DE69104732T2

DE69104732T2 - Verfahren zur herstellung von filtermasken aus fasern.

Info

Publication number: DE69104732T2
Application number: DE69104732T
Authority: DE
Inventors: Harvey J. Saint Paul Mn 55133-3427 Berg; James F. Saint Paul Mn 55133-3427 Dyrud; Joseph P. Saint Paul Mn 55133-3427 Kronzer; Roger J. Saint Paul Mn 55133-3427 Stumo
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1990-12-20
Filing date: 1991-11-15
Publication date: 1995-05-11
Anticipated expiration: 2011-11-16
Also published as: AR245791A1; KR100221707B1; DK0563135T3; WO1992011405A1; MXPA94004036A; JP3023173B2; DE69104732D1; US7131442B1; KR930703496A; BR9107253A; CA2096636C; MX9102585A; EP0563135B1; CA2096636A1; EP0563135A1; AU9081891A; AU651415B2; JPH06504329A; US5307796A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zum Formen von Filtermasken aus Fasern von nichtgewebten Geflechten von thermisch bindenden Fasern. Die Erfindung betrifft ebenfalls Filtermasken aus Fasern, die aus nichtgewebten Geflechten von thermisch bindenden Fasern hergestellt werden, welche Masken einen niedrigen Grad des Oberflächenausfaserns bewahren, nachdem sie einem Abrieb unterworfen wurden.

Ausgangssituation

Filtermasken aus Fasern sind auf dem Gebiet der Atemschutztechnik gut bekannt. Derartige Atem(schutz)masken werden über die Atemwege einer Person getragen und dienen normalerweise mindestens einer von zwei Aufgaben: (1) Verunreinigungen oder Kontaminanten am Eintritt in den Atemweg des Trägers zu hindern und (2) andere vor der Exponierung von Bakterien und anderen Kontaminanten zu schützen, die von dem Träger ausgeatmet werden. Im ersteren Fall wird die Maske in einer Umgebung getragen, in der die Luft für den Träger schädliche Teilchen enthält. Im zweiten Fall wird die Maske beispielsweise im Operationsraum getragen, um einen Patienten vor Infektion zu schützen.
Filtermasken aus Fasern sind aus thermisch bindenden Fasern hergestellt worden. Thermisch bindende Fasern verbinden sich mit angrenzenden Fasern nachdem sie erhitzt und abgekühlt wurden. Beispiele für Atemmasken, die aus derartigen Fasern geformt sind, werden in den US-P-4 807 619 und 4 536 440 beschrieben. Die in diesen Patentschriften offenbarten Atemmasken sind schalenförmige Masken, die mindestens eine Lage von thermisch bindenden Fasern haben. Die Lage aus thermisch bindenden Fasern wird als "formgebende Lage" bezeichnet und wird verwendet, um der Maske eine Kontur zu verleihen und eine Filterlage zu tragen. In Bezug auf die Filterlage kann sich die formgebende Lage auf einem inneren Teil der Maske befinden (am Gesicht des Trägers anliegend), oder sie kann sich auf einem äußeren Teil oder sowohl auf dem inneren als auch äußeren Teil der Maske befinden. Normalerweise befindet sich die Filterlage außerhalb der inneren formgebenden Lage.
Die in den US-P-4 807 619 und 4 536 440 offenbarten formgebenden Lagen wurden durch Ausformen von nichtgewebten Geflechten aus thermisch bindenden Fasern in erhitzten Formen hergestellt. Die erhitzten Formen werden bei Temperaturen oberhalb des Erweichungspunktes der bindenden Komponente der thermisch bindenden Fasern betrieben. Ein Geflecht von thermisch bindenden Fasern wird in eine erhitzte Form gelegt und Druck und Wärme ausgesetzt, um eine formgebende Lage für eine Gesichtsmaske ((auch genannt Atemmaske)) zu bilden. Diese Art des Ausformungsvorganges ((auch bezeichnet als Formpressen)) ist als ein "Warmformverfahren" bekannt.
Es gab Beschwerden von Personen, die Atemmasken getragen haben, welche durch Warmformen von nichtgewebten Geflechten aus thermisch bindenden Fasern hergestellt worden waren. Die Träger haben angegeben, daß die Masken Fäserchen enthalten, die das Gesicht des Trägers berühren und einen kitzelnden Reiz hervorrufen, dessentwegen sie sich diesen Bereich ihres Gesichtes kratzen möchten. Wenn die Maske zum Schutz der Träger gegen das Ausatmen von Verunreinigungen in die Luft oder Schutz anderer gegen Infektion getragen werden, wird es für die Träger problematisch, die Maske von ihrem Gesicht zu nehmen, um den Juckreiz zu lindern. Die Träger müssen den Juckreiz tolerieren oder riskieren, sich oder andere potentiell gefährdenden Substanzen auszusetzen. Die vorliegende Erfindung richtet sich auf die Schaffung von formgebenden Lagen für Atemmasken, die verbesserte Eigenschaften des Oberflächenausfaserns aufweisen.

Glossar

Die nachfoplgend verwendeten Ausdrücke bedeuten:
"Bikomponentenfaser" eine aus zwei oder mehreren Komponenten zusammengesetzte Faser, umfassend verschiedene polymere Zusammensetzungen mit unterschiedlichen Erweichungstemperaturen, wobei die Komponenten entlang der Längsrichtung der Faser in separaten und verschiedenen Bereichen angeordnet sind;
"Binde(r)faser" als Monofilament thermisch bindende Fasern;
"Preskinning" Erhitzen von mindestens einer Oberfläche eines faserigen Geflechts auf eine Temperatur, bei der es Fasern auf einer Oberfläche des Geflechts möglich ist, untereinander verbunden zu werden, wobei das Erhitzen vor einem Ausformungsvorgang erfolgt, bei dem das faserige Geflecht in seiner Gesamtheit erhitzt und ausgeformt wird;
"Erweichungstemperatur" die niedrigste Temperatur, bei der eine Faserkomponente bis zu einem Maß weich wird, der der Faserkomponente ermöglicht, mit einer anderen Faser verbunden zu werden und in diesem verbundenen Zustand beim Abkühlen zu verbleiben;
"Stapelfaser" nicht-thermisch bindende Fasern;
"Thermisch bindende Fasern" Fasern, die sich mit angrenzenden, kontaktierenden Fasern verbinden, nachdem sie über ihre Erweichungstemperatur erhitzt und danach gekühlt wurden.

