CN111227351A - 一种可重复使用纳米纤维口罩与防护膜及其制备方法与应用 - Google Patents

一种可重复使用纳米纤维口罩与防护膜及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种可重复使用纳米纤维口罩与防护膜及其制备方法与应用。所述口罩防护膜由隔离层和支撑层组成；隔离层由纳米聚四氟乙烯纤维或经过硅烷偶联剂改性的纳米纤维素纤维组成，定量5‑8gsm，厚度5‑10微米，孔径100‑200纳米。支撑层由聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维和双熔点的PET纤维组成，定量20‑30gsm，厚度50‑80微米，孔径3‑20微米。口罩防护膜由隔离层和支撑层通过多流道斜网纸机抄造成型，或由隔离层和支撑层通过热压复合得到。该口罩防护膜与通用口罩配合使用，隔离层贴合面部，口罩的过滤效率超过95%，隔绝飞沫。口罩防护膜经过紫外或干热灭菌后，可重复使用5‑10次。

Description

一种可重复使用纳米纤维口罩与防护膜及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于劳动保护、医疗卫生和生活日用领域，具体涉及一种可重复使用纳米纤维口罩与防护膜及其制备方法与应用。
背景技术
随着经济活动的发展，环境污染日趋严重，雾霾污染频发，人们的卫生意识也逐渐提高，口罩的使用量逐渐增加。常用的口罩有棉布口罩、工业口罩、医用口罩等。棉布口罩和工业口罩的防护性差，医用口罩的防护性好但由于直接与面部接触，需要经常更换，造成了资源的极大浪费。特别是在爆发疫情的时候，口罩的一次性使用会加剧医疗资源的紧张。
CN206996064U公开了一种纳米纤维滤膜及防雾霾口罩，上述滤膜及防雾霾口罩是三层复合结构：1）超细的化学纤维制成的外层滤膜，2）由纳米纤维素和纳米银颗粒复合而成的中间层滤膜，3）由超细化学纤维和微纤维素复合而成的内层滤膜。上述滤膜及防雾霾口罩具有纳米级的孔径结构，能有效地阻隔微粒、病菌。但在上述过滤膜及防雾霾口罩中，主要过滤作用的纳米纤维素并未经过疏水改性，不具有抗水性，高温灭菌会破坏纳米结构。因此上述纳米纤维过滤膜及防雾霾口罩不可以重复使用。
发明内容
为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的目的在于提供一种可重复使用纳米纤维口罩防护膜及其制备方法与应用。
本发明的主要目的在于提供一种可重复使用的纳米纤维口罩防护膜。所述口罩防护膜由支撑层和过滤层组成，具有良好的病毒、粉尘防护性能，经过紫外消毒或高温灭菌后，可以重复使用5-10次。
本发明的另一目的在于提供所述的支撑层和过滤层的制造方法，及两者的复合方法。
本发明的又一目的在于提供所述口罩防护膜的使用方法。
本发明提供的一种可重复使用纳米纤维口罩防护膜，包括隔离层和支撑层；所述隔离层为纳米PTFE纤维（纳米聚四氟乙烯）和纳米纤维素纤维的一种以上。所述隔离层的定量为5-8gsm，隔离层的厚度为5-10微米；所述支撑层的材质为PET纤维。所述隔离层具有抗水性和阻隔性。
进一步地，所述隔离层的定量为2-20gsm，隔离层的厚度为1-15微米，隔离层的孔径为50-500纳米。
优选地，所述隔离层的定量为5-8gsm，隔离层的厚度为5-10微米，隔离层的孔径为100-200纳米。
进一步地，所述纳米纤维素由天然纤维素原料经过酸解法、机械均质法中的一种或两种得到。
进一步地，所述纳米纤维素纤维为硅烷偶联剂改性后的纳米纤维素纤维。硅烷偶联剂改性后的纳米纤维素纤维具有抗水性能，因此隔离层具有抗水性能。
进一步地，所述纳米纤维素纤维的直径为50-500纳米，长度为3-10微米。
进一步地，可重复使用纳米纤维口罩防护膜，包括支撑层；所述支撑层为PET纤维（聚对苯二甲酸乙二醇酯）。
进一步地，所述支撑层的定量为20-30gsm，支撑层的厚度为50-80微米，支撑层的孔径为3-20微米。
