呼吸防护罩的制作方法

1.本发明涉及一种呼吸防护罩。


背景技术：

2.呼吸防护罩通常用过滤材料遮盖佩戴者的口和鼻并且用于防护佩戴者免受空气中包含的有害物质的影响并且用于防护周围环境免受呼出的细菌和病毒的影响。就此而言，该术语尤其特别包括口鼻防护罩、医用面罩和过滤式半面罩。
3.目前，所使用的过滤材料通常由塑料制成的无纺布构成。许多呼吸防护罩是一次性使用并且然后被丢弃的。
4.鉴于对呼吸防护罩的需求不断增加，这导致大量的塑料废料。


技术实现要素：

5.鉴于此，本发明的目的在于，提供一种在生态方面改进的具有良好过滤或防护特性的呼吸防护罩。
6.该目的通过根据权利要求1所述的呼吸防护罩得以实现。
7.本发明提供一种呼吸防护罩，其包括由透气材料制成的过滤材料件和至少一个紧固带，
8.其中透气材料包括至少一个可生物降解的无纺布层，
9.其中至少一个紧固带被构造用于将呼吸防护罩紧固在头部处。
10.由于透气材料包括至少一个可生物降解的无纺布层、即至少一个由可生物降解的无纺布制成的层，因此呼吸防护罩可以以更环保的方式被丢弃。
11.在本发明的意义上，“无纺布”表示无序网状织物(wirrgelege)，其已经经过加固步骤(无纺织物粘合步骤)，使得该无序网状织物具有足以尤其机械地(即以工业尺度)卷绕成卷或退卷的强度。这种类型的卷绕所需的最小幅面张力为0.044n/mm。幅面张力应不高于待卷绕材料的最小峰值拉力的10％至25％(根据din en 29073-3：1992-08)。这导致用于待卷绕材料的最小峰值拉力为每5cm带宽8.8n。
[0012]“纤维无纺布”(或简称为“无纺织物”)对应于无序网状织物，然而该无序网状织物没有经过加固步骤，从而与无纺布相反，这种类型的无序网状织物不具有足以例如机械地卷绕成卷或退卷的强度。
[0013]
换言之，术语“无纺布”(“非织造物(nonwoven)”)根据按照iso标准iso 9092：1988或cen标准en 29092的定义来使用。也可以在教科书“无纺布(vliesstoffe)”，h.fuchs，w.albrecht，wiley-vch，2012中找到关于使用其中描述的定义和/或方法的细节。
[0014]“纤维”既指有限长度的纤维(例如短纤维)，也指理论上无限长度的纤维，即连续纤维或长丝。
[0015]
透气材料尤其可以包括无纺布层、即由无纺布制成的层，其由可生物降解的材料、尤其是可生物降解的塑料材料构成。
[0016]
可生物降解的塑料可以通过生物降解从环境中移除并且供应至矿物物质循环。尤其地，“可生物降解的塑料”理解为满足欧洲标准en 13432和/或en 14995的标准的塑料。
[0017]
可生物降解的塑料材料尤其可以包括聚乳酸(pla)，聚羟基烷酸酯(pha)，聚己内酯(pcl)，纤维素酯、尤其是醋酸纤维素，聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(pbat)或聚丁二酸丁二醇酯(pbs)。
[0018]
例如在us 6,207,601或ep 0 885 321中描述了将可生物降解的塑料加工成无纺布。
[0019]
可生物降解的无纺布可以是干铺的或湿铺的无纺布或挤出无纺布，尤其是熔喷无纺布、纺粘型无纺布(纺黏型无纺布)或纺喷型无纺布。
[0020]
可生物降解的无纺布可以包括短纤维或连续纤维。在制造技术方面，也可以设置多层短纤维或连续纤维，它们被加固成恰好一层无纺布。
[0021]
