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  • 口罩的工作原理

    口罩组成

    常见的医用口罩,主要由三层无纺布组成。内层是普通无纺布;外层是做了防水处理的无纺布,主要用于隔绝患者喷出的液体;中间的过滤层用的是经过驻极处理的聚丙烯熔喷无纺布;内层用于吸收使用者呼吸时产生的水分。最后生产完毕后要经过环氧乙烷消毒并静置7天挥发毒性,经过密封包装,装箱运走。

    医用口罩的核心材料,是驻极处理之后的聚丙烯熔喷无纺布。这是过滤新冠病毒气溶胶的关键。

    聚丙烯纤维

    首先从原油加工成聚丙烯颗粒,然后再加工为高熔指聚丙烯纤维,这是口罩生产的核心原料。

    熔喷无纺布

    熔喷法(Melt Blowing)属于聚合物挤压法非织造工艺,是1954年美国海军为了收集核试验产生的放射性微粒研制的超细过滤效果的过滤材料,然后1965年前后,埃克森、3M等公司制造了第一代熔喷非织造设备。

    工艺原理就是用高速热空气对模头喷丝孔挤出的聚合物熔体细流进行牵伸,由此形成超细纤维并凝聚在凝网帘或滚筒上,依靠自身粘合成为非织造布,喷丝的原理如下图:

    熔喷材料是靠自身纤维热熔而成,厚度更厚。熔喷法生产的无纺布,纤维随机和隔层交叉排列,形成了熔喷材料多弯曲通道结构,这样颗粒物(新冠病毒气溶胶)才会与纤维产生碰撞而被滞留。

    医用口罩的过滤机制是布朗扩散、截留、惯性碰撞、重力沉降和静电吸附。前四种都是物理因素,就是熔喷法生产的无纺布自然具有的特性,过滤性约为35%;这是达不到医用口罩要求的,我们需要对材料进行驻极处理,让纤维带上电荷,用静电捕获新冠病毒所在的气溶胶。

    驻极处理

    静电吸附就是通过荷电纤维的库仑力实现对新冠病毒飞沫(气溶胶)的捕获。原理就是让过滤材料表面更开阔,对微粒的捕获能力能强,而电荷密度增加,对颗粒的吸附和极化效应更强,所以,过滤层的熔喷无纺布过滤材料,必须要经过驻极处理,才能在不改变呼吸阻力的前提下,实现95%的过滤性,才能有效防病毒。

    口罩要在到达阻隔效果的同时保证舒适通气性,医用口罩吸气阻力一般不超过343.2帕斯卡(Pa),民用口罩吸气阻力小于135帕斯卡(Pa)。

    驻极处理能够大幅提高过滤效率,不改变呼吸阻力,而且驻极电压越高,材料过滤效率越高。一般需要驻极电压在30Kv-60kv,驻极时间要在20秒以上。

     医用口罩滤料的工作原理

    1、扩散沉积:粒子布朗运动扩散位移到过滤纤维,受分子引力作用而被吸附。最易捕捉小尺度粒子、细纤维和低速运动的粒子。

    2、截留沉积:随气流运动的较大粒子被过滤材料的机械筛滤作用截留。粒子直径与滤膜纤维的直径的比率影响拦截效率。

    3、惯性沉积:粒子通过过滤材料弯曲的网状通道时,粒子由于惯性作用脱离气流撞击过滤纤维,并受分子引力作用被截留。大粒子、高密度、速度快时截留效果好。

    4、静电吸引沉积:粒子被过滤纤维的静电作用产生的沉积。

    颗粒越小时,1、4沉积效应越强,颗粒越大时,2、3效果越好,所以并非越小的颗粒越难被过滤。综合种过滤机制的协同作用,普通机械性滤料最易穿透粒径的范围是0.1m~0.3m。

     转自:

    http://www.dehsm.com/article-1242.html

    http://guba.eastmoney.com/news,000652,902411899.html

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