CN104605534A - 一种多功能口罩及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能口罩及其生产工艺。该口罩由以下4层依次叠加在一起，第1层为棉布层；第2层为载银活性碳纤维层；第3层为含硅藻土和凹凸棒土的脱脂棉层；第4层为含电气石和珍珠粉的膨化脱脂棉层。本发明的第1层为装饰层；在呼吸作用下，第2层的载银活性碳纤维吸附吸入的空气中的微颗粒、空气中的有机污染物以及进行银离子灭菌等；然后进入第3层，通过凹凸棒土及硅藻土的有机结合吸附空气中的重金属离子(尤其是Pb²⁺)及有毒物质；然后进入第4层，在电气石及珍珠粉的存在下，进一步强化了杀菌及滤除有机污染物的功能，同时还起到一定程度的美容保健功能。

Description

一种多功能口罩及其生产工艺

技术领域

本发明涉及一种口罩及其生产工艺，属于衣物技术领域。

背景技术

目前，空气污染已经成为危害人体健康的重要因素。为应对空气污染对人体造成的危害，人们采取了种种措施。如对地表环境的治理，对造成扬尘天气的重要成因源——内蒙古、新疆沙漠或黄土高原的改造，这种改造不是几年几十年能奏效的，甚至几百年也难以改变这些裸露的地表状态。在城乡建设中也形成地表裸露，造成空气中浮尘微颗粒污染。工业排放、交通工具、餐饮加工、发电等行业也加重了空气污染程度，我国北方地区以PM10、PM2.5为主要污染物造成的“不合格天气”占了大部分，附着在空气中微颗粒上及漂浮的细菌、病毒等，随时通过呼吸道危及人体健康。这都不是通过治理彻底解决的。加强个人防护，才是行之有效的方法，佩戴口罩简便易行，是人们目前采用较为普遍的方式。

但目前流行的口罩，多为纱线或无纺布制成。这类口罩的缺陷是：一、纱布口罩的经纬线之间形成“井”字形空间，空气中微颗粒及细菌病毒易通过，达不到理想的阻留效果。即使多层也达不到理想的防护作用，但过厚又影响呼吸，闷热等，不受人们欢迎。二、无纺布口罩。市售的无纺布口罩占很大比例为化纤材料制作的无纺布口罩。由于其纤维间隙大，使PM2.5以及PM10粒径的颗粒物易通过，实际效果不理想。市场上还有一种活性碳口罩，是以化纤与活性炭颗粒经热合作用聚在一起的，以医院使用较多，被称为一次性口罩。这种口罩对空气中的有机有害物和一些微颗粒有一定的滤除作用，但佩戴极短时间，活性炭微孔易被空气中的微颗粒堵塞后易失效。上述这几种口罩均没有灭菌功能，空气中的细菌、病毒在呼吸作用下集中到口罩上，反而给人造成更严重的危害。

发明内容

为了克服上述口罩的不足，本发明提供了一种多功能口罩及其生产工艺，该口罩可阻留空气中微颗粒、重金属以及甲醇等有毒气体，又能杀灭附着在口罩上的细菌、病毒。

本发明的技术方案是：一种多功能口罩，其特征是，由以下4层依次叠加在一起，

第1层(面向空气表层)为棉布层；棉布层要具有良好的透气性；

第2层：载银活性碳纤维层；银与活性碳纤维的质量比为1-5：100；

第3层：含硅藻土和凹凸棒土的脱脂棉层；脱脂棉、硅藻土和凹凸棒土的质量比为100：2-5：1-3；

第4层(内层)：含电气石和珍珠粉的膨化脱脂棉层；膨化脱脂棉、电气石和珍珠粉的质量比为100：3-8：1-5。

上述第1-4层的质量比为2：0.5-3：1-3：1-3。

以上1-4层的连接，可以是缝制在一起，或者通过活动连接的方式叠加在一起(如通过粘扣带将边缘粘结在一起)。

上述载银活性碳纤维，可以直接采用市售产品，也可以自制，自制方法为：将银做成1-50nm的纳米级银粉；将活性碳纤维和纳米级银粉加入水中充分搅拌，使银粉嵌入活性碳纤维的空隙后，然后压成薄片，烘干。

