可發(fā)泡制品的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了可發(fā)泡制品。所述制品包括基材和外層，所述外層覆蓋所述基材的至少一部分并且包括未活化的可膨脹球體發(fā)泡劑和未活化的化學發(fā)泡劑。所述未活化的發(fā)泡劑可被活化以增加所述外層的體積。
【專利說明】可發(fā)泡制品

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及可發(fā)泡制品，具體地涉及包括基材和外層的可發(fā)泡制品，所述外層覆蓋基材的至少一部分并且包括未活化的可膨脹球體發(fā)泡劑和未活化的化學發(fā)泡劑。

【背景技術】
[0002]使用聽力保護裝置和消音裝置為人們所熟知，并且已考慮到各種類型的裝置。此類裝置包括部分或完全由泡沫或橡膠材料構造成的耳塞和半聽覺裝置，所述耳塞和半聽覺裝置被插入使用者的耳道中或放置在其上以物理地阻塞聲波進入內耳中的通道。
[0003]可壓縮的或“下卷”型耳塞通常包括可壓縮的、有回彈力的主體部分并且可由合適的緩慢恢復泡沫材料制成。耳塞可通過以下步驟插入使用者的耳道中:首先將其碾壓在手指之間以壓縮主體部分，然后將主體部分推入耳道中，隨后允許主體部分膨脹以填充耳道。
[0004]推入型耳塞也已被考慮到，并且可包括可壓縮的減小部分和從減小部分延伸的剛性部分。為了插入推入型耳塞，使用者抓住剛性部分并且利用適當水平的力將減小部分推入耳道中。當將耳塞容納在耳道中時，減小部分縮小。推入式耳塞可允許耳塞迅速地并容易地插入耳道中，并且可通過在插入之前使與耳塞的減小部分的接觸最小化而提升衛(wèi)生程度。
[0005]盡管推入式耳塞在各種應用中表現(xiàn)出所需特征，但它們可為昂貴的并且可提出困難的制造問題。


【發(fā)明內容】

[0006]術語表
[0007]“模具”是指可能或者可能不以中空形式賦予部件形狀的中空形式。
[0008]“熱粘結”是指其中兩種材料或表面的分子在處于熔融相時已擴散到另一者的材料或表面內以使得形成粘結的狀態(tài)?；瘜W粘結在熱粘結材料或表面之間不存在或者在它們之間不提供粘結的主要來源。
[0009]“熱塑性塑料”是指可重復受熱和重復變形并且在冷卻時將保持其形狀的聚合物。
[0010]“熱固性”是指可被不可逆地固化的聚合物。
[0011]“未活化的”在涉及發(fā)泡劑時是指發(fā)泡劑可被進一步活化以有利于材料中氣體或泡的形成。
[0012]在本發(fā)明的一個實施例中公開了一種制品，該制品包括細長芯和外層，其中細長芯包括第一材料并且具有第一端部和第二端部以及外部主表面，外層包括第二材料并且覆蓋細長芯的外部主表面的至少一部分。第二材料包括未活化的可膨脹球體發(fā)泡劑和未活化的化學發(fā)泡劑。未活化的發(fā)泡劑可被活化以增加外層的體積，并且芯表現(xiàn)出的剛度大于外層的剛度。在示例性實施例中，第二材料包括介于0.5重量％和3重量％之間的未活化的化學發(fā)泡劑、介于0.5重量％和9.5重量％之間的未活化的可膨脹球體發(fā)泡劑、以及介于90重量％和99重量％之間的苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯(SEBS)。在另一個示例性實施例中，通道在縱向方向上至少部分地延伸穿過在第一端部和第二端部之間的細長芯。在各種不例性實施例中，外層具有介于2.5mm和6.5mm之間的外徑，細長芯具有介于1.5mm和3.5mm之間的外徑，并且細長芯在第一端部和第二端部之間的長度大于lm。
[0013]在本發(fā)明的另一個實施例中公開了一種制品，該制品包括基材和外層，其中基材包括第一材料并且具有主表面，外層包括第二材料并且覆蓋基材的主表面的至少一部分。第二材料包括未活化的可膨脹球體發(fā)泡劑和未活化的化學發(fā)泡劑。未活化的發(fā)泡劑可被活化以增加外層的體積，并且基材表現(xiàn)出的剛度大于外層的剛度。在示例性實施例中，第二材料包括介于0.5重量％和3重量％之間的未活化的化學發(fā)泡劑、介于0.5重量％和9.5重量％之間的未活化的可膨脹球體發(fā)泡劑、以及介于90重量％和99重量％之間的苯乙稀-乙稀_ 丁稀-苯乙稀(SEBS)。
[0014]與本文同一日期提交的標題為Method of Making an Earplug(制備耳塞的方法)的美國專利申請序列號_論及制備個人防護裝備(例如，推入式耳塞)的方法，
并且與本文同一日期提交的標題為Push-1n Earplug(推入式耳塞)的美國專利申請序列號_論及推入式耳塞的結構和配置，上述專利以引用方式并入本文。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為根據(jù)本發(fā)明的推入式耳塞的透視圖。
