CN204499549U - 具有吸附和过滤双功能的可换滤芯式口罩 - Google Patents

Abstract

一种具有吸附和过滤双功能的可换滤芯式口罩，包括口罩本体，该口罩本体从外表面到内层依次层叠为第一无纺布层、可替换滤芯层、第二无纺布层，所述口罩本体上设有拉链或尼龙搭扣，两侧设有可调节的固定带，且可替换滤芯层的材料为具有过滤及吸附双重功效的仿生复合微纳纤维；所述可替换滤芯层包括纺丝纤维层和活性碳纤维层，并且表面由两层熔喷无纺布固定层包裹固定。它具有吸附和过滤双重功效的滤芯，纺丝纤维材料层可以有效过滤人体吸入的空气中的细颗粒物，同时活性碳纤维布层也可以吸附吸入空气中的各类污染物，减轻有害物质物对人体造成的伤害，且滤芯可更换，操作简便，同时口罩本体可以重复清洗使用，环保节约。

Description

具有吸附和过滤双功能的可换滤芯式口罩

技术领域

本实用新型涉及一种具有双重功效的新型口罩，尤其是一种吸附过滤双功能且可换滤芯的口罩，属于日常生活防护用品领域。

背景技术

如今，空气污染问题日益突出，特别是近几年出现的雾霾的污染情况十分严重，部分北方城市，如北京、天津、石家庄等在2013年的PM2.5监测结果中全年空气质量优良天数不足一半，而南方城市也不能幸免，杭州、宁波等地的空气质量也在呈现严重下降趋势。当前的首要任务不仅仅是寻找有效的空气治理方法，同时也需要寻找绿色高效的自我防护方法。而口罩的使用在人们在日常生活中的防护方面显示出其作用。而现在市场上的防雾霾口罩多数为一次性的，使用时间短，造成资源浪费；即使是可换滤芯的口罩也或多或少存在缺陷，如，滤芯与口罩的本体吻合度较低使过滤效果变差，或设计复杂的口罩使佩戴舒适度会降低。本实用新型口罩在这两方面做了改善。

实用新型内容

本实用新型是为了克服上述现有技术的不足，目的在于提供既可以过滤大气细颗粒物PM2.5又能够吸附常见挥发性有机污染物的仿生复合微纳纤维口罩，从而弥补目前市场上面产品的不足，更好地满足人们对口罩的要求，为人们的健康提供一定的保障。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种具有吸附和过滤双功能的可换滤芯式口罩，包括口罩本体，该口罩本体从外表面到内层依次层叠为第一无纺布层、滤芯层、第二无纺布层，其特征在于：所述口罩本体上设有拉链或尼龙搭扣，两侧设有可调节的固定带，且滤芯层的材料为具有过滤及吸附双重功效的仿生复合微纳纤维。

所述滤芯层包括纺丝纤维层和活性碳纤维层，并且表面由两层熔喷无纺布固定层包裹固定。

所述可替换滤芯的剪裁形状与口罩本体剪裁形状一致。

作为优选的，所述拉链或尼龙搭扣设于口罩本体下方。

所述仿生复合微纳纤维是以活性碳纤维为基本骨架，在活性碳纤维上通过静电纺丝技术将纺丝溶液的纺丝纤维复合在其表面，制得克重为10-100g/m²纺丝纤维层，整个复合微纳纤维的克重为70-340g/m²。

所述活性碳纤维种类是酚醛基活性碳纤维、PAN基活性碳纤维、粘胶基活性碳纤维或沥青基活性碳纤维，纤维产品形式是活性碳纤维布和/或活性碳纤维毡，比表面积为600-3000㎡/g，克重为60-240g/m²。

所述复合微纳纤维过滤直径为0.5-2.0μm的颗粒物。

所述复合微纳纤维对常见挥发性有机污染物的最大吸附饱和量达到30g/m²。

所述复合微纳纤维的每平方米透气量达到610L/s。

所述复合微纳纤维的透湿率达到230g/m²·h。

所述第一无纺布和第二无纺布是熔喷无纺布、针刺无纺布或水刺无纺布，其成分是PP、PET、PA，克重为15-120g/m²。

一种具有过滤及吸附双重功能的仿生复合微纳纤维的制备方法：将配制好的纺丝溶液加入静电纺丝设备的储罐中，通过注射泵和导管链接连接到喷头，喷头接上高压电场；将活性碳纤维布和/或活性碳纤维毡作为接收部分并接地；打开电源，控制纺丝时间，得到仿生复合微纳纤维材料。

所述静电纺丝过程中高压电源电压设置为10-25KV，喷头到接收平面的距离为10-20cm，注射泵设置纺丝流量为0.5-2.0mL/h，纺丝时间可以是0.5-4.0h。

在静电纺丝过程中，配制浓度为5％-20％的纺丝溶液时，所用纺丝溶液溶质是聚丙烯腈，聚酰亚胺，聚苯乙烯，聚乙烯醇，聚乙二醇，聚乳酸，聚苯并咪唑，间亚苯基间苯二酰胺，聚对苯二甲酸对苯二胺或聚乙烯醇吡咯烷酮中的一种或几种；纺丝溶液溶剂是水，硫酸，间甲酚，二氯甲烷，二甲基乙酰胺，二甲基亚砜，N-二甲基吡咯烷酮或N,N-二甲基甲酰胺中的一种或几种。