Zusammensetzung

Die vorliegende Erfindung umfaßt ein Verfahren zum Bilden einer formgebenden Lage für eine Atemmaske aus einem nichtgewebten Geflecht, welches thermisch bindende Fasern enthält, bei welcher die Erzeugung des Oberflächenausfaserns auf der formgebenden Lage der Atemmaske stark herabgesetzt wird. Überraschenderweise wurde entdeckt, daß verbesserte Eigenschaften des Oberflächenausfaserns in einer formgebenden Lage durch Kaltformen eines nichtgewebten faserigen Geflechts erhalten werden kann, welches thermisch bindende Fasern enthält, von denen einige Bikomponentenfasern sind. Ein Verfahren zum Bilden einer nichtgewebten faserigen formgebenden Lage für eine Atemmaske umfaßt die Schritte:
(a) Erhitzen eines nichtgewebten Geflechts von faserigem Material, welches enthält:
(i) mindestens etwa 40 Gewichtsprozent thermisch bindende Fasern bezogen auf das Gewicht des nichtgewebten faserigen Materials, wobei mindestens etwa 10 Gewichtsprozent des nichtgewebten faserigen Materials Bikomponentenfasern sind;
und wahlweise
(ii) Stapelfasern, auf eine Temperatur, bei der die thermisch bindenden Fasern, einschließlich mindestens eine Komponente der Bikomponentenfasern erweichen; und sodann
(b) Ausformen des erhitzten nichtgewebten Geflechts von faserigem Material, während die thermisch bindenden Fasern und mindestens eine Komponente der Bikomponentenfasern noch weich sind, und zwar in einer Form, die zwei Formteile hat, die sich auf einer Temperatur unterhalb der Erweichungstemperaturen der thermisch bindenden Fasern, und aller Komponenten der Bikomponentenfasern, befinden.
Ein bevorzugtes Verfahren zum Herabsetzen der Erzeugung des Oberflächenausfaserns umfaßt einen zusätzlichen Schritt des Preskinning des Geflechts von nichtgewebtem Fasermaterials.
Die vorliegende Erfindung umfaßt ebenfalls ein Verfahren zum Formen einer Atemmaske aus Fasern, welches Verfahren umfaßt:
Die vorliegende Erfindung umfaßt ebenfalls eine Atemmaske aus Fasern, welche einen geringen Grad des Oberflächenausfaserns im Verlaufe der gesamten normalen Anwendung der Maske bewahrt. Die Atemmaske aus Fasern umfaßt:
(a) Hindurchführen von mindestens einer Lage von filterndem Material und mindestens einer Lage von nichtgewebtem faserigem Material in einer übereinanderliegenden Anordnung, welches faserige Material enthält:
(i) mindestens etwa 40 Gewichtsprozent thermisch bindende Fasern, bezogen auf das Gewicht des nichtgewebten faserigen Materials, wobei mindestens etwa 10 Gewichtsprozent des nichtgewebten faserigen Materials Bikomponentenfasern sind; und wahlweise
(ii) Stapelfasern, durch eine Erwärmungsstufe, in der die thermisch bindenden Fasern, einschließlich mindestens eine Komponente der Bikomponentenfasern, erweichen; und danach
(b) Aus formen der übereinanderliegenden Lagen zu der Form einer Atemmaske in Formteilen, die auf einer Temperatur unterhalb der Erweichungstemperaturen der thermisch bindenden Fasern sind, einschließend die mindestens eine erweichte Komponente der Bikomponentenfasern, wobei das Ausformen erfolgt, während die thermisch bindenden Fasern und Bikomponentenfasern noch in der Lage sind, ein Faserbinden zu ermöglichen.
Die vorliegende Erfindung umfaßt ebenfalls eine Atemmaske aus Fasern, welche während der gesamten normalen Gebrauchsdauer der Maske einen niedrigen Grad des Oberflächenausfaserns bewahrt.Die Atemmaske aus Fasern umfaßt:
(a) ein Mittel zum Befestigen der Maske an dem Gesicht des Trägers und
(b) eine an dem Befestigungsmittel angebrachte nichtgewebte Faserlage, enthaltend
(i) mindestens etwa 40 Gewichtsprozent thermisch bindender Fasern, bezogen auf das Gewicht der Fasern in der nichtgewebten Faserlage, wobei mindestens 10 Gewichtsprozent der Fasern in der nichtgewebten Lage Bikomponentenfasern sind, sowie wahlweise
(ii) Stapelfasern, wobei die nichtgewebte Faserlage zu einer schalenförmigen Konfiguration ausgeformt wird und einen Wert des Oberflächenausfaserns von nicht weniger als 8,4 hat, nachdem sie einem Abrieb in einer nachfolgend beschriebenen Abriebprüfung auf Oberflächenausfasern unterzogen wurde.
Es gibt zwei wichtige Gründe zur Schaffung von Atemmasken, die verbesserte Eigenschaften des Oberflächenausfaserns aufweisen. Der erste Grund wurde vorstehend angegeben: Das Fäserchen ist ein Irritans auf dem Gesicht des Trägers. Der zweite Grund (nicht weniger wichtig als der erste) besteht darin, daß das Fäserchen sich von der Maske lösen kann und durch die Nase des Trägers inhaliert oder in den Mund des Trägers gelangen kann. Darüber hinaus ist ein loses Fäserchen für einen Patienten mit einer offenen Wunde, Schnittverletzung oder Inzision besonders gefährlich. Wenn ein Arzt einen solchen Patienten behandelt und zum Schutz des Patienten gegen Infektion eine Atemmaske trägt und die Maske einen hohen Grad des Oberflächenausfaserns aufweist, so besteht eine größere Gefahr, daß eine Faser von der Maske freigesetzt und in den offenen Bereich fallen kann. Dementsprechend besteht eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung darin, die Erzeugung des Oberflächenausfaserns auf einer formgebenden Lage einer Atemmaske wesentlich herabzusetzen, die aus einem nichtgewebten Geflecht von thermisch bindenden Fasern hergestellt wird.
Zusätzlich zur Gewährung einer Atemmaske mit verbesserten Eigenschaften des Oberflächenausfaserns gewährt die vorliegende Erfindung neuartige Verfahren zum Formen von Atemmasken, die eine gegenüber den bekannten Verfahren des Warmformens von nichtgewebten Geflechten aus thermisch bindenden Fasern überlegene Betriebsmerkmale besitzen. Bei den bekannten Warmformverfahren zum Formen von Filtermasken aus Fasern besteht eine Neigung der Fasern in dem nichtgewebten Geflecht, an den Warmformwerkzeugen zu kleben. Die Gießmasken werden beim Kühlen permanent verformt. Der Warmformprozeß neigt daher dazu, übermäßige Mengen von Faserabfall zu erzeugen. Obgleich das Kleben beim Warmformen durch sorgfältige Kontrolle der Prozeßparameter vermieden werden kann, ist der Prozeßausschnitt (Veränderung der Prozeßbedingungen) relativ schmal und wird bei einem kontinuierlichen Prozeß außerordentlich schwer zu kontrollieren. Dementsprechend besteht eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Gewährung eines Verfahrens zum Formen einer formgebenden Lage aus nichtgewebtem Geflecht von thermisch bindenden Fasern, welches Verfahren das Kleben von Fasern an den Fonnteilen vermeidet.
Die vorgenannten und weiteren Aufgaben, Eigenschaften und neuartigen Merkmale der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht, worin ähnliche Nummern zur Bezeichnung ähnlicher Teile verwendet werden. Es wird jedoch nachdrücklich davon ausgegangen, daß die Beschreibung und Zeichnungen lediglich dem Zwecke der Veranschaulichung dienen und nicht als eine unzulässige Beschränkung des Schutzumfanges der vorliegenden Erfindung auszulegen sind.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Es zeigen:
Fig. 1 eine Vorderansicht einer Atemmaske;
Fig. 2 einen Querschnitt einer Atemmaske mit formgebenden Lagen und einer Filterlage;
Fig. 3 eine Seitenansicht im teilweisen Querschnitt einer Vorrichtung zum Formen einer Atemmaske gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 einen Querschnitt entlang den Linien 4-4 von Fig. 3;
Fig. 5 einen Querschnitt entlang der Linie 5-5 von Fig. 3;
Fig. 6 eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung der Werte des Oberflächenausfaserns von Gießmasken, die durch Warmformen und Kaltformen von nichtgewebten faserigen Geflechten erhalten wurden, welche aus Bikomponentenfasern und Bindefasern bestehen.

