CN206714154U - 一种可拦截颗粒物的透气性口罩 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可拦截颗粒物的透气性口罩，包括口罩本体和设于所述口罩本体两短边侧的一对佩戴耳；所述口罩本体由至少两块方形非织造布层叠而成，层叠设置的方形非织造布周边通过带状非织造布热压封边粘合并在相邻方形非织造布之间形成空气层，同时在其中至少两块方形非织造布的内侧面上覆盖有纳米纤维层；本实用新型的优点在于，具有轻薄的特点，且透气性良好，即使长时间佩戴亦不会感觉闷热，佩戴舒适，同时提高对液体、有害粒子以及病毒捕集效率。

Description

一种可拦截颗粒物的透气性口罩

技术领域

本实用新型涉及口罩，尤其是一种涉及一种可拦截颗粒物的透气性口罩。

背景技术

一直以来，使用时被用来覆盖口鼻的材料一般含有无机多孔材料，使用平均纤维直径在1～100μm间的微纤维非织造布或者织布并积层，平均纤维直径在1nm～1000nm之间的纳米纤维非织造布。

以往的口罩具有下列效果：(1)因构成口罩的被覆材料包含含有无机多孔材料的微纤维非织造布和纳米纤维非织造布层，又因为微纤维非织造布或非织造布层具有吸附并杀死空气中的细菌，真菌和病毒的效果而纳米纤维非织造布层则具有捕捉并除去空气中的病毒的效果。(2)此外，纳米纤维非织造布层具有良好的疏水性，在大气压下可以使水通过而同时阻隔有机溶剂，血液，体液等液体。(3)因此，这种口罩不仅可以阻隔粉尘，灰尘亦可以阻隔血液，排泄物中包含的各种细菌真菌病毒从而实现对传染病的预防。

但是传统的口罩中的纳米纤维非织造布层的厚度在20μm左右，因而实际使用中透气性较差易导致呼吸困难。此外，由于纳米纤维非织造布层过薄从而导致其对液体，有害粒子和病毒的捕捉效率低下。

发明内容

本实用新型目的是：提供一种具有轻薄的特点，且透气性良好，即使长时间佩戴亦不会感觉闷热，佩戴舒适，同时提高对液体、有害粒子以及病毒捕集效率的可拦截颗粒物的透气性口罩。

本实用新型的技术方案是：一种可拦截颗粒物的透气性口罩，包括口罩本体和设于所述口罩本体两短边侧的一对佩戴耳；所述口罩本体由至少两块方形非织造布层叠而成，层叠设置的方形非织造布周边通过带状非织造布热压封边粘合并在相邻方形非织造布之间形成空气层，同时在其中至少两块方形非织造布的内侧面上覆盖有纳米纤维层。

