CN112220127A - 一种具有抗菌作用的壳聚糖防护口罩制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有抗菌作用的壳聚糖防护口罩，包括口罩主体、鼻梁条和位于其两侧的耳带绳，所述口罩主体由多层结构组成，且由外层至内层依次包括：拒水无纺布、热风棉、两层聚丙烯熔喷布，壳聚糖水刺布。本发明结构科学合理，使用安全方便，口罩采用5层结构（双层聚丙烯熔喷布），可大大提高过滤效果至97%以上，采用特殊耳带连接结构可提升佩戴舒适感，长时间佩戴不勒耳。增加海绵垫片大大减少口罩的泄漏性，减少病菌由泄漏部位进入口罩内部。采用壳聚糖水刺布大大提升口罩的亲肤效果及抗菌效果，适合更多肌肤敏感人群，更优的采用壳聚糖喷覆工艺，进一步提升抗菌性能至99%以上，可有效的杀灭细菌病毒等，给佩戴者带来更多的防护。

Description

一种具有抗菌作用的壳聚糖防护口罩制备方法

技术领域

本发明涉及卫生防护技术领域，尤其涉及一种具有抗菌作用的壳聚糖防护口罩制备方法。

背景技术

目前，由于工业污染、汽车尾气排放等，空气中的PM2 .5含量持续增长，尤其是在干燥的冬季，城市集中供暖造成PM2 .5含量激增，雾霾天气越发严重，PM2 .5多为带正电荷的微小颗粒，其粒径小、比表面积大、活性强，容易携带细菌、病毒等有毒有害物质。而由于雾霾中的PM2 .5颗粒物可直接通过呼吸系统进入支气管，甚至肺部，造成呼吸道疾病，严重威胁人们的呼吸道健康。同时，当出现雾霾天气时，气压降低、空气中可吸入颗粒物骤增、空气流动性变差、有害细菌和病毒向周围扩散的速度变慢，导致空气中病毒和细菌浓度增高，疾病传播的风险增大，因此，出门佩戴口罩就成了日常生活中做好自我防护的重要措施。

传统的口罩具有以下缺点：

（1）只具备简单的过滤功能，由于过滤的孔径大，造成微小的细颗粒物仍然能够穿过口罩进入鼻腔，对细小的颗粒物起不到防护作用；

（2）口罩的上的化学合成抑菌成分对肌肤敏感人群并不适用；

（3）口罩都有一定的气体泄漏率，佩戴者的嘴角、下巴和鼻梁两侧是容易发生泄露的主要位置。这些泄漏的位置极易造成细菌病毒或其他颗粒物进入佩戴者的口鼻，造成健康危害；

（4）功能单一，内层都是采用纺粘无纺布，手感较硬，不亲肤，佩戴不舒适。

发明内容

本发明的目的是通过采用一种特殊的口罩结构及壳聚糖抗菌口罩制备工艺，来提供一种佩戴舒适，过滤效果好，泄漏性低的防护口罩，并赋予口罩一定的抗菌效果，增强口罩防护性能，而提出的一种具有抗菌作用的壳聚糖防护口罩制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种具有抗菌作用的壳聚糖防护口罩，包括口罩主体、鼻梁条和位于其两侧的耳带绳，所述口罩主体由多层结构组成，且由外层至内层依次包括：拒水无纺布、热风棉、两层聚丙烯熔喷布，壳聚糖水刺布，所述口罩主体上部设有具有高密度的海绵垫片，两个所述耳带绳之间配有耳带连接结构。

优选的，所述海绵垫片由海绵构成，所述海绵垫片的宽度为1cm,长度为9cm,厚度为0.4cm。

优选的，所述耳带绳由弹性材料组成，所述耳带绳的宽度为5mm，拉比为1:2.6，长度为18-22cm。

优选的，所述耳带连接结构包括由软性塑料材质制成的呈弧形结构设置的软带，所述软带的两端配有方便耳带绳挂接的挂钩，所述软带中间设有可根据不同脸型进行调节且不勒耳具有更高的舒适感的调节卡孔。