Detaillierte Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung

Aus Gründen der Klarheit wird bei der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung eine spezielle Terminologie verwendet. Die Erfindung soll jedoch nicht auf die so ausgewählten speziellen Ausdrücke beschränkt sein, und es ist davon auszugehen, daß jeder so ausgewählte Ausdruck alle technischen Äquivalente umfaßt, die in ähnlicher Weise gelten, um einen ähnlichen Zweck zu erfüllen.
In einer aus nichtgewebten thermisch bindenden Fasern hergestellten Atemmaske wird die Erzeugung des Oberflächenausfaserns auf ein Minimum herabgesetzt, indem eine formgebende Lage für eine Atemmaske gebildet wird, bei der im Verlaufe der normalen Benutzung der Maske sehr wenige Fasern sich um eine relativ kurze Entfernung von der Oberfläche der formgebenden Lage aufrichten. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wurde entdeckt, daß eine derartige formgebende Lage durch Kaltformen eine nichtgewebten Geflechts ((auch bezeichnet als Vlies)) mit mindestens 40 Gew.% thermisch bindender Faser gebildet wird, wovon mindestens etwa 10 Gew.% der Fasern in dem nichtgewebten Geflecht Bikomponentenfasern sind, während die verbleibenden thermisch bindenden Fasern Bindefasern sind.
Das nichtgewebte Geflecht, welches die Bikomponentenfasern Enthält, wird zunächst auf eine Temperatur erhitzt, die gleich oder oberhalb der Erweichungstemperatur der thermisch bindenden Fasern, einschließend mindestens eine bindende Komponente der Bikomponentenfasern, ist, jedoch vorzugsweise nicht oberhalb der Schmelztemperatur der nichtbindenden Komponente der Bikomponentenfaser. Die Erwärmungstemperaturen variieren in Abhängigkeit von der Zusammensetzung der thermisch bindenden Fasern. Normalerweise liegen die Erwärmungstemperaturen, wenn Bikomponentenfasern mit einer bindenden Komponente aus Copolyester oder Copolyolefin verwendet werden, im Bereich von etwa 110 ºC (230 ºF) bis etwa 230 ºC (450 ºF).
Nach dem Erhitzen des nichtgewebten Geflechts wird es vor dem Härten der thermisch bindenden Fasern und der weichgewordenen Komponente der Bikomponentenfasern in eine Vorrichtung zum Ausformen gegeben. Die Vorrichtung zum Ausformen hat schalenförmige Formteile, die sich auf einer Temperatur unterhalb der Erweichungstemperatur der bindenden Komponenten des nichtgewebten Geflechts befinden. Die Formen werden über dem erhitzten Fasergeflecht geschlossen, das Geflecht nimmt die Gestalt der Formen an und die thermisch bindenden Fasern (einschließend erweichte Teile der Bikomponentenfaser) härten. Da nichtgewebte Geflecht wird vorzugsweise, solange es sich in den Formen befindet, auf eine Temperatur unterhalb der Glasübergangstemperatur der bindenden Komponenten des Geflechts gekühlt. Nach dem Ausformen wird das geformte nichtgewebte Geflecht oder die formgebende Lage aus den Formen entfernt. Die resultierende formgebende Lage hat eine dauerhafte Gestalt, die sich dem Gesicht einer Person anpaßt und einen geringen Grad des Oberflächenausfaserns bewahrt.
In einem bevorzugten Verfahren zum Herabsetzen der Erzeugung des Oberflächenausfaserns wird eine formgebende Lage nach einer Methode gebildet, die ebenfalls den Schritt des Preskinning des nichtgewebten Fasergeflechts umfaßt. Es wurde überraschend entdeckt, daß durch Erhitzen von Fasern auf der Oberfläche des nichtgewebten Geflechts (so daß solche Fasern miteinander gebunden werden) vor dem Ausformen das von einem normalen Abrieb resultierende Ausfasern noch weiter herabgesetzt werden kann. Bei Verwendung von Bikomponentenfasern mit einer bindenden Komponente aus Copolyester oder Copolyolefin liegen bevorzugten Temperaturen des Preskinning bei etwa 110 ºC bis zu 230 ºC (230 ºF...450 ºF) mehr bevorzugt bei 120 ºC bis 170 ºC (250 ºF...340 ºF). Preskinning-Temperaturen können in Abhängigkeit von Faktoren variieren, wie beispielsweise die Zusammensetzung der bindenden Komponente(n) des nichtgewebten Geflechts und der Geschwindigkeit, bei der das faserige Material durch die Preskinning-Stufe hindurchgeführt wird.
In Fig. 1 wird beispielsweise eine Atemmaske gezeigt, wobei die Zahl 10 allgemein die Atemmaske kennzeichnet. Die Maske 10 hat einen Schalen- oder Maskenkörper 12, elastische Bänder 14 und ein biegsames totweiches Band 16 aus Metall, wie beispielsweise Aluminium. Die elastischen Bänder 14 werden an dem Maskenkörper 12 zum Halten der Maske 10 über dem Gesicht des Trägers angeheftet oder auf andere Weise angebracht. Das totweiche Band 16 macht es der Maske 10 möglich, geformt und in einem angestrebten Paßsitz in bezug auf die Nase des Trägers gehalten zu werden. Der Maskenkörper 12 hat eine schalenförmige Form, so daß sie in beabstandeter Anordnung von dem Gesicht des Trägers absteht und einen enganliegenden Kontakt mit geringem Druck über dem Nasenrücken, über den Wangen und unter dem Kinn eingeht.
Fig. 2 stellt ein Beispiel für einen Querschnitt eines Maskenkörpers 12 dar. Der Maskenkörper 12 kann eine Vielzahl von Lagen aufweisen, die durch die Zahlen 13, 15 und 17 angegeben werden. Die Lage 13 ist eine äußere formgebende Lage, Lage 15 ist eine Filterlage und Lage 17 ist eine innere formgebende Lage. Die formgebenden Lagen 13 und 17 halten die Filterlage 15 und verleihen dem Maskenkörper 12 die Form.
Obgleich in der vorliegenden Beschreibung der Ausdruck "formgebende Lagen" verwendet wird, haben die formgebenden Lagen auch andere Funktionen, die im Fall einer Außenlage sogar eine Hauptfunktion haben können, wie beispielsweise Schutz der Filterlage und Vorfiltration eines Gasstroms. Obwohl der Ausdruck "Lage" verwendet wird, kann eine Lage praktisch auch mehrere Zwischenlagen umfassen, die zusammengesetzt sind, um angestrebte Dicke oder Gewicht zu erlangen. In einigen Ausführungsformen ist lediglich eine, normalerweise eine innere formgebende Lage in einer Atemmaske einbezogen, jedoch kann die Formgebung dauerhafter und leichter erreicht werden, wenn zwei formgebende Lagen verwendet werden, beispielsweise eine auf jeder Seite der Filterlage entsprechend der Darstellung in Fig. 2. Wenn lediglich ein geringer Grad der Filtration benötigt wird, könnte eine Atemmaske eine formgebende Lage selbst umfassen, d.h. ohne eine Filterlage. Der nichtgewebte faserige Aufbau der formgebenden Lage verleiht ihr eine Filterkapazität, - wenn auch normalerweise nicht so groß wie bei einer Filterlage-, mit der es der formgebenden Lage möglich ist, größere Partikel auszusieben, wie beispielsweise Speichel des Trägers und relativ große partikuläre Substanzen in der Luft.
Eine formgebende Lage enthält Fasern, die bindende Komponenten aufweisen, durch die es den Fasern möglich ist, miteinander an Überkreuzungsstellen der Faser gebunden zu werden. Die bindenden Komponenten ermöglichen es den angrenzenden und in Kontakt befindlichen Fasern, sich zu verbinden, wenn sie der Wärme ausgesetzt und gekühlt werden. Derartige thermisch bindende Fasern liegen normalerweise als Monofilamente und in Bikomponentenform vor. Bikomponentenfasern sind für die Verwendung zum Bilden formgebender Lagen der vorliegenden Erfindung die bevorzugten Fasern.