进一步地，所述支撑层由10-80wt%的PET纤维（可乐丽 EP103，聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维）和5-60wt%双熔点的PET纤维（可乐丽 EP101）组成。
进一步地，所述双熔点的PET纤维包含低熔点组分和高熔点组分；所述低熔点组分的熔点为120-150℃，高熔点组分的熔点为240-280℃。
进一步地，PET纤维为日本株式会社可乐丽生产的，货号为EP103；所述双熔点的PET纤维为日本株式会社可乐丽生产的，货号为EP101。
进一步地，所述PET纤维的纤度为0.1-0.3detx，所述PET纤维的长度为3-6mm。
本发明提供的一种制备所述的可重复使用纳米纤维口罩防护膜的方法，包括如下步骤：
（1）采用湿法造纸成型方法制备支撑层和隔离层；
（2）将步骤（1）所述支撑层和隔离层复合，得到所述可重复使用纳米纤维口罩防护膜（具有双层复合结构的口罩防护膜）。
进一步地，步骤（1）中，制备隔离层的上网浓度为0.0001wt%-0.005 wt%。
进一步地，步骤（1）中，制备支撑层的上网浓度为0.01 wt%-0.1 wt%。
进一步地，步骤（2）所述复合为通过多流道斜网纸机一次抄造成型实现复合或热压复合。
所述隔离层具有抗水性能可以有效隔绝飞沫、唾液等液体污染物。
本发明提供的可重复使用纳米纤维口罩防护膜，使用在普通口罩与面部之间，以提高口罩的防护性能和使用寿命，使用后可以轻易取下。
进一步地，所述通过多流道斜网纸机一次抄造成型实现复合包括：隔离层浆料和支撑层浆料在多流道斜网纸机上一次抄造成型得到复合湿纸页，压榨、干燥、压光后得到所述可重复使用纳米纤维口罩防护膜（复合口罩防护膜）。
进一步地，所述热压复合包括：隔离层和支撑层浆料分别在单流道斜网纸机上一次抄造成型分别得到隔离层和支撑层的湿纸页，压榨、干燥、压光后得到成型的隔离层和支撑层，隔离层和支撑层经过热压复合得到可重复使用纳米纤维口罩防护膜（复合口罩防护膜）。
进一步地，所述热压为由纸机的压光机在线完成的辊压，所述热压的温度为130-160℃，热压的线压力为10-100 kN/m。
本发明提供的可重复使用纳米纤维口罩防护膜能够应用在制备可重复使用的口罩中。
本发明提供的可重复使用纳米纤维口罩防护膜在制备可重复使用的口罩中的应用，包括如下步骤：将所述可重复使用纳米纤维口罩防护膜贴合在普通口罩的内部，得到所述可重复使用的口罩。
在口罩使用后，取下所述可重复使用纳米纤维口罩防护膜，消毒处理；然后重新贴合在口罩内部，得到可再次使用的口罩。
本发明提供的可重复使用纳米纤维口罩防护膜在制备可重复使用的口罩的另一种应用，包括以下步骤：所述可重复使用纳米纤维口罩防护膜的隔离层或整体作为口罩的功能材料，用以替代SMS无纺布的熔喷层，得到可重复使用纳米纤维防护材料，然后经过口罩加工方法得到可重复使用的口罩。
所述可重复使用的口罩在经过消毒处理后，可重复使用5-10次。
进一步地，所述消毒处理包括高温消毒和紫外线消毒；所述高温消毒的温度为70-130℃，高温消毒的时间为1-20min。
进一步地，所述高温消毒为干热空气消毒。
本发明提供的一种由上述的制备方法制得可重复使用的纳米纤维口罩，包括本体及挂耳，所述本体包括可重复使用的纳米纤维口罩防护膜。
本发明提供的可重复使用的纳米纤维口罩，其本体包括金属丝；金属丝设置在主体的上缘处。
本发明提供的可重复使用纳米纤维口罩防护膜不仅可以直接制备可重复使用的口罩，还可以使用双面胶贴合在各种规格普通口罩的内部，增强普通口罩的性能。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：
（1）本发明提供的可重复使用纳米纤维口罩防护膜，在不破坏隔离层的前提下，可重复使用5-10次；
（2）本发明提供的可重复使用纳米纤维口罩防护膜，可以贴合在各种规格普通口罩的内部，在口罩与面部之间形成一层保护，以提高口罩的防护性能和使用寿命，使用后可以轻易取下；
