CN219686770U - 防护面料及口罩 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种防护面料及口罩。其中，所述防护面料包括依次叠加的里层、复合过滤层和外层，所述复合过滤层为PVDF‑TPU复合纳米纤维层，所述PVDF‑TPU复合纳米纤维层是由PVDF纳米纤维和TPU静电纺丝纤维制成的TPU/PVDF电仿纤维膜。实用新型还提供一种所述防护面料，其包括依次叠加的里层、热风棉层、复合过滤层和外层。所述口罩包括上述任意一项所述的防护面料制成的面罩以及设置在面罩两侧的挂耳部，所述挂耳部与耳部连接。本实用新型提供了一种可长期保护佩戴者免受空气污染物同时提供舒适佩戴体验的防护面料及口罩。

Description

防护面料及口罩

技术领域

本实用新型涉及卫生防护用品技术领域，特别涉及一种防护面料及口罩。

背景技术

大气颗粒物（PMs）是多种大气颗粒物的混合物，按照其流体力学体积可主要分为PM0.3、PM2.5和PM10三种，分别指流体力学粒径在0.3、2.5和10μm及以下的颗粒物。其中PM0.3因其穿透能力极强，传播距离极长，具有穿透人体的细小气道的能力，且PM0.3可携带各种细菌和病毒，一旦其进入人体内部，将有一定概率诱发心血管和呼吸道疾病，对人体具有极大危害。而通过佩戴口罩可有效隔绝PMs进入人体，是保护人体健康最直接有效的方式。

现有的传统的PP（聚丙烯）口罩的生产方式通常为熔体纺丝加驻极颗粒极化，即在PP熔体中加入相应的驻极材料进行熔融纺丝后再将得到的纤维膜放置于强电场中使得驻极材料极化后带静电，这样得到的PP熔喷驻极微米纤维膜对PM2.5、PM10具有一定的物理拦截能力。然而由于其纤维直径较粗，孔径较大，无法对纳米级别的PM0.3进行有效的拦截与吸附，且人体呼出气体中带有的水汽容易导致驻极材料失效，而一旦驻极材料失效，PP口罩对PMs的过滤效率将急剧降低，引发安全事故。且当前口罩多为直接复合的三层PP无纺布，整体呈扁平状，当边缘系带扣紧后会对脸部产生一定的压迫，在长期佩戴后会使人体产生极大不适，尤其医护人员更是如此。

因此，现有技术必要进行改进。

实用新型内容

现有技术中，传统的PP口罩无法对纳米级别的PM0.3进行有效的拦截与吸附，且直接复合的三层PP无纺布在长期佩戴后会使人体产生极大不适，因此，有必要提供一种防护面料及口罩用于解决上述问题。

第一方面，本实用新型提供一种防护面料，其包括依次叠加的里层、复合过滤层和外层，所述复合过滤层为PVDF-TPU复合纳米纤维层，所述PVDF-TPU复合纳米纤维层是由PVDF纳米纤维和TPU静电纺丝纤维复合制成的TPU/PVDF电仿纤维膜。

在一种实现方式中，所述防护面料还包括热风棉层，所述热风棉层设置在所述里层和所述复合过滤层之间。

在一种实现方式中，所述里层包括PET无纺布层、PP无纺布层、PE无纺布层和PVA无纺布层中的任意一种。

在一种实现方式中，所述里层为30g PP无纺布层。

在一种实现方式中，所述外层包括PET无纺布层、PP无纺布层、PE无纺布层和PVA无纺布层中的任意一种。

在一种实现方式中，所述外层为50g PP无纺布层。

在一种实现方式中，所述PVDF-TPU复合纳米纤维层为静电纺丝纤维。

第二方面，本实用新型还包括一种口罩，其包括上述任意一项所述的防护面料制成的面罩。

在一种实现方式中，所述口罩还包括设置在面罩两侧的挂耳部，所述挂耳部与耳部连接。

在一种实现方式中，所述口罩还包括设置与所述挂耳部连接的调节部，所述调节部用于调节所述挂耳部的松紧。

有益效果：本实用新型通过制备三层结构和四层结构的防护面料，通过加入所述PVDF-TPU复合纳米纤维层，使得所述防护面料同时结合PVDF纳米纤维的高滤效率与TPU静电纺丝纤维的高机械性能，使得所述防护面料及口罩能够具有较好的过滤效率和机械强度，同时通过加入所述热风棉层改善所述防护面料及口罩的整体蓬松程度，使得佩戴者在长期佩戴所述口罩并系紧所述挂耳部时脸部不会产生不适感，提升了口罩的舒适性，提供一种可长期保护佩戴者免受空气污染物同时提供舒适佩戴体验的防护面料及口罩。

