CN111543697A - 一种立面防护口罩、工作方法及其生产设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种立面防护口罩、工作方法及其生产设备，立面口罩包括口罩本体，口罩本体内设有多条外折线和内折线，相邻外折线和/或内折线之间构成褶皱层，多个褶皱层的折叠方向不完全相同，从而构成双折叠拱形立面结构。本发明通过改变普通平面防护口罩在佩戴时的平面形状为拱形立面形状，使在佩戴时能在口鼻处保留一定的空间，解决了普通平面防护口罩会经常会被呼出的热气或唾液弄湿难题，该生产设备自动化程度较高、口罩的生产效率较高，满足当前由于疫情影响，口罩的需求量大增的现状。

Description

一种立面防护口罩、工作方法及其生产设备

技术领域

本发明涉及医用口罩技术领域，具体是涉及一种立面防护口罩、工作方法及其生产设备。

背景技术

普通平面防护口罩是一种卫生用品，一般指戴在口鼻部位用于过滤进入口鼻的空气，以达到阻挡有害的气体、气味、飞沫进出佩戴者口鼻的用具，普通平面防护口罩对进入肺部的空气有一定的过滤作用，在呼吸道传染病流行时，在粉尘等污染的环境中作业时，佩戴普通平面防护口罩具有一定的防护作用。

普通平面防护口罩防侧漏设计就是要防止空气通过口罩与人脸面部缝隙进入人体肺部。普通平面防护口罩具有防护作用的条件之一是：空气通过平面防护口罩过滤后被吸入人体肺部。众所周知，空气就像水流一样，哪里阻力小就先向哪里流动。当防护口罩形状与人脸不密合时，空气中的危险物一样就会从不密合处泄漏进去，并进入人的呼吸道，从而使平面防护口罩失去防护功能。因此，为了保证普通平面防护口罩具有防护功能，普通平面防护口罩需要与人脸口鼻处的基本贴合，即，人脸佩戴普通平面防护口罩后，人脸口鼻与普通平面防护口罩之间没有间隙空间。然而，当前，当人脸佩戴普通平面防护口罩时，普通平面防护口罩会经常被呼出的热气或唾液弄湿，弄湿后的普通平面防护口罩其阻隔病菌的作用就会大大降低，从而使普通平面防护口罩失去防护功能。

由上所述，现在通用的普通平面防护口罩，其形状与人脸密合度是保证其具有防护功能的前提之一。在呼吸道传染病流行时，普通平面防护口罩会经常被呼出的热气或唾液弄湿，因此佩戴普通平面防护口罩并不能够确保人体安全、达到杜绝病菌入侵人的目的。

另外，口罩需要经常更换，特别是在疫情发生后，口罩的需求量急剧增大。然而在口罩的需求量急剧增大的情况下，专用于口罩生产的制作设备有限，口罩的增加量不能满足口罩需求量。同时，口罩制作设备制作周期近1个月，在紧急情况下，社会上的口罩需求量并不能得到满足。

专利申请号为201880016118的中国发明专利公开了一种口罩，口罩(100)具备：口罩主体部(1)，覆盖佩戴者的面部的对象部位；和右耳挂部(2)及左耳挂部(3)，用于将口罩主体部(1)卡止于所述佩戴者的耳朵，口罩主体部(1)具备确保佩戴者的嘴边与所述口罩主体部的间隔的口部加强部件(13)，口部加强部件(13)具备在比口罩主体部(1)的上下方向中央部靠下部的位置，但是由于口部和口罩之间的间隔空间较小，口罩仍然会被呼出的热气或唾液弄湿。

专利号为ZL201610280746.1的中国发明专利公开了一种口罩本体制造机，包括用于无纺布和鼻梁条进料的放料机构、机架、用于在无纺布上印刷的印刷机构、用于将鼻梁条焊接于无纺布上的定鼻梁条机构、用于在无纺布上成型花纹的花纹机构、用于切去成型有花纹的无纺布边角的切割机构、用于回收边角废料的收废料机构和用于成品口罩出料的出料机构，所述印刷机构、定鼻梁条机构、花纹机构、切割机构、收废料机构和出料机构均安装于机架上方，且均位于放料机构后方。该口罩制造机虽然在一定上程度上提高了生产效率，但是受到机器本身结构限制通常只能保持在每分钟60-80片产量，而当疫情发生后，在口罩的需求量急剧增大的情况下，现有的口罩设备产能远远达不到社会对口罩的需求。

发明内容

为克服上述现有技术中的缺陷与不足，本发明提供一种立面防护口罩、工作方法及其生产设备，通过改变普通平面防护口罩在佩戴时的平面形状为拱形立面形状，使在佩戴时能在口鼻处保留一定的空间，解决了普通平面防护口罩会经常会被呼出的热气或唾液弄湿难题，该生产设备自动化程度较高、口罩的生产效率较高，满足当前由于疫情影响，口罩的需求量大增的现状。

为实现上述目的本发明的技术方案是：

一种立面防护口罩，包括口罩本体，口罩本体内设有多条外折线和内折线，相邻外折线和/或内折线之间构成褶皱层，多个褶皱层的折叠方向不完全相同，从而构成双折叠拱形立面结构。

本发明立面防护口罩为双折叠拱形立面结构。

防护口罩的原料为无纺布，无纺布(英文名:Non Woven Fabric或者Nonwovencloth)又称不织布，是由定向的或随机的纤维而构成。因具有布的外观和某些性能而称其为布。无纺布具有防潮、透气、柔韧、质轻、不助燃、容易分解、无毒无刺激性、色彩丰富、价格低廉、可循环再用等特点。因无纺布具有柔韧的特点，所以无纺布由平面拉伸为拱形立面具有较大难度。根据通用普通防护口罩的外形尺寸为170-180mm长，95-100mm宽，本发明的立面防护口罩设置为对向双折叠可拉伸拱形立面。

本发明设置双折叠可拉伸拱形立面原因之一如下：相对于其他结构形式，拱形承受压力时，压力会由顶点扩散到两端。因此，拱形形式受压时会把这个力传给相邻的部分抵住拱型两端散发的力，从而可以承受更大的压力。所以拱形所能承受的力量更重，而拱型的基本受力点是拱型两端，也就决定了拱形采用对向设置的形式。