尤其地，透气材料可以包括恰好一个过滤作用层，其中恰好一个过滤作用层对应于可生物降解的无纺布层。在此，对于待过滤的空气流的过滤来说重要的层被称为过滤作用层。透气材料还可以包括网。该网可用于呼吸防护罩的美观设计、例如用于色彩设计。该网也可以用于改进呼吸防护罩的过滤材料件的稳定性。该网例如可以是挤出网或编织网。该网可以具有至少1mm、尤其是至少3mm的网眼宽度。该网可以由可生物降解的材料构成。
[0022]
过滤材料件或透气材料可以由可生物降解的无纺布层构成。换言之，过滤材料件可以是单层的，其中唯一的层对应于可生物降解的无纺布层。在这种情况下，可生物降解的无纺布层尤其可以以可生物降解的熔喷物层或纺喷物层的形式构造。尤其地，在这种情况下，未设置用于可生物降解的无纺布层的支撑层或加强层。换言之，可生物降解的无纺布层可以被构造成，使得其在制造和使用期间承受常规的荷载。在这种情况下，整个过滤材料件以简单的方式可生物降解地制成。
[0023]
可生物降解的无纺织物可以是压延的无纺布、尤其是热压延的或借助超声波压延的无纺布。为了热压延，可以将最初未加固的无纺织物引导通过两个辊之间，其中至少一个辊被加热至形成无纺织物的纤维的熔化温度。压延辊中的至少一个可以具有突起。由此可以形成熔化区区域或焊点。
[0024]
超声波压延或超声波加固基于电能向机械振动能的转换。在此，使加固角形件振动，其中在振动部位处，纤维在其在无纺织物中的交叉点处软化并且相互焊接。由此可以形成焊点。
[0025]
透气材料可以多层地构造，其中层中的至少一个、多个或所有层包括可生物降解的无纺布或者由其形成。
[0026]
透气材料也可以包括一个或多个并不包括无纺布的附加层，例如网。在这种情况下，附加层也可以由可生物降解的材料构成或包括可生物降解的材料。
[0027]
可生物降解的无纺布层可以具有20g/m2至200g/m2、尤其是40g/m2至150g/m2、尤其是80g/m2的单位面积重量。
[0028]
可生物降解的无纺布层可以具有在机器方向上大于20n、尤其是大于40n的最大拉力，和/或在横向方向上大于20n、尤其是大于40n的最大拉力。
[0029]
可生物降解的无纺布层可以具有100l/(m2s)至1000l/(m2s)、尤其是300l/(m2s)至600l/(m2s)、尤其是400l/(m2s)至500l/(m2s)的透气性。
[0030]
可生物降解的无纺布层可以带有静电。在多层结构的情况下，一个、多个或所有无纺布层可以是带有静电的。尤其地，熔喷物层可以带有静电。
[0031]
可以在加固之前使纤维和/或无纺布、即在加固之后带有静电。对于带有静电而言，尤其pla被证明是有利的。
[0032]
可生物降解的无纺布层可以通过电晕方法带有静电。替选地或附加地，可生物降解的无纺布层可以通过根据us 5,401,446的教导的方法带有静电。其他的变型方案在于添加添加剂和水射流处理(水驻极(hydrocharging))，如其例如在wo 97/07272中所描述的那样。
[0033]
(制成的但未使用的)呼吸防护罩的过滤部件或过滤材料件可以(在俯视图中)具有多边形的、尤其是基本上矩形的形状。这尤其也适用于具有褶皱的过滤材料件的情况。过滤部件或过滤材料件可以具有例如由于空间变型导致的三维成型的形状。尤其地，后者使得更精确地适配面部形状，这实现了更低的泄漏体积流量。
[0034]
根据一个实施方式，透气材料可以包括至少一个支撑层和至少一个精滤层，其中至少一个支撑层和/或至少一个精滤层是可生物降解的无纺布层。
[0035]
