МАСКИ ДЛЯ ЛИЦА, СОДЕРЖАЩИЕ СОСТАВ ПРОТИВ ОТПОТЕВАНИЯ/БЛИКОПОДАВЛЯЮЩИЙ

Предшествующий уровня техники

Использование защитных масок для лица стало стандартом для многих областей медицины и другой связанной с ней деятельности. Главным назначением защитных масок для лица является фильтрация вредных материалов из вдыхаемого и выдыхаемого воздуха. Однако медицинские защитные маски для лица можно также использовать для защиты пользователя от поражения жидкостями. В таком качестве эти маски могут включать в себя присоединенный прозрачный пластмассовый козырек для защиты глаз от брызг жидкости. В альтернативном варианте в сочетании с фильтрующей маской можно носить отдельный прозрачный щиток для лица.

Одной из остающихся проблем, связанных с использованием щитков для лица или защитных масок для лица с присоединенным козырьком и при медицинском применении, и при использовании в промышленности является отпотевание козырька или щитка. Теплый, влажный воздух, выдыхаемый пользователем, конденсируется на относительно холодных поверхностях, которые находятся в непосредственной близости от носа или рта пользователя. Капли конденсата затуманивают или замутняют очки, защитную маску для лица и другие щитки, вместе с окулярами для научного оборудования, такого как эндоскопы и микроскопы. Это отпотевание или замутнение возникает, когда высокая концентрация паров влаги, содержащейся в пределах защитной маски, проходит через или вокруг маски для лица и конденсируется на более холодных смотровых стеклах вблизи маски. Были предложены различные способы решения проблемы отпотевания, такие как описанный в патентах США №№4635628; 4419993; 3890966; и 3888246.

Тем не менее, многие из этих решений не позволяют решить проблему бликов. Блик - это нежелательное зеркальное отражение света от поверхности, на которую свет падает. Например, персонал, работающий в чистом помещении, и медицинский персонал, выполняющий длительные, сложные хирургические процедуры, часто сообщает о напряжении глаз и зрительном утомлении от такого отражения и бликов после ношения маски для лица в течение протяженных периодов времени. Зрительное утомление от бликов особенно заметно при использовании точного научного оборудования, такого как микроскопы и эндоскопы, в то время как наличие защитной маски для лица или другого оборудования для защиты или экранирования лица в значительной степени устраняет эту проблему. Многие промышленно производимые прозрачные пленки (например, сложные полиэфирные), используемые для создания прозрачных козырьков или щитков, покрыты тончайшим покрытием; однако влияние покрытия на оптические свойства пренебрежимо мало.

Таким образом, были предложены различные способы снижения и отпотевания и бликов в защитных масках для лица. Например, в патенте США No.5813398, выданном Беарду и др. (Baird. et al.), описана маска для лица с основной частью фильтра со слоем непроницаемой для жидкости пленки, расположенной над верхней частью маски для лица, чтобы препятствовать воздуху, выдыхаемому пользователем через основную часть фильтра вызвать отпотевание смотровых стекол и/или окуляров. Слой нетканого материала предпочтительно расположен над слоем непроницаемой для жидкости пленки для существенного снижения и/или устранения бликов от слоя непроницаемой для жидкости пленки. Кроме того, в патентах США No.5585186, выданном Шольцу и др. (Scholz. et al.); 5723175, выданном Шольцу и др. (Scholz, et al.); 5753373, выданном Шольцу и др. (Scholz. et al.); 5873931, выданном Шольцу и др. (Scholz, et al.); 5997621, выданном Шольцу и др. (Scholz, et al.); и 6040053, выданном Шольцу и др. (Scholz, et al.) в общем виде описаны составы защитного покрытия, которые основаны на твердых частицах структуры пористого неорганического металлического оксида для придания анти-отражающих свойств, и наиболее специфические поверхностно-активные вещества для придания свойств против отпотевания. К сожалению, такие способы снижения отпотевания и бликов в защитных масках для лица еще не отвечают требованиям. Например, использование одного компонента покрытия для анти-отражения (например, пористые неорганические металлические оксиды) и других для анти-отпотевания (например, поверхностно-активные вещества) слишком сложно и требует больших затрат. Другие проблемы с дисперсией поверхностно-активных веществ/твердых частиц связаны с неустойчивостью составов со временем, что может отрицательно влиять на оптические свойства изделия.

В настоящее время имеется потребность в улучшенном способе для одновременного устранения вредных эффектов отпотевания и снижения бликов на защитных масках для лица.

Краткое описание изобретения

По одному варианту осуществления настоящего изобретения описана защитная маска для лица, которая включает в себя подложку, такую как прозрачный козырек или щиток из сложного эфира. Покрытие присутствует, по меньшей мере, на одной поверхности подложки, которая включает в себя один или несколько органических полимеров в качестве основного компонента. Например, в одном конкретном варианте исполнения покрытие может включать в себя простой алкиловый эфир гидроксиалкилцеллюлозы, такой как этилгидроксиэтилцеллюлоза.

По другому варианту исполнения настоящего изобретения описан способ создания защитной маски для лица, которая включает в себя прозрачную подложку. Этот способ включает в себя нанесение водного состава, по меньшей мере, на одну поверхность прозрачной подложки. Водный состав включает в себя смесь воды и одного или нескольких водорастворимых органических полимеров. Водный состав высушивают для образования покрытия на прозрачной подложке, в которой водорастворимые органический полимер(ы) составляет основной компонент покрытия.

Другие признаки и объекты настоящего изобретения обсуждаются далее более подробно.

Краткое описание чертежей

Полное и разрешающее раскрытие настоящего изобретения, включая наилучший его способ, предназначенное для специалиста в этой области, изложено более конкретно в остальной части патентного описания, которое ссылается на приложенный чертеж, на котором изображена схематическая иллюстрация защитной маски для лица, которая может быть создана по одному варианту исполнения настоящего изобретения.