本发明设计对向双折叠可拉伸拱形立面原因之一，根据材料力学中弯曲变形的定义，柔软的材料弯曲为拱形后，实际上是减少了柔软材料的宽度，增加了材料的韧性及结构强度。而经过实验，170-180mm长，95-100mm宽的无纺布口罩仅一次折叠是不能保证立体防护口罩拱形立面在佩戴时长期保持较大间隙的，因此，本发明设计了双折叠拱形立面。

普通平面口罩在佩戴时口罩体是平面的。本发明双折叠拱形立面的立体防护口罩在佩戴时口罩体是立面、立体的。使用时立立体防护口罩向人脸方向，自外向内由2层拱形结构及基层，共三层结构组成：

第一层拱形：由顶层、上支顶层、下支顶层组成；

第二层拱形：由上底层、下底层、上支底层、及下支底层组成；

第三层：基层。

优选的是，所述外折线至少包括二层上外折线、一层上外折线、一层下外折线和二层下外折线。

上述任一方案中优选的是，所述二层上外折线、一层上外折线、一层下外折线和二层下外折线水平设置在口罩本体内且长度和口罩本体的长度相同。

上述任一方案中优选的是，所述二层上外折线、一层上外折线、一层下外折线和二层下外折线由上到下相互平行设置在口罩本体外部。

上述任一方案中优选的是，所述内折线至少包括二层上内折线、一层上内折线、一层下内折线和二层下内折线。

上述任一方案中优选的是，所述二层上内折线、一层上内折线、一层下内折线和二层下内折线水平设置在口罩本体内且长度和口罩本体的长度相同。

上述任一方案中优选的是，所述二层上内折线、一层上内折线、一层下内折线和二层下内折线由上到下相互平行设置在口罩本体外部。

上述任一方案中优选的是，所述一层上外折线和一层下外折线相邻设置在口罩本体外部的中间位置构成顶层。

上述任一方案中优选的是，多个褶皱层的折叠方向不完全相同，即所述位于顶层上部的褶皱层的折叠方向沿口罩本体高度方向往上折叠，位于顶层下部的褶皱层的折叠方向沿口罩本体高度方向往下折叠。

上述任一方案中优选的是，所述顶层的宽度为20-30mm，优选的，宽度为24-26mm。

上述任一方案中优选的是，所述顶层的宽度为24mm。

上述任一方案中优选的是，所述顶层的宽度为25mm。

上述任一方案中优选的是，所述顶层的宽度为26mm。

上述任一方案中优选的是，所述一层上外折线和一层上内折线之间构成上支顶层，一层下外折线和一层下内折线之间构成下支顶层，所述一层上外折线、一层上内折线与一层下外折线、一层下内折线之间共同组成立面口罩本体的第一折叠层。

上述任一方案中优选的是，所述上支顶层与下支顶层的宽度相同或不同。

上述任一方案中优选的是，所述上支顶层与下支顶层的宽度为5-15mm，优选的，宽度为9-11mm。

上述任一方案中优选的是，所述上支顶层与下支顶层的宽度为9mm。

上述任一方案中优选的是，所述上支顶层与下支顶层的宽度为10mm。

上述任一方案中优选的是，所述上支顶层与下支顶层的宽度为11mm。

上述任一方案中优选的是，所述上支顶层及下支顶层隐藏在顶层下，在受到外力时，上支顶层及下支顶层能够由平面状态转变为立面状态，之后顶层、上支顶层、下支顶层形成第一层拱形立面。

上述任一方案中优选的是，所述二层上外折线和一层上内折线之间构成上底层，一层下内折线和二层下内折线之间构成下底层，所述二层上外折线、二层上内折线与二层下外折线、二层下内折线之间共同构成口罩本体的第二折叠层。

上述任一方案中优选的是，所述上底层与下底层宽度相同或不同。

上述任一方案中优选的是，所述上底层与下底层宽度为15-25mm，优选的，宽度为19-21mm。

上述任一方案中优选的是，所述上底层与下底层宽度为19mm。

上述任一方案中优选的是，所述上底层与下底层宽度为20mm。

上述任一方案中优选的是，所述上底层与下底层宽度为21mm。

上述任一方案中优选的是，所述二层上外折线和二层上内折线之间构成上支底层，二层下外折线和二层下内折线之间构成下支底层，上支底层和下支底层分别隐藏在上底层及下底层下，且在受到外力后，上支底层及下支底层能够由平面状态转变为立面状态，上底层、下底层、上支底层及下支底层形成第二层拱形立面。

上述任一方案中优选的是，所述上支底层和下支底层宽度相同或不同。

上述任一方案中优选的是，所述上支底层和下支底层宽度为5-15mm，优选的，宽度为9-11mm。

上述任一方案中优选的是，所述上支底层和下支底层宽度为9mm。

上述任一方案中优选的是，所述上支底层和下支底层宽度为10mm。

上述任一方案中优选的是，所述上支底层和下支底层宽度为11mm。

上述任一方案中优选的是，所述上支底层和下支底层外部分别连接上基层、下基层。

上述任一方案中优选的是，口罩本体外周设有周封，口罩本体两侧设有左耳带和右耳带，左耳带和右耳带为嵌入式设置在口罩本体内。

本申请还公开一种上述立面防护口罩的工作方法，包括以下步骤：

(1)立面防护口罩在未佩戴使用时是扁平的，人体佩戴立面防护口罩后，用手指向脸部反方向拉动立面防护口罩中部；

(2)顶层随手指运动方向外凸，隐藏在顶层下的上支顶层及下支顶层由平面状态转变为立面状态，顶层、上支顶层、下支顶层形成第一层拱形立面，立面防护口罩与人体脸部形成较小的间隙；

(3)手指继续向脸部反方向拉动口罩中部，顶层下的上底层及下底层在上支顶层及下支顶层带动下继续随手指运动方向外凸；

(4)隐藏在上底层及下底层下的上支底层及下支底层由平面状态转变为立面状态，上底层、下底层、上支底层及下支底层形成第二层拱形立面,立面防护口罩与人体脸部形成较大的间隙。

