Способ изготовления респираторов

сОюз сОВетскихСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 51)5 О 04 0 ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНЕДОМСТВО СССРОСПАТЕНТ СССР) ЗС)БРЕТЕН довательскийленностио, Л.Г. Сауляк анные нетка- промышленЕСПИРАГОТОВЛЕН е: изобрете м средствамастности к, ТОРОВ (57) Испол ьэо вани к индивидуальны нов дыхания, в ч ние относится защиты орга- изготовлению Изобретение относится к индивидуаль- формы, недостаточ ным средствам защиты органов дыхания, в фильтромаски к лиц частности к изготовлению респираторов к подсосу загрязне разового использования для защиты орга- сочное пространств нов дыхания рабочих в различных отраслях трующей поверхн народного хозяйства, например, в химиче- . участков с двойным ской, металлургической, текстильной про- фильтрующего ма мышленностипроизводстве строительных расход фильтру 1 още материалов, а также в сельском хозяйстве. ный вес респираторИзвестен способ изготовления респи- пределение подма раторов, заключающийся в вырезании пло- что приводит к нер ской многоугольной заготовки и ее . лению нагрузки на сложении с образованием многоугольных . спиратора, трудоем треугольников с последующим загибом не- с применением ручн которых из них и распределении заготовки Известен спосо для придания ей.объемной Формы. раторов, которым прНедостатками известного способа явля- ветствующих обмер ются ограниченные возможности придания . Чаша представляет К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Мрожевска Х. и др. Формные изделия.-. Текстильнаность, 1984, М 11, с. 25 - 29,респираторов разового использования. Сущность изобретения: способ изготовления респираторов заключается в термообработке Фильтрующего нетканого термопластичного материала, адаптации его по форме матрицы, прессовании и охлаждении готового иэделия. Термообработка и прессование осуществляются независимо друг другу, первичная адаптация полотна по форме матрицы происходит под действием сил усадки термопластичных высокоусадочных волокон, содержащихся в материале в количестве от 20 до 50, а охлаждение готового изделия происходит под действием холодного штампа и совмещено с прессованием, 1 з. и. Ф-лы, 1 табл. но плотное прилегание у носчика, что приводит нного воздуха в подмао, ограниченность филь- ости за счет наличия и тройным сложением териала, увеличенный го материала, увеличена,нерациональное рассочного пространства, авномерному распредефильтрующую часть рекость при изготовлении ого труда,б изготовления респиидают форму чаш, соотам лица, формованием, собой основную (лице-вую) часть респиратора. Ее изготавливаютиэ специального иглопробивного нетканогоматериала, который служит для фильтрациивоздуха и определяет потребительскиесвойства готового изделия. Для изготовления этого материала используют термопластичное, сырье, т; е, полипропиленовые4и полэфифные волокна линейной плотностью 2-ф 5 текс, а тэкще жидкие связующиевещества типа,.сополимеров винилацетатаи маленаты). Формуйт нетканые полумаскина специально разработанных устройствахпериодического действия. Это устройствосостоит из массивного чугунного корпуса,на котором прочно закреплена нижняя формующая плита с гнездами и подвикная верхняя плита со штампами.В плитаХ установлены электрическиенагреватели, позволяющие регулироватьтемпературу плит от 0 до 250 С, Времяформирования до 120 сек,За счет соприкосновения нетканого материала с горячим штампом термопластичные волокна размягчаются и под действиемприложенного усилия склеиваются междусобой. При этом нетканый материал приобретает форму штампа.Рассматриваемый способ изготовления. респираторов обладает рядом существен. ных недостатков.В.связи с использованием материала состабильной структурой для формования изплоской заготовки сферического изделия поего периметру образуются уплотнения и заломы материала, ухудшающие качество изделил, что может привести к нарушениюплотности прилипания респиратора к лицуносчика; а следовательно к подсосу воздухав подмасочное пространство и является одним из основных недостатков приведенногоспособа.