專利名稱：耳塞的制作方法
背景技術(shù)：
美國(guó)專利No.Re.29,487描述了卷起(roll-down)型耳塞，該耳塞包含緩慢恢復(fù)的粘彈性聚合泡沫并且具有適合壓縮塞入人的耳道內(nèi)的尺寸和形狀，以及允許在耳道內(nèi)膨脹產(chǎn)生對(duì)耳道的聲音閉塞。這種耳塞具有容易塞入、舒適、良好的衰減特性的特征，并且這種耳塞能夠被制備成單一尺寸而能夠適合幾乎整個(gè)成年人群。使用這種耳塞時(shí)，首先將這種耳塞在拇指和其他手指之間卷起至一定程度，使得它在截面上被壓縮到低于其塞入的耳道的尺寸。然后將耳塞塞入到耳道中并使用指尖將其保持在塞入的深度，持續(xù)足夠的時(shí)間，以允許聚合物泡沫充分恢復(fù)，使耳塞固定在耳道內(nèi)。
這種耳塞的泡沫組合物的一個(gè)重要特征是慢的恢復(fù)時(shí)間。在基于聚氯乙烯耳塞的情況下，ADMEX 523，一種基于聚鄰苯二甲酸酯的增塑劑，通常被應(yīng)用于提供需要的緩慢恢復(fù)特性。然而，該增塑劑含有大量的在一些應(yīng)用中可能不需要的單體鄰苯二甲酸酯。雖然這些泡沫組合物適合其預(yù)定的用途，但是仍然還有對(duì)含有緩慢恢復(fù)的泡沫組合物的耳塞的需要。
發(fā)明簡(jiǎn)介在一個(gè)方面，耳塞包含泡沫組合物，其中泡沫組合物包含聚氯乙烯樹脂和基于泡沫組合物總重量的小于約5wt％的單體鄰苯二甲酸酯。
在另一方面，耳塞包含泡沫組合物，其中泡沫組合物包含基于泡沫組合物總重量約45wt％至約65wt％的聚氯乙烯樹脂和約30wt％至約50wt％的增塑劑，其中增塑劑包含基于增塑劑總重量的小于或等于約2wt％的單體鄰苯二甲酸酯。
附圖簡(jiǎn)介現(xiàn)在參考附圖，其中類似部件在幾個(gè)附圖中以類似的附圖標(biāo)記來(lái)表示

圖1顯示了圓柱形泡沫耳塞的實(shí)施方案；圖2是具有擴(kuò)口的圓柱形耳塞的圖；和圖3是具有中空體和柄的耳塞的實(shí)施方案圖。
對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，通過(guò)以下的詳細(xì)描述、附圖和附加的權(quán)利要求，以上描述的和其它特征將被理解和變得明白。
發(fā)明詳述在此描述了包含泡沫組合物的泡沫耳塞。泡沫組合物的一個(gè)重要特性是壓縮后泡沫的緩慢恢復(fù)。為了在聚氯乙烯泡沫中提供緩慢恢復(fù)特性，采用了基于聚鄰苯二甲酸酯的增塑劑，具體為ADMEX 523。然而，除了聚鄰苯二甲酸酯外，ADMEX 523還含有大量的單體鄰苯二甲酸酯。檢測(cè)表明，通常含有約42％重量(wt％)的ADMEX 523的現(xiàn)有技術(shù)的配方含有約8wt％至約10wt％的單體鄰苯二甲酸酯。為了滿足環(huán)境限制，需要減少用于泡沫耳塞的泡沫組合物中單體鄰苯二甲酸酯的量。在本文中出乎意料地發(fā)現(xiàn)，單體鄰苯二甲酸酯含量比ADMEX 523更低的增塑劑可以用來(lái)制備具有所需緩慢恢復(fù)特性的耳塞。
在此描述的泡沫耳塞包含泡沫組合物，該泡沫組合物包括聚氯乙烯樹脂和增塑劑。泡沫組合物含有基于泡沫組合物總重量的小于約5wt％單體鄰苯二甲酸酯、小于或等于約4wt％單體鄰苯二甲酸酯、小于或等于約2wt％單體鄰苯二甲酸酯、小于或等于約1wt％單體鄰苯二甲酸酯，或者小于或等于約0.5wt％單體鄰苯二甲酸酯。泡沫組合物的一個(gè)重要特性是其能夠在至少一個(gè)尺度內(nèi)從壓縮中恢復(fù)，在卷起型泡沫耳塞的情況下通常為寬度。泡沫組合物具有約10至60秒的從60％壓縮恢復(fù)到10％壓縮，或恢復(fù)到90％未壓縮尺度(例如寬度)的恢復(fù)速率。
