CN105056625B

CN105056625B - 一种口罩滤层滤料及口罩

Info

Publication number: CN105056625B
Application number: CN201510400191.5A
Authority: CN
Inventors: 刘松林; 邱冬; 刘澄胜; 林丽雯; 黄福龙
Original assignee: Xiamen Biomtek Biomedical Technology Co Ltd
Current assignee: Xiamen Biomtek Biomedical Technology Co Ltd
Priority date: 2015-07-09
Filing date: 2015-07-09
Publication date: 2017-03-15
Anticipated expiration: 2035-07-09
Also published as: CN105056625A

Abstract

本发明公开了一种口罩滤层滤料及口罩。其为采用添加了负离子粉的海藻酸铜纤维或添加了负离子粉和活性炭的海藻酸铜纤维，按照湿法纺丝工艺，采用两步法凝固制备得到；其中第一步凝固液为浓度3.2～4.5质量%的CaCl₂溶液，55℃；第二步凝固液为浓度3～5质量%的CuCl₂溶液。用所得口罩滤层滤料制备得到的口罩，解决了大通流量使得呼气和吸气阻力小、对小于0.5um的粒子有更好的过滤和良好的抑菌效果、成本较低，尤其适合在雾霾天气条件下使用。

Description

一种口罩滤层滤料及口罩

技术领域

本发明涉及卫生用品领域，尤其涉及一种口罩滤层滤料及口罩。

背景技术

现行PM2.5口罩的滤料都采用超细旦纺粘PP无纺布制备，还可以添加一层无PM2.5过滤效果的含银抗菌剂无纺布层增加抗菌功能，还可以再添加一层无PM2.5过滤效果的碳纤维无纺布层增加消除异味功能。

超细旦纺粘PP无纺布作为口罩滤料，由于材料的不吸水性，人体呼出气体和环境空气的水份对滤料的过滤效率影响较小，滤料过滤的效果和气流透过均依赖于纤维间隙的大小，同时PP纤维属于密实结构，不透气。PM2.5是指空气中含有直径小于2.5um的气溶胶颗粒，研究表明，大于0.5um的粒子运动轨迹是直线运动，小于0.1um的粒子则是布朗运动（无定形曲线），介于两者之间的粒子则是复合运动轨迹。因此，大于PP滤料纤维间空隙且小于0.5um的粒子很难被滤除。因此，尽管在测试标准规定的气溶胶测试源发射0.075umNaCl气溶胶颗粒（飞行过程中团聚成0.3um的粒子，理论上最难去除的）的过滤效率达到规定的90%以上，仍然难以去除小于滤料间隙大小的对人体最有害的微小粒子。减小纤维间的空隙大小，虽然可以增加过滤更小微粒的效果，但必然造成呼气和吸气阻力的增加，导致佩戴者呼吸困难。

此外，虽然符合标准的口罩滤料可以使得大部分的细菌无法穿透，但会驻留在滤料表面（环境空气中的细菌驻留在滤料外侧，而人体呼出的空气中的细菌驻留在滤料内侧），与此同时，由于人体呼出空气温度相对较高，细菌很容易短时间内在滤料的表面繁殖，随着吸气或呼气，有可能在空气中传播或被吸入人体，从而造成可能的不良影响。

因此，发明新的滤料制备口罩以期解决大通流量使得呼气和吸气阻力小、对小于0.5um的粒子有更好的过滤效果、有良好抑菌效果、成本较低等需求，更好地保护消费者的健康，特别是满足雾霾天气中使用的PM2.5口罩，有其必要性。

人体呼出的气体含水量高，且雾霾天气状态下，空气的湿度超过90%RH，研究表明，空气中高含量的气溶胶颗粒，带有正电荷，如其遇负电荷如负离子，电荷被中和，粒子会很容易被吸附或沉降。

发明内容

本发明的目的在于提供一种口罩，解决大通流量使得呼气和吸气阻力小、对小于0.5um的粒子有更好的过滤和良好的抑菌效果、成本较低，特别是满足雾霾天气条件下使用的PM2.5口罩。

为实现上述目的，本发明提供一种口罩滤层滤料，其特征在于，其为添加了负离子粉的海藻酸铜纤维制备得到。

进一步，所述添加了负离子粉的海藻酸铜纤维还可以再添加活性炭制备得到。

进一步，所述滤层滤料的制备方法为，先把负离子粉溶于60℃的水中，待搅拌分散均匀后，在搅拌状态下加入特征粘度不小于200mPa.s的海藻酸钠，充分混合搅拌，按照湿法纺丝工艺，采用两步法凝固制备得到；其中第一步凝固液为浓度3.2～4.5质量%的CaCl₂溶液，40～55℃；第二步凝固液为浓度3～5质量%的CuCl₂溶液，45～60℃。