一个或两个载体层可以是无纺布、尤其是纺粘物或纺喷物。替选地，一个或两个载体层可以是网(netting)。在此，网可以具有如在ep 2 011 556 a1中所描述的特性，其就此通过引用并入本文。
[0036]
在此，支撑层(有时也称为“载体层”或“加强层”)在本发明的意义上是赋予过滤材料件的多层复合结构必要的机械强度的层。这被称为具有轻的单位面积重量的开放的、多孔的无纺布或非织造物。支撑层还用于支撑其他的层或层状物。支撑层以及过滤材料的任何其他的层必要时也可以带有静电，前提是材料具有合适的介电特性。
[0037]
精滤层用于通过捕获例如穿过支撑层到达该处的颗粒提高多层过滤材料件的过滤性能。为了进一步提高分离性能，精滤层可以优选地(例如通过电晕放电或水驻极)带有静电。
[0038]
在呼吸防护罩中，每个支撑层可以是纺黏(纺粘)型无纺布或纺喷型无纺布，其优选地具有5至80g/m2、进一步优选地10至50g/m2、进一步优选地15至30g/m2的克重，和/或优选地具有形成纺黏型无纺布的纤维的在0.5dtex至15dtex的范围内的纤度。
[0039]
在此，透气材料优选地可以包括一个至三个支撑层。
[0040]
在存在两个支撑层的情况下，所有支撑层的总和的总克重优选为10至200g/m2、进一步优选为15至150g/m2、进一步优选为20至100g/m2、进一步优选为30至90g/m2、尤其为40至70g/m2。
[0041]
尤其优选的是，所有支撑层都是可生物降解的无纺布。纺粘或纺喷形式的支撑层尤其可以由pbat(例如来自basf的ecoflex)、其他可生物降解的聚酯如duvaltex构成。
[0042]
根据其他的有利的设计方案，每个精滤层是挤出无纺布、尤其是熔喷无纺布。挤出无纺布优选地具有10至80g/m2、进一步优选地15至50g/m2、尤其20至40g/m2的克重。熔喷无纺布尤其可以由pla构成。
[0043]
在此，透气材料可以包括一个至五个精滤层。
[0044]
在存在至少两个精滤层的情况下，所有精滤层的总和的总克重优选为10至80g/m2、进一步优选为15至50g/m2、尤其为20至40g/m2。
[0045]
用于根据本发明的呼吸防护罩的透气材料的结构的一个实施方式规定了以下描述的具有层顺序的多层结构：
[0046]
支撑层、一个或两个精滤层以及其他支撑层。
[0047]
尤其当支撑层构造为纺粘型无纺布并且精滤层构造为熔喷无纺布时，则存在sms结构或smms结构。在该结构中代替纺粘物也可以应用纺喷物层。
[0048]
在所描述的呼吸防护罩中，至少一个紧固带可以包括可生物降解的塑料或者由一种或多种可生物降解的塑料形成。例如可生物降解的塑料可以是上面提及的材料中的一种。
[0049]
紧固带可以包括热塑性聚合物、尤其是可生物降解的热塑性聚合物或由其形成。(可生物降解的)热塑性聚合物可以是(可生物降解的)热塑性弹性体(tpe)，尤其是(可生物降解的)热塑性聚氨酯(tpu)。
[0050]
该至少一个紧固带可以构造为多层的，其中该紧固带包括由薄膜制成的层和无纺布层、尤其是熔喷物层或者由其构成。因此，紧固带可以以由tpu薄膜和tpu熔喷物、tpu纺粘物或tpu纺喷物制成的层压件的形式构造。该结构在紧固带具有高稳定性的同时实现了良好的弹性。此外，这种紧固带可以以有利的方式与过滤材料件焊接。
[0051]
在形式为包括薄膜和无纺布的层压件的紧固带中，可以将形式尤其为注塑薄膜的薄膜直接层压到无纺布上。因此，不需要附加的粘合剂。
[0052]
紧固带可以被扭转或扭绞成绳索。这提高了佩戴舒适性。在此可能的是，通过热固定(例如超声波焊接)防止扭绞又被倒转。
[0053]
