CN105167250B - 一种口罩及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种口罩，由远离面部到贴近面部的方向依次包括：外层无纺布层、活性炭无纺布层、聚丙烯熔喷布层、里层无纺布层；所述活性炭无纺布层的含碳量为30wt％～45wt％；所述聚丙烯熔喷布层中纤维的直径为0.1μm～3μm，纤维的长度为3cm～12cm。本申请还提供了一种口罩的制备方法。本发明主要通过控制聚丙烯熔喷布层中纺丝纤维的直径和纤维长度，来控制滤材对油性颗粒物有较高的过滤效率。本发明提供的口罩对非油性颗粒物和油性颗粒物均有很好的防护效果，并且具有良好的机械强度，解决了现有市场中口罩只能防护非油性颗粒物、防护功能单一，以及机械强度差等问题。
Description
技术领域
本发明涉及卫生用品技术领域，尤其涉及一种口罩及其制备方法。
背景技术
口罩是一种卫生用品，一般指戴在口鼻部位，用于过滤进出口鼻的空气，以达到阻挡有害的气体、气味、飞沫进出佩戴者口鼻的用具，通常采用纱布或纸等制成。在雾霾严重污染的当今，口罩市场盛行，各种防霾口罩、PM2.5口罩、细颗粒物口罩层出不穷。
口罩对雾霾有一定的防护作用，其技术指标主要包括：过滤效率、呼吸阻力、口罩的密合性和泄漏率等，这些都是非常关键的指标。目前，市面上现有的口罩大部分的结构设计和过滤材质主要都针对的非油性颗粒物，如现有口罩滤材的作用主要是普通机械过滤，同时还可注入电极，起到部分静电吸附的作用。
但是，现有口罩的机械强度差，容易破损；注入的静电，随着时间的变化，容易很快流失，滤材过滤效率会变得很差，并且静电对汽车尾气、烹饪油烟、化工废气中的油性颗粒物，不能起到吸附过滤作用，不利于应用。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种口罩及其制备方法，本发明提供的口罩对非油性颗粒物具有较高过滤防护，同时对油性颗粒物也具有很好的防护效果，且强度良好。
本发明提供一种口罩，由远离面部到贴近面部的方向依次包括：外层无纺布层、活性炭无纺布层、聚丙烯熔喷布层和里层无纺布层；
所述活性炭无纺布层的含碳量为30wt％～45wt％；
所述聚丙烯熔喷布层中纤维的直径为0.1μm～3μm，纤维的长度为3cm～12cm；
所述外层和里层无纺布层独立地选自纺粘无纺布或热风无纺布。
优选地，所述聚丙烯熔喷布层中纤维的直径为0.5μm～2μm。
优选地，所述聚丙烯熔喷布层中纤维的长度为5cm～10cm。
优选地，所述聚丙烯熔喷布层的克重为25g/m2～35g/m2。
优选地，所述外层无纺布层为纺粘无纺布；
所述里层无纺布层包括两层，第一层为热风无纺布、且与聚丙烯熔喷布层相接触，第二层为纺粘无纺布。
本发明还提供一种口罩的制备方法，包括以下步骤：
将外层无纺布层、活性炭无纺布层、聚丙烯熔喷布层和里层无纺布层依次叠放，然后一次复合成型，得到口罩；
所述活性炭无纺布层的含碳量为30wt％～45wt％；
所述聚丙烯熔喷布层中纤维的直径为0.1μm～3μm，纤维的长度为3cm～12cm；
所述外层和里层无纺布层独立地选自纺粘无纺布或热风无纺布。
优选地，所述聚丙烯熔喷布层按照以下方法制得：
将聚丙烯依次进行熔融挤出、喷射拉伸和成网加固，得到聚丙烯熔喷布层。
优选地，所述喷射拉伸的气流温度为10℃～380℃。
优选地，所述喷射拉伸的气流压力为0.1MPa～1.1MPa。
优选地，所述一次复合成型的方式为超声波焊接。
与现有技术相比，本发明提供的口罩由外层到里层依次是：外层无纺布层-活性炭无纺布层-聚丙烯熔喷布层-里层无纺布层，其中，所述活性炭无纺布层的含碳量为30wt％～45wt％；所述聚丙烯熔喷布层中纤维的直径为0.1μm～3μm，纤维的长度为3cm～12cm。在本发明中，外层和里层无纺布层主要起到支撑作用；活性炭无纺布层对有机气体等起吸附作用，本发明控制活性炭无纺布层的含碳量，能使吸附率在60％以上。同时，本发明通过控制聚丙烯熔喷布层中纺丝纤维的直径和纤维长度，来控制滤材对油性颗粒物有较高的过滤效率。因此，本发明提供的口罩对非油性颗粒物和油性颗粒物均有很好的防护效果，并且具有良好的机械强度，解决了现有市场中口罩只能防护非油性颗粒物、防护功能单一，以及机械强度差等问题。