（3）本发明提供的可重复使用纳米纤维口罩防护膜，可以替代SMS无纺布的熔喷层，进而制备得到可重复使用纳米纤维口罩；
（4）本发明提供的可重复使用纳米纤维口罩防护膜，可以在口罩过滤效率不够的情况下，可以提高口罩过滤的效率，实现对污染物的隔离；
（5）本发明提供的可重复使用纳米纤维口罩防护膜，符合《YY0469-2011 医用外科口罩》规定的要求，其气体交换压力差为21-40Pa，细菌过滤效率可达96-99%，非油性颗粒过滤效率可达97-99%。
附图说明
图1为实施例中用于制造单层的隔离层或支撑层的单流道斜网纸机的示意图；
图2为实施例中用于实现隔离层与支撑层通过多流道斜网纸机一次抄造成型实现复合的多流道斜网纸机；
图3为实施例中得到的可重复使用纳米纤维口罩防护膜与普通口罩配合使用的方法示意图；
图4为实施例中口罩防护膜作为功能材料以替代SMS无纺布的熔喷层，而得到的可重复使用口罩示意图；
图5为实施例中隔离层作为功能材料以替代SMS无纺布的熔喷层，而得到的可重复使用口罩示意图；
图6为口罩本体示意图。
具体实施方式
以下结合实例对本发明的具体实施作进一步说明，但本发明的实施和保护不限于此。需指出的是，以下若有未特别详细说明之过程，均是本领域技术人员可参照现有技术实现或理解的。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，视为可以通过市售购买得到的常规产品。
实施例1-3进一步说明了本发明的实施方式。
实施例1
口罩防护膜的制备
本实施例采用单流道斜网纸机一次抄造成型，分别制备隔离层和支撑层，两层经过层叠热压复合，得到具有双层结构的口罩防护膜，具体制备方法如下：
步骤a：根据原料配方，分别将隔离层与支撑层的原料与水混合，得到隔离层与支撑层的浆料，隔离层浆浓为0.0001wt%，支撑层浆浓为0.01wt%；
步骤b：将隔离层与支撑层的浆料分别地装入单流道斜网纸机，如图1所示，一次抄造成型，压榨、干燥、压光后得到单层隔离层和支撑层。隔离层和支撑层热压得到复合的口罩防护膜，其中，热压的辊压参数为温度130℃，线压力10kN/m。图1中的A2为单层流浆箱，B2为成型区，C2为脱水区，D2为转移区。
实施例2
口罩防护膜的制备
本实施例采用多流道斜网纸机一次抄造成型，实现隔离层和支撑层的复合，得到具有双层结构的口罩防护膜，具体制备方法如下：
步骤a：根据原料配方，分别将隔离层与支撑层的原料与水混合，得到隔离层与支撑层的浆料，隔离层浆浓为0.0026%，支撑层浆浓为0.055%；
步骤b：将隔离层与支撑层的浆料独立地装入斜网纸机，如图2所示，其中隔离层浆料装入第1层，支撑层浆料装入第2层，使两层浆料在同一区域层叠，一次抄造成型，得到复合的湿纸页。复合湿纸页经过压榨、干燥、热压处理后，得到复合的口罩防护膜，其中，热压的辊压参数为温度145℃，线压力55kN/m。图2中的A2为双层流浆箱，B2为成型区，C2为脱水区，D2转移区，G为隔离层浆料，Z为支撑层的浆料。
实施例3
口罩防护膜的制备
本实施例与实施例2基本相同，不同之处在于隔离层、支撑层的配方不同，热压参数不同。
实施例1-3的配方、复合方式及热压参数，如下表1所示
表1
Figure 913978DEST_PATH_IMAGE002
实施例4-6进一步说明了本发明提供的可重复使用纳米纤维口罩防护膜的重复利用方式。
实施例4
口罩防护膜的重复使用
实施例1中制备的口罩防护膜使用6h后，在70℃干热空气中消毒40min，再重复“使用-消毒”操作10次，得到重复使用10次的口罩防护膜。
实施例5
口罩防护膜的重复使用
实施例1中制备的口罩防护膜使用6h后，在100℃干热空气中消毒40min，再重复“使用-消毒”操作10次，得到重复使用10次的口罩防护膜 .
实施例6
口罩防护膜的重复使用
实施例1中制备的口罩防护膜使用6h后，在100℃干热空气中消毒40min，再重复“使用-消毒”操作10次，得到重复使用10次的口罩防护膜 .
