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疫情当下,哪些口罩适合用于防疫?

疫情当下,哪些口罩适合用于防疫?

2020-12-21

国际疫情持续恶化,全球新冠肺炎确诊人数达2000多万,其中美国确诊人数已接近1800万,每100个美国人中有5.2个人感染,虽然疫苗已经问世,但普及还需时间,未来短时间内还需佩戴口罩,即使疫苗效果良好,佩戴口罩也将成为预防性日常装备。但是口罩多种多样,哪种口罩才适合防疫呢?


常见的口罩包括外科口罩、N95口罩、棉布口罩、活性炭口罩、海绵口罩等,下面就来对比这五种口罩的功效。


1. 外科口罩:可有效过滤细菌


外科口罩构造通常分成三层:外层防波溅、中层具过滤作用,内层可吸湿气,并对于6μm以上微粒有90%阻隔效果,因此可阻隔大部分飞沫传染病菌。


适合:出现感冒、发烧等呼吸道症状时使用,或是前往医院、电影院等不通风的场所使用。

2. N95口罩:可有效过滤细菌


N95口罩的N是指这种口罩适合在非油性场合中使用,95的意思是能过滤95%以上的粉尘,包含飞沫跟一些有毒气体等。因为这种口罩密度非常高,佩戴后或会感到难以呼吸。所以一般民众在日常疾病的预防上,使用外科口罩就足够了。


适合:飞沫传染病毒流行时期、空气极差环境使用,主要给医护人员或化工厂的员工使用。

3. 棉布口罩:无法隔绝细菌


棉布口罩主要用于避免吸入灰尘或将飞沫喷出,主要过滤大颗粒的物质,如灰尘等异物。


适合:普通的清扫工作、一般平日的保暖或买不到外科口罩时暂时替代使用。

4. 活性碳口罩:无法隔绝细菌


活性碳口罩因为增加了活性炭层可吸附有机气体,而且过滤层纤维孔隙小于棉布口罩,因此可以吸附附汽机车所排放的有机溶剂。


适合:户外骑车、油漆、喷漆、喷洒农药等场合使用,对于阻绝悬浮微粒及细菌穿透效果并不佳,因此较不建议用于防疫。

5. 海绵口罩:无法隔绝细菌


海绵口罩(聚氨酯口罩)的质地较柔软舒适,透气性也比较好,但主要用于过滤花粉、尘埃、雾霾,对于病毒的防疫能力不佳。


适合:阻隔花粉、尘埃、雾霾。

真正能防控疫情的口罩只有外科口罩和N95口罩?为什么?

 

先来分析口罩的过滤原理,口罩过滤方法包括机械过滤和静电吸附。

 

1. 机械过滤采用机械的方式将病毒等杂质拦截下来,机械过滤又可以分为以下几种:

 

A.拦截效应。如果把口罩想象成一个筛子,那大于筛孔尺寸的颗粒肯定是无法通过的,这就是拦截效应的一部分。主要作用对象是尺寸较大的颗粒。

 

 

拦截效应

 

B.重力效应和惯性效应。也有一部分粒子虽然尺寸可以通过纤维之间的间隙,但是因为空气流动下的惯性和重力的作用也会撞到纤维上被截留下来,无法和空气一起通过滤材,这两种分别叫做重力效应和惯性效应,这两种效应也是主要作用在质量较大的颗粒上。

  重力效应  

  惯性效应

 

C.扩散效应。有一些很小的粒子,在空气中不像较大的粒子那样规则地沿着确定的路线运动,而是会做无规运动,这就是布朗运动。常温下,0.1微米的微粒一秒钟扩散的距离可以达到17微米,这是远大于纤维之间的间距的,因此这些颗粒也非常容易和纤维接触,有更大的机会被截留下来,这就叫做扩散效应。对于大于3微米的微粒,扩散效应会非常微弱,粒子越小,流速越慢,扩散效应会越明显。

 

扩散效应

 

