对符合ASTM F3502的屏障面部覆盖物的质量进行标准化的努力主要集中在亚微米微粒过滤效率和气流阻力。偏离面向职业的NIOSH对负载能力和过滤性能的要求使得技术途径能够改善产品体验和佩戴舒适性。佩戴舒适性是意义重大的，因为它严重地驱动了佩戴顺应性，特别是在较长的佩戴时间内。发明内容 [0004] 佩戴面部覆盖物和呼吸器的常见消费者痛点包括眼镜起雾、透气性、压疮、耳环疼痛和皮肤与不舒适材料的接触。所有这些痛点与维持呼吸器或面部覆盖物在面部上紧密密封所需的保持张力直接相关。其他常见的消费者舒适痛点通常围绕贴合、佩戴期间的嘴唇接触、幽闭恐怖感体验、消声或降低语言清晰度。 [0005] 提供了具有过滤空气的容易呼吸体验的面部覆盖物。这种体验是通过过滤器上非常低的压降实现的。低压降过滤允许舒适、“温和”的面部接触磨损，与此同时提供具有低泄漏面部覆盖物设计的改善贴合性。除了相对于呼吸器和/或常规面部覆盖物降低呼吸阻力之外，所提供的面部覆盖物还可提供利用其过滤介质的低压降的各种次要舒适益处。例如，有可能利用具有温和面部接触的舒适(例如，可透气)材料，与此同时保持高过滤效率，以实现具有高贴合系数性能的舒适贴合面部覆盖物。 [0006] 在第一方面中，提供了一种面部覆盖物。该面部覆盖物包括：(a)覆盖面板，该覆盖面板包含覆盖面板材料，并具有前主表面和后主表面以及周边；(b)过滤器，该过滤器包含过滤介质，该过滤器与该覆盖面板的后主表面的至少一部分相邻；(c)垫圈，该垫圈包含垫圈材料，该垫圈连接到该覆盖面板的周边，并被构造为适形于佩戴者的面部；和(d)保持系统，该保持系统用于将该面部覆盖物紧固到佩戴者的面部；其中根据ASTM F3502所测量的，跨该覆盖面板材料和该过滤介质的组合的压降是跨该垫圈材料的压降的45％至75％。 [0007] 在第二方面中，提供了一种面部覆盖物，该面部覆盖物包括：覆盖面板，该覆盖面板包含覆盖面板材料，并具有前主表面和后主表面；过滤器，该过滤器包含过滤介质，该过滤器与该覆盖面板的后主表面的至少一部分相邻；内部面板，该内部面板包含内部面板材料，该内部面板与该过滤器相邻，其中该内部面板被构造为适形于佩戴者的面部；和保持系统，该保持系统用于将该面部覆盖物紧固到佩戴者的面部，其中该过滤介质沿其厚度尺寸具有密实度梯度。附图说明 [0008] 图1是根据一个示例性实施方案的面部覆盖物的前视图。 [0009] 图2是图1的面部覆盖物的后视图，其中替换过滤器部分地插入在该面部覆盖物中。 [0010] 图3是图1至图2的面部覆盖物的后视图，其中该面部覆盖物安装了替换过滤器。 [0011] 图4是图1至图3的面部覆盖物在被佩戴时的侧视图。 [0012] 图5是根据另一示例性实施方案的面部覆盖物的后视图。 [0013] 图6是图5的面部覆盖物的侧视图。 [0014] 图7是图5和图6的面部覆盖物的局部剖视图。 [0015] 在说明书和附图中重复使用的参考符号旨在表示本公开的相同或类似的特征结构或元件。应当理解，本领域的技术人员可设计出落入本公开原理的范围和实质内的许多其他修改形式和实施方案。附图可不按比例绘制。 [0016] 定义 [0017] “环境条件”意指在21℃和101.3千帕处； [0018] “ASTM D737”是指名称为D737的ASTM国际标准。 [0019] “ASTM F3407”是指2021年11月公布的名称为F3407‑21的ASTM国际标准，其中在实施例中列举了某些偏差。 [0020] “ASTM F3502”是指2021年2月公布的名称为F3502‑21的ASTM国际标准。偏差与上述ASTM F3407的偏差相同。 [0022] “Gsm”代表克/平方米。 [0023] “压降”是指测量的压力降低，如使用实施例中所述的方法获得的。 [0025] “厚度”是指垂直于层的主表面测量的所述层的平均厚度或标称厚度。 具体实施方式[0026] 如本文所用，术语“优选的”和“优选地”是指在某些情况下可提供某些益处的本文所述的实施方案。然而，在相同的情况或其他情况下，其他实施方案也可以是优选的。