高效滤材及其制造方法及用其制作的医用防护口罩

摘要

本发明涉及一种高效滤材及其制造方法及用其制作的医用防护口罩，其特征在于：由丙纶超微细纤维经驻极而成，所述超微细纤维的平均细度为0.3μm以下；所述材料的定量规格为60～80g/m

说明书

技术领域

本发明涉及一种高效滤材及其制造方法及用该滤材制作的用品，特别是关于一种超微细纤维高效滤材及其制造方法以及用该超微细纤维高效滤材制作的医用防护口罩。

背景技术

目前我国市场上销售的各类口罩，质量、性能良莠不齐，例如普通手术用平面口罩，经在TSI-8130仪器上进行检测，在32L/min流量下，NaCl法，过滤效率只有20％左右。这样的口罩只能说是可以防尘，对医务人员起不到防护作用，特别是对飞沫传播、空气传播的病毒更是无效。其他的各种医院用的纱布口罩，检测结果见表1：

表1：纱布口罩的性能测试数据(TSI-8130 NaCI法)

   层数  流量(升/分)  阻  力  透过率   8层      32    0.3   94.6   12层      32    0.3   94.4   16层      32    0.3   89.6

根据美国国家职业安全卫生总署(National Institute for Occupational Ssfety andHealth)制定的标准(NIOSH标准)，可将口罩分为N、R、P三大类，它们分别代表不同的三种防护对象：N为非油性颗粒，R、P则为油性颗粒，但R级的防护油性颗粒效果不能超过8小时，而P级无此限制。这三大类口罩每一类有三种过滤效能的标准：即95(95％)、99(99％)、100(99.97％)，因此共有9种标准性能的口罩。由于生物性颗粒多属于非油性颗粒，因此N95是最基本的一个等级，它表示可防护非油性颗粒在85L/min流量下，聚集平均粒径0.26μ，计数粒径0.07μ粒径的过滤效率可达95％。

欧洲防护口罩的标准(CEEN149：2001)分三个级别：FFP1、FFP2、FFP3，与美国标准不同的是它的检测流量采用95L/min，用DOP油发尘。

我国最新颁布的防护口罩的标准(GB19083-2003)，采用美国的标准原则，只是我国标准只采用一个等级即N95，气溶胶采用NaCl非油性颗粒，流速为85L/min，颗粒平均粒径0.26μ，计数粒径0.07μ，要求过滤效率满足95％时，气流阻力不大于35mmH₂O。我国与欧美防护口罩标准主要性能指标比较见表2：

表2：我国与欧美防护口罩标准主要性能指标对照表

  级  别   流量L/min  穿透率％  阻力mmH₂O   N95    85    ＜5    ＜20   N99    85    ＜1    ＜28   FFP1    95    ≤15    ≤16   FFP2    95    ≤5    ≤20   FFP3    95    ≤1    ≤28   N95    85    ≤5    ≤35

我国市场上销售的各类口罩或医院常用的纱布口罩，其防护性能与我国最新颁布的防护口罩的标准(GB19083-2003)相比，或与欧美防护口罩标准相比，都有很大差距。尤其是在我国2003年大规模抗御“非典”疫情时，一线的医务人员，为有效防御“非典”病毒的侵害，经常不得不带上四层纱布口罩，医务人员因此会出现憋气、呼吸困难等不舒适的感觉，即便如此这类防护性能较差的纱布口罩，还是不能有效地抵御病毒的侵害，造成医务人员的感染。因此研制完全符合我国标准(GB19083-2003)N95等级的医用防护口罩已成为医疗单位和普通群众的迫切需求。

目前，采用常规熔喷工艺生产的纤维滤材，作为空气滤材目前只能做到亚高效的水平，这在粗效、中效、高中效、亚高效和高效的系列分类中，仅做到了较好的程度，但要做到对0.07μm微小的病毒具有良好的过滤防护效果，现有采用常规熔喷工艺生产的纤维滤材还无法达到。

发明内容

本发明的目的是提供一种超微细纤维高效滤材。

本发明的另一个目的是提供一种超微细纤维高效滤材的制造方法。

本发明的又一个目的是提供一种用超微细纤维高效滤材制作的医用防护口罩。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种高效滤材，其特征在于：由丙纶超微细纤维经驻极而成，所述超微细纤维的平均细度为0.3μm以下；所述材料的定量规格为60～80g/m²；所述超微细纤维的驻极量为0.15kw。

所述超微细纤维的定量规格为60最佳。

一种高效滤材的制造方法是：取高熔融指数聚丙烯切片，放入螺杆挤出机内；将所述螺杆挤出机内聚丙烯聚合物挤压进多位喷丝板中；由空气压缩机制取的压力气体，通过气体加热器后被加热，然后以极高的速度喷向挤出喷丝板的纤维，将其超倍牵伸，形成超微细纤维，然后纤维经过驻极装置，将驻极体(静电粒子)埋入纤维中，最后经收集装置制成超微细纤维高效滤材。

所述高效滤材的制造工艺参数为：所述螺杆挤出机内聚丙烯原料熔融指数为1200MFR，所述空气压缩机供给的空气温度为260℃，气体速度为550m/s；所述空气压缩机计量泵速度60RPM，驻极量为0.15kw，下吸风量为65％，上吸风量为60％。

