Способ изготовления ушной заглушки

Способ изготовления ушной заглушки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Изобретение относится к способу изготовления устройства для защиты органов слуха, в частности к способу изготовления вставляемой нажатием ушной заглушки, имеющей удлинённую сердцевину, включающую первый материал, и наружный слой, включающий второй материал.

Уровень техники

Известны устройства для защиты органов слуха и уменьшения уровня шума, и при этом предложены различные типы таких устройств. Такие устройства включают ушные заглушки и накладные устройства для ушей, частично или полностью выполненные из пенистых или каучуковых материалов, которые вставляются в ушной канал или накладываются на ушной канал пользователя для создания физического препятствия прохождению звуковых волн во внутреннее ухо.

Ушные заглушки сжимаемого типа («скатываемые») обычно содержат упруго сжимаемую корпусную часть и могут быть изготовлены из подходящих пенистых материалов, которые после сжатия медленно возвращаются к исходной форме. Такая заглушка может быть вставлена в ушной канал пользователя следующим образом. Сначала заглушку катают между пальцами, чтобы сжать корпусную часть. Затем корпусную часть с нажатием вставляют в ушной канал, после чего корпусная часть расширяется и заполняет ушной канал.

Предложены также ушные заглушки, вставляемые нажатием. Такие заглушки могут включать сжимаемую шумогасящую часть и жёсткую часть, протяжённую от шумогасящей части. Чтобы вставить в ухо заглушку такого типа, пользователь берётся за жёсткую часть и толкает шумогасящую часть в ушной канал, прилагая к заглушке необходимое усилие. По мере вхождения в ушной канал шумогасящая часть сжимается. Вставляемые нажатием ушные заглушки могут быть легко и быстро вставлены в ушной канал, и при этом они достаточно гигиеничны, поскольку сводится к минимуму контакт пользователя с шумогасящей частью ушной заглушки перед введением её в ухо.

Несмотря на то, что вставляемые нажатием заглушки имеют достаточно хорошие характеристики для различных приложений, они могут быть достаточно дорогими, и их производство может быть достаточно сложным.

Сущность изобретения

Определения

"Форма" означает полую конструкцию, которая может придавать, а может и не придавать форму помещённому внутрь её компоненту.

"Термическое скрепление" означает состояние, в котором молекулы двух материалов или поверхностей взаимно диффундировали друг в друга, когда они находились в расплавленном состоянии, в результате чего между ними образовалось скрепление. При этом скрепления за счёт образования химических связей между ними нет, или оно не является основным типом крепления между термически скреплёнными материалами или поверхностями.

"Термопластический" означает полимер, который может быть многократно нагрет, и в нагретом состоянии ему может быть придана новая форма, которую он сохраняет при охлаждении.

"Термоусадочный" означает полимер, который может быть необратимо отверждён.

Термин "неактивированный", используемый по отношению к пенообразователю, означает, что пенообразователь может быть дополнительно активирован для формирования в материале газа или полых ячеек.

В одном из воплощений настоящего изобретения предлагается способ изготовления ушной заглушки, включающий этап покрытия удлинённой сердцевины наружным слоем, при этом удлинённая сердцевина включает первый материал, а наружный слой включает второй материал, и при этом второй материал включает неактивированный пенообразователь. Способ дополнительно включает этапы расположения по меньшей мере части наружного слоя и удлинённой сердцевины в форме и активации пенообразователя по меньшей мере в части наружного слоя для формирования шумогасящей части и ножки, скреплённых с удлинённой сердцевиной. В другом воплощении шумогасящая часть может иметь первую среднюю плотность ρ₁, а ножка имеет вторую среднюю плотность ρ₂, и при этом ρ₂ > 1,2 ρ₁, или ρ₂ > 1,5 ρ₁. Второй материал включает неактивированный химический пенообразователь и неактивированный пенообразователь с расширяющимися сферами. В различных воплощениях изобретения второй материал содержит один или более из следующих материалов: термопластический материал, стирол-этилен-бутилен-стирол, термоусадочные полимеры и каучуки на основе сополимера этилена, пропилена и диенового мономера. Наружный слой является сплошным слоем и термически скреплён с удлинённой сердцевиной.