附图说明

图1是本实用新型提供的防护面料的第一实施例的结构示意图；

图2是本实用新型提供的防护面料的第二实施例的结构示意图；

图3是本实用新型提供的口罩的整体结构示意图；

图4是本实用新型提供的PVDF纳米纤维膜的电镜图；

图5是本实用新型提供的TPU纳米纤维膜的电镜图。

其中，100、口罩；10、防护面料；11、里层；12、PVDF-TPU复合纳米纤维层；13、外层；14、热风棉层；20、面罩；30、挂耳部。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”“一个”“所述”“上述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本实用新型的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件、单元、模块和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、单元、模块、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语），具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

实施例

参照图1，图1是本实用新型提供的防护面料的第一实施例的结构示意图。本实施例中提供一种防护面料10，其包括依次叠加的里层11、复合过滤层和外层13。所述复合过滤层为PVDF（聚偏二氟乙烯）-TPU（热塑性聚氨酯）复合纳米纤维层12，所述PVDF-TPU复合纳米纤维层12的是由PVDF纳米纤维和TPU静电纺丝纤维通过静电纺丝技术复合制成的TPU/PVDF电仿纤维膜。本实用新型提供的防护面料10通过设置所述PVDF-TPU复合纳米纤维层12作为复合过滤层，能够同时结合PVDF纳米纤维的高滤效率与TPU静电纺丝纤维的高机械性能，使得所述防护面料具有较好的过滤效率和机械强度。

具体的，所述PVDF-TPU复合纳米纤维层12通过静电纺丝技术制得。静电纺丝纳米纤维膜具有纤维直径小、孔隙率高和比表面积大的特点，相比于熔喷驻极微米纤维具有更加高效的PMs过滤性能。因此，过滤层的所述PVDF-TPU复合纳米纤维层12选择为静电纺丝纤维，能够有效提高空气中的PMs的拦截效率。

进一步的，所述PVDF-TPU复合纳米纤维层12的原料采用DMF（N，N-二甲基甲酰胺）作为溶剂，采用PVDF和TPU作为溶质。在制备过程中，使用DMF作为溶剂且PVDF作为溶质，配置PVDF-DMF纺丝液并进行静电纺丝，使用DMF作为溶剂且TPU作为溶质，配置TPU-DMF纺丝液并进行静电纺丝，通过在PVDF纳米纤维膜上再次进行静电纺丝，原位复合TPU纤维的方式制备所述PVDF-TPU复合纳米纤维层12。具体的，所述PVDF-TPU复合纳米纤维层12的制备参数为：溶液浓度为5%-20%的TPU-DMF，浓度为5%-25%的PVDF纺丝液，10-150 kV的纺丝电压，10-35 cm的纺丝距离，20-300 mL/h的供液速度，以及1-15 m/min收卷速度。其中，使用TPU纳米纤维作为增强材料增加所述PVDF-TPU复合纳米纤维层12的机械性能，使得所述PVDF-TPU复合纳米纤维层12获得良好的柔性；使用PVDF纳米纤维可提高所述PVDF-TPU复合纳米纤维层12的过滤性能。

具体的，所述里层11为无纺布层，所述无纺布层包括PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）无纺布层、PP（聚丙烯）无纺布层、PE（聚乙烯）无纺布层和PVA（聚乙烯醇）无纺布层中的任意一种。进一步的，所述里层11为30g PP无纺布层。

具体的，所述外层13为无纺布层，所述无纺布层包括PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）无纺布层、PP（聚丙烯）无纺布层、PE（聚乙烯）无纺布层和PVA（聚乙烯醇）无纺布层中的任意一种。进一步的，所述外层13为50g PP无纺布层。

