CN107072339A - 用于可弃置面罩的可调节voc/甲醛共同吸收的非织造碳过滤介质 - Google Patents

Abstract

实施例大致涉及改进的可弃置面罩和形成可操作以过滤（吸收）极性和非极性两种化学物质的可弃置面罩的方法。可弃置面罩可包括至少两种碳材料的组合，其中第一碳材料可操作以有效地吸收非极性化学物质（例如，举例为挥发性有机化合物），并且第二碳材料可操作以有效地吸收极性化学物质（例如，举例为甲醛）。化学材料可以被组合并且可以形成可弃置面罩层。面罩还可以可操作以过滤颗粒物质。

Description

用于可弃置面罩的可调节VOC/甲醛共同吸收的非织造碳过滤 介质

相关申请的交叉引用

不适用。

关于联邦资助的研究或发展的声明

不适用。

缩微平片附件的引用

不适用。

背景技术

个人防护装备（PPE）特别是可弃置面罩在设计和制造期间可能需要符合某些规定。当设计可弃置面罩时，需要考虑使用者在佩戴面罩时的呼吸能力和容易程度、以及可能佩戴面罩的使用者的贴合性和舒适性。可弃置面罩可包括可由熔喷纤维和/或微玻璃材料制成的过滤介质。当空气中的微粒在面罩的过滤介质中容纳的纤维基质中被截获时，面罩的过滤被实现。可弃置面罩还可包括可操作以过滤空气中的有害化学物质的过滤介质。

发明内容

本公开的方面可包括一种用于形成可弃置（disposable）面罩的方法的实施例，所述方法包括：组合第一碳材料和第二碳材料，其中，第一碳材料可操作地有效吸收非极性化学物质，并且第二碳材料可操作地有效吸收极性化学物质；将组合的碳材料散布在非织造材料层上；（经由热压机）加热非织造过滤材料，以将碳材料附接至非织造过滤材料，以形成化学过滤材料；将化学过滤材料附接至熔喷材料（meltblown material），熔喷材料可操作以用作颗粒过滤器；和将化学过滤材料附接至第二非织造材料层，其中熔喷颗粒过滤材料被容纳（例如夹）在两个非织造材料层之间。

在一些实施例中，第一碳材料可以可操作以有效地吸收挥发性有机化合物（VOC），并且第二碳材料可以可操作以有效地吸收甲醛。在一些实施例中，该方法还可包括形成具有过滤材料和非织造材料层的可折叠的可弃置面罩形状。在一些实施例中，该方法还可包括形成具有过滤材料和非织造材料层的模杯的可弃置面罩形状。在一些实施例中，熔喷材料可包括聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种，或者其任意组合。在一些实施例中，组合的碳材料可包括在80gsm和150gsm之间。在一些实施例中，组合碳材料可包括使用高频振动设备加以混合，以提供碳材料的均质混合。在一些实施例中，第一碳材料对第二碳材料的比例可以是大约为1比1（例如50%的第一碳材料比50%的第二碳材料）。在一些实施例中，方法还可包括基于预期的条件和环境来选择第一和第二碳材料的比例。在一些实施例中，可弃置面罩可以可操作以过滤0.3微米或者更大的颗粒物质。

本公开的其它方面可包括可弃置面罩的实施例，所述面罩包括：至少一个非织造层，其中，该非织造层形成面罩的外表面；碳过滤材料层，其中，碳过滤材料层包括第一碳材料和第二碳材料，其中，第一碳材料可操作以有效地吸收非极性化学物质，并且第二碳材料可操作以有效地吸收极性化学物质，并且其中，碳材料被大体上均质地混合；熔喷材料，该熔喷材料可操作以过滤颗粒物质，其中碳过滤材料层通过加热非织造层被附接至至少一个非织造层。

在一些实施例中，第一碳材料可以可操作以有效地吸收VOC，并且第二碳材料可以可操作以有效地吸收甲醛。在一些实施例中，可弃置面罩可包括平的折叠形状和模杯形状中的一种形状。在一些实施例中，组合的碳材料可包括在80gsm和150gsm之间。在一些实施例中，在碳过滤材料层中，第一碳材料对第二碳材料的比例可以是大约1比1。