另外，使用本发明提供的口罩时，呼吸气阻力不会太高，从而使呼吸比较顺畅，更利于应用。
进一步地，本发明提供的口罩优选采用超声波焊接的方式一次成型，使口罩具有优良的密封性和舒适性。
附图说明
图1为本发明实施例提供的口罩的结构示意图。
具体实施方式
下面对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请提供了一种口罩，由远离面部到贴近面部的方向依次包括：外层无纺布层、活性炭无纺布层、聚丙烯熔喷布层和里层无纺布层；
所述活性炭无纺布层的含碳量为30wt％～45wt％；
所述聚丙烯熔喷布层中纤维的直径为0.1μm～3μm，纤维的长度为3cm～12cm；
所述外层和里层无纺布层独立地选自纺粘无纺布或热风无纺布。
通过对材质等方面的设计，本发明提供的口罩同时对油性颗粒物和非油性颗粒物及有机气体能起到很好的防护效果，改变现有口罩单一防护的功能，并且保证良好的机械强度。
本发明提供的口罩包括外层无纺布层，其为口罩外层，远离面部。所述外层无纺布层选自纺粘无纺布或热风无纺布，优选为纺粘无纺布，主要起到支撑作用。在本发明中，所述纺粘无纺布为通过纺粘工艺制得的无纺布，也就是聚合物依次连续经过纺丝、拉伸、成网和加固四大主要工序而形成的纺粘法非织造布成品。所述热风无纺布是通过热风粘合工艺制得的无纺布，热风粘合是指利用热风穿透纤网使之受热熔融而产生粘合的生产方式。本发明对所述外层无纺布层的制备方法没有特殊限制，按照本领域技术人员公知的方法制备即可。在本发明的实施例中，所述外层无纺布层的材质可以为涤纶。在本发明的一个实施例中，所述外层无纺布层为一层；所述外层无纺布层中纤维的直径为0.1μm～10μm，优选为1μm～8μm。在本发明的一个实施例中，所述外层无纺布层的克重为30g/m2～40g/m2。
本发明提供的口罩包括活性炭无纺布层，其与外层无纺布层相接触。在本发明中，所述活性炭无纺布层的含碳量为30wt％～45wt％，优选为35wt％～40wt％；所述活性炭无纺布层能吸附非油性颗粒物和有机气体等物质，同时不影响呼吸顺畅等使用舒适性。本发明对所述活性炭无纺布层的制备方法没有特殊限制；在本发明的一个实施例中，所述活性炭无纺布层为活性炭热风无纺布。在本发明的实施例中，所述活性炭无纺布层的材质可以为涤纶。在本发明的一个实施例中，所述活性炭无纺布层为一层；所述活性炭无纺布层中纤维的直径为0.1μm～10μm，优选为1μm～8μm；所述活性炭无纺布层中纤维的长度可为5cm～10cm。在本发明的一个实施例中，所述活性炭无纺布层的克重可为60g/m2。
在本发明中，所述口罩包括与所述活性炭无纺布层相接触的聚丙烯熔喷布层。在本发明中，所述聚丙烯熔喷布层是以聚丙烯为原料，通过熔喷工艺制得的无纺布。作为优选，所述聚丙烯熔喷布层按照以下方法制得：将聚丙烯依次进行熔融挤出、喷射拉伸和成网加固，得到聚丙烯熔喷布层。
本发明实施例将聚丙烯喂入，进行熔融挤出。其中，所用聚丙烯原料的熔融指数可为800g/min～1300g/min，优选为1000g/min～1200g/min。
然后，本发明实施例将挤出的熔体在喷射高速热气流的作用下，拉伸形成超细纤维。在本发明的一个实施例中，所述喷射拉伸的气流速度为10000m/min～15000m/min。在本发明中，所述喷射拉伸的气流温度优选为10℃～380℃，更优选为25℃～300℃，最优选为100℃～150℃。所述喷射拉伸的气流压力优选为0.1MPa～1.1MPa，更优选为0.5MPa～0.9MPa。本发明优选通过控制纺丝过程中热空气的温度和压力，提高滤材的过滤效率，同时降低阻力。
