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超微细纤维及防非典口罩的研制

总后军需装备研究所 张建春 

  针对目前我国口罩市场的现状,严格按照新近颁布的医用口罩国家
标准的要求,我们与有关单位合作研制了完全满足N95标准的医用口罩
用高效滤材———超微细纤维高效滤材。
  采用常规熔喷工艺生产的丙纶非织造布作为空气滤材目前只能做到
亚高效(指过滤分类:粗效、中效、高中效、亚高效、高效)的水平,
要做到对0.07微米颗粒(如病毒)具有良好的过滤效果,常规的融喷
工艺无法达到。因为影响材料过滤效率的因素除材料的厚度外,材料纤
维的细度、纤维纤径均匀度、静电吸附效应等因素都具有显著影响。
  目前市场上口罩的质量、性能良莠不齐。我们从某医院拿到的手术
用平面口罩在TSI-8130仪器上进行检测,采用N aC l法,在32 L/m 
in流量下,过滤效率只有20%左右。这样的口罩只能防尘,对医务人员
起不到防护作用,更谈不上对飞沫传播、空气传播的病毒的防护了。据
资料介绍,5微米以上的微粒称飞沫传播,可用平面手术口罩,5微米以
下的微粒称空气传播,需使用N95级别的口罩。
  超微细纤维熔喷材料是一种高效过滤材料,具有过滤效率高、空气
阻力小、耐腐蚀性强等优点,但是它存在一个缺点即强度低,单纯的熔
喷材料不能作为服装用料,必须与其他材料进行复合后才能使用。
  独特的生产工艺赋予超微细纤维熔喷材料优异的基本属性,可归纳
为:常规的熔喷非织造布的单丝直径在2~10微米,本研究研制的超微
细丙纶熔喷材料的纤维直径在0.3微米,即300纳米。超微细纤维熔喷
材料纤网的超微细纤维直径成对数正态分布,通过改变生产工艺,使相
同单丝纤度的纤维在纤网中有不同的分布。
  超微细纤维熔喷材料通过驻极,可有效提高过滤效率,同时不影响
气流阻力。
  超微细纤维熔喷材料是纤维自行固结的杂乱纤维集合体,纤维网结
构虽有各向异性,但随机分布较均匀,其纤维中超细纤维随机排列,形
成大量微小孔隙,虽然纤网较蓬松,但纤维重叠、排列成网的致密度可
以做到透水汽而不透水。
  超微细纤维熔喷材料耐酸碱、无毒、防潮。实践证明,浓苛性钠溶
液对其强度无影响,除浓硝酸等氧化性酸外,耐酸性能良好。这种纤维
的吸湿率很低,可防潮不霉变。
  医用口罩的材料与防护服的材料有截然不同的要求,与防护服相比,
口罩的材料对气体阻力有很高的要求,良好的口罩用滤材,要在满足过
滤效率不小于95%的前提下,其对气体的阻力越小越好,我国标准要求
阻力不超过35毫米水柱。
  为此我们试制了几种不同规格的材料,综合考虑,我们选用60驻极
超微细熔喷滤材作为防护口罩的过滤层。根据测试,它能够有效地过滤
粒径在0.07微米以上的细菌病毒,而气流阻力远远小于国标规定35毫
米的要求。
  口罩用两层纱布、一层滤料及鼻夹结构制成。纱布采用抗油拒水及
抗菌整理的纱布,这样既可以抗菌防臭,又能防止血污、痰渍沾附。口
罩四周用针织弹性带滚边,两侧各收紧40%,上下各收紧16%,形成符
合人体面部结构的形状。在系带形式上,采用棉纱带捆扎与松紧带两种
形式,以适应不同需要。一般防护戴一层,特殊防护可戴两层口罩,将
外层口罩系在帽子外,提高帽口防护性。
  超微细熔喷滤材防护口罩的各项性能均达到或超过了了国家防护口
罩指标。采用新型熔喷和驻极加工工艺生产超微细纤维滤料,具有过滤
效率高、透湿性好、空气阻力小,适合作为口罩的阻隔层。通过对超微
细纤维滤材的研究及口罩结构的设计,所制成的非典防护口罩,过滤效
率大于95%,气流阻力小于343.2帕,能够隔离病毒,过滤性能强,空
气阻力小,密闭性能好,可满足抗非典一线医务人员、值勤人员、消毒
人员、卫生人员的需要。中国纺织报


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