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Dokumentenidentifikation DE69113401T2 12.12.1996
EP-Veröffentlichungsnummer 0487716
Titel OHRSTÖPSEL ALS GEHÖRSCHUTZ.
Anmelder Cabot CSC Corp. (n.d. Ges. d. Staates Delaware), Southbridge, Mass., US
Erfinder GARDNER, Ross, Jr., Indianapolis, IN 46268, US
Vertreter Fuchs, Luderschmidt & Partner, 65189 Wiesbaden
DE-Aktenzeichen 69113401
Vertragsstaaten CH, DE, DK, ES, FR, GB, GR, IT, LI, LU, NL, SE
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 25.06.1991
EP-Aktenzeichen 919128231
WO-Anmeldetag 25.06.1991
PCT-Aktenzeichen US9104538
WO-Veröffentlichungsnummer 9200049
WO-Veröffentlichungsdatum 09.01.1992
EP-Offenlegungsdatum 03.06.1992
EP date of grant 27.09.1995
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.12.1996
IPC-Hauptklasse A61F 11/08

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf einen Ohrstöpsel als Gehörschutz, wie er in dem Oberbegriff des Anspruchs 1 definiert ist. Ein solcher Ohrstöpsel ist in der DE-A-3 304 362 offenbart.

Vorgeformte Ohrstöpsel mit Einzelflansch, die aus elastischen&sub1; polymeren, festen Materialien, wie beispielsweise natürlichem Kautschuk oder plastifiziertem Polyvinylchlorid, zusammengesetzt sind, sind im Stand der Technik bekannt. Vielleicht ist die am meisten kommerziell verbreitete Ausführungsform eines solchen Ohrstöpsels diejenige, die während des zweiten Weltkriegs entwickelt wurde und als der Ohrstöpsel "V51R" bezeichnet wird. Der Ohrstöpsel "V51R" weist ein vorderes Flanschelement auf, das nach hinten über ein relativ massiges, zentrales Stielteil angeordnet und von diesem getragen wird. Weitere Einzelheiten, die den Aufbau des Ohrstöpsels "V51R" betreffen, können unter Bezug auf das US-Patent Nr. 2,393,005 für P.S. Veneklasen, 15. Januar 1946, erhalten werden. Ein Hauptproblem, das vorgeformten Ohrstöpseln allgemein anhaftet und wie es in dem besonderen Fall des Ohrstöpsels "V51R" der Fall ist, ruht in der anatomischen Tatsache, daß der menschliche Ohrkanal sehr variabel in seiner Größe und Geometrie ist, und als Folge hiervon vorgeformte Ohrstöpsel mit einem einzelnen Flansch einer einzelnen Größe, die gemäß dem Stand der Technik verfügbar sind, als unakzeptierbar befunden worden sind, um einen breiten Bereich menschlicher Ohrkanalgrößen abzudecken. Deshalb wird der Ohrstöpsel "V51R" derzeit kommerziell in fünf Größen hergestellt und geliefert - sehr klein (very small - VS), klein (small -S), mittel (medium - M), groß (large - L) und sehr groß (very large - VL). Verschiedene Hörschutzexperten haben die Erwartung zum Ausdruck gebracht, daß eine zusätzliche, noch größere, sechste Größe garantiert wird. Das Erfordernis zur Herstellung vielfacher Größen erhöht natürlich die Komplexität und die Kosten der Herstellung derzeit bekannter Ohrstöpsel mit einem einzelnen Flansch. Zusätzlich haben nur wenige Leute der Allgemeinheit die Kenntnis und die Erfahrung, die dazu erforderlich ist, sich selbst richtig mit der geeigneten Größe des Ohrstöpsels auszustatten. Weiterhin ist ein noch anderes Erfordernis bei der Auswahl eines vorgeformten Ohrstöpsels mit einem einzelnen Flansch dasjenige, daß er bei dem einzelnen Tragen den dann durch eine Fachkraft auf dem Gebiet des Hörschutzes angepaßt werden muß, wodurch eine weitere Komplexität, Zeit und Kosten, zusätzlich zu der Auswahl einer geeigneten Größe eines Ohrstöpsels, für die individuellen Benutzer hinzugefügt werden.

Ein vorteilhafter Aspekt des Ohrstöpsels "V51R" mit seinem einzelnen, nach hinten orientierten Flansch ist derjenige, daß menschliche Ohrkanäle allgemein von einem ovalen Querschnitt sind, und, falls der Flansch des "V51R" mit den am nahesten gegenüberliegenden Wänden des ovalen Ohrkanals beim Einsetzen in Kontakt kommt, er in dieser Richtung leicht zusammengedrückt wird und sich in der Richtung senkrecht hierzu ausdehnt, anders ausgedrückt in der Richtung der größten Dimension des Kanals. Als Folge ist nur eine kleine Einsetzkraft gewöhnlich erforderlich, um eine anfängliche, akustische Dichtung des Ohrkanals in dem Fall des Ohrstöpsels "V51R" zu erreichen. Allerdings kann die Dichtung leicht aufgehoben werden, wie beispielsweise durch eine Kiefer- oder Kopfbewegung, insbesondere dann, wenn der bestimmte Stöpsel in einer Größe ausgewählt ist, die nicht präzise dem Ohrkanal angepaßt ist. Demgemäß sollte bei der Verwendung von vorgeformten Ohrstöpseln mit einem einzelnen Flansch allgemein das Verständnis vorhanden ist, daß, für einen optimalen Hörschutz und zur Verringerung des Problems eines Verlusts der akustischen Dichtung, die Größe des Stöpsels groß genug ausgewählt werden sollte, wodurch allerdings eine gewisse Unbequemlichkeit bei dem Tragenden verursacht wird.

Zusätzlich kann das Ausmaß der verfügbaren Ablenkung, die der nach hinten orientierte Flansch des Ohrstöpsels "V51R" bietet, kennzeichnend umschrieben werden durch: (a) die Tendenz eines festen, polymeren Flanschs, sich selbst zusammenzuziehen oder zusammenzufalten, wenn er in eine übermäßig kleine oder ovale öffnung eingesetzt wird, und (b) das relativ große und steife, unterlegende Tragestielteil davon. Demzufolge kann gerade mit einer geeigneten Auswahl der Größe der Flansch dieses Stöpsels "V51R" er als ungeeignet für eine geeignete und komfortable Aufnahme in Ohrkanälen mit stark ovalem Querschnitt befunden werden.

Zumindest teilweise aufgrund der vorstehenden Probleme hin sind vorgeformte Ohrstöpsel, die vielfache, feste Polymerflansche eines in Folge anwachsenden Durchmessers besitzen, die entlang eines Stieltrageteils voneinander beabstandet sind, designed und hergestellt worden. Verschiedene dieser Stöpsel wurden dahingehend befunden, daß sie bessere und sichere akustische Abdichtungen der Ohrkanäle mit Größen und Geometrien bieten, die nicht hinsichtlich einer ausreichenden Dichtung durch die Ohrstöpsel nach dem Stand der Technik mit vorgeformtem Einzelflansch möglich sind. Wiederum entstehen allerdings verschiedene Probleme mit solchen Ohrstöpseln mit Vielfachflansch. Zum Beispiel weisen verschiedene der Ohrstöpsel mit Vielfachflansch, die im Handel sind, Flanschelemente auf, die sich im wesentlichen senkrecht zu dem Stielteil erstrecken, an dem sie befestigt sind. Solche Flansche stellen, wenn sie in den gewöhnlich ovalen Ohrkanal eingesetzt werden, anfänglich einen Kontakt mit den gegenüberliegenden Ohrkanalwänden der engsten Abmessung her, und, da sie sich senkrecht zu dem Stielteil erstrecken, ist die Einsetzkraft, die erforderlich ist, allgemein wesentlich höher als sie dann erforderlich ist, wenn ein ähnlich dimensionierter, vorgeformter Ohrstöpsel mit Einzelflansch eingesetzt wird. Auch tendieren die Kanten dieser senkrecht orientierten Flansche dazu, an den Ohrkanalwänden beim Einsetzen zu kratzen, und tendieren dazu, einem Entnehmen durch Schaben an den Ohrkanalwänden zu widerstehen, wenn der Stöpsel aus dem Ohrkanal herausgezogen wird. Offensichtlich können beide dieser zuletzt angegebenen pHänomene für den Benutzer sehr unbequem sein.

