五防富氧口罩的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供的一种五防富氧口罩。所述五防富氧口罩包括口罩体和口罩带，所述口罩体包括向外凸出的凸形曲面的翻盖式滤盒、硅胶面罩和密封嵌设在翻盖式滤盒内的过滤层，所述翻盖式滤盒由内盖和外盖组成，内盖和外盖的一侧通过转轴连接，另一侧通过卡扣构件连接，在外盖上开设有多个通气孔；所述硅胶面罩密封连接在内盖呼吸口的内侧；所述过滤层由内、外三维多孔材料层和夹在两材料层之间的聚合物超薄膜复合膜组成；所述聚合物超薄膜复合膜是由多孔超薄载体膜层和均质无孔聚合物超薄膜层组成。本实用新型密封效果好，同时具有防PM2.5、防病毒、防病菌、防污染、防烟尘和富氧功能，且使用寿命长，成本低。
【专利说明】五防富氧口罩【技术领域】
[0001]本实用新型属于医疗卫生【技术领域】，具体涉及一种带高氧气渗透率的聚合物超薄膜复合膜，并能防PM2.5、防病毒、防病菌、防污染、防烟尘的五防富氧口罩。
【背景技术】
[0002]随着中国经济的发展和人民生活水平的提高，人们对能源的需求随之增加，尤其在大、中城市，各类车辆和私家车大幅增加。由于对这些因素形成的空气污染缺乏足够的认识和重视，近年来，在人口密度大的地区，尤其是大、中城市产生雾霾天气，严重威胁人民的身体健康和生命。雾霾天气产生的机制很复杂，其化学成分也非常复杂。它含有大量的含氮有机颗粒物，它的成分非常复杂，它不是一种物质，而是好几十种物质，这些物质可能引发癌症及其它严重疾病。更重要的是，病毒、病菌都能在这种很小的颗粒物上存活和繁殖，附着在大气的颗粒物上，在空气中产生大量的游离着的病毒和病菌分子，就会传播疾病。
[0003]PM2.5是空气污染物中对人危害最大的细颗粒物，此细颗粒物的直径等于或者小于2.5微米，PM2.5在医学上叫可入肺颗粒物，一般来说我们外科的口罩大概能够有PM4的微粒可以预防，到PM2.5就不行了，到PM2.5现在一般是要N95的那种口罩，但那种口罩很闷，不能长期用。
[0004]现有技术中，因应不同的用途和需求，口罩有不同的种类与分级，简单说明如下。
[0005]一般口罩:这种口罩没有经过额外的处理，其纤维结构的孔隙相当大(约I微米)，所以无法有效阻止经空 气传染的病原。此外，一般的口罩对於比较容易进入人类呼吸系统的灰尘，并没有防护的效果，但对於颗粒大的灰尘，还是有一些阻绝的作用。这种口罩可以作为保暖、避免灰头土脸与鼻孔肮髒等用途，但是不可作为防止病菌侵入之用。
[0006]活性碳口罩:活性碳具有多孔隙的结构，其过滤层的主要功能在于吸附有机气体、具恶臭的分子及毒性粉尘，并非用于过滤粉尘，不具杀菌的功能。活性碳会将病毒粒子吸引到口罩表面，但是却无法「杀死病毒」，因此，手、眼、鼻或嘴意外接触到使用过的活性碳口罩表面，依然有可能导致疾病的传染。而且活性碳的使用有一项限制，一旦所有的细孔都被填满，便失去效用，此时必须置换口罩，但何时到达饱和点并不太容易判断。
[0007]医疗用口罩:医用口罩主要是为了避免医生的飞沫影响病人，功能设计并不是要免于吸入粒状有害物，其效果虽然比棉纱口罩及布质印花口罩好，但是顶多也只有70 %的效果，拿这样的口罩来阻绝病菌，效果可能非常有限。标准的外科医疗用口罩分叁层，外层有阻尘阻水作用，可防止飞沫进入口罩里面，中层有过滤作用，可挡住90%以上的5微米颗粒，近口鼻的一层作为吸湿之用。
