CN115177049A - 一种包含两个骨架的口罩 - Google Patents

Abstract

本发明具体涉及一种低成本、低泄露率和低呼吸阻力的口罩。本发明将可拆卸的过滤件覆盖在柔性的与脸部形状相适应的第一骨架上，再将第二骨架覆盖在过滤件上；在束紧带的作用下，过滤件的四周和的第一骨架的贴合部的外侧面密封贴合，口罩通过第一骨架的贴合部的内侧面直接和脸部密封贴合或者通过面部密封件和脸部密封贴合。过滤件只用一层熔喷布，不用其他无纺布做支撑，也可达到很好的防护效果。本发明既提高了口罩的密合度，也大幅减少了口罩的使用成本，还大幅减少了呼吸阻力。

Description

一种包含两个骨架的口罩

技术领域

本发明具体涉及一种低成本、低泄露率和低呼吸阻力的口罩。

背景技术

平面型口罩由于制作简单，价格低廉，被广泛使用。但平面型口罩和脸部贴合不好，容易泄露；即使采用过滤效率超过95％以上的熔喷布，其泄露率通常都高达30％以上。平面型外科口罩多为三层结构，内外各一层无纺布，中间一层为熔喷布，作为主要过滤层；内外两层无纺布增加了外科口罩的呼吸阻力。KN95/N95口罩的过滤性能高，佩戴后的总泄露率大多在1％～10％左右。这些口罩大部分的泄露来自于口罩和脸部贴合部位，尤其是鼻梁处。部分KN95/N95口罩也是三层结构，中间为单层熔喷布或双层熔喷布，呼吸阻力比平面型外科口罩更大。

随着新冠疫情的爆发和蔓延，口罩被大量使用。人们主要采用平面型口罩，但其泄露率高，当病毒通过气溶胶传播时，平面型口罩防护效果有限。KN95/N95口罩防护效果比平面型外科口罩好，但因成本高、呼吸阻力大，不适合所有人群。

此外，外科口罩和KN95/N95口罩主要材质是聚丙烯等塑料，而且是一次性的，这也带来了废弃塑料污染环境的问题；口罩内通常还含有金属材料的鼻梁条，回收处理时会带来分离的麻烦。

对于日常防疫和普通防尘，需要泄露率低、成本低、呼吸阻力低的口罩。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供低成本、低泄露率和低呼吸阻力的口罩。

所述口罩包括第一骨架、过滤件、第二骨架和口罩固定部；所述第一骨架具有立体镂空结构；所述第一骨架包括环状的第一贴合部和被所述第一贴合部围绕的第一支撑部；所述第一贴合部的形状与脸部形状相适应；所述第二骨架包括环状的第二贴合部；所述第二贴合部的形状和所述第一贴合部的形状保持一致；所述过滤件的形状与所述第一骨架的形状相适应；所述过滤件覆盖于所述第一骨架的外侧面；所述第二骨架覆盖于所述过滤件的外侧面；所述口罩固定部用于将所述口罩固定于使用者脸部。