最后，本发明实施例将形成的超细纤维收集成网，通过粘合加固而成为聚丙烯熔喷法非织造布。
在本发明的实施例中，所述聚丙烯熔喷布层的克重为25g/m2～35g/m2；在本发明的一个优选实施例中，所述聚丙烯熔喷布层的克重为30g/m2。
在本发明中，所述聚丙烯熔喷布层中纤维的直径为0.1μm～3μm，优选为0.5μm～2μm，更优选为0.8μm～1.2μm；所述聚丙烯熔喷布层中纤维的长度为3cm～12cm，优选为5cm～10cm，更优选为6cm～9cm。本发明通过控制聚丙烯熔喷布层中纺丝纤维的直径和纤维长度，来控制滤材对油性颗粒物有较高的过滤效率。
与所述聚丙烯熔喷布层相接触的，本发明提供的口罩包括里层无纺布层，其为口罩里层，贴近面部。在本发明的优选实施例中，所述里层无纺布层包括两层，即依次包括第一层无纺布层和第二层无纺布层；所述第一层无纺布层与聚丙烯熔喷布层相接触，而所述第二层无纺布层为口罩里层，也就是贴近面部的无纺布层。在本发明的优选实施例中，所述第一层无纺布层和第二层无纺布层独立地选自纺粘无纺布或热风无纺布，也可起到支撑作用。在本发明的一个实施例中，所述外层无纺布层为纺粘无纺布；所述里层无纺布层包括两层，第一层为热风无纺布、且与聚丙烯熔喷布层相接触，第二层为纺粘无纺布。
对于里层无纺布层，本发明实施例对所述第一层和第二层无纺布层的制备方法没有特殊限制，也可以采用相应的市售产品。在本发明的实施例中，所述第一层无纺布层的材质可以为涤纶；纤维的直径优选为3μm～20μm，更优选为5μm～10μm；纤维的长度可为4cm～8cm。在本发明的一个实施例中，所述第一层无纺布层的厚度可为0.7mm，克重可为45g/m2～65g/m2。在本发明的实施例中，所述第二层无纺布层的材质可以为涤纶。在本发明的一个实施例中，所述第二层无纺布层的厚度可为0.5mm，克重可为40g/m2。
在本发明中，所述口罩还可以包括多个主要发挥支撑作用的无纺布层。在本发明的一个实施例中，所述口罩一共具有上述五层。本发明实施例提供的口罩的外部结构参见图1，图1为本发明实施例提供的口罩的结构示意图。
本发明实施例提供的口罩在外部结构上的设计符合人体脸型结构，其中，下巴托和脸颊部位都采用弧线设计，可紧贴脸颊和下巴。在本发明实施例中，口罩鼻梁部位设置有鼻夹；在鼻夹和口罩外层之间，可采用超声焊接的方式嵌入医用柔软微孔泡棉，如微孔聚氨酯(PU)泡棉密封条，提供舒适性的同时，可以起到鼻梁部位的密封作用。在脸颊部位与两腮部位之间，本发明实施例提供的口罩设置有耳带。所述耳带也可采用外挂式超声焊接设置在口罩上，外挂式的耳带可以保证口罩脸颊部分的密封性。本发明对鼻夹和耳带的材质、尺寸等没有特殊限制，采用本领域常用的即可。本发明实施例提供的口罩美观时尚，密合性好，还能使呼吸顺畅。
本发明还提供了一种口罩的制备方法，包括以下步骤：
将外层无纺布层、活性炭无纺布层、聚丙烯熔喷布层和里层无纺布层依次叠放，然后一次复合成型，得到口罩；
所述活性炭无纺布层的含碳量为30wt％～45wt％；
所述聚丙烯熔喷布层中纤维的直径为0.1μm～3μm，纤维的长度为3cm～12cm；
所述外层和里层无纺布层独立地选自纺粘无纺布或热风无纺布。
本发明设计制作的口罩对非油性颗粒物和油性颗粒物及有机气体同时能达到很高的防护效果，机械强度高，另外也能使呼吸比较顺畅，应用的效果更好。
本发明实施例依次叠放外层无纺布层、活性炭无纺布层、聚丙烯熔喷布层和里层无纺布层，进行一次复合成型，得到口罩。
在本发明中，所述外层无纺布层、活性炭无纺布层、聚丙烯熔喷布层和里层无纺布层的内容与上文所述的内容一致，在此不再赘述。得到各布层并叠放好后，本发明优选采用超声波焊接的方式，一次复合成型，得到口罩。本发明提供的口罩优选采用超声波焊接的方式一次成型，使口罩具有优良的密封性和舒适性。
