CN104544627A - 一种雾霾防护罩 - Google Patents
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Abstract
空气污染日趋严重，雾霾中的有害成分越来越复杂，有时甚至会影响到过滤芯片的过滤效果。本发明提供了一种雾霾防护罩，提供了一种雾霾防护罩，包括罩本体、过滤部件、贴合部，所述的过滤部件为中空管状，空气从管内腔进入，经管壁过滤后进入罩本体内侧区域，或空气经管壁过滤后从管腔内进入罩本体内侧区域，所述的过滤部件由硬质的无机材料制成，其管壁上遍布可供通气的孔隙。使用本雾霾防护罩可以有效的滤除可吸入颗粒物，并且经久耐用。
Description
技术领域
本发明属于防护用品领域，具体涉及一种雾霾防护罩。
背景技术
雾是大量悬浮在近地面空气中的微小水滴或冰晶微粒形成的，其空气相对湿度接近100％；霾是大量极细微的干尘粒均匀的浮游在空中形成的，当水汽凝结加剧、空气湿度改变时，雾和霾就会相互转换，这样的天气被称为雾霾天气。雾霾天气是一种大气污染状态，二氧化硫、氮氧化物以及可吸入颗粒物这三类物质是雾霾主要组成，前两类是气态污染物，而可吸入颗粒物(PM10)，尤其是可入肺颗粒物(PM2.5)则是加重雾霾天气污染的罪魁祸首。它们与雾气结合在一起，让天空瞬间变得灰蒙蒙的。近年来，随着空气质量的恶化，在人口密度大的地区，尤其是大、中城市不断的出现雾霾天气。
雾霾天气严重威胁人们的身体健康和生命。雾气看似温和，里面却含有各种对人体有害的细颗粒、有毒物质达20多种，包括了酸、碱、盐、胺、酚等，以及尘埃、花粉、螨虫、流感病毒、结核杆菌、肺炎球菌等，其含量是普通大气水滴的几十倍。与雾相比，霾对人的身体健康的危害更大。由于霾中细小粉粒状的飘浮颗粒物直径一般在0.01微米以下，可直接通过呼吸系统进入支气管，甚至肺部。所以，霾影响最大的就是人的呼吸系统，造成的疾病主要集中在呼吸道疾病、脑血管疾病、鼻腔炎症等病种上。同时，灰霾天气时，气压降低、空气中可吸入颗粒物骤增、空气流动性差，有害细菌和病毒向周围扩散的速度变慢，导致空气中病毒浓度增高，疾病传播的风险很高。
佩戴口罩是最简单可行的防止雾霾天气对人类健康的影响的方法。然而普通的纱布口罩防护空气中的颗粒物效果较差。普通的纱布口罩阻流原理就是一个机械阻挡作用，通过这一层一层的机械阻挡，可以把大的颗粒阻挡住，但是直径小于5微米的颗粒物阻挡不住，更不用说PM2.5的颗粒物。医用外科口罩和医用一次性口罩可以阻挡直径大于4微米的颗粒，它们在医院环境下的口罩密闭性实验室进行的测验结果表明，按照一般的医学标准，对于0.3微米的颗粒物，医用外科口罩透过率为18.3％，普通一次性医用口罩为85.6％，这表明这两种医用口罩对雾霾中细小的颗粒物阻挡效果有限。
现有技术中也有一些口罩具有防PM2.5的作用，例如，公开号为CN104055247A的专利公开了一种“高透气性防PM2.5、防雾霾、防病毒、防病菌的亚纳滤膜口罩”该面罩由外表层、中间高透气性聚合物超薄亚纳滤复合膜滤芯及内表层构成口罩的主体，其高透气性聚合物超薄亚纳滤复合膜滤芯设于外表层和内表层之间。所述的聚合物超薄亚纳滤复合膜滤芯由高透气性亚纳米级多孔聚合物超薄膜层和多孔载体层相互紧密叠加而成，所述的高透气性亚纳米级多孔聚合物超薄膜层与所述的口罩体的外表面相邻，所述的多孔载体层与所述的口罩体的内侧背面相邻。该口罩的主要过滤芯为亚纳米级多孔聚合物超薄膜层，具有防雾霾、病毒、细菌的作用。公开号为CN203709321U的专利公开了一种防雾霾抑菌口罩。包括罩体、滤片以及连接带；其中，所述罩体由外层布和内层布缝合而成，且于所述内层布上设有一开口；所述滤片通过所述开口插入外层布和内层布之间；所述滤片包括纳米银抗菌面料层、用于过滤2.5微米颗粒物的滤芯层以及无纺布层；所述滤芯层夹在纳米银抗菌面料层和无纺布层之间；所述纳米银抗菌面料层的边缘和无纺布层的边缘热压合在一起；所述连接带设置于罩体的两边。该口罩的主要过滤芯为纳米银抗菌面料层及用于过滤2.5微米颗粒物的滤芯层，具有防雾霾、抑制细菌的作用。