В другом воплощении форма включает первую полость, ограничивающую расширение наружного слоя, и при этом первая полость имеет форму шумогасящей части. Форма дополнительно содержит вторую полость, имеющую форму ножки. Ещё в одном воплощении по меньшей мере часть этапа активации пенообразователя выполняют, когда первая полость расположена ниже второй полости. Этап активации пенообразователя содержит приложение тепла по меньшей мере к части наружного слоя. В другом воплощении способ включает этап экструдирования первого материала для формирования из него удлинённой сердцевины. Этап покрытия удлинённой сердцевины содержит этап, выбранный из группы, состоящей из этапов экструдирования, ламинирования, формования, распыления и погружения.

Ещё в одном воплощении настоящего изобретения предлагается способ изготовления ушной заглушки, включающий этапы: экструдирования удлинённой сердцевины, включающей первый материал; покрытия удлинённой сердцевины наружным слоем, включающим второй материал, при этом второй материал включает неактивированный пенообразователь с расширяющимися сферами, неактивированный химический пенообразователь и стирол-этилен-бутилен-стирол; расположения по меньшей мере части наружного слоя и удлинённой сердцевины в форме; и приложения тепла по меньшей мере к части наружного слоя таким образом, что по меньшей мере часть наружного слоя расширяется, в результате чего наружный слой включает шумогасящую часть и ножку, скреплённые с удлинённой сердцевиной. В одном из воплощений шумогасящая часть имеет первую среднюю плотность ρ₁, а ножка имеет вторую среднюю плотность ρ₂, при этом ρ₂ > 1,2 ρ₁, и при этом наружный слой термически скреплён с удлинённой сердцевиной.

Ещё в одном воплощении настоящего изобретения предлагается способ изготовления изделия, включающий этап покрытия основы наружным слоем. Основа включает первый материал, а наружный слой включает второй материал, при этом второй материал включает неактивированный пенообразователь с расширяющимися сферами. Способ включает дополнительные этапы расположения по меньшей мере части наружного слоя в форме и приложения тепла по меньшей мере к части наружного слоя таким образом, что по меньшей мере часть наружного слоя расширяется до прилегания к поверхностям полости формы, и при этом наружный слой скреплён с основой. В одном из воплощений второй материал содержит неактивированный химический пенообразователь и термопластический материал, и наружный слой термически скреплён с основой.

В патентной заявке США 13/547,177 «Вставляемая нажатием ушная заглушка», поданной 12 июля 2012 года, предлагаются структура и конфигурация вставляемой нажатием ушной заглушки, а в патентной заявке США 13/547,294 «Вспениваемое изделие», поданной 12 июля 2012 года, предлагается изделие, которое может использоваться в качестве компонента различных устройств. Обе указанные заявки включены в данную заявку посредством ссылки.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1. Аксонометрический вид вставляемой нажатием ушной заглушки в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг. 2. Сечение вставляемой нажатием ушной заглушки в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг. 3A - 3D. Сечения вставляемых нажатием ушных заглушек в соответствии с настоящим изобретением, имеющих шумогасящие части различной возможной формы.

Фиг. 4. Аксонометрический вид заготовки, которая включает удлинённую сердцевину и наружный слой, на промежуточном этапе одного из воплощений способа изготовления ушной заглушки.

Фиг. 5. Схематическое изображение одного из воплощений способа изготовления ушной заглушки в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг. 6A и 6B. Сечения одного из воплощений формы, которая может использоваться в одном из воплощений настоящего изобретения.

Фиг. 7A и 7B. Сечения формы, которая может использоваться в ещё одном из воплощений настоящего изобретения.

Фиг. 8. Схематическое изображение ещё одного воплощения способа изготовления ушной заглушки в соответствии с настоящим изобретением.

Подробное описание изобретения

Ниже приводится описание ушной заглушки, обеспечивающей защиту органов слуха пользователя, а также способа изготовления ушной заглушки. Ушная заглушка в соответствии с настоящим изобретением включает относительно жёсткую удлинённую сердцевину, покрытую, непосредственно или опосредованно, относительно мягким наружным слоем. Наружный слой включает сжимаемую шумогасящую часть, которая может быть вставлена в ушной канал пользователя, и ножку, за которую может держаться пользователь при обращении с ушной заглушкой. Такая заглушка может быть легко введена в ушной канал и не требует предварительного сжатия или «скатывания» шумогасящей части. Кроме того, в настоящем изобретении предлагается способ изготовления ушной заглушки, который позволяет исключить трудоёмкие и дорогостоящие технологические процессы. Способ может включать этапы покрытия основы, например удлинённой сердцевины, наружным слоем, который включает неактивированный пенообразователь, и активации пенообразователя, в результате чего по меньшей мере часть наружного слоя расширяется до требуемой формы.

