CN111528551A - 一种可表征静电吸附能力的变色硅胶口罩 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可表征静电吸附能力的变色硅胶口罩，包括变色硅胶层，变色硅胶层设置在口罩本体上，变色硅胶层能够根据湿度进行变色用于表征口罩表面的静电吸附能力。本发明通过变色硅胶的变色程度的直观变化来间接传感口罩静电吸附性能，所使用的材料无毒环保、对人体无害，结构简单、使用操作方便具有广阔的市场应用前景。

Description

一种可表征静电吸附能力的变色硅胶口罩

技术领域

本发明属于表征口罩静电吸附技术领域，具体涉及一种可表征静电吸附能力的变色硅胶口罩。

背景技术

由于新型冠状肺炎的突发，具有静电吸附能力的口罩成为抵抗病毒的必需品。医疗人员，普通群众都需要佩戴口罩，人的口鼻与口罩紧密接触，呼吸过程中会不可避免的增加口罩的湿度。实验表明口罩熔喷布层聚丙烯驻极体的静电吸附效果在湿度增加后会大大降低，也就是口罩就不再具备良好的抗病毒作用。同时，被长久存放口罩也可能会因吸潮而降低其静电吸附作用，严重影响对病毒、菌体的阻挡隔离效果。

目前的市售口罩，包括各种一次性和KN95等口罩还没有功能显示是否还有静电吸附来阻挡病毒的作用，实际中很多口罩已经失效但是仍被使用。因此，有效表征口罩的静电吸附效果，可以及时提示使用者更换新的口罩，对病毒的防控具有重要的实际意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种可表征静电吸附能力的变色硅胶口罩，通过无毒无害变色硅胶材料吸收水分变色的特性，间接传感口罩的实时静电吸附性能。

本发明采用以下技术方案：

一种可表征静电吸附能力的变色硅胶口罩，包括变色硅胶层，变色硅胶层设置在口罩本体上，变色硅胶层能够根据湿度进行变色用于表征口罩表面的静电吸附能力。

具体的，当湿度为5％～100％时，变色硅胶层的变色程度为3％～100％，对应口罩表面静电位为-2.45～-0.078kV。

具体的，变色硅胶层采用无纺布与变色硅胶填充物复合制成，变色硅胶填充物为橙色变色硅胶或蓝色变色硅变色硅胶填充物。

进一步的，变色硅胶层为变色硅胶小球、变色硅胶细微颗粒或变色硅胶薄膜中的任一种，变色硅胶细微颗粒的直径为0.5～2.5mm，变色硅胶小球的半径为2～5mm，变色硅胶薄膜的厚度为1.5～5mm。

进一步的，口罩本体为四层结构，由外向内依次包括变色硅胶层、无纺布外层、熔喷布层和无纺布内层。

更进一步的，变色硅胶层为可拆卸式结构。

进一步的，口罩本体为四层结构，由外向内依次包括无纺布外层、变色硅胶层、熔喷布层和无纺布内层。

具体的，口罩本体的内侧上边缘设置有可变形压条，可变形压条采用塑性塑料，硅胶条，橡胶条，陶瓷条，包裹有金属丝的可塑性塑料中的任意一种制备而成。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明一种可表征静电吸附能力的变色硅胶口罩，在口罩的最内侧结构层与口罩最外侧这两层结构除具有透气效果外，同时具备吸附部分水分子与过滤部分灰尘、细菌等物质的作用。口罩最外侧的无纺布层具有半透明特点，在透气与部分吸附过滤功能的基础上，便于直接观察口罩外层另一侧变色硅胶层的变色情况以判断口罩当前性能，透气良好，方便观察；采用无毒无公害的变色硅胶，插入变色硅胶的口罩安全无害，具有广阔的市场应用前景。