Ein Ohrstöpsel mit Vielfachflansch, der weitgehendst die vorstehenden Probleme vermeidet, wird derzeit unter der Marke "ULTRA FIT" (Cabot Safety Corporation) verkauft und fällt innerhalb des Schutzumfangs des US-Patents Nr. 4,867,149, Robert N. Falco, erteilt am 19. September 1989. Dieser vorgeformte Ohrstöpsel mit Vielfachflansch ist durch drei voneinander beabstandete, elastische, massive, polymere Flansche gekennzeichnet, die sich in einer gebogenen, halbkugelförmigen Weise von dem tragenden Stielteil nach hinten erstrecken und bei denen ringförmige, freie Zwischenräume zwischen jedem der Flansche und dem unterlegenden Tragestielteil festgelegt sind, um den Flanschen zu ermöglichen, daß sie leicht in die freien Zwischenräume beim Einsetzen des Stöpsels in den Ohrkanal abgelenkt werden. Demzufolge sind es die glatten, gebogenen Außenoberflächen und nicht die Kanten der Flansche, die einen prinzlpiellen Kontakt mit den Ohrkanalwänden herstellen. Demzufolge tendieren die Einsetzkräfte dazu, daß sie geringer sind, und die Kantenkratz- und Schabphänomene, die senkrecht orientierten Flanschen anhaften, werden vermieden. Zusätzlich wird der Kontaktbereich zwischen jedem der eingesetzten, halbkugelförmigen Flansche und der umgebenden Ohrkanalwand maximiert. Dies stellt besser eine ausreichende, akustische Dichtung des Ohrkanals für einen größeren Gesamtbereich an Ohrkanalgrößen und -geometrien und mit besseren Niedrigfrequenz-Dämpfungscharakteristika und einem größeren Komfort sicher, als dies durch vorgeformte Ohrstöpsel mit Vielfachflansch, die senkrecht orientierte Flansche besitzen, erzielt werden kann. Dennoch zeigen gerade diese vorgeformten Ohrstöpsel mit Vielfachflansch nach dem Stand der Technik einige unerwünschten Charakteristika, die deren universelle Anwendung entgegentreten. Zuerst besitzen die festen, elastischen, polymeren Flansche, ähnlich denjenigen der vorstehend erwähnten Einzelflanschstöpsel nach dem Stand der Technik, eine stabile, ruhende Zustandsform, die nicht zur erfolgreichen Aufnahme extremer Blegungen geeignet sein können, die für sie erforderlich sein können, wenn sie Ohrkanalgrößen und -geometrien abdecken sollen, die an dem unteren Ende des anthropometrischen Spektrums liegen. Allgemein ausgedrückt spiegelt sich dieser Zustand in übermäßigen Einsetzkräften und/oder einem Falten bzw. Kräuseln eines oder mehrerer der Flansche mit einer gleichzeitigen Bildung von Luftspalten und einem Verlust an Dämpfung wieder. Ein noch weiteres Problem kann dann entstehen, wenn solche Stöpsel bei relativ kleinen Ohrkanälen verwendet werden, wobei ein erzwungenes Einsetzen in einem geringeren Umfang auftritt als bei mittleren oder großen Ohrkanälen. Unter diesen Umständen kann sich eine wesentliche Länge des gesamten Ohrstöpsels nach außen über die Ebene der Ohrmuschel hinaus erstrecken und als Folge kann der Benutzer leicht solche Stöpsel als kosmetisch aufdringlich und unattraktiv ansehen. Ein noch weiteres Problem kann dann entstehen, wenn eine Person, die eine frühe Biegung in dem Ohrkanal besitzt (eine nicht ungewöhnliche anatomische Erscheinung), versucht, den vorgeformten Ohrstöpsel mit Vielfachflansch zu verwenden. Um eine Unbequemlichkeit zu vermeiden, tendiert eine solche Person dazu, einen Ohrstöpsel mit Vielfachflansch nur bis zu dem Punkt einzusetzen, wo der vorderste Flansch die Biegung in dem Ohrkanal berührt. Allerdings führt ein schwaches Einsetzen oftmals zu einer unzureichenden Dichtung des Kanals und demzufolge zu einer unzureichenden Dämpfung. Allgemein können die Dämpfungscharakteristika wesentlich durch ein tieferes Einsetzen des Stöpsels in den Ohrkanal verbessert werden. Dies kann durch Führen der anderen Hand hinter den Kopf, Ergreifen des oberen, hinteren Rands der Ohrmuschel und ziehen von dieser nach oben und nach hinten während des Einsetzens des Ohrstöpsels erleichtert werden. Dieser Vorgang richtet temporär die frühe Biegung in dem Ohrkanal zumindest um einen wesentlichen Grad gerade und erleichtert demzufolge ein angemessen tiefes Einsetzen des Stöpsels in den Kanal. Allerdings versucht, wenn die Ohrmuschel losgelassen wird, der Ohrkanal zurück zu seiner Ausgangsform zu springen, wodurch ein Zustand eines verschlechterten Komforts durch den resultierenden Druck erzeugt wird, der durch den Ohrkanal auf den tiefer eingesetzten Ohrstöpsel bewirkt wird.

In unseren früheren US-Patenten Nr. 3,811,437 und Re. 29,487 sind bestimmte Ohrstöpsel als Gehörschutz vom sich zusammenrollenden Typ angegeben, die aus einem sich mit einer langsamen Rate erholenden, polymeren Schaumstoff aufgebaut sind und eine Größe und eine Form besitzen, die dazu geeignet sind, zusammengepreßt in den Ohrkanal eingesetzt zu werden, und ihnen darin ermöglicht wird, sich auszudehnen, was zu einem komfortablen und vollständigen Verstopfen des Ohrkanals führt. Ohrstöpsel, die gemäß den vorstehend angegebenen Patenten hergestellt sind, haben sich mit hervorragendem, kommerziellen Erfolg im Markt aufgrund ihrer Merkmale eines leichten Einsetzens, eines Komforts, exzellenter Dämpfungseigenschaften und ihrer Möglichkeit, daß sie in einer einzelnen Größe hergestellt werden, während sie annähernd die gesamte erwachsene Bevölkerung ausreichend abdecken, plaziert. Dennoch besitzen diese Schaumstoffohrstöpsel bestimmte Nachteile, die sich deren Verwendung in bestimmten Hörschutzsituationen entgegenstellen. Erstens werden die Ohrstöpsel der vorstehend angegebenen Patente zum Einsetzen durch anfängliches Zusammenrollen von diesen zwischen Daumen und Fingern vorbereitet, um sie dadurch unterhalb der Größen der Ohrkanäle, in die sie eingesetzt werden sollen, zusammenzupressen. Im Hinblick auf die Hygiene sollten deshalb die Hände des Benutzers zumindest relativ sauber zum Zeitpunkt der Benutzung sein. Dies ist keine triviale Angelegenheit, da viele laute industrielle Umgebungen solchen Aktivitäten, wie beispielsweise einer Metallbearbeitung, zuzuschreiben sind. Demzufolge sind die Hände des Arbeiters oftmals nicht zum Zeitpunkt der Benutzung der Stöpsel sauber und die Notwendigkeit für zunächst ein Reinigen der Hände kann ein lästiges Erfordernis in solchen Situationen sein. Zusätzlich können, während der vorbereitende Schritt eines Rollens der Stöpsel zwischen den Fingern tatsächlich ein einfacher, physikalischer Schritt ist, handbehinderte Benutzer, wie beispielsweise diejenigen, die unter Arthritis leiden, einen solchen Schritt nahezu oder tatsächlich als unmöglich ansehen. Weiterhin sind die Schaumstoffohrstöpsel mit langsamer Erholungszeit der vorstehend erwähnten Patente weitgehendst dahingehend angesehen worden, daß sie die am höchsten erzielbare verträgliche Dämpfung aller derzeit erhältlicher Ohrstöpsel bieten und aus diesem Grund oftmals höhere Dämpfungswerte als Hörschutzeinrichtungen anderer Typen liefern. Da für ungefähr 92% des industriellen Geräuschs eine Hörschutzeinrichtung in diesem Land erforderlich ist, bei einer Intensität von 95dB oder geringer, betrachten einige den hohen Grad eines Schutzes, der durch diese Schaumstoffohrstöpsel mit langsamer Erholung geboten wird, als übertrieben.