本申请还公开上述立面防护口罩的制备工艺，工艺流程为：两层材料复合→加耳带→一层材料复合→折叠→加鼻条→周封。

本申请的口罩制作用材料为本领域现有技术常用材料，如各个层的厚度都是25g/平方米，口罩两外表层是拒水无纺布，口罩中间是熔喷无纺布。

一种口罩生产设备，包括多个依次且间隔设置的输送带，所述输送带包括第一输送带、第二输送带、第三输送带及第四输送带，在所述第一输送带和所述第二输送带之间设置有中折机构，在所述第二输送带和所述第三输送带之间设置有封压机构，在所述第三输送带和所述第四输送带之间设置有切片机构。

优选的是，所述中折机构，包括套装在中折上辊轴上的中折上辊、套装在中折下辊轴上的中折下辊，在所述中折上辊上设置有中折上辊凸台，在所述中折下辊上设置有与所述中折上辊凸台相互对应的中折下辊凹槽。

在上述任一方案中优选的是，所述中折上辊凸台可活动地置于所述中折下辊凹槽内。

在上述任一方案中优选的是，所述中折上辊凸台的数量与所述中折下辊凹槽的数量相等。

在上述任一方案中优选的是，所述中折上辊凸台的数量与所述中折下辊凹槽的数量均为两个。

在上述任一方案中优选的是，所述中折下辊凹槽为燕尾形结构。

在上述任一方案中优选的是，所述中折上辊凸台具有倒角结构。

在上述任一方案中优选的是，所述封压机构，包括套装在封压上辊轴上的封压上辊，套装在封压下辊轴上的封压下辊；在所述封压上辊的两端圆周外壁上同时设置有封压网格，分别为左封压网格和右封压网格。

在上述任一方案中优选的是，所述切片机构，包括套装在片切上辊轴上的片切上辊，套装在片切下辊轴上的片切下辊；在所述片切上辊的两端圆周外壁上设置有片切上辊护刀，分别为片切上辊左护刀和片切上辊右护刀。设置所述片切上辊左护刀和片切上辊右护刀的优点在于，在所述上辊切刀切断所述叠层体时，保护所述上辊切刀不会因行程过大损坏。

在上述任一方案中优选的是，在所述片切上辊上设置有轴向布置的上辊切刀。

在上述任一方案中优选的是，所述上辊切刀通过螺栓或螺钉固定安装在片切上辊上。

在上述任一方案中优选的是，所述中折上辊和所述中折下辊采用Cr₁₂MoV模具钢制作而成。

在上述任一方案中优选的是，所述封压上辊和所述封压下辊采用35CrMo是合金结构钢制作而成。

在上述任一方案中优选的是，所述上辊切刀W₁₈Cr₄V采用钨系高速钢制作而成。

在上述任一方案中优选的是，在所述上辊切刀上开有多个排列的长条槽，所述上辊切刀可通过置于所述长条槽内的螺栓或螺钉调节所述上辊切刀的伸缩量。采用此种设计的优点在于，所述上辊切刀在使用中钝化磨削后可以继续使用，节约刀具费用。

在上述任一方案中优选的是，所述中折上辊与所述中折下辊采用对压设置方式且相对转动。

在上述任一方案中优选的是，所述封压上辊与所述封压下辊采用对压设置方式且相对转动。

在上述任一方案中优选的是，所述片切上辊与所述片切下辊采用对压设置方式且相对转动。

本发明的另一个目的在于提供一种口罩的制造方法，工艺流程为：两层材料复合(内层拒水无纺布、熔喷无妨布)→加耳带→一层材料复合(外层拒水无纺布)→折叠→加鼻条→周封，具体包括以下步骤：

步骤A，将内层拒水无纺布、熔喷无妨布在第一输送带上叠加复合后加上两侧的耳带、之后和外层拒水无纺布复合为叠层体；

步骤B，通过第一输送带输送进入中折机构中完成所述叠层体的折叠；

步骤C，在叠层体上加入上缝线和下缝线，在加入所述上缝线的同时加入鼻条，之后叠层体由第二输送带输送进入封压机构中完成所述叠层体的周边封压，制作完成带有所述鼻条的口罩单片；

步骤D，完成周边封压的所述叠层体由第三输送带输送进入切片机构中完成所述叠层体的单片切断。

优选的是，在所述步骤B中，所述叠层体通过中折上辊与中折下辊之间时，中折上辊凸台与中折下辊凹槽使得所述叠层体弯曲变形，所述叠层体离开所述中折机构后保持其弯曲变形。

优选的是，在所述步骤C中，所述叠层体通过封压上辊与封压下辊之间时，所述封压上辊外圆面两侧上的左封压网格、右封压网格及上封压网格、下封压网格与所述封压下辊的光滑面通过压力使所述叠层体两侧的内层拒水无纺布与熔喷无妨布及外层拒水无纺布网格状压合，完成所述折叠体的周边封压。

优选的是，在所述步骤D中，所述叠层体通过片切上辊与片切下辊之间时，上辊切刀利用对压力切断所述叠层体，完成所述叠层体的单片切断。

与现有技术相比本发明的优点在于：

本发明的立面防护口罩，包括口罩本体，口罩本体内设有多条外折线和内折线，相邻外折线和/或内折线之间构成褶皱层，多个褶皱层的折叠方向不完全相同，从而构成双折叠拱形立面结构。本发明的立面防护口罩设置了对向双折叠可拉伸拱形立面，相对于其他结构形式，拱形承受压力时，压力会由顶点扩散到两端。因此，拱形形式受压时会把这个力传给相邻的部分抵住拱型两端散发的力，拱形形式就可以承受更大的压力，进而使拱形所能承受的力量更重，而拱型的基本受力点是拱型两端，因此，本发明的多个褶皱层的折叠方向不完全相同，具体的，位于顶层上部的褶皱层的折叠方向沿口罩本体高度方向往上折叠，位于顶层下部的褶皱层的折叠方向沿口罩本体高度方向往下折叠，本发明的拱形采用对向设置的形式。

人体佩戴时，其口罩体中部可由平面拉伸为拱形立面，人脸口鼻与立面防护口罩之间会具有间隙空间，可以有效避免立面防护口罩被人体呼出的热气或唾液弄湿，从而保证防护口罩具有防护功能；同时，采用嵌入式耳带结构，增加了耳带拉力。