此外，对一个或多个优选实施方案的表述并不暗示其他实施方案是不可用的，且并非旨在将其他实施方案排除在本发明范围之外。 [0027] 如本文和所附权利要求中所用，除非上下文另外明确指出，否则单数形式“一个/一种(a/an)”和“该/所述”包括复数对象。因此，举例来说，提及“一个/一种”或“该/所述”部件可包括本领域技术人员已知的一个或多个部件或其等价物。另外，术语“和/或”意指所列元件中的一个或全部或者所列元件中的任何两个或更多个的组合。 [0028] 值得注意的是，术语“包括”及其变型在出现在所附说明书中时不具有限制性含义。此外，“一个”、“一种”、“该”、“至少一个”及“一个或多个”在本文中可互换使用。本文可使用相对术语诸如左、右、向前、向后、顶部、底部、侧面、上部、下部、水平、垂直等，并且如果是这样，则它们来自在具体附图中所观察的视角。然而，这些术语仅用于简化描述，而并非以任何方式限制本发明的范围。 [0029] 贯穿本说明书的对“一个实施方案”、“某些实施方案”、“一个或多个实施方案”或“实施方案”的引用，意指关于该实施方案所描述的具体特征、结构、材料或特性包含在本发明的至少一个实施方案中。因此，贯穿本说明书的多处出现的短语，诸如“在一个或多个实施方案中”、“在某些实施方案中”、“在一个实施方案中”或“在实施方案中”，不是必须指本发明的相同实施方案。除非另有说明，否则所有测量均在环境条件下进行。 [0030] 根据一个示例性实施方案的面部覆盖物示于图1至图4中，并在下文中由标号100指代。如这些图中所示，面部覆盖物100包括覆盖面板102、过滤器104、具有环形形状并限定孔隙116的垫圈106、以及用于将面部覆盖物100紧固到佩戴者114的面部的保持系统108。孔隙116可具有任何合适的大小和形状以适应佩戴者的鼻子和嘴。孔隙116的面积可在覆盖面板102的整个后向表面积的30％至90％、35％至80％、40％至70％，或者在一些实施方案中小于、等于或大于30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％或90％上延伸。保持系统108的操作在图4中示出。 [0031] 该覆盖面板102、过滤器104和垫圈106分别由覆盖面板材料、过滤介质和垫圈材料制成。如本文所用，覆盖面板材料、过滤介质和垫圈材料是指在适用的情况下能够使用本文所述的测试方法表征的库存材料。 [0032] 任选地并且如图所示，保持系统108包括一对带110以及相关联的带扣112，以用于在围绕佩戴者114的耳朵贴合时调节每根带110的张力。带110的端部可被缝合、粘合联接、焊接或以其他方式紧固到覆盖面板102、垫圈106或两者的侧向边缘。也可使用替代保持系统。例如，一个或多个弹性带可以在它们的端部处紧固到覆盖面板102的侧面并且围绕佩戴者114的头部舒适贴合。方便地，带可由与用于垫圈106的材料相同的材料构成。 [0033] 更详细地讲，覆盖面板102具有前主表面和相对的后(即，佩戴者侧)主表面。过滤器104由过滤介质构成，并且与后主表面的至少一部分相邻。在此，过滤器104是可替换部件，而覆盖面板102和垫圈106是不可替换部件。覆盖面板102和垫圈106任选地是可清洗的。垫圈106和覆盖面板102可以沿着它们相应的周边彼此缝合、粘结或以其他方式永久地联接。任选地并且如图所示，下巴面板107沿着覆盖面板102的底部边缘向外延伸，并且成形为如图4所示抵靠佩戴者114的下巴顺从地贴合。 [0034] 图2描绘了部分插入到覆盖面板102与垫圈106之间的空间中的过滤器104，而图3描绘了安装之后的面部覆盖物100。在这些图中，在这些后视图中过滤器104相对于孔隙116具有过大尺寸，使得该过滤器能够通过过盈配合紧固在面部覆盖物100内。由于过滤器104通常是薄且柔性的，因此该过滤器可以用手方便地安装和去除。 [0035] 覆盖面板102和过滤器104用作低阻力气流通道，而垫圈106反直觉地用作呼吸密封件。优选地，垫圈106沿着环绕佩戴者的鼻子和嘴的连续迂回路径抵靠佩戴者114的面部具有足够的接触面积。这种构造可以为佩戴者114提供经过滤的呼吸区域，与此同时避免在呼吸期间围绕面部覆盖物的任何显著泄漏。 [0036] 因为流体(吸入的空气和夹带的颗粒)遵循阻力最小的路径，所以呼吸密封件利用足够高的压差来偏置气流，使得该气流行进穿过过滤器104和覆盖面板102而不是穿过垫圈106。可有益的是，通过覆盖面板材料和过滤介质的总压降是跨垫圈材料的压降的45％至 75％，或在一些实施方案中，小于、等于或大于45％、46％、47％、48％、49％、50％、51％、 52％、53％、54％、55％、56％、57％、58％、59％、60％、61％、62％、63％、64％、65％、66％、 67％、68％、69％、70％、71％、72％、73％、74％或75％，以提供功能性呼吸密封。 [0037] 具有足够低压降的合适覆盖面板材料的示例可包括但不限于针织聚酯间隔网、针织尼龙网或高度多孔的非织造物。在某些实施方案中，覆盖面板材料可以是非弹性的。 [0038] 覆盖面板材料可具有任何合适的厚度，诸如从1.5毫米至3毫米，或在一些实施方案中小于、等于或大于1.5毫米、1.6毫米、1.7毫米、1.8毫米、1.9毫米、2毫米、2.1毫米、2.2毫米、2.3毫米、2.4毫米、2.5毫米、2.6毫米、2.7毫米、2.8毫米、2.9毫米或3毫米。最后，可用的覆盖面板材料可表现出0.05mm H2O至1mm H2O，或在一些实施方案中小于、等于或大于0.05mm H2O、0.06mm H2O、0.07mm H2O、0.08mm H2O、0.09mm H2O、0.1mm H2O、0.12mm H2O、 0.15mm H2O、0.17mm H2O、0.2mm H2O、0.3mm H2O、0.4mm H2O、0.5mm H2O、0.6mm H2O、0.7mm H2O、0.8mm H2O、0.9mm H2O或1mm H2O的压降。 [0039] 过滤器104可具有与覆盖面板102类似的大小和形状，使得当组装在面部覆盖物100内时，该两个部件基本上彼此共同延伸。优选地，过滤器104还显示出相对于垫圈106的相对较低压降，使得空气优先流过过滤器104和覆盖面板102而不是垫圈106。压降或气流阻力和亚微米过滤效率如ASTM F3502&42CFR的第84部分中所定义。 [0040] 在有用的实施方案中，过滤器由高蓬松度纺粘纤维幅材构成。该过滤器可具有根据ASTM F3502测量的至少约80％的亚微米过滤效率，优选地至少约85％的亚微米过滤效率，更优选地至少约90％的亚微米过滤效率，更优选地至少约93％的亚微米过滤效率，以及甚至更优选地至少约95％的过滤效率。 [0041] 过滤介质可具有这样的厚度，该厚度足以提供可接受的过滤性能，与此同时允许过滤器104足够柔性以容易地插入到面部覆盖物100中和从该面部覆盖物中去除。厚度可为0.6毫米至1.75毫米，或在一些实施方案中小于、等于或大于0.6毫米、0.65毫米、0.7毫米、 0.75毫米、0.8毫米、0.85毫米、0.9毫米、0.95毫米、1毫米、1.1毫米、1.2毫米、1.3毫米、1.4毫米、1.5毫米、1.6毫米、1.7毫米或1.75毫米。与此相关，过滤介质可具有20gsm至120gsm，或在一些实施方案中小于、等于或大于20gsm、25gsm、30gsm、35gsm、40gsm、45gsm、50gsm、 55gsm、60gsm、65gsm、70gsm、75gsm、80gsm、85gsm、90gsm、95gsm、100gsm、105gsm、110gsm、 115gsm或120gsm的基重。 [0042] 部分取决于过滤介质的厚度和基重，该过滤介质本身可表现出0.5mm H2O至5mm H2O，或在一些实施方案中小于、等于或大于0.5mm H2O、0.6mm H2O、0.7mm H2O、0.8mm H2O、0.9mm H2O、1mm H2O、1.1mm H2O、1.2mm H2O、1.3mm H2O、1.4mm H2O、1.5mm H2O、1.6mm H2O、 1.7mm H2O、1.8mm H2O、1.9mm H2O、2mm H2O、2.2mm H2O、2.5mm H2O、2.7mm H2O、3mm H2O、 3.5mm H2O、4mm H2O、4.5mm H2O或5mm H2O的压降。 [0043] 为了增强佩戴者的舒适度，垫圈材料优选为透气材料。对于这种应用，透气性被定义为根据ASTM D737大于约2cfm。垫圈106由导致压降比通过过滤器104和覆盖面板102的压降足够高的材料制成。在一个实施方案中，垫圈材料由织造织物制成。可有利的是垫圈材料是弹性的—即，当被拉伸时恢复到其原始形状，几乎没有或没有永久变形。这保持了垫圈继续提供适形于面部的形状并产生抵靠面部的足够密封的能力。 [0044] 具有上述特性的示例性垫圈材料包括可拉伸的针织材料，诸如聚酯‑氨纶针织物、尼龙‑氨纶针织物或弹性非织物。垫圈材料也可使用共混组合物，诸如包含至少2％的氨纶/弹性纤维的共混物。垫圈可采用任何数量的形状和大小，只要该垫圈围绕经过滤的呼吸区域的周边充分地形成温和密封即可。为了佩戴者的舒适度，垫圈材料优选地是触摸起来柔软的。 [0045] 垫圈材料可以具有任何合适的厚度，该厚度保持透气性并且还提供足够高的压降以引导气流通过过滤器104和覆盖面板102。垫圈材料的厚度可为0.3毫米至1.2毫米，或在一些实施方案中小于、等于或大于0.3毫米、0.4毫米、0.45毫米、0.5毫米、0.55毫米、0.6毫米、0.65毫米、0.7毫米、0.75毫米、0.8毫米、0.85毫米、0.9毫米、0.95毫米、1毫米、1.05毫米、1.1毫米、1.15毫米或1.2毫米。 [0046] 再次取决于垫圈材料的厚度和基重，该垫圈材料可表现出根据ASTM F3502测量的从2mm H2O至20mm H2O，或在一些实施方案中小于、等于或大于2mm H2O、2.5mm H2O、3mm H2O、3.5mm H2O、4mm H2O、4.5mm H2O、5mm H2O、5.5mm H2O、6mm H2O、6.5mm H2O、7mm H2O、7.5mm H2O、8mm H2O、8.5mm H2O、9mm H2O、9.5mm H2O、10mm H2O、11mm H2O、12mm H2O、13mm H2O、14mm H2O、15mm H2O、16mm H2O、17mm H2O、18mm H2O、19mm H2O或20mm H2O的压降。 [0047] 作为比较，跨覆盖面板材料和过滤介质一起的组合的压降为根据ASTM F3502测量0.5mm H2O至5mm H2O，或在一些实施方案中小于、等于或大于0.5mm H2O、0.6mm H2O、0.7mm H2O、0.8mm H2O、0.9mm H2O、1mm H2O、1.1mm H2O、1.2mm H2O、1.3mm H2O、1.4mm H2O、1.5mm H2O、1.6mm H2O、1.7mm H2O、1.8mm H2O、1.9mm H2O、2mm H2O、2.2mm H2O、2.5mm H2O、2.7mm H2O、3mm H2O、3.2mm H2O、3.5mm H2O、3.7mm H2O、4mm H2O、4.2mm H2O、4.5mm H2O、4.7mm H2O或5mm H2O。由于环形垫圈106的添加不会明显地增加压降，所以预期整个面部覆盖物100的压降与跨覆盖面板材料和过滤介质一起测量的压降类似。 [0048] 保持系统108允许面部覆盖物具有“舒适的”贴合磨损，该磨损与紧密贴合呼吸器或松贴合医用面部覆盖物区分开(按照ASTM F3502‑21屏障面覆盖物的标准规范(Standard Specifications for Barrier Face Coverings))。基于改进的ASTM F3407，该保持系统是低张力的并且在保持为至少约5或更大的贴合系数的同时导致改善的佩戴舒适度。在一个实施方案中，保持系统为至少10mm宽，以优化的(对于成人尺寸)5cm±1cm间隔开。明显地，即使当佩戴者具有面部毛发(诸如胡须)时，面部覆盖物100也可以提供足够的过滤性能。 [0049] 进一步，面部覆盖物100可提供优异的贴合系数(根据ASTM F3407)性能而没有紧密贴合。在一些情况下，贴合系数是约5或更大，优选地约10或更大，并且更优选地约15或更大。