所描述的呼吸防护罩可以包括(恰好)两个紧固带。
[0054]
一个或多个紧固带可以被构造成被引导至佩戴者(用户)的头后部。替选地，一个或多个紧固带可以被构造成被引导至佩戴者(用户)的耳朵。
[0055]
至少一个紧固带可以被实施为闭合的带。这意味着，相应的紧固带并不具有松脱的或开放的端部。这例如可以通过如下方式得以实现，即紧固带的两个端部与过滤部件或过滤材料件连接。替选地，例如相应的带本身可以实施为闭合的；因此，其可以具有环形形状或套圈形状。
[0056]
根据一个替选方案，呼吸防护罩可以具有至少两个、尤其是四个紧固带，其具有开放的或松脱的端部。这意味着，每个紧固带的分别(仅)一个端部被紧固在过滤部件或无纺布幅面处。每两个紧固带的开放的/松脱的端部可以打结。
[0057]
至少一个紧固带可以在过滤材料件或过滤部件的整个长度上延伸。这使得至少一个紧固带在制造期间与透气材料一同行进并且与透气材料一起(在过滤材料件的端部处)被切割。
[0058]
尤其可以设置两个紧固带，它们在过滤材料件或过滤部件的整个长度上延伸。优选地，这两个紧固带布置在透气材料或过滤材料件的同一侧上并且沿着过滤材料件的两个相反设置的棱边布置。
[0059]
至少一个紧固带可以在其两个端部区域处与透气材料连接、尤其是焊接。
[0060]
此前描述的呼吸防护罩可以包括可弯曲的鼻处夹片。这实现了适配形状的优化，尤其是呼吸防护罩在眼睛和鼻区域中的更好的封闭性以及改进的支承。
[0061]
在这种情况下，呼吸防护罩可以由透气材料、至少一个紧固带和鼻处夹片构成。
[0062]
鼻处夹片可以平行于未焊接的棱边布置。其可以布置在呼吸防护罩的外侧或者嵌入两个无纺布幅面中的一者中。
[0063]
鼻处夹片可以包括单线材或双线材。单线材或双线材可以嵌入塑料材料或纸基材料的条带中。替选地，鼻处夹片也可以在没有线材衬入的情况下由塑料材料构成。塑料材料可以由可生物降解的塑料形成。鼻处夹片的宽度可以为1至10mm。
[0064]
鼻处夹片的长度可以为2cm至25cm、尤其为大于4cm和/或小于10cm。鼻处夹片也可以在过滤材料件的棱边的整个长度上延伸。后者使得制造简化，这是因为鼻处夹片可以在制造期间与过滤材料件一起被切割。
[0065]
鼻处夹片可以以非无损可拆卸的方式或以无损可拆卸的方式紧固在过滤材料件处。无损拆卸能实现将鼻处夹片再次用于其他的呼吸防护罩以及能实现将呼吸防护罩以简单的方式分成可以不同方式清除的组成部件。
[0066]
鼻处夹片可以与过滤材料件粘接或焊接。可以通过热熔胶实现借助粘合剂的紧固。鼻处夹片可以沿着其整个长度连续地或仅在各个不连续的点处与过滤材料件连接。
[0067]
参照呼吸防护罩的总重量，所有可生物降解的材料的重量份额可以为至少60％、尤其至少70％、尤其至少80％、尤其至少90％、尤其100％。
[0068]
此前描述的呼吸防护罩可以构造为半面罩。因此使用时，它们遮盖佩戴者的鼻子、嘴和下巴。此前描述的呼吸防护罩可以构造为根据din en 14683：2019+ac：2019的医用面罩或根据din en 149的过滤式半面罩。
[0069]
呼吸防护罩的透气材料可以是起皱的。为此尤其可以采用micrex微起皱方法。纯示例性地参考wo 2007/079502。由此实现的表面增大不仅实现更柔软的质感；过滤材料件也可以更好地适配面部形状并且更好地吸收湿气。
[0070]
本发明还提供了一种呼吸防护罩，其包括由透气材料制成的过滤材料件和至少一个紧固带，
[0071]
其中透气材料包括至少一个无纺布层和/或由纤维无纺布制成的层，并且透气材料是起皱的，并且