На фиг. 1 и 2 показана вставляемая нажатием ушная заглушка 100 в соответствии с настоящим изобретением. Ушная заглушка 100 включает удлинённую сердцевину 110, изготовленную из первого материала и имеющую первый и второй концы 111 и 112, и наружную основную поверхность 113. Ушная заглушка 100 включает наружный слой 120, изготовленный из второго материала и скреплённый, непосредственно или опосредованно, по меньшей мере с частью наружной основной поверхности 113 удлинённой сердцевины 110. Наружный слой 120 включает шумогасящую часть 121, по меньшей мере частично вставляемую в ушной канал пользователя, и ножку 122, имеющую меньший диаметр и более высокую среднюю плотность, чем шумогасящая часть 121. В некоторых воплощениях канал 115 является протяжённым, полностью или частично, через удлинённую сердцевину 110 между первым и вторым концами 111 и 112.

При введении ушной заглушки 100 в ухо ножка 122 и удлинённая сердцевина 110 выполняют роль рукоятки, за которую может взяться пользователь. Ушную заглушку 100, и в частности, шумогасящую часть 121, подносят к уху пользователя и вставляют в ушной канал. По мере её введения шумогасящая часть 121 сжимается, а удлинённая сердцевина 110 имеет достаточную жёсткость для введения заглушки. При использовании заглушки шумогасящую часть 121 располагают в сущности внутри ушного канала, так, чтобы она препятствовала прохождению звука через канал, и ножка 121 выступает наружу из ушного канала, образуя рукоятку, с помощью которой можно извлечь заглушку из уха.

Удлинённая сердцевина 110 обеспечивает основу, на которую может быть нанесён наружный слой, непосредственно или опосредованно, и облегчает введение ушной заглушки 100 в ушной канал пользователя. В одном из воплощений удлинённая сердцевина 110 изготовлена из первого материала, который характеризуется большей жёсткостью, чем наружный слой 120, но тем не менее является достаточно мягким, так чтобы он был комфортным и безопасным для пользователя. Удлинённая сердцевина 110 имеет достаточную жёсткость, так, чтобы ушную заглушку 100 можно было по меньшей мере частично ввести в ухо пользователя, вставляя шумогасящую часть 121 в ушной канал с подходящим усилием нажатия. То есть достаточно жёсткая удлинённая сердцевина 110 в сочетании с подходящим наружным слоем 120 обеспечивают возможность по меньшей мере частичного введения ушной заглушки 100 в ухо пользователя без необходимости предварительного сжатия или «скатывания» шумогасящей части 121. Такая возможность непосредственного введения заглушки без необходимости предварительного сжатия или «скатывания» шумогасящей части 121 обеспечивает, например, достаточно высокую гигиеничность изделия за счёт того, что ограничивается контакт пользователя с шумогасящей частью 121 до введения заглушки в ухо. Удлинённая сердцевина 110 обладает также необходимой гибкостью, обеспечивающей возможность её деформации в небольших пределах, так чтобы она могла принять форму ушного канала при введении заглушки в ухо.

Удлинённая сердцевина 110 изготовлена из одного или более материалов, которые могут быть подходящим образом скреплены с материалом наружного слоя 120 или одного или более промежуточных слоёв, или являются иным образом совместимыми с ними. В одном из воплощений удлинённая сердцевина 110 изготовлена из смеси полипропилена и стирол-этилен-бутилен-стирола, например, из материала TUFPRENE, предлагаемого S&E Specialty Polymers, LLC. (Луненбург, штат Массачусетс, США). В другом воплощении материал удлинённой сердцевины 110 выбран из группы, состоящей из полипропилена и стирол-этилен-бутилен-стирола. Прочие подходящие материалы включают SANTOPRENE 101-90 производства Exxon Mobile Corporation, а также прочие материалы, обладающие достаточной жёсткостью, так, чтобы шумогасящую часть 121 ушной заглушки 100 можно было легко ввести в ушной канал пользователя.