实施例7-9进一步说明了本发明提供的可重复使用纳米纤维口罩防护膜在制备可重复使用的口罩中的应用。
实施例7
口罩防护膜在制备可重复使用的口罩中的应用。
实施例1中制备的口罩防护膜，与普通医用外科口罩内层1贴合，得到可重复使用的口罩，如附图3所示。口罩防护膜支撑层3与普通口罩内层贴合，口罩防护膜隔离层2贴合面部，以达到提高普通口罩性能的效果。
实施例8
口罩防护膜在制备可重复使用的口罩中的应用。实施例8的贴合方式与实施例7相同，唯一不同之处在于将实施例1的口罩防护膜换成实施例2的口罩防护膜，可参照图3。
实施例2中制备的口罩防护膜，与普通医用外科口罩贴合，得到可重复使用的口罩。
实施例9
口罩防护膜在制备可重复使用的口罩中的应用。实施例9的贴合方式与实施例7相同，唯一不同之处在于将实施例1的口罩防护膜换成实施例3的口罩防护膜，可参照图3。
实施例3中制备的口罩防护膜，与普通医用外科口罩贴合，得到可重复使用的口罩。
实施例10-12进一步说明本发明提供的可重复使用纳米纤维口罩防护膜，作为功能材料，用以替代SMS无纺布的熔喷层，在制备可重复使用的口罩中的应用。
实施例10
口罩防护膜在制备可重复使用的口罩中的应用
实施例1中制备的口罩防护膜，作为功能材料，用以替代SMS无纺布的熔喷层，进而经过一般口罩加工方法得到可重复使用的口罩。如附图4所示。具有口罩防护膜支撑层3和口罩防护膜隔离层2代替熔喷层，处于纺粘层5和纺粘层4之间，起到提到口罩性能和重复利用的作用。口罩整体如图6所示，金属丝8作为鼻梁贴夹紧鼻梁，与挂耳7共同起到提到口罩佩戴密封性的作用。
实施例11
口罩防护膜在制备可重复使用的口罩中的应用
实施例2中制备的口罩防护膜，作为功能材料，用以替代SMS无纺布的熔喷层，进而经过一般口罩加工方法得到可重复使用的口罩。
实施例12
口罩防护膜在制备可重复使用的口罩中的应用
实施例3中制备的口罩防护膜，作为功能材料，用以替代SMS无纺布的熔喷层，进而经过一般口罩加工方法得到可重复使用的口罩。
实施例13进一步说明本发明提供的隔离层，作为功能材料，用以替代SMS无纺布的熔喷层，在制备可重复使用的口罩中的应用。
实施例13
口罩防护膜在制备可重复使用的口罩中的应用
实施例1中制备的隔离层，作为功能材料，用以替代SMS无纺布的熔喷层，进而经过一般口罩加工方法得到可重复使用的口罩，如附图5所示。具有口罩防护膜隔离层2代替熔喷层，处于纺粘层5和纺粘层4之间，起到提到口罩性能和重复利用的作用。口罩整体如图6所示，金属丝8作为鼻梁贴夹紧鼻梁，与挂耳7共同起到提到口罩佩戴密封性的作用。
实施例1-3制备的口罩防护膜、实施例4-5得到的重复使用10次的口罩防护膜以及实施例7-13得到的可重复使用的口罩的性能如表2。测试依据《YY0469-2011 医用外科口罩》给出的测试方法。
表2 实施例1-13制备的口罩防护膜的性能
Figure 188451DEST_PATH_IMAGE004
从表2看出，本发明实施例1-3制备的口罩防护膜的气体交换压差为19-30Pa，细菌过滤效率为96-99%，非油性颗粒过滤效率为98-99%；本发明实施例4-6得到的重复使用三次的口罩防护膜气体交换压差为18-32Pa，细菌过滤效率为96-97%，非油性颗粒过滤效率为95-99%；本发明实施例7-13得到的可重复使用口罩的气体交换压差为18-47Pa，细菌过滤效率为96-99%，非油性颗粒过滤效率为96-99%；均达到《YY0469-2011 医用外科口罩》规定的要求。
以上实施例仅为本发明较优的实施方式，仅用于解释本发明，而非限制本发明，本领域技术人员在未脱离本发明精神实质下所作的改变、替换、修饰等均应属于本发明的保护范围。

Claims (19)

1.一种可重复使用纳米纤维口罩防护膜，其特征在于，包括隔离层和支撑层；所述隔离层为纳米PTFE纤维和纳米纤维素纤维的一种以上；所述隔离层的定量为5-8gsm，隔离层的厚度为5-10微米；所述支撑层的材质为PET纤维。
2.根据权利要求1所述的可重复使用纳米纤维口罩防护膜，其特征在于，隔离层的孔径为100-200纳米。