Geeignete, zum Bilden formgebender Lagen verwendbare Bikomponentenfasern umfassen beispielsweise koextensive Seite-an-Seite-Konfigurationen, koextensive konzentrische Mantel-Kern-Konfigurationen, wie beispielsweise MELTY-Fasern von der Unitika Limited, Osaka, Japan, und SOFFIT-Fasern von Kuraray, Osaka, Japan (vertrieben von der Chori America, Inc., Los Angeles), und koextensive elliptische Mantel-Kern- Konfigurationen, wie beispielsweise CHISSO ES von Chisso, Inc., Osaka, Japan (vertrieben von der Marubeni Corp., New York, NY.). Eine besonders verwendbare Bikomponentenfaser zur Erzeugung der formgebenden Lagen der vorliegenden Erfindung hat eine in der Regel konzentrische Mantel-Kern- Konfiguration mit einem Kern aus kristallinem Polyethylenterephthalat (PET), der von einem Mantel aus einem amorphen Copolyester-Polymerblend umgeben ist. Diese Bikomponentenfaser wird hergestellt bei der Unitika Limited und wird vertrieben als MELTY-Type 4080-Faser. Eine weitere, besonders geeignete Bikomponentenfaser ist eine konzentrische Mantel-Kern-Faser mit einem Kern aus kristallinem PET und einem Mantel aus einem modifizierten Copolyolefin-Blend (wie beispielsweise der in der US-P-4 684 576 beschriebene Blend), der unter dem Warenzeichen CELBOND, Type 255, von der Hoechst Celanese, Charlotte, NC., vertrieben wird.
Die Fasern in der formgebenden Lage haben normalerweise zwischen 1 und 200 Denier und vorzugsweise im Durchschnitt größer als 1 Denier, jedoch kleiner als 50 Denier. In bevorzugten Ausführungsfonnen enthält die formgebende(n) Lage(n) eine Mischung synthetischer Stapelfasern, vorzugsweise gekräuselte, Bindefasern und Bikomponentenfasern. Formgebende Lagen, die einen geringen Grad von Oberflächenausfasern bewahren, können aus Fasermischungen hergestellt werden, die vorzugsweise (1) Stapelfasern und (2) Bindefasern und Bikomponentenfasern in einem Gewichtsverhältnis im Bereich von 60:40...0:100 haben. Vorzugsweise bestehen die formgebenden Lagen im wesentlichen aus mindestens etwa 20 Gew.% Bikomponentenfasern, Null bis 80 Gew.% Bindefaser und Null bis 60 Gew.% (besser weniger als 50 Gew.%) Stapelfasern. Bevorzugt haben die formgebenden Lagen mindestens 50 Gew.% Bikomponentenfasern und mehr bevorzugt mindestens 75 Gew.% Bikomponentenfasern. Es wurde festgestellt, daß eine größere Menge von Bikomponentenfasern in dem Geflecht eine formgebende Lage erzeugt, die eine geringere Neigung zum Ausfasern hat. Da Bikomponentenfasern normalerweise teurer sind als Binde- und Stapelfasern, können Kostenerwägungen die Verwendung von weniger als 100 % Bikomponentenfasern in dem nichtgewebten Geflecht vorschreiben.
Bindefasern werden normalerweise hergestellt aus polymeren Materialien, die erweichen und an anderen Fasern beim Erhitzen und Abkühlen haften. Bindefasern bewahren normalerweise ihre faserige Struktur nach dem Binden. Beispiele für Bindefasern sind KODEL Type 444-Fasern, hergestellt von der Eastman Chemical of Kingsport, TN., und Type 259-Fasern, hergestellt von Hoechst Celanese of Charlotte, NC. Beim Erhitzen des nichtgewebten Geflechts erweichen die Bindefasern und adhärieren an angrenzenden und in Kontakt befindlichen Fasern. Wenn das nichtgewebte Geflecht in dem Schritt des Ausformens abgekühlt wird, entwickeln sich an den Schnittstellen der Faser Bindungen. Bindende Komponenten, wie beispielsweise Acryllatex, können ebenfalls auf einem Geflecht von Fasern zur Verwendung zum Bilden einer formgebenden Schicht (z.B. als Ergänzung zu den bindenden Komponenten der Binde- oder Bikomponentenfasern) aufgebracht werden. Ebenfalls können bindende Komponenten in Form von pulverförmigen, wärmeaktivierbaren Klebstoffharzen auf einem Geflecht von Fasern kaskadiert werden, worauf, wenn das Geflecht erhitzt wird, die Fasern in dem Geflecht miteinander an den Kreuzungsstellen durch zugesetztes Kunstharz verbunden werden. Formgebende Lagen der vorliegenden Erfindung sind vorzugsweise frei von derartigen zugesetzten bindenden Komponenten, da sie Material und Verarbeitungskosten erhöhen und zu erhöhter Entflammbarkeit der fertigen Atemmasken beitragen können.
Zur Verwendung beim Formen von formgebenden Lagen für Atemmasken geeignete Stapelfasern sind nicht-thermisch bindende Fasern, normalerweise synthetische Einkomponentenfasern, wie beispielsweise aus PET, Nylon und Kunstseide hergestellte Fasern. PET-Fasern sind mehr bevorzugte Stapelfasern (wie beispielsweise TREVIRA Type 121, verfügbar bei Hoechst Celanese, Charlotte, NC.).
Ein nichtgewebtes Geflecht von Fasern, welches als eine formgebende Lage verwendet werden kann, kann leicht hergestellt werden auf einer RANDO WEBBER (Rando Corporation, Macedon, NY.) -Schwebeluftvorrichtung oder einer Karde. Die Bikomponentenfasern und andere Fasern werden normalerweise in konventionellen Stapelfaserlängen verwendet, die für eine solche Anlage geeignet sind. Auf einer Schwebeluftvorrichtung oder einer Karde gebildete nichtgewebte Geflechte enthalten die Fasern in einer losen, nichtgebundenen wahllosen Orientierung.
Die zur Verwendung in der Filterlage ausgewählten Fasern hängen von der Art des filternden Feststoffteilchens ab. Besonders verwendbare Fasern zur Filtration sind Geflechte von aus der Schmelze geblasenen Fasern, wie sie beispielsweise offenbart wurden bei Wente, Van A.: "Superfine Thermoplastic Fibers", 48 Industrial Engineering Chemistry, 1342 et seq, (1956). Geflechte von aus der Schmelze geblasenen Fasern gewähren besonders gute Filterlagen, wenn sie in einer dauerhaft elektrisch geladenen Form verwendet werden (siehe US-P-4 215 682 von Kubik et al.). Vorzugsweise sind diese aus der Schmelze geblasenen Fasern Mikrofasern mit einem mittleren Durchmesser von weniger als etwa 10 Mikrometer. Weitere besonders verwendbare Filterfasern sind elektrisch geladene, fibrillierte Folienfasern, wie sie in der US-P-RE-31 285 von Van Turnhout offenbart wurden. Harzwolle-Fasergeflechte und Geflechte aus Glasfasern sind ebenfalls verwendbar, wie auch aus der Lösung geblasene oder elektrostatisch gesprühte Fasern, insbesondere in Form von Mikrofasern.
Eine bevorzugte Atemmaske der vorliegenden Erfindung hat eine Filterlage, die geblasene Mikrofasern enthält, vorzugsweise elektrisch geladene geblasene Mikrofasern. Diese Filterlage ist zwischen zwei formgebenden Lagen angeordnet, die Bikomponentenfasern und Stapelfasern enthalten. Die äußere formgebende Lage hat etwa 70 Gew.% Bikomponentenfasern und etwa 30 Gew.% Stapelfasern. Die innere formgebende Lage enthält etwa 60 Gew.% Bikomponentenfasern und 40 Gew.% Stapelfasern. Die äußere formgebende Lage gibt der Maske einen größeren Halt als die innere formgebende Maske und hat auch die Neigung, einen geringeren Grad des Oberflächenausfaserns zu bewahren, da sie eine größere Menge von Bikomponentenfasern enthält.