合適的聚氯乙烯樹脂包括例如均聚物和/或共聚物，該共聚物包含大于或等于約85％重量的氯乙烯和小于或等于約15％重量的其它單體，例如偏二氯乙烯、羧酸乙烯基酯(例如醋酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯和安息香酸乙烯酯)、不飽和酸酯(例如烷基丙烯酸酯如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸烯丙酯和甲基丙烯酸的相應(yīng)酯)、乙烯基芳香化合物(例如苯乙烯、鄰氯苯乙烯、對(duì)氯苯乙烯、2，5-二氯苯乙烯、2，4-二氯苯乙烯、對(duì)乙基苯乙烯、乙烯基萘和α-甲基苯乙烯)、二烯烴(例如丁二烯和氯丁二烯)、不飽和酰胺(例如丙烯酸酰胺和丙烯酸酰苯胺)、不飽和腈(例如丙烯酸腈)和α，β-不飽和羧酸酯(例如馬來(lái)酸、巴豆酸和富馬酸的甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、烯丙基、甲代烯丙基和苯基酯)等、以及包含一種或多種前述單體的組合物。這種聚氯乙烯樹脂，尤其是氯乙烯均聚物可以與合適的增塑劑一起混合成塑料溶膠形式以產(chǎn)生泡沫，該泡沫具有制造耳塞的組合物所必要的恢復(fù)速率和壓縮特性。合適的聚氯乙烯樹脂包括例如均聚物聚氯乙烯分散樹脂，如來(lái)自Colorite聚合物的商業(yè)上可利用的Colorite 1730和Colorite 1757。
泡沫組合物包含基于泡沫組合物總重量的大約45wt％至大約65wt％的樹脂。在一個(gè)實(shí)施方案中，泡沫組合物包含基于泡沫組合物總重量的大約50wt％至60wt％的樹脂，在另一個(gè)實(shí)施方案中，泡沫組合物包含基于泡沫組合物總重量的大約52wt％至57wt％的樹脂。
泡沫組合物包含增塑劑，以提供壓縮后的緩慢恢復(fù)。增塑劑包含基于所述增塑劑總重量的小于或等于約2wt％的單體鄰苯二甲酸酯，或小于約1wt％的單體鄰苯二甲酸酯。合適的增塑劑是來(lái)自VelsicolChemical的商業(yè)可利用的XP6747。任選地，另外可以采用第二種增塑劑例如環(huán)氧化大豆油，只要單體鄰苯二甲酸酯的總體水平保持低于約1wt％。
泡沫組合物包含基于泡沫組合物總重量的約30wt％至約50％的增塑劑。在一個(gè)實(shí)施方案中，泡沫組合物包含基于泡沫組合物總重量的約35wt％至約45％的增塑劑。在另一實(shí)施方案中，泡沫組合物包含基于泡沫組合物總重量的約35wt％至約38％的增塑劑。
泡沫組合物任選地還包含基于泡沫組合物總重量的約2wt％至約6wt％的環(huán)氧化大豆油。在一個(gè)實(shí)施方案中，泡沫組合物包含基于泡沫組合物總重量的約3wt％至約5wt％的環(huán)氧化大豆油。在另一實(shí)施方案中，泡沫組合物包含基于泡沫組合物總重量的約3.5wt％至約4wt％的環(huán)氧化大豆油。環(huán)氧化大豆油在該泡沫組合物中可用于一個(gè)或幾個(gè)目的。一個(gè)目的是用作防止聚氯乙烯降解的熱穩(wěn)定劑。第二個(gè)目的是用作泡沫組合物的增塑劑。合適的環(huán)氧化大豆油包括例如來(lái)自Crompton的Flexol ESO、Drapex 6.8以及來(lái)自Rhom和Haas的Paraplex G62。