Наличие уплотненных участков и участков с заломами увеличивает неравномерность материала по плотности, а"следовательно неравномерность Фильтрующих свойств от центра к периметру респиратора, а также сокращает рабочую(фильтру 1 ощую) часть поверхности респиратора.В связи с тем, что иглопробивной фильтрующий материал обладает определеннойтолщиной, а термообработка его осуществляется под действием горячего штампа, размягчение термопластичных волоконпроисходит неравномерно по сечению материала. В -то время, когда верхние слоиматериала переходят во вязко-текучее состояние, волокна, находящиеся внутри нетканого материала, этого состояния еще недостигают, что приводит к снижению общей50 55 причем охлаждение материала происходит одновременно с прессованием.Сущность заявляемого способа заключается в следующем,Нетканый материал с вложениемтермопластичных высокоусадочных волокон. всвободном состоянии накладывается на выпуклуа матрицу и подвергается термообработке в термокамеое пои температуре размягчения термопластичного компонента. Полотно подвергается термообрэботке прочности термоскрепления нетканого ма териала и формоустойчивости готового респиратора и может также привести кподсосу воздуха в подмасочное пространст 5 во в результате нарушения плотного облегания респиратором лица носчика.Кроме этого, формование респираторапо описанному способу предусматриваетснятие готового изделия со штампа в рэзо 10 гретом состоянии, когда термопластичныеволокна находятся оо вязко-текучем состоянии, что может привести к нарушению формы респиратора, а следовательно также кподсосу воздуха в подмэсочное пространст 15 во.Недостатком приведенного способа является также длительность времени формования респиратора, обусловленнаянеобходимостью размягчения термопла 20 стичных волокон под действием горячегоштампа по всей толщине нетканого материала, что снижает производительность оборудования для Формования респираторовприведенным способом.25 Целью изобретения является улучшение качества респираторов зэ счет точнойадаптации полотна по Форме матрицы, чтопозволяет исключить возможность появления участков с двойным расположением ма 30 териала, участков с заломами, подсосавоздуха в подмасочное пространство, обеспечить равномерность фильтрующихсвойств, улучшить формоустойчивость, максимально использовать фильтрующую по 35 верхность, а также сокращение времени ихизготовления,Это достигается тем, что в предлагаемом способе изготовления респираторов,заключающемся в термообработке фильтру 40 ющего нетканого термопластичного материала, адаптации его по форме матрицы,прессовании и охлаждении готового изделия, предварительная адаптация полотна по Форме матрицы осуществляется под дей ствием сил усадки высокоусадочных волокон, содеркащихся в исходном фильтрующем материале, а процессы термообработки нетканого материала и прессования осуществляются независимо,ала по всей толщине в процессе термо скрепления принимают участие все термопластичные волокна, находящиеся в сечении материала, что улучшает формоустойчивость готового респиратора,55Так как термопластичные волокна приводят во вязкотекучее состояние заранее, время, необходимое для формования респираторов, может быть значительно сокращено. до полного проявления сил усадки высокоусадочных волокон. В процессе усадки высокоусадочные волокна, содержащиеся в материале стремятся сократиться по длинена величину усадки, Когда волокна находятся в свободном состоянии уменьшение ихдлины в результате термообработки происходит в максимальной степени. Если волокно на каком-то участке зажато другимиволокнами, усадка его может не проявиться в полной степени, т. к, силам усадки необходимо преодолеть усилие сжатия полотна, В зависимости от процентного вложения высокоусадочных волокон и структуры материала готовый материал будет иметь ту, или иную величину усадки. При наложении нетканого материала на выпуклую матрицу под действием сил усадки высокоусадочных волокон полотно стремится принять форму конуса с закругленной по форме матрицы вершиной. После окончательного проявле; ния сил усадки высокоусадочных волокон полотно с матрицей поступает в зону штамповки, где осуществляют Окончательнуюадаптацию полотна по форме матрицы наложением пуансона.