In dem Britischen Patent Nr. 733,542 für Hultgren wird ein Ohrstöpsel vom Eindrück-Typ offenbart, der ein weiches, elastisches, geschoßförmiges, poröses bzw. schwammiges Körperelement aufweist, das einen steifen, axial orientierten Schaft besitzt, um durch diesen das Einsetzen des schwammigen Körperelements in den Ohrkanal und das Herausnehmen aus diesem zu erleichtern. Hultgren offenbart auch die Möglichkeit eines Steuerns der akustischen Dämpfungseigenschaften dieses Stopfens durch Variieren der Porengröße und -dichte des schwammigen, polymeren Körperelements. Wie in dem Fall anderer vorgeformter Stöpsel nach dem Stand der Technik sind die Ohrstöpsel von Hultgren auch so, daß sie in zwei oder drei Größen hergestellt werden. Dieser Nachteil ist, wie vorstehend erwähnt ist, nicht ökonomisch für den Hesteller und lästig entlang der Verteilungskette hinsichtlich Kosten und Komplexität der Einkaufs- und Inventarkontrolle. Zusätzlich sollten, um eine gute Dämpfungsfunktion sicherzustellen, die Stöpsel von Hultgren, wie in dem Fall irgendeines anderen Ohrstöpsels, der in verschiedenen Größen geliefert wird, dem einzelnen Tragenden durch einen Spezialisten auf dem Gebiet des Hörschutzes angepaßt werden. Im Gegensatz zu der vorliegenden Erfindung weist das elastische, geschoßförmige, schwammige, polymere Element des Ohrstöpsels, das durch Hultgren offenbart ist, keinen Flansch auf.

In der westdeutschen OS 2 235 823 für Envac Establishment, angemeldet au 22. Mai 1973 und offengelegt am 19. Dezember 1974, wird ein Ohrstöpsel offenbart, der ein sphärisches, polymeres Schaumstoffkörperelement aufweist, das eine im wesentlichen undurchlässige, äußere Oberfläche und eine steife, langgestreckte Handhabe, die davon absteht, besitzt. Das Schaumstoffkörperelement kann aus solchen polymeren Materialien, wie Polyurethan oder plastifiziertes Polyvinylchlorid zusammengesetzt sein. Wie in dem Fall des Patents von Hultgren, das vorstehend diskutiert ist, offenbart diese westdeutsche Anmeldung weder das Vorhandensein eines polymeren Schaumstofflanschs noch schlägt sie dies vor, wobei der Flansch ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist.

In der DE 3304362A wird ein polymerer Schaumstoffohrstöpsel offenbart, der ein kappenförmiges Teil an einem Ende und ein sphärisch geformtes Teil kleineren Durchmessers an dem anderen Ende besitzt, wobei die Teile lösbar mit einem Stiftelement verbunden sind, das auf dem sphärischen Teil getragen wird, das in einen kurzen, hohlen Bereich des kappenförmigen Teils eingreift.

Es ist eine grundsätzliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neue und neuartige Ohrstöpselkonstruktion als Gehörschutz mit einem einzelnen Flansch zu schaffen.

Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ohrstöpselkonstruktion vom Eindrück-Typ mit einem einzelnen Flansch zu schaffen, der in einer einzelnen Größe hergestellt werden kann, der allerdings ein leichtes Einsetzen, einen Komfort für den Tragenden und eine gute Schalldämpfung für im wesentlichen die gesamte erwachsene Bevölkerung liefert. Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ohrstöpselkonstruktion als Gehörschutz vom Eindrück-Typ mit einem einzelnen Flansch zu schaffen, der die erwünschte Funktionscharakteristik einer relativ linearen Dämpfung als eine Funktion der Frequenz über den hörbaren Frequenzbereich besitzt, um dadurch dem Tragenden zu ermöglichen, Schall ohne die hohle, gedämpfte Qualität wahrzunehmen, die gewöhnlich durch Tragende der Ohrstöpsel wahrgenommen werden, die keine linearen (relativ zu der Frequenz) Dämpfungscharakteristika besitzen.

Es ist noch eine andere Aufgabe der Erfindung, eine neue und neuartige Ohrstöpselkonstruktion zu schaffen, die entweder als Eindrück- oder als Zusammenrollstöpsel verwendet werden kann.

Andere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden teilweise offensichtlich und werden sich teilweise nachfolgend ergeben.

Der Ohrstöpsel der Erfindung weist ein elastisches, polymeres Schaumstoffkörperelement auf, das die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1 besitzt. Bei dem Ohrstöpsel der vorliegenden Erfindung ist der langgestreckte Schaft aus einem Material unterschiedlich zu dem des Schaumstoffkörperelements ist und eine Steifigkeit größer als diejenige des Schaumstoffkörperelements besitzt und ausreichend ist, um eine Manipulation des Schaumstoffkörperelements in den Ohrkanal eines Tragenden hinein zu ermöglichen, wobei ein Ende des Schafts an dem Inneren der Nase des Körperelements gesichert ist, um ein Trennen des Schafts von dem Körperelement während der Benutzung zu vermeiden, wobei der Ohrstöpsel einen Einsetzkraft-Wert (Insertion-Force-Wert) zwischen 40 und 350g besitzt, wobei der Ohrstöpsel in altemativen Einsetz-Moden, entweder als ein Ohrstöpsel vom Eindrück- oder vom Zusammenroll-Typ, verwendet werden kann.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Figur 1 zeigt eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, eines Ohrstöpsels gemäß der Erfindung.

Figur 2 zeigt eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer anderen Ausführungsform eines Ohrstöpsels gemäß der Erfindung.

Figuren 3A bis 3D einschließlich zeigen perspektivische Ansichten, mit der Figur 3C teilweise im Schnitt, die ein Verfahren erläutern, mit dem ein thermoformbares, elastisches, weiches, polymeres Schaumstoffplattenmaterial zu Ohrstöpseln gemäß der Erfindung verarbeitet werden kann.

Figur 4 zeigt einen ANSI S 12.6 Ausdruck einer Dämpfungsfunktion relativ zu der Frequenz einer Ausführungsform der Erfindung, die gemäß dem Arbeitsbeispiel hiervon hergestellt ist.

Figur 5 zeigt eine Draufsicht einer Meßeinrichtung, die zum Bestimmen des Einsetzkraft-Werts eines Ohrstöpsels gemäß der Erfindung geeignet ist.

Figur 6 zeigt eine Querschnittsansicht der Meßeinrichtung der Figur 5, die entlang der Linien VI-VI davon vorgenommen ist.