进一步，制备方法为，先把纳米活性炭和负离子粉溶于60℃的水中，待搅拌分散均匀后，在搅拌状态下加入特征粘度不小于200mPa.s的海藻酸钠，充分混合搅拌，按照湿法纺丝工艺，采用两步法凝固制备得到；其中第一步凝固液为浓度3.2～4.5质量%的CaCl₂溶液，40～55℃；第二步凝固液为浓度3～5质量%的CuCl₂溶液，45～60℃。

进一步，所述口罩滤层滤料的纤维细度为不大于1.0dtex。

本发明还提供一种所述口罩滤层滤料制备得到的口罩。

滤料的制备工艺采用公知的水刺无纺布工艺及两步凝固法制备得到。

本发明所述的负离子粉，是采用粒径不大于100nm的负离子粉复合在海藻酸铜纤维中获得，负离子与氧气结合成负氧离子，所带负电荷与空气中的微小粒子所带的正电荷中和，使得微小粒子特别是小于0.5um的粒子沉降和更容易被纤维吸附过滤，从而有益于增强滤料过滤效果。

本发明所述的活性炭，具有吸附异味的效果，可以消除空气中的异味，从而起到更好的使用舒适性。

本发明所述的海藻酸铜纤维，具备多孔结构、吸湿透气、吸潮后更有利于吸附沉降气溶胶粒子、比表面积大、抑菌性良好，且细度较小，以其制备的滤料与现行防粘PP无纺布滤料具有更大的空气通流量、更低的呼气和吸气阻力、在纤维间空隙较大的情况下，仍然具备很好的过滤效率，同时，滤料具备良好的抑菌性能，抑制细菌的繁殖和传播。所述海藻酸铜纤维是由从褐藻中提取的海藻酸钠为原料制备纺丝原液，以铜盐水溶液为凝固液，采用湿法纺丝工艺制备得到。纤维属于天然纤维素纤维，微孔结构，吸湿透气，吸湿性大于80%。且纤维外表面呈叶轮状，有大量的沟槽，比表面积大（详见附图），表面能大，很容易吸附直径小于0.5um的微小粒子。而铜离子是具有良好的抑菌性，抑菌率大于99.9%。负离子粉会发射大量的负离子，负离子与氧气结合成负氧离子，呈布朗运动轨迹运动，很容易与空气中直径小于0.5um的微小粒子结合，中和其所带正电荷，从而很容易被吸附沉降。

本发明所述的纤维，是以湿法纺丝工艺制备得到，制备过程中不使用强酸强碱、氧化剂或还原剂、不采用高温工艺，克服了对添加负离子粉和活性炭的不良影响。与化纤相比，本发明所述的纤维解决了添加剂共混均匀性的难题，且吸湿透气，表面积大。与粘胶等再生纤维素相比，避免了强酸强碱与负离子粉的反应从而失去功能性的难题，负离子粉的含量（>1质量%)大于现行通过后整理获得负离子功能的再生纤维素纤维（负离子粉含量<0.5质量％），可以发射更高的负离子浓度，负离子粉结合更牢固不至于脱落被吸入人体造成危害。

本发明所述的纤维，细度不大于1.0dtex，优选地，细度为0.30dtex～0.55dtex，经公知的水刺无纺布工艺制备滤布，滤布纤维间间隙比超细旦（平均0.2～0.3dtex）纺粘PP无纺布滤料的大，但吸潮后本发明所述纤维会膨胀使间隙变小，且纤维比表面积大吸附力强，纤维本身有微孔透气，并在负离子的协同作用下微小粒子沉降，反而使得本发明的过滤效率也同样可以达到规定的90%以上，呼气和吸气阻力更小，具有更好的使用舒适性。

本发明所述的滤料，是经过水刺无纺布工艺制备，根据所需过滤效率的不同，采用克重20～60g/m²。

本发明采用添加了负离子粉的海藻酸铜纤维滤料制备的口罩特别适合雾霾天气中PM2.5的过滤，过滤效率大于90%。进一步地，还可以在纺丝原液中添加活性炭，制备负离子活性炭海藻酸铜纤维滤料用于本发明口罩，可以增加消除异味的功能，有更好的使用舒适性。