得到口罩后，本发明采用TSL8130设备等，对其过滤效率、强度和呼吸气阻力进行测试。其中，测试对油性颗粒物的过滤效率与阻力时，以邻苯二甲酸二辛酯(DOP)或石蜡的颗粒物代表油性颗粒物，油性颗粒物的计数中位径为0.02μm；测试对非油性颗粒物的过滤效率与阻力时，以氯化钠的颗粒物代表非油性颗粒物，非油性颗粒物的计数中位径为0.01μm。测试结果表明，本发明提供的口罩对非油性颗粒物和油性颗粒物同时有很好的防护效果，并且机械强度良好，解决了现有市场中口罩只能防护非油性颗粒物、防护功能单一，以及机械强度差等问题。另外，使用本发明提供的口罩时，呼吸气阻力不会太高，从而使呼吸比较顺畅，更利于应用。
为了进一步理解本申请，下面结合实施例对本申请提供的口罩及其制备方法进行具体地描述。
以下实施例中，外层无纺布层为纺粘无纺布(由东莞恒达公司提供，涤纶纤维直径为5μm；克重为30g/m2)；里层无纺布层中，第一层无纺布层为热风无纺布(由东莞恒达公司提供，涤纶直径为10μm、长度为5cm；厚度为0.7mm，克重为60g/m2)，第二层无纺布层为纺粘无纺布(由东莞恒达公司提供，厚度为0.5mm，克重为40g/m2)。
实施例1
将聚丙烯喂入，进行熔融挤出。其中，所用聚丙烯原料的熔融指数为1200g/min。然后，将挤出的熔体在喷射高速热气流的作用下，拉伸形成超细纤维。其中，所述喷射拉伸的气流速度为15000m/min；所述喷射拉伸的气流温度为50℃，所述喷射拉伸的气流压力为0.5MPa。最后，将形成的超细纤维收集成网，通过粘合加固而成为聚丙烯熔喷布层。
所述聚丙烯熔喷布层的克重为25g/m2；所述聚丙烯熔喷布层中纤维的直径为0.1μm，纤维的长度为6cm。
实施例2和3
按照实施例1的方法，制备得到聚丙烯熔喷布层；不同之处在于，所述聚丙烯熔喷布层中纤维的直径依次为0.3μm，0.5μm。
实施例4
按照上文所述的方法，以邻苯二甲酸二辛酯(DOP)的颗粒物代表油性颗粒物，将实施例1～3制备的聚丙烯熔喷布层进行过滤效率和阻力的测试。结果参见表1，表1为不同纤维直径的聚丙烯熔喷布层对油性颗粒物的过滤效率与阻力。
表1不同纤维直径的聚丙烯熔喷布层对油性颗粒物的过滤效率与阻力
| 实施例 | 克重 | 纤维直径 | 纤维长度 | 过滤效率 | 阻力 |
| 1 | 25g/m2 | 0.1μm | 6cm | 95.7％ | 102.7Pa |
| 2 | 25g/m2 | 0.3μm | 6cm | 94.2％ | 102.5Pa |
| 3 | 25g/m2 | 0.5μm | 6cm | 92.3％ | 103.1Pa |
实施例5
按照上文所述的方法，以邻苯二甲酸二辛酯的颗粒物代表油性颗粒物，
将非油性颗粒物滤材(克重为25g/m2的聚丙烯熔喷布，其纤维直径为0.05μm，纤维长度为15cm)和实施例1制备的聚丙烯熔喷布层(可称为油性颗粒物滤材)进行过滤效率和阻力的测试，分别取样5个。结果参见表2和表3，表2为两种材质对油性颗粒物的过滤效率与阻力对比，表3为两种材质对非油性颗粒物的过滤效率与阻力对比。由表2和表3可知，本发明实施例制备的聚丙烯熔喷布层对非油性颗粒物和油性颗粒物同时有很好的防护效果，且呼吸阻力良好。
表2两种材质对油性颗粒物的过滤效率与阻力对比
表3两种材质对非油性颗粒物的过滤效率与阻力对比
实施例6
将聚丙烯喂入，进行熔融挤出。其中，所用聚丙烯原料的熔融指数为1000g/min。然后，将挤出的熔体在喷射高速热气流的作用下，拉伸形成超细纤维。其中，所述喷射拉伸的气流速度为12000m/min；所述喷射拉伸的气流温度为50℃，所述喷射拉伸的气流压力为0.5MPa。最后，将形成的超细纤维收集成网，通过粘合加固而成为聚丙烯熔喷布层。
所述聚丙烯熔喷布层的克重为30g/m2；所述聚丙烯熔喷布层中纤维的直径为1μm，纤维的长度为7.5cm。
实施例7～11