在增加工序程序及变更工艺后，即可大规模完成立面防护口罩工业生产。

本发明立面防护口罩嵌入式耳带工艺就是在材料复合阶段，先期加入耳带，之后完成复合，最后在周封压力下，耳带的四面与口罩内体是以体连接的方式连接为一体。因此，立面防护口罩耳带拉力较大，超过20N，在保证立面防护口罩双折叠拱形立面形状效果的同时，能够保证口罩本体和脸部的密封性，防止外部空气通过周边缝隙进入内部。立面防护口罩采用双折叠拱形立面形状后，立面防护口罩与普通平面口罩相比，其口罩整体的受力有改变。立面防护口罩使用时，因上基层及下基层的面积减小，佩戴者脸部口鼻等受力同时会减小。

现有口罩生产设备的中折机构是通过折板强迫叠层体变形。而通常的实际情况是口罩生产设备运行速度较低，每分钟产量仅为60-80片。而通过本发明的口罩生产设备生产口罩每分钟可生产口罩达600-800片之间。因此，采用传统口罩生产设备的折板强迫叠层体变形完成口罩中折是不适用的。通过，本发明的中折机构的中折上辊凸台和中折下辊凹槽配合完成高速产量状态下的口罩中折。即，所述叠层体通过中折上辊与所述中折下辊之间时，中折上辊凸台与中折下辊凹槽使所述叠层体弯曲变形，所述叠层体离开中折机构后，会保持其弯曲变形，从而完成口罩中折。

附图说明

图1本发明的立面防护口罩的结构示意图；

图2为图1的局部结构剖面示意图；

图3为本发明的局部结构使用状态示意图；

图4为普通防护口罩耳带与口罩连接示意图；

图5为本发明的立面防护口罩耳带与口罩连接示意图；

图6为普通防护口罩耳带与口罩连接局部放大示意图；

图7为本发明的立面防护口罩耳带与口罩连接局部放大示意图。

图8为按照本发明的口罩生产设备一优选实施例的工艺示意图。

图9为按照本发明的口罩生产设备图1所示实施例中中折机构的结构示意图。

图10为按照本发明的口罩生产设备图1所示实施例中封压机构的结构示意图。

图11为按照本发明的口罩生产设备图1所示实施例中切片机构的结构示意图。

图12为按照本发明的口罩生产设备图4所示实施例中A-A处的剖视结构示意图。

图13为按照本发明的口罩生产设备图4或图5所示实施例中上辊切刀的结构示意图。

图14为按照本发明的口罩生产设备图1所示实施例中生产的口罩的结构示意图。

图15为按照本发明的口罩生产设备图1所示实施例中检测单元的电路原理图。

图中附图标记为：

内层拒水无纺布-1，熔喷无妨布-2，外层拒水无纺布-3，第一输送带-4，第二输送带-5，第三输送带-6，第四输送带-7，中折上辊-11，中折下辊-12，封压上辊-21，封压下辊-22，片切上辊-31，片切下辊-32，叠层体-100，口罩单片-200，中折上辊-11，中折下辊-12,中折上辊轴-13，中折下辊轴-14，中折上辊凸台-15，中折下辊凹槽-16，倒角结构-17，封压上辊-21，封压下辊-22，封压上辊轴-23，封压下辊轴-24，左封压网格-25，右封压网格-26，封压上辊凹面27，片切上辊-31，片切下辊-32，片切上辊轴-33，片切下辊轴-34，片切上辊左护刀-35，片切上辊右护刀-36，上辊切刀-37，螺栓-38，长条槽-39，口罩单片-200，鼻条-210，上缝线-220，下缝线230，带鼻条口罩单片-300，左耳带-310，右耳带-320，平面口罩-400，口罩本体-41，左耳带-42，右耳带-43，周封-44，二层上外折线-45，二层下外折线-46，二层上内折线-47，二层下内折线-48，一层上外折线-49，一层下外折线-50，一层上内折线-51，一层下内折线-52。上基层-53，下基层-54，上支底层-55，下支底层-56，上底层-57，下底层-58，上支顶层-59，下支顶层-60，顶层-61。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例作进一步阐述说明；

下面公开了多种不同的实施例所述的主题技术方案的实施方式或实施例。为了简化公开内容，下面描述了具体实例。当然，这些仅仅为例子而已，并非对本发明的保护范围进行限制。

实施例1：

立面防护口罩包括口罩本体1，包括口罩本体1，口罩本体1内设有多条外折线和内折线，相邻外折线和/或内折线之间构成褶皱层，多个褶皱层的折叠方向不完全相同，从而构成双折叠拱形立面结构。

本实施例进一步优化的技术方案是，口罩本体1两侧有左耳带42、右耳带43，四边有周封44。

本实施例进一步优化的技术方案是，外折线至少包括二层上外折线45、一层上外折线49、一层下外折线50和二层下外折线46。二层上外折线45、一层上外折线49、一层下外折线50和二层下外折线46由上到下相互平行设置在口罩本体1外部。二层上外折线45、一层上外折线49、一层下外折线50和二层下外折线46水平设置在口罩本体1内且长度和口罩本体的长度相同。

本实施例进一步优化的技术方案是，所述内折线至少包括二层上内折线47、一层上内折线51、一层下内折线52和二层下内折线48。二层上内折线47、一层上内折线51、一层下内折线52和二层下内折线48水平设置在口罩本体内且长度和口罩本体的长度相同。二层上内折线47、一层上内折线51、一层下内折线52和二层下内折线48由上到下相互平行且间隔设置在口罩本体上。

本实施例进一步优化的技术方案是，一层上外折线49和一层下外折线50相邻设置在口罩本体1外部的中间位置构成顶层61。一层上外折线49和一层上内折线51之间构成上支顶层59，一层下外折线50和一层下内折线52之间构成下支顶层60，一层上外折线49、一层上内折线51与一层下外折线50、一层下内折线52之间共同组成立面口罩本体的第一折叠层。二层上外折线45和一层上内折线51之间构成上底层57，一层下内折线52和二层下内折线48之间构成下底层58，二层上外折线45、二层上内折线47与二层下外折线46、二层下内折线48之间共同构成口罩本体的第二折叠层。