作为优选的技术方案，其中至少有一层纳米纤维层中含有抗菌性微粒。

作为优选的技术方案，所述方形非织造布的单位面积质量密度为10g/m²～50g/m²。

作为优选的技术方案，所述纳米纤维层的单位面积质量密度为0.05g/m²～1.0g/m²，且构成各纳米纤维层的纳米纤维平均纤维直径在50nm～300nm内。

作为优选的技术方案，所述纳米纤维层的单位面积质量密度为0.1g/m²～0.5g/m²。

作为优选的技术方案，所述纳米纤维层的单位面积质量密度为0.15g/m²～0.4g/m²。

作为优选的技术方案，所述纳米纤维层的单位面积质量密度为0.2g/m²～0.3g/m²。

作为优选的技术方案，所述纳米纤维层由聚氨酯，聚乙烯醇，聚酰胺或聚偏二氟乙烯中的至少一种纳米纤维组成。

作为优选的技术方案，靠近口鼻一侧的方形非织造布为纤维素制的非织造布，其余方形非织造布为聚对苯二甲酸乙二醇、聚丙烯、聚乙烯或聚酰胺制的非织造布。

作为优选的技术方案，所述抗菌性微粒选自纳米银粒子、活性碳或沸石。

本实用新型的优点是：

1.本实用新型具有轻薄的特点，且透气性良好，即使长时间佩戴亦不会感觉闷热，佩戴舒适，同时提高对液体、有害粒子以及病毒捕集效率。

附图说明

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型实施例1的结构示意图；

图2为本实用新型实施例1的结构主视图；

图3为本实用新型实施例1的结构侧视图；

图4为图1的A-A向剖视图；

图5为图4中A的局部放大图；

图6为图4中B的局部放大图；

图7为本实用新型实施例2的结构剖视图；

图8为本实用新型实施例2的变形1结构剖视图；

图9为本实用新型实施例2的变形1结构剖视图；

图10为本实用新型实施例2的变形1结构剖视图；

图11为本实用新型实施例2的变形2结构剖视图；

图12为本实用新型实施例2的变形2结构剖视图；

图13为本实用新型实施例2的变形2结构剖视图；

图14为本实用新型实施例2的变形2结构剖视图；

图15为本实用新型实施例3的结构剖视图；

图16为本实用新型实施例3的结构剖视图；

图17为本实用新型实施例3的结构示意图；

图18为图17中A的局部放大图；

图19为图17中B的局部放大图；

图20为试验比较2的示意图。

其中：1口罩本体，11方形非织造布，12带状非织造布；2佩戴耳，3空气层，4纳米纤维层，5热压粘合部分，6抗菌性微粒。

具体实施方式

实施例1：

实施例1下的透气性口罩，如图1-6所示，包括口罩本体1和设于口罩本体1两短边侧的一对佩戴耳2；该口罩本体1由两层叠设置的方形非织造布11周边通过带状非织造布12热压封边粘合，并在两方形非织造布11之间形成空气层3，同时在两块方形非织造布11的内侧面上覆盖有纳米纤维层4。

本发明口罩本体1的方形非织造布11与(长边)带状非织造布12相交叠，在两者的长边侧进行热压粘合处理并产生压花效果，方形非织造布11与(短边)带状非织造布12相交叠，在两者的短边侧进行热压粘合处理并产生压花效果。(长边)带状非织造布12与(短边)带状非织造布12的外边缘上分别形成了具有压花的热压粘合区域。此外，口罩本体1在其长边侧方向上产生了数条褶皱，各褶皱的两端由(短边)带状非织造布12来固定。

两方形非织造布11采用熔喷法或者纺粘法制得，在其内侧面上采用静电纺丝法形成纳米纤维层4。且方形非织造布11的单位面积质量密度在10g/m²～50g/m²的范围内。此外构成方形非织造布11的纤维可以为天然纤维(例如纤维素)，合成纤维(例如聚丙烯，聚乙烯，聚氨酯，聚酰胺，聚对苯二甲酸乙酯等)，以及上述纤维构成的混合纤维。

纳米纤维层4由聚氨酯，聚乙烯醇，聚酰胺或聚偏二氟乙烯构成，平均纤维直径在50nm～300nm之间。当平均纤维直径不满50nm时，很难通过静电纺丝法形成纳米纤维层4。而当平均纤维直径超过300nm时，纳米纤维层4的比表面积会减小，使得透气性口罩对液体、有害粒子以及病毒等的捕捉效率降低。

此外纳米纤维层4的总单位面积质量密度在0.05g/m²～1.0g/m²(最好在0.1g/m²～0.5g/m²)的范围内。总单位面积质量密度低于0.05g/m²时，透气性口罩的透气性能良好但是对有害粒子等的捕捉效率会下降。另一方面，总单位面积质量密度高于1.0g/m²时，透气性口罩的有害粒子等的捕捉效率高但是透气性能相对较差，在佩戴时会产生呼吸困难的感觉。

本发明纳米纤维层4在两方形非织造布11的内侧面。并且两方形非织造布11的纳米纤维层4处于中间隔着空气层3的非粘合相对状态。通过对两方形非织造布11的外周部进行热压粘合，使得两方形非织造布11复合在一起。热压粘合通过横截面形状为U形的带状(长边)带状非织造布12、(短边)带状非织造布12将两方形非织造布11的外周部夹在中间。对于两方形非织造布11，因为两纳米纤维层4处于非粘合的状态，因此两方形非织造布11之间形成了空隙(空气层3)。