[0008]带电滤材口罩:根据这种口罩的主要生产厂商3M公司所提供的资料显示，带电滤材的功用主要在于便利呼吸，而不在于过滤。这种口罩实际有过滤作用的是位于带电滤材下的一层碳。其过滤机制可能与活性碳口罩相同，这表示它与活性碳口罩有相同的使用限制。其中还有一层所谓的「附著电阻过滤材质」，其作用在于延长口罩的寿命及增加舒适度。
[0009]美国职业安全卫生研究所(NationalInstitute for Occupational Safety andHealth)的认證，将防护性口罩分为叁个系列，除N系列外，尚有P及R系列，各含95、99及100叁型，分别表示在特殊环境下，可阻绝95、99及99.7%的病菌。
[0010]SARS流行期间大家争相抢购的N95型口罩，是美国指定防範肺结核病菌的防疫口罩，可以有效过滤结核桿菌(直径约为0.3?0.6微米,长I?4微米)，防止经由空气的感染。其检验的标准为，用0.3微米氯化钠微粒进行测试，阻隔效率须达95%以上，并经佩戴者脸庞紧密度测试，确保在密贴脸部边缘状况下，空气能透过口罩进出。
[0011]现有口罩大都是软质的，直接将过滤芯夹在由卫生棉等软质材料制成的口罩体内，这种口罩支撑效果差，由于其口罩体是软质的，一般使用一次后便会变形，经常是作为一次性的口罩，使用过后只能将其作废，比较浪费，特别是对于一些好的滤芯来说，成本太高；除此之外，软质口罩的密封效果较差，这样在佩戴时，即使滤芯的效果再好，其防尘过滤的功能也会大大降低；还有一些硬质塑料口罩，直接将过滤层嵌设在口罩体内，一般结构比较复杂，在安装和拆取过滤层的过程中也比较麻烦，在使用过程中过滤层也会因为呼吸气压带来的张力，造成机械损坏和其它可能的物理破坏，也会降低过滤层的使用寿命。而且现有的硬质塑料口罩在佩戴时还存在密封效果差、佩戴不舒服等缺陷。对于口罩的使用，密封效果是比较重要的，一旦密封效果差，便会有一些外界污染空气进入口罩的呼吸内腔，这样口罩内过滤后的空气便会与外界污染空气的接触，受到污染，大大降低口罩的过滤效果，即大大降低口罩的防PM2.5、防病毒、防病菌、防污染、防烟尘的效果。
[0012]现有技术中，一般口罩的孔洞最小约为0.3微米，而SARS病毒的大小约为0.08?0.14微米，所以一般的观念都是认为口罩并不能有效地过滤SARS病毒。世界卫生组织(WHO)认定SARS是飞沫传染，所谓的飞沫传染就说明了病毒并不是个别地散布在空气中，主要是藏在口鼻飞沫(其大小约为病毒的上百倍大，超过0.3微米)内，以医疗用的口罩来说，它就有65%以上的飞沫阻绝效率，因此口罩对于「飞沫传染」的疾病预防，还是有一定的效用。
[0013]新近诞生的纳米光触媒口罩具有相当的杀菌功能，其原理是利用光催化反应来分解有害物质与杀菌。光催化反应是藉由一种半导体光电陶瓷作为触媒，以达到将吸附物质氧化或还原的目的。许多半导体光电陶瓷皆可作为光触媒，如二氧化钛(Ti02)、氧化锌(ZnO)、硫化镉(CdS)等。目前使用最多的光触媒为二氧化钛，它除了具有相当强的氧化与还原能力外，还具有化学安定性、对环境无害、价格低廉等优点。我国吉林省惟升科贸发展有限公司新开发的纳米防护系列口罩产品，集中了纳米材料技术，高效率过滤、杀菌材料技术等，以突出的防护性能，已获得以下专利:1、折叠形纳米防护口罩。(专利号:03252129)。2、防飞沫抗菌口罩。(专利号:0325215)。3、平板折叠形纳米防护口罩。(专利号:03252131)。