基于以上的论述,较大的粒子通过拦截效应、重力效应和惯性效应会很容易地被拦截下来,而较小的粒子会通过扩散效应被很好地拦截下来,也就是说中间尺寸的粒子是最难被拦截下来的。滤材过滤效果和粒子尺寸之间的关系如图所示,总效应最低的位置对应的粒径叫做最低效率粒径。

  

过滤效率与微粒粒径的关系

  

空气中粒子分布金字塔

 

许多实验证明,对不同性质的微粒,不同纤维层,不同过滤速度,最低效率粒径是变化的。但是大多数情况下,最低效率粒径在0.1-0.4微米之间,PM 2.5颗粒中的很大一部分也是在这个尺寸区间的。

 

是不是把滤网上的孔做得足够小,小到0.1微米就可以过滤掉空气中的绝大多数颗粒了呢?这样确实可以过滤掉绝大多数颗粒了,过滤阻力太大了,会严重影响呼吸,怎么办?


办法1将滤膜做薄把过滤层做的很薄来减小气阻,现在的很多纳米过滤膜都很薄,譬如口罩用的聚四氟乙烯纳米膜,薄到10微米(0.01毫米)以下;静电纺丝制备的纳米膜,一般也薄到10微米以下,但是这样的薄膜强度很低,必须用强度更高的大孔无纺布等进行复合支撑。与此对比的是,聚丙烯熔喷布的单层厚度在100微米以上,某些N95口罩使用3层熔喷布,最高厚度达到800微米。第二个办法就是使过滤材料具有静电吸附能力。

 

 

不同种类的过滤膜纤维微观形貌

 

办法2静电吸附在聚丙烯熔喷布中通过各种方法注入电荷,使熔喷布带上静电并长时间保持这一状态。当空气中的颗粒通过口罩时就会被增加的静电作用吸附上去,从而在不提高呼吸阻力的情况下,大大地提高整体过滤效率。静电吸附对于机械过滤很难拦截的0.1到0.4微米之间的颗粒过滤起到了至关重要的作用。

 

 

静电吸引轻小物体

 

高质量医用外科口罩和医用防护口罩如N95口罩等正是基于以上这两种过滤机理,兼顾了低过滤阻力和高过滤效率。其中,静电吸附作用才是隔菌的必杀技,而医用外科口罩和医用N95口罩中真正起到隔菌作用的关键层就是带有静电吸附作用的熔喷布。在一些缺少口罩的地方,民众喜欢用棉布、尿不湿、丝巾等自制口罩,但这些口罩都因缺少熔喷布层而无法达到防疫效果。

  

静电吸附示意图

 

由此可见,生产可以用于防疫的口罩必须具备熔喷机、口罩专业生产设备和熔喷布等口罩材料。斯爵思46年专注于个人健康卫生设备领域,以“中国精工智造”的标准专业生产制造口罩机、熔喷机、纺粘无纺布机、纺熔无纺布机等口罩机械,拥有成熟口罩机械技术和经验丰富的专业团队,提供海外支持,售后服务完善,口碑良好,回客率高。

 

斯爵思一体化全自动口罩机包括自动调节松紧、自动对边、视觉检验、UV杀菌消毒等智能化功能,触摸屏控制,一台设备包揽口罩生产全过程,外科口罩机生产速度高达120-160/分钟,N95口罩机(耳带式)生产速度高达80/分钟,N95口罩机(头带式)生产速度高达40/分钟。

 

长期生产口罩的厂商还应布局熔喷生产线,不合格的熔喷机可能经过数月调试也无法产出合格口罩,严重耽误生产进度。斯爵思熔喷机品质保障,售后服务卓越,在全球已经有超过4500个客户以及10000台机器安装案例。

 

如果不想购买熔喷机,也可以直接购买熔喷布、纺粘无纺布等口罩材料,斯爵思口罩材料可满足I/II/IIR型、1/2/3级及KN95/N95FFP1/FFP2/FFP3等口罩生产需求,规格、克重、颜色等均可定制,每天可出货26吨,交货期短,性价比超高,所有材料均拥有IntertekTUVSGSGTTC等证书,已经有客户采用斯爵思的口罩机和口罩材料制作口罩并通过当地检验。

 

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