[0016]圖2為根據(jù)本發(fā)明的推入式耳塞的剖視圖。
[0017]圖3A-3D為根據(jù)本發(fā)明的示例性推入式耳塞的剖視圖，示出了具有各種示例性形狀的消音部分。
[0018]圖4為處于制備耳塞的示例性方法的中間狀態(tài)的包括細長芯和外層的預成形體的透視圖。
[0019]圖5為根據(jù)本發(fā)明的示例性制造工藝的示意圖。
[0020]圖6A和圖6B為用于本發(fā)明的示例性實施例的模具的實例的剖視圖。
[0021]圖7A和圖7B為用于本發(fā)明的示例性實施例的模具的實例的剖視圖。
[0022]圖8為根據(jù)本發(fā)明的示例性制造工藝的示意圖。

【具體實施方式】
[0023]本發(fā)明提供了可發(fā)泡制品，例如可用于制備耳塞或其它產(chǎn)品的制品。該制品包括基材和外層，其中基材包括第一材料并且具有主表面，外層包括覆蓋基材的主表面的至少一部分的第二材料。外層包括可被活化以增加外層的體積的未活化的發(fā)泡劑。該制品可適于形成例如耳塞，耳塞包括直接或間接地被相對柔性的外層覆蓋的相對剛性的細長芯，相對柔性的外層具有可插入使用者的耳道中的可壓縮的消音部分以及可由使用者抓持以處理耳塞的桿部分。此類耳塞可容易地插入耳道中，而無需首先將消音部分進行壓縮或“下卷”。本發(fā)明可使與成形耳塞、其它個人防護裝備以及其它裝置和部件相關聯(lián)的困難的和昂貴的制造技術最小化。
[0024]圖1和圖2示出了根據(jù)本說明書的推入式耳塞100。耳塞100包括細長芯110，所述細長芯110由第一材料制成并且具有第一端部111和第二端部112以及外部主表面113。耳塞100還包括外層120，所述外層120由第二材料制成并且直接或間接地粘結到細長芯110的外部主表面113的至少一部分。外層120包括例如至少部分插入使用者的耳道中的消音部分121以及具有小于消音部分121的直徑和大于消音部分121的平均密度的桿部分122。在一些實施例中，通道115完全或部分地延伸穿過在第一端部111和第二端部112之間的細長芯110。
[0025]在插入耳塞100期間，桿部分122和細長芯110用作使用者可抓持的柄部。耳塞100，具體地講，消音部分121被帶至鄰近使用者的耳并且插入耳道中。消音部分121在其進行定位時壓縮，并且細長芯110提供有利于插入的足夠的剛度。使用時，消音部分121基本上定位在耳道內以阻塞聲音的通道，并且桿部分122從耳道向外延伸以提供用以移除耳塞的柄部。
[0026]細長芯110提供了基材，外層120可直接或間接地覆蓋到基材上并且有利于將耳塞100插入使用者的耳道中。在示例性實施例中，細長芯110由第一材料制成，該第一材料表現(xiàn)出大于外層120的硬度或剛度，還為足夠柔軟的以對于使用者而言為舒適的和安全的。細長芯I1提供了足夠的硬度，使得可通過利用適當?shù)牧⑾舨糠?21推入耳道中而將耳塞100定位成至少部分地用于使用者的耳中。即，與適當?shù)耐鈱?20結合的足夠剛性的細長芯110允許耳塞100在不需要首先壓縮或“下卷”消音部分121的情況下定位成至少部分地用于使用者的耳中。例如，在不需要首先壓縮或“下卷”消音部分121的情況下，直接插入通過在放置在耳中之前限制與消音部分121的接觸而提升衛(wèi)生程度。細長芯110還表現(xiàn)出適當?shù)娜犴g性水平，使得其被定位進行應用時可輕微變形成耳道的輪廓。
[0027]細長芯110由一種或多種材料制成，該材料可適當?shù)卣辰Y到外層120或者一個或多個中間層的材料，或者以其它方式與它們相容。在示例性實施例中，細長芯110由聚丙烯和苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯(SEBS)的共混物制成，例如購自馬薩諸塞州盧嫩堡市的S&E 特種聚合物有限公司(S&E Specialty Polymers, LLC.0f Lunenburg, Massachusetts)的TUFPRENE。其它合適的材料包括購自?？松梨诠?Exxon Mobile Corporat1n)的SANT0PRENE 101-90，和以下其它材料，這些材料表現(xiàn)出適當?shù)膭偠仁沟枚?00的減小部分121可容易地插入使用者的耳道中。
[0028]細長芯110可由具有指定的硬度的一種或多種材料制成。在各種示例性實施例中，細長芯110的至少一部分的硬度介于50肖氏硬度A和100肖氏硬度A之間或介于70肖氏硬度A和90肖氏硬度A之間，或者為約80肖氏硬度A。期望的硬度可取決于細長芯110的尺寸使得細長芯HO表現(xiàn)出期望的剛度。