Повторное использование условных обозначений в данном патентном описании и рисунке предназначено для представления одних и тех же или аналогичных признаков или элементов данного изобретения.

Подробное описание примеров осуществления

Теперь подробно рассмотрены различные варианты осуществления данного изобретения, один или несколько примеров которого изложены далее. Каждый пример приведен для пояснения данного изобретения, но без ограничений. Действительно, для специалистов в этой области техники очевидно, что различные модификации и изменения могут быть внесены в настоящее изобретение без отклонения от объема и сущности данного изобретения. Например, признаки, проиллюстрированные или описанные как часть одного варианта исполнения, могут быть использованы в других вариантах исполнения, чтобы получить еще дополнительный вариант исполнения. Таким образом, предполагается, что настоящее изобретение охватывает такие модификации и изменения, которые попадают в пределы объема пунктов формулы изобретения и их эквивалентов.

В общем, настоящее изобретение направлено на защитную маску для лица, которая содержит покрывающий состав для снижения отпотевания и бликов. Например, в одном варианте исполнения маска для лица содержит щиток или козырек, который используется вместе с основной частью фильтра. В альтернативном варианте исполнения маска для лица может быть отдельным щитком или козырьком. Независимо от этого щиток или козырек могут быть образованы из прозрачной подложки, имеющей, по меньшей мере, одну поверхность с нанесением покрывающего состава по настоящему изобретению. Прозрачная подложка, на которую наносится покрывающий состав по настоящему изобретению, может быть создана из большого числа различных материалов. Примеры таких материалов включают в себя, но не ограничиваются, сложными полиэфирами, такими как полиэтилентерефталат или полибутилентерефталат; поликарбонаты; алкилдигликолькарбонаты; полиакрилаты, такие как полиметилметакрилат; полистиролы; полисульфоны; простой полиэфирсульфон; ацетобутират целлюлозы; стекло; их комбинации; и т.д. В одном конкретном варианте исполнения прозрачная подложка изготовлена из полиэтилентерефталата. Прозрачная подложка может быть в форме пленки, листа, панели или секции материала и может быть изготовлена посредством такого хорошо известного процесса, как дутье, литье, формование, литьевое прессование и т.д.

Покрывающий состав по настоящему изобретению включает в себя один или несколько водорастворимых органических полимеров. Авторы настоящего изобретения неожиданно обнаружили, что такой водорастворимый органический полимер может быть использован в качестве основного компонента покрывающего состава для одновременного снижения и отпотевания и бликов. Для минимизации бликов водорастворимый органический полимер можно выбрать с номинальным коэффициентом преломления, приблизительно равным квадратному корню коэффициента преломления прозрачной подложки. В некоторых вариантах исполнения данного изобретения водорастворимый органический полимер покрытия может иметь средний показатель преломления от 1,0 до 1,7, в некоторых вариантах исполнения от 1,2 до 1,4, и в некоторых вариантах исполнения от 1,25 до 1,36, что приблизительно равно квадратному корню из показателя преломления подложек из сложного полиэфира, поликарбоната или полиметилметакрилата. В случае однослойного покрытия на пленке из сложного эфира целлюлозы с показателем преломления 1,7, идеальный показатель преломления этого покрытия равен 1,3, что равно квадратному корню из коэффициента преломления пленки из сложного эфира целлюлозы.

Любой из множества водорастворимых органических полимеров, способный достигать нужных характеристик прозрачности, сниженного отпотевания и снижения бликов может быть использован в настоящем изобретении. Например, один класс водорастворимых органических полимеров, признанных пригодными в настоящем изобретении, - это полисахариды и их производные. Полисахариды - это полимеры, содержащие звенья углеводов, которые могут быть катионогенными, анионогенными, неионогенными и/или амфотерными. В одном конкретном варианте исполнения, например, полисахарид является неионогенным, катионогенным, анионогенным и/или амфотерным простым эфиром целлюлозы.

Неионогенные простые эфиры целлюлозы, например, могут быть получены любым способом, известным специалистам в этой области, таким как реакция щелочной целлюлозы с этиленоксидом и/или пропиленоксидом, с последующей реакцией с метилхлоридом, этилхлоридом и/или пропилхлоридом. Неионогенные простые эфиры целлюлозы и способы производства таких эфиров описаны, например, патентах США No.6123996, выданном Ларсону и др. (Larsson. et аl: 6248880, выданном Карлсону (Karlson); и 6639066, выданном Вострому и др. (Bostrom. et аl. которые включены в данный документ во всей полноте посредством ссылки в дополнение для любых целей. Некоторые подходящие примеры неионогенных простых эфиров целлюлозы включают в себя, но не ограничиваются, водорастворимые простые алкиловые эфиры целлюлозы, такие как метилцеллюлоза и этилцеллюлоза; простые эфиры гидроксиалкилцеллюлозы, такие как гидроксиэтилцеллюлоза, гидроксипропилцеллюлоза, гидроксипропилгидроксибутилцеллюлоза, гидроксиэтилгидроксипропилцеллюлоза, гидроксиэтилгидроксибутилцеллюлоза и гидроксиэтилгидроксипропилгидроксибутилцеллюлоза; простые алкиловые эфиры гидроксиалкилцеллюлозы, такие как метилгидроксиэтилцеллюлоза, метилгидроксипропилцеллюлоза, этилгидроксиэтилцеллюлоза, этилгидроксипропилцеллюлоза, метилэтилгидроксиэтилцеллюлоза и метилэтилгидроксипропилцеллюлоза и т.д. Предпочтительными неионогеннымми простыми эфирами целлюлозы для использования в покрывающем составе по настоящему изобретению являются этилгидроксиэтилцеллюлоза, метилэтилгидроксиэтилцеллюлоза, метилэтилгидроксиэтилгидроксипропилцеллюлоза и метилгидроксипропилцеллюлоза. В таких вариантах исполнения гидроксиэтильные группы обычно составляют, по меньшей мере, 30% общего числа гидроксиалкильных групп, и число замещающих этильных групп обычно составляет, по меньшей мере, 10% общего числа замещающих алкильных групп.