上述凹凸棒土和硅藻土的粒度小于5微米。

上述电气石及珍珠粉采用1-50nm的纳米级材料。

上述第4层的脱脂棉经过膨化处理的膨化脱脂棉，使棉纤维更加致密。脱脂棉膨化的方法为：将脱脂棉加入容器中密闭蒸煮，当容器内压力至1Mpa后恢复常压，干燥后得到膨化脱脂棉。经膨化后的棉纤维的直径为5微米左右，使纳米级的电气石和珍珠粉嵌入膨化后的脱脂棉的空隙，以防脱落。

上述第3层的脱脂棉为未经膨化的脱脂棉，其棉纤维直径为20微米左右。使凹凸棒土和硅藻土嵌入脱脂棉的空隙。第2、4层的压力作用，进一步防止了凹凸棒土和硅藻土的脱落。

生产工艺：

(1)第3层制作：将脱脂棉、硅藻土和凹凸棒土加入水中充分搅拌，使脱脂棉、硅藻土和凹凸棒土嵌入脱脂棉的空隙后，然后压成薄片，裁剪成片；

(2)第4层制作：将膨化脱脂棉、纳米级的电气石及珍珠粉，加入水中充分搅拌，使纳米级的电气石及珍珠粉嵌入膨化脱脂棉的空隙后，然后压成薄片，裁剪成片；

(3)将第1-4层叠放在一起，压紧，并将边缘连接在一起。

各材料性能：

1.凹凸棒土

凹凸棒为一种晶质水合镁铝硅酸盐矿物，具有独特的层链状结构特征，在其结构中存在晶格置换，帮晶体中含有不定量的Na⁺、Ca²⁺、Fe³⁺、Al³⁺，晶体呈针状，纤维状或纤维集合状。凹凸棒石具有独特的分散、耐高温、抗盐碱等良好的胶体性质和较高的吸附脱色能力。它可以除臭除味，除重金属离子和有害致癌物质。

2.硅藻土

硅藻土一般是由统称为硅藻的单细胞藻类死亡以后的硅酸盐遗骸形成的，其本质是含水的非晶质SiO₂，还含有少量的Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO、MgO等和有机质。硅藻土的密度1.9-2.3g/cm³，堆密度0.34-0.65g/cm³，比表面积40-65m/g，孔体积0.45-0.98m，吸水率是自身体积的2-4倍，熔点1650-1750℃，在电子显微镜下可以观察到特殊多孔的构造。硅藻土可以吸附重金属离子，如Pb²⁺、Cd²⁺等。同时硅藻土对水分的吸收和释放能够产生瀑布效果，将水分子分解成正负离子。由于水分子被包裹，形成正负离子群，然后以水分子为载体，在空气中四处浮游，拥有杀菌能力。在空气中到处浮游的正负离子群遇到了过敏物质以及其他细菌、霉菌等有害物质，就能立即将其进行包围和隔离。然后，正负离子群中性能最活跃的氢氧根离子与这些有害物质进行剧烈的化学反应，最后将它们彻底分解成水分子等无害物。

3.电气石

在我国被称之为碧玺，电气石晶体两端都带有正负电核，表面流动着0.06mA的微电流，有吸引或排斥微颗粒的作用。当空气中的微颗粒通过电气石滤层时，被电荷吸引或排斥，使其不能直接进入人的呼吸道，达到保护人体健康的目的。同时电气石能释放负离子，直接被人体吸收，负离子能调节人体离子平衡，放松身心，活化细胞，并抑制身体的氧化和除异味。电气石受热后，能释放红外线，渗透到身体深层内部，促进血液循环，促进新陈代谢。电气石能去除空气中的有机有害物，如油漆中的苯类物质等。负离子还有除臭除异味的作用。