即，本申请的里面防护口罩自外向内由2层拱形结构及基层，共三层结构组成：

第一层拱形：由顶层61、上支顶层59、下支顶层60组成；

第二层拱形：由上底层57、下底层58、上支底层55、及下支底层56组成；

第三层：基层，包括上基层53，下基层54，直接贴合脸部。

本实施例进一步优化的技术方案是，顶层61的宽度较其他层宽如上支底层55，下支底层56，上底层57，下底层58，上支顶层59，下支顶层60，从而保证顶层61起到主体支撑作用，防止口罩塌陷奠定基础。

本实施例进一步优化的技术方案是，多个褶皱层的折叠方向不完全相同，即所述位于顶层61上部的褶皱层的折叠方向沿口罩本体高度方向往上折叠，位于顶层下部的褶皱层的折叠方向沿口罩本体高度方向往下折叠，构成对向双折叠可拉伸拱形立面。

相对于其他结构形式，拱形承受压力时，压力会由顶点扩散到两端。因此，拱形形式受压时会把这个力传给相邻的部分抵住拱型两端散发的力，从而可以承受更大的压力。所以拱形所能承受的力量更重，而拱型的基本受力点是拱型两端，所以本申请拱形采用对向设置的形式。

本发明设计对向双折叠可拉伸拱形立面原因之一，根据材料力学中弯曲变形的定义，柔软的材料弯曲为拱形后，实际上是减少了柔软材料的宽度，增加了材料的韧性及结构强度。而经过实验，170-180mm长，95-100mm宽的无纺布口罩仅一次折叠是不能保证立体防护口罩拱形立面在佩戴时长期保持较大间隙的，因此，本发明设计了双折叠拱形立面。

一层上外折线49、一层上内折线51与一层下外折线50一层下内折线52共同组成立面防护口罩41的第一折叠层。

本申请的立面防护口罩的工作方法，包括以下步骤：

(1)立面防护口罩在未佩戴使用时是扁平的，人体佩戴立面防护口罩后，用手指向脸部反方向拉动立面防护口罩中部；

(2)顶层61随手指运动方向外凸，隐藏在顶层61下的上支顶层59及下支顶层60由平面状态转变为立面状态，顶层61、上支顶层59、下支顶层60形成第一层拱形立面，立面防护口罩与人体脸部形成较小的间隙；

(3)手指继续向脸部反方向拉动口罩中部，顶层61下的上底层57及下底层58在上支顶层55及下支顶层60带动下继续随手指运动方向外凸；

(4)隐藏在上底层57及下底层58下的上支底层55及下支底层56由平面状态转变为立面状态，上底层57、下底层58、上支底层55及下支底层56形成第二层拱形立面,立面防护口罩与人体脸部形成较大的间隙。

具体的，立面防护口罩41在未佩戴使用时是扁平的，人体佩戴立面防护口罩后，用手指向脸部反方向拉动口罩中部，顶层61随手指运动方向外凸，隐藏在顶层61下的上支顶层59及下支顶层60由平面状态转变为立面状态，顶层61、上支顶层59、下支顶层60形成本发明第一层拱形立面，第一层拱形立面形成后，口罩本体与人体脸部形成较小的间隙。

二层上外折线45、二层上内折线47与二层下外折线46、二层下内折线48共同组成立面防护口罩41的第二折叠层。立面防护口罩41在形成第一层拱形立面后，手指继续向脸部反方向拉动口罩中部，顶层61下的上底层57及下底层58在上支顶层59及下支顶层60带动下继续随手指运动方向外凸，隐藏在上底层57及下底层58下的上支底层55及下支底层56由平面状态转变为立面状态，上底层57、下底层58、上支底层55、及下支底层56形成本发明第二层拱形立面。此时，上基层53及下基层54未离开人体脸部。第二层拱形立面形成后，立面防护口罩41与人体脸部形成较大的间隙。

为保证立体防护口罩拱形立面在佩戴时长期保持较大间隙，本发明顶层61宽度尺寸为20-30mm，推荐宽度尺寸为24-26mm；上支顶层59与下支顶层60的宽度尺寸为5-15mm，推荐宽度尺寸为9-11mm。经过颗粒物过滤性能测试台实际测试，测试方法为YY0469-2011,PFE不小于30％，BFE不小于95％，测试设备型号XL-L1056情况下，对拱形立体防护口罩各层面宽度宽度系列形成本发明第一层拱形立面，能够有效的保证立面防护口罩41与人体脸部形成较小的间隙，符合本发明产品使用特征。

为保证立体防护口罩拱形立面在佩戴时长期保持较大间隙，本发明上底层57与下底层58宽度尺寸为15-25mm，推荐宽度尺寸为19-21mm；上支底层55及下支底层56宽度尺寸为5-15mm，推荐宽度尺寸为9-11mm。此宽度系列与第一层拱形立面配合，能够有效的保证立面防护口罩41与人体脸部形成较大的间隙，符合本发明产品使用特征。

表1：拱形立体防护口罩各层面宽度对比表

上表1为本发明拱形立体防护口罩各层面宽度、测试结果，通过各种立体防护口罩各层面宽度配合后，序号3和4的宽度系列的测试数据表明，立面防护口罩的拱形形状在佩戴时，其拱形形状保持时长超过4小时，符合本发明人脸口鼻与立面防护口罩之间保持间隙空间的要求。

注：4小时时长为标准规定口罩佩戴时间。

本发明还有嵌入式耳带结构。立面防护口罩设计中采用双折叠拱形立面形状后，立面防护口罩与普通平面口罩相比，其口罩整体的受力有改变。立面防护口罩使用时，因上基层63及下基层54的面积减小，佩戴者脸部口鼻等受力同时会减小。而立面防护口罩要求与人脸密合，保持立面防护口罩防侧漏，防止空气通过口罩与人脸面部缝隙进入人体肺部，因此立面防护口罩与普通平面防护口罩相比，需要增加耳带的拉力。