В связи с тем, что первичная адаптация полотна осуществлялась с помощью сил усадки оысокоусадочных волокон, э термопластичные волокна нэходятся во вязко-текучем состоянии, окончательная адаптация полотна осуществляется без заломов и уплотнений по периметру матрицы, что позволяет устранить недостатки способаизготовления респираторов, принятого в качестве прототипа, Окончательная адаптация полотна по форме матрицы осуществляется под действием собственного веса холодного пуансона без приложения дополнительных усилий, Предлагаемый способизготовления респираторов исключает воз- можность появления заломов по периметруизделия, обеспечивает равномерность материала по линейной плотности в центре ипо периметру респиратора, а следовательно равномерность его фильтрующих свойств и максимальное использование фильтрующей поверхности,За счет. равномерного прогрева матери 10 20303540 Во время формования происходит охлаждение материала, следовательно, улучшается формоустойчивость изделия о момент снятия его со штампа, что исключаетвозможность изменения формы респиратора, а следовательно подсоса в подмасочноепространство из-за неплотного прилеганияреспиратора к лицу носчика;При формовании респиратора холодным пунасоном исключается возможностьприлипания расплавленных волокон к поверхности пуансона, что такжеулучшает качество формовки.В качестве исходного материала дляформования изделий могут быть примененыматериалы, отличающиеся по структуре: нетканые иглопробивные материалы, нетканые холстопрошивные материалы, волокнистый холст. Результаты конкретногоприменения проиллюстрированы примерами, Необходимые формовочные свойствапри этом не обеспечиваются.В качестве термопластичных высоко-усадочных волокон-йсгтоГьзооалйсь" поли-"пропиленовые и поливинилхлоридные волокна.В качестве волокон-наполнителей могутиспользоваться также оискознь 1 е,нитроновые, полиамидные волекна в"различномпроцентном соотношении с удовлетворительным результатом; Температура разрушения или размягчения приоеденныхволокон выше температуры размягчениятермопластичных оысокоу адочных волокон,П р им е р 1. Нетканый иглопробивнойфильтрующий материал поверхностнойплотностью 250 г/м изготовлен из следую 2ЩИХ ВИДОВ ВОЛОКОН,-полиэфирное волокно линейнОй плОтностыо 0,33 текс, длиной резки 60 мм - 85%;- полипропйленовое волокно линейнойплотностью 0,33 текс, длиной резки бб мм -15%Усадка полипропиленовых волокон составляет 40-60%, температура размягчения(плавления) - 155 - 165 С. Температураразмягчения (плавления) полиэфирных волокон - 250 С,Материал в свободном состоянии накладывался на выпуклую матрицу и, помещался в термокамеру, где подвергалсятермообработке при температуре 165 С. втечение 15 сек. до момента окончательногопроявления сил усадки, а затем подавался взону фармования, где под действием холодного пуансона осуществлялась окончательная адаптация полотна по форме матрицы содновременным охлаждением, Время прессования составило 10 сек что значительноменьше времени, необходимого для полного размягчения термопластичных компонентов, что позволяет сократить времяизготовления респираторов, т. е. увеличить.производительность оборудования и трудапри-их изготовлении. Параметры формования и полученные результаты приведены втаблице.П р и м е р 2. Нетканый материал поструктуре, поверхностной плотности и видуволокон аналогичный приведенному в примере 1,Количество полипропйленовых волокон- 20%, полиэфирных - 80%,Последовательность технологическихпроцессов при формовании респираторованалогична приведенной в примере 1,Время термообработки - 15 сек,Время. прессования - 6 сек;П р и м е р 3, Нетканый материал поструктуре, поверхностной плотности и видуволокон аналогичный приведенному в примере 1,Количество полипропиленовых волокон- 30%, полиэфирных - 70%.