所述驻极装置是在喷丝板与收集器之间安装有两排可以产生静电粒子的电晕针。

一种用高效滤材制作的医用防护口罩，其特征在于：它包括超微细纤维高效滤材中间层，设置在所述高效滤材外面具有防水性的长丝无防布层，设置在所述高效滤材里面的抗菌纱布层，所述三者经复合缝制而成一口罩本体，所述口罩本体的上缘设置有一鼻夹，所述口罩本体的两侧和鼻夹两侧材料上分别设置有两省道，所述口罩本体的下部略向下凸出一弧面，所述口罩本体的四周边缘，采用弹性针织布包边，所述口罩本体的四角设置有系带。

本发明由于采用以上技术方案，其具有以下优点：

(1)本发明超微细纤维高效滤材，与常规熔喷技术生产的纤维相比，细度可由2～10μm提高到0.3μm以下，使纤维表面积增大，纤维纤径均匀度和静电吸附效应有大幅度的提高。

(2)超微细纤维高效滤材纤网的超微细纤维直径成对数正态分布，通过采用新的生产工艺，使相同单丝纤度的纤维在纤网中有不同的分布。

(3)超微细纤维高效滤材通过驻极工艺，在不影响空气阻力的前提下，可有效提高过滤效率，防护性能有大幅度地提高。

(4)用超微细纤维高效滤材作过滤层制作的医用防护口罩，具有优异的防护性能、过滤效率达到95％以上，气体阻力小于25mmH₂O。其综合防护性能符合我国标准(GB19083-2003)N95等级的要求。

(5)本发明的医用防护口罩通过在口罩本体两侧和鼻夹的两侧的材料上分别设置两省道，并用弹性针织布包边，因此使整个口罩形成一柔性立体结构，弹性的包边可以紧贴在脸上各部位而不露任何空隙，四个省道又可以使中部拉长，并配合鼻夹使鼻梁处既可以架起一个呼吸空间，又可以保持良好的密封；下颌处可以被口罩下部的弧面密封兜起，不留如何空隙。本发明不但可以满足各种不同脸型的密闭防护要求，而且可以使医护人员不必戴好几层口罩，就可以达到非常好的防护效果。

附图说明

图1是本发明高效滤材制造工艺流程图

图2是本发明驻极装置示意图

图3是本发明用高效滤材制作的医用防护口罩结构示意图

图4是本发明使用状态示意图

具体实施方式

如图1、图2所示，超微细纤维高效滤材制造方法是：将熔融指数为1200MFR聚丙烯聚合物切片，放入螺杆挤出机1内；在计量泵速度为60RPM的条件下，将聚丙烯聚合物挤压进喷头装置的多位喷丝板2中；由空气压缩机3制取的压力气体，通过气体加热器被加热为260℃后，以极高的速度喷向挤出喷丝板2的纤维，将其超倍牵伸，形成超微细纤维，然后纤维经过驻极装置，在驻极量为0.15kw的电晕针4作用下，将驻极体(静电粒子)埋入纤维中，最后经收集装置的收集器5和卷绕机6制成定量规格为60～80g/m²超微细纤维高效滤材。此时，收集器5的下吸风量65％，上吸风量60％。

本发明提供的超微细纤维高效滤材新型生产工艺，与常规熔喷技术生产的纤维相比，细度可由原来2～10μm提高到0.3μm以下，而在此超微细状态下，纤维表面积极大，纤维纤径均匀度和静电吸附效应都有大幅度地提高。不同规格的超微细纤维高效滤材的主要性能见表3：

表3：

  序号   规格   g/m²    阻力    mmH₂O  透过率    ％   过滤效   率％   1   60    20.10   5.73    94.27   2   60驻极    20.40   2.53    97.47   3   80    25.71   2.36    97.64

通过上表可以看出，经驻极处理的本发明，在同样阻力下，透过率降低，过滤效率升高。经与我国医用防护口罩标准(GB19083-2003)N95等级的各项性能相比，选择表3中2号超微细纤维高效滤材制作医用防护口罩，其综合技术性能及经济性能较好。它能够有效的过滤粒径在0.07μ以上的细菌病毒，而气流阻力远远小于国标规定35mmH₂O的要求。

如图3、图4所示，用超微细纤维高效滤材制作的医用防护口罩10，包括超微细纤维高效滤材中间层，设置在外面具有防水性的长丝无防布层，设置在里面的抗菌纱布层，三层材料经复合缝制而成一口罩本体11，口罩本体11的上缘设置有一鼻夹12，口罩本体11的两侧和鼻夹12两侧材料上分别设置有两省道13、14，构造了口罩的立体曲面，从而形成了口罩10与人体鼻口之间具有一定空间，减小了人体呼吸的初始空气阻力。口罩本体11的四周边缘，采用弹性针织布包边15，口罩本体11的四角设置有系带16。包边15具有一定的可塑性，在系带16的牵拉下，可增加口罩10对面部的包覆能力，即口罩10可以随人体面部曲面形状变化，紧贴其上。口罩本体11的下部略向下凸出一弧面17，使其在弹性包边15的配合下紧密地兜在下颌上。

本发明用超微细纤维高效滤材制作的医用防护口罩10，其防护效率≥95％，抗菌率≥95％，气流阻力≤25mmH₂O，完全符合国家标准《医用防护口罩技术要求》(GB19083-2003)。