Figur 7 zeigt eine Schnittansicht der Meßeinrichtung der Figur 5, die entlang der Linie VII-VII davon vorgenommen ist.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFUHRUNGSFORMEN

Wie nun insbesondere die Figuren 1 und 2 zeigen, in denen sich entsprechende Bezugszeichen auf entsprechende Strukturen beziehen, weist der Ohrstöpselaufbau der Erfindung im wesentlichen ein weiches, elastisches, polymeres Schaumstoffkörperelement 1 und einen langgestreckten Schaft 10 auf, der sich nach hinten und axial davon erstreckt. Während die Querschnittsform der bestimmten Ausführungsform, die in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist, kreisförmig ist, wird ersichtlich werden, daß die Querschnittsform auch oval oder elliptisch sein kann. In jedem Fall kann, um den im wesentlichen universellen Paßvorteil der Erfindung zu erreichen, und der in gewisser Weise von der Dichte und der Weichheit des polymeren Schaumstoffs, aus dem er aufgebaut ist, und der spezifischen Geometrie des Schaumstoffkörperelements 1 abhängt, die maximale Querschnittsaußenabmessung des Körperelements 1 an irgendeiner Stelle entlang seiner Länge, unabhangig eines kreisförmigen oder ovalen Querschnitts, bis zu ungefähr 13,72 mm (0,540 Inch) sein.

Das Körperelement 1 weist eine abgerundete Nase oder ein vorderes Ende 4 und, mit gleichem Umfang dazu, einen Saum bzw. Rand 5, der sich nach hinten davon erstreckt und in einer Hinterkante 11 endet, auf. Der Rand 5 definiert das Flanschelement 9 der Stöpselkonstruktion und einen ausgehöhlten Basishohlraum 3. Die Innenoberfläche 6 des Rands 5 kann, muß allerdings nicht, präzise mit dessen äußerer Oberfläche 2 übereinstimmen. Die Länge des Körperelements 1 relativ zu einem maximalen Durchmesser ist Gegenstand einer beträchtlichen Variation und ist normalerweise nicht kritisch. Zum Beispiel ist die äußere Form des Körperelements 1 des Stöpsels, der in Figur 1 dargestellt ist, im wesentlichen halbkugelförmig, wobei deshalb sein Längen- zu Durchmesser-Verhältnis ungefähr 0,5 bis 1 beträgt. Im Gegensatz dazu ist in der Ausführungsform der Figur 2 das Körperelement 1 so dargestellt, daß es deutlich geschoßförmig ist und ein Längen- zu Durchmesser-Verhältnis von ungefähr 3 zu 2 besitzt.

Zentrisch zu dem Inneren des Nasenendes 4 ist eine Ausnehmung 7 angeordnet, um das freie Ende 8 eines langgestreckten Schafts 10 aufzunehmen, der sich axial und nach hinten zu einem Punkt außenseitig der Hinterkante 11 des Rands 5 erstreckt. Es ist gewöhnlich erwünscht, daß die Dicke des polymeren Schaumstoffmaterials an dem Nasenende 4 des Körperelements 1 mindestens etwas dicker als dasjenige der Hinterkante 11 des Rands 5 ist, um dadurch eine Ausnehmung 7 einer ausreichenden Tiefe zu schaffen, um sicher das Ende des Schafts 10 ohne Gefährdung der strukturellen Integrität des Körperelements 1 an dem Nasenende 4 davon zu fassen. Aus diesem Grund ist es, verbunden mit der Berücksichtigung eines einfachen Formdesigns und einfacher Formgebungsvorgänge, allgemein bevorzugt, daß die Form des Hohlraums 3 des Körperelements 1 konisch ist, wobei die Basis davon von gleichem Umfang entsprechend der Hinterkante 11 des Rands 5 ist.

Es besteht ein komplexes und bis jetzt nicht vollständig verstandenes Zwischenspiel zwischen der Dichte, Weichheit und Elastizität des Schaumstoffmaterials des Aufbaus des Körperelements 1, seines Durchmessers und seiner Größe, und der Größe, Tiefe und Geometrie des Basishohlraums 3. Allgemein gesagt kann, desto weicher das Schaumstoffmaterial des Aufbaus, desto geringer seine Dichte und/oder desto geringer seine Elastizität ist, umso flacher der Basishohlraum 3 sein und umso kürzer und/oder dicker kann der Rand 5 sein. Umgekehrt muß, desto steifer das Schaumstoffmaterial des Aufbaus und/oder desto größer die Dichte davon und/oder desto größer seine Elastizität ist, umso größer die Tiefe und das Volumen des Basishohlraums 3 sein und umso länger und dünner muß der Rand 5 sein, was dazu erforderlich ist, um die Vorteile der Erfindung zu erhalten. Die Einsetzkraft-Testprozedur, die nachfolgend beschrieben wird, berücksichtigt diese Faktoren ohne eine detaillierte Untersuchung des Beitrags jeder dieser funktionellen Eigenschaften der gesamten Ohrstöpselkonstruktion. Der Praktiker der Erfindung kann den Test mit gutem Vorteil für das Design und die Entwicklung von Ohrstöpseln gemäß der Erfindung verwenden und kann leicht mit aller notwendigen Präzision bestimmen, ob in Frage stehende Stöpsel innerhalb des Bereichs der Erfindung fallen. Unter Verwendung des Einsetzkraft-Tests kann ein Fachmann ein Paar prototypmäßiger Beispiele eines in Frage stehenden Ohrstöpsels nehmen, den Einsetzkraft-Wert davon bestimmen, und, falls der prototypmäßige Stöpsel nicht innerhalb des Einsatzkraft-Wertebereichs der Erfindung fällt, leicht einen oder mehrere der vorstehenden Parameter geeignet ändern, um die Erfindung zu erhalten.

Der Einsetzkraft-Test, auf den vorstehend Bezug genommen ist, setzt ein Meßinstrument ein, das eine genau definierte, elliptische Apertur bzw. Öffnung besitzt, die darin spanabhebend eingearbeitet ist, die die Größe und die Form, allerdings nicht die Krümmung, eines durchschnittlichen menschlichen Ohrkanals annähert. Wie nun die Figuren 5, 6 und 7 zeigen, weist die Meßeinrichtung einen Meßblock 50 auf, der aus Polymethylmethacrylat (oder ein ähnlich hartes Kunststoffmaterial) aufgebaut ist und eine elliptische Apertur 52 besitzt. Die abschließende Meßbohrung 56, die bei einer Tiefe von 5,08 mm (0,200 Inch) von der Oberfläche 60 des Meßblocks 50 beginnt, besitzt eine große Achse mit 11,05 mm (0,435 Inch) und eine kleine Achse mit 7,42 mm (0,292 Inch). Die Mündung 54 der elliptischen Apertur 52 besitzt eine große Achse mit 24,58 mm (0,968 Inch), eine kleine Achse mit 21,00 mm (0,827 Inch) und ist leicht um ihren Umfang gerundet, um weich in die Endmeßbohrung 56 überzugehen. Die Länge der Endmeßbohrung 56 ist mindestens ausreichend, um den Eintritt des gesamten Körperelements 1 darin während des Testverfahrens zu ermöglichen. Allgemein hat man herausgefunden, daß eine Länge der Bohrung 56 von ungefähr 11,58 mm (0,464 Inch) für die meisten in Frage kommenden Ohrstöpsel ausreichend ist.