Fig. 3 zeigt eine Vorrichtung zum Formen von Schalen 15 für Atemmasken nach den Verfahren der vorliegenden Erfindung. Die Schalen 15 werden erzeugt, indem ein erstes nichtgewebtes Fasergeflecht 11, eine Filterlage 31 und ein zweites nichtgewebtes Fasergeflecht 41 in übereinandergelagerter Anordnung durch eine Preskinning-Stufe 18, eine Erwärmungsstufe 20 und eine Kaltformstufe 22 geleitet wird.
In der Preskinning-Stufe 18 werden die Geflechte 11 und 41 jeweils in einem Maß erhitzt, das die bindenden Komponenten der Fasern auf den Oberflächen 23 und 27 erweichen. Die untere Oberfläche 23 des Geflechtes 11 und die obere Oberfläche 27 des Geflechtes 41 kontaktieren erhitzte Kalanderwalzen 19, um die bindenden Komponenten der Fasern zu erweichen. Beim Verlassen der Kalanderwalzen 19 härten die erweichten Komponenten der Fasern und die Fasern an den Oberflächen 23 und 27 werden miteinander verbunden. Sodann werden die Geflechte 11 und 41 sowie die Filterlage 31 auf ein laufendes Ofenband 21 gesetzt und gelangen in die Erwärmungsstufe 20.
In der Erwärmungsstufe 20 erwärmen Infrarot (IR) - Heizungen 26 und Heißluftdusche 24 durch Perforationen 33 die thermisch bindenden Fasern in den Geflechten 11 und 41, um die bindenden Komponenten der Fasern in den gesamten Geflechten zu erweichen. Das Ofenband 21 hat eine Maschenkonstruktion, durch die die IR-Wärme 26 und der Heißluftstrahl 24 auf die Oberfläche 23 treffen können
Nach dem Erwärmen durchlaufen die Geflechte 11 und 41 sowie die Filterlage 31 die Kaltformstufe 22, während die bindenden Komponenten der Fasern in den Geflechten 11 und 41 noch weich sind. Die Geflechte 11 und 41 sowie die Filterlage 31 werden auf Bändern 28 geführt und zwischen nichterwärmten Formteilen 29 und 30 angeordnet und sodann zu der Form von Atemmasken 15 ausgeformt. Eine Anordnung vom Typ eines Ferris-Rades 32 kann eingesetzt werden, um einen kontinuierlichen Ausformprozeß zu gewähren. Die Ferris-Rad- Anordnung 32 umfaßt eine erste und eine zweite rotierende Vorrichtung 35 bzw. 36. An Stangen 40 der rotierenden Vorrichtung 35 sind Stempel 29 angeordnet und an Stangen 40 der rotierenden Vorrichtung 36 Gesenke 30. Die Formteile 29 und 30 drehen sich in einem Rechtssinn und werden von einer Kette 42 über Zähne 43 angetrieben. An der Stelle des Ausformens kommen die Teile 29 und 30 zusammen, um die Geflechte 11 und 41 zu schalenförmigen Teilen 15 zu formen.
Obgleich das Preskinning in dem in Fig. 3 gezeigten Verfahren erzielt wird, indem die nichtgewebten Geflechte durch Kalanderwalzen 19 geführt werden, könnte das Preskinning auch beispielsweise durch Anwendung anderer Heizvorrichtungen erzielt werden, wie beispielsweise IR- Heizungen, beheizten Stangen o.dgl. Kalanderwalzen werden jedoch bevorzugt, da die Temperaturen des Preskinning leichter kontrolliert werden können und der Druck von den Walzen streuende Fasern zum Geflecht nach innen drückt. Bei Verwendung von Kalanderwalzen wird bevorzugt, daß die Walzen beabstandet sind. Der Abstand zwischen den Walzen ist vorzugsweise groß genug, um im Zusammenhang mit den Kalandern auftretende Probleme des Handhabens des Geflechts zu vermeiden, jedoch klein genug, um ein Faserbinden auf der Oberfläche des Geflechts zu ermöglichen. Der Abstand ist vorzugsweise kleiner als die Dicke des nichtgewebten Geflechts. Normalerweise sind die Walzen auf etwa 1... 16 mm beabstandet. Die Temperatur der Kalanderwalzen sollte hoch genug sein, um die Fasern zu erweichen, jedoch nicht so heiß, daß die Fasern schmelzen. Die nichtgewebten Geflechte sollten bis zu einem Umfang einem Preskinning unterworfen werden, daß der Druckabfall eines Luftstroms durch die resultierende formgebende Lage wesentlich größer ist als der Druckabfall durch eine formgebende Lage, die nicht einem Preskinning unterworfen wurde.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren unterliegen die nichtgewebten Geflechte von thermisch bindenden Fasern in der Erwärmungsstufe einer Schrumpfung. Die nichtgewebten Geflechte haben die Neigung, sich bei Wärmeexponierung nach innen zusammenzuziehen. Eine Schrumpfung des Geflechts sollte vermieden werden, so daß eine größere Menge von Schalen aus einem bestimmten Geflecht gebildet werden kann. Es wird daher bevorzugt, daß in der vorliegenden Erfindung ein Mittel zum Verhindern der Geflechtschrumpfung eingesetzt wird. Ein derartiges Mittel kann beispielsweise Stifte, Haken oder Bänder umfassen, welche die Ränder des Geflechts/ der Geflechte bei ihrer Bewegung durch die Erwärmungsstufe sichern. Das Geflecht könnte auch gehindert werden sich zusammenzuziehen, indem es am Ofen oder dem Förderband mit einem Luftstrahl niedergehalten wird. Bis zu einem gewissen Maß kann das Preskinning während der Erwärmungsstufe die Geflechtschrumpfung ebenfalls verzögern.
Ein Beispiel für ein Mittel zum Verhindern von Geflechtschrumpfung wird in Fig. 3 und 4 gezeigt. Es werden Randbänder eingesetzt, um die Ränder 25 der Geflechte 11 und 41 zu sichern. Wenn die Geflechte 11 und 41 die Erwärmungsstufe 20 auf dem Ofenband 21 passieren, werden die Ränder 25 durch den von den Randbändern 34 und dem Schuh 39 ausgeübten Druck auf dem Ofenband 21 niedergehalten. Dieser Druck wird anhaltend solange aufgebracht, bis die Formen sich über den Geflechten schließen.
Anstelle der Verwendung von Randbändern 34 könnten Stifte oder Haken auf dem Band 21 eingesetzt werden, um während des Erwärmungsschritts ein Zusammenziehen eines nichtgewebten Fasergeflechts zu verhindern. Zusätzlich oder anstelle dessen kann ein Luftstrahl in der Erwärmungsstufe verwendet werden, um das nichtgewebte Geflecht gegen das Ofenband zu sichern. Als ein Mittel zum Festhalten wird der Luftstrahl vorzugsweise lediglich auf der einen Seite des nichtgewebten Geflechts eingesetzt. Wenn ein Luftstrahl auf beiden Seiten eines Geflechts aufgebracht wird, hat das Geflecht die Neigung aufzuschwimmen: Es wird nicht auf dem Oberband in einer Weise gesichert, mit der das Zusammenziehen verhindert wird. Eine bevorzugte Methode der Luftstrahleinwirkung besteht darin, daß die Luftstrahldüsen auf einen Seite des Geflechts zwischen den IR-Heizungen angeordnet werden.
Wenn eine formgebende Lage durch sich selbst ausgeformt wird, kann jedes Mittel zum Geflecht-Zurückhalten eingesetzt werden. Wenn jedoch eine formgebende Schicht zusammen mit einer Filterschicht ausgeformt wird, wird bevorzugt, daß Randbänder, Haken oder Stifte zum Zurückhalten des nichtgewebten Geflechts verwendet werden.
Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in den nachfolgenden Beispielen weiter veranschaulicht. Es wird jedoch nachdrücklich davon ausgegangen, daß, obgleich die Beispiele diesem Zweck dienen, die speziellen verwendeten Bestandteile und Mengen sowie anderen Bedingungen und Einzelheiten nicht in einer solchen Weise auszulegen sind, daß sie den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung unzulässig beschränken.