所述30g PP无纺布层和所述50g PP无纺布层分别作为所述防护面料的最里层和最外层，作为整个防护面料的保护层，能够防止所述复合过滤层受到破坏，维持所述防护面料的稳定性。此外，所述里层11作为接触人体的一侧，与所述外层13相比，所述里层11采用克重较小的无纺布，使得接触面更加柔软、舒适。在制备所述防护面料10时，通过收卷的方式将分别将所述30g PP无纺布层、所述PVDF-TPU复合纳米纤维层12和所述50g PP无纺布层复合制备而成。

实施例

参照图2，图2是本实用新型提供的防护面料的第二实施例的结构示意图。本实施例中提供一种防护面料10，其包括依次叠加的里层11、热风棉层14、复合过滤层和外层13，所述复合过滤层为PVDF-TPU复合纳米纤维层12，所述PVDF-TPU复合纳米纤维层12的材质为PVDF纳米纤维和TPU静电纺丝纤维。与第一实施例中相比，本实施例中的防护面料为四层结构面料，所述防护面料还包括所述热风棉层14。具体的，热风棉也叫无胶棉，属于一种新型的保温材料，具有弹性好、蓬松、手感软和保暖性好的特点。所述热风棉层14复合在所述里层11和所述复合过滤层之间，使得所述防护面料获得较好的蓬松度和舒适性。本实施例中的所述防护面料10的其他结构与第一实施例中的防护面料10相同，此处不再赘述。

实施例

请参阅图3，图3是本实用新型提供的口罩的整体结构示意图。本实施例中还提供一种口罩100，其包括上述的防护面料10制成的面罩20以及设置在面罩20两侧的挂耳部30，所述挂耳部30与耳部连接。所述挂耳部30可以直接采用松紧带，使得所述面罩20贴合人脸。在其他实施例中，所述口罩100还可以包括设置与所述挂耳部连接的调节部（图未示），通过所述调节部用于调节所述挂耳部30的松紧。

请结合参阅图1-图5，其中，图4是本实用新型提供的PVDF纳米纤维膜的电镜图，图5是本实用新型提供的TPU纳米纤维膜的电镜图。本实施例中通过进行多个实施例对所述口罩100的性能进行验证，具体如下：

验证实施例1

采用10% wt的PVDF-DMF纺丝液，纺丝电压30 kV，纺丝距离50 cm，供液速度80 mL/h，20g PP无纺布作为接受基材，收卷速度6 m/min作为纺丝条件进行静电纺丝制备PVDF纳米纤维膜，其具体结构如图4所示，而后分别与一层50 g PP无纺布，一层30 g亲肤PP无纺布复合，其中PVDF纳米纤维膜作为过滤芯层。本实施例中制备得到的口罩100包括三层结构的防护面料10，所述防护面料10具体包括由外至内依次叠加的50 g PP无纺布层、PVDF纳米纤维层和30 g亲肤PP无纺布层复合而成的防护面料。所述口罩100蓬松度较低，佩戴舒适性差，且其柔韧性不佳，易受到外力而破损。所述口罩100在85 L/min气流流量下，过滤效率为92%，气阻为120 Pa，过滤性能较好。

验证实施例2

采用10% wt的TPU-DMF纺丝液，纺丝电压30 kV，纺丝距离50 cm，供液速度80 mL/h，20 g PP无纺布作为接受基材，收卷速度6 m/min作为纺丝条件进行静电纺丝制备TPU纤维膜，其具体结构如图5所示。而后将所述TPU纤维膜分别与一层50 g PP无纺布，一层30 g亲肤PP无纺布，一层热风棉复合。本实施例中制备得到的口罩100包括由外至内依次叠加的四层结构的防护面料10，所述防护面料10具体包括由外至内依次叠加的50 g PP无纺布层、TPU纤维膜层、热风棉层和30 g亲肤PP无纺布层。所述口罩100的蓬松程度较高，舒适性能较好；且其柔韧性佳，不易受外力而破损。但其过滤性能较差，在85 L/min气流流量下，过滤效率为36%，气阻为150 Pa。