泡沫組合物包含化學(xué)發(fā)泡劑，例如偶氮二酰胺，來(lái)自Crompton的商業(yè)可利用的CelogenAZ 150?；瘜W(xué)發(fā)泡劑對(duì)聚氯乙烯組分產(chǎn)生發(fā)泡作用用以產(chǎn)生泡沫。當(dāng)被加熱時(shí)，偶氮二酰胺主要分解成氮、二氧化碳和一氧化碳。這些產(chǎn)生的氣體可以對(duì)聚氯乙烯組分產(chǎn)生發(fā)泡作用。其它可以被使用的化學(xué)發(fā)泡劑包括例如重氮胺基苯、偶氮二異丁腈、苯磺酰肼、對(duì)甲苯磺酰肼和包含一種或多種前述化學(xué)發(fā)泡劑的組合。
泡沫組合物可以包含基于泡沫組合物總重量的大約3wt％至大約5wt％的化學(xué)發(fā)泡劑。在一個(gè)實(shí)施方案中，泡沫組合物包含基于泡沫組合物總重量的大約3.5wt％至4.5wt％的化學(xué)發(fā)泡劑。在另一實(shí)施方案中，泡沫組合物包括基于泡沫組合物總重量的大約3.7wt％至4.2wt％的化學(xué)泡沫組合物。
泡沫組合物任選地還包含樹脂穩(wěn)定劑。該樹脂穩(wěn)定劑可以抑止聚合物樹脂在處理溫度下可能發(fā)生的降解。另外，樹脂穩(wěn)定劑可以進(jìn)一步促進(jìn)化學(xué)發(fā)泡劑的分解。用于聚氯乙烯的合適樹脂穩(wěn)定劑是有機(jī)羧酸鋅和亞磷酸鹽鰲合劑的共混物，來(lái)自R.T.Vanderbilt Co.Inc的商業(yè)可利用的Vanstay 8960。
泡沫組合物可以包含基于泡沫組合物總重量的大約1wt％至大約3wt％的樹脂穩(wěn)定劑。在一個(gè)實(shí)施方案中，泡沫組合物包含基于泡沫組合物總重量的大約1.5wt％至大約2.5wt％的樹脂穩(wěn)定劑。在另一實(shí)施方案中，泡沫組合物包含基于泡沫組合物總重量的大約1.7wt％至大約2.2wt％的樹脂穩(wěn)定劑。
泡沫組合物任選地還包含單元穩(wěn)定劑(cell stabilizer)，例如來(lái)自Air Products的Product VS 103。單元穩(wěn)定劑可以是溶劑油和聚甲基丙烯酸丁酯的溶液。在該組合物中，穩(wěn)定劑可以用作表面活性劑，因?yàn)槠浼訌?qiáng)了單元壁，使得單元在發(fā)泡過(guò)程中不會(huì)破裂，從而產(chǎn)生良好的單元泡沫。泡沫組合物可以包含基于泡沫組合物總重量的大約0.3wt％至大約3.0wt％的單元穩(wěn)定劑。在一個(gè)實(shí)施方案中，泡沫組合物包含基于泡沫組合物總重量的大約0.5wt％至大約1.5wt％的單元穩(wěn)定劑。在另一實(shí)施方案中，泡沫組合物包含基于泡沫組合物總重量的大約0.8wt％至大約1.1wt％的單元穩(wěn)定劑。
關(guān)于泡沫組合物的特性，泡沫組合物從60％壓縮恢復(fù)到10％壓縮的緩慢恢復(fù)速率給使用者提供了初始?jí)嚎s或以其它方式使耳塞變形的能力，并且為將耳塞塞入耳道中的提供了充分時(shí)間。塞入后，壓縮或變形的耳塞緩慢恢復(fù)并且努力恢復(fù)到其原來(lái)的形狀。通過(guò)這樣做，恢復(fù)的泡沫組合物與耳道的結(jié)構(gòu)相一致，并且在耳道中基本建立了完全閉塞。在一個(gè)實(shí)施方案中，發(fā)泡的聚合物組合物從60％壓縮恢復(fù)到10％壓縮的恢復(fù)速率將會(huì)是大約10至大約60秒，或大約15至大約40秒。