应用仿生复合微纳纤维制作的口罩，不仅具有活性碳纤维强的吸附作用，可以吸附常见挥发性有机污染物，吸附量最高可达30g/m²；同时也能过滤大气细颗粒物PM2.5及更小级别的颗粒物,对0.5-2.0μm颗粒物的过滤效果达到99.99％。

所述具有过滤及吸附双重功效的仿生复合微纳纤维，是运用静电纺丝技术将活性碳纤维布与静电纺丝纤维复合而成，制备操作简单，实用性强。

活性碳纤维极强的吸附作用，为吸附有害气体提供了可能，静电纺丝纤维之间无规则交错的结构，使之形成的空隙较小，能过滤细颗粒物，从而使产品具有过滤和吸附的双重功效。

本实用新型的有益技术效果是：具有吸附和过滤双重功效的滤芯，纺丝纤维材料层可以有效过滤人体吸入的空气中的细颗粒物，同时活性碳纤维布层也可以吸附吸入空气中的各类污染物，减轻有害物质物对人体造成的伤害；立体裁剪的口罩本体和滤芯，使滤芯与口罩本体的形状大小等更加吻合，口罩的吸附过滤效果得以相应提高；一可更换滤芯的口罩，口罩有两种封口方式，封口方式采用拉链或尼龙搭扣，方便滤芯的拆出更换，操作简便，同时口罩本体可以重复清洗使用，环保节约。

附图说明

图1是本实用新型口罩滤芯材料及A-A剖面的结构示意图；

图2是本实用新型口罩各主体材料的结构示意图图；

图3是本实用新型口罩封口设计为拉链的结构示意图；

图4是本实用新型口罩封口拉链打开更换滤芯时的结构示意图；

图5是本实用新型口罩封口设计为尼龙搭扣的结构示意图；

图6是本实用新型口罩封口尼龙搭扣打开更换滤芯的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围，不应理解为对本申请的限制。

一种具有吸附和过滤双功能的可换滤芯式口罩，包括口罩本体，该口罩本体从外表面到内层依次层叠为第一无纺布层、滤芯层、第二无纺布层，其特征在于：所述口罩本体上设有拉链或尼龙搭扣，两侧设有可调节的固定带，且滤芯层的材料为具有过滤及吸附双重功效的仿生复合微纳纤维。该滤芯层包括纺丝纤维层和活性碳纤维层，并且表面由两层熔喷无纺布固定层包裹固定，可替换滤芯的剪裁形状与口罩本体剪裁形状一致。作为优选的，所述拉链或尼龙搭扣设于口罩本体下方。

本实用新型所述仿生复合微纳纤维是以活性碳纤维为基本骨架，在活性碳纤维上通过静电纺丝技术将纺丝溶液的纺丝纤维复合在其表面，制得克重为10-100g/m²纺丝纤维层，整个复合微纳纤维的克重为70-340g/m²。所述活性碳纤维种类是酚醛基活性碳纤维、PAN基活性碳纤维、粘胶基活性碳纤维或沥青基活性碳纤维，纤维产品形式是活性碳纤维布和/或活性碳纤维毡，比表面积为600-3000㎡/g，克重为60-240g/m²。该复合微纳纤维过滤直径为0.5-2.0μm的颗粒物，对常见挥发性有机污染物的最大吸附饱和量达到30g/m²，每平方米透气量达到610L/s，透湿率达到230g/m²·h。

所述第一无纺布和第二无纺布是熔喷无纺布、针刺无纺布或水刺无纺布，其成分是PP、PET、PA，克重为15-120g/m²。

一种具有过滤及吸附双重功能的仿生复合微纳纤维的制备方法：将配制好的纺丝溶液加入静电纺丝设备的储罐中，通过注射泵和导管链接连接到喷头，喷头接上高压电场；将活性碳纤维布和/或活性碳纤维毡作为接收部分并接地；打开电源，控制纺丝时间，得到仿生复合微纳纤维材料。

所述静电纺丝过程中高压电源电压设置为10-25KV，喷头到接收平面的距离为10-20cm，注射泵设置纺丝流量为0.5-2.0mL/h，纺丝时间可以是0.5-4.0h。

在静电纺丝过程中，配制浓度为5％-20％的纺丝溶液时，所用纺丝溶液溶质是聚丙烯腈，聚酰亚胺，聚苯乙烯，聚乙烯醇，聚乙二醇，聚乳酸，聚苯并咪唑，间亚苯基间苯二酰胺，聚对苯二甲酸对苯二胺或聚乙烯醇吡咯烷酮中的一种或几种；纺丝溶液溶剂是水，硫酸，间甲酚，二氯甲烷，二甲基乙酰胺，二甲基亚砜，N-二甲基吡咯烷酮或N,N-二甲基甲酰胺中的一种或几种。