Beim Durchführen des Einsetzkraft-Tests wird das Schaumstoffkörperelement 1 des in Frage kommenden Ohrstöpsels zuerst leicht mit Talkum versehen und das Nasenende des mit Talkum versehenen Stöpsel wird gegen die Mündung 54 des Meßblocks 50 mit dem Schaft 10 davon vertikal und zentral über der Abschlußmeßbohrung 56 angeordnet angelegt. Dann wird eine axial nach unten gerichtete Kraft auf den Schaft 10 beaufschlagt, die ausreichend ist, um langsam das Körperelement 1 davon vollständig in die Endmeßbohrung 56 hineinzudrücken. Diese Kraft wird kontinuierlich während des Einsetzschritts durch irgendeine geeignete Einrichtung gemessen und die maximale oder Spitzenkraft, die während des Einsetzens ermittelt wird, ausgedrückt in Gramm, wird als Einsetzkraft-Wert herangezogen. Ein einfaches Verfahren zum Messen der beaufschlagten Kraft umfaßt ein Plazieren des Meßblocks 50 und des in Frage kommenden Ohrstöpsels auf der Waagschale einer elektronischen, tarierenden oder "Nulleinstellungs-" Waage, die die sich ergebenden Gewichte davon auf Null setzt, und dann manuelles Einsetzen des in Frage kommenden Ohrstöpsels in das Meßinstrument, während fortlaufend das ermittelte Waagschalengewicht beobachtet undloder aufgezeichnet wird, bis das Körperelement 1 des in Frage kommenden Ohrstöpsels vollständig in die Endmeßbohrung 56 hineingeschoben ist. Natürlich kann, falls es erwünscht ist, ein wesentlich esoterischeres Testgerät, wie beispielsweise ein Instron-Zerreißtestgerät, das mit einer geeigneten Belastungszelle ausgestattet ist, geeignet zum Durchführen der Kraftmessung des Einsetzkraft-Testverfahrens eingesetzt werden.

Unter Verwendung des Testverfahrens und des Meßblocks, wie dies vorstehend beschrieben ist, werden Einzelflansch-Ohrstöpsel der Erfindung einen Einsetzkraft-Wert zwischen ungefähr 40 und 350 Gramm besitzen. Dort, wo der Einsetzkraft-Wert größer als ungefähr 350 Gramm ist, wird hinsichtlich des Benutzerkomforts während des Einsetzens und/oder des Tragens des Stöpsels ein Kompromiß geschlossen. Dort, wo der Einsetzkraft-Wert geringer als ungefähr 40 Gramm beträgt, kann die Dämpfungsfunktion des Stöpsels, insbesondere bei niedrigen Frequenzen, als unzureichend für viele Umgebungsgeräuschsituationen vorgefunden werden. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung fällt der Einsetzkraft-Wert des Ohrstöpsels innerhalb des Bereichs von 60 Gramm und 160 Gramm.

Der relative Härtewert eines kleinen Gegenstands bzw. einer kleinen Ware, die aus weichem, elastischen, polymeren Schaumstoff aufgebaut ist, ist allgemein schwierig präzise mittels der Shore-00-Durometer-Technik zu messen. Allerdings hat man mit der einzigen Absicht der Schaffung einer allgemeinen Richtlinie und mit keiner Absicht, wie auch immer, einer Einschränkung der Erfindung, bis jetzt herausgefunden, daß augenblickliche Shore-00-Durometerwerte akzeptabler Schaumstoffe zur Verwendung als Körperelement 1 gemäß der vorliegenden Erfindung nicht größer als ungefähr 60 Durometer-Einheiten sind und wurden dahingehend befunden, daß sie innerhalb des Bereichs von ungefähr 20 bis ungefähr 45 Durometer-Einheiten liegen. Mit "augenblicklicher" Wert ist gemeint, daß die Durchdringung des Durometer-Eindrückfußes unmittelbar nach Beaufschlagung der Fußbelastung auf die Probe und ohne daß der Schaumstoffprobe Zeit gegeben wird, sich im wesentlichen unter der Belastung des Eindrückfußes auf seine Aufbringung hin zu verformen oder sich zu entspannen, herangezogen wird.

Die relative Steifigkeit eines polymeren Schaumstoffmaterials ist allgemein von der Basismolekularstruktur davon (d.h. Quervernetzungsdichte, Verzweigung, Kristallisation, Länge und Dichte harter Segmente gegenüber weicher Segmente in der Polymerkette, d.h. interne Plastifizierung, usw.), den Typen und Mengen von Additiven, die in der Schaumstoffzusammensetzung vorhanden sind (wie beispielsweise externe Plastifizierer, Füller und Verstärkungsmittel) und der auftretenden Dichte des Schaumstoffmaterials abhängig. Allgemein bevorzugt man, daß die auftretende Dichte des Körperelements 1, wie sie aus geeigneten Volumen- und Gewichtsmessungen davon berechnet wurde, nicht größer als ungefähr 0,32 g/cm³ (20 lbs/ft³) und, noch bevorzugter, nicht größer als 0,24 g/cm³ (15 lbs/ft³) ist.

Die Elastizität des polymeren Schaumstoffmaterials des Aufbaus des Körperelements 1 ist ausreichend, um eine im wesentlichen vollständige Zurückgewinnung der Ursprungsform und der Größe des Körperelements sicherzustellen, wenn es zeitweilig deformiert und in einem freien Raum entspannt wird. Während polymere Schaumstoffmaterialien, die gummiartig sind und sich demzufolge vollständig und im wesentlichen augenblicklich von einer Deformation erholen, mit einer guten Wirkung bei der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden können, bevorzugt man, daß der Schaumstoff, der für den Aufbau des Körperelements 1 eingesetzt wird, verzögerte Erholungscharakteristika besitzt, das bedeutet, daß er sich vollständig, allerdings relativ langsam, erholt, wenn eine deformierende Beanspruchung davon abgenommen wird. Solche Schaumstoffe sind solche, die ein viskoelastisches im Gegensatz zu einem elastischen Verhalten zeigen. Wenn solche viskoelastischen Schaumstoffe in dem Aufbau des Körperelements 1 eingesetzt werden, ergibt sich ein Ohrstöpselaufbau, der entweder als Ohrstöpsel vom Eindrück- oder als Zusammenroll-Typ verwendet werden kann. In dem Eindrück-Modus kann das Körperelement 1, das aus einem viskoelastischen, polymeren Schaumstoff zusammengesetzt ist, einfach in den Ohrkanal durch geeignete Manipulation des Schafts 10 eingedrückt werden.

Allerdings kann sich, sollte es der Benutzer wünschen oder sollten die Ohrkanäle des Benutzers außergewöhnlich klein oder gekrümmt bzw. gewunden sein, der Vorgang im Eindrück-Modus schwierig gestalten oder er kann unerwünscht sein, so daß dann der Benutzer ein altematives Verfahren eines Einsetzens in einer Art und Weise ähnlich demjenigen, das in unserem US-Patent Re. Nr. 29,487 beschrieben ist, verwenden kann. Demzufolge kann das viskoelastische Schaumstoff-Körperelement 1 axial zwischen dem Daumen und den Fingern so gerollt werden, um dieses geringer als den Querschnitt des Ohrkanals zusammenzupressen, in den es eingesetzt werden soll. Dann wird aufgrund des viskoelastischen oder langsamen Erholungsverhaltens dem Benutzer ausreichend Zeit gewährt, das Körperelement 1 in den Ohrkanal durch geeignete Manipulation des Schafts 10 einzusetzen, bevor eine Erholung des Körperelements 1 bis zu dem Ausmaß eines Eingriffs davon in die umschließende Ohrkanalwand auftritt.