本公开的其它方面可包括一种用于形成可弃置面罩的方法的实施例，所述方法包括：基于面罩使用的预期条件来选择第一碳材料对第二碳材料的比例，其中，第一碳材料可操作以有效地吸收挥发性有机化合物（VOC），并且第二碳材料可操作以有效地吸收甲醛；使用高频振动设备来组合第一碳材料和第二碳材料，以提供大体均质的混合；将组合的碳材料散布在非织造材料层上；（经由热压机）加热非织造过滤材料，以将碳材料附接至非织造过滤材料，以形成化学过滤材料；将化学过滤材料附接至熔喷材料，熔喷材料可操作以用作0.3微米或更大的颗粒过滤器；和将化学过滤材料附接至第二非织造材料层，其中熔喷颗粒过滤材料被容纳（例如夹）在两个非织造材料层之间。

在一些实施例中，第一碳材料对第二碳材料的比例可以是大约为1比1（例如50%的第一碳材料比50%的第二碳材料）。在一些实施例中，该方法还可包括形成具有过滤材料和非织造材料层的可折叠的可弃置面罩形状。在一些实施例中，该方法还可包括形成具有过滤材料和非织造材料层的模杯的可弃置面罩形状。

结合附图和权利要求书，将从以下详细描述中更清楚地理解本发明的这些和其它特征。

附图说明

为了更全面地理解本公开，现参考以下结合附图和详细描述进行的简要描述，其中，相同的附图标记表示相同的部分。

图1描述了示例性的可弃置平的折叠面罩；并且

图2描述了图1的面罩的截面。

具体实施方式

首先应该理解的是虽然下面说明了一个或者多个实施例的说明性实施方式，但是可以通过使用目前是否已知或者尚未存在的多种技术来实施所公开的系统和方法。本公开决不应该限于下面说明的说明性实施方式、附图和技术，而是可以在所附权利要求书的范围连同其等效物的全部范围内对本公开进行修改。

术语的以下简要定义应适用于整个申请：

术语“包括”指包括但不限于，并且应该以通常用于专利上下文的方式被解释；

短语“在一个实施例中”、“根据一个实施例”等通常指在该短语之后的具体特征、结构或者特征可以包括在本发明的至少一个实施例中，并且可以包括在本发明的不只一个实施例中（重要的是，这种短语不一定指相同的实施例）；

如果说明书描述了某事物是“示例性的”或者是“示例”，那么应该理解其指非排他性示例；

术语“大约”或者“大体”等在与数字一起使用时可以指特定数字，或者可替代地，指接近特定数字的范围，如本领域的技术人员所理解到的；并且

如果说明书陈述部件或者特征“可以”、“可能”、“能”、“应该”、“会”、“优选地”、“可能地”、“通常”、“可选地”、“例如”、“常常”、“可能会”（或者其它这种语言）被包括或者具有特性，那么不要求该特定部件或特征被包括或者具有该特性。这种部件或者特征可以可选地被包括在一些实施例中，或者可以不被包括在一些实施例中。

实施例大致涉及改进的可弃置面罩和形成可操作以过滤（吸收）极性和非极性两种化学物质的可弃置面罩的方法。可弃置面罩可包括至少两种活性碳过滤材料（或介质）的组合，其中第一碳材料可操作以有效地吸收非极性化学物质（例如，举例为VOC），并且第二碳材料可操作以有效地吸收极性化学物质（例如，举例为甲醛）。化学材料可以被组合并且可以形成可弃置面罩层。面罩还可以可操作以过滤颗粒物质。

图1说明了可弃置面罩100的实施例，该面罩100包括非织造织物材料102和一个或多个头带104，该头带可操作以将面罩100保持接触在佩戴者的面部。在所示的实施例中，面罩100包括平的可折叠形状，其中，面罩可以被折平并且可被打开而佩戴在使用者的面部上。在其它实施例中，面罩100可包括模杯的形状。

图2说明了图1的面罩的截面.在一些实施例中，面罩100的非织造织物材料102可形成第一层。此外，面罩100可包括碳过滤介质（或材料）的第二层106，其中碳过滤材料可操作以从空气中过滤（或吸收）化学物质。而且，面罩100可包括熔喷材料的第三层108，其中，熔喷材料可操作以从空气中过滤颗粒物质。在一些实施例中，可弃置面罩100可以可操作以过滤0.3微米或者更大的颗粒物质。

