一种防护口罩及其制备方法与流程

本发明属于防护用品技术领域，特别涉及一种防护口罩及其制备方法。

背景技术：

作为一种重要的防护用品，防护口罩越来越得到人们的广泛关注。防护口罩过滤效率高且吸气阻力低，则防护口罩具有良好的防护作用和佩戴感受，但过滤效率提高时，吸气阻力往往随之升高，难以两全。

熔喷非织造布是超细纤维自行固结的纤维集合体，纤维的比表面积较大，对颗粒的吸附能力较强，纤维随机分布，形成大量复杂的三维微小孔隙，过滤效率高且由于微小孔隙含量高而吸气阻力低，被广泛应用于防护口罩主体材料。例如，经过静电处理后的熔喷聚丙烯驻极体滤材表面带有静电荷，可以通过静电引力将细小颗粒吸附住，从而在不增加吸气阻力的前条件下，显著提高过滤效率。但熔喷聚丙烯驻极体滤材在空气过滤时的高效率很大程度上依赖于其所带的电荷，当熔喷聚丙烯驻极体滤材暴露于特殊环境中时，湿气、极性溶剂、油性烟雾等都会降低材料的静电效应，特别是当对含该滤材的口罩进行清洗、浸泡消毒时，不仅会降低滤材的静电效应，还会破坏防护口罩中熔喷纤维网的结构，大大降低防护口罩的过滤效率。研究表明，纯酒精浸泡熔喷聚丙烯驻极体滤材后，滤材的过滤效率从99.58％下降到77.42％，防护口罩的过滤效率大幅下降。

为了保证防护口罩过滤效率且实现防护口罩可水洗的目的，公开号为cn105901803a、cn106174791a、cn108354243a以及cn108851288a的中国专利用防水透气膜保护过滤纸和活性碳布，杜绝过滤纸、活性碳布与水的接触，但以上技术方案会使防护口罩吸气阻力增加。目前尚无在不增加吸气阻力条件下兼顾高过滤效率的可洗防护口罩的报道。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种防护口罩，具有过滤效率高、吸气阻力低、高效拒液、拒雾气、可清洗的特点。

为了实现上述发明的目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种防护口罩，包括主体和耳绳套，所述主体由外至内包括依次层叠设置的织物层、第一多孔膜材料层、双组份织物层、第二多孔膜材料层和非织造布层；所述织物层与第一多孔膜材料层之间设置有热熔纤维网；

