CN204767826U - 滤层体及具有该滤层体的口罩 - Google Patents
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Abstract
一种滤层体，包含一个基层及一个过滤层。该基层为多孔结构。该过滤层设置在该基层上且为多孔隙结构。该过滤层由直径小于250纳米的纳米纤维堆叠构成。该过滤层具有较低的空气阻抗率及较低的粉尘粒子穿透率，因此不需对该基层额外施加静电处理即具有良好的空气过滤表现，并能节省制作成本。本申请还包括具有该滤层体的口罩。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种滤层体，特别是涉及一种用于空气过滤的滤层体。
背景技术
现有的滤层体多采用一个不织布，并在其表面予以静电处理，使其具有吸附灰尘的功效。此种滤层体多用于口罩或空气滤芯，借通过静电处理的步骤，使得通过该滤层体的灰尘能被静电吸附，因而附着于该滤层体上，达到过滤空气的效果。然而，静电处理需要昂贵的设备，成本较为高昂，因此市面上急需另一种无需经过静电处理并具有同样良好的过滤表现的滤层体。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种不需经静电处理、具有良好的过滤表现并能节省制作成本的滤层体。
本实用新型的滤层体，包含一层基层及一层过滤层。
该基层为多孔结构。
该过滤层设置在该基层上且为多孔隙结构。该过滤层由直径小于250纳米的纳米纤维堆叠构成。当纳米纤维直径不小于250纳米时，粉尘颗粒的过滤效果较差。
较佳地，该过滤层的平均孔隙大小为10纳米至1微米。低于10纳米的孔隙将会导致空气较不容易通过口罩，而高于1微米的孔隙则使其粉尘微粒的过滤效果变差。
较佳地，该过滤层的厚度为200纳米至5微米，更佳地，该过滤层的厚度为500纳米至1微米。厚度低于200纳米时，粉尘微粒的过滤效果差，而厚度高于5微米时，空气较不容易通过口罩，空气阻抗率过高。
较佳地，该基层为不织布。
较佳地，纳米纤维是由高分子聚合物制成，更佳地该高分子聚合物能选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚乳酸、聚己内酯、几丁聚醣、聚乙二醇、尼龙、聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、纤维素、聚醋酸乙烯酯的一种。
本实用新型的另一个目的在于提供一种能让空气较容易通过且兼具强阻隔粉尘微粒能力的口罩。
本实用新型的口罩，包含一层底层、一层如前述的滤层体，及一层表层。该滤层体铺设在该底层上。该表层铺设在该滤层上。
本实用新型的口罩，该过滤层的平均孔隙大小为10纳米至1微米。
本实用新型的口罩，该过滤层的厚度为200纳米至5微米。
本实用新型的口罩，该过滤层的厚度为500纳米至1微米。
本实用新型的口罩，该底层、该滤层体及该表层相互贴合，且该底层的周边翻折固定，形成一个整体，该口罩该还包含两个耳挂，所述耳挂分别安装于该整体的两相反短侧边。
本实用新型的有益效果在于：该过滤层具有让空气较容易通过，且兼具强阻隔粉尘微粒的能力，因此不需对该基层额外施加静电处理即具有良好的空气过滤表现，所以能节省制作成本。
附图说明
本实用新型的其他的特征及功效，将于参照图式的实施方式中清楚地呈现，其中：
图1是一侧视图，说明本实用新型滤层体的实施例；
图2是一扫描式电子显微镜照片，该实施例的过滤层的外观；
图3是一立体分解图，说明该实施例的应用例。
具体实施方式
[实施例]
参阅图1与图2，本实用新型滤层体2的实施例包含一层基层21及一层过滤层22。该基层21为多孔结构。在本实施例中，该基层21采用不织布。
该过滤层22设置在该基层21上且为多孔隙结构。该过滤层22由直径小于250纳米的纳米纤维堆叠构成，且平均孔隙为10纳米至1微米。其厚度为200纳米至5微米，较佳为500纳米至1微米。
纳米纤维的材料能任意选用，较佳者是由高分子聚合物制成，更佳地该高分子聚合物能选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚乳酸、聚己内酯、几丁聚糖、聚乙二醇、尼龙、聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、纤维素、聚醋酸乙烯酯或其组合。
为了方便说明，纳米纤维的材料采用高分子聚合物为例，并经由电纺织方法制作，其步骤包含：提供一个电纺溶液，并将该电纺溶液通过静电纺丝于该基层21上形成由多个纳米纤维所堆叠构成的该过滤层22。
该电纺溶液包括一个高分子聚合物、一个寡聚体吸附剂，及一个溶剂。该高分子聚合物采用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA，购自于CHONEYEPURECHEMICAL，重量平均分子量为120,000)或其衍生物、该寡聚体吸附剂采用羧甲基-β-环糊精(CM-β-CD，根据ZhanhuaHuang等人在CarbohydratePolymers,2012,88,609-617中公开的方法合成)、该溶剂采用甲酸。
较佳地，聚甲基丙烯酸甲酯的用量为0.5g-2g、甲酸为20-25mL、羧甲基-β-环糊精为0.5g-1.5g，且聚甲基丙烯酸甲酯或其衍生物与该溶剂的比例范围为0.01-0.50g/mL、该寡聚体吸附剂与该溶剂的比例范围为0.01-0.1g/mL、该寡聚体吸附剂与聚甲基丙烯酸甲酯或其衍生物的重量比例范围为0.01-0.8。