虽然以上口罩均提及有阻挡PM2.5，防雾霾的作用，但是雾霾天气不仅仅含有2.5微米颗粒物还含有二氧化硫、氮氧化物，甚至酸、盐、胺、酚等物质。人类平均每分钟呼吸次数为20～40次，过滤芯片平均每分钟大约的20L过滤量，人们的呼吸时还会产生大量的水汽，过滤芯片长期处于这种环境下，如果发生细微的化学反应，则会影响滤芯的结构，滤芯的孔隙将会被改变，这样的过滤芯片在使用一段时间后如果不及时更换的话，将会影响其过滤性能，达不到防可吸入颗粒物的效果。
发明内容
发明目的：空气污染日趋严重，雾霾中的有害成分越来越复杂，有时甚至会影响到过滤芯片的过滤效果，本发明针对上述问题，提供了一种雾霾防护罩，可以有效的滤除可吸入颗粒物，并且稳定耐用。
技术方案：本发明提供了的雾霾防护罩包括罩本体、过滤部件及贴合部，所述的过滤部件为中空管状，空气从管内腔进入，经管壁过滤后进入罩本体内侧区域，或空气经管壁过滤后从管腔内进入罩本体内侧区域，所述的过滤部件由硬质的无机材料制成，过滤部件管壁上遍布可供通气的孔隙。
所述可供通气的孔隙的孔径小于5μm。
所述的过滤部件可以设置于罩本体的内侧或外侧，可以垂直设置或者水平设置。
过滤部件垂直设置于内侧时，上端管口封闭置于罩本体内，下端管口开口置于罩本体外，使得管内腔与罩本体外侧大气相连通；过滤部件水平设置于内侧时，左右两端管口开口与罩本体相连接，使得管内腔与罩本体外侧大气相连通；所述过滤部件与罩本体接触处密封。
过滤部件垂直设置于外侧时，上端管口开口设置于罩本体内，下端管口封闭设置于罩本体外，使得管内腔与罩本体内侧区域相连通、管外壁与大气相连通；过滤部件水平设置于外侧时，左右两端管口开口与罩本体相连接，使得管内腔与罩本体内侧区域相连通、管外壁与大气相连通；所述过滤部件与罩本体接触处密封。
所述的防护罩的下方设有出气口，所述的出气口设有用于罩本体内侧向外侧排气的单向阀。
所述的贴合部件为环型弹性密封圈，在罩本体的周围形成密合框，使罩本体紧密扣在使用者的面部，起密封作用，由弹性的柔软材料制成。所使用的材料无毒无污染。
所述的罩本体由不透气的材料制成，不透气的材料为塑料、橡胶、树脂，所使用的不透气材料无毒无污染。此外，罩本体也可以用过滤精度小于2.5μm的材料制成，以保证PM2.5不会从罩本体处漏入罩内。
所述的硬质的无机材料为砂膜或陶瓷膜。所述的砂膜是由石英砂或硅砂的微颗粒制成，所述微颗粒的平均粒径小于5μm。
本发明还提供了以下两种构造的雾霾防护罩：
作为本发明的另一种构造，雾霾防护罩包括罩本体、过滤部件及贴合部件。
所述的过滤部件由过滤盒和过滤芯片组成，过滤盒的内侧面为与面罩内侧面相适应的弧形面，所述的过滤芯片由硬质的无机材料制成，所述过滤芯片上遍布可供通气的孔隙。
所述的过滤部件至少为一个；所述过滤部件为双数时，左右对称设置。
所述的贴合部件为环型弹性密封圈，在罩本体的周围形成密合框，使罩本体紧密扣在使用者的面部，起密封作用，由弹性的柔软材料制成。
作为本发明的第三种构造，雾霾防护罩包括罩本体及贴合部件，所述的罩本体为弧形面，其周边与脸部相吻合，所述的罩本体由硬质的无机材料制成，所述罩本体上遍布可供通气的孔隙。
所述的贴合部件为环型弹性密封圈，在罩本体的周围形成密合框，使罩本体紧密扣在使用者的面部，起密封作用，由弹性的柔软材料制成。
无论上述哪种防护罩，本发明所述的防护罩可以是口罩、面罩或面具等。作为口罩使用时，保护区域为口、鼻，贴合部与面部紧密贴合，保证密封。作为面罩或面具使用时，保护区域为口、鼻、眼，眼部区域采用常规的透明材料制成。所述的防护罩本体上还设置有系带，以保证面罩与面部的紧密贴合。