所述第一多孔膜材料层和第二多孔膜材料层独立地为聚四氟乙烯多孔膜或熔喷非织造布；所述第一多孔膜材料层和第二多孔膜材料层至少有一层为聚四氟乙烯多孔膜。

优选的，所述第一多孔膜材料层和第二多孔膜材料层的孔隙率独立地≥80％，平均孔径独立地为3～5μm。

优选的，所述第一多孔膜材料层和第二多孔膜材料层的过滤效率独立地为50～80％，吸气阻力独立地≤60pa。

优选的，所述织物层为非织造布或机织物。

优选的，所述织物层的透气率≥500mm/s。

优选的，所述双组份织物层包括第一纤维和第二纤维；

所述第一纤维为低熔点纤维；所述低熔点纤维的熔点为130～160℃；

所述第二纤维为高熔点纤维或不熔纤维；所述高熔点纤维的熔点高于所述低熔点纤维的熔点且熔点差值≥30℃；

所述第一纤维的质量占第一纤维和第二纤维总质量的30～50％。

优选的，所述双组份织物层的克重为30～45g/m²。

优选的，所述非织造布层为熔喷非织造布或纺粘非织造布。

优选的，所述非织造布层的透气率≥500mm/s。

本发明还提供了上述技术方案所述防护口罩的制备方法，包括以下步骤：

依层叠顺序将各层材料层叠后进行热轧，得到防护口罩主体复合层；

按照防护口罩主体尺寸对所述防护口罩主体复合层进行裁剪，得到防护口罩主体；

将所述防护口罩主体与耳绳套连接，得到所述防护口罩；

所述热轧的温度为150℃，压力为250n/cm²；所述热轧的线速度为6m/min。

本发明提供了一种包括主体和耳绳套，所述主体由外至内包括依次层叠设置的织物层、第一多孔膜材料层、双组份织物层、第二多孔膜材料层和非织造布层；所述织物层与第一多孔膜材料层之间设置有热熔纤维网；所述第一多孔膜材料层和第二多孔膜材料层独立地为聚四氟乙烯多孔膜或熔喷非织造布；所述第一多孔膜材料层和第二多孔膜材料层至少有一层为聚四氟乙烯多孔膜。在本发明中，所述织物层提供较高的强度和较大的初始模量，作为防护口罩的加固层，可以经过惯性碰撞效应，拦截较大的颗粒；传统的单层多孔膜为了追求高过滤效率而缩小孔径，会在获得小孔径的条件下降低孔隙率、提高吸气阻力，而本发明提供的第一多孔膜材料层和第二多孔膜材料层形成双层多孔膜结构，通过双层多孔膜叠加，在降低孔径的条件下孔隙率不变，进而在较高的孔隙率条件下得到低吸气阻力的使用效果，而且可以阻断水汽与双组份织物层的接触，有利于防护口罩实现拒液、拒雾气的性能，在防护口罩清洗时，有利于保证防护口罩层结构不发生变化；双组分织物层和非织造布层协同其他层间结构，在较小的吸气阻力条件下进一步提高防护口罩的过滤性能；热熔纤维网实现了织物层与第一多孔膜材料层的良好粘合，避免了防护口罩粘合剂的使用，防止了防护口罩由于粘结剂的存在而导致的吸气阻力增加，且更为安全环保。传统熔喷布防护口罩通过静电原理进行过滤，水洗后静电作用消失，因而不能水洗；本发明提供的防护口罩与传统熔喷布防护口罩不同，是通过微孔达到过滤需求的，因此不受水洗影响，在水洗后仍具有良好的过滤性能和较低的吸气阻力。

实施例测试结果表明，本发明提供的防护口罩在85l/min检测流量条件下，nacl颗粒物过滤效率为97.1～98.2％，吸气阻力为135～175pa；油类颗粒物过滤效率为98.1～98.7％，吸气阻力为160～170pa。

附图说明

图1为本发明提供的防护口罩主体的结构示意爆炸图，其中，1为织物层，2为第一多孔膜材料层，3为双组份织物层，4为第二多孔膜材料层，5为非织造布层。

具体实施方式

本发明提供了一种防护口罩，包括主体和耳绳套，所述主体由外至内包括依次层叠设置的织物层、第一多孔膜材料层、双组份织物层、第二多孔膜材料层和非织造布层；所述织物层与第一多孔膜材料层之间设置有热熔纤维网；

所述第一多孔膜材料层和第二多孔膜材料层独立地为聚四氟乙烯多孔膜或熔喷非织造布；所述第一多孔膜材料层和第二多孔膜材料层至少有一层为聚四氟乙烯多孔膜。

在本发明中，若无特殊说明，所述各物质均为本领域技术人员熟知的市售商品。

下面结合图1，对本发明提供的防护口罩主体的结构进行介绍，图1中，1为织物层，2为第一多孔膜材料层，3为双组份织物层，4为第二多孔膜材料层，5为非织造布层。

本发明提供的防护口罩的主体包括织物层。在本发明中，所述织物层优选为非织造布或机织物。在本发明中，当所述织物层为机织物时，机织物的经纱线和纬纱线的号数优选为28～36.1tex，更优选为30～36.1tex；所述机织物的经线密度优选为190～200根/10cm，更优选为190～195根/10cm，纬线密度优选为160～180根/10cm，更优选为160～170根/10cm。在本发明中，当所述织物层为非织造布时，非织造布的克重优选为80～100g/m²，更优选为85～95g/m²。在本发明中，所述织物层优选为单组份材质或双组份材质。当所述织物层为单组份材质时，所述织物层的材质优选为涤纶。当所述织物层为双组份材质时，所述织物层优选包括第一组份和第二组份；所述第一组份优选为低熔点纤维；所述低熔点纤维的熔点优选为130～160℃，更优选为130～150℃；所述第二组份优选为高熔点纤维或不熔纤维；所述高熔点纤维的熔点高于所述低熔点纤维的熔点且熔点差值≥30℃；所述第一组份的质量优选为第一组份和第二组份总质量的30～50％，更优选为30～40％。在本发明的一个实施例中，所述织物层为聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)纤维与聚丙烯(pp)纤维组成的双组份纺粘非织造布；所述聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的熔点为230℃；所述聚丙烯纤维的熔点为130℃；所述聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维与聚丙烯纤维的质量比为7：3；所述双组份纺粘非织造布的克重为100g/m²。在本发明中，所述织物层的透气率优选≥500mm/s。