Одним конкретным примером пригодного неионогенного эфира целлюлозы является этилгидроксиэтилцеллюлоза, имеющая степень замещения этила от 0,8 до 1,3 и молярное замещение гидроксиэтила от 1,9 до 2,9. Степень этильного замещения представляет среднее число гидроксильных групп, присутствующих на каждом ангидроглюкозном звене, которые прореагировали, и может меняться от 0 до 3. Молярное замещение представляет среднее число гидроксиэтильных групп, которые прореагировали с каждым ангидроглюкозным звеном. Такая этилгидроксиэтилцеллюлоза имеет коэффициент преломления примерно 1,33, что позволяет обеспечить безбликовую поверхность при покрытие на подложку из полиэтилентерефталата (номинальный коэффициент преломления =1,64) при толщине примерно 140 нанометров.

Как указано, катионогенные целлюлозные эфиры могут также быть пригодны для использования в настоящем изобретении. Пригодные катионогенные целлюлозные эфиры могут включать в себя модифицированный четвертичными аммониевыми группами эфир целлюлозы, такой как лаурдимонийгидроксиэтилцеллюлоза, стеардимонийгидроксиэтилцеллюлоза, и кокодимонийгидроксиэтилцеллюлоза, которые промышленно производит компания Croda Inc. из Парсипани, Нью Джерси (Parsipany, New Jersey) с торговым названием Crodacel QL, (Crodacel QS) и Crodacel QM, соответственно. Другие пригодные катионогенные простые эфиры целлюлозы описаны, например, в патенте США No.6338855, выданном Альбакарису и др. (Albacarys. et al. который входит в этот документ во всей полноте со ссылкой на него для любых целей.

Помимо простых эфиров целлюлозы, таких как описанные выше, различные другие полисахариды могут также быть пригодны для использования по настоящему изобретению в качестве водорастворимых органических полимеров. Например, полиглюкозамины и их производные составляют другой пригодный класс полисахаридов, которые могут быть использованы по настоящему изобретению. Полиглюкозамины представляют собой мономерные звенья глюкозы, имеющие количество функциональных аминных групп в главной цепи полисахарида. Некоторые примеры полиглюкозаминов включают в себя, но не ограничиваются, хитином, хитозаном и полиглюкозаминогликанами, которые являются сополимерами N-ацетилглюкозамина и различных гликановых сахаров, например гуалуроновая кислота, хондроитин, гепарин, кератан и дерматан. Хитозан является полиглюкозамином, полученным посредством деацетилирования хитина, и является, в частности, произвольным сополимером β-1,4-глюкозамина и N-ацетил-β-1,4-глюкозамин. Хотя обычно водорастворимый, хитозан образует водорастворимые соли со многими органическими и неорганическими кислотами, которые, в частности, пригодны в покрывающем составе по настоящему изобретению. Некоторые примеры таких водорастворимых производных хитозана включают в себя, но не ограничиваются, ацилхитозаны, карбоксиалкилхитозаны, карбоксиацилхитозаны, дезоксиглицит-1-илхитозаны, гидроксиалкилхитозаны и их соли. Конкретные примеры включают в себя соль хитозана пироглутаминовой кислоты, соль хитозана гликолевой кислоты (хитозан гликолят), соль хитозана оксипропионовой кислоты (хитозан лактат) и моносукцинамид хитозана (хитозанмоносукцинамид или хитозанид).

Вязкость раствора, содержащего водорастворимые органические полимеры, такие как описанные выше, может, в общем случае, меняться в зависимости от концентрации полимера и/или других компонентов этого раствора. Во многих вариантах исполнения, например, вязкость раствора, содержащего водорастворимый органический полимер, составляет от примерно 5 до примерно 10000 сантипуаз, и, в некоторых вариантах исполнения, от примерно 10 до примерно 7000 сантипуаз, при измерении вяскозиметром Брукфилда, тип LV, при 12 оборотах/мин и температуре 20°С. Для облегчения нанесения покрывающего состава иногда могут быть нужны низкие вязкости, такие как от примерно 50 до примерно 1000 сантипуаз, и в некоторых вариантах исполнения, от примерно 150 до примерно 350 сантипуаз. Водорастворимые органические полимеры могут иногда быть сшиты для обеспечения замедленной гидратации для удобства обращения и лучшего контроля над скоростью растворения. Например, сшивающий агент, такой как диальдегид, может быть использован в количестве от примерно 0,05 до примерно 2 весовых частей в расчете на 100 весовых частей сухого полимера.

Таким образом, по настоящему изобретению, водорастворимые органические полимеры могут быть использованы для создания покрывающего состава, обладающего превосходными оптическими свойствами. Авторы настоящего изобретения неожиданно обнаружили, что таких превосходных оптических свойств можно достичь с использованием водорастворимых органических полимеров в качестве основного компонента. Т.е., водорастворимые органические полимеры состоят, по меньшей мере, примерно на 50 мас.%, в некоторых вариантах исполнения, по меньшей мере, примерно 75 мас.%, и в некоторых вариантах исполнения, по меньшей мере, примерно 90 мас.% покрытия, присутствующего на прозрачной подложке. В конкретных вариантах исполнения, например, неионогенный простой эфир целлюлозы, такой как этилгидроксиэтилцеллюлоза, составляет основной компонент покрытия, присутствующего на прозрачной подложке. Следовательно, результирующее покрытие может быть образовано простым и весьма эффективным образом.

