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敲重点!口罩的过滤功能从哪里来?

上传日期:2020-03-13浏览量:2640来源:

口罩是一种卫生用品,一般指戴在口鼻部位用于过滤进入口鼻的空气,以达到阻挡有害的气体、气味、飞沫进出佩戴者口鼻的用具,常见的口罩以无纺布、熔喷布等制成。口罩对进入肺部的空气有一定的过滤作用,在呼吸道传染病流行时,戴口罩具有非常好的作用。

下面让我们一起来“敲重点”,关于口罩你应该了解以下知识:

口罩的分类 ●





1.按形状分类

口罩根据外形,可以分为三种:

(1)平板式口罩:平板式口罩便于携带,但密合性差。

(2)杯式:杯式口罩呼吸空间大,但不方便携带。

(3)折叠式:折叠式口罩方便携带。

图1 平板式口罩

图2 杯式口罩

图3 折叠式口罩

2.按使用材料分类

(1)纱布口罩:现在仍然有部分车间使用纱布类口罩,但其遵循的企业标准标准要求较低,不符合GB 2626-2006和GB/T 32610等标准,只能防护大颗粒粉尘。

(2)无纺布口罩:随弃式防护口罩大部分为无纺布加熔喷布制成的口罩,主要是以物理过滤辅以静电吸附的过滤方式为主。

(3)布料口罩:布料口罩只有保暖效果,无法过滤PM等极小颗粒。

(4)其他材料的口罩,如生物防护过滤新材料等。

3.按适用范围分类  

(1)医用口罩:国内分为三类,医用防护口罩、医用外科口罩、一次性医用口罩。

(2)颗粒物防护口罩:工业用符合GB2626-2019标准,特种劳动防护用品安全标志认证 (LA认证) ,2015年由强制认证改为自愿认证,并于2019年取消特种劳动防护用品许可证制度。如果用于无病毒环境、重复使用类,可以使用插片式,插片需符合其过滤件GB2626-2006标准和民用符合GB/T32610-2016标准。

(3)保暖布口罩:保暖用口罩,适合冬天佩戴,只需要符合织物类的相关标准即可。 

(4)其他特殊行业:如化工等。

4.其他

呼吸防护口罩可以分为过滤式和隔绝式,过滤式又可分为送风过滤式和自吸过滤式,后者可以分为半口罩和全口罩;隔绝式可分为供气式和携气式,两者又分别包括正压式和负压式,但其颗粒物过滤原件材料,也须符合相应的国家和行业标准。  





口罩的重要组成部分 ●





我们通常说口罩是无纺布材料,无纺布是相对纺织布来说的,就是非纺织的布,是由定向的或随机的纤维而构成。一般医用口罩主要由三层无纺布组成。内层是普通无纺布;外层是做了防水处理的无纺布,主要用于隔绝患者喷出的液体;中间的过滤层用的是经过驻极处理的聚丙烯熔喷无纺布。最后口罩生产完毕后要经过环氧乙烷消毒并静置7天挥发毒性,经过密封包装,装箱运走。

口罩的原料全部为聚丙烯(Polypropylene,简称PP),医疗用口罩一般都是多层结构,一般简称为SMS结构,具体见示意图4[1]

图4 SMS无纺布结构示意图

医用口罩至少应该是3层,即我们说的SMS(2层S层和1层M层)。目前国内最高的层数是5层,即SMMMS(2层S层和3层M层)。做口罩并不难,比较难的是做SMMMS布,一台进口的无纺布设备价格都是上亿元

图5 SMS结构对各种物质阻隔效果示意图

图5中的纺粘层(Spunbond),其纤维直径比较粗,在20μm左右,2层S纺粘层主要作用是支撑整个无纺布的结构,对阻隔并没有太大的作用。口罩最重要的是阻隔层或熔喷层M(Meltblown),熔喷层的纤维直径比较细,在2μm左右,只有纺粘层直径的十分之一,这个对防止细菌、血液渗透起至关重要的作用。