Ein einfacher und adäquater Test für eine 901 Erholungszeit für die Zwecke der Erfindung ist derjenige, ein Glas- oder klares Kunststoffrohr, das einen inneren Durchmesser von 901 der maximalen Querschnittsdimension des Körperelements 1, das betrachtet wird, besitzt, vorzusehen. Das Körperelement 1 des Ohrstöpsels wird dann fest und in Längsrichtung zwischen Daumen und den Fingern für ungefähr 1 Minute zusammengerollt und unmittelbar danach in das Rohr eingesetzt. Bei der anfänglichen Entspannung des Körperelements in dem Rohr wird eine Stopuhr gestartet und das Rohr wird aufrecht über eine geeignete Tragefläche (beispielsweise eine Tischoberseite) gedreht und das Rohr wird vertikal dicht zu und über der Trageoberfläche unter einer Zyklusrate von ungefähr 2/Sekunden und mit einer Amplitude von ungefähr 1/4 Inch (6,35 mm) zyklisch bewegt. Die zyklische Bewegung wird derart vorgenommen, daß das freie Ende des Schafts 10 des Stöpsels in kontinuierlichem Kontakt mit der Trageoberfläche verbleibt, bis zu einem Zeitpunkt, zu dem das sich erholende Körperelement einen ausreichenden Kontakt mit dem umschließenden Rohr herstellt, um zusammen mit dem Rohr während seiner vertikalen Bewegung, entgegengesetzt zu dem freien Gleiten darin, zu laufen. Der Zeitpunkt, zu dem dies auftritt, wird erfaßt und als 90% Erholungszeit herangezogen. Das Testverfahren wird an mindestens 3 und vorzugsweise an mindestens 5 Probe-Ohrstöpseln des in Frage kommenden Ohrstöpsels und der Schaumstoffzusammensetzung durchgeführt, um eine statistische Signifikanz zu erhalten, und die Ergebnisse werden dann gemittelt, um eine durchschnittliche 90% Erholungszeit für das Los bzw. die Menge des Tests zu erhalten. Unter Verwendung dieses Verfahrens wird das bevorzugte, viskoelastische, polymere Schaumstoff-Körperelement 1 der vorliegenden Erfindung eine durchschnittliche 90% Erholungszeit zwischen ungerähr 2 und ungefähr 120 Sekunden besitzen.

Es sind viele elastische, polymere Schaumstoffzusammensetzungen geeignet, um die Anforderungen der vorliegenden Erfindung zu erfüllen, einschließlich der erwünschten, viskoelastischen oder sich langsam erholenden Eigenschaften, die vorstehend erwähnt sind. Zum Beispiel sind viele der extern und intern plastifizierten Polymerschaumstoffe, die in dem US-Patent Re. Nr. 29,487 offenbart sind, allgemein zur Verwendung als Material zum Aufbau des Körperelements 1 geeignet. So sind auch viele Polyurethanschaumstoff-Zusammensetzungen geeignet, die in dem US-Patent Nr. 4,158,087, Louis Leonard Wood, 12. Juni 1979, mit dem Titel "Urethane Foams Having Low Resiliency" offenbart sind.

Polyurethanschaumstoff-Zusammensetzungen sind für das Körperelement 1 aufgrund deren Mischungsflexibilität, deren einfachen Gieß- bzw. Spritzcharakteristika und -ökonomien allgemein bevorzugt. Von diesen sind Polyether-Polyurethanschäume aufgrund deren allgemein weicher Oberflächen- "Griffigkeit" oder ihres Anfühlens entsprechend elastischer Schaumstoffwaren, die daraus hergestellt sind, noch stärker bevorzugt. Die Polyether-Polyurethanschaumstoff-Zusammensetzungen die auf Polyurethanprepolymeren basieren, die mit acrylischen Latex-Modifizierern gemäß dem vorstehend erwähnten Patent von Wood gemischt sind, sind als nützlich für die Erfindung befunden worden. Solche Polyether-Polyurethanpreopolymere sind derzeit von der W. R. Grace Company unter der Markenbezeichnung "HYPOL" erhältlich. Geeignete acrylische Latex-Modifizierer sind von der Union Carbide Corporation unter dem Markennamen "UCAR" erhältlich.

Der Schaft 10 ist ein langgestrecktes Teil, das rohrförmig oder über seinen gesamten Querschnitt massiv sein kann und gleichförmig oder leicht konisch über seine Länge sein kann. In dem Fall einer leicht konischen Konfiguration wird das größere Ende normalerweise als das Ende 8 verwendet werden, das in die Ausnehmung 7 des Schaumstoffkörperelements 1 eingesetzt wird. In jedem Fall sollte die Querschnittsdimension des Schafts 10 an dem Ende 8 nicht so groß sein, um ein einfaches Einsetzen des Ohrstöpsels in Ohrkanäle kleiner Größe oder um eine gegenseitige Beeinflussung mit der Ablenkung des Rands 5 in dem Hohlraum 3, wenn das Körperelement 1 in den Ohrkanal des Benutzers hineingedrückt wird, zu verhindern. Hierbei sollte die maximale Querschnittsdimension des Schafts 10 an dem Ende 8 innerhalb des Bereichs von 1,6 mm (0,0625 Inch) bis 4,8 mm (0,1875 Inch) liegen und man bevorzugt, daß die Dimension innerhalb des Bereichs von 3,2 mm (0,125 Inch) bis 4,0 mm (0,156 Inch) liegt. Dort, wo die maximale Querschnittsdimension des Schafts 10 an dem Ende 8 innerhalb des unteren Teils des vorstehenden Bereichs liegt, wird ein Einsetzen des Körpers 1 in Ohrkanäle kleiner Größe erleichtert. Andererseits erzeugt dort, wo die maximale Querschnittsdimension des Schafts 10 an dem Ende 8 innerhalb des oberen Abschnitts des vorstehenden Bereichs liegt, der sich ergebende Ohrstöpsel allgemein weniger Druck auf den Ohrkanal während des Einsetzens und tendiert dazu, das Komfortempfinden, das durch den Träger gefühlt wird, zu verbessern. Der Schaft 10 kann natürlich von irgendeiner geeigneten Länge sein, um so ein bequem manipulierbares Einsetz- und Entnahmeteil für das Schaumstoffkörperelement 1 zu bilden; demzufolge wird die exakte Länge, die für den Schaft 10 ausgewählt wird, weitgehendst eine Frage der Auswahl sein. Natürlich werden die Dimensionen, die Geometrie und das Material des Aufbaus, die für den Schaft 10 eingesetzt werden, derart ausgewählt werden, daß der Schaft 10 ausreichend steif sein wird, um eine Manipulation des Schaumstoffkörperelements 1 in den Ohrkanal hinein zu ermöglichen.

Viele Konstruktionen des Schafts 10 ergeben sich von selbst für den Fachmann auf dem betreffenden Fachgebiet und sind geeignet. Zum Beispiel sind Papier-, Gummi-, Pappkarton- und Kunststoffstabformen des Typs, der oftmals als medizinischer Baumwolltabstrichhalter verwendet wird, allgemein von ausreichend steifer Natur und von geeigneter Querschnittsdimension zur Verwendung in Verbindung mit dem vorliegenden Ohrstöpselaufbau. Dies trifft auch für viele bekannte Kunststofftrink- und Rührstrohhalme zu. Wie auch immer ist allerdings die Auswahl des Materials für den Schaft 10 dahingehend wichtig, daß das Ende 8 davon an dem Schaumstoffkörperelement 1 mit einer ausreichenden Sicherheit befestigt ist, um eine Separation des Schafts 10 von dem Körper 1 während der Benutzung zu vermeiden. Die Sicherheit der Befestigung kann in irgendeiner geeigneten Art und Weise erreicht werden, wie beispielsweise durch Verwendung geeigneter Klebemittel oder durch Lösungsmittel- oder thermisches Verschweißen In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Schaumstoffkörperelement 1 aus einem gegossenen bzw. gespritzten Polyurethanschaumstoff zusammengesetzt und der Schaft 10 wird an dem Körperelement 1 während des Spritz- bzw. Gießvorgangs befestigt. Zum Beispiel kann der Schaft 10 als ein Einsatz in der Gießform für das Schaumstoffkörperelement 1 verwendet werden und das Ende 8 davon als ein positives Gießteil für die Ausnehmung 7 wirken, und wenn sich die Schaumstoffrnischung des Schaumstoffkörperelements 1 in der Form aufbläht und härtet, verbindet es sich fest und zäh an dem Ende 8 des Schafts 10. Dort, wo dieses Verfahren eingesetzt wird, bevorzugt man, daß der Schaft 10 aus verbundenem bzw. verklebtem Papier zusammengesetzt ist, da herausgefunden worden ist, daß es sich zäh mit sich härtenden Polyurethanpolymer-Zusammensetzungen verbindet.