Хотя водорастворимые органические полимеры могут быть использованы в качестве основного компонента, другие компоненты могут также использоваться в покрывающем составе по различным другим причинам. Например, различные компоненты (например, поверхностно-активные вещества), описанные в патентах США №№5585186, выданном Шольцу и др. (Scholz. et al.); 5723175, выданном Шольцу и др. (Scholz. et al.: 5753373, выданном Шольцу и др. (Scholz. et al.); 5873931, выданном Шольцу и др. (Scholz. et al.); 5997621, выданном Шольцу и др. (Scholz, et al.); и 6040053, выданном Шольцу и др. (Scholz. et al.). который входит в данный документ в своей полноте посредством ссылки на него для любых целей, могут быть использованы в покрывающем составе. При их использовании, однако, обычно необходимо, чтобы количества этих компонентов были минимизированы для обеспечения оптимальной совместимости и затрато-эффективности. Таким образом, например, обычно нужно, чтобы поверхностно-активные вещества (неионогенные, анионогенные, катионогенные и/или амфотерные) содержались в пределах покрытия, присутствующего на прозрачной подложке, в количестве менее примерно 10 мас.%, в некоторых вариантах исполнения, менее примерно 5 мас.%, и в некоторых вариантах исполнения менее примерно 1 мас.% от массы покрытия.

Различные добавки для обработки пленок могут быть также использованы для создания покрытия. Примеры таких добавок для обработки пленок представляют собой частицы, которые препятствуют "закупорке" или окрашиванию самого покрытия. Эти частицы могут препятствовать закупорке путем выделения с поверхности покрытия, либо по отдельности, либо в форме агломератов. Форма и/или размер препятствующих закупорированию частиц может, в общем случае, быть различна. Обычно, препятствующие закупориванию частицы содержатся в пределах покрытия на прозрачной подложке в количестве менее примерно 10 мас.%, в некоторых вариантах исполнения менее примерно 5 мас.% и в некоторых вариантах исполнения менее примерно 1 мас.% от массы покрытия. Препятствующие закупориванию частицы могут быть в форме пластинок, стержней, дисков, столбиков, трубок, сфер, неправильной формы и т.д. Кроме того, средний размер (например, диаметр) препятствующих закупориванию частиц может составлять от примерно 0,1 нанометра до примерно 1000 микрон, в некоторых вариантах исполнения от примерно 0,1 нанометра до примерно 100 микрон, и в некоторых вариантах исполнения от примерно 1 нанометра до примерно 10 микрон. Например, могут быть использованы "микрочастицы", которые имеют средний размер от примерно 1 микрона до примерно 1000 микрон, в некоторых вариантах исполнения от примерно 1 микрона до примерно 100 микрон, и в некоторых вариантах исполнения от примерно 1 микрона до примерно 10 микрон. Аналогично, также могут быть использованы "наночастицы", которые имеют средний размер от примерно 0,1 до примерно 100 нанометров, в некоторых вариантах исполнения от примерно 0,1 до примерно 50 нанометров, и в некоторых вариантах исполнения от примерно 10 до примерно 20 нанометров.

Препятствующие закупориванию частицы, в общем случае, состоят из материала, который не оказывает существенного вредного воздействия на нужные оптические свойства покрытия. Некоторые примеры пригодных препятствующих закупориванию частиц включают в себя, но не ограничиваются, неорганическим частицами (например, диоксид кремния, оксид алюминия, оксид циркония, оксид магния, диоксид титана, оксид железа, оксид цинка, оксид меди и т.д.); органические частицы (например, полистирол, кукурузный крахмал и т.д.); минеральные частицы (например, тальк) и их сочетания. Например, наночастицы оксида алюминия могут быть использованы в некоторых вариантах исполнения по настоящему изобретению. Некоторые пригодные наночастицы оксида алюминия описаны в патенте США No.5407600, выданном Андо и др. (Ando. et аl.), который входит в данный документ во всей полноте со ссылкой на него для любых целей. Кроме того, примеры промышленно доступных наночастиц оксида алюминия включают в себя, например, алюминазол 100 (Aluminasol 100), алюминазол 200 (Aluminasol 200) и алюминазол 520 (Aluminasol 520), которые предлагает компания Nissan Chemical Industries Ltd. В альтернативном варианте, в других вариантах исполнения, могут быть использованы наночастицы диоксида кремния, такие как сноутекс-С (Snowtex-C), сноутекс-O (Snowtex-O), сноутекс-ПС (Snowtex-PS) и сноутекс-ОКС (Snowtex-OXS), которые также производятся компанией Nissan Chemical. Частицы Snowtex-OXS, например, имеют размер частиц от 4 до 6 нанометров, и могут быть высушены до порошка, имеющего размер площади поверхности приблизительно 509 квадратных метров на грамм. Кроме того, могут быть использованы частицы диоксида кремния, покрытые оксидом алюминия, такие как сноутекс-АК (Snowtex-AK), производимые компанией Nissan Chemical America в Хьюстоне, Техас, или частицы лудокс ЦЛ (Ludox CL), производимые компанией Grace Davidson, Колумбия, Мэриленд.

Для облегчения нанесения покрывающего состава на прозрачную подложку и обеспечения оптимальной прозрачности покрывающий состав обычно создан в виде водного раствора. Например, один или несколько из вышеперечисленных компонентов смешивают с водой для создания раствора, который можно наносить на прозрачную подложку. Этот раствор может содержать, например, по меньшей мере, примерно 75 мас.% воды, в некоторых вариантах исполнения, по меньшей мере, примерно 90 мас.% воды, и в некоторых вариантах исполнения, по меньшей мере, примерно 96 мас.%. Количество компонентов, добавляемых к раствору, может меняться в зависимости от нужной толщины, влагопоглощения используемого способа нанесения, и/или количества других используемых компонентов. Например, количество водорастворимых органических полимеров в водном растворе, в общем случае, составляет от примерно 0,01 мас.% до примерно 5 мас.%, в некоторых вариантах исполнения от примерно 0,1 мас.% до примерно 1 мас.%, и в некоторых вариантах исполнения от примерно 0,2 мас.% до примерно 0,75 мас.%. Кроме того, препятствующие закупориванию частицы могут состоять от примерно 0,001 мас.% до примерно 0,5 мас.%, в некоторых вариантах исполнения от примерно 0,01 мас.% до примерно 0,1 мас.%, и в некоторых вариантах исполнения от примерно 0,02 мас.% до примерно 0,08 мас.% водного раствора. Другие компоненты, такие как поверхностно-активные вещества, могут аналогично составлять от примерно 0,001 мас.% до примерно 0,5 мас.%, в некоторых вариантах исполнения от примерно 0,01 мас.% до примерно 0,1 мас.%, и в некоторых вариантах исполнения от примерно 0,02 мае, % до примерно 0,08 мас.% от массы водного раствора.