現(xiàn)在參考圖1～2，其中圖示了示例性耳塞。耳塞的形狀在本領(lǐng)域是眾所周知的。如圖1中所示的一種形狀是圓柱形泡沫耳塞100。另一種實(shí)施方案是如圖2中所示的具有擴(kuò)口122的圓柱形狀120。例如如圖1中圖示的圓柱形耳塞是可以被壓縮塞入耳道的卷起(roll-down)塞，并且允許擴(kuò)展以產(chǎn)生對(duì)耳道舒適和完全的閉塞。
圖3圖示了耳塞130，其包括中空體或殼體132和柄134，該柄位于殼體的空穴136中。殼體的最大直徑部分137可以縮小直徑以適合進(jìn)入耳道中。殼體空穴136可以具有比直接位于殼體內(nèi)的柄134大的直徑，以提供允許殼體直徑減小的間隙138。為了防止柄134偶然滑出，可以在柄134和空穴136內(nèi)形成的喉部139的壁之間具有輕微的抵觸。殼體132由泡沫組合物通過(guò)例如浸漬模塑的工藝構(gòu)成。柄134可以由彈性材料構(gòu)成，該彈性材料比殼體132的材料剛硬但可以彎曲?？梢酝ㄟ^(guò)擠壓塞入耳道來(lái)使用耳塞。
其它實(shí)施方案包括光滑的耳塞外表面和壓紋的耳塞表面，光滑的耳塞外表面有助于耳塞裝置在耳道內(nèi)的滑動(dòng)。
在一個(gè)實(shí)施方案中，泡沫耳塞可以由聚合物泡沫片沖孔或鉆孔。通過(guò)以下步驟生成聚氯乙烯泡沫片例如將聚氯乙烯樹脂和增塑劑結(jié)合生成液體塑料溶膠組合物，利用羅拉刮刀(knife over roll)或轉(zhuǎn)輥涂布機(jī)將塑料溶膠澆鑄在離型紙上，并且在大約180℃至大約220℃下加熱塑料溶膠以制造泡沫。泡沫片可以被碾壓并且隨后采用壓模機(jī)剪切。所述?？梢跃哂袌A柱形或其它合適的形狀例如六邊形。
在另一實(shí)施方案中，例如圖3中所示，耳塞的主體或殼體可以通過(guò)浸漬模塑形成。在浸漬模塑工藝中，將耳塞主體或殼體形狀的加熱的模芯浸入包括樹脂和增塑劑的液態(tài)塑料溶膠中。模芯可以被加熱到大約140℃至大約200℃。被加熱的模芯可以在塑料溶膠中保持充分的時(shí)間，使得塑料溶膠在模芯上部分凝膠至厚度為大約0.01至大約0.05英寸。隨后從塑料溶膠中取出模芯，使得塑料溶膠的滴落和流動(dòng)最小化，其中所述塑料溶膠可能形成不會(huì)以均勻速率熔合的缺陷外表面。在大約350至大約450下，模芯上的塑料溶膠在大約100至大約400秒內(nèi)完全固化。隨后模芯可以被空氣或水冷卻并且從鐵心上剝離的完成部分用于儲(chǔ)存或包裝。泡沫耳塞可以被封裝或如果需要可進(jìn)一步涂覆或壓紋。泡沫耳塞也可以被壓破來(lái)斷裂一些密封的單元，以允許至少一些空氣流動(dòng)。壓破可以防止皺褶或軟化泡沫以允許容易擠壓。
可以根據(jù)如下程序測(cè)試泡沫組合物的恢復(fù)特性使用中空管穿孔器剪切泡沫組合物的塞，所述塞具有大約0.530至約0.560英寸直徑和大約0.650至大約0.775英寸長(zhǎng)度。在拇指和食指之間捻弄耳塞1分鐘時(shí)間同時(shí)緩慢擠壓耳塞。在最初30秒內(nèi)將塞壓縮到其未壓縮直徑的約60％或約40％并且在該直徑下保持30剩余秒鐘。隨后將塞放進(jìn)一個(gè)透明玻璃或丙烯酸管中，其中該管具有大約0.49英寸或大約未壓縮塞直徑的90％的內(nèi)徑。隨后將所述管保持垂直并且一端接近硬表面。管輕擊該表面，直到由于塞的擴(kuò)展和與管的內(nèi)表面的接觸而提起塞。從釋放時(shí)間直到管提起塞的時(shí)間是塞的恢復(fù)時(shí)間。