在一个实施方案中，本发明的面部覆盖物可以将从外部环境吸入的PM2.5颗粒的浓度降低到至少约1/5，优选地至少约1/10，更优选地至少约1/15，并且甚至更优选地至少约1/20。 [0050] 在一个优选实施方案中，过滤介质由非织造纤维幅材制成。可用的非织造纤维幅材可包括高蓬松度纺粘纤维幅材，例如，如美国专利号8,240,484(Fox等人)中所述。在一些实施方案中，纺粘纤维幅材包括多根包括驻极体纤维在内的无规取向的离散纤维。驻极体纤维描述于例如美国专利号4,215,682(Kubik等人)；5,643,507(Berrigan等人)；5,658,640(Berrigan等人)；5,658,641(Berrigan等人)；6,420,024(Perez等人)；6,645,618(Hobbs等人)；6,849,329(Perez等人)；和7,691,168(Fox等人)中。 [0051] 所提供的纤维可通过以下方式形成：从一组孔挤出长丝并允许长丝冷却和硬化以形成纤维，其中长丝穿过空气空间(可包含运动空气流)以帮助冷却长丝，并穿过细化(attenuation)(即，拉延)单元以至少部分地拉延长丝。熔纺与熔喷的区别在于，熔喷涉及将挤出长丝挤出到通过吹气孔而引入的会聚高速空气流中，吹气孔靠近挤出孔定位。为了获得纺粘幅材，可将熔纺纤维收集为纤维幅材并任选地经受一个或多个粘结操作。 [0052] 熔纺纤维可半无规地铺在移动收集带上，从而形成非织造幅材，并通过真空保持在适当位置，直至穿过空气驱动的粘结区，在该空气驱动的粘结区中纺粘幅材经由透空气(through‑air)粘结器形成，在此之后可将该纺粘幅材卷绕在表面卷绕机上。有利地，改变透空气粘结器的温度和位置使得能够制造具有双层结构和/或密实度梯度的非织造幅材—即，密实度随深度而变化的非织造幅材。这些幅材在面部覆盖物应用中是特别有利的，因为它们使得能够实现非常低的压降，与此同时还提供优异的过滤效率。作为进一步的优点，这些幅材可提供跨该幅材主表面的更紧密的压降分布以及更少的松散纤维。 [0053] 低压降可归因于非织造结构中受控的纤维大小和纤维铺放过程。非织造介质的纤维大小通常大于传统面罩过滤介质中所用的熔喷纤维。非织造物的高过滤源于具有双层结构的非织造幅材的增强的均匀性和带静电的过滤介质的梯度纤维粘结。双层结构是指两个非织造幅材层的组合，该两个非织造幅材层连续累积地形成或制成随后层压在一起的单独幅材。通过在幅材的表面上平均特性，可以获得相对于个别层的幅材，整体上明显更均匀的幅材。 [0054] 与单层纺粘幅材相比，双层结构和梯度纤维粘结可提供均匀的交叉幅材，因为孔径由梯度纤维铺放控制。 [0055] 观察到静电充电通过经由静电相互作用吸引空气携带的微粒来提供与上面提供的幅材结构的协同效应。介质中存在的未补偿空间电荷或取向偶极子的存在可以产生更均匀的电场，这有助于大大增强驻极体带电介质的过滤特性。过滤器结构内的不均匀电场创建场梯度以捕获整个非织造介质中的微粒。 [0056] 在一些实施方案中，可使用静电施加技术将静电荷施加到不带电的纤维上。因此，合适的驻极体纤维可通过在电场中形成纤维来生产。例如，可以熔融含有极性分子的合适电介质聚合物，使熔融材料通过模头以形成离散纤维，然后在离散纤维暴露于强静电场的同时使熔融聚合物重凝固。驻极体纤维还可通过使用电子束、电晕放电、从电子注入、跨间隙的电击穿、或电介质阻挡层将过量电荷嵌入聚合物或其他高度绝缘的电介质材料中来制成。 [0057] 特别合适的驻极体纤维包括经水充电的纤维。纤维的水充电可使用多种技术进行，包括将极性流体撞击、浸泡或冷凝至纤维上，随后干燥，以使得纤维变得带电。描述水充电的代表性专利包括美国专利号5,496,507(Angadjivand等人)；5,908,598(Rousseau等人)；6,375,886(Angadjivand等人)；6,406,657(Eitzman等人)；6,454,986(Eitzman等人)；和6,743,464(Insley等人)。在优选的实施方案中，采用水作为极性水充电液体，并且使用由任何合适的喷雾方法提供的液体射流或液滴流将介质暴露于该极性水充电液体。 [0058] 可用于水力缠绕纤维的设备通常可用于进行水充电，但在水充电中进行操作的压力比在水缠绕中通常使用的压力低。美国专利号5,496,507(Angadjivand等人)描述了一种示例性设备，在该设备中在压力下使水射流或水滴流撞击到幅材形式的纤维上，该压力足以提供具有增强过滤的驻极体电荷的随后干燥的介质。 [0059] 用于实现最佳结果的水压通常取决于如下因素：所用的喷雾器的类型、用于形成纤维的聚合物的类型、幅材的厚度和密度、以及在水充电之前是否进行了诸如电晕放电的预处理。通常，在约69kPa至约3450kPa范围内的压力可用于此目的。 [0060] 驻极体纤维可经受作为水充电的补充或替代的其他充电技术，包括静电充电、摩擦充电或等离子体氟化。进行电晕充电然后进行水充电、以及进行等离子氟化然后进行水充电是特别合适的组合使用的充电技术。 [0061] 在一些示例性实施方案中，驻极体纤维的长度可为10mm至100mm。纤维横截面不需要特别限制并且可以是圆形、三角形、正方形、矩形、一般多边形或任何其他横截面形状。在一个示例性实施方案中，驻极体纤维的长度可在38mm至90mm的范围内。 [0062] 可以有另外的选项。例如，非织造驻极体纤维幅材可包括多组分纤维组分。双组分纤维可包含具有不同熔融温度的聚合物，这些聚合物以芯‑鞘结构排列以提供纤维间粘结。填充纤维组分(包括金属、陶瓷或天然纤维组分)也可掺入纤维幅材中。非织造驻极体纤维幅材还可包含任何数量的粘结剂组分或在环境条件下为固体的其他微粒组分。示例性添加剂进一步详细地描述于美国专利号9,802,187(Fu等人)中。 [0063] 图5至图6示出了根据另选实施方案的面部覆盖物200。面部覆盖物200结合了与面部覆盖物100类似的某些特征，但具有稍微简化的构造。如图所示，覆盖面板202、过滤器204(在图7中可见)和内部面板206通常共同延伸并整合到粘结的多层构造中。在这种构造中，覆盖面板202和内部面板206完全或至少基本上将过滤器204封闭在面部覆盖物200内。这个实施方案的主要优点可包括更低的成本、更轻的重量，并且在整个构造是一次性的情况下不需要清洗。 [0064] 面部覆盖物200所特有的附加特征是其包括鼻线220，该鼻线有助于使面部覆盖物200适形于佩戴者的鼻梁并且可以被固定到覆盖面板202的前主表面上。如果需要的话，鼻线220也可以嵌入在面部覆盖物200内。这种构造可以例如通过将鼻线220滑入形成到覆盖面板202或内部面板206中的细长口袋中来实现。 [0065] 图7是显露在图5和图6中不可见的层状结构的横截面示意图。在有用的实施方案中，面向前的覆盖面板202和面向后的内部面板206可由上述合适覆盖面板材料中的任何覆盖面板材料制成。进一步，嵌入式过滤器204可由上述过滤介质中的任何过滤介质制成。虽然在此未示出，但是一个或多个附加过滤器204可以嵌入在覆盖面板202与内部面板206之间以进一步提高过滤性能。 [0066] 与面部覆盖物200的部件相关联的其余选项和优点已经在前面进行了检查，并且在此将不再重复。 [0067] 实施例 [0068] 通过以下非限制性实施例，进一步示出了本公开的目的和优点，但在这些实施例中引用的具体材料及其量以及其他条件和细节不应视为对本公开的不当限制。除非另有说明，否则实施例及本说明书其余部分中的所有份数、百分比、比等均以重量计。 [0069] 测试方法 [0070] 压降测试 [0071] 使用由明尼苏达州肖尔维尤的TSI公司(TSI Inc.,Shoreview,MN)提供的TSI 8130空气过滤测试仪测量压降。使用85升/分钟的空气流量来测试完全组装的面部覆盖物。 使用10cm/s的面速度来测量面部覆盖物的平坦、库存部件(即，覆盖面板材料、过滤介质和垫圈材料)的压降。 [0072] 穿透测试 [0073] 使用氯化钠作为测试气溶胶进行穿透测试。用2％ NaCl溶液产生颗粒，并根据联邦法规第42条第84部分，呼吸保护装置的批准(42Code of Federal Regulations Part 84,Approval of Respiratory Protective Devices)中提供的认证要求，使用TSI 8130空气过滤测试仪测量过滤效率。