[0029]在不例性實施例中，細長芯110具有圓形橫截面,該圓形橫截面在第一端部111和第二端部112之間的任何位置處為基本上均勻的，使得細長芯110表現(xiàn)出大體圓柱形形狀。圓形橫截面可使可引起使用者的耳的接觸部分不適的邊緣最小化。在各種其它示例性實施例中，細長芯可具有三角形、正方形或其它合適的橫截面，或者可具有沿耳塞100的長度變化的橫截面。外部主表面113可具有滾花狀、溝槽狀或其它形式的紋理化表面。此類表面可增加接觸外層120或中間層的表面區(qū)域，使得創(chuàng)建穩(wěn)健的粘結。在一些示例性實施例中，細長芯110包括多個同心層，例如提供期望的剛度的層以及有利于與外層穩(wěn)健粘結的層，或者提供其它期望的特征的層。
[0030]在一些示例性實施例中，細長芯110為中空的，并且為限定通道115的管的形式?？芍圃炀哂兄锌占氶L芯110的耳塞100，使得接收器的部件或通信系統(tǒng)的部件可附接到耳塞。另選地或此外，通道115可適應一種或多種濾波器或其它無源聽覺元件以提供具有期望的形狀的衰減曲線。例如，定位在通道115中的濾波器可引起由爆炸、炮擊等產(chǎn)生的高電平脈沖的非線性衰減。通道115還可提供附接繩索的凹陷部，使得第一耳塞和第二耳塞可接合，或者使得頭帶的端部可附接到半聽覺聽力保護器中。
[0031]耳塞100還包括外層120，外層120基本上直接或間接地覆蓋細長芯110并且包括消音部分121和桿部分122。在示例性實施例中，外層120基本上圍繞細長芯110的外部主表面113并且從細長芯110的第一端部111延伸到第二端部112。在一些實施例中，夕卜層120為鄰接層，使得消音部分121的部分接觸桿部分122的部分。細長芯110的第一端部111和第二端部112可被至少部分地暴露，并且細長芯110的顏色可與外層120的顏色相似或不同，以隱藏或顯示細長芯110的存在。消音部分121被定位在細長芯110的第一端部111附近，并且被成形為容納在使用者的耳道中。在示例性實施例中，消音部分121具有基本上穹頂形狀或半球形狀，并且消音部分121在其最寬點處的直徑大于桿部分122的直徑。在圖3A至圖3D所示的各種其它實施例中，例如，消音部分125、126、127、128可分別為子彈形、鈴形、錐形、蘑菇形，或其它形式成形以提供期望的貼合性或適合特定應用。
[0032]外層120由柔性的和柔韌的泡沫、橡膠、聚合物或其它合適的材料制成，該材料可被舒適地定位在使用者的耳道中。在示例性實施例中，外層120由SEBS制成，例如購自羅德島州波塔基特的特諾爾愛佩斯公司(Teknor Apex of Pawtucket, Rhode Island)的MONPRENE MP1900。其它合適的材料包括增塑聚氯乙烯、三元乙丙橡膠(EPDM)、苯乙烯-丁二烯橡膠(SBR)、丁基橡膠、天然橡膠、其它熱塑性聚合物、熱固性聚合物，以及本領域已知的可被配制成表現(xiàn)出適當?shù)挠捕确秶钠渌线m的材料。在示例性實施例中，選擇細長芯110和外層120的材料，使得在細長芯110和外層120之間直接或間接地粘結的主要粘結源為熱粘結。粘結細長芯110和外層120不需要另外的粘合劑，并且在示例性實施例中，在細長芯110和外層120之間不存在此類粘合劑。在一些示例性實施例中，外層120包括多個同心層，例如提供期望的特征以用于接觸使用者的耳道的層和有利于與細長芯穩(wěn)健粘結的層，或者提供其它期望的特征的層。
[0033]可選擇外層120的材料以控制外層120的脆碎度，使得其在使用期間不易破碎或破裂?？赏ㄟ^選擇具有適當分子量的材料來部分地控制耳塞的脆碎度，其中較高分子量通常導致較不易碎的耳塞。在示例性實施例中，外層220包括分子量為介于100，000道爾頓和200，000道爾頓之間的SEBS，該分子量例如根據(jù)ASTM D6474-99通過本領域已知的凝膠滲透色譜分析法來測量。
[0034]可在制造過程中控制外層120的密度，以根據(jù)需要提供指定的密度來用于特定應用。外層120可表現(xiàn)出隨厚度變化的密度，例如，使得外層120具有比外層120的其余的密度大的整體外皮。此類皮可存在于消音部分121和桿部分122中的一者或兩者上。另選地，消音部分121或桿部分122可具有基本上均勻的密度。在示例性實施例中，不考慮整體外皮的存在或者消音部分121或桿部分122內變化的密度，消音部分121具有第一平均密度P I并且桿部分具有第二平均密度P 2。第一平均密度P I和第二平均密度P 2可通過使在消音部分121或桿部分122的每個位置處的密度平均化來發(fā)現(xiàn)。