在一些实施例中，非织造材料102可形成面罩100的第四层，其中，非织造材料102可形成面罩100的外表面和内表面，并且其它层106和108夹在非织造织物102的两个层之间。在一些实施例中，面罩100的内表面202可以是（包括非织造材料102的）第一层，并且外表面204可以是（包括非织造材料102的）第四层。在可替代的实施例中，这些层可以是不同的次序，其中，材料层的次序可能不改变不同层的过滤能力。在一些实施例中，可以为面罩100增加更多层的过滤材料。

在一些实施例中，面罩100可满足防尘面罩的N95 U.S.标准。此外，面罩100可满足呼吸器面罩的8130 TSI标准。

在一些实施例中，碳过滤介质106可包括至少两种不同的碳材料。例如，第一碳材料210（由加号表示）可以可操作以有效地吸收非极性化学物质，而第二碳材料211（由圆表示）可以可操作以有效地吸收极性化学物质，其中，两种碳材料可加以混合，以形成面罩100的碳过滤介质106。在一些实施例中，第一碳材料210可以具体构造为过滤（吸收）VOC。在一些实施例中，第二碳材料211可以具体构造为过滤（吸收）甲醛。在一些实施例中，可以将两种（或者更多的）碳材料大体均质地混合，例如，通过用高频振动设备进行混合。对碳材料进行均质混合可以允许在面罩100上具有均匀过滤能力。在一些实施例中，两种碳材料的混合物可以用于面罩100，在该面罩100中，通过面罩100（并且因此通过碳材料）的气流是通过正佩戴面罩的用户的呼吸提供的，而不是通过风扇运转提供的。在一些实施例中，可以使用两种碳材料的混合物过滤来自空气中的化学物质，而不是从水中（例如，在水过滤系统中）过滤化学物质。

在一些实施例中，可操作以过滤例如VOC的非极性化学物质的第一碳材料210可以包括Calgon Carbon WSC370。在一些实施例中，可操作以过滤例如甲醛（HCHO）的极性化学物质的第二碳材料211可以包括DeXuan-A-HCHO。然而，可以使用其它品牌或者类型的碳材料来实现过滤（吸收）非极性和极性化学物质的相同目的。在一些实施例中，可以用锰、铈或者其组合的催化剂来处理第二碳材料211。在一些实施例中，两种碳材料的组合可以可操作以从空气中吸收超过大约70%的极性和非极性化学物质。在一些实施例中，两种碳材料的组合可以可操作以从空气中吸收超过大约75%的VOC和甲醛。

在一些实施例中，两种碳材料的比例可以是约1比1（例如，50%的第一碳材料210比50%的第二碳材料211）。然而，在其它实施例中，可以基于要使用面罩100的期望条件和环境来选择（或者调整）碳材料的比例。例如，如果预期的是环境包含比极性化学物质更高数量的非极性化学物质，第一碳材料210的量可以大于第二碳材料211的量。在一些实施例中，碳材料106的总量可以在约80克每平方米（gsm）和约150gsm之间。在一些实施例中，当面罩100包括平的可折叠形状时，碳材料106的总量可以在约80gsm和约120gsm之间。在一些实施例中，当面罩100包括模杯的形状时，碳材料106的总量可以在约120gsm和约180gsm之间。

在一些实施例中，碳过滤介质106可包括粒状材料。例如，碳材料可包括30/60网目尺寸的粒状材料。此外，碳过滤介质106的层厚度可以大约为1.8毫米。在一些实施例中，碳材料的BET（Brunauer–Emmett–Teller）比表面积可以在500-2000平方米每克之间。

在一些实施例中，层102、106和108的至少一些层可通过加热（并且因此至少部分地熔化）这些层中的至少一层而被附接在一起。例如，碳过滤介质106的层可被置于（散布于）非织造材料102的层上，并且组合物可被加热（例如经由热压机）以将碳材料106附接至非织造材料102，由此形成化学过滤材料206。