Водный раствор может быть нанесен на прозрачную подложку с помощью обычного способа, такого как пластина, валок, нож, листовое покрытие, печать (например, глубокая печать на ротационных машинах), распыление, экструзия или покрытие методом погружения. При нанесении покрывающего состава на несколько поверхностей, каждая поверхность может быть покрыта последовательно или одновременно. Для обеспечения равномерного покрытия и увлажнения прозрачной подложки ее можно окислить перед покрытием с помощью способов коронного разряда, обработки озоном, плазмой или пламенем. В некоторых вариантах исполнения прозрачная подложка может также быть покрыта с предварительной обработкой для облегчения равномерного нанесения на нее покрывающего состава. Например, в одном варианте исполнения на прозрачную подложку наносится грунтовка, такая как поливинилиденхлорид (ПВДХ) или поливинилхлорид (ПВХ). Обычно, грунтовка не оказывает существенного вредного влияния на оптические свойства прозрачной подложки.

Средняя толщина результирующего покрытия может быть выбрана для минимизации бликов. В частности, известно, что однослойное оптическое покрытие толщиной, равной длине волны падающего света, приводит к отражению от границы раздела воздух-покрытие и границы раздела покрытие-подложка, со сдвигом фазы 180° друг от друга, вызывая, таким образом, ослабляющую интерференцию и снижая суммарную отражательную способность. Таким образом, поскольку длина волны видимого падающего света попадает в диапазон от приблизительно 200 до 1000 нанометров, средняя толщина покрытия по настоящему изобретению обычно составляет от примерно 50 до 250 нанометров. Кроме того, поскольку 550 нанометров - это длина волны, при которой глаз человека воспроизводит пиковый фотооптический отклик, средняя толщина покрытия составляет предпочтительно примерно 140 нанометров. Следует понимать, однако, что покрытие по настоящему изобретению не ограничивается одним слоем, но может также содержать несколько слоев. Например, легко понятно специалистам в этой области техники, что могут быть использованы два слоя, причем каждый слой оптимизирован по коэффициенту преломления и толщине для минимизации отражения света с различной длиной волны, таким образом дополнительно повышая противобликовые свойства в широком спектре светового диапазона. Кроме того, хотя средняя толщина покрытия предпочтительно равномерна, фактическая толщина покрытия может меняться значительно от одной конкретной точки на покрытии к другой. Такой разброс толщины при корреляции в визуально различимой области может фактически быть полезен, давая вклад в свойства просветления покрытия в широком диапазоне длин волн.

Покрывающий состав по настоящему изобретению может быть нанесен на одну или обе поверхности прозрачной подложки. При использовании в защитной маске для лица покрытие, в общем случае, присутствует, по меньшей мере, на поверхности прозрачной подложки, которая обращена к пользователю. Кроме того, покрытие может покрывать всю поверхность прозрачной подложки, или может покрывать только часть поверхности, такую как часть, непосредственно прилегающую к глазам в щитке для лица. Подложка с покрытием может быть высушена для удаления воды с покрытия. Например, подложка с покрытием может быть высушена в печи при температуре от примерно 20°С до примерно 150°С, в некоторых вариантах исполнения от примерно 50°С до примерно 120°С, и в некоторых вариантах исполнения от примерно 100°С до примерно 110°С. После сушки водорастворимые органические полимеры могут составлять, по меньшей мере, примерно 50 мас.%, в некоторых вариантах исполнения, по меньшей мере, примерно 75 мас.%, и в некоторых вариантах исполнения, по меньшей мере, примерно 90 мас.% покрытия.

Как указано, покрывающий состав снижает отпотевание и блики при нанесении на прозрачную подложку способом, установленным по настоящему изобретению. Свойство подавления отпотевания характеризуется тенденцией покрытия оказывать сопротивление образованию капель воды, которые будут, в противном случае, значительно снижать прозрачность. Водяные пары от, например, дыхания человека, имеют тенденцию конденсироваться на подложке с покрытием в виде тонкой однородной водяной пленки, а не в виде капель воды. Такая однородная пленка не снижает значительно чистоту и прозрачность подложки. Аналогичным образом, снижение бликов заметно по пропусканию света и мутности подложки с покрытием. Пропускание света через подложку с покрытием зависит от угла падения и длины волны света, и определяется с использованием ASTM D1003 под заголовком "Мутность и светопроницаемость прозрачных пластмасс," который входит в этот документ посредством ссылки во всей полноте для любых целей. Увеличение проницаемости света выявляет соответствующее снижение бликов. Во многих вариантах исполнения настоящего изобретения подложка с покрытием обнаруживает увеличение проницаемости нормально падающего света больше, чем примерно 3%, в некоторых вариантах исполнения больше, чем примерно 5%, и в некоторых вариантах исполнения больше, чем примерно 8% по сравнению с подложкой без покрытия, при длине волны 550 нанометров.

Кроме того, мутность является мерой рассеяния света в широком диапазоне углов в пределах материала. Мутность может быть измерена с помощью прибора BYK Gardner "Haze Card Plus" (компания BYK-Gardner USA, Колумбия, Мэриленд) с использованием ASTM D 1003-61, процедура А, под заголовком "Мутность и светопроницаемость прозрачных пластмасс ", который входит в этот документ посредством ссылки во всей полноте для любых целей. Мутность определена как процентная доля пропущенного света, который, при прохождении через образец, отклоняется от падающего пучка в среднем более чем на 25 градусов. Мутность обычно называют "матовостью" образца или его потерей контрастности. Отрицательное значение для различия по мутности, выраженное как разность в процентах мутности для подложки с покрытием и подложки без покрытия, означает снижение мутности. Во многих вариантах исполнения настоящего изобретения различие по мутности составляет менее 0%, в некоторых вариантах исполнения от примерно - 1% до примерно - 0,001%, и в некоторых вариантах исполнения, от примерно - 0,5% до примерно - 0,01%.