进一步的，水分子吸附能力、过滤性能增强。本发明口罩结构中的变色硅胶层，其作用除了可以直接观察变色程度间接传感口罩静电吸附性能外，变色硅胶对水分子具有优异的吸附性能。因此作为口罩结构的变色硅胶层对口腔呼出的水分子具有优异的吸附过滤效果，大幅减弱了呼出的飞沫对口罩静电吸附的削弱性，提高了口罩的有效使用时长。同时对于“病毒感染者”还可增强飞沫的传播。另外，吸附了水分子的变色硅胶层，对透入口罩的微尘、细菌病毒等具有进一步的吸附过滤效果。变色硅胶层与熔喷布层结合使用比单熔喷布层具备更长的使用寿命和更优异的过滤吸附能力。

进一步的，多次循环利用，操作简单。本发明中变色硅胶层作为口罩结构层中的一部分，可以设置为可拆换式与不可拆换式两种结构。其中，可拆换式变色硅胶层可以直接加装在普通口罩上。变色硅胶作为一种吸湿变色的湿度指示剂，具备多次循环使用的特性，如无毒无害的橙色变色硅胶可以重复循环使用至少5-6次，可将变色硅胶层作为可拆换式设计，一份变色硅胶层对多个口罩静电吸附有效性间接检测传感的作用，更符合绿色环保理念。

进一步的，变更口罩结构，满足变色硅胶层处理方式更多样。在该变色硅胶口罩的内侧上边缘设置有可变形压条，该可变性压条结构具有多样性。变色硅胶材料具有多次的循环寿命，目前市场上变色硅胶完全变色后回复方法有阳光下暴晒3小时左右或微波加热处理数分钟。显然微波处理对该变色硅胶口罩更快捷，但目前市场上的医用口罩可变性条多为包有金属丝的塑料条，在微波作用下因金属丝吸波引起周围塑料融化严重并伴有浓烈刺鼻的塑料气味。在本发明方案中该变色硅胶口罩可变性压条除可使用包有金属丝的塑料条外，还可设置为硅胶条，塑料条，橡胶条，陶瓷条等材料，便于该变色硅胶口罩在微波下处理。

综上所述，本发明通过变色硅胶的变色程度的直观变化来间接传感口罩静电吸附性能，所使用的材料无毒环保、对人体无害，结构简单、使用操作方便具有广阔的市场应用前景。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明静电吸附口罩，口罩表面湿度与口罩表面静电位关系图；

图2为本发明提供的变色硅胶口罩外观示意图；

图3为本发明口罩本体结构图。

其中：1.无纺布外层；2.变色硅胶层；3.熔喷布层；4.无纺布内层；6.口罩本体；7.口罩带；8.可变性压条。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“内”、“外”、“一侧”、“一端”、“一边”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供了一种可表征静电吸附能力的变色硅胶口罩，在医用口罩中加入变色硅胶层，利用口罩静电吸附能力散失多为气体中水分子中合的特点，可实现间接传感医用口罩吸附能力，对医用口罩中变色硅胶层的处理为：变色硅胶均匀分布在透色无纺布上，无纺布四边粘合在熔喷布层上即可。

请参阅图2，本发明一种可表征静电吸附能力的变色硅胶口罩，包括口罩本体6、口罩带7与可变性压条8，口罩本体6为四层结构，由外向内依次包括变色硅胶层2、无纺布外层1、熔喷布层3和无纺布内层4，变色硅胶层2为可拆卸式结构。

请参阅图3，本发明一种可表征静电吸附能力的变色硅胶口罩，包括口罩本体6、口罩带7与可变性压条8，口罩本体6为四层结构，由外向内依次包括无纺布外层1、变色硅胶层2、熔喷布层3和无纺布内层4。

变色硅胶层2由无纺布与变色硅胶填充物复合组成，其中无纺布相对于被复合的变色硅胶位于佩戴时靠近口腔侧。变色硅胶填充物为变色硅胶小球、变色硅胶细微颗粒或变色硅胶薄膜中的任一种，变色硅胶小球为变色硅胶领域公形状态，其中变色硅胶细微颗粒的直径为0.5～2.5mm，变色硅胶小球的半径为2～5mm，变色硅胶薄膜的厚度为1.5～5mm，变色硅胶填充物均匀且紧密分布在无纺布上。