[0072]
其中该至少一个紧固带被构造用于将呼吸防护罩紧固在头部处。
[0073]
起皱的透气材料与可生物降解的塑料的使用无关地实现了改进的呼吸防护罩。对于这种呼吸防护罩，也可以在没有可生物降解的塑料的情况下应用上述特征、参数和特性。
[0074]
在此前描述的呼吸防护罩中，紧固带可以是起皱的。在此，尤其也可以采用micrex微起皱方法。在上面提及的绳索形的或扭绞的紧固带的情况下，紧固带可以在扭转或扭绞之前和/或之后起皱。
[0075]
起绉的紧固带能实现用于与不同的头部直径适配的有利的灵活性。
[0076]
本发明还提供了一种系统(零件盒)，其包括此前描述的呼吸防护罩和用于该呼吸防护罩的防护外套。可以以薄膜的形式构造防护外套。防护外套可以、但不是必须由可生物降解的塑料制成。它可以由与透气层相同的塑料制成。
[0077]
防护外套可以在销售(例如出售或发送)时用作包装。防护外套降低了呼吸防护罩的不期望的过早降解或分解的危险。
[0078]
优选地，呼吸防护罩在低病菌条件下被制造和/或在制造期间或之后进行杀菌处理。后者例如可以是uv处理。
[0079]
此外，本发明提供了一种由透气材料制成的防护服，其中透气材料包括至少一层可生物降解的无纺布或者由其构成。
[0080]
防护服例如可以是防护外套、用于鞋的防护套、防护斗篷或防护工作服。
[0081]
防护服的透气材料同样可以具有上述性能、参数和特性。
[0082]
此外，本发明涉及一种可生物降解的塑料、尤其是上述可生物降解的塑料的应用，其例如以无纺布的形式用于呼吸防护罩或防护服、尤其是用于呼吸防护罩或防护服的制造。关于可用于此的可生物降解的塑料或无纺布的可能的设计方案，对此可参考上述实施方式。
附图说明
[0083]
根据以下示例性的实施方式参照附图对本发明进行详细阐述，而本发明并不限制于专门示出的实施方式。在此示出：
[0084]
图1示意性地示出了呼吸防护罩，
[0085]
图2示出了呼吸防护罩的过滤材料件的结构的示意性剖视图，
[0086]
图3示出了呼吸防护罩的示意性俯视图。
具体实施方式
[0087]
为了确定上面和下面描述的参数，使用以下方法。
[0088]
根据din en iso9237：1995-12确定透气性。尤其利用200pa的压差和20cm2的测试面积进行工作。为了确定透气性，使用texttest ag的透气性测试仪fx3300。
[0089]
根据din en 29073-1：1992-08确定单位面积重量。为了确定无纺布层的厚度，使用根据din en iso 9073-2：1997-02标准的方法，其中使用方法a。为了确定薄膜的厚度，使用根据din iso 4593：2019-06标准的、通过机械扫描测试塑料薄膜以测定厚度的方法。
[0090]
根据din en 29073-3：1992-08确定最大拉力。尤其地，使用50mm的带宽。
[0091]
借助tsi 8130测试仪确定渗透率(nacl透过率)。尤其是在86l/min的情况下使用0.3μm氯化钠。
[0092]
图1示出了半面罩形式的呼吸防护罩1的示意图。这是医用面罩的示例。所示的呼吸防护罩1包括过滤材料件或过滤部件2。过滤材料件剪裁成基本上矩形的，但是也可以采用其他形状、尤其是多边形。
[0093]
在所示的示例中，在过滤材料件2处紧固有两个紧固带3。在图示的实施方式中，紧固带被设置用于紧固在佩戴者的耳朵处。
[0094]
为了更好地适配面部形状，呼吸防护罩具有鼻处夹片4，该鼻处夹片以无损的或非无损可拆卸的方式与过滤材料件连接。其尤其可以是嵌入可生物降解的塑料材料中的线材。