本发明提供的防护口罩的主体包括第一多孔膜材料层。在本发明中，所述第一多孔膜材料层优选为聚四氟乙烯多孔膜或熔喷非织造布。在本发明中，所述第一多孔膜材料层的孔隙率优选≥80％，平均孔径优选为3～5μm，更优选为3.5～4.5μm。在本发明中，所述第一多孔膜材料的过滤效率优选为50～80％，更优选为55～75％；吸气阻力优选≤60pa。当所述第一多孔膜材料层为熔喷非织造布时，所述熔喷非织造布的克重优选为30～50g/m²，更优选为30～40g/m²。

在本发明中，所述织物层与第一多孔膜材料层之间设置有热熔纤维网。在本发明中，当所述织物层为单组分材质时，所述热熔纤维网的熔点优选与织物层的材质的熔点相同；当所述织物层为双组份材质时，所述热熔纤维网的熔点优选与所述低熔点纤维的熔点相同。在本发明中，所述热熔纤维网的克重优选为10～15g/cm²，更优选为10～13g/cm²。在本发明中，所述热熔纤维网的材质优选为聚酰胺。

本发明提供的防护口罩的主体包括双组份织物层。在本发明中，所述双组份织物层包括第一纤维和第二纤维。在本发明中，所述第一纤维优选为低熔点纤维；所述低熔点纤维的熔点优选为130～160℃，更优选为135～155℃。在本发明中，所述第二纤维优选为高熔点纤维或不熔纤维；所述高熔点纤维的熔点高于所述低熔点纤维且熔点差值优选≥30℃。在本发明中，所述第一纤维的质量优选为第一纤维和第二纤维总质量的30～50％，更优选为30～40％。在本发明中，所述双组份织物层的克重优选为30～45g/m²，更优选为35～45g/m²。在本发明的一个实施例中，所述双组份织物层为聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)纤维与聚丙烯(pp)纤维组成的双组份纤维网；所述聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的熔点为230℃；所述聚丙烯纤维的熔点为130℃；所述聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维与聚丙烯纤维的质量比为7：3。

本发明提供的防护口罩的主体包括第二多孔膜材料层。在本发明中，所述第二多孔膜材料层优选为聚四氟乙烯多孔膜或熔喷非织造布。在本发明中，所述第二多孔膜材料层的孔隙率优选≥80％，平均孔径优选为3～5μm，更优选为3.5～4.5μm。在本发明中，所述第二多孔膜材料的过滤效率优选为50～80％，更优选为55～75％；阻力优选≤60pa。当所述第二多孔膜材料层为熔喷非织造布时，所述熔喷非织造布的克重优选为30～50g/m²，更优选为30～40g/m²。