Beispiele

In den nachfolgenden Beispielen werden schalenförmige formgebende Lagen unter Anwendung von Kaltformverfahren und Warmformverfahren und verschiedener Faserblends gebildet. Die formgebenden Lagen wurden auf Oberflächenausfasern getestet, nachdem sie einem Abrieb unterworfen wurden. Die Ergebnisse dieser Tests sind Tabelle 1 zusammengestellt. In Fig. 5 wird ein Vergleich der Werte des Oberflächenausfaserns von kaltverformten und warmverformten Faserschalen veranschaulicht. Die in Fig. 5 graphisch dargestellten Daten beziehen sich auf Schalen, die aus Bikomponentenfasern und Bindefasern bestehen. Die Kurve 37 zeigt die Werte für Oberflächenausfasern von warmverformten Schalen, während die Kurve 38 Werte für das Oberflächenausfasern von kaltverformten Schalen zeigt.

Beispiele 1 bis 20

In diesen Beispielen wurden nichtgewebte Fasergeflechte kaltverformt. Die ausgeformten nichtgewebten Geflechte enthielten Bikomponentenfasern, die einen PET-Kern aufwiesen, der von einem Mantel aus einem Copolyester-Blend umgeben war. Bei einigen der Beispiele wurde das Fasergeflecht einem Preskinning unterworfen. In anderen Beispielen gab es keinen Preskinning-Schritt. Beispiele 1 bis 20 zeigen, daß die Erzeugung des Oberflächenausfaserns mit Preskinning und zunehmendem Gehalt von Bikomponentenfasern herabgesetzt wird. Die Beispiele zeigen ebenfalls, daß die Erzeugung des Oberflächenausfaserns ferner durch Erhöhung der Preskinning-Temperaturen herabgesetzt wird. In allen diesen Beispielen klebten die ausgeformten Fasern nicht an den Formen.

Beispiel 1 (ohne Preskinning)

Es wurde ein in einer RANDO WEBBER-Schwebeluftvorrichtung gebildetes nichtgewebtes Fasergeflecht aus 100 % Bikomponentenfasern MELTY Type 4080 zu formgebenden Lagen ausgeformt. Das Geflecht wurde auf eine Temperatur von näherungsweise 190 ºC durch gleichzeitiges Aufbringen von Heißluft und Infrarotwärme auf das Geflecht erhitzt. Heißluft traf auf die Oberseite des Geflechts auf und IR- Wärme wurde auf Ober- und Unterseite des Geflechts aufgegeben. Nach dem Erwärmen wurde das heiße Geflecht ausgeformt, indem es zwischen schalenförmige nichterhitzte Stempel- und Gesenkteile gegeben wurde. Es wurden wahllos 4 Schalen ausgewählt und sodann auf Oberflächenausfasern getestet. Die Schalen hatten einen errechneten Mittelwert für das Ausfasern von 9,5.