验证实施例3

采用10% wt.的PVDF-DMF及15% wt.的TPU-DMF纺丝液，纺丝电压30 kV，纺丝距离50 cm，收卷速度6 m/min，20 g PP无纺布作为接受基材，供液速度80 mL/h作为纺丝条件，通过原位静电纺丝方法在PVDF纳米纤维膜上引入TPU纤维制备PVDF-TPU复合纳米纤维膜，而后分别与一层50 g PP无纺布，一层30 g亲肤PP无纺布复合，PVDF-TPU复合纳米纤维膜作为芯层。本实施例中制备得到的口罩100包括由外至内依次叠加的三层结构的防护面料10，所述防护面料10具体包括由外至内依次叠加的50 g PP无纺布层、PVDF-TPU复合纳米纤维膜层和30 g亲肤PP无纺布层。所述口罩100蓬松度较低，佩戴舒适性差；但其柔韧性佳，不易受外力而破损。所述口罩100在85 L/min气流流量下，过滤效率为98%，气阻为180 Pa，过滤性能较好。

验证实施例4

采用10% wt.的PVDF-DMF及15% wt.的TPU-DMF纺丝液，纺丝电压30 kV，纺丝距离50 cm，收卷速度6 m/min，20 g PP无纺布作为接受基材，供液速度80 mL/h作为纺丝条件，通过原位静电纺丝方法在PVDF纳米纤维上引入TPU纤维制备PVDF-TPU复合纳米纤维膜，而后分别与一层50 g PP无纺布，一层30 g亲肤PP无纺布复合。本实施例中制备得到口罩100包括由外至内依次叠加的四层结构的防护面料10，所述防护面料10具体包括由外至内依次叠加的50 g PP无纺布层、PVDF-TPU复合纳米纤维膜层、热风棉层和30 g亲肤PP无纺布层。所述口罩100的蓬松程度较高，舒适性能较好；柔韧性佳，不易受外力而破损；且在85 L/min气流流量下，过滤效率为98%，气阻为100 Pa，所述口罩过滤性能较好。

通过上述验证实验可以得知，本实用新型中提供的防护面料10及口罩100通过使用PVDF-TPU复合纳米纤维膜层12相较于单独使用PVDF纳米纤维层或TPU纤维膜具有较高的过滤效率；再通过加入所述热风棉层14能够使得所述口罩在具有较高的过滤效率时还能够具有较高的蓬松程度和舒适性能。

总的来说，本实用新型通过制备三层结构和四层结构的防护面料10，通过加入所述PVDF-TPU复合纳米纤维层12，且通过静电纺丝技术制备的PVDF-TPU复合纳米纤维膜12结合了PVDF纳米纤维超高的过滤效率与TPU纤维的高机械性能，具有高于95%的PM0.3拦截效率、在85 L/min气流速度下低于100 Pa，具有较低的阻力压降与较好的机械强度和柔性；同时通过加入所述热风棉层14改善所述防护面料10及口罩100的整体蓬松程度，使得佩戴者在长期佩戴所述口罩100并系紧所述挂耳部30时脸部不会产生不适感，提升了口罩100的舒适性，提供一种可长期保护佩戴者免受空气污染物同时提供舒适佩戴体验的防护面料10及口罩100。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种防护面料，其特征在于，包括依次叠加的里层、复合过滤层和外层，所述复合过滤层为PVDF-TPU复合纳米纤维层，所述PVDF-TPU复合纳米纤维层是由PVDF纳米纤维和TPU静电纺丝纤维复合制成的TPU/PVDF电仿纤维膜。

2.根据权利要求1所述的防护面料，其特征在于，所述防护面料还包括热风棉层，所述热风棉层设置在所述里层和所述复合过滤层之间。

3.根据权利要求1或2所述的防护面料，其特征在于，所述里层包括PET无纺布层、PP无纺布层、PE无纺布层和PVA无纺布层中的任意一种。

4.根据权利要求3所述的防护面料，其特征在于，所述里层为30g PP无纺布层。

5.根据权利要求1或2所述的防护面料，其特征在于，所述外层包括PET无纺布层、PP无纺布层、PE无纺布层和PVA无纺布层中的任意一种。

6.根据权利要求5所述的防护面料，其特征在于，所述外层为50g PP无纺布层。

7.一种口罩，其特征在于，包括权利要求1-6任意一项所述的防护面料制成的面罩。

8.根据权利要求7所述的口罩，其特征在于，所述口罩还包括设置在面罩两侧的挂耳部，所述挂耳部与耳部连接。

9.根据权利要求8所述的口罩，其特征在于，所述口罩还包括设置与所述挂耳部连接的调节部，所述调节部用于调节所述挂耳部的松紧。