在本发明中，所述第一多孔膜材料层和第二多孔膜材料层至少有一层为聚四氟乙烯多孔膜。

本发明提供的防护口罩的主体包括非织造布层。在本发明中，所述非织造布层的透气率优选≥500mm/s。在本发明中，所述非织造布层的克重优选为80～100g/m²，更优选为85～95g/m²。在本发明中，所述非织造布层优选为熔喷非织造布或纺粘非织造布。在本发明中，所述非织造布层优选为双组份非织造布，更优选为双组份纺粘非织造布；所述双组份非织造布优选包括a组份和b组份；所述a份优选为低熔点纤维；所述低熔点纤维的熔点优选为130～160℃，更优选为130～150℃；所述b组份优选为高熔点纤维或不熔纤维；所述高熔点纤维的熔点高于所述低熔点纤维的熔点且熔点差值≥30℃；所述a组份的质量优选为a组份和b组份总质量的30～50％，更优选为30～40％。在本发明的一个实施例中，所述非织造布层为聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维与聚丙烯纤维组成的双组份纺粘非织造布；所述聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的熔点230℃；所述聚丙烯纤维的熔点为130℃；所述聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维与聚丙烯纤维的质量比为7：3；所述双组份纺粘非织造布的克重为100g/m²。

在本发明中，所述耳绳套的材质优选为纯棉材料。

本发明还提供了上述技术方案所述防护口罩的制备方法，包括以下步骤：

依层叠顺序将各层材料层叠后进行热轧，得到防护口罩主体复合层；

按照防护口罩主体尺寸对所述防护口罩主体复合层进行裁剪，得到防护口罩主体；

将所述防护口罩主体与耳绳套连接，得到所述防护口罩。

本发明依层叠顺序将各层材料层叠后进行热轧，得到防护口罩主体复合层。

在本发明中，所述各层材料与上述技术方案所述防护口罩主体各层结构材料一致，在此不再赘述。

在本发明中，所述各层材料层叠后经输网帘输送，喂入热轧系统，通过热轧系统的上加热辊和下刻花辊对层叠放置的材料(其中加热辊与织物层材料接触，刻花辊与非织造布层材料接触)加热加压，进行热轧。在本发明中，所述热轧的温度优选为150～160℃，更优选为150～155℃；压力优选为250n/cm²。在本发明中，所述热轧时上加热辊和下刻花辊的线速度优选为6～8m/min，更优选为6～7m/min。

得到防护口罩主体复合层后，本发明按照防护口罩主体尺寸对所述防护口罩主体复合层进行裁剪，得到防护口罩主体。

本发明对所述防护口罩主体尺寸没有特殊限定，以本领域公知的或客户需求为准。本发明对所述裁剪的工艺没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的裁剪即可。

得到防护口罩主体后，本发明将所述防护口罩主体与耳绳套连接，得到所述防护口罩。

本发明对所述防护口罩主体与耳绳套连接的方式没有特殊限定，以本领域技术人员熟知的方式即可，具体的，如头戴式、耳戴式或颈戴式。本发明对所述防护口罩主体与耳绳套连接的工艺没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的连接工艺即可，具体的，如热压合。

为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种防护口罩及其制备方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

实施例1

按照由外至内的顺序，依次层叠放置织物层、热熔纤维网、第一多孔膜材料层、双组份织物层、第二多孔膜材料层和非织造布层，其中，织物层采用涤纶长丝织物，经纱线与纬纱线均为36.1tex，经线密度为190根/10cm，纬线密度为160根/10cm；第一多孔膜材料层为聚四氟乙烯多孔膜，平均孔径为3.9μm，孔隙率为86％；热熔纤维网为熔点为130℃的聚酰胺纤维网，克重为10g/cm²；双组份织物层为熔点为230℃的pet纤维与熔点为130℃的pp纤维混合形成的纤维网，其中pet与pp的质量比为7：3，双组份织物层的克重为45g/cm²；第二多孔膜材料层为聚四氟乙烯多孔膜，平均孔径为3.9μm，孔隙率为86％；非织造布层为熔点为230℃的pet纤维与熔点为130℃的pp纤维混合形成的双组份纺粘非织造布，克重为100g/cm²；

将层叠放置好的各层材料由输网帘输送，喂入热轧系统，通过上加热辊和下刻花辊加热加压，进行热轧，其中加热温度为150℃，压力为150n/cm²，加热辊和刻花辊的线速度为6m/min，得到防护口罩主体复合层；按照防护口罩主体尺寸对所述防护口罩主体复合层进行裁剪，得到防护口罩主体；将所述防护口罩主体与耳绳套连接，得到所述防护口罩。