普通平面防护口罩耳带最大拉力为20N，为增加耳带拉力，本发明采用嵌入式耳带结构。普通防护口罩是通过超声波焊接耳带在口罩体上，如图4所示，为普通防护口罩耳带与口罩连接示意图，耳带的底面与口罩内面是以面连接的方式连接为一体的，因此，普通平面防护口罩耳带最大拉力为20N。

本发明立面防护口罩可以通过超声波焊接耳带在口罩体内，如图5所示，为立面防护口罩耳带与口罩连接示意图，左耳带和右耳带的四面与口罩内体是以体连接的方式连接为一体的，因此，立面防护口罩耳带拉力较大，超过20N。

按照线材拉力测试标准，测试设备采用口罩专用拉力强度试验机HT-101PT-1，测试方法为行业内公知：抽取5个口罩样品。按照GB/T13773.2规定执行。拉伸速度100mm/min。测试钩安装在拉伸仪器的上夹钳，测试时口罩带垂直悬挂在测试钩上，口罩主体沿轴向夹在下夹钳中，松式夹持。

测试钩:钢制材料制成，条形，宽度(10士0.1)mm,厚度(2士0.1)mm,一端弯曲成直角钩状，弯钩部分长度至少(12士0.1)mm,钩的边缘应光滑。测试钩安装在拉伸试验仪的夹钳中。

经测试，嵌入式耳带结构的拉力应在20-35N，推荐的拉力为25-30N，此范围内的耳带拉力可以满足立面防护口罩防侧漏要求。

表2：耳带拉力测试对比表

序号	普通防护口罩拉力N	立面防护口罩拉力N	测试结果
				1	10	15	不符合
2	15	20	不符合
				3	20	25	符合
4	25	30	符合
				5	30	35	不符合

上表2为本发明耳带拉力测试结果，通过立体防护口罩耳带拉力测试结果数据，本申请立面防护口罩的耳带在相对较大拉力下满足立面防护口罩防侧漏要求。

本发明嵌入式耳带结构在制作工艺上是可以实现的。

普通防护口罩单面焊接耳带工艺为：

三层材料复合(内外两层是拒水无纺布，中间是熔喷无纺布)→折叠→加鼻条→压周封→加耳带。

本发明立面防护口罩采用嵌入式制作工艺，具体为：

两层材料复合(内层拒水无纺布和中间层熔喷无纺布)→加耳带→一层材料复合(外层拒水无纺布)→折叠→加鼻条→周封。

本发明立面防护口罩嵌入式耳带工艺就是在材料复合阶段，先期加入耳带，之后完成复合，最后在周封压力下，耳带的四面与口罩内体是以体连接的方式连接为一体。

本申请的立面防护口罩41在未佩戴使用时是扁平的，人体佩戴立面防护口罩41后，用手指向脸部反方向拉动口罩中部，顶层61随手指运动方向外凸，隐藏在顶层51下的上支顶层59及下支顶层60由平面状态转变为立面状态，立面防护口罩41与人体脸部形成较小的间隙。手指继续向脸部反方向拉动口罩中部，顶层61下的上底层57及下底层58在上支顶层59及下支顶层60带动下继续随手指运动方向外凸，隐藏在上底层57及下底层58下的上支底层55及下支底层56由平面状态转变为立面状态，此时，上基层53及下基层54未离开人体脸部。两层拱形立面形成后，立面防护口罩41与人体脸部形成较大的间隙。

实施例2

如图8-15所示，一种口罩生产设备，包括多个依次且间隔设置的输送带。所述输送带，包括第一输送带4、第二输送带5、第三输送带6及第四输送带7。所述第一输送带4为原材料输送带。在第一输送带4和所述第二输送带5之间设置有中折机构。所述中折机构，包括套装在中折上辊轴13上的中折上辊11、套装在中折下辊轴14上的中折下辊12。中折上辊11与中折下辊12采用对压设置方式且相对转动。

在中折上辊11上设置有中折上辊凸台15。中折上辊凸台15具有倒角结构17，具体为倒圆角结构。在中折下辊12上设置有与所述中折上辊凸台15相互对应的中折下辊凹槽16。中折上辊凸台15可活动地置于所述中折下辊凹槽16内。在本实施例中，中折下辊凹槽16为燕尾形结构。中折上辊凸台15的数量与所述中折下辊凹槽16内的数量相等。在本实施例中，中折上辊凸台15的数量与中折下辊凹槽16的数量均为两个。

在所述第二输送带5和所述第三输送带6之间设置有封压机构。所述封压机构，包括套装在封压上辊轴23上的封压上辊21，套装在封压下辊轴24上的封压下辊22。同样，封压上辊21与封压下辊22采用对压设置方式且相对转动。在封压上辊21的两端圆周外壁上同时设置有径向凸出的圆环形封压网格。所述风压网格具体包括，左封压网格25和右封压网格26。在左封压网格25和右封压网格26之间为封压上辊凹面27。

在所述第三输送带6和所述第四输送带7之间设置有切片机构。所述切片机构，包括套装在片切上辊轴33上的片切上辊31，套装在片切下辊轴34上的片切下辊32。片切上辊31与片切下辊32采用对压设置方式且相对转动。在片切上辊31的两端圆周外壁上设置有片切上辊护刀，分别为片切上辊左护刀35和片切上辊右护刀36。在片切上辊31上设置有至少一个轴向布置的上辊切刀37。上辊切刀37通过螺栓38固定安装在片切上辊31上。在上辊切刀37上开有多个排列的长条槽39。上辊切刀37可通过置于所述长条槽39内的螺栓38调节上辊切刀37的伸缩量。