电纺溶液配制
先将1.0-2.0g聚甲基丙烯酸甲酯及10mL甲酸混合，以超声波震荡30mins，再搅拌1小时至均匀溶解，得到一个高分子溶液。而后，将0.5-1.0g羧甲基-β-环糊精及10mL甲酸混合搅拌10mins至均匀溶解，得到一个吸附剂溶液。
将上述吸附剂溶液及高分子溶液混合搅拌1天至均匀，得到该电纺溶液。
静电纺丝
以一个玻璃注射针筒承装上述电纺溶液，将该针筒通过聚四氟乙烯(PTFE)管连接一个不锈钢针头，并安装在一个微型泵上。于该不锈钢针头提供高压电，使该电纺溶液在该基层21上进行静电纺丝，以使该基层21上形成由多个纳米纤维所堆叠构成的该过滤层22。其操作参数设定如下：电压为15kV，流速为0.015mL/min，环境温度为25℃，该不锈钢针头出口与该基层21距离为10cm。
孔隙测试
以前述静电纺丝法制备测试样品。其中，采用一个接地的铁丝网取代该基层21，直接用该铁丝网收集所形成的纺丝产物，获得测试样品。
采用氮气等温吸附/脱附仪(BET；型号为QUANTACHROME，Autosorb-1)测定孔隙。测试样品先经30℃且压力为1×10-5mmHg的状态下抽真空除气处理12小时后，再置于仪器中进行吸/脱附的实验，实验后所测得的平衡吸附量，经由BET(Brunauer-Emmett-Teller)方编程计算而得知比表面积(m2/g)，并于不同相对压力(P/P0)下测得样品的吸附量，再分别用BJH(Barrett-Joyner-Halendamethod)与DFT(DensityFunctionalTheorymethod)的方法计算中孔(mesopore)与微孔(micropore)的孔径分布。此计算方法属于现有，在此不予赘述。
经测试本实施例的孔隙，皆落于10纳米至1微米间。借通过调整电纺溶液与静电纺丝的操作，能再调整纤维的直径，进一步控制孔隙大小，然而只要孔隙落于10纳米至1微米间即能完成本实用新型。
[应用例]
参阅图3，本实用新型的应用例为一个口罩。该口罩包含一层底层3、一层滤层体2及一层表层4。该底层3是防水层，具有防止飞沫沾染的效用。该滤层体2即为该实施例，并铺设在该底层3上。该表层4是吸水层，铺设在该滤层体2上。
将前述三层相互贴合，并将该底层3的周边翻折，再采用热熔贴合或缝纫固定，形成一个整体，并于两相反短侧边分别安装两个耳挂5，形成该口罩。
空气阻抗率&粉尘粒子穿透率测试
根据NIOSHN95标准测试。其中空气阻抗率以压差来表示，较低压差代表空气较容易通过口罩。粉尘粒子穿透率以百分比表示，较低的粉尘粒子穿透率代表口罩的阻隔粉尘微粒的能力强。
本实用新型的应用例的空气阻抗率低于20mm-H2O，因此具有较低的呼吸阻力。而粒径300nm的粒子穿透率在1.6％以下，具有极佳的过滤效果。良好的口罩应具备呼吸阻力小及过滤效果佳的优点，因此，对比N95型口罩的要求(阻抗率25mm-H2O以下、粒径300nm的粒子穿透率5％以下)，本实用新型具有更低的呼吸阻力及更佳的过滤效果。
综上所述，本实用新型滤层体2仅需于该基层21上铺设该过滤层22，即可用该滤层体2制成的口罩具有较低的空气阻抗率及粉尘粒子穿透率的表现，不须额外施加静电处理就具有良好空气过滤表现，能节省制作成本，所以确实能达成本实用新型的目的。
以上所述者，仅为本实用新型的实施例而已，当不能以此限定本实用新型实施的范围，即凡依本实用新型权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本实用新型的范围。
Claims (10)
1.一种滤层体，包含一层多孔结构的基层，其特征在于该滤层体还包含：
一层过滤层，设置在该基层上且为多孔隙结构，该过滤层由直径小于250纳米的纳米纤维堆叠构成。
2.根据权利要求1所述的滤层体，其特征在于：该过滤层的平均孔隙大小为10纳米至1微米。
3.根据权利要求1所述的滤层体，其特征在于：该过滤层的厚度为200纳米至5微米。
4.根据权利要求3所述的滤层体，其特征在于：该过滤层的厚度为500纳米至1微米。
5.根据权利要求1所述的滤层体，其特征在于：该基层为不织布，纳米纤维是由高分子聚合物所制成，该高分子聚合物是选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚乳酸、聚己内酯、几丁聚醣、聚乙二醇、尼龙、聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、纤维素、聚醋酸乙烯酯的一种。
6.一种口罩，包含一层底层，一层铺设在该底层上的滤层体，及一层铺设在该滤层体上的表层，其特征在于：
该滤层体采用根据权利要求1所述的滤层体。
7.根据权利要求6所述的口罩，其特征在于：该过滤层的平均孔隙大小为10纳米至1微米。
8.根据权利要求6所述的口罩，其特征在于：该过滤层的厚度为200纳米至5微米。
9.根据权利要求8所述的口罩，其特征在于：该过滤层的厚度为500纳米至1微米。
10.根据权利要求6所述的口罩，其特征在于：该底层、该滤层体及该表层相互贴合，且该底层的周边翻折固定，形成一个整体，该口罩该还包含两个耳挂，所述耳挂分别安装于该整体的两相反短侧边。
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