电气石发挥作用的基本条件，运用到口罩中均会产生：1、空气对流(吸入或呼出空气)、温差(包括呼出气体和吸入气体温差)；2、水份：人呼出的气体中的水分，空气中的水分或汗水中的湿气都能起作用；3、压力：口罩几层材料的压力或身体运动的压力；4、摩擦作用：人体运动或面部肌肉运动等都会使电气石产生红外线从而起到保健作用。

电气石被粉碎的越细，所释放的能量也就越大，本发明将电气石粉碎至50nm以下，在空气对流、温差、压力及摩擦作用下使其产生作用：如释放负离子、远红外线等。

4.载银活性炭纤维

活性炭有对有机物和微颗粒的吸附作用，被广泛的应用在水净化、空气净化等工艺上。但活性炭颗粒(如无烟煤、果壳、木材、秸秆原料制作的活性炭)不能直接与制作口罩的的化纤材料结合，即使勉强组合在一起也存在着很多不足。如市面有不少配戴化纤与活性炭颗粒组合的口罩，活性炭颗粒易脱落，分布不均匀，厚度达不到，阻留效果差等，而近时期发展起来的活性炭纤维则弥补了活性炭颗粒的不足。

(1)活性炭纤维可制成毡或布形态。并可根据需要制成厚薄不一(克重数不同)的材料。这种材料可直接形成滤层，活性炭纤维分布均匀，吸附效果好。

(2)活性炭微孔远不如活性炭纤维，据测定活性炭纤维微孔如摊开，可达1800m²/g，可与空气中有害物充分接触而达到净化空气的目的。比表面积越大，吸附能力越强，同等材料制成的活性炭与活性炭纤维对比在实际应用中，后者效果要比前者大一个数量级。

因此，本产品采用目前市售口罩还没有使用的活性炭纤维，使产品对空气的净化作用，远远大于活性炭颗粒口罩和纯棉口罩。

活性炭纤维质地柔和轻盈制成口罩后，使产品更符合消费者配戴轻便舒适的要求。在同等吸附效果时，活性炭口罩比活性炭纤维口罩中1.5倍，二者比较，活性炭纤维口罩节约了用材，使成本下降而效果更好。

本发明通过活性炭纤维上载入纳米级银粉，起到吸附和杀菌的双重效果。同时在口罩中加入50nm的银粉，其界面作用是一块完整银的几百倍。这种纳米级银粉或与细菌活体充分接触，阻断这些微生物的蛋白质供应链，使这些活体失去活性而达到灭菌目的。

5.脱脂棉

普通口罩有用棉纤维织成的纱布为材料缝制成口罩的。但纯棉纤维吸水性能不如脱脂棉。检测证明，脱脂棉的吸水能力最少是纯棉花的2倍。采用这种脱脂棉，才能为本产品提供足够的净化空气过程中的水分。脱脂时，力求完全彻底，脱脂不完全，也会影响其对水的吸附程度。

脱脂后的棉纤维，原被有机质如脂类在纤维中的位置形成微孔，可容留空气中携带的微粒、病菌、病毒、微电极颗粒吸水后形成有利于去除空气中重金属等有害物。

脱脂后的棉纤维直径较大(20微米左右)，在制成口罩材料后，纤维间形成较大的间隙，不利于阻留空气中微颗粒，固此工艺中，采用密闭蒸煮膨化处理，使棉纤维分蘖细化，得到棉纤维只有原来直径的1/3～1/5(5微米左右)，用它制成的口罩滤材密度增加，可阻留空气中微颗粒，如PM10、PM2.5等，是普通棉纤维制成的口罩材料所不能达到的工艺要求。

6.珍珠粉

珍珠粉自古以来就是十分贵重的药材，具有安神定惊、清热解毒、消炎、杀菌、止血和生肌收敛等功效。将纳米级的珍珠粉附着在口罩的内层，不仅具有杀菌作用和美白皮肤的作用，对各种原因造成的皮肤破损如：刀伤，擦伤，烫伤，烧伤，湿疹，水痘等，可止血快，收口快，长肉快，消炎快，并不留疤痕。珍珠粉还具有去油，去汗，抑制皮脂分泌过旺的作用。