优选的，所述聚丙烯熔喷布主要指标选用25g/m2，且颗粒过滤效率95%以上。

优选的，所述壳聚糖水刺布中的壳聚糖为脱乙酰基90%-95%以上。

优选的，所述壳聚糖水刺布由壳聚糖纤维与天丝组成，所述壳聚糖纤维含量在15-90%以上，所述壳聚糖水刺布中的水刺布克重在25-45g/m2。

优选的，所述壳聚糖水刺布外层喷覆壳聚糖喷涂液10-50%，所述壳聚糖喷涂液由1-5份壳聚糖与100份水混合而成。

根据上述的一种具有抗菌作用的壳聚糖防护口罩，其制造方法如下：

（1）将上述1-5份壳聚糖与100份水混合均匀，制得壳聚糖抗菌喷覆液；

（2）将上述抗菌喷覆液10-50%（占水刺布的质量分数）均匀喷覆在壳聚糖水刺布上；

（3）将喷覆后的水刺布置于鼓风干燥箱40度低温烘干制得壳聚糖抗菌水刺布；

（4）将该抗菌无纺布等其他组件，按照上述的口罩结构制成壳聚糖抗菌口罩。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

结构科学合理，使用安全方便，口罩采用5层结构（双层聚丙烯熔喷布），可大大提高过滤效果至97%以上，采用特殊耳带连接结构可提升佩戴舒适感，长时间佩戴不勒耳。增加海绵垫片大大减少口罩的泄漏性，减少病菌由泄漏部位进入口罩内部。采用壳聚糖水刺布大大提升口罩的亲肤效果及抗菌效果，适合更多肌肤敏感人群，更优的采用壳聚糖喷覆工艺，进一步提升抗菌性能至99%以上，可有效的杀灭细菌病毒等，给佩戴者带来更多的防护。

附图说明

图1为本发明提出的一种具有抗菌作用的壳聚糖防护口罩制备方法的正面结构示意图；

图2为耳带连接结构的局部结构示意图；

图3为口罩主体的局部结构示意图。

图中：1耳带绳、2鼻梁条、3海绵垫片、4口罩主体、41拒水无纺布、42热风棉、43聚丙烯熔喷布、44壳聚糖水刺布、5耳带连接结构、51调节卡孔、52挂钩。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参照图1-3，一种具有抗菌作用的壳聚糖防护口罩，包括口罩主体4、鼻梁条2和位于其两侧的耳带绳1，耳带绳1由弹性材料组成，保证耳带适合更多人的脸型特点，保证口罩的密合性，耳带绳1的宽度为5mm，拉比为1:2.6，长度为18-22cm，口罩主体4由多层结构组成，且由外层至内层依次包括：拒水无纺布41、热风棉42。

两层聚丙烯熔喷布43，聚丙烯熔喷布43主要指标选用25g/m2，且颗粒过滤效率95%以上。

壳聚糖水刺布44，壳聚糖水刺布44中的壳聚糖为脱乙酰基90%以上，为季铵盐结构，壳聚糖水刺布44由壳聚糖纤维与天丝组成，壳聚糖纤维含量在15-90%以上，壳聚糖水刺布44中的水刺布克重在25-45g/m2，壳聚糖水刺布44外层喷覆壳聚糖喷涂液10-50%，壳聚糖喷涂液由1-5份壳聚糖与100份水混合而成。

口罩主体4上部设有具有高密度的海绵垫片3，减少气体由鼻夹处泄漏，进入呼吸系统，对人体造成危害，海绵垫片3由海绵构成，海绵垫片3的宽度为1cm,长度为9cm,厚度为0.4cm。

两个耳带绳1之间配有耳带连接结构5，耳带连接结构5包括由软性塑料材质制成的呈弧形结构设置的软带，软带的两端配有方便耳带绳1挂接的挂钩52，软带中间设有可根据不同脸型进行调节且不勒耳具有更高的舒适感的调节卡孔21，可根据不同脸型进行调节，长时间佩戴不勒耳，具有更高的舒适感。