根據(jù)ANSI S3.19-1974的用于測(cè)試聽力保護(hù)器的真耳保護(hù)和耳罩的物理衰減的方法測(cè)量塞在耳道中閉塞聲音的能力。在該測(cè)試中，在試驗(yàn)檢測(cè)室中進(jìn)行真耳聽閾衰減(REAT)測(cè)試，其中該檢測(cè)室是半回響、雙層壁結(jié)構(gòu)的獨(dú)立的房間，使用三倍頻帶的噪音作為測(cè)試信號(hào)。在敞開(在耳朵內(nèi)或周圍無(wú)任何物體)和閉塞(對(duì)耳朵進(jìn)行聽力保護(hù))的情況下，個(gè)人在他/她的閾值下對(duì)測(cè)試信號(hào)作出反應(yīng)，即只要個(gè)人可以察覺(jué)到信號(hào)。在兩種情況下的聲壓級(jí)(SPL)的差別是聽力保護(hù)器提供的衰減。所述差別采用由聽力保護(hù)器在指定的頻率下提供的衰減分貝記錄。
通過(guò)以下的非限制性實(shí)施例，本發(fā)明得到進(jìn)一步的說(shuō)明。
實(shí)施例表1
在500加侖的錐形螺桿混合器中將以上材料一起混合，產(chǎn)生大約4500磅的塑料溶膠。以一定的順序加入材料，使得維持很高但是恒定的混合轉(zhuǎn)矩，以保證原材料合適的分散，在混合后，隨即在一個(gè)連續(xù)旋轉(zhuǎn)的鼓形脫氣裝置中對(duì)塑料溶膠脫氣并在容器中儲(chǔ)存冷卻。隨后在連續(xù)的澆鑄工藝將塑料溶膠澆鑄在離型紙上。利用羅拉刮刀涂布機(jī)將塑料溶膠在脫膜紙上展開至均勻規(guī)格(even gage)。隨后在大約400下將涂覆的離型紙?jiān)谶B續(xù)澆鑄爐中加熱大約7分鐘并且隨后冷卻。冷卻的材料儲(chǔ)存大約1個(gè)月以使得泡沫性質(zhì)穩(wěn)定。在熟化期后，采用沖孔型沖模將泡沫沖切成泡沫耳塞。為沖孔塞提供充分的時(shí)間來(lái)擴(kuò)展至其原始高度和平衡之后在標(biāo)準(zhǔn)條件下測(cè)量特性。
通過(guò)氣相色譜-質(zhì)譜來(lái)分析泡沫組合物中不同單體鄰苯二甲酸酯的濃度。結(jié)果在表2中給出。
表2
如表1中形成的泡沫耳塞的特性記錄如下。
表3
因而，含有低的單體鄰苯二甲酸酯的耳塞具有31秒的從60％壓縮到10％壓縮的恢復(fù)時(shí)間，很好地位于可接受的范圍內(nèi)。同樣，衰減測(cè)試的結(jié)果表明衰減水平對(duì)泡沫耳塞來(lái)說(shuō)是合適的。衰減與現(xiàn)有技術(shù)的使用ADMEX 523作為增塑劑制備的泡沫耳塞相當(dāng)。
術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”等在此并不表示任何順序、數(shù)量或重要性，而是用于區(qū)分一種元件和另一種元件，而術(shù)語(yǔ)“一”在此并不表示對(duì)數(shù)量的限制，而是表示存在至少一個(gè)所指項(xiàng)目(item)。在此使用的術(shù)語(yǔ)“圓柱形”包括在其結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)具有相對(duì)淺的截錐形、基本球形和介于截錐形和球形之間的形狀。