本公开的一些实施例可包括形成可弃置面罩100（如上所述）的方法。在一些实施例中，第一碳材料和第二碳材料可被组合，其中，第一碳材料可以可操作以有效地吸收非极性化学物质，并且第二碳材料可以可操作以有效地吸收极性化学物质。随后，组合的碳材料可散布于非织造材料上，并且非织造材料可被加热（经由热压机）以将碳材料附接至非织造过滤材料，从而形成化学过滤材料。化学过滤材料随后可附接至熔喷材料，该熔喷材料可操作以用作颗粒过滤器。随后，化学过滤材料可附接至第二非织造材料层，其中熔喷颗粒过滤材料可被容纳（例如夹）在两个非织造材料层之间。

在一些实施例中，第一碳材料可以可操作以有效地吸收VOC，并且第二碳材料可以可操作以有效地吸收甲醛。在一些实施例中，形状被确定为可折叠的可弃置面罩可被形成具有过滤材料和非织造材料层。在其它实施例中，形状被确定为模杯的可弃置面罩可被形成具有过滤材料和非织造材料层。在一些实施例中，熔喷材料层包括聚丙烯或聚乙烯中的一种。在一些实施例中，组合的碳材料可包括在约80gsm和约150gsm之间。在一些实施例中，当面罩包括平的可折叠形状时，碳材料的总量可以在约80gsm和约120gsm之间。在一些实施例中，当面罩包括模杯的形状时，碳材料的总量可以在约120gsm和约180gsm之间。

在一些实施例中，组合碳材料可包括使用高频振动设备加以混合，以提供均质混合。在一些实施例中，碳材料可使用高频振动散布于非织造材料上，由此确保碳材料大体均匀的散布。在一些实施例中，第一碳材料比第二碳材料的比例可以是大约1比1（例如，50%的第一碳材料比50%的第二碳材料）在一些实施例中，可以基于使用面罩的期望条件和环境来选择第一碳材料与第二碳材料的比例。例如，如果预期（或者确定）空气中的非极性化学物质的量大于空气中的极性化学物质的量，那么在碳材料的混合物中的第一碳材料的量可以大于第二碳材料的量。在一些实施例中，可弃置面罩可操作以过滤0.3微米或者更大的颗粒物质。在一些实施例中，组合第一碳和第二碳包括大体上均质的混合。

虽然在上面已经示出和描述了根据本文所公开的原理的各个实施例，但是在不偏离本公开的精神和教导的情况下，本领域的技术人员可以对其进行修改。本文所描述的实施例仅仅是代表性的并且不旨在限制。许多变型、组合和修改是可能的，并且在本公开的范围内。因组合、整合和/或省略（多个）实施例的特征而产生的替代实施例也在本公开的范围内。因此，保护范围并不受上述描述的限制，而是由随附的权利要求书所限定，所述范围包括权利要求书的主题的所有等同物。将每一和每个权利要求作为进一步公开内容并入到说明书中，并且权利要求书是（多个）本发明的（多个）实施例。此外，上面描述的任何优点和特征可以涉及特定实施例，但是不应该限制将这种公布的权利要求书应用于实现上述优点中的任何一个或者全部或者具有上述特征中的任何一个或者全部的过程和结构。

另外，本文所使用的章节标题被设置为与37 C.F.R. 1.77的建议相一致或者是另外提供有组织的提示。这些标题不应该限制或者表征在可以从本公开公布的任何权利要求书中陈述的（多个）发明。具体地并且举例来说，尽管标题可能涉及“技术领域”，但是权利要求不应该受该标题下选择用以描述所谓领域的语言的限制。进一步地，“背景技术”中的技术描述被解读为承认某项技术是本公开中的任何（多个）发明的现有技术。“发明内容”也不应该被认为是在公开的权利要求书中陈述的（多个）发明的限制表征。此外，本公开中对单数形式的“发明”的任何引用都不应该被用于争辩在本公开中只有一个创新点。可以根据从本公开公布的多个权利要求的限制而陈述多个发明，并且这些权利要求书因此定义（多个）发明和其受保护的等同物。在所有情况下，权利要求书的范围应该被认为是关于其自己的根据本公开的优点，但是应该受到本文所陈述的标题的限制。