Последовательность технологическихпроцессов при формовании респираторованалогичная приведенной в примере 1.Время термообработки - 15 сек.Время прессования - 5 сек.Параметры формования и полученныерезультаты приведены в таблице,П р и м е р 4. Нетканый материал.поструктуре, поверхностной плотности и видуволокон аналогичнь 1 й приведенному в примере 1,Количество пблипропиленовых волокон- 50%, полиэфирных - 50%,Последовательность технологическихпроцессов при формовании респираторованалогична приведенной в примере 1.Время термообработки - 10 сек.Время прессования - 5 сек,Параметры формования и полученныерезультаты приведены в таблице.П р и м е р 5. Нетканый материал поструктуре, поверхностной плотности и видуволокон аналогичный приведенному в примере 1.Количество полипропиленовых волокон- 60%, полиэфирных - 40%.,Последовательность технологическихпроцессов при формовании респираторованалогична приведенной в примере 1; -. результаты приведены в таблице.П р и м е р 6. Нетканый холстопрошивной материал поверхностной плотностью 120 г/см изготовлен из волокон, перечисленных в примере 1.В качестве прошивной нити использовалась хлопчатобумажная пряжа линейной5 плотностью 25 текс х 2, переплетение ."цепочка". Заправка прошивных нитей осуществлялась через одну ушковую иглу. Госледовательность технологическихпроцессов аналогична приведенной в при 10 мере 1,Количество полипропиленовых волокон10%, полиэфирных. - 90%.Время термообработки - 10 сек,Время прессования - 4 сек,15 . Параметры формования и полученные,результаты приведены в таблице.П р и м е р 7. Нетканый материал аналогичный приведенному в примере 6,Последовательность технологических20 операций аналогична приведенной в примере 1.Количество полипропиленовых волокон- 20%, полиэфирных%.Время термообработки - 8 сек.25, Время прессования - 4 сек,Параметры формования и полученные.результаты приведены в таблице.П р и м е р 8. Нетканый материал аналогичный приведенному в примере 6,30 Последовательность технологическихопераций аналогична приведенной в приме.ре 1.Количество полипропиленовых волокон- 30%, полиэфирных - 70%.35 Время термообработки - 8 сек.Время прессования -4 сек.Параметры формования и полученныерезультаты приведены в таблице.П р и м е р 9. Нетканый материал ана 40 логичный приведенному в примере 6,Последовательность технологическихопераций аналогична приведенной в примере 1.Количество полипропиленовых волокон45 - 50%, полиэфирных - 50%;Время термообработки - 6 секВремя прессования -4 сек,: Параметры формования и полученныерезультаты приведены в таблице.50 П р и м е р 10. Нетканый материаланалогичный приведенному в примере 6.Последовательность технологическихопераций аналогична приведенной в примере 1,55 Количество полипропиленовых волокон- 60%, полиэфирных - 40%,Время, термообработки - 6 сек.В ремя прессования - 4 сек.Параметры формования и полученныерезультаты приведены в таблице.П р и м е р 11. Волокнистый холст изориентированных, распрямленных волоконповерхностной плотности 170 гlм состоит.2из волокон приведенных в примере 1.5Последовательность операций приведена в примере 1,Количество полипропиленовых волокон- 10%, полиэфирных - 90%,Время термообработки - 20 сек. " 10Время прессования - 20 сек.Параметры формования и полученныерезультаты приведены в таблице,П р и м е р 12, Волокнистый холстаналогичный примеру 11, последовательность процессов термообработки и прессования аналогична приведенной в примере 1.Количество полипропиленовых волокон- 20%, полиэфирных - 80%.Время термообработки - 20 сек, . 20Время прессования - 20 сек.Параметры формования и полученныерезультаты приведены в таблице.П р и м е р 13, Волокнистый холстаналогичный примеру 11, последовательность процессов термаобработки и прессования аналогична приведенной в примере 1.Количество полипропиленовых волокон- 40%, полиэфирных - 60%,-.:Время термообработки - 15 сек, 30Время прессования - 15 сек.