根据TSI CERTITEST自动过滤器测试仪型号8130数据表(Automated Filter Testers Model 8130data sheet)，将生成约0.26μm的质量平均直径(约0.075μm的计数中值直径)的NaCl颗粒。 [0074] 贴合和性能测试 [0075] 根据ASTM F3502‑21，2021年2月出版的屏障面部覆盖物的标准规范(Standard Specification for Barrier Face Coverings)，使用测试方法F3407‑20，在2020年10月出版的用于负压半面罩微粒呼吸器的呼吸器贴合能力的标准测试方法(Test Method F3407‑20,Standard Test Method for Respirator Fit Capability for Negative‑Pressure Half‑Facepiece Particulate Respirators,published October 2020)来执行贴合测试。 根据注释23，ASTM F3502注意到，为了这种测试的目的，泄漏率替代了测试方法F3407中提到的呼吸器贴合能力。偏差：根据8.3.3，使用测试方法F3407中规定的NIOSH双变量小组(Bivariate Panel)，使用来自10名受试者(从1到10的10个单元中各取一个)的结果并取平均值来评估贴合。这样做是因为根据8.3.3.7 [0076] 性能测试ASTM F3502‑21，2021年2月出版的屏障面部覆盖物的标准规范，本发明的大小设定是一个大小，不是小、中或大。偏差：根据7.0样品和调整(Samples and Conditioning)，具体地7.3.1根据8.1.1.5中规定的条件的调整(Conditioning per the conditions specified in8.1.1.5)；先前进行的研究允许在AFT测试之前没有如8.1.1.5中规定的那样进行调整的聚酯、尼龙、氨纶混纺织物的偏差，其中在有和没有调整的情况下，在老化之前和之后比较AFT结果，并且导致在误差界限内小于1％的差异。聚酯、尼龙和氨纶混纺织物在组分AFT和厚度测试之前不进行调整。在测试前调节完整的构造。 [0077] 根据ASTM 3502‑21，2021年2月出版的屏障面部覆盖物的标准规范，测试面部覆盖物及其部件。偏差：根据7.0样品和调整(Samples and Conditioning)，具体地7.3.1根据8.1.1.5中规定的条件的调整(Conditioning per the conditions specified in 8.1.1.5)；先前进行的研究允许在AFT测试之前没有如8.1.1.5中规定的那样进行调整的聚酯、尼龙、氨纶混纺织物的偏差，其中在有和没有调整的情况下，在老化之前和之后比较AFT结果，并且导致在误差界限内小于1％的差异。组分聚酯、尼龙和氨纶混纺织物在AFT厚度测试之前不进行调整。在测试前调节完整的构造。 [0078] 材料 [0079] 双层纺粘非织造幅材制备 [0080] 使用0.5m纺粘幅材制造器制成非织造纤维幅材，其中纤维形成为在模头底部处的喷丝头离开的挤出聚丙烯，并且被竖直地拉延通过进料有冷却空气的骤冷区进入供应有压缩空气的细化器。然后将纤维半无规地铺在移动的收集带上，从而形成非织造幅材。通过真空将非织造幅材保持在适当位置，直到通过粘结区，然后在该粘结区将幅材卷绕在表面卷绕机上。通过改变温度和透空气粘结器(TAB)的位置，获得具有不同密实度的梯度幅材。 [0081] 预滤器超声粘结制备 [0082] 通过超声粘结制备多层重蓬松和充电的非织造幅材。使用三层幅材：具有75gsm至110gsm基重的重蓬松的纺粘非织造幅材、10gsm的内纺粘幅材，以及具有50gsm基重的覆盖幅材。 [0083] 最终组装 [0084] 某些样品(样品24、样品25、样品28和样品31)涉及完全组装的面部覆盖物，并且如下组装。过滤器由如上制造的纺粘非织造过滤介质制成。