实施例3：

如图8-图15所示，一种口罩生产设备，包括多个依次且间隔设置的输送带。所述输送带，包括第一输送带4、第二输送带5、第三输送带6及第四输送带7。所述第一输送带4为原材料输送带。在第一输送带4和所述第二输送带5之间设置有中折机构。所述中折机构，包括套装在中折上辊轴13上的中折上辊11、套装在中折下辊轴14上的中折下辊12。中折上辊11与中折下辊12采用对压设置方式且相对转动。中折上辊11和中折下辊12采用Cr₁₂MoV模具钢制作而成。所述中折机构选用Cr₁₂MoV模具钢制造的优点是，Cr₁₂MoV是冷作模具钢。Cr₁₂MoV模具钢淬透性、淬火回火后的硬度、强度、韧性比CR₁₂高，直径为300～400mm以下的工件可完全淬透，淬火变形小，但高温塑性较差。Cr₁₂MoV多用于制造截面较大、形状复杂、工作负荷较重的合种模具和工具，适合本发明中的所述中折上辊及所述中折下辊对材质的硬度、耐磨性、韧性需求。在所述中折机构后部的第二输送带上设置有检测被折叠后的叠层体100高度及检测被封压后的叠层体100高度的检测单元。所述检测单元包括第一感应装置和第二感应装置。所述第一感应装置为红外线感应报警器。当通过中折机构折叠后的叠层体100的高度高于设定的阈值时，则触发红外感应报警器进行报警提醒工作人员进行查看。所述红外感应报警器通过线路还连接有控制器。所述控制器通过线路与第一输送带和第二输送带上的第一驱动控制器电性连接。当所述红外感应报警器发出报警信息后并将电信号传递给控制器。所述控制器控制所述第一驱动控制器控制所述第一输送带和或所述第二输送带停车。所述第一输送带和所述第二输送带停车后，工作人员对经过所述中折机构中折后的叠层体100进行目测观察是否出现折叠不精确或不符合技术标准叠层体100进行移除或调整。

在中折上辊11上设置有中折上辊凸台15。中折上辊凸台15具有倒角结构17，具体为倒圆角结构。在中折下辊12上设置有与所述中折上辊凸台15相互对应的中折下辊凹槽16。中折上辊凸台15可活动地置于所述中折下辊凹槽16内。在本实施例中，中折下辊凹槽16为燕尾形结构。中折上辊凸台15的数量与所述中折下辊凹槽16内的数量相等。在本实施例中，中折上辊凸台15的数量与所述中折下辊凹槽16的数量均为两个。

在所述第二输送带5和所述第三输送带6之间设置有封压机构。所述封压机构，包括套装在封压上辊轴23上的封压上辊21，套装在封压下辊轴24上的封压下辊22。封压上辊21和封压下辊22采用35CrMo是合金结构钢制作而成。同样，封压上辊21与封压下辊22采用对压设置方式且相对转动。在封压上辊21的两端圆周外壁上同时设置有封压网格。所述风压网格具体包括，左封压网格25和右封压网格26。在所述封压机构后部的第三输送带上设置有检测被封压后的叠层体100高度的第二感应装置。所述第二感应装置为红外线感应报警器。当通过封压机构后的叠层体100的高度高于设定的阈值时，则触发红外感应报警器进行报警提醒工作人员进行查看。所述红外感应报警器通过线路与所述控制器电性连接。所述控制器通过线路与第二输送带和第三输送带上的第二驱动控制器电性连接。当所述红外感应报警器发出报警信息后并将电信号传递给控制器。所述控制器控制所述第二驱动控制器控制所述第二输送带和或所述第三输送带停车。所述第二输送带和所述第三输送带停车后，工作人员对经过所述封压机构封压后的叠层体100进行目测观察是否出现封压不精确或不符合技术标准叠层体100进行移除或调整。

在本实施例中，封压上辊21和封压下辊22采用35CrMo是合金结构钢制作而成。选用35CrMo合金结构钢(合金调质钢)的优点在于，其有很高的静力强度、冲击韧性及较高的疲劳极限，淬透性较40Cr高，高温下有高的蠕变强度与持久强度，长期工作温度可达500℃；冷变形时塑性中等，焊接性差。低温至-110摄氏度，并具有高的静强度、冲击韧度及较高的疲劳强度、淬透性良好，无过热倾向，淬火变形小，冷变形时塑性尚可，切削加工性中等，该钢材主要用于制造承受冲击、弯扭、高载荷的各种机器中的重要零件，用于制造承受冲击、弯扭、高载荷的各种机器中的重要零件，适合本发明中的所述封压上辊及封压下辊对材质的冲击、弯扭、高载荷需求。

在所述第三输送带6和所述第四输送带7之间设置有切片机构。所述切片机构，包括套装在片切上辊轴33上的片切上辊31，套装在片切下辊轴34上的片切下辊32。片切上辊31与片切下辊32采用对压设置方式且相对转动。在片切上辊31的两端圆周外壁上设置有片切上辊护刀，分别为片切上辊左护刀35和片切上辊右护刀36。在本实施例中，在片切上辊31上设置有至少两个轴向布置的上辊切刀37。两个上辊切刀37间隔的轴向布置在片切上辊31。具体是通过螺钉固定安装在片切上辊31上。在本实施例中，上辊切刀37采用钨系高速钢制作而成。上辊切刀37材质为W₁₈Cr₄V，W₁₈Cr₄V为钨系高速钢的优点是，其具有高的硬度、红硬性及高温硬度。其热处理范围较宽淬火不易过热，热处理过程不易氧化脱碳，磨削加工性能较好。该钢在500℃及600℃时硬度分别保持在HRC63～64及HRC62～63，对于大量的、一般的被加工材料具有良好的切削性能，适合本发明中的所述上辊切刀对材质的切削、磨削需求。在上辊切刀37上开有多个排列的长条槽39。上辊切刀37可通过置于所述长条槽39内的螺钉调节上辊切刀37的伸缩量。

本发明的工作原理是，内层拒水无纺布1与熔喷无妨布2通过第一输送带4上叠加复合后加上两侧的耳带、之后和外层拒水无纺布复合为叠层体，通过第一输送带4将叠层体100送入到本发明中的中折机构内，并且完成对叠层体100的中折。完成中折后的叠层体100上加入上缝线和下缝线，在加入所述上缝线的同时加入鼻条，由第二输送带5输送到本发明的封压机构中完成对叠层体100的周边封压。完成周边封压后的叠层体100由第三输送带6输送进入本发明的切片机构中，完成对叠层体100的单片切断。