Удлинённая сердцевина 110 может быть изготовлена из одного или более материалов, имеющих требуемую твёрдость. В различных воплощениях твёрдость по меньшей мере части удлинённой сердцевины 110 составляет от 50 до 100 по шкале Шора «А», или от 70 до 90 по шкале Шора «А», или примерно 80 по шкале Шора «А». Требуемая твёрдость может зависеть от размеров удлинённой сердцевины 110, так, чтобы в результате удлинённая сердцевина 110 обладала подходящей жёсткостью.

В одном из воплощений удлинённая сердцевина 110 имеет круглое поперечное сечение, которое в сущности является одинаковым в любом положении между первым и вторым концами 111 и 112, в результате чего удлинённая сердцевина 110 имеет в целом цилиндрическую форму. Круглое поперечное сечение позволяет свести к минимуму рёбра, которые могут вызвать дискомфорт при контакте с участками уха пользователя. В прочих воплощениях удлинённая сердцевина может иметь треугольное, квадратное или любое другое подходящее поперечное сечение, или может иметь поперечное сечение, изменяющееся вдоль длины ушной заглушки 100. Наружная основная поверхность 113 может иметь рифлёную, бороздчатую или иным образом текстурированную поверхность. Такая поверхность может повышать площадь поверхности контакта с наружным слоем 120 или промежуточным слоем, что позволяет обеспечить надёжное скрепление. В некоторых воплощениях удлинённая сердцевина 110 включает множество концентричных слоёв, например слой, обеспечивающий требуемую жёсткость, и слой, обеспечивающий надёжное скрепление с наружным слоем, или который обеспечивает прочие требуемые характеристики.

В некоторых воплощениях удлинённая сердцевина 110 является полой и имеет форму трубки, образующей канал 115. Ушная заглушка 100, имеющая полую удлинённую сердцевину 110, может быть выполнена с возможностью крепления к заглушке компонентов приёмника или иной системы связи. В качестве альтернативы, или в дополнение к этому, в канале 115 могут быть размещены один или более фильтров или других пассивных элементов шумоподавления, обеспечивающих требуемую форму кривой шумоподавления. Так, например, фильтры, расположенные в канале 115, могут вызывать нелинейное ослабление импульсных шумов с высоким уровнем звукового давления, вызываемых, например, взрывами, выстрелами из оружия и подобными явлениями. В канале 115 может быть также обеспечено углубление, в котором может быть, например, закреплён шнур, с помощью которого могут быть связаны друг с другом первая и вторая ушные заглушки или в котором могут быть закреплены концы дужки накладного шумогасящего устройства (наушников).

Ушная заглушка 100 дополнительно включает наружный слой 120, в сущности покрывающий, непосредственно или опосредованно, удлинённую сердцевину 110 и включающий шумогасящую часть 121 и ножку 122. В одном из воплощений наружный слой 120 в сущности окружает наружную основную поверхность 113 удлинённой сердцевины 110 и является протяжённым от первого конца 111 до второго конца 112 удлинённой сердцевины 110. В некоторых воплощениях наружный слой 120 является сплошным слоем, в котором участки шумогасящей части 121 находятся в непосредственном контакте с ножкой 122. Первый и второй концы 111 и 112 удлинённой сердцевины 110 могут быть по меньшей мере частично открытыми, и удлинённая сердцевина 110 может иметь цвет, близкий к цвету наружного слоя 120, или отличный от цвета наружного слоя 120, соответственно для того, чтобы скрыть или показать удлинённую сердцевину 110. Шумогасящая часть 121 расположена возле первого конца 111 удлинённой сердцевины 110 и имеет форму, при которой она может быть размещена в ушном канале пользователя. В одном из воплощений шумогасящая часть 121 имеет в сущности куполообразную или полусферическую форму и имеет диаметр в самом широком её месте, превышающий диаметр ножки 122. В различных альтернативных воплощениях, показанных на фиг. 3A-3D, шумогасящие части 125, 126, 127, 128 могут иметь соответственно форму пули, колокола, конуса, грибка или могут иметь любую другую форму, обеспечивающую требуемую посадку изделия или подходящую для определённого приложения.