对于样品24、样品25、样品28和样品31，覆盖面板由聚酯网针织织物通过将该聚酯网针织织物切割成合适的图案制成。通过在聚酯‑氨纶针织织物中切割大的、近似圆形的开口，由该聚酯‑氨纶针织织物来制备垫圈作为接触佩戴者的面部的一侧。由聚酯‑氨纶针织织物制备下巴面板。使用指定的图案，将这些部件缝合在一起，其中将鼻线缝合并紧固在覆盖面板的各层之间以使用形成如图1至图4中所示的深拉杯形形状来创建口袋。将聚酯‑氨纶弹性耳带缝到主体上。 [0085] 对于样品50至样品53，如图5和图6中所示，通过沿着用作过滤介质的双层纺粘介质的每个主表面超声焊接两层覆盖幅材非织造材料来制成另选的面部覆盖物，其中每个层形成为如上所述的深拉形状。弹性边带通过单独的焊接操作附接到覆盖面板。 [0086] 结果 [0087] 表1中提供了标准纺粘幅材(样品1)和双层梯度纤维间粘结纺粘幅材(样品2和样品3)的物理幅材特性。 [0088] 表1：纺粘非织造幅材的特性。 [0089]样品 厚度(mm) 密实度(％) 1 1.20 11.28 2 1.24 11.28 3 1.33 10.15 [0090] 表2提供了样品1和双层梯度纤维间粘结纺粘幅材的压降(PD)和穿透程度(Pen％)。其显示双层幅材从压降和穿透性能方面具有更好的横向幅材均匀性。在表示为1至5的跨幅材的五个横向位置处测量特性，其中1和5靠近幅材的边缘，3在中点处，并且2和4分别在位置1与位置3以及位置3与位置5之间的中间点处。 [0091] 表2：标准幅材和双层幅材的纺粘非织造物均匀性比较 [0092] [0093] 表3中提供了用具有60g/m2和120g/m2的基重的过滤器测试材料，根据样品25制成的样品呼吸器的贴合测试结果。计算的平均泄漏率提供于表4中。根据ASTM F3502，测试方法F3407，所有样品的分类器都被关闭。 [0094] 表3：根据测试方法F3407执行的未校正的贴合测试结果 [0095] [0096] [0097] 表4：根据测试方法F3507受试者平均值(Subject Average)的泄漏率 [0098] 泄漏率 2 120g/m 8.6 2 60g/m 7.1 [0099] 性能测试结果提供于表5中。在表5中，样品24、样品25、样品28、样品31和样品50至样品53是实施例，而样品26、样品27、样品29、样品30、样品32、样品43和样品44是制备实施例。为了比较，样品33至样品38得自华盛顿西雅图的户外研究公司(Outdoor Research，Seattle，WA)；样品39至样品42获自瑞典斯德哥尔摩的Airinum AB公司(Airinum AB,Stockholm,Sweden)，样品45至样品46获自北卡罗来纳州夏洛特市的霍尼韦尔国际公司(Honeywell International Inc.,Charlotte,NC)；并且样品47至样品49获自加利福尼亚州纽波特比奇的Pform创新有限责任公司(Pform Innovations LLC,Newport Beach,CA)。 [0100] 在表5中，“固定装置”是指在根据ASTM F3502进行AFT测试期间用于定位和支撑该面部覆盖物使得该面部覆盖物被保持为使所测试的表面积最大化的形状的安装硬件。使用垫圈的面部覆盖物使用具有定制形状的固定装置，而杯型面部覆盖物基于产品的形状使用具有环或帐篷状物(tent)的固定装置。对于平坦片材，固定装置使用孔口来稳定化测试材料。 [0101] 表5：根据ASTM F3502的性能测试。 [0102] [0103] *盖加过滤器的厚度。 [0104] 以上获得专利证书的申请中所有引用的参考文献、专利和专利申请以一致的方式全文以引用方式并入本文中。在并入的参考文献部分与本申请之间存在不一致或矛盾的情况下，应以前述说明中的信息为准。为了使本领域的普通技术人员能够实践受权利要求书保护的本公开而给出的前述说明不应理解为是对本公开范围的限制，本公开的范围由权利要求书及其所有等同形式限定。 |
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