在一种实施方式中，所述第二骨架具有立体镂空结构，所述第二骨架还包括第二支撑部。

在一种实施方式中，所述第一贴合部和所述第二贴合部均包含鼻梁翼，所述鼻梁翼设置在所述第一贴合部和所述第二贴合部的顶部居中位置，并与人体鼻子形状相适应。

在一种实施方式中，所述第一骨架由柔性材料一体化成型。

在一种实施方式中，所述第二骨架由柔性材料一体化成型。

在一种实施方式中，所述柔性材料是聚乙烯或聚丙烯中的一种。

在一种实施方式中，所述第一支撑部的孔隙率范围为75％～95％。

在一种实施方式中，所述口罩包含卡扣结构，所述卡扣结构将所述第二骨架和所述第一骨架固定在一起。

在一种实施方式中，所述过滤件是可拆卸的。

在一种实施方式中，所述过滤件包含熔喷布。

在一种实施方式中，所述过滤件由一层熔喷布构成。

在一种实施方式中，所述过滤件包含熔喷布和镂空的无纺布。

在一种实施方式中，所述口罩包含环状的过滤密封件，所述过滤密封件设置在所述第一贴合部的外侧面。

在一种实施方式中，所述过滤密封件是易剥离的双面胶。

在一种实施方式中，所述过滤密封件是弹性发泡材料。

在一种实施方式中，所述口罩包含弹性的面部密封件。

在一种实施方式中，所述面部密封件为环状的硅胶或橡胶或聚氯乙烯(PVC)泡棉；所述面部密封件的边缘和所述第一骨架或所述第二骨架的边缘密封接合。

在一种实施方式中，所述面部密封件是环状的面料；所述的面料由纤维织物和不透气的聚合物膜复合而成；所述面部密封件的边缘和所述第一骨架或所述过滤件或所述第二骨架的边缘密封接合。

在一种实施方式中，所述的密封结合为粘结、热熔合和缝接的一种，优选热熔合。

在一种实施方式中，所述面部密封件为粘结于所述第一贴合部的内侧面的弹性发泡材料。

在一种实施方式中，所述弹性发泡材料为聚氨酯(PU)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、聚乙烯(PE)、聚异戊二烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯丁二烯共聚物(SBR)和硅胶的一种或几种。

在一种实施方式中，所述第一贴合部的鼻梁翼的内侧面设有弹性的鼻梁垫。

在一种实施方式中，所述口罩固定部包含具有弹性的束紧带。

在一种实施方式中，所述束紧带在佩戴时一部分绕于使用者耳后或脑后。

在一种实施方式中，所述口罩包含调节扣；所述调节扣和所述束紧带相连；所述调节扣可调节所述束紧带的长度。

在一种实施方式中，所述束紧带上设有挂钩，所述挂钩可将两条所述束紧带在使用者脑后连接。

在一种实施方式中，所述口罩固定部和所述第二骨架连接。

在一种实施方式中，所述第二骨架的外侧面设置片材，所述片材是易弯曲且不渗透的。

本发明将可拆卸的过滤件覆盖在柔性的与脸部形状相适应的第一骨架上，再将第二骨架覆盖在过滤件上；在束紧带的作用下，过滤件的四周和的第一骨架的贴合部的外侧面密封贴合，口罩通过第一骨架的贴合部的内侧面直接和脸部密封贴合或者通过面部密封件和脸部密封贴合。过滤件只用一层熔喷布，不用其他无纺布做支撑，也可达到很好的防护效果。这种设计既提高了口罩的密合度，也减少了口罩的使用成本，还减少了呼吸阻力。

本发明和现有技术相比，有明显的优点和有益效果：

1)通过双骨架加强了口罩和脸部的密合，相比普通KN95/N95口罩，总泄露率更低。

2)相比只用内骨架的口罩，双骨架使得口罩和脸部贴合更紧密，受力更均匀，防护因数更高。

3)双骨架为口罩提供支撑，且具有立体结构，通气面积比常规口罩更大；过滤件还可省去无纺布，呼吸阻力更低。

4)过滤件可拆卸更换，双骨架和口罩固定部清洗消毒后可以反复使用，大幅降低了使用成本。

5)由于过滤件可以只用熔喷布，减少了80％以上的塑料使用量，且方便回收，更为环保。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，以下结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明。需要指出的是，各附图的比例出于清楚说明的目的有可能不一样，但这并不会影响对本发明的理解。附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。