实施例1下的透气性口罩因为具有间隔着空气层3的两纳米纤维层4，通过后面的实验亦可清楚，各纳米纤维层4的总面积质量密度与单层纳米纤维层4的面积质量密度相同时，多层纳米纤维层4的透气性与使用感受更加优秀。纳米纤维层4的表面(与空气层3相接触的一面)存在低密度的一层纳米纤维，因此即使在具有相同的面积质量密度的情况下，表面具有更多的纳米纤维，平均密度得到降低，透气性变大。

此外，实施例1下的透气性口罩因为具有间隔着空气层3的两纳米纤维层4，通过后面的实验亦可清楚，各纳米纤维层4的总面积质量密度与单层纳米纤维层4的面积质量密度相同时，比起单层纳米纤维层4多层纳米纤维层4对液体，有害粒子以及细菌等的捕捉效率更高。纳米纤维层4的表面(与空气层3相接触的一面)存在低密度的一层纳米纤维，因此即使在具有相同的面积质量密度的情况下，表面具有更多的纳米纤维，平均密度得到降低。因此，液体、有害粒子以及细菌等通过纳米纤维层4时的路径将会变长，表现为口罩对有害粒子的捕捉效率变高。

接下来就实施例1下的口罩的制造方法进行说明。

实施例1下的透气性口罩的制造方法：首先通过非织造布准备工序(S1)准备两方形非织造布11。方形非织造布11由输送罗拉进行搬运。方形非织造布11由熔喷法或纺粘法制得，面积质量密度在10g/m²～50g/m²的范围内。构成方形非织造布11的纤维可以为天然纤维，合成纤维或以上两种的混合纤维。

方形非织造布11被用于纳米纤维形成工序(S2)中，在方形非织造布11的内侧面形成纳米纤维层4。静电纺丝装置被应用于纳米纤维形成工序中。静电纺丝装置包含有储存高分子溶液的容器，喷射高分子溶液的喷头，可以调整通过喷头的高分子溶液的流量的阀门，以及板状的收集装置。高分子溶液可以使用聚氨酯，聚乙烯醇，聚酰胺或聚偏二氟乙烯作为溶质溶解的溶液。溶剂可以根据所使用的溶质进行适当选择。比如在溶质为聚氨酯时，溶剂可以使用DMF(二甲基甲酰胺)，MEK(甲基乙基酮)等。溶质为聚乙烯醇时，溶剂为水。溶质为聚酰胺时，溶剂为甲酸。溶质为聚偏二氟乙烯时，溶剂为DMAC(二甲基乙酰胺)，MEK(甲基乙基酮)，丙酮等。

静电纺丝装置中的收集装置与喷头之间加上高电压可以形成电场。从输送罗拉出出来的长尺状方形非织造布11通过收集装置，高分子溶液经过喷头喷射而出在方形非织造布11的一面上形成纳米纤维层4，并通过控制溶液的流量从而控制纳米纤维层4的面积质量密度。一面上形成了具有一定面积质量密度的纳米纤维层4的方形非织造布11经过卷取罗拉卷取。在方形非织造布11上形成的纳米纤维层4的单位面积质量密度在0.1～0.5g/m²的范围内。可以通过调整方形非织造布11通过收集装置的速度以及从喷头出喷射出的高分子溶液的流量对面积质量密度进行调整。收集装置与喷头之间的电压在10kV～40kV的范围内。

方形非织造布11的纳米纤维层4形成面向上被输送到复合工序(S3)。通过复合工序，将两纳米纤维层4朝内进行了复合。此时，两方形非织造布11上形成的各纳米纤维层4的总面积质量密度在0.05g/m²～1.0g/m²(最好在0.1g/m²～0.5g/m²)的范围内。