不受理論的約束，據(jù)信平均密度提供了消音部分121或桿部分122在經(jīng)受外力時壓縮或以其它方式適形的能力的指示。選擇消音部分121的第一平均密度P 1，使得消音部分可通過適形于使用者的耳道而提供舒適的貼合性，同時提供期望的消音水平。在各種示例性實施例中，例如，包括發(fā)泡的SEBS的消音部分121的第一平均密度P I介于100kg/m3和180kg/m 3之間、或介于110kg/m3和160kg/m3之間、或者可為約125kg/m3。桿部分122的第二平均密度P 2大于第一平均密度P 1，并且在各種示例性實施例中，介于200kg/m3和300kg/m3之間、介于225kg/m3和275kg/m3之間、或者可為約250kg/m3。因此，在各種示例性實施例中，外層120的桿部分122的第二平均密度P 2比外層120的消音部分121的第一平均密度P I大1.2倍、1.5倍、2倍或更多倍。
[0035]耳塞100可在多步驟工藝中形成。在示例性實施例中，耳塞100在涉及中間狀態(tài)的工藝中形成，其中，外層120直接或間接地覆蓋在細長芯110周圍，以得到預成形的聽力保護裝置(例如，預成形體130)，但尚不包括消音部分121。在圖4所示的中間狀態(tài)中，預成形體130的外層120包括未活化的發(fā)泡劑。在示例性實施例中，未活化的發(fā)泡劑包括可膨脹球體發(fā)泡劑，其包括熱塑性球體，所述熱塑性球體例如包括外殼，所述外殼在暴露于熱或其它活化源時膨脹的封裝碳氫化合物或其它合適的氣體。熱塑性外殼的膨脹導致外層120的材料的體積增大和密度減小。未活化的發(fā)泡劑也可為化學發(fā)泡劑，化學發(fā)泡劑包括可膨脹材料，可膨脹材料為自含的或以其它形式未包含在可膨脹球體內。此類發(fā)泡劑的活化引起可膨脹材料膨脹，從而在外層的材料中創(chuàng)建空隙或間隙。在示例性實施例中，預成形體130的外層120包括未活化的可膨脹球體發(fā)泡劑和未活化的化學發(fā)泡劑?？煽刂拼嬖谟谕鈱?20中的發(fā)泡劑的活化以及外層120的相關膨脹，以提供耳塞100，所述耳塞100具有表現(xiàn)出期望的形狀、密度、硬度和其它期望的特征的消音部分121和桿部分122?？膳蛎浨蝮w發(fā)泡劑和化學發(fā)泡劑兩者的存在可有助于提供足夠的結構和膨脹，使得外層可在活化期間適當?shù)匦纬?，同時降低了如果僅使用可膨脹球體發(fā)泡劑則將以其它形式得到的外層的硬度水平。由化學發(fā)泡劑生成的氣體中的一些或全部可在活化期間逸出，使得氣體中的一些或全部在活化之后不存在于外層中。可膨脹球體發(fā)泡劑中的一些或全部可保持在最終耳塞的外層中，使得最終耳塞可包括熱塑性球體。在示例性實施例中，耳塞100的外層120包括介于I重量％和5重量％之間的發(fā)泡劑或剩余的發(fā)泡劑，并且可包括約3重量％的發(fā)泡劑或剩余的發(fā)泡劑。
[0036]在圖4所示的中間狀態(tài)中，可將預成形體130切割成耳塞100的期望的長度，可切割成足以用于多個耳塞的后續(xù)形成的長度，或者可保持不切割，使得如下文參考圖8所述的外層120的活化可在切割之前發(fā)生。具有延伸長度的預成形體130可有利于后續(xù)加工和發(fā)泡劑的活化的處理。在示例性實施例中，將預成形體130切割成延伸長度，該延伸長度可隨后被切割和活化以產(chǎn)生期望量的耳塞100。延伸的預成形體130可被卷曲或以其它方式成形，以易于運輸或處理。
[0037]本發(fā)明提供了制備個人防護裝備(例如上述的耳塞100)的方法。示例性方法包括以下步驟:利用外層覆蓋基材，以及對外層的至少一部分施加熱，使得外層的至少一部分膨脹。外層的膨脹是由于存在于外層的材料中的發(fā)泡劑的活化而發(fā)生，并且可通過在膨脹之前將外層的一部分定位在模具中來控制。當外層膨脹時，外層的部分受到模具的形狀的限制、或與熱隔離，以限制發(fā)泡劑的活化。
[0038]本文所述的方法不僅適用于制造耳塞，而且適用于制造其它類型的聽力保護裝置和用于其它個人防護裝備的部件，以及適用于其它應用的模塑或成形的部件。例如，本方法提供了用于制備用于呼吸保護裝置的面罩的密封件的工藝，該密封件可被發(fā)泡以提供期望的形狀和密度。其它示例性應用包括耳罩、呼吸器、護目鏡、其它個人防護裝備、此類個人防護裝備的部件的應用，以及其它應用。
[0039]根據(jù)本發(fā)明的制備推入式耳塞的示例性方法包括以下步驟:利用包括未活化的發(fā)泡劑的外層直接或間接地覆蓋細長芯，活化外層的至少一部分的發(fā)泡劑以形成消音部分，并且將桿部分直接或間接地粘結到細長芯。