[0095]
非无损的连接例如是焊接。这可以在鼻处夹片的整个长度上连续地或者在各个不连续的点处进行。替选地，鼻处夹片可以与过滤材料件粘接。为此，例如可以使用热熔胶，这典型地同样导致非无损的连接。
[0096]
替选地，鼻处夹片作为单独的元件提供给用户。在这种情况下，鼻处夹片具有自粘表面，该自粘表面最初被防护膜覆盖。移除防护膜后，使用者将鼻处夹片粘贴到无纺布上。
根据所使用的粘贴材料，这种类型的鼻处夹片也可以再次用于其他的呼吸防护过滤部件。
[0097]
在该实施例中，在过滤部件或透气材料2中引入三个褶皱5。
[0098]
在图2的示意性剖视图中图示了用于呼吸防护罩的过滤材料件的结构。精滤层7布置在两个支撑层6之间。这三个层尤其可以沿着过滤部件2的棱边、即周边如在图1中图示的那样相互焊接。
[0099]
替选于图2所示的结构，呼吸防护罩的透气材料也可以包括更少或更多的层。因此，例如可以仅设置一个支撑层和一个精滤层。
[0100]
作为支撑层6尤其考虑由pla、pbat(例如basf的ecoflex)、其他可生物降解的聚酯如duvaltex制成的纺粘层或纺喷物层。支撑层具有5至50g/m2的单位面积重量和1dtex至15dtex的纤度。作为用于加固无纺布的热粘合方法，尤其(comerio ercole)方法是有利的。
[0101]
由pla制成的一个或多个熔喷物层用作精滤层7，其分别具有5至30g/m2的单位面积重量。至少一个或多个层带有静电。
[0102]
具体地，过滤材料件可以由三层透气材料构成。在此，在具有20g/m2的克重的两个纺粘型无纺布层或纺喷型无纺布层之间布置有具有20g/m2的克重的熔喷无纺布层。如此获得的sms可以通过沿着棱边环绕的焊缝进行超声波焊接。
[0103]
熔喷物可以通过添加添加剂和水射流处理(水驻极)而带有静电，如其例如在wo 97/07272中所描述的那样。
[0104]
替选地，熔喷物可以具有25g/m2的克重并且借助电晕处理而带有静电。
[0105]
sms可以是起皱的。为此，尤其可以使用micrex微起皱方法。纯示例性地参考wo 2007/079502。由此实现的表面的增加不仅实现了更柔软的质感，其也可以更好地适配面部形状并更好地吸收湿气。
[0106]
图3示出了透气材料8的示意性俯视图，该透气材料对应于图1的过滤部件2。然而，与图1相比，图3示出了过滤部件的背侧，即朝向使用者的一侧。
[0107]
在图示的示例中，在透气材料8的相反设置的棱边处分别布置有紧固带9，该紧固带在整个棱边长度上延伸。因此，紧固带可以在制造过滤部件时与透气材料一同行进并且与该材料一起被切割。在所示的示例中通过各紧固带9的彼此相反设置的端部区域处的相应的焊点10实现紧固带与透气材料的连接。
[0108]
对于紧固带来说例如使用由具有20μm至100μm的厚度的tpu薄膜和tpu熔喷物(克重：20至80g/m2)制成的tpu层压件，其与过滤材料件焊接。例如可以根据在polymers 2019,11,1121中z.wang等人的“生物基可生物降解热塑性聚氨酯弹性体的制备与性能(fabrication and properties of a bio-based biodegradable thermoplastic polyurethane elastomer)”获得可生物降解的tpu。
[0109]
对于焊接而言，为了获得高强度，可以采用在欧洲专利申请ep18213001.3中在其他技术领域中公开的方法。