Как указано, прозрачная подложка с покрытием по настоящему изобретению особенно полезна в защитных масках для лица. С этой точки зрения, различные варианты исполнения защитной маски для лица, которые могут содержать прозрачную подложку с покрытием теперь будут описаны более подробно. Со ссылкой на чертеж, например, показан один вариант исполнения такой защитной маски для лица 20, который включает в себя козырек 30, прикрепленный к основной части фильтра 32. Козырек 30 предназначен для защиты глаз и других частей лица пользователя 22 от брызг или всплесков жидкости. Две петли-заушины 36 (только одна из которых показана на чертеже) также присоединены к соответствующим противоположным боковым краям 40 основной части фильтра 32 для использования с фиксацией маски для лица 20 поверх носа и рта пользователя 22. При необходимости, хирургические ленты или ленты для повязки могут также заменить петли-заушины 36.

В одном варианте исполнения козырек 30 образован из прозрачной подложки, такой как описано выше, и имеет размер в соответствии с шириной основной части фильтра 32 и выступает над глазами пользователя 22. Толщина козырька 30 может меняться, так что он достаточно жесткий для предотвращения искривления, но достаточно гибкий для изгибания. В некоторых вариантах исполнения толщина козырька 30 составляет от примерно 0,001 до примерно 1 миллиметра, в некоторых вариантах исполнения от примерно 0,01 до примерно 0,5 миллиметров, и в некоторых вариантах исполнения от примерно 0,1 до примерно 0,2 миллиметров. В одном конкретном варианте исполнения козырек 30 изготовлен из полиэтилентерефталата (ПЭТ) и имеет толщину примерно 0,114 миллиметров. При необходимости, покрывающий состав по настоящему изобретению может быть нанесен на одну или более поверхностей козырька 30 до и/или после того, как он вставлен в маску для лица 20. При нанесении на козырек 30 результирующее покрытие может препятствовать выдыхаемому пользователем 22 воздуху вызывать отпотевание козырька 30. Покрытие может также минимизировать блики от козырька 30, которые будут, в противном случае, вызвать напряжение глаз или зрительное утомление пользователя 22. Для многих хирургических процедур и способов стерильных помещений блики от защитной маски для лица могут также интерферировать с функционированием научного оборудования, имеющего окуляр (не показан), а именно таким как микроскоп, эндоскоп или лазерный прицел для прецизионного оборудования.

Как указано, маска для лица 20 также включает в себя основную часть фильтра 32, присоединенную к козырьку 30. Основная часть фильтра 32 предназначена для задержания потока жидкостей из носа и рта пользователя 22. Основная часть фильтра 32 может быть изготовлена способом, известным специалистам в этой области техники. В варианте исполнения, представленном на чертеже, например, основная часть фильтра 32 имеет, в общем случае, прямоугольную конфигурацию, определяемую, частично, верхним краем 24, противоположным боковым краям 40 (только один из которых показан на чертеже), и нижний край 44. Основная часть фильтра 32 также имеет несколько складок 34 для эффективного охвата носа и рта пользователя 22. Основная часть фильтра 32 включает в себя внешнюю поверхность 46 и внутреннюю поверхность (не показана). Складки 34 позволяют основной части фильтра 32 раздуваться наружу и легко соответствовать общим контурам лица пользователя 22. Складки 34 взаимодействуют друг с другом, позволяя основной части фильтра 32 расширяться и сжиматься во время дыхания пользователя 22, без ущерба для жидкостного уплотнения, образованного между периметром основной части фильтра 32 и прилегающими частями лица пользователя 22. При возросшем внимании к высокотоксичным бактериям и химическим веществам пользователи защитных масок для лица особенно заинтересованы в предотвращении какой-либо передаче жидкости между периметром маски для лица и прилегающими частями лица пользователя.

Как понятно специалистам в этой области техники, основная часть фильтра 32 может быть изготовлена из любого из множества различных материалов и содержать любое число нужных слоев. В одном варианте исполнения, например, основная часть фильтра 32 включает в себя четыре (4) различных слоя. Например, внешний слой, который определяет внешнюю поверхность 46 основной части фильтра 32, может быть обложечным материалом, который включает в себя целлюлозное волокно. Слой обложечного материала может иметь химическое покрытие или быть химически обработан, например, средством для отталкивания жидкости, чтобы сделать обложечный материал устойчивым к воздействию жидкости. Фильтрующий слой может быть расположен примыкающим к слою обложечного материала. Фильтрующий слой может содержать, например, волокнистый холст или слоистый материал. Фильтрующий слой препятствует прохождению присутствующих в воздухе бактерий во всех направлениях.

Барьерный слой может быть расположен прилегающим к фильтрующему слою. Одним из примеров барьерного материала является полиэтилен низкой плотности. Барьерный слой может иметь малые поры, которые препятствуют прохождению через него жидкостей с относительно высоким поверхностным натяжением, при этом, позволяя проходить газам и парам с низким поверхностным натяжением. Барьерный слой предназначен для свободного пропускания газов во всех направлениях, при этом ограничивая прохождение жидкостей, по меньшей мере, в одном направлении. Пористый барьер может содержать соединения, которые поглощают или реагируют с парами с неприятным запахом, таким образом налагая некоторое ограничение на проницаемость паров. Слой обложечного материала и фильтрующий слой помогают барьерному слою, задерживая любую жидкость, которая может брызнуть, быть распылена или опрокинута на основную часть фильтра 32. При требовании прохождения жидкости через эти два внешних слоя перед тем, как достичь барьерного материала 34, жидкость будет иметь меньшее давление, и барьерный материал 34 будет обладать большей способностью предотвратить прохождение этой жидкости. Внутренний слой, прилегающий к лицу пользователя 22, может быть изготовлен из легкой и сильнопористой нетканой ткани. Внутренний слой предназначен для предотвращения контакта нежелательных материалов, таких как лицевые волосы, отставшее волокно или капли пота, с другими слоями, которые могли бы способствовать прохождению жидкостей через основную часть фильтра 32. Внутренний слой также обеспечивает удобную поверхность для соприкосновения с лицом пользователя.