4、罩杯形纳米防护口罩。(专利号:03252130)。
[0014]中国人口密度大的各大地区，尤其是大、中城市，不仅空气污染极为严重，并且这种污染也导致空气中氧的浓度从大自然的21%降到19%以下，长期处于贫氧状态。对于汽车出行高峰期的某些地区，由于空气中的氧大量用于汽车燃油的燃烧，空气中氧的浓度甚至低于9%，处于极度贫氧状态。因此真正吸入到人体体内的氧气量大大降低。生活在这种贫氧或者极度贫氧环境下的人们，其健康将受到严重威胁，其身体将处于亚健康状态，并且很容易患上或者诱发多种慢性疾病，缺氧将是造成许多疾病的主因之一，比如头痛、心脑血管疾病，心绞痛，等等。众所周知，氧气是人类生存不可或缺的气体。如果能有一种技术能制造一种具有防尘(包括防PM2.5)、防病毒、防病菌、防污染、防烟尘和富氧功能的口罩给人们佩戴，非常方便地给人们提供清新健康的富氧，它将大大改善人们大脑供氧的状况，并因此缓解或者根治由缺氧而引起的各种不良身体症状，可大大缓解脑疲劳，醒脑提神，保持旺盛精力；可消除因体内血液中氧浓度低而导致的疲劳，倦怠和头晕、头疼等不适症状。在清新健康富氧的环境下，人们的体力机能，大脑智力，血液氧浓度等能达到身体最佳状态。这种状态对于老年人、孕妇、儿童，以及学习强度和心理压力大的学生，和工作强度和心理压力大的各类群体，都将具有特别显著的保健和医疗作用。
[0015]尽管如上所述的现有技术通过过滤和吸附乃至光催化，纳米技术等提供了“五防”(即防尘(包括防PM2.5)、防病毒、防病菌、防污染、防烟尘)中的某项或某几项功能的口罩。但目前尚无任何技术和产品能够在满足五防(即防尘(包括防PM2.5)、防病毒、防病菌、防污染、防烟尘)功能的同时，提供富氧功能的口罩。而且，绝大多数口罩都不能防PM2.5大小的可入肺颗粒物，有少数能防PM2.5的可入肺颗粒物的口罩，如N95型口罩，但这些种类的口罩佩载时让人感觉很闷，不能长期使用。
【发明内容】
[0016]针对现有技术的上述不足，本实用新型要解决的技术问题是提供一种密封效果好、佩戴舒适，并且可以同时满足防尘(包括防PM2.5)、防病毒、防病菌、防污染、防烟尘功能的五防富氧口罩，该口罩的过滤层可提供富氧功能，具有特别显著的防PM2.5、保健、医用和氧疗功能，其外壳本体能够非常有效地和便易地将过滤层固定，并且起到保护过滤层的功能，能减小过滤层在承受呼吸气压差带来的张力，最大限度地降低了在使用时对内部聚合物超薄膜复合膜滤芯的机械损坏和其它可能的物理破坏，可多次重复使用内部聚合物超薄膜复合膜滤芯，因此，大大延长口罩的聚合物超薄膜复合膜滤芯的使用寿命，降低成本。
[0017]本实用新型提供的技术方案:所述一种五防富氧口罩，包括口罩体和口罩带，所述口罩体与所述口罩带之间是连接成半环的，或直线口罩带一端头与口罩体连接的，或是直线口罩带穿套在口罩体双侧的；口罩带是松紧式的或是非松紧式的，其特征在于:所述口罩体包括向外凸出的凸形曲面的翻盖式滤盒、硅胶面罩和密封嵌设在翻盖式滤盒内的过滤层，所述翻盖式滤盒由内盖和外盖组成，内盖和外盖的一侧通过转轴连接，另一侧通过卡扣构件连接，在外盖上开设有多个通气孔，多个通气孔的开孔面积总和占所述过滤层面积的10%-40%，最佳比例为25%-30% ;在内盖上开设有呼吸口，所述硅胶面罩密封连接在内盖呼吸口的内侧，且硅胶面罩的内腔占所述过滤层面积的10%-40%，最佳的内腔的面积占所述的过滤层面积是25%至30% ;所述过滤层由内、外三维多孔材料层和夹在两三维多孔材料层之间的聚合物超薄膜复合膜组成；所述聚合物超薄膜复合膜是由多孔超薄载体膜层和均质无孔聚合物超薄膜层组成，均质无孔聚合物超薄膜层覆盖在多孔超薄载体膜层上。