Abriebtest auf Oberflächenausfasern

Die Ausfaserwerte wurden folgendermaßen bestimmt:
Jede ausgeformte Schale wurde auf einen schalenförmigen Dorn gesetzt und einem Abrieb unterworfen, indem eine steife, flache Bürste über eine Oberfläche der Maskenseite von der Basis auf der einen Seite zu der Basis auf der gegenuberliegenden Seite gezogen wurde. Es wurde mit Hilfe der Bürste auf jede Schale eine Gesamtkraft von näherungsweise 1,3 Newton ausgeübt. Bei der eingesetzten Bürste handelte es sich um eine SCRUBTEAM 1876-Bürste (Nondetergent-Version), verfügbar bei 3M, Medical-Surgical Products Division, St. Paul, MN. Eine SCRUBTEAM-Bürste hat Polypropylen-Borsten mit einem Durchmesser von etwa 0,18 mm, die 1 cm von ihrer Kunstharzschicht hervorstehen, in die sie mit einer Dichte von etwa 240 Borsten pro cm² eingebettet sind. Es wurde ein Kreisausschnitt von 50 mm Länge mit seinem Zentrum im Scheitelpunkt in der jeweiligen ausgeformten Schale von zwei unabhängigen Prüfern untersucht, um die Zahl der losen Fasern sowie die Höhe der losen Fasern (in mm) zu bestimmen. Aus der Zahl und der Höhe der Fasern und der nachfolgenden Werteskala für Oberflächenausfasern wurde ein Wert des Oberflächenausfaserns für jede Schale von jedem unabhängigen Prüfer erhalten. Diese zwei Werte wurden sodann für jede untersuchte Schale gemittelt und die Werte für jede der vier Schalen gemittelt. Damit wurde der Endwert des Oberflächenausfaserns erhalten und in der letzten Spalte von Tabelle 1 zusammengestellt. Werteskala für das Oberflächenausfasern Ausfaserungswert Faserhöhe (mm) Faserzahl
Die Skala wurde in der folgenden Weise verwendet. Wenn eine untersuchte Schale eine maximale Faserhöhe und maximale Faserzahl hatte, die beide in die für einen speziellen Ausfaserungswert gegebenen Bereiche fallen, erhalten die Schalen diesen Ausfaserungswert. Beispielsweise würde eine Schale einen Ausfaserungswert von 9,0 erhalten, wenn ihre höchsten Fasern eine Länge von 1 mm haben und die Zahl 11 beträgt. Wenn eine untersuchte Schale einen Faserhöhenbereich und eine Faserzahl hat, die in unterschiedliche Ausfaserungswerte fallen, erhält die Schale den Mittelwert dieser Ausfaserungswerte. Beispielsweise würde eine Schale einen Ausfaserungswert von 8,5 erhalten, wenn ihre höchsten Fasern mit 3 mm Länge und einer Zahl von 11 bestimmt wurden.

Beispiel 2 (Preskinning)

Es wurde eine formgebende Lage hergestellt und unter Anwendung der in Beispiel 1 beschriebenen Prozeduren mit der Ausnahme getestet, daß das nichtgewebte Geflecht einem Preskinning mit zwischen 9 bis 10 mm beabstandeten heißen Kalanderwalzen bei 132 ºC (270 ºF) vor dem Erwärmen unterworfen wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengestellt.

Beispiel 3 (Preskinning)

Es wurde ein formgebende Lage unter Anwendung der in Beispiel 2 beschriebenen Prozeduren mit der Ausnahme hergestellt und getestet, daß das nichtgewebte Geflecht einem Preskinning mit zwischen 9 bis 10 mm beabstandeten heißen Kalanderwalzen bei 154 ºC (310 ºF) unterworfen wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengestellt.

Beispiele 4, 7, 10, 13 und 16 (ohne Preskinning)

Es wurden formgebende Lagen unter Anwendung der in Beispiel 1 beschriebenen Prozeduren mit der Ausnahme hergestellt und getestet, daß verschiedene Fasermischungen in dem nichtgewebten Fasergeflecht verwendet. Die Fasermischungen und die Ergebnisse des Oberflächenausfaserns sind in Tabelle 1 zusammengestellt.

Beispiele 5, 8, 11, 14 und 18 (Preskinning)

Es wurden formgebende Lagen unter Anwendung der in Beispiel 2 beschriebenen Prozeduren mit der Ausnahme hergestellt und getestet, daß verschiedene Fasermischungen in dem nichtgewebten Fasergeflecht verwendet wurden. Die Fasermischungen und die Ergebnisse des Oberflächenausfaserns wurden in Tabelle 1 zusammengestellt.

Beispiele 6, 9, 12, 15 und 20 (Preskinning)

Es wurden formgebende Lagen unter Anwendung der in Beispiel 3 beschriebenen Prozeduren mit der Ausnahme hergestellt und getestet, daß verschiedene Fasermischungen in dem nichtgewebten Fasergeflecht verwendet wurden. Die Fasermischungen und Ergebnisse des Oberflächenausfaserns sind in Tabelle 1 zusammengestellt.

Beispiele 17 und 19 (Preskinning)

Es wurden formgebende Lagen unter Anwendung der in Beispiel 1 beschriebenen Prozeduren mit der Ausnahme hergestellt und getestet: (1) Die nichtgewebten Fasergeflechte umfaßten 62 Gew.% MELTY Type 4080-Bikomponentenfasern, 22 Gew.% Type 444-Bindefasern und 16 Gew.% PET- Stapelfasern und (2) die Geflechte wurden zwischen 9 bis 10 mm beabstandeten heißen Kalanderwalzen bei 121 ºC (250 ºF) bzw. 143 ºC (290 ºF) einem Preskinning unterworfen. Die Ergebnisse des Oberflächenausfaserns sind in Tabelle 1 zusammengestellt.

Beispiele 21 bis 23 (Type 255-Bikomponentenfasern)

In diesen Beispielen wurden Bikomponentenfasern verwendet, die von den in den vorangegangenen Beispielen verwendeten Bikomponentenfasern in den nichtgewebten Fasergeflechten verschieden waren: CELBOND Type 255-Bikomponentenfasern. Das Fasergeflecht umfaßte 62 Gew.% CELBOND Type 255-Bikomponentenfasern, 22 Gew.% Type 444-Bindefasern und 16 Gew.% TREVIRA PET-Stapelfasern. In Beispiel 21 gab es kein Preskinning. In den Beispielen 22 und 23 wurden die nichtgewebten Fasergeflechte mit zwischen 9 bis 10 mm beabstandeten heißen Kalanderwalzen bei 143 ºC (290 ºF) bzw. 166 ºC (330 ºF) einem Preskinning unterworfen. Sämtliche Proben wurden kaltverformt. Die Werte für das Oberflächenausfasern betrugen 6,6; 8,0 bzw. 8,0. Diese Daten wurden in Tabelle 1 zusammengestellt.
Beispiele 21 bis 23 zeigen, daß das Oberflächenausfasern durch Kaltformen von Fasergeflechten herabgesetzt werden kann, die Bikomponentenfasern mit einem Mantel aus modifiziertem Copolyolefin und einem Kern aus kristallinem PET enthalten. Diese Beispiele zeigen auch, daß ein Preskinning das Oberflächenausfasern noch weiter herabsetzt.