Хотя выше были описаны различные конфигурации, следует понимать, что настоящее изобретение не ограничивается какой-либо конкретной конфигурацией защитной маски для лица или козырька. Например, в одном варианте исполнения маска для лица может быть изготовлена полностью из прозрачной подложки (иногда упоминаемой, как отдельный "щиток для лица"), по меньшей мере, на часть которого нанесен покрывающий состав по настоящему изобретению. Различные другие конфигурации и материалы, используемые для создания защитных масок для лица, включая козырьки и основные части фильтров, используемые в них, описаны в патентах США №6664314, выданном Элсбергу (Elsberg); 6427693, выданном Блекстоку и др. (Blackstock. et al.); 6257235, выданном Боуену (Bowen); 6213125, выданном Ризу и др. (Reese. et al.); 6055982, выданном Брунсу и др. (Brunson. et al.); 5883026. выданном Ридеру и др. (Reader, et аl.); 5813398, выданном Беарду и др. (Baird. et al; 5765556, выданном Брунсу (Brunson); 5724964, выданном Брунсу и др. (Brunson. et al.); 5704349, выданном Хуббарду и др. (Hubbard. et al.). 5699792, выданном Ризу и др. (Reese. et al); 5561863, выданном Карлсону и др. (Carlson. II); 5150703, выданном Хуббарду и др. (Hubbard. et al.); 5020533, выданном Хуббарду и др. (Hubbard. et al); 4969457, выданном Хуббарду и др. (Hubbard. et al.); 4662005, выданном Гриер-Идрису (Grier-ldris); 4589408, выданном Синглеру (Singer); и D327141, выданном Хуббарду и др. (Hubbard et al.), который входит в данный документ во всей полноте для ссылок на него для любых целей.

Настоящее изобретение можно лучше понять со ссылкой на следующие примеры.

Метод испытаний

В этих примерах используются следующие методы испытаний.

Толщина покрытия: Толщина покрытия измерена с использованием атомно-силового микроскопа (АРМ), который представляет собой, по существу, механический способ профилометрии, обладающий чрезвычайно высоким пространственным разрешением. Поверхность покрытия очень легко оцарапать иглой или о другую острую, заостренную поверхность. Царапина удаляет относительно мягкое и ломкое покрытие без повреждения нижележащей поверхности твердой полимерной или стеклянной подложки. Затем используется АРМ для оценки профиля по краю царапины, так что можно измерить дифференциал высоты между поверхностью покрытия и поверхностью подложки. В альтернативном варианте это измерение можно выполнить по гистограмме данных высоты по пикселям, что имеет преимущество усреднения разброса текстуры на обеих поверхностях. Удлиненный наконечник (например, Park Instruments Ultralever) используется в режиме "контактной " визуализации. Способ атомно-силового микроскопа позволяет измерить разброс по высоте от максимум 10 микрон до менее 1 нанометра. Точки измерений могут быть выбраны по оптической интерференции, наблюдаемой в присоединенном световом микроскопе. Цвета интерференции повторяют серию Ньютона и могут быть использованы для обнаружения самой тонкой и самой толстой областей покрытия для оценки всего диапазона и разброса толщины покрытия в каждом единичном образце.

Отпотевание. Отпотевание оценивали путем прямого дыхания на пленку, удерживаемую приблизительно в 2,5 см ото рта. Отпотевание определяли субъективно, как (i) "превосходно", если на пленке не наблюдали отпотевания; (ii) "удовлетворительно", если отпотевание наблюдали, но происходила диссипация в течение 2 секунд; или (iii) "плохо", если отпотевание сохранялось дольше 2 секунд. В случае оценки "превосходно" или "удовлетворительно", покрытие считалось обладающим свойствами "подавления отпотевания".

Блики. Блики оценивали путем измерения процентной доли пропускания света через подложку. Пропускание света в процентах зависит от угла падения и длины волны света. Пропускание света измеряли с использованием света 500 нм, который представляет собой примерно середину диапазона видимого света, и определяли с использованием метода ASTM D1003-92, называемого " Мутность и светопроницаемость прозрачных пластмасс ", с помощью прибора BYK Gardner "Haze Card Plus" (компания BYK-Gardner USA, Колумбия, Мериленд). Более высокие значения пропускания света соответствовали меньшей степени возникновения бликов.

Мутность. Мутность является мерой рассеяния света в широком диапазоне углов в пределах материала. Мутность может быть измерена с помощью прибора BYK Gardner "Haze Card Plus" (компания BYK-Gardner USA, Колумбия, Мериленд) с использованием ASTM D 1003-61, процедура А, под заголовком " Мутность и светопроницаемость прозрачных пластмасс."

Пример 1

Показана способность подавлять отпотевание и блики с покрывающим составом по настоящему изобретению. Составы защитного покрытия получены из множества различных водорастворимых органических полимеров. Одним таким водорастворимым органическим полимером был Bermocoll E 230FQ, который представляет собой этилгидроксиэтилцеллюлозу, производимую компанией Akzo Nobel, Стемфорд, Коннектикут. Другим водорастворимым органическим полимером был Hydagen CMF, который представляет собой хитозан гликолят, серийно выпускаемый компанией Cognis Corporation, Амблер, Пенсильвания. Другим водорастворимым органическим полимером был Crodacel QM, который представляет собой полиэтиленгликоль-кокодимонийгидроксиэтилцеллюлозу, четвертичную аммониевую соль целлюлозы, промышленно производимую компанией Croda, Inc., Парсипани, Нью-Джерси. И, наконец, другим водорастворимым органическим полимером был Klucel EF, который представляет собой гидроксипропил целлюлозу, промышленно производимую компанией Hercules, Inc; Вилмингтон, Делавер.