根据gb2626-2019《呼吸防护自吸过滤式防颗粒物呼吸器》对所得防护口罩的过滤效率和吸气阻力进行测试：

1、nacl颗粒物过滤，检测流量为85l/min，测得过滤效率为98.2％，吸气阻力为135pa，符合kn95要求；

2、油类(dop)颗粒物过滤，测流量为85l/min，测得过滤效率为98.7％，吸气阻力为160pa，符合kp95要求。

实施例2

按照由外至内的顺序，依次层叠放置织物层、热熔纤维网、第一多孔膜材料层、双组份织物层、第二多孔膜材料层和非织造布层，其中，织物层采用双组份纺粘非织造布，由熔点为230℃的pet纤维和熔点为130℃的pp纤维组成，克重为100g/cm²；第一多孔膜材料层为聚四氟乙烯多孔膜，平均孔径为3.9μm，孔隙率为86％；热熔纤维网为熔点为130℃的聚酰胺纤维网，克重为10g/cm²；双组份织物层为熔点为230℃的pet纤维与熔点为130℃的pp纤维混合形成的纤维网，其中pet与pp的质量比为7：3，双组份织物层的克重为45g/cm²；第二多孔膜材料层为聚四氟乙烯多孔膜，平均孔径为3.9μm，孔隙率为86％；非织造布层为熔点为230℃的pet纤维与熔点为130℃的pp纤维混合形成的双组份纺粘非织造布，克重为100g/cm²；

将层叠放置好的各层材料由输网帘输送，喂入热轧系统，通过上加热辊和下刻花辊加热加压，进行热轧，其中加热温度为150℃，压力为150n/cm²，加热辊和刻花辊的线速度为6m/min，得到防护口罩主体复合层；按照防护口罩主体尺寸对所述防护口罩主体复合层进行裁剪，得到防护口罩主体；将所述防护口罩主体与耳绳套连接，得到所述防护口罩。

根据gb2626-2019《呼吸防护自吸过滤式防颗粒物呼吸器》对所得防护口罩的过滤效率和吸气阻力进行测试：

1、nacl颗粒物过滤，检测流量为85l/min，测得过滤效率为97.2％，吸气阻力为153pa，符合kn95要求；

2、油类(dop)颗粒物过滤，测流量为85l/min，测得过滤效率为98.1％，吸气阻力为170pa，符合kp95要求。

实施例3

按照由外至内的顺序，依次层叠放置织物层、热熔纤维网、第一多孔膜材料层、双组份织物层、第二多孔膜材料层和非织造布层，其中，织物层采用双组份纺粘非织造布，由熔点为230℃的pet纤维和熔点为130℃的pp纤维组成，克重为100g/cm²；第一多孔膜材料层为聚四氟乙烯多孔膜，平均孔径为3.9μm，孔隙率为86％；热熔纤维网为熔点为130℃的聚酰胺纤维网，克重为10g/cm²；双组份织物层为熔点为230℃的pet纤维与熔点为130℃的pp纤维混合形成的纤维网，其中pet与pp的质量比为7：3，双组份织物层的克重为45g/cm²；第二多孔膜材料层为熔喷非织造布，克重为30g/m²，熔喷非织造布的过滤效率为81％，吸气阻力为55pa；非织造布层为熔点为230℃的pet纤维与熔点为130℃的pp纤维混合形成的双组份纺粘非织造布，克重为100g/cm²；

将层叠放置好的各层材料由输网帘输送，喂入热轧系统，通过上加热辊和下刻花辊加热加压，进行热轧，其中加热温度为150℃，压力为150n/cm²，加热辊和刻花辊的线速度为6m/min，得到防护口罩主体复合层；按照防护口罩主体尺寸对所述防护口罩主体复合层进行裁剪，得到防护口罩主体；将所述防护口罩主体与耳绳套连接，得到所述防护口罩。

根据gb2626-2019《呼吸防护自吸过滤式防颗粒物呼吸器》对所得防护口罩的过滤效率和吸气阻力进行测试：

nacl颗粒物过滤，检测流量为85l/min，测得过滤效率为97.1％，吸气阻力为175pa，符合kn95要求。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。