Beispiele 24 bis 26 (Vergleichsbeispiele)

In diesen Beispielen wurde eine formgebende Lage durch Warmformen eines nichtgewebten Fasergeflechts gebildet, welches MELTY Type 4080-Bikonponentenfasern enthielt. In Beispiel 26 enthielt das nichtgewebte Geflecht 100 Gew.% MELTY Type 4080-Bikomponentenfasern, in Beispiel 25 enthielt das Geflecht 85 Gew.% MELTY Type 4080-Bikomponentenfasern und 15 Gew.% KODEL Type 444-Bindefasern, während in Beispiel 24 das Geflecht 70 Gew.% MELTY Type 4080-Fasern und 30 Gew.% KODEL Type 444-Bindefasern enthielt. Jedes dieser Geflechte wurde zwischen Formen gelegt, die auf eine Temperatur von etwa 120 ºC (250 ºF) für näherungsweise 6 Sekunden erhitzt wurden. Es wurden wahllos 6 Schalen von jedem ausgeformten Geflecht ausgewählt, jede Schale auf Oberflächenausfasern getestet und die Mittelwerte des Ausfaserns für jede Gruppe von sechs Schalen bestimmt. Diese Tests wurden in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise ausgeführt.
Die Zusammensetzung der Geflechte und Ausfaserungswerte sind in Tabelle 1 zusammengestellt. Ein Vergleich der Ergebnisse dieser Beispiele mit den Beispielen 1 bis 23 zeigt, daß das Verfahren der vorliegenden Erfindung unerwartet überlegene Ergebnisse gegenüber den Warmformverfahren zum Formen von formgebenden Lagen von thermisch bindenden Fasern liefert. Die Ergebnisse sind in Fig. 5 veranschaulicht. Tabelle 1 Beispiel MELTY Type 4080-Bikomponentenf. 4 Denier CELBOND type 255-Bikomponentenf. 3 Denier KODEL Type 444-Bindefaser 3,5 Denier TREVIRA Type 121 PET-Stapelfaser 1,75 Denier Kalandertemperatur (ºF) mittl. Ausfarungwert (1-10)

Claims

1. Verfahren zum Formen einer nichtgewebten faserigen, formgebenden Lage für eine Atemmaske, welches Verfahren umfaßt:

(a) Erhitzen eines nichtgewebten Geflechts von faserigem Material, welches enthält:

(i) mindestens etwa 40 Gewichtsprozent thermisch bindende Fasern bezogen auf das Gewicht des nichtgewebten faserigen Materials, wobei mindestens etwa 10 Gewichtsprozent des nichtgewebten faserigen Materials Bikomponentenfasern sind;

und wahlweise

(ii) Stapelfasern, auf eine Temperatur, bei der die thermisch bindenden Fasern, einschließlich mindestens eine Komponente der Bikomponentenfasern erweichen; und sodann

(b) Ausformen des erhitzten nichtgewebten Geflechts von faserigem Material, während die thermisch bindenden Fasern und mindestens eine Komponente der Bikomponentenfasern noch weich sind, und zwar in einer Form, die zwei Formteile hat, die auf einer Temperatur unterhalb der Erweichungstemperaturen der thermisch bindenden Fasern, einschließend aller Komponenten der Bikomponentenfasern, sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend den Schritt des Preskinning des nichtgewebten Geflechts von faserigem Material.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das nichtgewebte Geflecht von faserigem Material Bikomponentenfasern enthält, die einen Kern aus Polyethylenterephthalat und einen Mantel aus modifiziertem Copolyolefin oder einem amorphen Copolyester haben.

4. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das nichtgewebte Geflecht von faserigem Material im wesentlichen aus mindestens 20 Gewichtsprozent Bikomponentenfaser, Null bis 80 Gewichtsprozent bindende Faser und Null bis 50 Gewichtsprozent Stapelfaser, bezogen auf das Gewicht der Fasern in dem nichtgewebten Geflecht, besteht.

5. Verfahren zum Formen einer Atemmaske aus Fasern, welches umfaßt:

(a) Hindurchführen von mindestens einer Lage von filterndem Material und mindestens einer Lage von nichtgewebtem faserigem Material in einer übereinanderliegenden Anordnung, welches faserige Material enthält:

(i) mindestens etwa 40 Gewichtsprozent thermisch bindende Fasern, bezogen auf das Gewicht des nichtgewebten faserigen Materials, wobei mindestens etwa 10 Gewichtsprozent des nichtgewebten faserigen Materials Bikomponentenfasern sind; und wahlweise

(ii) Stapelfasern, durch eine Erwärmungsstufe, in der die thermisch bindenden Fasern, einschließlich mindestens eine Komponente der Bikomponentenfasern, erweichen; und danach

(b) Ausformen der übereinanderliegenden Lagen zu der Form einer Atemmaske in Formteilen, die auf einer Temperatur unterhalb der Erweichungstemperaturen der thermisch bindenden Fasern sind, einschließend die mindestens eine erweichte Komponente der Bikomponentenfasern, wobei das Ausformen erfolgt, während die thermisch bindenden Fasern und Bikomponentenfasern noch in der Lage sind, ein Faserbinden zu ermöglichen.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei welchem die mindestens eine Lage von nichtgewebtem faserigem Material zwischen beabstandeten heißen Kalanderwalzen einem Preskinning unterworfen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5, bei welchem die mindestens eine Lage von nichtgewebtem faserigem Material im wesentlichen aus mindestens 20 Gewichtsprozent Bikomponentenfasern, Null bis 80 Gewichtsprozent bindenden Fasern und Null bis 50 Gewichtsprozent Stapelfasern besteht.

8. Verfahren nach Anspruch 5, bei welchem die mindestens eine Lage Filtermaterial ein Geflecht von elektrisch geladenen, geblasenen Mikrofasern einschließt.

9. Verfahren nach Anspruch 5, bei welchem das nichtgewebte Geflecht von faserigem Material mindestens fünfzig Gewichtsprozent Bikomponentenfasern enthält.

10. Atemmaske aus Fasern zum Filtern von Kontaminanten und/oder partikulärer Substanz, welche aufweist:

(a) ein Mittel zum Befestigen der Maske an dem Gesicht des Trägers und

(b) eine an dem Befestigungsmittel angebrachte nichtgewebte Faserlage, enthaltend

(i) mindestens etwa 40 Gewichtsprozent thermisch bindender Fasern, bezogen auf das Gewicht der Fasern in der nichtgewebten Faserlage, wobei mindestens 10 Gewichtsprozent der Fasern in der nichtgewebten Lage Bikomponentenfasern sind, sowie wahlweise

(ii) Stapelfasern, wobei die nichtgewebte Faserlage zu einer schalenförmigen Konfiguration ausgeformt wird und einen Wert des Oberflächenausfaserns von nicht weniger als 8,4 hat, nachdem sie einer Abriebprüfung auf Oberflächenausfasern unterzogen wurde.