Наружный слой 120 изготовлен из мягкой и пластичной пены, каучука, полимера или другого подходящего материала, который может быть расположен в ушном канале пользователя при обеспечении достаточного комфорта. В одном из воплощений наружный слой 120 изготовлен из стирол-этилен-бутилен-стирола, такого, как, например MONPRENE MP 1900 производства Teknor Apex (Потакет, штат Род-Айленд). Прочие подходящие материалы включают пластифицированный поливинилхлорид, каучук на основе сополимера этилена, пропилена и диенового мономера, стирол-бутадиеновый каучук, бутилкаучук, натуральные каучуки, прочие термопластические материалы, термоусадочные полимеры и прочие подходящие материалы, известные в данной области техники, состав и технология изготовления которых обеспечивают требуемый диапазон твёрдости. В одном из воплощений материалы удлинённой сердцевины 110 и наружного слоя 120 выбраны таким образом, что основным по силе видом скрепления между удлинённой сердцевиной 110 и наружным слоем 120, прямого или опосредованного, является термическое скрепление. Для скрепления удлинённой сердцевины 110 с наружным слоем 120 не требуется дополнительного адгезива, и в одном из воплощений такой адгезив между удлинённой сердцевиной 110 и наружным слоем 120 отсутствует. В некоторых воплощениях наружный слой 120 включает множество концентричных слоёв, например слой, обеспечивающий требуемые характеристики с ушным каналом пользователя, и слой, обеспечивающий надёжное скрепление с удлинённой сердцевиной, или слои, обеспечивающие прочие требуемые характеристики.

Материал наружного слоя 120 может быть выбран таким образом, что он будет обеспечивать минимальную хрупкость наружного слоя 120, то есть, исключать его лёгкий разлом или распад на части во время использования заглушки. Хрупкость ушной заглушки может быть в некоторой степени уменьшена за счёт выбора материала, имеющего подходящий молекулярный вес. Так, использование материалов с более высоким молекулярным весом, как правило, позволяет изготовить менее хрупкую ушную заглушку. В одном из воплощений наружный слой 120 содержит стирол-этилен-бутилен-стирол, имеющий молекулярный вес от 100 000 Дальтон до 200 000 Дальтон, измеренный методом гель-проникающей хроматографии, известным в данной области техники, например, по ASTM D6474 - 99.

Требуемая плотность наружного слоя 120, подходящая для того или иного приложения, может быть обеспечена на этапе изготовления изделия. Наружный слой 120 может иметь плотность, изменяющуюся по его толщине, например, наружный слой 120 может иметь структурную «корку», более плотную, чем остальная часть наружного слоя 120. Такая корка может иметься на шумогасящей части 121, ножке 122 или на обеих из них. В качестве альтернативы, шумогасящая часть 121 или ножка 122 могут иметь в сущности постоянную плотность. В одном из воплощений, независимо от наличия или отсутствия структурной корки или переменной плотности шумогасящей части 121 или ножки 122 по их толщине, шумогасящая часть 121 имеет первую среднюю плотность ρ₁, а ножка имеет вторую среднюю плотность ρ₂. Первая и вторая средние плотности ρ₁ и ρ₂ могут быть определены путём усреднения плотностей в различных местах шумогасящей части 121 и ножки 122. И хотя теоретически это не обязательно, можно ожидать, что значение средней плотности в целом характеризует способность шумогасящей части 121 или ножки 122 сжиматься или принимать требуемую форму под действием внешних сил. Первая плотность ρ₁ шумогасящей части 121 выбрана таким образом, чтобы шумогасящая часть 121 могла принимать форму ушного канала, тем самым обеспечивая комфорт, и обеспечивая при этом требуемый уровень подавления шума. В различных воплощениях первая средняя плотность ρ₁ шумогасящей части 121, например, содержащей вспененный стирол-этилен-бутилен-стирол, составляет от 100 кг/м³ до 180 кг/м³, или от 110 кг/м³ до 160 кг/м³, или может составлять примерно 125 кг/м³. Вторая средняя плотность ρ₂ ножки 122 выше, чем первая средняя плотность ρ₁, и в различных воплощениях изобретения составляет от 200 кг/м³ до 300 кг/м³, или от 225 кг/м³ до 275 кг/м³, или может составлять примерно 250 кг/м³. Соответственно в различных воплощениях вторая средняя плотность ρ₂ ножки 122 наружного слоя 120 более чем в 1,2, 1,5, 2 или более раз превышает первую среднюю плотность ρ₁ шумогасящей части 121 наружного слоя 120.

