過(guò)濾纖維層防塵除味新型口罩的設(shè)計(jì)與研究

李凡

摘 要：隨著我國(guó)工業(yè)的發(fā)展，我們生活環(huán)境難免也在發(fā)生著改變，生活在煙塵世界的人們，都希望可以遠(yuǎn)離煙塵，難聞的氣味。目前市面上的口罩各式各樣，本文將重點(diǎn)討論以過(guò)濾纖維層和熔噴布為主要過(guò)濾材料的口罩的性能。

關(guān)鍵詞：過(guò)濾纖維層；阻塵效率；過(guò)濾性能

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.253

在人們的生產(chǎn)活動(dòng)中，隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，產(chǎn)生的污染也日趨嚴(yán)重，粉塵與異味就是污染中很嚴(yán)重的一部分。長(zhǎng)期處于該環(huán)境中，對(duì)人體健康有很大影響，為避免微塵和有害氣體對(duì)人體的傷害，一系列口罩應(yīng)運(yùn)而生。

市面上的口罩有：無(wú)紡布口罩、活性炭口罩、高分子材料口罩等。其中過(guò)濾材料主要有：熔噴無(wú)紡布、活性炭顆粒（纖維布）、納米材料等。很多人可能有這樣的困惑，顆粒越小，應(yīng)該越難被過(guò)濾吧？對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，我們可以通過(guò)下面的表格觀察一下：

由表1知，對(duì)于顆粒較小的粉塵，a和e效果較好；而對(duì)于顆粒較大的粉塵，b，c，d效果較好，可見(jiàn)，并不是粉塵顆粒越小，越難被過(guò)濾。近年來(lái)，人們對(duì)過(guò)濾材料的研究進(jìn)一步加深，活性炭憑借極其豐富的孔隙構(gòu)造及良好的吸附特性被廣泛應(yīng)用。本文介紹的是一款呼吸阻力小，以熔噴材料和碳纖維層為主要過(guò)濾材料的口罩。

1 口罩的設(shè)計(jì)因素

口罩設(shè)計(jì)需要考慮的因素有：阻塵效率，密合程度，佩戴的舒適度。

1.1 阻塵效率

口罩對(duì)于微塵，特別是對(duì)于粒徑在2.5微米下的可呼吸粉塵的阻隔效率是其阻塵效率的標(biāo)準(zhǔn)。熔噴布的纖維直徑可達(dá)0.5-0.1微米，超細(xì)纖維使其表面積和單位面積的纖維數(shù)量大大增加，這些特點(diǎn)使熔噴布具有很好的過(guò)濾性。含有很多復(fù)雜微結(jié)構(gòu)的活性炭纖維，對(duì)無(wú)機(jī)污染氣體、具有揮發(fā)性的有機(jī)化合物都有一定的吸附清除能力，以活性炭纖維為濾材的空氣過(guò)濾器對(duì)SO2和NOx的最大去除率分別為90.4%和76.6%[1]。熔噴布與活性炭纖維的有效結(jié)合，對(duì)氣體和微粒都能起到過(guò)濾作用。

1.2 密合程度

據(jù)流體力學(xué)原理，哪里阻力小，空氣就會(huì)像流水一樣優(yōu)先流向哪里。為了防止空氣從人體面部與口罩的孔隙進(jìn)入，不經(jīng)過(guò)過(guò)濾而被吸收，密合度是重要的考量指標(biāo)。為提高密合度，應(yīng)選用較薄的纖維層，纖維層越薄，貼合性越好，另外，在口罩的鼻翼處加有金屬絲，使其密合度更好。

1.3 佩戴的舒適度

該口罩采用拱形設(shè)計(jì)，佩戴時(shí)，口罩與口鼻間會(huì)有適當(dāng)?shù)目臻g，使呼吸阻力減小，且在保證與人臉形狀密合良好的前提下，在鼻翼周圍添加一些柔性的支撐物，來(lái)保證佩戴的舒適性。

2 材料的選擇

2.1 中層材料

該口罩中間材料選用熔噴非織造布和炭纖維，活性炭纖維沒(méi)有明顯的中孔和大孔，卻存在大量的2nm的微孔，且孔徑分布很窄[2]，使其具有較大的表面積和吸附容量。在高速熱空氣流作用下形成的超細(xì)纖維通過(guò)自身粘合形成的熔噴布在與炭纖維復(fù)合后，對(duì)空氣和微塵都能起到過(guò)濾作用。

2.2 外層與內(nèi)層材料

內(nèi)外層均采用無(wú)紡布面料制成，不會(huì)產(chǎn)生纖維屑，無(wú)毒無(wú)刺激。非織造布突破傳統(tǒng)紡織原理，將纖維通過(guò)機(jī)械或氣流成網(wǎng)，具有工藝流程短，生產(chǎn)速度快的特點(diǎn)，并且其成本低，原料來(lái)源多。

3 性能指標(biāo)

3.1 呼吸氣阻力

呼吸阻力的大小也會(huì)直接影響人體機(jī)能，如果通氣阻力增大，會(huì)造成通氣功能障礙。經(jīng)實(shí)驗(yàn)知：活性炭纖維的呼吸氣阻力分別為57，45（標(biāo)準(zhǔn)：<=350）；熔噴無(wú)紡布的呼吸氣阻力分別為52，38。該口罩的呼吸氣阻力均符合要求，透氣性良好。

3.2 過(guò)濾性能

由表2可以看出，該口罩對(duì)于粒徑>=0.3毫米的濾效均在98%以上，說(shuō)明該口罩的過(guò)濾效果較好。

4 結(jié)論

該口罩不僅可以過(guò)濾細(xì)微的粉塵顆粒，還可吸附清除有害氣體，且呼吸氣阻力均符合要求，透氣性良好，對(duì)于細(xì)微顆粒的過(guò)濾效果也很好。其不僅適用于普通人群，還適合長(zhǎng)期處于異味環(huán)境中的人群。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬海燕，倪吾鐘.ACF的性能及其在環(huán)境衛(wèi)生中的應(yīng)用[J].廣東微量元素科學(xué)，2003，10（04）：26-29.

[2]井強(qiáng)山，方林霞，張建州.ACF的制備、性能及在石油加工中的應(yīng)用[J].信陽(yáng)師范學(xué)院學(xué)院報(bào)（自然科學(xué)版），2001，14（03）：357-360.