Активная процентная доли компонентов в каждом покрывающем составе (недостающим до баланса количеством в каждом образце была вода) установлена в Табл.1.

Помимо водорастворимого органического полимера некоторые образцы также содержали другие компоненты. Например, образцы 10, 13-16, 18, 20 и 22-23 содержали одно или несколько поверхностно-активных веществ. В частности, в образце 10 использовано 0,20 мас.% Glucopon 220 UP, который представляет собой алкил полиглюкозид, промышленно производимый компанией Cognis. В образце 13 использовано 0,46 мас.% кокоилглутамата натрия (анионогенное поверхностно-активное вещество, промышленно производимое компанией Hampshire Chemicals). В образце 14 использовано 0,46 мас.% кокоилглутамата натрия (Hampshire Chemicals) и 0,44 мас.% натриевой соли лаурилэтилендиаминтриацетат (NaLED3A) (хелатообразующее поверхностно-активное вещество, промышленно производимое компанией Hampshire Chemicals). В образце 15 использовано 0,43 мас.% кокоилглутамата натрия (компания Hampshire Chemicals). В образце 16 использовано 0,47 мас.% кокоилглутамата натрия (компания Hampshire Chemicals). В образце 18 использовано 0,30 мас.% триэтаноламинкокоилглутамата (анионогенного поверхностно-активного вещества, промышленно производимого компанией Hampshire Chemicals) и 0,41 мас.% натриевой соли лаурилэтилендиаминтриацетат (NaLED3A) (компания Hampshire Chemicals). Образец 20 содержал 0,29 мас.% Sugaquat S-1210, который представляет собой C₁₂ полигликозид, дизамещенный четвертичной аммониевой группой C₁₈, промышленно производимый компанией Colonial Chemical, Inc., Сауф Питтсбург, Теннесси. И, наконец, образцы 22-23 каждый содержали 0,06 мас.% Sugaquat S-1210 (компания Colonial Chemical).

Кроме того, образцы 3-4, 6, 11, 19 и 23 содержали частицы сноутекс - АК (Snowtex-AK), которые представляют собой частицы диоксида кремния, покрытые коллоидным оксидом алюминия, промышленно производимым компанией Nissan Chemical Industries, Ltd., Хьюстон, Техас. Аналогичным образом, образец 5 содержал частицы налко 2326 (Nalco 2326), которые представляют собой частицы коллоидного диоксида кремния, промышленно производимого компанией Ondeo Nalco Co., Напервиль, Иллинойс. Кроме того, в образце 11 использован желатин, т.е., тип А из свиной кожи, который промышленно производится компанией Sigma-Aldrich Co., Милуоки, Висконсин. Образцы 3 и 6 также включали в себя растворитель изопропилового спирта, промышленно производимый компанией Sigma-Aldrich Со. И, наконец, образец 17 включал в себя АЕМ 5772, который представляет собой антимикробный-активный материал, который содержит четвертичное кремнийорганическое соединение, т.е., 3-(триметоксисилил) пропилоктадецилдиметил аммоний хлорид, и метанол, и промышленно производится компанией Aegis Environments Co., Мидланд, Мичиган.

Составы защитного покрытия наносили на светлую сложную полиэфирную пленку, полученную от компании Dupont, Вилмингтон, Делавер с торговым названием "Melinex® 516" (Мелинекс 516). Были подготовлены образцы, у которых только на одну поверхность сложной полиэфирной пленки был нанесен покрывающий состав, и у которых на обе поверхности сложной полиэфирной пленки был нанесен покрывающий состав. Для нанесения покрытия компоненты каждого состава первоначально диспергированы в деионизированной воде. Результат диспресии тщательно перемешивали при температуре менее 45°С (или температуре окружающего воздуха). Перемешивание выполняли до тех пор, пока не был получен прозрачный раствор. Покрытие сложной полиэфирной пленки выполняли путем осушения раствора над пленкой майларовым стержнем. Толщину покрытия контролировали посредством размера канавок на майларовом стержне. Толщину покрытия планировали такой, чтобы высушенная пленка покрытия давала синий/пурпурный оттенок. Сушку выполняли в конвекционной печи с горячим воздухом при температуре примерно 110°С в течение приблизительно 1 минуты. Покрытие наносили последовательно, т.е., сначала на одну, а потом на другую сторону. После нанесения покрытия измеряли характеристики отпотевания, пропускания света и различия по мутности для каждого образца. В некоторых случаях испытывали несколько образцов для одного состава, при этом приводится значение среднего для этих образцов. Для сравнения испытывали также несколько образцов без покрытия (контроль). Результаты приводятся ниже в Табл. 2 и 3, причем в Табл. 2 приводятся результаты для образцов с покрытием на одной стороне, а в Табл.3 приводятся результаты для образцов с покрытием с двух сторон.

Ни у одного из образцов контроля не обнаружено свойств против отпотевания. Кроме того, пропускание света образцами контроля было, в общем случае, меньше, чем пропускание света образцами, изготовленными по настоящему изобретению. Таким образом, как указано выше, покрывающий состав по настоящему изобретению достигал сниженного отпотевания и бликов по сравнению с образцами контроля.

В то время как данное изобретение подробно описано в отношении конкретных вариантов его исполнения, при осознании предшествующего специалисты в этой области техники признают, что можно легко предложить альтернативные варианты, изменения и эквиваленты этим вариантам исполнения. Соответственно, объем настоящего изобретения следует оценивать как объем прилагаемой формулы изобретения и любых ее эквивалентов.