[0018]所述翻盖式滤盒的外盖和内盖均为向外凸出的凸出曲面盖体，在外盖的凹面设有多根竖向加强筋，所述外盖通过竖向加强筋与所述过滤层贴合；在内盖的凸面上设有横竖双向加强筋，且内盖通过横竖双向加强筋与过滤层贴合。
[0019]所述外盖或内盖与过滤层相邻的一侧设有过滤层固定框和用于压紧过滤层并将其周边密封的凸缘边框，凸缘边框可以与过滤层固定框同时设置在外盖或内盖上，也可以一个设置在外盖，另一个设置在内盖上，且在外盖和内盖盖合状态下，凸缘边框刚好对应在过滤层固定框的内侧，可以将过滤层边缘密封压紧，且凸缘边框压紧过滤层的压缩比为70%-95%，最佳压缩比为80%-90% ;为了方便安装，所述过滤层固定框设置在外盖上，所述凸缘边框设置在内盖对应过滤层固定框内侧的位置处。
[0020]所述过滤层的面积占所述的翻盖式滤盒面积的60%至98%。
[0021]所述内、外三维多孔材料层的厚度、平均孔径和孔隙率分别为1-8毫米、0.05-0.95微米和70%-95%，透气率至少是聚合物超薄膜复合膜透气率的30倍，最佳倍数为50-60 倍。
[0022]所述内、外三维多孔材料层最佳厚度为2-4毫米。
[0023]所述内、外三维多孔材料层采用透气性高的医用海绵材料(比如医疗级聚氨酯材料)或针刺无纺布材料；也可以采用其它透气性比较好的材料。所述外层和内层的三维多孔材料均呼吸阻力小，透气性能非常优异，能最大限度地保证呼吸流量；同时，采用医疗级材料无毒、无害、无刺激，具有良好的生物及生理兼容性。
[0024]所述的均质无孔聚合物超薄膜层的厚度为0.05-1微米。所述硅胶面罩设置在内盖的中央位置处，并通过翻边注塑结构与内盖上的呼吸口密封连接。
[0025]所述多个通气孔均为条状通气孔，均匀分布在外盖上。
[0026]所述卡扣构件为压合反扣式结构，由设置在翻盖式滤盒外盖上的压合反扣式卡扣的卡扣底座和设置在翻盖式滤盒内盖上的压合反扣式卡扣的卡扣组成。
[0027]所述多孔超薄载体膜层是由不对称孔径分布的多孔聚合物材料制成的多孔超薄载体膜层，或是由均匀孔径分布的多孔聚合物材料制成的多孔超薄载体膜层，或是由至少两层多孔聚合物材料叠加制成的多孔超薄载体膜层，所述多孔超薄载体膜层的厚度为0.05-0.13毫米；所述均质无孔聚合物超薄膜层是一种由高氧气渗透率或对氧气高选择性的聚合物制成的均质无孔超薄`膜，其氧气对`氮气的渗透系数的比率为1.5-6，厚度为0.001-5微米；所述均质无孔聚合物超薄膜层的最佳厚度为0.05-1微米；所述聚合物超薄膜复合膜的多孔超薄载体膜层和均质无孔聚合物超薄膜层分别与内三维多孔材料层和外三维多孔材料层相接触。
[0028]所述的聚合物超薄膜复合膜的面积占所述的过滤层面积的100%。
[0029]所述的均质无孔聚合物超薄膜层是以下列物质中的一种为原料制备而成:
[0030](I)美国杜邦公司生产的Teflon AF2400粉末树脂；它是缩写为TOD的无定形的2，2-二 (三氟甲基-4，5-二氟-1，3-间二氧杂环戊烯)，与缩写为TFE的四氟乙烯的共聚物；此共聚物中含87%摩尔的PDD和13%摩尔的TFE ;共聚物的化学结构式如下:
[0031]
【权利要求】
1.一种五防富氧口罩，包括口罩体和口罩带，所述口罩体与所述口罩带之间是连接成半环的，或直线口罩带一端头与口罩体连接的，或是直线口罩带穿套在口罩体双侧的；口罩带是松紧式的或是非松紧式的，其特征在于:所述口罩体包括向外凸出的凸形曲面的翻盖式滤盒(I)、硅胶面罩(10)和密封嵌设在翻盖式滤盒内的过滤层(2)，所述翻盖式滤盒(I)由内盖(Ib)和外盖(Ia)组成，内盖(Ib)和外盖(Ia)的一侧通过转轴(5)连接，另一侧通过卡扣构件(8)连接，在外盖(Ia)上开设有多个通气孔(7)，多个通气孔(7)的开孔面积总和占所述过滤层(2)面积的10%-40% ;在内盖(Ib)上开设有呼吸口(3)，所述硅胶面罩(10)密封连接在内盖呼吸口(3)的内侧，且硅胶面罩的内腔(11)占所述过滤层(2)面积的10%-40%;所述过滤层(2)由内、外三维多孔材料层(2b、2a)和夹在两三维多孔材料层之间的聚合物超薄膜复合膜(6)组成；所述聚合物超薄膜复合膜(6)是由多孔超薄载体膜层(6b)和均质无孔聚合物超薄膜层(6a)组成，均质无孔聚合物超薄膜层(6a)覆盖在多孔超薄载体膜层(6b )上。
2.根据权利要求1所述的五防富氧口罩，其特征在于:所述翻盖式滤盒的外盖(Ia)和内盖(Ib)均为向外凸出的凸出曲面盖体，在外盖(Ia)的凹面设有多根竖向加强筋(14)，所述外盖(Ia)通过竖向加强筋(14)与所述过滤层(2)贴合；在内盖(Ib)的凸面上设有横竖双向加强筋(13)，且内盖(Ib)通过横竖双向加强筋(13)与过滤层(2)贴合。
3.根据权利要求1所述的五防富氧口罩，其特征在于:所述外盖(Ia)或内盖(Ib)与过滤层(2)相邻的一侧设有过滤层固定框(9)，在外盖(Ia)或内盖(Ib)上设有用于压紧过滤层(2)并将其周边密封的凸缘边框(12)，凸缘边框(12)设置在过滤层固定框(9)内侧或对应过滤层固定框(9)内侧的位置处；所述凸缘边框(12)压紧过滤层(2)的压缩比为70%-95% ;在外盖(Ia)和内盖(Ib )盖合的状态下，过滤层(2)被密封在外盖(Ia)、内盖(Ib )与过滤层固定框(9 )组成 的密封腔体内。
4.根据权利要求1或2或3所述的五防富氧口罩，其特征在于:所述内、外三维多孔材料层(2b、2a)的厚度、平均孔径和孔隙率分别为1-8毫米、0.05-0.95微米和70%_95%，透气率至少是聚合物超薄膜复合膜(6)透气率的30倍。
5.根据权利要求1或2或3所述的五防富氧口罩，其特征在于:所述多孔超薄载体膜层(6b)是由不对称孔径分布的多孔聚合物材料制成的多孔超薄载体膜层，或是由均匀孔径分布的多孔聚合物材料制成的多孔超薄载体膜层，或是由至少两层多孔聚合物材料叠加制成的多孔超薄载体膜层，所述多孔超薄载体膜层(6b)的厚度为0.05-0.13毫米；所述均质无孔聚合物超薄膜层(6a)是一种由高氧气渗透率或对氧气高选择性的聚合物制成的均质无孔超薄膜，其氧气对氮气的渗透系数的比率为1.5-6，厚度为0.001-5微米；所述聚合物超薄膜复合膜(6)的多孔超薄载体膜层(6b)和均质无孔聚合物超薄膜层(6a)分别与内三维多孔材料层(2b)和外三维多孔材料层(2a)相接触。
6.根据权利要求1或2或3所述的五防富氧口罩，其特征在于:所述多个通气孔(7)均为条状通气孔，均匀分布在外盖(Ia)上，多个通气孔(7)的开孔面积总和占所述过滤层(2)面积的25%-30%。