Ушная заглушка 100 может быть сформирована с использованием способа, включающего несколько этапов. В одном из воплощений ушная заглушка 100 сформирована с использованием способа, который включает промежуточный этап, на котором вокруг удлинённой сердцевины 110 выполнен покрывающий её, непосредственно или опосредовано, наружный слой 120, в результате чего получается заготовка средства защиты органов слуха, подобная заготовке 130 и ещё не включающая шумогасящей части 121. В таком промежуточном состоянии, показанном на фиг. 4, наружный слой 120 заготовки 130 включает неактивированный пенообразователь. В одном из воплощений неактивированный пенообразователь включает пенообразователь с расширяющимися сферами, который включает, например, термопластические сферы, имеющие оболочку, в которую заключён углеводород или другой подходящий газ, который расширяется под действием тепла или иного активирующего фактора. Расширение термопластической оболочки приводит к увеличению объёма и соответственно к уменьшению плотности материала наружного слоя 120. Неактивированный пенообразователь может быть также химическим пенообразователем, который включает расширяющийся материал, который заключён сам в себя и не заключён в расширяющиеся сферы. Активация такого пенообразователя приводит к расширению материала и образованию пустот в материале наружного слоя. В одном из воплощений наружный слой 120 заготовки 130 включает неактивированный пенообразователь с расширяющимися сферами и неактивированный химический пенообразователь. Управление активацией одного или более пенообразователей, присутствующих в наружном слое 120, и соответственно, расширением наружного слоя 120, может проводиться таким образом, чтобы получить ушную заглушку 100, имеющую шумогасящую часть 121 и ножку 122, обладающие требуемой формой, плотностью, твёрдостью и иными требуемыми характеристиками. Одновременное наличие пенообразователя с расширяющимися сферами и химического пенообразователя обеспечивает достаточную структурную прочность и степень расширения, в результате чего в процессе активации может быть сформирован подходящий наружный слой, в частности, имеющий меньшую жёсткость, чем которую он имел бы только при использовании пенообразователя с расширяющимися сферами. Часть газа, или весь газ, вырабатываемый химическим пенообразователем, может выходить наружу во время активации, в результате чего после активации в наружном слое будет отсутствовать часть газа или весь газ. Часть пенообразователя с расширяющимися сферами, или весь пенообразователь с расширяющимися сферами, может оставаться в наружном слое готовой ушной заглушки, в результате чего готовая ушная заглушка может включать термопластические сферы. В одном из воплощений наружный слой 120 ушной заглушки 100 включает от 1 вес. % по весу до 5% вес., например, примерно 3 вес.% пенообразователя или остатков пенообразователя.

В промежуточном состоянии, показанном на фиг. 4, заготовка 130 может быть нарезана на отрезки требуемой длины, равной длине ушной заглушки 100, может быть нарезана на отрезки увеличенной длины для последующего формирования из них нескольких ушных заглушек, или может оставаться неразрезанной, для последующей активации наружного слоя 120 непосредственно перед нарезкой, как будет более подробно описано ниже со ссылкой на фиг. 8. Заготовка 130, имеющая увеличенную длину, может облегчать последующее обращение с ней для её дальнейшей обработки и активации пенообразователя. В одном из воплощений заготовку 130 нарезают на отрезки увеличенной длины, которые затем могут быть нарезаны и активированы с получением требуемого количества ушных заглушек 100. Заготовка 130, имеющая увеличенную длину, может быть намотана на катушку, или ей может быть придана иная форма, облегчающая её транспортировку или обращение с ней.

В настоящем изобретении предлагается также способ изготовления средств индивидуальной защиты, таких, как ушная заглушка 100, описанная выше. Одно из воплощений способа включает этапы покрытия основы наружным слоем и приложения тепла по меньшей мере к части наружного слоя, в результате чего по меньшей мере часть наружного слоя расширяется. Расширение наружного слоя происходит в результате активации пенообразователя, присутствующего в материале наружного слоя, и управление расширением может проводиться за счёт помещения по меньшей мере части наружного слоя в форму до расширения. Части наружного слоя могут быть ограничены границами формы , в результате чего расширение наружного слоя ограничивается, или они могут быть защищены формой от теплового воздействия, в результате чего ограничивается активация пенообразователя.