附图说明

图1是本发明所述纤维的表面电镜图，放大15000倍。

图2是本发明所述纤维的截面电镜图，放大80000倍。

图3是PP纤维电镜图，放大2000倍。

图4是PP纤维电镜图，放大1000倍。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

以下实施例所用负离子粉：粒径不大于100nm，发射负离子浓度4000个/cm³；纳米活性炭：粒径小于100nm。

实施例1：活性炭负离子海藻酸铜纤维的制备

原液制备：先把活性炭0.08 %质量分数和负离子粉0.08 %质量分数加入60℃的水中，待搅拌分散均匀后，在搅拌状态下加入特征粘度450mPa.s的海藻酸钠3.84％质量分数，充分混合搅拌分散溶解后过滤、脱泡、静置制备得到粘度为8800mPa.s纺丝原液。

纺丝：所述原液通过计量泵计量，然后经烛形滤器、连接管而进入喷丝头(帽)；从喷丝头上的孔眼中压出的原液细流进入凝固浴进行凝固。第一步凝固液为浓度3.2～4.5质量%的CaCl₂溶液，40～55℃，原液细流经凝固后形成活性炭负离子海藻酸钙初生纤维；第二步凝固液为浓度5质量%的CuCl₂溶液，45～60℃，铜离子充分置换钙离子，形成活性炭负离子海藻酸铜纤维。所得纤维细度为0.48dtex(因所用的喷丝帽孔径不同而不同）。

热水牵伸，水洗，干燥即可。结果见图1和图2。图1是本发明所述纤维的表面电镜图，放大15000倍。图2是本发明所述纤维的截面电镜图，放大80000倍。图3是PP纤维电镜图，放大2000倍，图4是PP纤维电镜图，放大1000倍。通过比较可以看出，本发明图1和图2的纤维呈微孔结构，比表面积大。

实施例2：负离子海藻酸铜纤维的制备

原液制备：先把负离子粉0.08 %质量分数加入60℃的水中，待搅拌分散均匀后，在搅拌状态下加入特征粘度450mPa.s的海藻酸钠3.84％质量分数，充分混合搅拌分散溶解后过滤、脱泡、静置制备得到粘度为8800mPa.s纺丝原液。

热水牵伸，水洗，干燥即可。

实施例3：口罩的制备

将实施例1所得活性炭负离子海藻酸铜纤维以水刺无纺布工艺制备成无纺滤料，滤料应无明显穿透孔，克重40g/m²。剪裁滤料，一侧附上常规口罩使用的热轧无纺布面层作为外侧，另一侧附上常规口罩使用的热轧无纺布衬里作为内层，滤料层居于中间，形成三明治结构，加上配件鼻托，耳带等，缝合成口罩。

效果验证：采用实施例1所得活性炭负离子海藻酸铜抗菌口罩，按国家标准GB19083-2010进行测试，本实施例制备的口罩符合技术要求，过滤效率>90%，呼气和吸气阻力均小于35Pa。按国家标准GB/T 15979-2002进行测试，抑菌率大于99%，具有良好抗菌效果。

实施例4：口罩的制备

将实施例2所得活性炭负离子海藻酸铜纤维以水刺无纺布工艺制备成无纺滤料，滤料应无明显穿透孔，克重40g/m²。剪裁滤料，一侧附上常规口罩使用的热轧无纺布面层作为外侧，另一侧附上常规口罩使用的热轧无纺布衬里作为内层，滤料层居于中间，形成三明治结构，加上配件鼻托，耳带等，缝合成口罩。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种口罩滤层滤料，其特征在于，其为添加了负离子粉的海藻酸铜纤维制备得到；先把负离子粉溶于60℃的水中，待搅拌分散均匀后，在搅拌状态下加入特征粘度不小于200mPa.s的海藻酸钠，充分混合搅拌，按照湿法纺丝工艺，采用两步法凝固制备得到；其中第一步凝固液为浓度3.2～4.5质量%的CaCl₂溶液，40～55℃；第二步凝固液为浓度3～5质量%的CuCl₂溶液，45～60℃。

2.权利要求1所述口罩滤层滤料，其特征在于，所述添加了负离子粉的海藻酸铜纤维还可以再添加活性炭制备得到；先把纳米活性炭和负离子粉溶于60℃的水中，待搅拌分散均匀后，在搅拌状态下加入特征粘度不小于200mPa.s的海藻酸钠，充分混合搅拌，按照湿法纺丝工艺，采用两步法凝固制备得到；其中第一步凝固液为浓度3.2～4.5质量%的CaCl₂溶液，40～55℃；第二步凝固液为浓度3～5质量%的CuCl₂溶液，45～60℃。

3.权利要求1或2所述口罩滤层滤料，其特征在于，所述口罩滤层滤料的纤维细度为不大于1.0dtex。

4.权利要求1或2或3所述口罩滤层滤料制备得到的口罩。