本实施例中

根据上述的一种具有抗菌作用的壳聚糖防护口罩，其制造方法如下：

（1）将上述5份壳聚糖与100份水混合均匀，制得壳聚糖抗菌喷覆液；

（2）将上述抗菌喷覆液10%均匀喷覆在在壳聚糖水刺布上；

（3）将喷覆后的水刺布置于鼓风干燥箱40℃低温烘干制得壳聚糖抗菌水刺布；

（4）将该抗菌水刺布等其他组件，按照上述的口罩结构制成壳聚糖抗菌口罩。

更详细的口罩制备工艺及流程如下：

a) 原材料检验：

原材料（无纺布、鼻夹、耳带、海绵片等）进厂后，应对原材料进行检验，当检验合格后方可入库，生产时发放至车间使用。检测结果不合格或检测结果未出之前禁止原材料生产合用；

b) 打板：

1将无纺布及鼻梁条装在送料架上；

2将中间层布料穿过对准导料口、前熔接轮、送料轮、送料轮、熔接轮、后切刀轮至出料机构；

3调整速度钮，然后，打开电源并按下启动钮；

4调整前熔接轮布料熔接位置、对折成型位置、熔接轮熔接成品位置、后切刀成品成型位置、熔接轮与焊头之压力、刀轮与刀钻之间距、速度钮等。

c)耳带焊接：

设置超声焊接功率及压缩空气压力，调整焊接速度至合理区间。

上述工艺制备的口罩，其抗菌抑菌原理在于：

A、双层熔喷布等过滤材料阻隔：其工作原理是使含有害物的空气通过口罩的滤料过滤后再被人吸入或者呼出。口罩滤料的过滤机理主要有以下几种：

1. 扩散沉积：粒子布朗运动扩散位移到过滤纤维，受分子引力作用而被吸附。最易捕捉小尺度粒子、细纤维和低速运动的粒子。

2. 截留沉积：随气流运动的较大粒子被过滤材料的机械筛滤作用截留。粒子直径与滤膜纤维的直径的比率影响拦截效率。

3. 惯性沉积：粒子通过过滤材料弯曲的网状通道时，粒子由于惯性作用脱离气流撞击过滤纤维，并受分子引力作用被截留。大粒子、高密度、速度快时截留效果好。

4. 静电吸引沉积：粒子被过滤纤维的静电作用产生的沉积。

B、壳聚糖抑菌抗菌:由于空气中的灰尘和雾霾颗粒，以及细菌和病毒带正电荷，而壳聚糖也是荷正电的，同种电荷的排斥作用，使得灰尘和雾霾颗粒以及细菌和病毒不易接近口鼻部，减少PM2 .5等极细微小颗粒的吸入。此外，1、壳聚糖可以透过细胞膜，进入微生物细胞内与细胞内带负电的物质（主要是蛋白质和核酸）结合，使细胞的正常生理功能(例如DNA的复制和蛋白质的合成等)受到影响，导致微生物死亡。2、大分子的壳聚糖吸附在微生物细胞表面，形成一层高分子膜，阻止了营养物质向细胞内运输。从而起到杀菌和抑菌作用。3、壳聚糖的正电荷与微生物细胞膜表面的负电荷之间的相互作用，改变了微生物细胞膜的通透性，引起微生物细胞死亡。4、壳聚糖作为一种螯合剂，选择性地螯合对微生物生长起关键作用的金属离子，从而抑制微生物的生长和产毒。5、壳聚糖能够激活微生物本身的几丁质酶活性，当壳聚糖浓度足够高时，微生物的几丁质酶被过分表达，导致对其自身细胞壁几丁质的降解，从而损伤细胞壁。

根据上述制备方法，对一种具有抗菌作用的壳聚糖防护口罩做出过滤效果、泄漏性、佩戴舒适性的试验；其试验方法根据现有技术中《GB 2626-2006 呼吸防护用品自吸过滤式防颗粒物呼吸器》以及《GB/T 20944.3-2008 纺织品抗菌性能的评价》；