为了使过滤部件上遍布可供通气的孔隙，并且控制孔隙的大小，本发明还提供了具体的制备方法：
将石英砂或硅砂的微颗粒均匀填充入成型模具中，在120℃～200℃的温度下，施加0.5～3公斤的压力，瞬间挤压成型。或者将陶瓷颗粒或粉末均匀填充入成型模具中，在1600℃～2000℃的高温下，烧结成型。
所述的石英砂或硅砂的微颗粒、陶瓷颗粒或粉末的平均粒径小于5μm。颗粒之间的孔隙一般和颗粒大小处于同一或相邻的数量级，颗粒间结合后的孔隙大小处于微米数量级，经检测，构成本发明过滤膜的颗粒之间形成的孔隙在小于5μm。空气中的氧气分子大小为0.28nm，氮气的分子大小为0.3nm，可以顺畅的通过本发明所提供的无机膜，保证了通气性，同时有效的滤除了可吸入颗粒。
有益效果：本防护罩的过滤部件具有精确的孔结构和均匀的孔分布，能确保高效滤除颗粒。本发明通过同时控制原料颗粒的平均粒径，使得过滤膜既具有足够的强度，又具有足够的透气性，满足过滤可吸入颗粒物的需要，并且满足人们呼吸对于孔径和孔隙率要求。同时，本发明所用的材料化学性能稳定，不会因为环境的影响而改变孔隙的大小，保证了滤除效果的稳定性。此外，本发明生产过程中不另加粘结剂、表面活性剂、润湿剂、固化剂等化学用品，避免了有机化学物质的引入，所制得的过滤部件更适合人们呼吸使用。
附图说明
图1过滤原理示意图
图2过滤部件位于罩体内垂直设置示意图
图3过滤部件位于罩体内水平设置示意图
图4过滤部件位于罩体外垂直设置示意图
图5过滤部件位于罩体外水平设置示意图
具体实施方式：
本发明所提供的雾霾防护罩包括罩本体、过滤部件、贴合部。所述的过滤部件由硬质的无机材料制成，如图1所示，为中空管状，其管壁上遍布可供通气的孔隙。空气从管内腔进入，经管壁过滤后进入罩本体内侧区域，或空气经管壁过滤后从管腔内进入罩本体内侧区域，
本发明所述过滤部件采用的硬质无机材料为砂膜或陶瓷膜，所述可供通气的孔隙的孔径为小于5μm。制备方法如下：
将石英砂或硅砂的微颗粒均匀填充入滤芯成型模具中，在120℃～200℃的温度下，施加0.5～3公斤的压力，瞬间挤压成型。得到的管状过滤部件，经检测，管壁上孔隙的孔径为2～4μm。
或者将陶瓷颗粒或粉末均匀填充入成型模具中，在1600℃～2000℃的高温下，烧结成型。得到管状过滤部件，经检测，管壁上孔隙的孔径为1.5～2.5μm。
所述的管状过滤部件可以水平或垂直放置于防护罩中。
垂直设置时，如图2所示，上端管口封闭，下端开口置于罩本体外，使得管内腔与空气相连通；过滤部件与罩本体接触处密封。
过滤部件水平设置时，如图3所示，左右两端开口与罩本体相连接，使得管内腔与空气相连通；过滤部件与罩本体接触处密封。
所述的管状过滤部件还可以设置于防护罩的外侧。
过滤部件垂直设置时，如图4所示，上下两端管口开口与罩本体相连接，使得管内腔与罩本体内侧相连通；所述过滤部件与罩本体接触处密封。还可以一端管口开口设置于罩本体内，另一端管口封闭设置于罩本体外，使得管内腔与罩本体内侧相连通。
过滤部件水平设置时，如图5所示，左右两端管口开口与罩本体相连接，使得管内腔与罩本体内侧相连通；所述过滤部件与罩本体接触处密封。
防护罩的下方设有出气口，所述的出气口设有用于罩本体内侧向外侧排气的单向阀。
本发明还有以下两种实施方式：
第二种防护罩包括罩本体、过滤部件及贴合部件。所述的过滤部件由过滤盒和过滤芯片组成，过滤盒的内侧面为与面罩内侧面相适应的弧形面，所述的过滤芯片由硬质的无机材料制成，所述过滤芯片上遍布可供通气的孔隙。
所述的过滤部件至少为一个；所述过滤部件为双数时，左右对称设置。