7.根据权利要求1或2或3所述的五防富氧口罩，其特征在于:所述硅胶面罩(10)设置在内盖(Ib)的中央位置处，并通过翻边注塑结构(15)与内盖(Ib)上的呼吸口(3)密封连接，其内腔(11)的面积占所述过滤层(2)面积的25%至30%。
8.根据权利要求1或2或3所述的五防富氧口罩，其特征在于:所述卡扣构件(8)为压合反扣式结构，是由设置在翻盖式滤盒外盖(Ia)上的压合反扣式卡扣的卡扣底座(8a)和设置在翻盖式滤盒内盖(Ib)上的压合反扣式卡扣的卡扣(8b)组成。
9.根据权利要求1或2或3所述的五防富氧口罩，其特征在于:所述过滤层(2)的面积占所述的翻盖式滤盒(I)面积的60%至98%。
10.根据权利要求1或2或3所述的五防富氧口罩，其特征在于:所述的均质无孔聚合物超薄膜层(6a)的厚度为0.05-1微米。
11.根据权利要求3所述的五防富氧口罩，其特征在于:所述过滤层固定框(9)设置在外盖(Ia)上，所述凸缘边框(12)设置在内盖(Ib)对应过滤层固定框(9)内侧的位置处，在在外盖(Ia)和内盖(Ib)盖合的状态下，过滤层(2)被凸缘边框(12)密封压紧，其压紧密封的压缩比为80%-90%。
12.根据权利要求4所述的五防富氧口罩，其特征在于:所述内、外三维多孔材料层(2b、2a)采用透气性高的医用海绵材料或针刺无纺布材料。
13.根据权利要求4所述的五防富氧口罩，其特征在于:所述内、外三维多孔材料层(2b,2a)的厚度为2-4毫米。
14.根据权利要求5所述的五防富氧口罩，其特征在于:所述多孔超薄载体膜层(6b)是由不对称孔径分布的多孔聚合物材料制成的多孔超薄载体膜层时，其孔隙率为10%-90%，且多孔超薄膜载体层(6b)从接触所述均质无孔聚合物薄膜层(6a)的表面到外表面的平均孔径从0.001-0.01微米扩大到0.1-10微米；所述的多孔超薄载体膜层(6b)是由均匀孔径分布的多孔聚合物材料制成的多孔超薄膜载体层时，其孔隙率和平均孔径分别为10%-90%和0.01-2微米；所述多孔超薄载体膜层(6b)是由至少两层多孔聚合物材料叠加制成的多孔超薄膜载体层时，接触所述均·质无孔聚合物薄膜层(6a)的第一层多孔超薄膜载体层的厚度、孔隙率和平均孔径分别为0.01-0.05毫米、40%-80%和0.01-0.06微米，第二层的多孔超薄膜载体层的厚度、孔隙率和平均孔径分别为0.1-0.15毫米、40%-80%和0.1-10微米。
15.根据权利要求14所述的五防富氧口罩，其特征在于:所述多孔超薄载体膜层(6b)是由不对称孔径分布的多孔聚合物材料制成的多孔超薄载体膜层时，其厚度和孔隙率分别为0.1-0.15毫米和50%-80% ;所述多孔超薄膜载体层(6b)从接触所述均质无孔聚合物薄膜层(6a)的表面到外表面的平均孔径从0.01-0.05微米扩大到1_5微米；所述的多孔超薄载体膜层(6b)是由均匀孔径分布的多孔聚合物材料制成的多孔超薄膜载体层时，其厚度、孔隙率和平均孔径分别为0.10-0.15毫米、40%-80%和0.02-0.06微米。
【文档编号】A62B9/06GK203425403SQ201320572095
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年9月16日 优先权日:2013年9月16日
【发明者】黄河 申请人:武汉龙飞翔科技产品制造有限公司