根据《GB 2626-2006 呼吸防护用品自吸过滤式防颗粒物呼吸器》对口罩的过滤效率等指标对本实施例制备的口罩进行了评价，各项性能指标如下：

由以上数据可知，组3、组4与组1对比可知，采用上述结构制得的口罩，因采用弹性耳带及连接结构具有更优的佩戴舒适性。由组3/4与组2对比可知，壳聚糖水刺布具有更好的亲肤效果，长期佩戴不闷热。由组2与组1对比可知，采用双层熔喷布/海绵贴，较传统KN95防护口罩具有更高的过滤效果，更低的气体泄漏性。

抑菌性能检测，各项性能指标如下：

由以上数据组3/4与组1/2对比可知，因采用壳聚糖水刺布，比市购产品具有更好的抑菌效果。由组4与组3对比可知，采用壳聚糖外喷涂工艺，较只采用壳聚糖水刺布具有更高的抑菌效果，可达99%以上。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种具有抗菌作用的壳聚糖防护口罩，包括口罩主体（4）、鼻梁条（2）和位于其两侧的耳带绳（1），其特征在于，所述口罩主体（4）由多层结构组成，且由外层至内层依次包括：拒水无纺布（41）、热风棉（42）、两层聚丙烯熔喷布（43），壳聚糖水刺布（44），所述口罩主体（4）上部设有具有高密度的海绵垫片（3），两个所述耳带绳（1）之间配有耳带连接结构（5）。

2.根据权利要求1所述一种具有抗菌作用的壳聚糖防护口罩，其特征在于,所述海绵垫片（3）由海绵构成，所述海绵垫片（3）的宽度为1cm,长度为9cm,厚度为0.4cm。

3.根据权利要求1所述一种具有抗菌作用的壳聚糖防护口罩，其特征在于，所述耳带绳（1）由弹性材料组成，所述耳带绳（1）的宽度为5mm，拉比为1:2.6，长度为18-22cm。

4.根据权利要求1所述一种具有抗菌作用的壳聚糖防护口罩，其特征在于，所述耳带连接结构（5）包括由软性塑料材质制成的呈弧形结构设置的软带，所述软带的两端配有方便耳带绳（1）挂接的挂钩（52），所述软带中间设有可根据不同脸型进行调节且不勒耳具有更高的舒适感的调节卡孔（21）。

5.根据权利要求1所述一种具有抗菌作用的壳聚糖防护口罩，其特征在于，所述聚丙烯熔喷布（43）主要指标选用25g/m2，且颗粒过滤效率95%以上。

6.根据权利要求1所述一种具有抗菌作用的壳聚糖防护口罩，其特征在于，所述壳聚糖水刺布（44）中的壳聚糖为脱乙酰基90%-95%以上。

7.根据权利要求1所述一种具有抗菌作用的壳聚糖防护口罩，其特征在于，所述壳聚糖水刺布（44）由壳聚糖纤维与天丝组成，所述壳聚糖纤维含量在15-90%以上，所述壳聚糖水刺布（44）中的水刺布克重在25-45g/m2。

8.根据权利要求1所述一种具有抗菌作用的壳聚糖防护口罩，其特征在于，所述壳聚糖水刺布（44）外层喷覆壳聚糖喷涂液10-50%，所述壳聚糖喷涂液由1-5份壳聚糖与100份水混合而成；

根据上述的一种具有抗菌作用的壳聚糖防护口罩，其制造方法如下：

（1）将上述1-5份壳聚糖与100份水混合均匀，制得壳聚糖抗菌喷覆液；

（2）将上述抗菌喷覆液10-50%（占水刺布的质量分数）均匀喷覆在壳聚糖水刺布上；

（3）将喷覆后的水刺布置于鼓风干燥箱40度低温烘干制得壳聚糖抗菌水刺布；

（4）将该抗菌无纺布等其他组件，按照上述的口罩结构制成壳聚糖抗菌口罩。

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