发明内容
针对现有技术存在的不足,本发明所要解决的技术问题是,提供一种结构简单、既具有拒油、拒水、拒污的性能,又保证了良好的透气性及整体的牢固强度,提高佩戴者舒适度的低压等离子防水处理技术的口罩及其处理工艺。
为解决上述技术问题,本发明所采取的技术方案是:一种低压等离子纳米防水口罩,包括由纺织面料的内层及外层构成的口罩本体,在口罩本体的两侧分别设置有便于佩戴固定的系带,其特征在于:所述口罩本体的外层表面覆盖有纳米级防水薄膜,在口罩本体的外层表面与纳米级防水薄膜之间设置有与所述外层表面的纺织面料相结合的原子聚合层。
上述的低压等离子纳米防水口罩,所述纳米级防水薄膜的厚度小于250nm,孔径为0 ~ 0.3μm。
上述的低压等离子纳米防水口罩,所述纳米级防水薄膜为聚四氟乙烯薄膜。
上述的低压等离子纳米防水口罩,所述纺织面料为棉纱布、天丝粘胶布、涤纶长丝、涤棉混纺布或粘胶涤长丝混纺布。
一种低压等离子纳米防水口罩的处理工艺,包括如下步骤:
(1)、口罩进舱:将待处理口罩放入低压等离子处理机机舱内,将真空度抽到12~15mT,
(2)、形成原子聚合层:在保持12~18mT真空度的低压等离子处理机机舱内添加防水助剂,流量速度为10-50sccm,部分电离化的基团在口罩外层与纺织面料材料聚合,在口罩外层表面形成原子聚合层,处理时间10~15min;
(3)、形成纳米级防水薄膜:在低压等离子处理机机舱内持续通入惰性气体,处理时间30~100min,将纳米级防水薄膜沉积到口罩外层表面的原子聚合层上;
(4)、恢复空气状态:停止防水助剂的加入,并停止通入惰性气体,打开低压等离子处理机机舱;
(5)、口罩成品出舱:取出口罩,做防水测试并包装。
上述的低压等离子纳米防水口罩的处理工艺,所述防水助剂为1-碘-1H,1H,2H,2H-全氟辛烷;分子式:C8H4F13I;分子量:474.00;不溶于水;密度:1.934;熔点:21℃;沸点:180℃;折光率: 1.359-1.361。
上述的低压等离子纳米防水口罩的处理工艺,所述惰性气体为氦气、氖气或者氩气。
上述的低压等离子纳米防水口罩的处理工艺,所述低压等离子处理机的真空度为15mT。
上述的低压等离子纳米防水口罩的处理工艺,其特征在于:所述防水助剂的添加流量速度为25 sccm。
本发明低压等离子纳米防水口罩及其处理工艺的优点是:低压等离子防水处理技术制作出的纳米级薄膜,其孔隙大于水蒸气分子,又远远小于毛毛雨直径,既挡住了自然界中直径为20μm的雾气,又能让水蒸气透过。起到有效隔离绝大多数PM2.5颗粒物的效果,又能保证通畅的透气、防水、防雾等作用。本发明研究的是一种新型口罩的防水透气处理技术,也是国内首次利用纳米技术在真空中使防水助剂实现等离子状态,通过处理,在口罩表面形成一层纳米薄膜,使口罩既具有拒油、拒水、拒污等性能,又在透气、强力牢度、色泽风格等方面与处理前几乎保持一致,具有良好的透气性和使用舒适性。等离子体表面工艺一般用在刀具,模具以及电子元器件的表面,为了提高刀具、模具等的性能,可以用等离子体对金属表面进行氮、碳、硼或碳氮的渗透,用等离子体聚合介质膜可保护电子元件,用等离子体沉积导电膜可保护电子电路及设备免遭静电荷积累而引起损坏,用等离子体沉积薄膜还可以制造电容器元件。因其反应过程中需要放热,因此仍然不能够应用在纤维面料表面,本发明是工艺气体经电磁放电在低压(低温)状态下,建立稳定有效的等离子体。在该条件下,工艺气体部分分解成基团,并部分电离化、纳米状。