关于熔喷无纺布生产:用高速热空气对模头喷丝孔挤出的聚合物熔体细流进行牵伸,由此形成超细纤维并凝聚在凝网帘或滚筒上,依靠自身粘合成为非织造布。熔喷材料是靠自身纤维热熔而成,厚度更厚,熔喷法生产的无纺布,纤维的随机和隔层交叉排列,形成了熔喷材料多弯曲通道结构,这样颗粒物(新冠病毒气溶胶)才会与纤维产生碰撞而被滞留
    医用口罩的过滤机制是布朗扩散、截留、惯性碰撞、重力沉降和静电吸附。前四种都是物理因素,就是熔喷法生产的无纺布自然具有的特性,过滤性约为35%;这是达不到医用口罩要求的,我们需要对材料进行驻极处理,让纤维带上电荷,用静电捕获新冠病毒所在的气溶胶。

关于驻极处理:静电吸附就是通过荷电纤维的库仑力实现对新冠病毒飞沫(气溶胶)的捕获。原理就是让过滤材料表面更开阔,对微粒的捕获能力更强,而电荷密度增加,对颗粒的吸附和极化效应更强,所以,过滤层的熔喷无纺布过滤材料必须要经过驻极处理,才能在不改变呼吸阻力的前提下实现95%的过滤性,才能有效防病毒。

口罩要在到达阻隔效果的同时保证舒适的通气性,医用口罩吸气阻力一般不超过343.2Pa,民用口罩吸气阻力小于135Pa[2]

图6 驻极处理示意图

驻极处理能够大幅提高过滤效率,不改变呼吸阻力,而且驻极电压越高,材料过滤效率越高。一般需要驻极电压在30~60kV,驻极时间要在20s以上。只有经过驻极处理,口罩才有更好的过滤功能。





国内常见的口罩相应的检测标准比较 









口罩的使用建议及注意点 





1.从事病人救治的医护人员,事件现场调查、采样和检测的疾控人员,以及医院隔离区清洁、保安等服务人员在从事疫情防控时要采取更严格的防护措施。此类人员还应考虑系统性的防护,除防护口罩外,还应选用适当的防护服、护目镜(眼罩)、防护面屏、防护手套和鞋套等用品。

2.有呼吸道基础疾病患者需在医生指导下使用防护口罩。

3.老年人、儿童易感,且行为能力弱,要更加关注,各类场所保持口罩佩戴。

4.对于医用外科口罩,登录国家药品监督管理局官网(http://www.nmpa.gov.cn),输入医疗器械注册证编号查询。

5.市场上还存在GB 2626-2006《呼吸防护 自吸过滤式防颗粒物呼吸器》口罩和日常防护型口罩(GB/T32610),在本次疫情中,可以替代医用防护口罩、医用外科口罩和一次性使用医用口罩。

6.随弃式口罩(一次性)在连续使用4~6h后建议更换。

7.在使用佩戴前不建议对口罩使用酒精消毒,因为非医用口罩最外层并非防水层,使用酒精喷洒后,容易渗透到中间的熔喷布过滤层,使口罩过滤效率下降,起不到原有的过滤效果。

8.在购买口罩时,不要选择三无产品,尽量选择符合国家标准或者行业标准的口罩,因为其标准要求较高,而团体标准和企业标准相对较低。

9.在取下口罩时,建议先取下耳带,然后对折3~4次后,用耳带扎紧,用75%的酒精消毒,然后用密封袋包装好扔到垃圾箱,以防止病毒传染。





参考文献:

[1] 直击:熔喷布如何喷,口罩如何产!【附各国口罩标准解析】

https://mp.weixin.qq.com/s/x2KZfNMHaMTTA37AEsOPvw

[2] 中国能生产多少口罩?解析从石油到医用口罩的制造流程

https://mp.weixin.qq.com/mp/author?action=show&author_id=ofMoI41DDAb4093dZMuoX216NDLw&rewardsn=f208c2264a41e3c8165d&timestamp=1583241311&__biz=MzA4Njc2MjQ2NQ==&appmsgid=2659634380&idx=1&scene=142&rscene=129#wechat_redirect.

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