Параметры формования и полученныерезультаты приведены в таблице.П р и м е р 14. Волокнисть 1 й холстаналогичный примеру 11, последовательность процессов термообработки и прессования аналогична приведенной в примере 1,Количество полипропиленовых волокон- 50%, полиэфирных - 50%.Время термообработки - 15 сек,40Время прессования - 15 сек.Параметры формования и полученныерезультаты приведены в таблице.П р и м е р 15. Волокнистый холст:аналогичный примеру 11, последовательность процессов термообработки и прессования аналогична приведеннойв примере 1,. Количество полипропиленовых волокон- 60%, полиэфирных - 40%.Время термообработки - 13 сек 50Время прессования - 15 сек,Параметры формования и полученныерезультаты приведены в таблице,. Пример 16. Нетканое иглопробивное 55 волокно поверхностной плотностью 200. г/см изготовлено из следующих видов волокон;- полиэфирное волокно линейной плотностью 0,33 текс, длиной резки 60 мм -90%;- поливинилхлоридное волокно линейной плотностью 0,33 текс, длиной резки 6066 мм - 10%.Усадка поливинилхлоридного волокнасоставляет 35-55%, темйература плавления- 120 С. Температура плавления полиэфирного волокна - 250 О С.Термообработка материала осуществлялась при температуре. равной 120 С. По"следовательностьоперацийтермообработки и прессования приведеныв примере 1.Время термообработки - 10 сек.Время прессования - 8 сек.Параметры формования и полученныерезультаты приведены в таблице.П р и м е р 17. Нетканый материаланалогичный приведенному в примере 16,последовательность процессов термообработки и прессования аналогична приведенной в примере 1.Количество поливинилхлоридных волокон - 20%, полиэфирных - 80.Время термообработки - 10 сек.Время прессования - 8.сек.Параметры формования и полученныерезультаты приведены в таблице,П р и м е р 18, Нетканый материаланалогичный приведенному в примере 16,последовательность процессов термообработки и прессования аналогична приведенной в примере 1.Количество поливинилхлоридных волокон - 40%, полиэфирных - 60%;Время термообработки - 5 сек.Время прессования - .5 сек.Параметры формования и полученныерезультаты приведены в таблице.П р и м е р 19. Нетканый материаланалогичный приведенному в примере 16,последовательность термообработки ипрессования аналогична приведенной впримере 1.Количество поливинилхлоридных волокон - 50%, полиэфирййх - 50%.Время термообработки - 5 сек.Время прессования -5 сек.Параметры формования и полученныерезультаты приведены р таблице.П р и м е р 20. Нетканый материаланалогичный приведенному в примере 16,последовательность процессов термообработки и прессования аналогична приведенной в примере 1.Количество поливинилхлоридных волокон - 60%, полиэфирных - 40%.П р и м е р 21 (прототип). Нетканыйиглопробивной фильтрующий материал, изготовленный из термопластичных волокон;полипропиленовых - 500 полиэфирных -50% подавался в зону формования. Матрица и пуансон предварительно нагревалисьдо температуры 170 С. Нетканый материалпомещался между матрицей и пуайсоном, ккоторому прикладывалось давление 0,5кг/см . Время термообработки иформова2ния составило 100 сек. Усади" материалаотсутствовала. Готовое изделие снимали соштампа и охлаждали в свободнойсбстоянии.Параметры формовайия и полученные 15результаты приведены в таблице.Как следует из результатов;-приведенных в таблице, вложение в смеску полипропиленовых волокон в количестве менее 20%приводит к недостаточной усадке материала во время его термообработки, что влечетэа собой недостаточную первичную адаптацию полотна по форме матрицы и вдальнейшем появление заломов во времяформования изделий. Формоустойчивость 25готового иэделия неудовлетворительная(пример 1).Вложение в смеску полипропиленовыхволокон в количестве от 20 до 50% обеспечивает хорошие формовочные свойства, 30точную адаптацию материала по форме матрицы, исключающую появленйе заломов,участков с двойным располокением долотна (примеры 2-4).