所述的贴合部件为环型弹性密封圈，在罩本体的周围形成密合框，使罩本体紧密扣在使用者的面部，起密封作用，由弹性的柔软材料制成。
所述的过滤芯片采用以下方法制备：将石英砂或硅砂的微颗粒均匀填充入滤芯成型模具中，在120℃～200℃的温度下，施加0.5～3公斤的压力，瞬间挤压成型。得到的片状过滤部件，经检测，管壁上孔隙的孔径为2～5μm。所得到的过滤芯片为片状，设置于过滤盒之中。
防护罩的下方设有出气口，所述的出气口设有用于罩本体内侧向外侧排气的单向阀。
第三种雾霾防护罩，包括罩本体及贴合部件，其特征在于所述的罩本体为弧形面，其周边与脸部相吻合，所述的罩本体由硬质的无机材料制成，所述罩本体上遍布可供通气的孔隙。
所述的罩本体采用以下方法制成：将陶瓷颗粒或粉末均匀填充入成型模具中，在1600℃～2000℃的高温下，烧结成型。得到管状过滤部件，经检测，管壁上孔隙的孔径为2～2.5μm。
所述的贴合部件为环型弹性密封圈，在罩本体的周围形成密合框，使罩本体紧密扣在使用者的面部，起密封作用，由弹性的柔软材料制成。
防护罩的下方设有出气口，所述的出气口设有用于罩本体内侧向外侧排气的单向阀。
无论上述何种防护罩，本发明所述的防护罩可以是口罩、面罩或面具等。作为口罩使用时，保护区域为口、鼻，贴合部与面部紧密贴合，保证密封。作为面罩或面具使用时，保护区域为口、鼻、眼，眼部区域采用常规的透明材料制成。所述的防护罩本体上还设置有系带，以保证面罩与面部的紧密贴合。
以上的具体实施方式仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种雾霾防护罩，包括罩本体、过滤部件、贴合部，其特征在于所述的过滤部件为中空管状，空气从管内腔进入，经管壁过滤后进入罩本体内侧区域，或空气经管壁过滤后从管腔内进入罩本体内侧区域，所述过滤部件由硬质的无机材料制成，其管壁上遍布可供通气的孔隙。
2.如权利要求1所述的雾霾防护罩，其特征在于所述可供通气的孔隙的孔径小于5μm。
3.如权利要求1所述的雾霾防护罩，其特征在于所述的过滤部件设置于罩本体内侧，使得管内腔与罩本体外侧大气相连通，过滤部件与罩本体接触处密封；该过滤部件垂直设置，上端管口封闭置于罩本体内，下端管口开口置于罩本体外；或水平设置，左右两端开口与罩本体相连接。
4.如权利要求1所述的雾霾防护罩，其特征在于所述的过滤部件设置于罩本体外侧，使得管内腔与罩本体内侧区域相连通、管外壁与大气相连通，过滤部件与罩本体接触处密封；该过滤部件垂直设置，上下两端管口与罩本体相连接；或水平设置，左右两端管口与罩本体相连接。
5.如权利要求1-4所述的雾霾防护罩，其特征在于所述的硬质的无机材料为砂膜或陶瓷膜。
6.如权利要求1-4所述的雾霾防护罩，其特征在于所述的贴合部件为环型弹性密封圈，在罩本体的周围形成密合框，使罩本体紧密扣在使用者的面部，起密封作用，由弹性的柔软材料制成。
7.如权利要求1-4所述的雾霾防护罩，其特征在于所述的罩本体由不透气的材料制成，所述不透气的材料为塑料、橡胶、树脂。
8.如权利要求1-4所述的雾霾防护罩，其特征在于所述的防护罩的下方设有出气口，所述的出气口设有用于罩本体内侧向外侧排气的单向阀。
9.一种雾霾防护罩，包括罩本体、过滤部件及贴合部件，其特征在于所述的过滤部件由过滤盒和过滤芯片组成，过滤盒的正面为与面罩前面相适应的弧形面，所述的过滤芯片由硬质的无机材料制成，所述过滤芯片上遍布可供通气的孔隙；所述的过滤部件至少为一个；所述过滤部件为双数时，左右对称设置。
10.一种雾霾防护罩，包括罩本体及贴合部件，其特征在于所述的罩本体为弧形面，其周边与脸部相吻合，所述的罩本体由硬质的无机材料制成，所述罩本体上遍布可供通气的孔隙。
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