两方形非织造布11被输送至第1热压粘合工序(S4)。第1热压粘合工序对两方形非织造布11的两长边使用(长边)带状非织造布12进行压花处理并热压粘合。方形非织造布11的长边通过压花处理形成了热压粘合部分5。打褶处理：沿着方形非织造布11的长边侧形成数条褶皱，形成了褶皱的方形非织造布11被输送到切割工序(S6)，切割成特定长度的长方形方形非织造布11。

方形非织造布11被输送到第2热压粘合工序(S7)，方形非织造布11被切割的两短边使用(短边)带状非织造布12进行压花处理并热压粘合。方形非织造布11的两短边通过压花处理形成了热压粘合部分5。通过对带状(短边)带状非织造布12进行热压粘合，可以固定褶皱的两端。各个边均进行过热压粘合的方形非织造布11被输送至带子粘合工序(S8)，佩戴用的佩戴耳2的一端被粘合到方形非织造布11的两条短边上。

通过上述工序得到的实施例1下的透气性口罩，纳米纤维层4的总面积质量密度在0.05g/m²～1.0g/m²的范围内。同时因为具有较低的压力损失(20mmH₂O)，透气性变好，因为在使用时可以显著减轻呼吸困难。此外，实施例1下的透气性口罩，纳米纤维层4的总面积质量密度在0.05g/m²～1.0g/m²的范围内时，对于液体、有害粒子、细菌等具有非常高的捕捉效率。即使是对于极其微小的NaCl粒子(粒径0.26μm)，当总面积质量密度在0.2g/m²以上时，捕捉效率亦可以达到90％以上。而对于粒子直径在3μm左右的粒子，当总面积质量密度在0.05g/m²～1.0g/m²的范围内时，捕捉效率预计可以达到99％以上。

实施例2：

参照图7所示，实施例2下的透气性口罩包括由三层叠设置的方形非织造布11周边通过带状非织造布12热压封边粘合，并在相邻方形非织造布11之间形成空气层3，同时在两块外侧方形非织造布11的内侧面上覆盖有纳米纤维层4。且三块方形非织造布11处于非粘合相对状态，并通过对三方形非织造布11的外周部进行热压粘合，将三方形非织造布11复合在一起。

参照图8-10所示，实施例2的变形1，包含有三方形非织造布11，其与上述实施例2的区别在于，在位于中间的方形非织造布11的上或/和下表面形成纳米纤维层4。但是各纳米纤维层4的总面积质量密度与实施例2下的透气性口罩相同。

如此实施例2下的透气性口罩因为包含有三方形非织造布11而与实施例1下的透气性口罩不同。而在两内侧面上形成纳米纤维层4这一点则与实施例1下的透气性口罩相同。在面积质量密度相同的情况下，多层纳米纤维层4的透气性，使用感受以及对液体、有害粒子及细菌的捕捉效率要优于单层纳米纤维层4。因此实施例2的变形1的透气性口罩，因为纳米纤维层4在口罩内部表面上形成了至少3面，所以比实施例2下的透气性口罩具有更加高的透气性与更舒适的使用感受。此外相较于透气性口罩对液体、有害粒子以及细菌等的捕捉效率更高。

参照图11-14所示，实施例2的变形2，透气性口罩包括由三层叠设置的方形非织造布11周边通过带状非织造布12热压封边粘合，并在相邻方形非织造布11之间形成空气层3，同时在其中至少两块方形非织造布11的内侧面上覆盖有纳米纤维层4(图11-14的纳米纤维层4示意并未完全，仅给出几个例图)。且三块方形非织造布11处于非粘合相对状态，并通过对三方形非织造布11的外周部进行热压粘合，将三方形非织造布11复合在一起。

实施例3：

实施例3下的透气性口罩，基本上与实施例1下的透气性口罩具有相同的构造，如图15-19所示，两纳米纤维层4中至少有一层中含有抗菌性微粒6这一点与实施例1下的透气性口罩不同。抗菌性微粒6可以使用银离子。