Способ, предлагаемый в настоящем изобретении, пригоден для изготовления не только ушных заглушек, но также и для изготовления других типов устройств защиты органов слуха, компонентов прочих средств индивидуальной защиты, а также для прочих формованных или литых элементов, используемых в иных приложениях. Так, например, данный способ может использоваться для изготовления уплотнения для лицевой маски устройства защиты органов дыхания. Такое уплотнение может быть изготовлено из пены, и ему могут быть приданы требуемая форма и требуемая плотность. Дополнительные примеры возможных приложений включают изготовление противошумных наушников, респираторов, очков, прочих средств индивидуальной защиты, их компонентов, и прочие возможные приложения.

Одно из воплощений вставляемой нажатием ушной заглушки в соответствии с настоящим изобретением включает этапы покрытия удлинённой сердцевины, непосредственно или опосредованно, наружным слоем, содержащим неактивированный пенообразователь, и активации пенообразователя по меньшей мере в части наружного слоя для формирования шумогасящей части и ножки, скреплённой, непосредственно или опосредованно, с удлинённой сердцевиной.

На фиг. 5 показана схема способа изготовления ушной заглушки 200 в соответствии с настоящим изобретением. Удлинённую сердцевину 210 увеличенной длины формируют путём экструдирования первого материала через первый мундштук 240 и вытяжения первого материала до подходящего диаметра. Как было описано выше, удлинённая сердцевина может быть сплошной или может включать продольный канал, протяжённый через всю удлинённую сердцевину 210 или через её часть, и может включать один или более концентричных слоёв, имеющих различные характеристики. Первый материал может быть охлаждён, в результате чего он остаётся стабильным при последующих этапах технологического процесса. Величина падения температуры может зависеть от используемых материалов и требуемых характеристик готового изделия. В одном из воплощений удлинённую сердцевину 210 охлаждают таким образом, чтобы перед покрытием её наружным слоем на втором мундштуке 250 она имела температуру ниже, чем температура активации или отверждения наружного слоя 220. До покрытия её наружным слоем удлинённая сердцевина 210 имеет увеличенную длину и ещё не нарезана по длине ушной заглушки.

В воплощении, показанном на фиг. 5, удлинённую сердцевину 210 покрывают, непосредственно или опосредованно, наружным слоем 220, содержащим второй материал, на втором мундштуке 250. Второй мундштук 250 может быть соэкструдирующим мундштуком или любым другим подходящим мундштуком, известным в данной области техники. В одном из воплощений второй материал содержит термопластический материал и один или более неактивированных пенообразователей. Наружный слой 220 наносят на удлинённую сердцевину 210, пока она ещё остаётся при температуре ниже, чем температура неактивированных пенообразователей. В одном из воплощений второй материал включает стирол-этилен-бутилен-стирол и пенообразователь, имеющий температуру активации от 100°C до 205°C, от 120°C до 190°C, или примерно 170°C. Прочие подходящие материалы включают пластифицированный поливинилхлорид, каучук на основе сополимера этилена, пропилена и диенового мономера, стирол-бутадиеновый каучук, бутилкаучук, натуральные каучуки, прочие термопластические материалы, термоусадочные полимеры и прочие подходящие материалы, известные в данной области техники. В воплощениях, в которых наружный слой 220 включает второй материал, содержащий каучук или термоусадочный полимер, наружный слой 220 может быть нанесён при температуре ниже, чем температура вулканизации или отверждения термоусадочного полимера. В таком воплощении наружный слой 220 может включать неактивированный пенообразователь и неотверждённый или частично отверждённый каучук или термоусадочный полимер, который может быть впоследствии активирован или отверждён соответственно, с использованием тепла или любых других подходящих способов отверждения.