[0040]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的制備耳塞200的示例性方法的示意圖。通過使第一模具240擠出第一材料并且將第一材料拉伸到適當?shù)闹睆絹硇纬裳娱L的細長芯210。如上所述，細長芯可為實心的或者可包括延伸穿過細長芯210的全部或一部分的縱向通道，并且可包括具有不同特征的一個或多個同心層?？衫鋮s第一材料，使得其在制造工藝的后續(xù)的步驟中保持穩(wěn)定。溫度變化的大小可取決于所用材料和最終產(chǎn)品的期望的特征。在示例性實施例中，根據(jù)需要冷卻細長芯210，使得其表現(xiàn)出在由第二模具250覆蓋之前的點處的溫度，該溫度低于外層220的活化或固化溫度。在被覆蓋之前，細長芯210具有延伸長度并且尚不被切割成用于耳塞的期望的長度。
[0041]在圖5所示的實施例中，通過第二模具250利用包括第二材料的外層220來直接或間接地覆蓋細長芯210。第二模具250可為本領域已知的共擠出模具或其它合適的模具。在示例性實施例中，第二材料包括熱塑性塑料和一種或多種未活化的發(fā)泡劑。將外層220施加到細長芯210，同時保持在低于未活化的發(fā)泡劑的活化溫度的溫度下。在示例性實施例中，第二材料包括SEBS和發(fā)泡劑，該發(fā)泡劑的活化溫度介于100°C和205°C之間、介于120°C和190°C之間、或者為約170°C。其它合適的材料包括增塑聚氯乙烯、三元乙丙橡膠(EPDM)、苯乙烯-丁二烯橡膠(SBR)、丁基橡膠、天然橡膠、其它熱塑性聚合物、熱固性聚合物，以及本領域已知的其它合適的材料。在其中外層220包括具有橡膠或熱固性聚合物的第二材料的實施例中，外層220可在低于橡膠或熱固性聚合物的硬化或固化溫度的溫度下來應用。在此類實施例中，外層220可包括未活化的發(fā)泡劑和未固化的或部分固化的橡膠或熱固性聚合物，該橡膠或熱固性聚合物可隨后分別利用加熱或其它合適的活化或固化工藝來活化和固化。
[0042]外層220中的發(fā)泡劑在初始施加到細長芯210時的重量百分比可基于所用的熱塑性材料或其它材料的類型以及期望的消音部分221的最終形狀、密度、硬度或其它特征來選擇。在示例性實施例中，外層220具有百分比介于90%和99.5%之間的SEBS以及介于10%和0.5%之間的適當未活化的發(fā)泡劑的初始組合物，或者具有百分比為大約93% SEBS和7 %未活化的可膨脹球體發(fā)泡劑的初始組合物，例如，均購自瑞典松茲瓦爾的依卡化學品公司(Eka Chemicals AB of SundsvalI, Sweden)的EXPANCEL 930 DU120、EXPANCEL 920DU120。在其它示例性實施例中，外層220具有包括未活化的化學發(fā)泡劑的初始組合物，例如購自紐約州紐約的比德爾索耶公司(Biddle Sawyer Corp.0f New York, New York)的氧代苯甲磺酰肼(OBSH)?；瘜W發(fā)泡劑(例如，OBSH發(fā)泡劑)的存在可產(chǎn)生這樣的消音部分，該消音部分具有低于由外層形成的消音部分的硬度值，該外層包括作為唯一發(fā)泡劑的可膨脹球體發(fā)泡劑，例如EXPANCEL。在示例性實施例中，外層220包括未活化的可膨脹球體發(fā)泡劑和未活化的化學發(fā)泡劑?？膳蛎浨蝮w發(fā)泡劑和化學發(fā)泡劑兩者的存在可有助于提供足夠的結構，使得可適當?shù)匦纬赏鈱硬⑶铱刹粌H僅存在化學發(fā)泡劑，同時降低了如果僅使用可膨脹球體發(fā)泡劑將以其它方式得到的外層的硬度。因此，化學發(fā)泡劑和可膨脹球體發(fā)泡劑的組合可得到具有適用于期望的應用(例如，用于插入耳道中)的硬度水平的外層。在示例性實施例中，在最初應用時，夕卜層220可包括介于約0.5重量％和3重量％之間的未活化的化學發(fā)泡劑、或約2重量％的未活化的化學發(fā)泡劑、以及介于約0.5重量％和9.5重量％之間的未活化的可膨脹球體發(fā)泡劑、或約2重量％的未活化的可膨脹球體發(fā)泡劑。外層220也可包括其它合適的發(fā)泡劑、或EXPANCEL發(fā)泡劑、OBSH發(fā)泡劑和其它合適的發(fā)泡劑的各種組合。外層220還可包括賦予本領域已知的期望的顏色的顏料、抗氧化劑、UV穩(wěn)定劑、和有助于擠出和模具釋放的油或蠟。
[0043]在一些示例性實施例中，外層220在覆蓋在細長芯210上方時處于熔融狀態(tài)。因此，據(jù)信外層220和細長芯210的分子、或一個或多個中間層的分子擴散到彼此的材料或表面內并且形成熱粘結。當材料或表面冷卻和硬化時，外層220直接或間接地保持熱粘結到細長芯210。在示例性實施例中，顯著的化學粘結為不存在的，使得在細長芯210和外層220之間粘結的主要粘結源為熱粘結。在其它示例性實施例中，外層220在覆蓋在細長芯210上方時接觸細長芯210或者一個或多個中間層，但顯著的粘結未形成在外層220和細長芯210或一個或多個中間層之間。在活化和/或固化外層220時，可在外層220和細長芯210之間直接或間接地形成熱粘結。