本发明的有益效果是：

(1)本发明的第1层为装饰层，也起到一定的滤除微颗粒的作用；在呼吸作用下，第2层的载银活性碳纤维吸附吸入的空气中的微颗粒、空气中的有机污染物以及进行银离子灭菌等；然后进入第3层，通过凹凸棒土及硅藻土的有机结合吸附空气中的重金属离子(尤其是Pb²⁺)及有毒物质；然后进入第4层，在电气石及珍珠粉的存在下，进一步强化了杀菌及滤除有机污染物的功能，同时还起到一定程度的美容保健功能。

(2)银、珍珠粉及电气石采用纳米级材料，扩大了接触面积，增强了使用效果，同时脱脂棉、硅藻土等具有一定的吸湿性，使银粉、电气石等保持较好的使用效果。本发明制备工艺简单，易于操作。

(3)第3层采用一般的脱脂棉，棉纤维直径大，吸附硅藻土、凹凸棒土能力强；第4层采用膨化的脱脂棉，棉纤维直径小，可以吸附纳米级的电气石粉和珍珠粉，同时致密性好，将微颗粒进行彻底的拦截。

具体实施方式

本发明根据季节和现场，可制成不同结构的口罩。如儿童和脸型小的，可制成适合小一些的口罩，而脸型较大的，可以配戴宽松的等等。冬季需要保暖型的，可在制作时多加入纯棉脱脂纤维，而夏季则适当减少棉纤维量以求口罩较薄，使配戴者不闷热；根据使用的现场不同，应生产针对性的口罩，如医院和疾病流行期，可使用第2层较厚的口罩，如在重金属区域，应使用第3层较厚的口罩。

本实施例的银粉、电气石及珍珠粉采用10-30nm的纳米级材料。本实施例的凹凸棒土和硅藻土的粒度小于5微米。

本实施例的脱脂棉膨化具体为：将脱脂棉加入容器中密闭蒸煮，当容器内压力至1Mpa后恢复常压，干燥后得到膨化脱脂棉。

实施例1医院及通过空气传播流行病区域专用口罩

加大银粉用量，以增强杀菌效果：

(1)第1层：具有良好的透气性的棉布；每片3g；

(2)第2层：将活性碳纤维3000g和纳米级银粉120g加入水中充分搅拌，使银粉嵌入活性碳纤维的空隙后，然后压成薄片，烘干，分割成1000片10cm*12cm的薄片；

(3)第3层制作：将脱脂棉3000g、硅藻土120g和凹凸棒土60g加入水中充分搅拌，使脱脂棉、硅藻土和凹凸棒土嵌入脱脂棉的空隙后，然后压成薄片，分割成1000片10cm*12cm的薄片；

(4)第4层制作：将膨化脱脂棉3000g、纳米级的电气石150g及纳米级的珍珠粉60g，加入水中充分搅拌，使纳米级的电气石及珍珠粉嵌入膨化脱脂棉的空隙后，然后压成薄片，分割成1000片10cm*12cm的薄片；

(5)将第1-4层叠放在一起，压紧，并将边缘通过粘扣带粘结在一起。

实施例2在正常情况下配戴的口罩：

日常活动中，很难时时刻刻都会获得天气污染的状况，在对空气污染程度不明的情况下，应以预防为主。这种口罩造价较低，相对较薄，对空气中有害物质吸附能力强。

医院及通过空气传播流行病区域专用口罩，以加大银粉用量为主要工艺：

(1)第1层：具有良好的透气性的棉布；每片3g；

(2)第2层：将活性碳纤维1000g和纳米级银粉10g加入水中充分搅拌，使银粉嵌入活性碳纤维的空隙后，然后压成薄片，烘干，分割成1000片10cm*12cm的薄片；