实施例4：

如图1-8所示，本发明的一种立面口罩制造方法，包括：步骤A，将内层拒水无纺布1、熔喷无妨布2在第一输送带4上叠加复合后加耳带、外层拒水无纺布3复合为叠层体；步骤B，将叠层体100通过第一输送带4输送进入中折机构中完成叠层体100的中折；步骤C，在叠层体上加入上缝线和下缝线，在加入所述上缝线的同时加入鼻条，之后叠层体100由第二输送带5输送进入封压机构中完成叠层体100的周边封压；步骤D，完成周边封压的叠层体100由第三输送带6输送进入切片机构中完成叠层体100的单片切断。在所述步骤B中，所述叠层体100通过中折上辊11与中折下辊12之间时，中折上辊凸台15与中折下辊凹槽16使得叠层体100弯曲变形。弯曲变形后的叠层体100离开所述中折机构后保持其弯曲变形。在所述步骤C中，叠层体100通过封压上辊21与封压下辊22之间时，封压上辊21水平方向设有上封压网格及下封压网格(图中未示出)，所述封压上辊21外圆面两侧上的左封压网格25及右封压网格26、上封压网格及下封压网格与所述封压下辊22的光滑面通过压力使叠层体100两侧的内层拒水无纺布1、熔喷无妨布2及外层拒水无纺布3网格状压合，完成折叠体100的周边封压。在所述步骤D中，叠层体100通过片切上辊31与片切下辊32之间时，上辊切刀37利用对压力切断叠层体100，完成叠层体100的单片切断。需要说明的是，完成对叠层体100单片切断后得到本发明中的口罩单片200。口罩单片200制作完工后还需在口罩单片200上、下两边分别缝线固定口罩单片200的上、下两边。即，在口罩单片200上加入上缝线220、下缝线230。在上缝线220的同时加入鼻条210，制作完成带有带鼻条210的口罩单片300。当然，本发明的立面口罩的制备方法并不局限于这一种，本领域技术人员根据本发明立面防护口罩采用嵌入式制作工艺(两层材料复合(内层拒水无纺布和中间层熔喷无纺布)→加耳带→一层材料复合(外层拒水无纺布)→折叠→加鼻条→周封)都可以实现。

以上所述仅是本发明的优选实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

阅读了本说明书后，本领域技术人员不难看出，本发明由现有技术的结合构成，这些构成本发明的各部分的现有技术有些在此给予了详细描述，有些则出于说明书简明考虑并未事无巨细地赘述，但本领域技术人员阅读了说明书后便知所云。而且本领域技术人员也不难看出，为构成本发明而对这些现有技术的结合是饱含大量创造性劳动，是发明人多年理论分析和大量实验的结晶。本领域技术人员同样可以从说明书中看出，这里所披露的每个技术方案以及各个特征的任意组合都属于本发明的一部分。

Claims (10)

1.一种立面防护口罩，其特征在于：包括口罩本体，口罩本体内设有多条外折线和内折线，相邻外折线和/或内折线之间构成褶皱层，多个褶皱层的折叠方向不完全相同，从而构成双折叠拱形立面结构。

2.如权利要求1所述的立面防护口罩，其特征在于：所述外折线至少包括二层上外折线、一层上外折线、一层下外折线和二层下外折线，所述一层上外折线和一层下外折线相邻设置在口罩本体外部的中间位置构成顶层，位于顶层上部的褶皱层的折叠方向沿口罩本体高度方向往上折叠，位于顶层下部的褶皱层的折叠方向沿口罩本体高度方向往下折叠。

3.如权利要求2所述的立面防护口罩，其特征在于：所述内折线至少包括二层上内折线、一层上内折线、一层下内折线和二层下内折线。

4.如权利要求2所述的立面防护口罩，其特征在于：所述一层上外折线和一层上内折线之间构成上支顶层，一层下外折线和一层下内折线之间构成下支顶层，所述一层上外折线、一层上内折线与一层下外折线、一层下内折线之间共同组成立面口罩本体的第一折叠层。

5.如权利要求4所述的立面防护口罩，其特征在于：所述上支顶层及下支顶层隐藏在顶层下，在受到外力时，上支顶层及下支顶层能够由平面状态转变为立面状态，之后顶层、上支顶层、下支顶层形成第一层拱形立面。

6.如权利要求2所述的立面防护口罩，其特征在于：所述二层上外折线和一层上内折线之间构成上底层，一层下内折线和二层下内折线之间构成下底层，所述二层上外折线、二层上内折线与二层下外折线、二层下内折线之间共同构成口罩本体的第二折叠层。

7.如权利要求6所述的立面防护口罩，其特征在于：所述二层上外折线和二层上内折线之间构成上支底层，二层下外折线和二层下内折线之间构成下支底层，上支底层和下支底层分别隐藏在上底层及下底层下，且在受到外力后，上支底层及下支底层能够由平面状态转变为立面状态，上底层、下底层、上支底层及下支底层形成第二层拱形立面。

8.如权利要求1所述的立面防护口罩，其特征在于：口罩本体外周设有周封，口罩本体两侧设有左耳带和右耳带，左耳带和右耳带嵌入式设置在口罩本体内。

9.一种如权利要求1-8中任一项所述的立面防护口罩的工作方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）立面防护口罩在未佩戴使用时是扁平的，人体佩戴立面防护口罩后，用手指向脸部反方向拉动立面防护口罩中部；

（2）顶层随手指运动方向外凸，隐藏在顶层下的上支顶层及下支顶层由平面状态转变为立面状态，顶层、上支顶层、下支顶层形成第一层拱形立面，立面防护口罩与人体脸部形成小的间隙；

(3)手指继续向脸部反方向拉动口罩中部，顶层下的上底层及下底层在上支顶层及下支顶层带动下继续随手指运动方向外凸;

(4)隐藏在上底层及下底层下的上支底层及下支底层由平面状态转变为立面状态，上底层、下底层、上支底层及下支底层形成第二层拱形立面,立面防护口罩与人体脸部形成大的间隙。

10.一种如权利要求1-8中任一项所述的立面防护口罩的生产设备，包括多个依次且间隔设置的输送带，其特征在于：所述输送带包括第一输送带、第二输送带、第三输送带及第四输送带，在所述第一输送带和所述第二输送带之间设置有中折机构，在所述第二输送带和所述第三输送带之间设置有封压机构，在所述第三输送带和所述第四输送带之间设置有切片机构。

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