[0044]在其它示例性實施例中，替代或除了第二模具250之外，可通過本領域已知的層合、模塑、噴涂、浸潰或其它合適的工藝，利用外層220或一個或多個中間層來覆蓋細長芯210。此類步驟可在將細長芯210切割成期望的長度之前或之后進行。不考慮所用的工藝，應將外層220的溫度保持低于發(fā)泡劑的活化溫度，使得發(fā)泡劑在覆蓋工藝期間保持為未活化的。在外層220包括未固化或部分地固化材料(例如EPDM橡膠或熱固性聚合物)的情況下，外層220的溫度應保持低于該材料的固化溫度。
[0045]在示例性實施例中，利用切割器260將外層220覆蓋的細長芯210切割成期望的耳塞的長度。這樣得到具有細長芯210和外層220的預成形體230，其中外層220包括未活化的發(fā)泡劑，未活化的發(fā)泡劑可隨后活化，以創(chuàng)建具有消音部分221和桿部分222的耳塞。
[0046]切割器260可將預成形體230切割成耳塞200的期望的長度、或者切割成足以用于多個耳塞的后續(xù)形成的延伸長度。在示例性實施例中，將預成形體230切割成這樣的延伸長度，該延伸長度可隨后被切割和活化、或反之亦然，以產(chǎn)生期望量的耳塞200。延伸的預成形體230可被卷曲或以其它方式成形，以易于處理或運輸。
[0047]在示例性實施例中，存在于外層220中的未活化的發(fā)泡劑包括熱塑性球體，熱塑性球體封裝碳氫化合物或其它可膨脹材料。應用適當?shù)臒崃恳馃崴苄酝鈿ず吞細浠衔锱蛎?。在其它示例性實施例中，發(fā)泡劑包括以下物質中的僅一種或者它們的組合:可膨脹球體發(fā)泡劑、可膨脹材料，該可膨脹材料為自含的或不以其它形式封裝的并且當暴露于加熱或其他活化源時產(chǎn)生氣體。如果無限制的，則發(fā)泡劑的活化在外層220中產(chǎn)生泡，最終外層220的體積增加并且其密度降低。外層220的膨脹可受控于以下因素:外層220的厚度和組成，加熱、催化劑或其它活化源的選擇性應用，和/或當活化發(fā)泡劑時將預成形體230的至少一部分放置在模具中，以限制外層220的膨脹。
[0048]在圖6A和圖6B所示的示例性方法中，使用模具270來控制外層220的膨脹。模具270包括第一腔體271，所述第一腔體271呈接收預成形體230的一部分的桿部分的形式。預成形體230在放置于模具270中之前可切割成期望的耳塞200的長度。另選地，預成形體230可具有延伸長度并且可在插入模具270中之后被切割成固定長度。在插入模具270中之后切割預成形體230可有利于處理和插入。對預成形體230的暴露部分施加熱，以將外層220的溫度至少升高到存在于外層220中的發(fā)泡劑的活化溫度并且引起外層220膨脹，如圖6B所示。定位在第一腔體271中的耳塞200的部分可與熱有效地隔離，使得發(fā)泡劑的活化受到限制。另選地或此外，第一腔體271限制外層220并且基本上限制由發(fā)泡劑的活化引起的膨脹，否則發(fā)泡劑將導致較大體積和較低密度的外層。隨后冷卻細長芯210和外層220并且從模具270中頂出。成品耳塞200包括消音部分221和桿部分222，所述消音部分221由可自由膨脹的暴露的外層形成，所述桿部分222在發(fā)泡劑的活化期間部分地限制在模具270中。由于模具的限制和/或發(fā)泡劑的限制活化，因此桿部分222具有比消音部分221大的平均密度和/或硬度。
[0049]在圖7A和圖7B的示例性實施例中，使用模具370來控制預成形體330的外層320的膨脹。模具370包括第一腔體371，所述第一腔體371呈接收預成形體330的一部分的桿部分的形式。模具370還包括第二腔體372，所述第二腔體372呈消音部分的形式。當將預成形體330初始放置在模具370中時，間隙375存在于預成形體330和第二腔體372的周邊之間。在一些實施例中，小的間隙376可存在于預成形體330和第一腔體371的周邊之間。在應用加熱或其它合適的活化源時，外層320的一部分膨脹以填充間隙375并且基本上適形于第二腔體372的形狀。定位在第一腔體371中的耳塞300的部分可與熱有效地隔離，使得發(fā)泡劑的活化受到限制。另選地或此外，將以其它方式在發(fā)泡劑的活化期間發(fā)生的外層220的膨脹受到第一腔體371的限制。另外，當熱的施加使外層320軟化并且發(fā)泡劑活化時，外層320可膨脹，以填充第一腔體371，并且初始地位于第一腔體371中的外層320中的一些可流入第二腔體372中，以填充間隙375。在示例性實施例中，模具370包括小通氣孔以允許過量的氣體逸出，同時防止任何熔融的材料通過。