3.根据权利要求1所述的可重复使用纳米纤维口罩防护膜，其特征在于，所述纳米纤维素由天然纤维素原料经过酸解法、机械均质法中的一种或两种得到；所述纳米纤维素纤维为硅烷偶联剂改性后的纳米纤维素纤维；所述纳米纤维素纤维的直径为50-500纳米，长度为3-10微米。
4.根据权利要求1所述的可重复使用纳米纤维口罩防护膜，其特征在于，所述支撑层的定量为20-30gsm，支撑层的厚度为50-80微米，支撑层的孔径为3-20微米。
5.根据权利要求1所述的可重复使用纳米纤维口罩防护膜，其特征在于，所述支撑层由10-80wt%的PET纤维和5-60wt%双熔点的PET纤维组成。
6.根据权利要求5所述的可重复使用纳米纤维口罩防护膜，其特征在于，所述双熔点的PET纤维包含低熔点组分和高熔点组分；所述低熔点组分的熔点为120-150℃，高熔点组分的熔点为240-280℃。
7.根据权利要求1所述的可重复使用纳米纤维口罩防护膜，其特征在于，所述PET纤维的纤度为0.1-0.3detx，所述PET纤维的长度为3-6mm。
8.一种制备权利要求1-7任一项所述的可重复使用纳米纤维口罩防护膜的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）采用湿法造纸成型方法制备支撑层和隔离层；
（2）将步骤（1）所述支撑层和隔离层复合，得到所述可重复使用纳米纤维口罩防护膜。
9.根据权利要求8所述的可重复使用纳米纤维口罩防护膜的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，制备隔离层的上网浓度为0.0001wt%-0.005wt%。
10.根据权利要求8所述的可重复使用纳米纤维口罩防护膜的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，制备支撑层的上网浓度为0.01 wt%-0.1 wt%。
11.根据权利要求8所述的可重复使用纳米纤维口罩垫片的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述复合为通过多流道斜网纸机一次抄造成型实现复合或热压复合。
12.根据权利要求11所述的可重复使用纳米纤维口罩防护膜的制备方法，其特征在于，所述通过多流道斜网纸机一次抄造成型实现复合包括：隔离层浆料和支撑层浆料在多流道斜网纸机上一次抄造成型得到复合湿纸页，压榨、干燥、压光后得到所述可重复使用纳米纤维口罩防护膜。
13.根据权利要求11所述的可重复使用纳米纤维口罩防护膜的制备方法，其特征在于，所述热压复合包括：隔离层和支撑层浆料分别在单流道斜网纸机上一次抄造成型分别得到隔离层和支撑层的湿纸页，压榨、干燥、压光后得到成型的隔离层和支撑层，隔离层和支撑层经过热压复合得到复合口罩防护膜。
14.根据权利要求11所述的可重复使用纳米纤维口罩防护膜的制备方法，其特征在于，所述热压复合为由纸机的压光机在线完成的辊压，所述热压复合的温度为130-160℃，热压复合的线压力为10-100 kN/m。
15.权利要求1所述的可重复使用纳米纤维口罩防护膜在制备可重复使用的口罩中的应用。
16.根据权利要求15所述的可重复使用纳米纤维口罩防护膜在制备可重复使用的口罩中的应用，其特征在于，包括如下步骤：将所述可重复使用纳米纤维口罩防护膜贴合在普通口罩的内部，得到所述可重复使用的口罩。
17.根据权利要求15所述的可重复使用纳米纤维口罩防护膜在制备可重复使用的口罩中的应用，其特征在于，所述可重复使用纳米纤维口罩防护膜的隔离层或整体作为口罩的功能材料，用以替代SMS无纺布的熔喷层，得到可重复使用纳米纤维防护材料，然后经过口罩加工方法得到可重复使用的口罩。
18.一种可重复使用的口罩，包括本体及挂耳，其特征在于，所述本体包括权利要求1-7任一项所述的可重复使用的纳米纤维口罩防护膜。
19.根据权利要求18所述的可重复使用的口罩，其特征在于，该口罩经过消毒处理后，可重复使用5-10次。
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