口罩的主要种类?口罩防病毒与熔喷无纺布的关系?

口罩的主要种类?口罩防病毒与熔喷无纺布的关系?

前言:度过不太安定的2019,迎来更加艰难的2020,新年伊始,新型冠状病毒(2019-nCoV)入侵武汉,紧接着迅速蔓延至全国各地,乃至全球都出现了大面积的疫情感染者。不过灾难无情人有情,我们从这次突如其来的天灾中看到了坚定的希望,看到了中国政府和中国人民万众一心、众志成城来打赢这场疫情防疫攻坚战的坚定信心。

材料不光是工业革命发展中的重要基础,同样在这次生化病毒战中发挥着它不可磨灭的急行军角色,高分子材料继续助力武汉疫情防控,医用防毒面罩/面具(高分子弹性体TPE、硅胶、聚丙烯)、医用一次性口罩(聚丙烯无纺布)、高分子医用防护服(聚四氟乙烯层压织物、聚烯烃纤维无纺布、聚酰亚胺等)、护目镜、以及用于患者治疗的药品和一次性医用耗材等物资紧急驰援武汉。加油武汉!加油中国!下文杨工就来细聊一下本次新冠肺炎疫情阻击战之——口罩材料选择

 

市面上常见的口罩主要有五类:一次性医用口罩、棉布口罩、N95口罩、聚氨酯口罩、防毒口罩

 

医用一次性口罩

医用口罩一般采用SMS(纺粘-熔喷-纺粘)复合三层无纺布结构,里层和外层的S为纺粘无纺布(英文为Spunbond);中间M为熔喷无纺布(英文为Melt blowing)。中间层主要用于过滤空气,多使用 PP 无纺布制成,一般会使用超细多层纤维。这层主要的目的是过滤细微颗粒,是常见医用口罩的蓝色来源。而内层主要使用可吸水的无纺布制成的,这层的主要目的是吸收呼吸呼出来的水蒸气。该口罩透气性好,可阻尘、阻水,避免喷溅的液体与喷雾接触到口腔和鼻腔,防止人群之间的感染。

如果要去医院等人群较为聚集的公众场所,或是自己感冒了,又或者是要预防花粉等东西引起的过敏反应,那就可以戴上这种一次性口罩,它可以阻挡不少呼吸道传染疾病。但无纺布的纤维孔径也比较大,因此也不能够有效抵御PM2.5

 

棉布口罩

棉布口罩算是一种最常见的口罩了,它的材质可以是棉布、纱布甚至毛线、帆布、绒等等,因其外观多样受到不少人的热捧。但因为材质不够紧密,棉布口罩只能挡住比较大的颗粒物,像是头发、砂石等。

不过,虽然过滤效果差,棉布口罩的保暖性却很强,对于冷空气比较敏感的朋友,比如一受冷就爱流鼻涕的人,可以选用这种口罩来防寒保暖。

要注意的是,棉布口罩需要经常清洗,采取沸水煮10分钟或是阳光下暴晒等方式消毒,不然容易滋生病菌,有害身体健康。

 

N95口罩

这是一种专业的防尘口罩,之所以叫做“N95”,是因为它是美国国家职业安全卫生研究所(NIOSH)认证的9种防颗粒物口罩中的一种,名字代表了它的过滤等级:N”指的是口罩中间的滤网材质,N系列滤网可防护非油性悬浮颗粒(雾霾中的主要污染成分),而“95”代表的是最低过滤效率为95%

所以,N95口罩不仅能有效过滤PM2.5等空气污染物,还可以用来预防禽流感等严重传染病,功效非常强大。值得注意的是,在用于防病毒时,尽量选择不带呼吸阀的N95口罩。有分析结果表明,N95防护口罩和医用外科口罩在临床环境中用于预防传染性急性呼吸道感染的作用无显著差别。但同时也说了N95口罩密闭更好。

一般来说,每次佩戴N95类专业防尘口罩的时间最好不要超过半小时,糖尿病合并有呼吸系统疾病、心血管疾病、年龄较大的人不适宜佩戴。

 

聚氨酯口罩

这也是近年来很火的一种口罩,经常可以看到明星们佩戴。它由聚氨基甲酸酯这种新兴的有机高分子材料制作而成,柔软有弹性,透气性好,可反复清洗使用。

但是这款口罩只能用作防止一般的粉尘和花粉,防霾率和防病毒几乎为0,因此不能当做防雾霾或防病毒口罩使用。

 