Während eines bevorzugten Herstellverfahrens muß das Körperelement 1 des Ohrstöpsels der Erfindung nicht durch einen schäumenden Zusatz beim Gießen einer Präkursor-Polymerzusammensetzung vorbereitet werden. Ein geeignetes, alternatives Herstellschema ist in den Figuren 3A bis 3D dargestellt, auf die nun Bezug genommen wird. Hier ist das Ausgangsmaterial ein thermoformbarer, polymerischer Schaumstoff in Plattenform, wie beispielsweise plastifiziertes Polyvinylchloridschaumstoffmaterial. Wie in Figur 3A dargestellt ist, wird zuerst eine Scheibe 20 aus thermoformbarern Plattenschaumstoff geeigneter Dimensionen hergestellt. Als nächstes wird, wie in Figur 3B dargestellt ist, das Ende 8 eines geeignet dimensionierten Schafts 10 in der geometrischen Mitte der oberen Oberfläche 20a der Scheibe 20, beispielsweise mittels einer geeigneten Zementierschweißkonstruktion 21, befestigt. Der Schaft 10 ist natürlich so orientiert, daß er senkrecht zu der Oberfläche 20a verläuft. In Figur 3C ist die Scheibe 20 so dargestellt, daß sie in eine Form 30 durch Anwendung einer axialen Einsetzkraft auf den befestigten Schaft 10 gedrückt wird. Das thermoformbare, polymere Schaumstoffmaterial der Scheibe 20 wird dann auf thermoformbare Temperaturen erwärmt, entweder durch Vorerwärmung in Vorbereitung des Einsetzens in die Form 30 oder durch geeignetes Erwärmen der Form 30. Das Erwärmen wird in einem Umfang vorgenommen, daß sich das thermoformbare polymere Schaumstoffmaterial der Scheibe 20 erholen oder langsam aufgehen kann, allerdings nicht in einem solchen Umfang, daß ein Fließen oder Kollabieren der zellularen Struktur davon auftritt. Allerdings kann ein tolerierbares Ausmaß einer Verdichtung des Schaumstoffmaterials während des thermoformenden Schritts auftreten. Als nächstes wird das Material der Scheibe 20 unterhalb der thermoformbaren Temperatur gekühlt, während es sich in der Form 30 befindet, und der fertiggestellte Ohrstöpsel wird dann daraus entfernt, wie dies in Figur 3D dargestellt ist.

Es folgt nun ein erläuterndes, allerdings nicht einschränkendes, Beispiel.

BEISPIEL

Ohrstöpsel gemäß Figur 1 werden durch Gießen der Schaumstoffkörperelemente 1 in einer Vielfachhohlraumaluminiumgießform unter Verwendung einer Polyether-Polyurethanschaumstoff-Präkursor-Zusammensetzung, die einen sel bstvernetzenden, acrylischen Latex-Modifizierer enthält, hergestellt. Die Form weist eine Schließplatte auf, die eine öffnung bzw. Apertur besitzt, die die Mitte des Hohlraums abdeckt und wobei durch diese Apertur ein Schaftelement 10 aufgenommen wird. Nach Einspritzen der Polyether-Polyurethan-Präkursor-Füllmengen in die jeweiligen Formhohlräume wird die Abdeckung über der Form plaziert, wodurch das Ende 8 jedes Schaftelements in den Formabdeckungsaperturen unter einem Abstand von 2,16 mm (0,085 Inch) von dem Nasenende des Formhohlraums eingeschlossen gebracht wird. Die Polyether-Polyurethan-Präkursor-Füllmenge in jedem Hohlraum bläht sich auf und härtet teilweise in dem geschlossenen Hohlraum aus, wobei die sich härtende und aufgehende Menge dadurch den Hohlraum auffüllt. wodurch das Körperelement 1 und die Ausnehmung 7 gebildet werden und zur gleichen Zeit das Ende 8 des Schafts 10 an dem Polyurethan-Material der Ausnehmung 7 angebunden wird. Das Füllen und Härten der Formhohlräume wird bei Umgebungstemperatur vorgenommen und nach 6-8 Minuten in der geschlossenen Form wird die Verschlußplatte entfernt und die fertiggestellten Ohrstöpselteile werden entfernt, in einer Netztasche plaziert und für 40 Minuten in einem Wäschetrockner, der auf "Medium" eingestellt ist, getrocknet, um überschüssiges Wasser aus den geformten Teilen zu entfernen und die Aushärtung der Körperelemente 1 abzuschließen. Die bestimmte Polyether-Polyurethanschaumstoff-Präkursor-Mischung, die eingesetzt wurde, war wie folgt:

Bestandteil Gewichtsteile

HYPOL 2002, Polyether-Polyurethan-Prepolymer 100 UCAR 154, selbstvernetzendes, acrylisches Kunstharz-Latex 79,2

Wasser mit 8,8 Gewichts-Prozent

Pluronic F68

Oberflächenaktiver Stoff

(BASF Wyandotte) 20

Sun Yellow YFD 1123 Farbstoff (Sun Chemical Company) 1

Die Elemente des Schafts 10 waren aus gerolltem, verbundenem bzw. verklebtem Papierstabmaterial zusammengesetzt, das einen gleichförmigen Durchmesser von 4,0 mm (0,156 Inch) und eine Länge von 25,7 mm (1,013 Inch) besaß.

Die sich ergebenden, gehärteten Ohrstöpsel gemäß Figur 1 besaßen die folgenden Dimensionen:

Länge des Körperelements 1 6,6 mm (0,260 Inch)

Maximaler Durchmesser des Körperelements 1, genommen an der Hinterkante 11 des Rands 5 13,2 mm (0,520 Inch)

Außenform des Körperelements 1 halbkugelförmig, kreisförmiger Querschnitt

Dicke des Rands 5 an der Hinterkante 11 2,3 mm (0,091 Inch)

Tiefe der Ausnehmung 7 2,2 mm (0,088 Inch)

Form des Basishohlraums 3 konisch

Durchmesser des Basishohlraums 3 an der Hinterkante 11 8,6 mm (0,338 Inch)

Durchmesser des Basishohlraurns 3 an der Schulter der Ausnehmung 7 4,0 mm (0,156 Inch)

Minimaler, vertikaler Abstand von der Schulter der Ausnehmung 7 zu der Hinterkante 11 2,5 mm (0,100 Inch)

Der anfängliche Shore-00-Durometerwert wurde durch Separieren des Schaumstoffkörperelements 1 von zwei der Ohrstöpseln und durch Stapeln der zwei separarierten Körperelemente 1 unter dem Eindrückfuß des Durometers derart, daß das Schaumstoffmaterial des einen Körperelements 1 unterhalb zu und in Kontakt mit dem Schaumstoffmaterial des zweiten Körperelements 1 lag, bestimmt. Dann wurde der Durometerwert im wesentlichen unmittelbar nach Beaufschlagung der Eindrückfußbelastung auf die kontaktierten Materialien herangezogen und wurde mit ungefähr 35 Durometer-00-Einheiten festgestellt.