这些活性物质能够与材料的表面发生作用,在自然界中该作用表现为化学反应和物理过程,使得纳米防水薄膜与纤维表面结合更加牢固。由于真空处理条件,使得防水助剂在无纺布外层表面形成一层原子聚合层,聚合物表面的交联加强了边界层的粘附力,增强了外层无纺布面料表面的粘附性,使得沉积形成的聚四氟乙烯微孔覆合膜能够与原子聚合层牢固固定,进而提高了聚四氟乙烯微孔覆合膜与外层无纺布的牢固度,提高了口罩的使用寿命。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明;
如图1、2、3所示,一种低压等离子纳米防水口罩,包括由纺织面料的内层1及外层2构成的口罩本体3,纺织面料可以选择棉纱布、天丝粘胶布、涤纶长丝、涤棉混纺布或粘胶涤长丝混纺布。在口罩本体3的两侧分别设置有便于佩戴固定的系带4,所述口罩本体3的外层2的表面覆盖有纳米级防水薄膜5,纳米级防水薄膜5为聚四氟乙烯薄膜。所述纳米级防水薄膜5的厚度小于250nm,孔径为0 ~ 0.3μm。其孔隙大于水蒸气分子6,又远远小于毛毛雨7的直径,既挡住了自然界中直径为20μm的雾气,又能让水蒸气分子6透过。起到有效隔离绝大多数PM2.5颗粒物8的效果,又能保证通畅的透气、防水、防雾等作用。在口罩本体3的外层2的表面与纳米级防水薄膜5之间设置有与所述外层2的表面的纺织面料相结合的原子聚合层9。
一种低压等离子纳米防水口罩的处理工艺,包括如下步骤:
(1)、口罩进舱:将待处理口罩放入低压等离子处理机机舱内,将真空度抽到12~15mT,本实施例最佳的低压等离子处理机的真空度为15mT。
(2)、形成原子聚合层:在保持12~18mT真空度的低压等离子处理机机舱内添加防水助剂,流量速度为10-50sccm,本实施例最佳防水助剂的添加流量速度为25 sccm。防水助剂一般选择氟碳类气体或液态氟碳类单体,本发明实施例防水助剂选择名称为为1-碘-1H,1H,2H,2H-全氟辛烷;分子式:C8H4F13I;分子量:474.00;不溶于水;密度:1.934;熔点:21℃;沸点:180℃;折光率: 1.359-1.361。部分电离化的基团和原子在口罩外层与纺织面料材料聚合,在口罩外层表面形成原子聚合层,处理时间10~15min;
(3)、形成纳米级防水薄膜:在低压等离子处理机机舱内持续通入惰性气体,惰性气体为氦气、氖气或者氩气。处理时间30~100min,将纳米级防水薄膜沉积到口罩外层表面的原子聚合层上;
(4)、恢复空气状态:停止防水助剂的加入,并停止通入惰性气体,打开低压等离子处理机机舱;
(5)、口罩成品出舱:取出口罩,做防水测试并包装。
本发明的工作原理是:
低压纳米等离子体技术是工艺气体经电磁放电在低压(低温)状态下,建立稳定有效的等离子体。在该条件下,工艺气体部分分解成基团,并部分电离化、纳米状。这些活性物质能够与材料的表面发生作用,在自然界中该作用表现为化学反应和物理过程。在等离子体处理设备中,与真空泵组相连接的工作箱体可以抽真空,内部充满功能性(防水)助剂。为了有效地发挥等离子体作用,防水助剂可从气体先驱物或从液体或固体单体中得到,单体供给装置保证被控制的工艺气体能进人箱体,在真空状态下被气化,使助剂沉积在纺织品表面,形成纳米级防水薄膜。
部分纺织面料防水处理后的数据对比:
防水透气测试结果:
项目 |
透气性(mm/s) |
渗水性(Pa) |
沾水性 |
原样 |
365.23 |
1673 |
4级 |
处理后 |