Процентное содержание пенообразователя в наружном слое 220 по весу на начальном этапе его нанесения удлинённую сердцевину 210 может быть выбрано, исходя их типа используемого термопластического или иного материала, а также из требуемой окончательной формы, плотности, твёрдости или других характеристик шумогасящей части 221. В одном из воплощений наружный слой 220 имеет начальное содержание: от 90% до 99,5% стирол-этилен-бутилен-стирола и от 10% до 0,5% подходящего неактивированного пенообразователя, или примерно 93% стирол-этилен-бутилен-стирола и 7% неактивированного пенообразователя с расширяющимися сферами , такого, как, например, EXPANCEL 930 DU 120, EXPANCEL 920 DU 120, оба производства Eka Chemicals (Швеция). В других воплощениях наружный слой 220 имеет начальный состав, включающий неактивированный химический пенообразователь, например, оксибис бензол сульфонил гидразид производства Biddle Sawyer Corp. (Нью-Йорк, штат Нью-Йорк). Наличие в составе наружного слоя химического пенообразователя, такого, как оксибис бензол сульфонил гидразид, позволяет получить шумогасящую часть, имеющую меньшую твёрдость, чем твёрдость, которая достигается при наличии в наружном слое только пенообразователя с расширяющимися сферами, такого, как EXPANCEL. В одном из воплощений наружный слой 220 включает неактивированный пенообразователь с расширяющимися сферами и неактивированный химический пенообразователь. Наличие в составе наружного слоя одновременно пенообразователя с расширяющимися сферами и химического пенообразователя позволяет получить оптимальную структуру наружного слоя, то есть структуру, при которой наружный слой хорошо поддаётся формованию, с одной стороны, чего нельзя достичь при использовании одного только химического пенообразователя, и имеющую меньшую твёрдость наружного слоя по сравнению с твёрдостью, которая получается при использовании только пенообразователя с расширяющимися сферами, с другой стороны. Поэтому сочетание химического пенообразователя и пенообразователя с расширяющимися сферами позволяет получить наружный слой, имеющий уровень твёрдости, подходящий для требуемого приложения, такого, как, например, ушная заглушка, вставляемая в ушной канал. В одном из воплощений наружный слой 220 в момент его нанесения может включать от примерно 0,5 вес. % до примерно 3 вес.% неактивированного химического пенообразователя, или примерно 2 вес. % неактивированного химического пенообразователя, и от примерно 0,5 вес.% до примерно 9,5 вес.% пенообразователя с расширяющимися сферами, или примерно 2 вес.% неактивированного пенообразователя с расширяющимися сферами. Наружный слой 220 может также включать и другие подходящие пенообразователи, или различные сочетания пенообразователей EXPANCEL, пенообразователей на основе оксибис бензол сульфонил гидразида и прочих подходящих пенообразователей. Наружный слой 220 может дополнительно включать пигмент для придания ему требуемого цвета, антиоксиданты, УФ-стабилизаторы, а также масла и воски, облегчающие экструдирование и извлечение из формы, известные в данной области техники.

В некоторых воплощениях наружный слой 220 при нанесении его на удлинённую сердцевину 210 находится в расплавленном состоянии. Можно ожидать, что в результате этого молекулы наружного слоя 220 и удлинённой сердцевины 210, или одного или более промежуточных слоёв диффундируют в материал или поверхность друг друга, и между ними устанавливается термическое скрепление. После охлаждения и отвердевания материалов или поверхностей наружный слой 220 остаётся термически скреплённым, непосредственно или опосредованно, с удлинённой сердцевиной 210. В одном из воплощений какое-либо значительное химическое скрепление отсутствует, и соответственно основным видом скрепления между удлинённой сердцевиной 210 и наружным слоем 220 является термическое скрепление. В других воплощениях наружный слой 220 после покрытия им удлинённой сердцевины 210 находится в контакте с удлинённой сердцевиной 210 или одним или более промежуточным слоями, но значительного скрепления между наружным слоем 220 и удлинённой сердцевиной 210 или одним или более промежуточными слоями не формируется. После активации и/или отверждения наружного слоя 220 может быть сформировано химическое скрепление, непосредственное или опосредованное, между наружным слоем 220 и удлинённой сердцевиной 210.

В других воплощениях покрытие удлинённой сердцевины 210 наружным слоем 220 или одним или более промежуточными слоями может быть сформировано путём ламинирования, формования, распыления, погружения или с использованием других подходящих способов, известных в данной области техники, в качестве альтернативы или в дополнение к экструдированию на втором мундштуке 250. Данные этапы могут выполняться до или после нарезки удлинённой сердцевины 210 на участки требуемой длины. Независимо от используемого технологического процесса, температура наружного слоя 220 должна оставаться ниже температуры активации пенообразователя (пенообразователей), так чтобы пенообразователи оставались неактивированными во время нанесения наружного слоя 220. В случае, если в наружный слой 220 включён неотверждённый или частично отверждённый материал, например каучук на основе сополимера этилена, пропилена и диенового мономера или термоусадочный полимер, температура наружного слоя 220 должна оставаться ниже температуры отверждения данного материала.

В одном из воплощений удлинённую сердцевину 210, покрытую нару