变色硅胶层2采用橙色变色硅胶或蓝色变色硅胶，使用时仅填充单类型硅胶不混合使用，橙色硅胶随湿度增加由橙色变为墨绿色；蓝色硅胶随湿度增加由蓝色变为粉色。目前橙色变色硅胶与蓝色变色硅胶为变色硅胶领域公知的两种硅胶种类。

随湿度在5％～100％时，变色硅胶层2的变色程度为3％～100％，对应口罩表面静电位为-2.45～-0.078kV。最关键的是当口罩被口鼻呼吸导致局部湿度大于60％时，此时测试出口罩表面静电位为0.1kV以下，基本不具备静电吸附能力，同时变色硅胶(例如橙色硅胶)基本变为墨绿色，判定口罩需要更换。所以湿度较高时，口罩电位极低，变色非常明显，这是本专利中成功判定更换口罩的关键。

可变形压条8位于口罩本体6内部的上边缘处，采用塑性塑料，硅胶条，橡胶条，陶瓷条，包裹有金属丝的可塑性塑料中的任意一种制备而成，目前市场上的医用口罩可变性条多为包有金属丝的塑料条，如聚乙烯塑料包括的铝条或铁丝。变色硅胶具有循环使用特性可在微波下快速恢复吸湿前特性，但微波作用下目前市场上现有医用口罩因金属丝吸波会引起周围塑料融化严重并伴有浓烈刺鼻的塑料气味。在本发明方案中压条使用材料除了常用的包有金属丝的塑料条外，还扩展了硅胶条，塑料条，橡胶条，陶瓷条等材料，便于该变色硅胶口罩在微波下处理。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中的描述和所示的本发明实施例的组件可以通过各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明针对湿度与熔喷布层静电含量、湿度与变色硅胶变色程度关系，进行了如下实施例设置，通过不同湿度调节，利用工业级测量技术精准测量熔喷布层静电含量与变色硅胶变色程度。

实施例1

本实施例提供的一种可表征静电吸附能力的变色硅胶口罩，包括：包括口罩本体6、口罩带7与可变性压条8。口罩本体6由外侧向内侧包括四层结构，依次为透色无纺布外层1、变色硅胶层2、熔喷布层3和无纺布内层4。

(1)用加湿器模拟口鼻呼吸，在加湿前测量室温条件环境相对湿度为5％；

(2)测试该湿度下医用口罩熔喷布层的静电荷量；

(3)取15g变色硅胶小球置于(2)中熔喷布外层并覆盖透色无纺布，观察并记录其变色程度。

实施例2

本实施例提供的一种可表征静电吸附能力的变色硅胶口罩，包括：包括口罩本体6、口罩带7与可变性压条8。口罩本体6由外侧向内侧包括四层结构，依次为变色硅胶层2、透色无纺布外层1、熔喷布层3和无纺布内层4。

(1)用加湿器模拟口鼻呼吸，调节环境相对湿度为20％；

(2)测试该湿度下医用口罩熔喷布层的静电荷量；

(3)取15g变色硅胶小球置于(2)中熔喷布外层并覆盖透色无纺布，观察并记录其变色程度。

实施例3

本实施例提供的一种可表征静电吸附能力的变色硅胶口罩，包括口罩本体6、口罩带7与可变性压条8。口罩本体6由外侧向内侧包括四层结构，依次为透色无纺布外层1、变色硅胶层2、熔喷布层3和无纺布内层4。

(1)用加湿器模拟口鼻呼吸，调节环境相对湿度为35％；

(2)测试该湿度下医用口罩熔喷布层的静电荷量；

(3)取15g变色硅胶颗粒置于(2)中熔喷布外层并覆盖透色无纺布，观察并记录其变色程度。

实施例4

本实施例提供的一种可表征静电吸附能力的变色硅胶口罩，包括口罩本体6、口罩带7与可变性压条8。口罩本体6由外侧向内侧包括四层结构，依次为变色硅胶层2、透色无纺布外层1、熔喷布层3和无纺布内层4。