因此，实施例3下的透气性口罩以及实施例3的变形的透气性口罩，在实施例1的透气性口罩已有的效果上，还可以对细菌，病毒以及真菌等进行无害化处理，提高口罩的安全性。实施例3下的透气性口罩，除了利用含有抗菌性微粒6的高分子溶液这一点以外与实施例1的制造方法相同。

实施例4：

实施例4的透气性口罩基本与实施例1下的透气性口罩具有相同的构成。只有靠近口鼻一侧的方形非织造布11的材料与实施例1下的透气性口罩不同。即在实施例4下的透气性口罩中，靠近口鼻一侧的方形非织造布11为纤维素制得的非织造布。如此，实施例4下的透气性口罩，在实施例1下的透气性口罩已具有的效果上，还具有使用感受舒适的优点。实施例4下的透气性口罩除了靠近口鼻一侧的方形非织造布11为纤维素制造的非织造布这一点以外与实施例1的制造方法相同。

试验比较1如下图表1：

图表1中试验例1的口罩与实施例1下的口罩具有相同构成，参照图4所示，两纳米纤维层4的面积质量密度均为0.1g/m²，纳米纤维层4的总面积质量密度为0.2g/m²，此外两纳米纤维层4均由聚氨酯构成，构成纳米纤维层4的纳米纤维的平均纤维直径为200nm，同时两方形非织造布11均为通过纺粘法制得的面积质量密度为20g/m²的聚丙烯非织造布。

图表1中试验例2的口罩与试验例1的区别在于，仅在其中上层方形非织造布11的内侧面设有纳米纤维层4，该纳米纤维层4的面积质量密度为0.2g/m²且由聚氨酯构成，构成纳米纤维层4的纳米纤维的平均纤维直径为200nm，同时两方形非织造布11均为通过纺粘法制得的面积质量密度为20g/m²的聚丙烯非织造布。

图表1中试验例3的口罩与试验例2的区别在于，将唯一的纳米纤维层4换成通过纺粘法制得的面积质量密度在20g/m²的聚丙烯非织造布。

评价方法1：使用东京戴瑞克股份有限公司制造的大流量过滤效率试验装置，对试验例1～3中的口罩的压力损失进行测定。

评价方法2：使用东京戴瑞克股份有限公司制造的大流量过滤效率试验装置，对试验例1～3中的口罩的粒子捕捉效率进行测定(PFE试验)。粒子为直径大小为0.26μm的NaCl粒子。

评价结果：从图表1中我们可以看出，试验例1下的口罩相较于试验例2下的口罩具有高透气性(低压力损失/2.85mmH₂O vs 3.30mmH₂O)以及高粒子捕捉效率(90.0％ vs85.3％)。此外，试验例3中的口罩则具有高透气性(低压力损失0.20mmH₂O)以及低粒子捕捉效率(3.9％)。从以上压力损失以及粒子捕捉效率的评价结果可以看出，试验例1的口罩比其他口罩(试验例2中的口罩与试验例3中的口罩)相比性能更加优越。