351.37 |
2384 |
4-5级 |
(5)测试方法:透气性,采用YG(B)461E型数字式织物透气性能测定仪,本仪器适用于测试特种工业用织物、一般织物、针织物、涂层织物、非织造物以及工业滤纸等材料的透气性、其性能符合或超出GB/T5453-97《织物透气性的测定》国家标准对测试仪器的要求。操作步骤:
2.1接通仪器电源。
2.2按要求准备好试样并剪成规定尺寸,选择试样定值圈并安装在仪器上。
2.3进行参数设定。
2.4按下【启动】键,仪器启动,仪器自动将试样压紧,开始测试,至达到设定压差时,自动将试样松开,仪器自动换算出测试结果并停止。
2.5进行下一块试样的测试,直到有效测试数达到要求后,按GB/T5453-97进行数据处理。
2.6测试结束,关闭电源,并清洁仪器和各附件,将定值圈卸下放入备件抽屉。
渗水性; 采用YG(B)812D-20型数字式渗水性测定仪,本仪器适用于测定经过防水处理的各种织物的抗渗水性,如帆布、油布、帐篷布、防雨服装布及土工布材料等。操作步骤:
2.1测试前需按加水键将水箱内装满水。
2.2按 键,进入校正状态下清零,夹好试样。
2.3进入设定中方法选择项,选择增压法,设定好上升速率,按启动键开始测试,当试样上面出现第3滴水珠时按停止键,仪器自动保存测试数据,测试完毕,活塞自动回位。
2.4每次做完试验后应关上电源开关,并将仪器的电插头拔出电源插座。
沾水性; 采用YG(B)813型织物沾水度测定仪,本仪器适用于测定各种已经或未经据水整理织物表面的抗湿性(沾水等级)。本仪器性能符合:GB/T4745-1997《纺织织物表面抗湿性测定方法-沾水试验法》国家标准对测试仪器的要求。操作步骤:
2.1按标准方法取样并调湿。
2.2将试样装夹在试样支座上,一般应使织物正面朝上。
2.3将250ml测试水迅速平稳地注入漏斗,应使淋水连续进行。
2.4淋水一停,迅速将试样连同夹环于支座一起拿开,使织物正面水平朝下,两边各轻敲一下,然后观察试样的湿润程度。
2.5测试结束后将仪器从接水盘中拿出,倒掉接盘内的废水。
本发明口罩进入低压等离子处理机,在等离子体处理设备中,与真空泵组相连接的工作箱体抽真空,低压等离子处理机将防水助剂在氦气的辅助下打成等离子体。为了有效地发挥等离子体作用,防水助剂从液体单体中得到,单体供给装置保证被控制的工艺气体能进入箱体,在真空状态下被气化,使助剂沉积在口罩表面,形成纳米级防水薄膜。
(1)经过该项技术处理过的口罩外观无明显影响,能渗透到口罩核心内部,而又保持柔软性和永久性。
(2)纳米薄膜可抵御汗、酸和盐分的侵蚀,升温耐受性可达200℃。
(3) 防水助剂本身符合ISO 10933标准的生物相容性。
(4)保护口罩免受液体伤害,其沾水性能达到GB/T 4745-2012 纺织品 防水性能的检测和评价 最高级别5级;疏油性可达8级(ISO14419-2010标准)。
(5) 纳米等离子薄膜表现出色的抗氧化性和抗腐蚀能力,它的抗腐蚀效果可与ENIG(化镍钯浸金保护涂层)涂层相比较。
(6)口罩的防水透气处理,采用先进的低压等离子技术,其纳米级薄膜形成的微孔能让直径0.0004μm的水蒸气顺利通过。这表明了此技术制作出孔隙直径在水蒸气和雨水之间,起到既能抵御PM2.5颗粒物,又能保证通畅的透气。
当然,上述说明并非是对本发明的限制,本发明也并不限于上述举例,本技术领域的普通技术人员,在本发明的实质范围内,作出的变化、改型、添加或替换,都应属于本发明的保护范围。