防毒口罩

防毒口罩看起来非常夸张,它主要用于含有低浓度有害气体和蒸气的作业环境。滤毒盒内装有吸附剂,有的滤毒盒还装有过滤层,可同时防气溶胶。有些军用防毒口罩,主要由活性炭布制成,或者用抗水抗油织物为外层,玻璃纤维过滤材料为内层,浸活性炭的聚氨酯泡沫塑料为底层,可在遭受毒气突然袭击时提供暂时性防护。

这类口罩已经脱离了日常使用的范畴,其本身的设计理念是为了防毒,所以对密封性的要求也就格外严苛,与人体接触的部分甚至使用了硅胶材质。

 

口罩防病毒与熔喷无纺布的关系?

熔喷无纺布Melt blowing熔喷布、口罩布、PP无纺布、聚丙烯(PP)熔喷专用料

熔喷无纺布主要用于过滤粉尘、微生物、雾霾等微米级颗粒物,堪称口罩的“心脏”。由聚丙烯超细纤维随机分布沾结在一起,外观洁白、平整、柔软,材料纤维细度为0.5-1.0微米,纤维的随机分布提供了纤维间更多的热粘合机会,因而使熔喷气体过滤材料具有更大的比表面积,更高的孔隙率(≥75%)。经过高压驻极静电处理,具有低阻、高效、高容尘等特点。

熔喷无纺布是一种带静电的非织造布。熔喷是微米和纳米纤维的常规制造方法,聚丙烯聚合物溶液被高速小喷嘴挤出直径0.5-1.0微米的超细聚丙烯短纤维,无规则相互交织沾结在一起。

电子显微镜下的熔喷无纺布纤维结构

熔喷无纺布独特的密集细旦纤维结构,增加了单位面积纤维的数量和表面积,空隙极细。通过高压驻极静电处理,使纤维负带有静电吸附能力,从而具有很好的空气过滤性。

熔喷无纺布的过滤效果是个“微笑曲线”,小颗粒物和大颗粒物都容易被过滤。直径小于0.1微米纳米级非油性颗粒物,可通过静电吸附,过滤效果高达99%。直径大于10微米的颗粒物,可通过交织纱线的物理结构吸附,即便最烂的纱布口罩,也能做到接近80%的防护率。

最难过滤的,是直径在0.3微米范围的颗粒物。因此,我国对口罩的检测标准,就使用0.3微米的氯化钠颗粒物作为检测指标。厚度不足0.1毫米的熔喷无纺布,可对0.3微米的氯化钠颗粒物过滤效果大于70%。

病毒一般以飞沫和气溶胶状态飞沫核存在,其中82%的飞沫核,直径在0.74~2.12微米范围。因此熔喷无纺布成为口罩、HEPA滤纸等核心材料,能有效防病毒,在医疗、卫生领域发挥着不可替代的作用。

医用外科口罩和医用N95口罩的外层,需要使用做了防水处理的无纺布,主要用于隔绝患者的飞沫、血液;医用N95口罩中间是更厚些的熔喷无纺布,具有很好的过滤性,里层则是普通无纺布。

工业防尘口罩的过滤层,也多为熔喷无纺布,或以熔喷无纺布为材料的HEPA滤纸。

防毒面具的滤棉、静电棉,也使用熔喷无纺布,高端滤尘盒使用HEPA滤芯。

熔喷无纺布克重范围一般在15-500克/平方米,口罩使用的熔喷无纺布面料轻薄。作为对比,我们夏天穿的T恤大约在150克重。不同过滤等级的口罩,熔喷无纺布的厚度都很重要。

  • 20~25克重:BFE≥95,医用外科口罩标准为BFE≥95%(防细菌)、PFE≥30%(防病毒)
  • 40~45克重:国标KN90口罩
  • 50~55克重:国标KN95、美标N95口罩
  • 75~90克重:国标KN100、美标N99口罩

不同标准口罩过滤效果对比

熔喷无纺布消毒处理不会明显改变纤维形貌,酒精喷雾也不一定会大幅降低口罩的过滤能力。但是!但是!但是!这也并不意味着你可以放心大胆的带着消毒过的口罩。中国疾控中心发布《口罩选择与使用技术指引》提出:口罩该省的时候省,不该省的时候不要省。要根据使用场景和防护要求灵活选择。

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2 评论

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