试验比较2如下图表2：

图表2中试验例4的口罩与试验例1下的口罩不同之处在于，两纳米纤维层4的面积质量密度均为0.05g/m²，纳米纤维的总面积质量密度为0.1g/m²。

图表2中试验例5的口罩与试验例1下的口罩完全相同。

图表2中试验例6的口罩与试验例1下的口罩不同之处在于，两纳米纤维层4的面积质量密度均为0.2g/m²，纳米纤维的总面积质量密度为0.4g/m²。

图表2中试验例7的口罩与试验例2下的口罩不同之处在于，纳米纤维层4的面积质量密度为0.05g/m²，纳米纤维的总面积质量密度为0.05g/m²。

图表2中试验例8的口罩与试验例2下的口罩不同之处在于，纳米纤维层4的面积质量密度为0.1g/m²，纳米纤维的总面积质量密度为0.1g/m²。

图表2中试验例9的口罩与试验例2下的口罩完全相同。

图表2中试验例10的口罩与试验例2下的口罩不同之处在于，纳米纤维层4的面积质量密度均为0.5g/m²，纳米纤维的总面积质量密度为0.5g/m²。

评价方法1：使用东京戴瑞克公司制造的大流量过滤效率试验装置对试验例4～7中的各口罩的压力损失进行测定。

评价方法2：使用东京戴瑞克公司制造的大流量过滤效率试验装置对试验例4～7中的各口罩的粒子捕捉效率进行测定(PFE试验)。粒子为粒径为0.26μm的NaCl粒子。

评价结果：图20为试验比较2中的试验结果的示意图。可以看出，试验例4～6中的口罩的透气度与粒子捕捉效率的平衡曲线相比试验例7～10中的口罩的透气度与粒子捕捉效率的平衡曲线其性能更加优越。因此，相比试验例7～10中的各个口罩，试验例4～6中的各口罩在各纳米纤维层4的总面积质量密度合适的情况下，具有高透气性(低压力损失)及高粒子捕捉效率。

以上，根据试验比较2中的有关压力损失以及粒子捕捉效率的相关评价结果，可以得出结论：试验例4～6中的口罩比试验例7～10中的口罩性能优越。

此外，对于上述试验比较2，本发明之前为举例说明为含有2～3枚非织造布的口罩，但本发明并不局限于此，含有4枚或4枚以上非织造布的口罩亦在本发明之内。

此外，对于上述试验比较2，本发明之前为举例说明为含有2～4层纳米纤维层4的口罩，但本发明并不局限于此，含有5层或5层以上非织造布的口罩亦在本发明之内。

产业上的利用可能：本发明中的口罩，对液体，有害粒子，病毒等具有高捕捉效率，并且具有高透气性使用感受舒适等特点，因此适用于医院，学校，商店，办公场所，工厂，列车，巴士以及飞机等人群集中的场合。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可拦截颗粒物的透气性口罩，包括口罩本体和设于所述口罩本体两短边侧的一对佩戴耳；其特征在于，所述口罩本体由至少两块方形非织造布层叠而成，层叠设置的方形非织造布周边通过带状非织造布热压封边粘合并在相邻方形非织造布之间形成空气层，同时在其中至少两块方形非织造布的内侧面上覆盖有纳米纤维层。

2.根据权利要求1所述的可拦截颗粒物的透气性口罩，其特征在于，其中至少有一层纳米纤维层中含有抗菌性微粒。

3.根据权利要求1所述的可拦截颗粒物的透气性口罩，其特征在于，所述方形非织造布的单位面积质量密度为10g/m²～50g/m²。

4.根据权利要求1所述的可拦截颗粒物的透气性口罩，其特征在于，所述纳米纤维层的单位面积质量密度为0.05g/m²～1.0g/m²，且构成各纳米纤维层的纳米纤维平均纤维直径在50nm～300nm内。

5.根据权利要求1所述的可拦截颗粒物的透气性口罩，其特征在于，所述纳米纤维层的单位面积质量密度为0.1g/m²～0.5g/m²。

6.根据权利要求1所述的可拦截颗粒物的透气性口罩，其特征在于，所述纳米纤维层的单位面积质量密度为0.15g/m²～0.4g/m²。

7.根据权利要求1所述的可拦截颗粒物的透气性口罩，其特征在于，所述纳米纤维层的单位面积质量密度为0.2g/m²～0.3g/m²。

8.根据权利要求1所述的可拦截颗粒物的透气性口罩，其特征在于，所述纳米纤维层由聚氨酯，聚乙烯醇，聚酰胺或聚偏二氟乙烯中的至少一种纳米纤维组成。

9.根据权利要求1所述的可拦截颗粒物的透气性口罩，其特征在于，靠近口鼻一侧的方形非织造布为纤维素制的非织造布，其余方形非织造布为聚对苯二甲酸乙二醇、聚丙烯、聚乙烯或聚酰胺制的非织造布。

10.根据权利要求2所述的可拦截颗粒物的透气性口罩，其特征在于，所述抗菌性微粒选自纳米银粒子、活性碳或沸石。