附图说明

图1是第一实施例的口罩的正面结构示意图；

图2是第一实施例的口罩的侧面结构示意图；

图3是第一实施例的口罩的背面结构示意图；

图4是第一实施例的口罩的分解示意图；

图5是第一实施例的第一骨架的顶部结构示意图；

图6是第一实施例的过滤件的过滤片的示意图；

图7是第一实施例的调节扣的正面结构示意图；

图8是第二实施例的口罩的正面结构示意图；

图9是第二实施例的卡扣结构的示意图；

图10是第三实施例的口罩(不含口罩固定部)的顶部示意图；

图11是第四实施例的口罩的背面结构示意图；

图12是第五实施例的过滤件和面部密封件接合的正面示意图；

图13是第八实施例的口罩(不含口罩固定部)的顶部示意图。

附图标识：

1、第一骨架 2、过滤件 3、第二骨架

4、口罩固定部 5、过滤密封件 6、面部密封件

7、卡扣结构 8、鼻梁垫 9、片材

11、第一贴合部 111、鼻梁翼 12、第一支撑部

121、支撑条 131、公扣 132、母扣

21、过滤片 22、熔喷布 23、无纺布

31、第二贴合部 32、第二支撑部

41、束紧带 42、调节扣 421、8字扣

4211、第一安装孔 4212、第二安装孔 43、挂钩

61、过滤件和面部密封件的接合部分

具体实施方式

术语

在本发明的描述中，需要说明的是，术语仅是为了便于描述本发明和简化描述，不能理解为对本发明的限制。

如本文所用，术语“脸部”是指包括颧骨、脸颊、下巴、鼻子。

如本文所用，术语“内侧面”是指佩戴时，朝向使用者脸部的一面。

如本文所用，术语“外侧面”是指佩戴时，背向使用者脸部的一面。

如本文所用，术语“顶部”是佩戴时对应于头部上端的部位。

以下结合具体实施例来进一步解释本发明。

本发明的第一实施例提供了一种口罩，图1至图4显示出了该口罩的结构。该口罩包括第一骨架1、过滤件2、第二骨架3和口罩固定部4。第一骨架1和第二骨架3都具有立体镂空结构，图3和图5显示，第一骨架1包括环状的第一贴合部11和被第一贴合部11围绕的第一支撑部12。第一支撑部12包含多条支撑条121，和第一贴合部11构成立体镂空结构。第一支撑部12的孔隙率高于80％。第一贴合部11的形状和脸部形状相吻合。第一贴合部11顶部中间设有鼻梁翼111，鼻梁翼111与人体鼻子形状相适应。第一骨架1和第二骨架3是由聚乙烯一体注塑成型，具有一定的柔性，同时也有一定的强度，有利于贴合脸部，提高口罩密合度。

本实施例中第二骨架3和第一骨架1完全一样。第一骨架和第二骨架也可以不完全一样；比如形状和结构一样，但第二骨架的尺寸略大于第一骨架的尺寸；两个骨架的相对尺寸可以根据过滤件的厚度来确定。第一骨架和第二骨架的贴合部可以一样，但两者的支撑部可以不一样。第二骨架也可以只包含贴合部，不包含支撑部。由于本实施例中的过滤件2是单层的熔喷布，比较薄；两个骨架完全一样时，第二贴合部也可以将过滤件的四周压合在第一贴合部的外侧面，不影响密合度。但如果过滤件比较厚，则需要增大第二贴合部的尺寸，以保证第二贴合部能有效的将过滤件的四周压合在第一贴合部的外侧面上。

图3和图4显示，本实施例的第一贴合部11内侧面粘贴有面部密封件6，为环状的弹性EVA泡棉，厚度为1mm，佩戴时可加强口罩和脸部的贴合密封，同时也提高了口罩的舒适度。如图4所示，本实施例的第一贴合部11外侧面粘贴有过滤密封件5，为环状的弹性EVA泡棉，厚度为0.5mm，其提高了过滤件2的四周和第一贴合部11之间的密封。

本实施例的过滤件2由一层熔喷布构成，是由两块完全对称的过滤片21(图6所示，为熔喷布薄片，～0.2mm厚)，通过中心部分热熔合而连接在一起。熔喷布的过滤效率为99.95％以上(在8L/min的气流下对空气中粒径0.3微米以上的颗粒物的过滤效率)。本实施例的口罩采用立体结构，可用于换气的面积约200cm²，大于普通的平面口罩，换气面积越大，呼吸阻力越小；同时过滤件为一层熔喷布，呼吸阻力大幅减少，呼吸阻力低于20Pa；而N95口罩的呼吸阻力通常在100Pa左右。双骨架的口罩呼吸阻力相比传统N95口罩减少了约80％。