例如包括、包含和具有等较广义词的使用应该被理解为对例如由……组成、大体上由……组成和大体上由……包括等较狭义词提供支持。关于实施例的任何要素的术语“可选地”、“可以”、“可能会”、“可能地”等的使用指该要素不是必须的，或者可替代地指该要素是必须的，两个替代方式均在（多个）实施例的范围内。而且，对示例的引用仅仅是说明性的，而非旨在是排他性的。

虽然已经在本公开中提供了多个实施例，但是应该理解，在不偏离本公开的精神和范围的情况下，所公开的系统和方法可以体现为许多其它特定形式。本示例被认为是说明性的而非限制性的，并且本发明并不限于本文所给出的细节。例如，各种要素或者部件可以组合或者集成在另一系统中，或者某些特征可以省略或者不实施。

而且，在不偏离本公开的范围的情况下，各个实施例中描述和说明成是离散的或者单个的技术、系统、子系统和方法可以与其它系统、模块、技术或者方法组合或者合并。所示出或者讨论成是彼此直接联接或者通信的其它项目也可以电方式、机械方式或者其它方式通过一些接口、装置或者中间部件间接地联接或者通信。改变、替换和更改的其它示例可由本领域的技术人员确定，并且可以在不偏离本文中所公开的精神和范围的情况下做出。

Claims (10)

1.一种用于形成可弃置面罩（100）的方法，所述方法包括：

组合第一碳材料（210）和第二碳材料（211），其中，所述第一碳材料（210）可操作以有效地吸收非极性化学物质，并且所述第二碳材料（211）可操作以有效地吸收极性化学物质；

将组合的碳材料（106）散布在非织造材料层（102）上；

（经由热压机）加热所述非织造过滤材料（102），以将所述碳材料（106）附接至所述非织造过滤材料（102），以形成化学过滤材料（206）；

将所述化学过滤材料（206）附接至熔喷材料（108），所述熔喷材料（108）可操作以用作颗粒过滤器；和

将所述化学过滤材料（206）附接至第二非织造材料层（102），其中所述熔喷颗粒过滤材料（108）被容纳（例如夹）在两个非织造材料层（102）之间。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一碳材料（210）可操作以有效地吸收挥发性有机化合物（VOC），并且所述第二碳材料（211）可操作以有效地吸收甲醛。

3.如权利要求1所述的方法，还包括形成具有所述过滤材料（106和108）和非织造材料层（102）的可折叠的可弃置面罩形状和模杯的可弃置面罩形状中的一种。

4.如权利要求1所述的方法，其中，组合所述碳材料（106）包括使用高频振动设备加以混合，以提供所述碳材料（106）的均质混合。

5.如权利要求1所述的方法，还包括基于预期的条件和环境来选择所述第一碳材料（210）和第二碳材料（211）的比例，其中所述第一碳材料（210）对所述第二碳材料（211）的比例大约为1比1（例如，50%的所述第一碳材料比50%的所述第二碳材料）。

6.一种可弃置面罩（100），所述面罩包括：

至少一个非织造层（102），其中，所述非织造层（102）形成所述面罩的外表面（204）；

碳过滤材料层（106），其中，所述碳过滤材料层（106）包括第一碳材料（210）和第二碳材料（211），其中，所述第一碳材料（210）可操作以有效地吸收非极性化学物质，并且所述第二碳材料（211）可操作以有效地吸收极性化学物质，并且其中，所述碳材料被大体上均质地混合；和

熔喷材料（108），所述熔喷材料（108）可操作以过滤颗粒物质，其中通过加热所述非织造层（102）将所述碳过滤材料层（106）附接至至少一个非织造层（102）。

7.如权利要求6所述的面罩，其中，所述第一碳材料（210）可操作为有效地吸收挥发性有机化合物（VOC），并且所述第二碳材料（211）可操作以有效地吸收甲醛。

8.如权利要求6所述的面罩，其中，所述可弃置面罩（100）包括平折叠形状和模杯形状中的一种形状。

9.如权利要求6所述的面罩，其中，组合的碳材料（106）包括在80gsm和150gsm之间。

10.如权利要求6所述的面罩，其中，在所述碳过滤材料层（106）中，所述第一碳材料（210）对所述第二碳材料（211）的比例大约是1比1。