[0050]在示例性實施例中，模具370被取向成使得在活化工藝的部分或全部過程中第一腔體371在第二腔體372上方取向。此類取向可允許材料在活化期間從第一腔體371流入第二腔體372中。另外，其中第一腔體371在第二腔體372上方取向的取向可有利于消音部分321上整體皮的形成，因為在發(fā)泡劑的活化期間形成的泡或空隙可往往向上移動并且遠離腔體372的下表面。
[0051]隨后冷卻耳塞300并且從模具370頂出。成品耳塞300包括消音部分321和桿部分322，所述消音部分321具有模具370的第二腔體372的形狀，所述桿部分322具有模具370的第一腔體371的形狀。由于第一腔體371的限制和/或發(fā)泡劑在第一腔體371的區(qū)域中的受限的活化，桿部分322可具有比消音部分321大的平均密度和/或硬度。
[0052]在圖7A和圖7B所示的示例性實施例中，耳塞300由預成形體330形成，所述預成形體330在縱向上的總長度I介于約15mm和40mm之間、或者為約25.5mm。外層320的外徑dl介于約2.5mm和6.5mm之間、或者為約4.5mm ;細長芯310的外徑d3介于約1.5mm和3.5mm之間、或者為約2.5mm ;并且通道315的直徑d4介于約1.0mm和2.0mm之間、或者為約1.5mm。如圖7B所示，在上述的外層320活化之后，最終耳塞300在縱向上的總長度L介于約15mm和40mm之間、或者為約25.5mm ;消音部分321在其最寬點處的外徑Dl介于約8mm和16mm之間、或者為約12.5mm ;桿部分322的直徑D2介于約3mm和1mm之間、或者為約6.5mm ;細長芯310的外徑D3介于約1.5mm和3.5mm之間、或者為約2.5mm ;并且通道115的直徑D4介于約1.0mm和2.0mm之間、或者為約1.5mm。預成形體330和成品耳塞300的尺寸可基于外層320和細長芯310的材料而變化，并且根據(jù)需要來形成具有期望的特征的最終的耳塞300，以用于特定應用。
[0053]圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的制備耳塞的另一個示例性方法。該方法包括在將細長芯410和外層420切割成期望的長度之前活化外層420中的發(fā)泡劑的步驟。類似于上文參考圖5所述的方法，第一材料通過第一模具440擠出并且拉伸成適當?shù)闹睆?。擠出的和未切割的細長芯410被冷卻并且利用外層420直接或間接地被覆蓋。在示例性實施例中，通過第二模具450利用外層420來覆蓋細長芯410。另選地，可通過層合、模塑、噴涂、浸潰或本領域已知的任何其它合適的工藝利用外層420來覆蓋細長芯410。
[0054]可隨后冷卻細長芯410和外層420。隨后通過例如使模具470的兩個半塊匯聚在未切割的細長芯410和外層420上方來將未切割的細長芯410和外層420的部分定位在模具470中。在模具相對于未切割的細長芯410和外層420適當定位的情況下，通過加熱或其它活化源來活化發(fā)泡劑以引起外層420膨脹。在其中外層420包括未固化或部分固化的材料的實施例中，熱或其它活化源的應用也引起外層420固化。在示例性實施例中，模具470包括第一腔體471和第二腔體472，所述第一腔體471呈桿部分形式，所述第二腔體472呈消音部分形式。在應用加熱或其它合適的活化源時，外層420的一部分膨脹以填充第二腔體472并且基本上適形于第二腔體472的形狀。定位在第一腔體471中的耳塞400的部分可與熱有效地隔離，使得發(fā)泡劑的活化受到限制。另選地或此外，將以其它方式在發(fā)泡劑的活化期間發(fā)生的外層420的膨脹基本上受第一腔體471限制。另外，當熱的施加使外層420軟化并且發(fā)泡劑活化時，初始地位于第一腔體471中的外層420中的一些可流入第二腔體472中。在示例性實施例中，模具470包括小通氣孔以允許過量的氣體逸出，同時防止任何熔融的材料通過。
[0055]細長芯410和活化的外層420隨后進行冷卻，從模具470移除，并且利用切割器460切割成期望的長度以得到成品耳塞400。成品耳塞400包括消音部分421和桿部分422，所述消音部分421具有第二腔體472的形狀。由于第一腔體471的限制和/或發(fā)泡劑在第一腔體471的區(qū)域中的受限的活化，桿部分422可具有比消音部分421大的平均密度和/或硬度。