一次性口罩通常只使用一次或一天；而三层结构的口罩，内外两层无纺布主要是支撑作用；由内外两个骨架代替内外两层无纺布，过滤件2只使用熔喷布，可拆卸更换，两个骨架可反复消毒使用，这样既可大幅减少制造成本和原料成本，也可减少因口罩废弃造成的环境污染。

本实施例的口罩固定部4包含两条束紧带41和四个调节扣42，分别设置在第二骨架3的左右两侧。束紧带41是松紧带，材质是涤纶和氨纶的复合，也可采用锦纶和氨纶的复合，或采用热塑性聚氨酯弹性体橡胶(TPU)。束紧带41是通过调节扣42和第二骨架3相连接。第二骨架3两侧各有一条束紧带41。本实施例的调节扣42是8字扣421，结构如图7所示。本实施例每条束紧带41的两端分别穿入两个8字扣421的第一安装孔4211，再从第二安装孔4212穿出来；在第二支撑部32和第二贴合部31的连接处绕一圈，然后穿入第二安装孔4212，从第一安装孔4211穿出；于是束紧带41在第二支撑部32和第二贴合部31的连接处形成结，固定在第二骨架3上。束紧带41也可以直接在第二支撑部32上打结固定在第二骨架3。束紧带41可以通过调节扣42调节长度。束紧带41既可以直接戴在耳后，还可以通过挂钩43戴在脑后。

当佩戴时，束紧带41戴在使用者耳后或脑后，在束紧带41的收缩力下，第二贴合部31紧密覆盖于过滤件2的外侧面，会给口罩对应位置施加压力，从而使得过滤件2的内侧面与第一贴合部11的外侧面或过滤密封件5紧密贴合，也使得第一贴合部11的内侧面或面部密封件6与使用者脸部紧密贴合。

图8是第二实施例的口罩的正面结构示意图。相比第一实施例，本实施例增加了两个卡扣结构7，位于口罩的左右两侧，其余部件及结构和第一实施例一样。图9为卡扣结构7的示意图，显示卡扣结构7是由公扣131和母扣132组合而成，公扣既可以设置在第一骨架1上，也可以设置在第二骨架3上。公扣和母扣扣合后，可将第一骨架1、过滤件2和第二骨架3三者固定在一起。卡扣结构可以和骨架一体化注塑而成。

如图10所示，相比第一实施例，第三实施例增加了鼻梁垫8，设置在第一贴合部11的鼻梁翼111内侧面，其形状和鼻梁翼111的形状相适应。本实施例的鼻梁垫为弹性的海绵，增强了鼻梁翼111处的密合效果。除了以上部分，本实施例其余部件及结构和第一实施例一样。

图11是第四实施例的口罩的背面结构示意图。相比第一实施例，本实施例采用PVC泡棉作为面部密封件6，环形的PVC泡棉的边缘和第一骨架1的边缘密封接合，构成空腔。面部密封件6除边缘以外的部分是与第一骨架1分离的，在使用中和脸部的贴合面积更大且更为紧密。除了以上部分，本实施例其余部件及结构和第一实施例一样。

相比第一实施例，第五实施例采用环状的弹性面料作为面部密封件6。弹性面料是由纤维织物和不透气的聚合物膜复合而成。如图12所示，环形的弹性面料的边缘和过滤件2的边缘密封接合，形成过滤件和面部密封件的接合部分61。本实施例为增加过滤件2的强度，在熔喷布22上再增加一层多孔的无纺布23。面部密封件6和过滤件2密封接合后，可包覆第一骨架1，构成空腔，形成类似图11的背面结构。面部密封件6除边缘以外的部分是与第一骨架1分离的，由于是弹性面料，和脸部的贴合更为紧密，同时也提升了佩戴舒适度。除了以上部分，本实施例其余部件及结构和第一实施例一样。