Die Dichte des Schaumstoffkörperelements 1 wurde durch direkte, dimensionsmäßige und Gewichts-Messungen davon bestimmt. Das Schaumstoffkörperelement 1 wurde zuerst unter Raumtemperatur und 501 relativer Feuchtigkeit für mindestens etwa 24 Stunden konditioniert. Es wurde dann auf einer analytischen Waage, die für eine Auflösung von 0,0001 g geeignet war, gewogen. Die dimensionsmäßigen Messungen wurden unter Verwendung eines optischen Komparators oder Mikroskops mit einer Vergrößerung von mindestens 10 X vorgenommen. Das Volumen des Körperelements 1 wurde aus diesen Messungen berechnet. In der bestimmten Ausführungsform hier, die in Figur 1 dargestellt ist, wurde das Volumen durch zunächst Bestimmung des Gesamtvolumens des halbkugelförmigen Körpers und dann Abziehen von diesem Volumen die berechneten Volumina des konischen Basishohlraums 3 und der zylindrischen Ausnehmung 7 berechnet. Unter Verwendung dieser Aufzeichnung wurde die Dichte des Schaumstoffkörperelements 1 mit 0,168 g/cm³ (10,5 lbs/ft³) bestimmt.

Die durchschnittliche 90% Erholungszeit der Ohrstöpsel wurde so bestimmt, wie sie hier zuvor angegeben ist, und zwar unter Verwendung eines Meßinstruments eines zylindrischen Polymethylmethacrylat-Rohrs, das einen inneren Durchmesser von 11,8 mm (0,468 Inch) besaß. Die durchschnittliche 90% Erholungszeit wurde mit 12,3 Sekunden bestimmt.

Proben der Ohrstöpsel wurden dem Einsetzkraft-Test, der zuvor angegeben ist, unterworfen und der Einsetzkraft-Wert hiervon wurde mit ungefähr 116 Gramm bestimmt.

Die Ohrstöpsel dieses Beispiels wurden Dämpfungstests unter der Vorschrift der ANSI S12.6 (American National Standards Institute) vorgenommen. Die Ergebnisse dieser Tests sind in dem Ausdruck der Figur 4 dargestellt, der die relativ lineare Dämpfung, die durch den Stöpsel der Erfindung geliefert wird, als Funktion der Frequenz angibt.

Verschiedene Personen, die in weitern Bereich variierende Ohrkanalgrößen und Geometrien besaßen, verwendeten die Ohrstöpsel dieses Beispiels in lauten, industriellen Umgebungen Alle Personen berichteten, daß die Ohrstöpsel leicht zu verwenden waren, ob nun mit dem Eindrück- oder dem Zusammenroll-Modus eines Einsetzens, komfortabel während des Einsetzens, Tragens und Entfernens waren und eine ausreichende Dämpfung für deren Bedürfnisse lieferten. Die Personen berichteten auch, daß die Geräusche, die durch sie während deren Tragens der Ohrstöpsel dieses Arbeitsbeispiels aufgenommen wurden&sub1; im wesentlichen normalerer Qualität waren, als dies erwartet wird, wenn die Personen geeignet eingepaßte Ohrstöpsel des Typs mit drei Flanschen trugen.


Anspruch[de]

1. Ohrstöpsel als Gehörschutz, der aufweist: ein elastisches, polymeres Schaumstoffkörperelement (1) mit kreisförmigem oder ovalem Querschnitt, das einen maximalen Durchmesser nicht größer als 13,73 mm besitzt, wobei das Körperelement (1) ein abgerundetes Nasenende (4) und mit gleichem Umfang dazu einen nach hinten gerichteten Rand (5) aufweist, der einen Flansch (9) definiert, der eine Hinterkante (11) besitzt, wobei die Innenoberfläche (6) des Rands (5) einen Basishohlraum (3) definiert, wobei der Basishohlraum (3) von einer Größe und Form ist, die ausreichend ist, um dem Rand (5) zu ermöglichen, daß er sich nach innen unter dem Drücken eines Ohrkanals, in den er eingesetzt wird, ablenkt und um eine akustische Dichtung damit ohne ein Kräuseln der Außenoberfläche (2) des Körperelements (1) vorzunehmen, wobei der Ohrstöpsel einen langgestreckten Schaft (10), der sich axial nach hinten von dem Nasenende (4) zu einem Punkt außenseitig der Hinterkante (11) des Rands (5) erstreckt, umfaßt, gekennzeichnet dadurch, daß der langgestreckte Schaft aus einem Material unterschiedlich zu demjenigen des Schaumstoffkörperelements (1) ist und eine Steifigkeit größer als diejenige des Schaumstoffkörperelements (1) besitzt, die ausreichend ist, um eine Manipulation des Schaumstoffkörperelements in einen Ohrkanal eines Tragenden hinein zu ermöglichen, wobei ein Ende (8) des Schafts an dem Inneren des Nasenendes (4) des Körperelements (1) gesichert ist, um eine Trennung des Schafts (10) von dem Körperelement während der Benutzung zu vermeiden, wobei der Ohrstöpsel einen Einsetzkraft-Wert zwischen 40 und 350 g besitzt, wobei der Ohrstöpsel, in altemativen Einsetz-Moden, entweder als ein Ohrstöpsel vom Eindrück- oder vom Zusammenroll-Typ, verwendet werden kann.

2. Ohrstöpsel nach Anspruch 1, wobei das polymere Schaumstoffkörperelement (1) aus einem viskoelastischen, polymeren Schaumstoff zusammengesetzt ist.

3. Ohrstöpsel nach Anspruch 2, wobei das polymere Schaumstoffkörperelement (1) eine 901 Erholungszeit zwischen ungefähr 2 und ungefähr 120 Sekunden besitzt.

4. Ohrstöpsel nach Anspruch 1, wobei die auftretende Dichte des polymeren Schaumstoffkörperelements (1) nicht größer als ungefähr 0,32 g/cm³ beträgt.

5. Ohrstöpsel nach Anspruch 1, wobei die auftretende Dichte des polymeren Schaumstoffkörperelements (1) nicht größer als ungefähr 0,24 g/cm³ beträgt.

6. Ohrstöpsel nach Anspruch 1, wobei das polymere Schaumstoffkörperelement (1) eine Außenform (2) besitzt, die halbkugelförmig ist, und das Verhältnis von Länge zu Durchmesser davon ungefähr 0,5:1 beträgt.

7. Ohrstöpsel nach Anspruch 1, wobei die Außenform (2) des polymeren Schaumfstoffkörperelements (1) geschoßförmig ist.

8. Ohrstöpsel nach Anspruch 1, wobei die Form des Hohlraums (3) konisch ist, wobei die Basis davon von gleichem Umfang wie die Hinterkante (11) ist.

9. Ohrstöpsel nach Anspruch 1, wobei das polymere Schaumstoffkörperelement (1) aus einem Polyurethan besteht.

10. Ohrstöpsel nach Anspruch 9, wobei das Polyurethan ein Polyetherpolyurethan ist.

11. Ohrstöpsel nach Anspruch 9, wobei der polyetherpolyurethan-Schaumstoff ein viskoelastischer Schaumstoff ist, der einen acrylischen Latex-Modifizierer enthält.

12. Ohrstöpsel nach Anspruch 1, wobei der Einsetzkraft-Wert des Ohrstöpsels zwischen ungefähr 60 und 160 Gramm liegt.

13. Ohrstöpsel nach Anspruch 9, wobei das Schaftelement (10) aus einem verbundenen bzw. verklebten Papiermaterial besteht.

14. Ohrstöpsel nach Anspruch 1, wobei die maximale Querschnittsdimension des Schaftelements (10) an dem Punkt der Befestigung davon mit dem polymeren Schaumstoffkörperelement (1) zwischen ungefähr 3,2 mm und ungefähr 4,0 mm liegt.

15. Ohrstöpsel nach Anspruch 9, wobei das Polyurethanschaumstoffkörperelement (1) durch Gießen einer Polyurethan-Schaumstoff-Präkursor-Zubereitung gebildet wird und wobei das Schaftelement (10) daran während des Gießens befestigt wird.

16. Ohrstöpsel nach Anspruch 15, wobei die Polyurethan-Schaumstoff-Präkursor-Zubereitung einen acrylischen Latex-Modifizierer enthält.







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