[0056]在另一個示例性實施例中，未切割的細長芯410和外層420的僅一部分被定位在模具腔體中。模具腔體可呈桿的形式，使得外層420的一部分的膨脹基本上被限制以形成桿部分422，同時外層420的其余部分可自由地膨脹以形成消音部分421。另選地，模具腔體可呈消音部分的形式，使得外層420的一部分的膨脹被限制和選擇性活化以形成消音部分421，同時外層420的其余部分未活化或者僅部分活化并且形成桿部分422。
[0057]根據(jù)本發(fā)明的耳塞也可根據(jù)本文所述的方法的變型形式和其它方法制成。例如，示例性耳塞可通過以下方法制成:當發(fā)泡劑活化時，利用外層覆蓋較剛性的細長芯，或者利用此前已發(fā)泡的外層覆蓋較剛性的細長芯。發(fā)泡的外層隨后可被切割、壓縮、致密或以其它方式成形，以形成具有桿部分和消音部分的外層。
[0058]本文所述的耳塞和制備耳塞的方法提供了若干益處。本文所述的耳塞可舒適地定位在使用者的耳道中以提供期望的聽力保護水平，并且剛性細長芯的存在通過在插入之前消除下卷消音部分的需要而提升了衛(wèi)生程度。本文所述的方法允許有效地制造耳塞。如本文所述的具有直接或間接地粘結到細長芯的外層的耳塞消除了以下問題:多個此前的推入型耳塞所需的將剛性部件接合到消音部件的另外步驟的費用和復雜性問題。細長芯和外層可在不需要另外的粘合劑或另外的組裝步驟的情況下進行熱粘結。
[0059]至此已參照本發(fā)明的若干實施例描述了本發(fā)明。給出上述詳細說明及實例僅為清楚地理解本發(fā)明。這些說明和實例不應被理解成對本發(fā)明進行不必要的限制。對于本領域技術人員將顯而易見的是，可以對所描述的實施例作出許多改變而不脫離本發(fā)明的范圍。因此，本發(fā)明的范圍不應受限于本文所述的具體細節(jié)和結構，而應以權利要求書的文字所描述的結構及那些結構的等同物進行限定。相對于上述任何實施例描述的任何特征或特性可被單獨地結合或者與任何其它特征或特性組合，并且僅為清楚起見而按照上述順序和組合來呈現(xiàn)。
【權利要求】
1.一種制品，包括: 細長芯，所述細長芯包括第一材料并且具有第一端部和第二端部以及外部主表面；和 外層，所述外層包括第二材料并且覆蓋所述細長芯的所述外部主表面的至少一部分，所述第二材料包括未活化的可膨脹球體發(fā)泡劑和未活化的化學發(fā)泡劑； 其中所述未活化的發(fā)泡劑可被活化以增加所述外層的體積，并且所述芯表現(xiàn)出的剛度大于所述外層的剛度。
2.根據(jù)權利要求1所述的制品，其中所述第二材料包括介于0.5重量％和3重量％之間的未活化的化學發(fā)泡劑。
3.根據(jù)權利要求1所述的制品，其中所述第二材料包括介于0.5重量％和9.5重量％之間的未活化的可膨脹球體發(fā)泡劑。
4.根據(jù)權利要求1所述的制品，其中所述第二材料包括介于90重量％和99重量％之間的苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯(SEBS)。
5.根據(jù)權利要求1所述的制品，其中通道在縱向方向上至少部分地延伸穿過在所述第一端部和所述第二端部之間的所述細長芯。
6.根據(jù)權利要求1所述的制品，其中所述外層具有介于2.5mm和6.5mm之間的外徑。
7.根據(jù)權利要求1所述的制品，其中所述細長芯具有介于1.5mm和3.5mm之間的外徑。
8.根據(jù)權利要求1所述的制品，其中所述細長芯在所述第一端部和第二端部之間的長度大于lm。
9.一種制品，包括: 基材,所述基材包括第一材料并且具有主表面；和 外層，所述外層包括第二材料并且覆蓋所述基材的所述主表面的至少一部分，所述第二材料包括未活化的可膨脹球體發(fā)泡劑和未活化的化學發(fā)泡劑； 其中所述未活化的發(fā)泡劑可被活化以增加所述外層的體積，并且其中所述基材表現(xiàn)出的剛度大于所述外層的剛度。
10.根據(jù)權利要求9所述的制品，其中所述第二材料包括介于0.5重量％和3重量％之間的未活化的化學發(fā)泡劑。
11.根據(jù)權利要求9所述的制品，其中所述第二材料包括介于0.5重量％和9.5重量％之間的未活化的可膨脹球體發(fā)泡劑。
12.根據(jù)權利要求9所述的制品，其中所述第二材料包括介于90重量％和99重量％之間的苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯(SEBS)。
【文檔編號】C08J9/10GK104470979SQ201380037269
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年6月28日 優(yōu)先權日:2012年7月12日
【發(fā)明者】杰弗瑞·L·哈默, 艾倫·R·塞維爾, 肯尼思·F·蒂特斯 申請人:3M創(chuàng)新有限公司