按照实施例6的方法，制备得到聚丙烯熔喷布层；不同之处在于，所述喷射拉伸的气流温度依次为25℃，10℃，150℃，300℃，380℃。
实施例12～14
按照实施例6的方法，制备得到聚丙烯熔喷布层；不同之处在于，所述喷射拉伸的气流压力依次为0.1MPa，0.9MPa，1.1MPa。
实施例15～18
按照实施例6的方法，制备得到聚丙烯熔喷布层；不同之处在于，所述聚丙烯熔喷布层中纤维的长度依次为3cm，5cm，10cm，12cm。
实施例19～22
按照实施例6的方法，制备得到聚丙烯熔喷布层；不同之处在于，所述聚丙烯熔喷布层中纤维的直径为0.2μm，0.5μm，2μm，3μm。
实施例23
将外层无纺布层、活性炭无纺布层(涤纶纤维直径为8μm，长度为6cm；含碳量为30wt％～45wt％，克重为60g/m2)、实施例6～22制备的聚丙烯熔喷布层、里层第一层无纺布层和里层第二层无纺布层依次叠放，然后采用超声波焊接的方式一次复合成型，得到图1所示的口罩。
按照上文所述的方法，将制备的口罩进行对油性颗粒物的过滤效率、强度和呼吸气阻力的测试。测试结果参见表4～7。表4为采用不同气流温度制备的熔喷布对口罩性能的影响；表5为采用不同气流压力制备的熔喷布对口罩性能的影响；表6为不同纤维长度的熔喷布对口罩性能的影响；表7为不同纤维直径的熔喷布对口罩性能的影响。由以上实施例可知，本发明实施例提供的口罩对非油性颗粒物具有较高过滤防护，同时对油性颗粒物也具有很好的防护效果，且强度良好。
表4采用不同气流温度制备的熔喷布对口罩性能的影响
表5采用不同气流压力制备的熔喷布对口罩性能的影响
表6不同纤维长度的熔喷布对口罩性能的影响
表7不同纤维直径的熔喷布对口罩性能的影响
Claims (9)
1.一种口罩，由远离面部到贴近面部的方向依次包括：外层无纺布层、活性炭无纺布层、聚丙烯熔喷布层和里层无纺布层；
所述活性炭无纺布层的含碳量为30wt％～45wt％；
所述聚丙烯熔喷布层中纤维的直径为0.1μm～3μm，纤维的长度为3cm～12cm；
所述外层无纺布层为纺粘无纺布；
所述里层无纺布层包括两层，第一层为热风无纺布、且与聚丙烯熔喷布层相接触，第二层为纺粘无纺布。
2.根据权利要求1所述的口罩，其特征在于，所述聚丙烯熔喷布层中纤维的直径为0.5μm～2μm。
3.根据权利要求1所述的口罩，其特征在于，所述聚丙烯熔喷布层中纤维的长度为5cm～10cm。
4.根据权利要求1所述的口罩，其特征在于，所述聚丙烯熔喷布层的克重为25g/m2～35g/m2。
5.一种口罩的制备方法，包括以下步骤：
将外层无纺布层、活性炭无纺布层、聚丙烯熔喷布层和里层无纺布层依次叠放，然后一次复合成型，得到口罩；
所述活性炭无纺布层的含碳量为30wt％～45wt％；
所述聚丙烯熔喷布层中纤维的直径为0.1μm～3μm，纤维的长度为3cm～12cm；
所述外层无纺布层为纺粘无纺布；
所述里层无纺布层包括两层，第一层为热风无纺布、且与聚丙烯熔喷布层相接触，第二层为纺粘无纺布。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述聚丙烯熔喷布层按照以下方法制得：
将聚丙烯依次进行熔融挤出、喷射拉伸和成网加固，得到聚丙烯熔喷布层。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述喷射拉伸的气流温度为10℃～380℃。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述喷射拉伸的气流压力为0.1MPa～1.1MPa。
9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述一次复合成型的方式为超声波焊接。
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