在此公開的所有范圍是非排他性的和可結(jié)合的。雖然已經(jīng)參考優(yōu)選實(shí)施方案描述了本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不背離本發(fā)明范圍的情況下，可以做出各種變化和等同物可以替代其中的元件。另外，在不背離本發(fā)明本質(zhì)范圍的情況下可以進(jìn)行一些改進(jìn)以使特定情況或材料適應(yīng)本發(fā)明的教導(dǎo)。因此，本發(fā)明并不限制在計(jì)劃用于實(shí)施本發(fā)明的最佳模式所公開的特定實(shí)施方案范圍內(nèi)，本發(fā)明將包括落入附加的權(quán)利要求范圍內(nèi)的所有實(shí)施方案。
所有引用的專利、專利申請(qǐng)、和其它參考文件在此通過(guò)參考結(jié)合其全文。
權(quán)利要求
1.一種包含泡沫組合物的耳塞，其中所述泡沫組合物包含聚氯乙烯樹脂和基于所述泡沫組合物總重量的小于約5wt％的單體鄰苯二甲酸酯。
2.權(quán)利要求1所述的耳塞，其中所述泡沫組合物包含基于所述泡沫組合物總重量的小于或等于約4wt％的單體鄰苯二甲酸酯。
3.權(quán)利要求1所述的耳塞，其中所述泡沫組合物包含基于所述泡沫組合物總重量的小于或等于約1wt％的單體鄰苯二甲酸酯。
4.權(quán)利要求1所述的耳塞，其中所述泡沫組合物包含基于所述泡沫組合物總重量的小于或等于約0.5wt％的單體鄰苯二甲酸酯。
5.權(quán)利要求1～4任一項(xiàng)所述的耳塞，其中所述泡沫組合物具有約10至約60秒的從60％壓縮恢復(fù)到10％壓縮的恢復(fù)速率。
6.權(quán)利要求1～4任一項(xiàng)所述的耳塞，其中所述泡沫組合物具有約15至約40秒的從60％壓縮恢復(fù)到10％壓縮的恢復(fù)速率。
7.權(quán)利要求1所述的耳塞，包含基于所述泡沫組合物總重量的約45wt％至約65wt％的聚氯乙烯樹脂和約30wt％至約50wt％的增塑劑，其中所述增塑劑包含基于所述增塑劑總重量的小于或等于約2wt％的單體鄰苯二甲酸酯。
8.權(quán)利要求7所述的耳塞，其中所述增塑劑包含基于所述增塑劑總重量的小于或等于約1wt％的單體鄰苯二甲酸酯。
9.權(quán)利要求7～8任一項(xiàng)所述的耳塞，其中所述泡沫組合物具有約10至約60秒的從60％壓縮恢復(fù)到10％壓縮的恢復(fù)速率。
10.權(quán)利要求7～8任一項(xiàng)所述的耳塞，其中所述泡沫組合物具有約15至約40秒的從60％壓縮恢復(fù)到10％壓縮的恢復(fù)速率。
全文摘要
描述了一種包含泡沫組合物的耳塞，其中所述泡沫組合物包含聚氯乙烯樹脂和基于泡沫組合物總重量的小于或等于約5wt％的單體鄰苯二甲酸酯。所述泡沫組合物可以包含增塑劑，該增塑劑包含基于所述增塑劑總重量的小于或等于約2wt％的單體鄰苯二甲酸酯。所述耳塞具有約10至約60秒的從60％壓縮到10％壓縮的緩慢恢復(fù)時(shí)間。
文檔編號(hào)A61F11/08GK101039640SQ200580034971
公開日2007年9月19日 申請(qǐng)日期2005年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月15日
發(fā)明者理查德·E·克瑙爾, 艾倫·R·瑟維爾 申請(qǐng)人:卡伯特安全介質(zhì)股份有限公司