(3)第3层制作：将脱脂棉2000g、硅藻土40g和凹凸棒土20g加入水中充分搅拌，使脱脂棉、硅藻土和凹凸棒土嵌入脱脂棉的空隙后，然后压成薄片，裁剪成片，分割成1000片10cm*12cm的薄片；

(4)第4层制作：将膨化脱脂棉3000g、纳米级的电气石150g及珍珠粉60g，加入水中充分搅拌，使纳米级的电气石及珍珠粉嵌入膨化脱脂棉的空隙后，然后压成薄片，裁剪成片；分割成1000片10cm*12cm的薄片；

(5)将第1-4层叠放在一起，压紧，并将边缘通过粘扣带粘结在一起。

夏季用口罩，口罩的质量在此基础上减少1/3。

实施例3重金属污染区域用口罩

该口罩适用于重金属污染区域或者铜、铅、铝矿区冶炼场合，加大硅藻土和凹凸棒土用量：

(1)第1层：具有良好的透气性的棉布；每片3g；

(2)第2层：将活性碳纤维2000g和纳米级银粉30g加入水中充分搅拌，使银粉嵌入活性碳纤维的空隙后，然后压成薄片，烘干，分割成1000片10cm*12cm的薄片；

(3)第3层制作：将脱脂棉4000g、硅藻土300g和凹凸棒土160g加入水中充分搅拌，使脱脂棉、硅藻土和凹凸棒土嵌入脱脂棉的空隙后，然后压成薄片，裁剪成片，分割成1000片10cm*12cm的薄片；

(4)第4层制作：将膨化脱脂棉3000g、纳米级的电气石150g及纳米级的珍珠粉60g，加入水中充分搅拌，使纳米级的电气石及珍珠粉嵌入膨化脱脂棉的空隙后，然后压成薄片，裁剪成片；分割成1000片10cm*12cm的薄片；

(5)将第1-4层叠放在一起，压紧，并将边缘缝制在一起。

Claims (5)

1.一种多功能口罩，其特征是，由以下4层依次叠加在一起，

第1层：面向空气表层，为棉布层；

第2层：载银活性碳纤维层；银与活性碳纤维的质量比为1-5：100；

第3层：含硅藻土和凹凸棒土的脱脂棉层；脱脂棉、硅藻土和凹凸棒土的质量比为100：2-5：1-3；

第4层：含电气石和珍珠粉的膨化脱脂棉层；膨化脱脂棉、电气石和珍珠粉的质量比为100：3-8：1-5；

所述第1-4层的质量比为2：0.5-3：1-3：1-3；所述凹凸棒土和硅藻土的粒度小于5微米；所述电气石及珍珠粉采用1-50nm的纳米级材料。

2.如权利要求1所述的一种多功能口罩，其特征是，所述第1-4层依次缝制在一起，或者通过活动连接的方式叠加在一起。

3.如权利要求1所述的一种多功能口罩，其特征是，所述载银活性碳纤维由下述方法制备而成：将银做成1-50nm的纳米级银粉；将活性碳纤维和纳米级银粉加入水中充分搅拌，使银粉嵌入活性碳纤维的空隙后，然后压成薄片，烘干。

4.如权利要求1所述的一种多功能口罩，其特征是，所述膨化脱脂棉的制备方法为：将脱脂棉加入容器中密闭蒸煮，当容器内压力至1Mpa后恢复常压，干燥后得到膨化脱脂棉。

5.如权利要求1-4中任意一项所述的多功能口罩的生产工艺，其特征是，

(1)第3层制作：将脱脂棉、硅藻土和凹凸棒土加入水中充分搅拌，使脱脂棉、硅藻土和凹凸棒土嵌入脱脂棉的空隙后，然后压成薄片，裁剪成片；

(2)第4层制作：将膨化脱脂棉、纳米级的电气石及珍珠粉，加入水中充分搅拌，使纳米级的电气石及珍珠粉嵌入膨化脱脂棉的空隙后，然后压成薄片，裁剪成片；

(3)将第1-4层叠放在一起，压紧，并将边缘连接在一起。