相比第一实施例，第六实施例采用容易剥离的双面胶代替EVA泡棉作为过滤密封件5，其余部件及结构和第一实施例一样。双面胶可避免过滤件2的滑动。

相比第一实施例，第七实施例的口罩不含面部密封件6，其余部件及结构和第一实施例一样。由于第一骨架1有一定柔性且和面部轮廓相适应，也能起到密封作用。

图13是第八实施例的口罩(不含口罩固定部)的侧面示意图。本实施例是在第二骨架3的外侧面增加了片材9，其为透明、易弯曲、不渗透的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄片；以挂钩方式固定在第二骨架3上，方便拆卸。片材9可阻挡外界液体的喷溅。本实施例的背面结构和图11类似，但采用硅胶作为面部密封件。除了以上部分，本实施例其余部件及结构和第一实施例一样。

设计以下口罩密合度实验，测试五个试验者(A～E)佩戴不同实施例口罩下的总泄漏率。测试方法为：测试试验者佩戴口罩后，测量口罩和脸部之间空腔中的粒径0.3微米以上的颗粒物的浓度和外界空气中的粒径0.3微米以上的颗粒物的浓度，两者之间比值作为总泄露率。

表1不同实施例的总泄漏率测试表

上表显示，包含双骨架的口罩的总泄漏率低于大部分KN95/N95口罩。采用薄EVA泡棉作为面部密封件的实施例(1、2、6)的总泄漏率的平均值在0.4％左右。第七实施例不采用面部密封件，总泄漏率较高，平均值约为1％。这些实施例的测试者的差距比较大，主要原因是试验者的面部轮廓有所不同，和口罩的贴合程度不一样。其他几个实施例(3、4、5、8)通过提升面部密封件的性能，既降低了泄漏率，也减少了面部轮廓对泄漏率的影响；平均总泄露率在0.1～0.2％之间；这几个优选的实施例(3、4、5、8)的口罩的密合性能要远好于大部分KN95/N95口罩。

以上所述只是本发明的较佳的实施例，并非对本发明的技术范围作任何限制，所以凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种口罩，其特征在于，所述口罩包括第一骨架、过滤件、第二骨架和口罩固定部；所述第一骨架具有立体镂空结构；所述第一骨架包括环状的第一贴合部和被所述第一贴合部围绕的第一支撑部；所述第一贴合部的形状与脸部形状相适应；所述第二骨架包括环状的第二贴合部；所述第二贴合部的形状和所述第一贴合部的形状保持一致；所述过滤件的形状与所述第一骨架的形状相适应；所述过滤件覆盖于所述第一骨架的外侧面；所述第二骨架覆盖于所述过滤件的外侧面；所述口罩固定部用于将所述口罩固定于使用者脸部。

2.根据权利要求1所述的口罩，其特征在于，所述第二骨架具有立体镂空结构，所述第二骨架还包括第二支撑部。

3.根据权利要求1所述的口罩，其特征在于，所述过滤件是可拆卸的。

4.根据权利要求1所述的口罩，其特征在于，所述第一骨架由柔性材料一体化成型。

5.根据权利要求1所述的口罩，其特征在于，所述口罩包含环状的过滤密封件，所述过滤密封件设置在所述第一贴合部的外侧面。

6.根据权利要求1所述的口罩，其特征在于，所述口罩包含弹性的面部密封件。

7.根据权利要求1所述的口罩，其特征在于，所述口罩包含卡扣结构，所述卡扣结构将所述第二骨架和所述第一骨架固定在一起。

8.根据权利要求1所述的口罩，其特征在于，所述口罩固定部包含具有弹性的束紧带。

9.根据权利要求1所述的口罩，其特征在于，所述过滤层由一层熔喷布构成。

10.根据权利要求1所述的口罩，其特征在于，所述第二骨架的外侧面设置片材，所述片材是易弯曲且不渗透的。

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