(1)用加湿器模拟口鼻呼吸，调节环境相对湿度为50％；

(2)测试该湿度下医用口罩熔喷布层的静电荷量；

(3)取15g变色硅胶薄膜置于(2)中熔喷布外层并覆盖透色无纺布，观察并记录其变色程度。

实施例5

本实施例提供的一种可表征静电吸附能力的变色硅胶口罩，包括口罩本体6、口罩带7与可变性压条8。口罩本体6由外侧向内侧包括四层结构，依次为透色无纺布外层1、变色硅胶层2、熔喷布层3和无纺布内层4。

(1)用加湿器模拟口鼻呼吸，在加湿前测量室温条件环境相对湿度为100％；

(2)测试该湿度下医用口罩熔喷布层的静电荷量；

(3)取15g变色硅胶小球置于(2)中熔喷布外层并覆盖透色无纺布，观察并记录其变色程度。

利用工业级测量技术精准测量得到的不同实施例中湿度、熔喷布层静电含量与变色硅胶变色程度测量结果如下表所示：

从以上实施例得出结论如下：

1)随着湿度的增加，口罩静电位会迅速变化，证明口罩静电吸附能力对湿度非常敏感。

2)随着湿度的增加，口罩表面静电位降低，硅胶变色程度也逐渐增多。证明可以通过透色无纺布观察变色硅胶的变色程度来判定口罩的静电吸附效果。

3)关键点：湿度大于50％后，即口罩基本润湿，此时变色硅胶基本变色(80％)，静电位小于0.1kV，基本可以通过硅胶颜色判定口罩静电吸附性能失效。如橙色硅胶基本变为墨绿色，即需要更换口罩。

综上所述，本发明一种可表征静电吸附能力的变色硅胶口罩，通过变色硅胶的变色程度的直观变化来间接传感医用口罩静电吸附性能可行，通过工业级测量证实湿度处理与医用口罩熔喷布静电吸附能力有必然关系，且湿度处理与变色硅胶变色程度也存在相关性。所使用的材料无毒环保、对人体无害，结构简单、使用操作方便具有广阔的市场应用前景。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种可表征静电吸附能力的变色硅胶口罩，其特征在于，包括变色硅胶层(2)，变色硅胶层(2)设置在口罩本体(6)上，变色硅胶层(2)能够根据湿度进行变色用于表征口罩表面的静电吸附能力。

2.根据权利要求1所述的可表征静电吸附能力的变色硅胶口罩，其特征在于，当湿度为5％～100％时，变色硅胶层(2)的变色程度为3％～100％，对应口罩表面静电位为-2.45～-0.078kV。

3.根据权利要求1所述的可表征静电吸附能力的变色硅胶口罩，其特征在于，变色硅胶层(2)采用无纺布与变色硅胶填充物复合制成，变色硅胶填充物为橙色变色硅胶或蓝色变色硅变色硅胶填充物。

4.根据权利要求3所述的可表征静电吸附能力的变色硅胶口罩，其特征在于，变色硅胶层(2)为变色硅胶小球、变色硅胶细微颗粒或变色硅胶薄膜中的任一种，变色硅胶细微颗粒的直径为0.5～2.5mm，变色硅胶小球的半径为2～5mm，变色硅胶薄膜的厚度为1.5～5mm。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的可表征静电吸附能力的变色硅胶口罩，其特征在于，口罩本体(6)为四层结构，由外向内依次包括变色硅胶层(2)、无纺布外层(1)、熔喷布层(3)和无纺布内层(4)。

6.根据权利要求5所述的可表征静电吸附能力的变色硅胶口罩，其特征在于，变色硅胶层(2)为可拆卸式结构。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的可表征静电吸附能力的变色硅胶口罩，其特征在于，口罩本体(6)为四层结构，由外向内依次包括无纺布外层(1)、变色硅胶层(2)、熔喷布层(3)和无纺布内层(4)。

8.根据权利要求1所述的可表征静电吸附能力的变色硅胶口罩，其特征在于，口罩本体(6)的内侧上边缘设置有可变形压条(8)，可变形压条(8)采用塑性塑料，硅胶条，橡胶条，陶瓷条，包裹有金属丝的可塑性塑料中的任意一种制备而成。

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