Увеличение количества полипропиленовых волокон свыше 50% не оказывает влияния на улучшение формовочныхсвойств, ноприводит к увеличению жесткости готовогоизделия; чго нарушает комфортность приего носке и является нежелательным (пример 5).Сделанные выводы относятся к материалам различных структур: иглопробивному,. холстопрошивному, волокнистому холсту.Целесообразным является вложение в 45смеску поливинилхлоридных волокон в количестве 20-50% (примеры 17 - 19),Вложение в смеску поливинилхлоридных волокон в количестве менее 20% приводит к недостаточной формоустойчивости и кнарушению формы изделия, вложение волокон свыше 50% - к повышенной жесткостиизделия (примеры 16, 20),Испытания готовых респираторов в рекомендуемом интервале вложениятермопластичных высокоусадочных полипропиленовых и поливинилхлоридных волокон позволили установить, чтокоэффициент проскока аэрозоля со средним диаметром частиц 0,28 - 0,34 мкн со-,ставляет не более 15%; начальноесопротивление - не более 20 Па, что соответствует предъявляемым требованиям.Зкономический эффект от внедрениязаявляемого изобретения может быть получен за счет сокращения времени формования респираторов, улучшения их качества;исключения заломов по периметру изделия,улучшения формоустойчивости, а следовательно исключения возможности подсосавоздуха в подмасочное пространство.Формула изобретения1. Способ изготовления респираторов,заключающийся в термообработке и прессовании фильтрующего нетканого термопластичного материала для придания емуформы матрицы и штампа и охлаждении готового изделия, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения качества респираторов при обеспечении сокращения времени изготовления, термообработку ипрессование проводят на разных стадиях, аматериал используют с содержанием высокоусадочных волокон в количестве 20-50%от массы материала, при этом на первойстадии осуществляюттермообработку материала для придания ему формы матрицыпод действием сил усадки термопластичныхвысокоусадочных волокон, а на второй стадии фиксируют полученную форму за счетпрессования материала с помощью холодного штампа с обеспечением одновременного охлакдения получаемых иэделий.2. Способ по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что термообработку нетканого материала осуществля 1 от при температуре размягчения термопластичных высокоусадочныхволокон до полного проявления сил усадки.14 1784687 13 Вреияпрессования,йри"ивр Наличие нарувений ФормыГОТОВОГО ИздеЛИЯ 2 солериания терно" пластично. ГО Волокна Вид натериала Ореня териообработ"кн сВипература тернооб работки,С Оид терюпла с тицно ГО волокна Недостаточная Форноустойчивость,ииефтся эалоны ю перинвтруИарувения форны отсутствуетНаруевниа Форин отсутствует .Нарувения Форин отсутствуетНаруыения форин отсутствует, изделие Обладает значительной весткостьп, что сникает комфортность ихиспользования 16 1 Иглопробнвной проие 165 165 165 20 2 30 11 10 1 О и 0 60 165 Фориоустойчивость готового изделиянеудовлетворительная изделие легкодерориируется ннептся затоны Холстопроинной вПолип ропновое 16 16 20 30 50 Нэруеения фориы отсутствуют Нарувения форин Отсутотеуот наруыеиия Форин отсутствует Нарувения Форин Отсутствуют и делив иесткое 6 6 9 0 6 Издеве недостаточно форноустойчивое, легко деформируется, инептСЯ ЗЭПОНЫ доли ново Воло холс истый ил 16 1612 20405060 рувення Форны отсутствует рупения Форы отсутствуют Руыения форин отсутствует 5 1 5 15 3 15 165 довлеты нет,Форюустоичивость изделия рнтельная, наруиеннй фо елке кесткое 6 Форноустойчиеость недостаточнаязапани по периметру иэделияНаруиения формы отсутствуетНарувения форны отсутствуютИарувения форны отсутствуютНарувений Форин нет иэделиеиесткое 120 Поливи Иглопробивнойи лкло 17 18 19 1 О 8 5 5 20 40 50 60 120120120,120 н и и 21(про 100 Ииептся эалоиы н уплотненеринетру иэделия 170 глоп роби в" Полип ропновое ип) Составитель С,Гар Техред М.Моргента Редактор орректор М.Демчик Заказ 4351Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, ЖРаушская наб 4/5 й комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 оизводственно-издатель