图1可替换滤芯层1，包括一层活性碳纤维布1a和一层仿丝纤维材料层1b，所述滤芯是运用静电纺丝技术将静电纺丝纤维与活性碳纤维布复合所得的仿生复合微纳纤维，它具有纺丝纤维的过滤作用和活性碳纤维布的吸附作用。

图2所示为本实用新型所述的一种可更换滤芯的口罩，所述口罩主体材料可包括三层，从外表面到内依次层叠为第一无纺布2、仿生复合微纳纤维1(包括熔喷无纺布固定层3)、第二无纺布4。

图3所示为本实用新型口罩整体结构图，所述口罩主要包括口罩本体5，可调节的固定带6，封口方式设计为拉链，此时为拉链闭合7a时的口罩。

图4所示为图3所示口罩将封口的拉链打开7b，以更换滤芯，换好滤芯后只需将拉链拉上即可，封口处的布料设计为弹性布料，可以很好的与口罩外形贴合。

图5所示为本实用新型口罩整体结构图，封口方式设计为尼龙搭扣，此时为尼龙搭扣闭合8a时的口罩。

图6所示为图5所示口罩将封口的尼龙搭扣打开8b，以更换滤芯，换好滤芯后只需将尼龙搭扣两面粘贴在一起上即可，封口处的布料设计为弹性布料，可以很好的与口罩外形贴合。

实施例1：

图2所示口罩各层，第一无纺布层2、第二无纺布层4均采用克重为30-50g/m²的聚丙烯无纺布，熔喷无纺布固定层采用克重为15g/m²的聚丙烯无纺布，仿生复合微纳纤维层采用克重70-80g/m²的活性碳纤维布复合由静电纺丝1.0h的纺丝纤维层，平均克重为19.1g/m²，纺丝原液使用聚丙烯腈。将制备好的各层按照图2所示顺序层叠在一起，层叠复合方式采用纺织领域常规的复合方法即可，如热粘合法。封口方式为拉链，如图3，图4。

实施例2：

图2所示口罩各层，第一无纺布层2、第二无纺布层4均采用克重为30-50g/m²的聚丙烯无纺布，熔喷无纺布固定层采用克重为15g/m²的聚丙烯无纺布，仿生复合微纳纤维层采用克重70-80g/m²的活性碳纤维布复合由静电纺丝1.0h的纺丝纤维层，平均克重为19.1g/m²，纺丝原液使用聚丙烯腈。将制备好的各层按照图2所示顺序层叠在一起，层叠复合方式采用纺织领域常规的复合方法即可，如针织缝合法。封口方式为尼龙搭扣，如图5，图6。

本实用新型所述口罩除滤芯不可重复使用外，其口罩主体可以反复清洗多次使用，一般建议1-2周清洗一次，应根据实际环境条件合理变通。

需要指出的是，以上只是本实用新型的优选实施方式，上述优选实施方式仅为非限制性的说明，本领域的技术人员可在相应范围内对本实用新型做出改进，同时，这些改进仍属本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种具有吸附和过滤双功能的可换滤芯式口罩，包括口罩本体(5)，该口罩本体从外表面到内层依次层叠为第一无纺布层(2)、可替换滤芯层(1)、第二无纺布层(4)，其特征在于：所述口罩本体上设有拉链或尼龙搭扣，两侧设有可调节的固定带，且可替换滤芯层(1)的材料为具有过滤及吸附双重功效的仿生复合微纳纤维。

2.根据权利要求1所述具有吸附和过滤双功能的可换滤芯式口罩，其特征在于：所述可替换滤芯层(1)包括纺丝纤维层(1b)和活性碳纤维层(1a)，并且表面由两层熔喷无纺布固定层(3)包裹固定。

3.根据权利要求1所述具有吸附和过滤双功能的可换滤芯式口罩，其特征在于：所述可替换滤芯的剪裁形状与口罩本体剪裁形状一致。

4.根据权利要求1所述具有吸附和过滤双功能的可换滤芯式口罩，其特征在于：所述拉链或尼龙搭扣设于口罩本体下方。

5.根据权利要求1或2所述具有吸附和过滤双功能的可换滤芯式口罩，其特征在于：所述仿生复合微纳纤维是以活性碳纤维为基本骨架，在活性碳纤维上通过静电纺丝技术将纺丝溶液的纺丝纤维复合在其表面，制得克重为10-100g/m²纺丝纤维层，整个复合微纳纤维的克重为70-340g/m²。

6.根据权利要求5所述具有吸附和过滤双功能的可换滤芯式口罩，其特征在于：所述活性碳纤维种类是酚醛基活性碳纤维、PAN基活性碳纤维、粘胶基活性碳纤维或沥青基活性碳纤维，纤维产品形式是活性碳纤维布和/或活性碳纤维毡，比表面积为600-3000㎡/g，克重为60-240g/m²。

7.根据权利要求1所述具有吸附和过滤双功能的可换滤芯式口罩，其特征在于：所述第一无纺布和第二无纺布是熔喷无纺布、针刺无纺布或水刺无纺布，其成分是PP、PET、PA，克重为15-120g/m²。