HOME-恩佐-「高效益,更安全」根据国家标准 GB/T 5709-1997,非织造材料,俗称无纺布,是指定向或随机排列的纤维通过摩擦、抱合或粘合或者这些方法的组合而相互结合制成的片状物、纤网或絮垫(不包括纸、机织物、簇绒织物,带有缝编纱线的缝编织物以及湿法缩绒的毡制品)。所用纤维可以是天然纤维或化学纤维;可以是短纤维、长丝或当场形成的纤维状物。为了区别湿法非织造材料和纸,还规定了在其纤维成分中长径比大于 300 的纤维占全部质量的 50% 以上,或长径比大于 300 的纤维虽只占全部质量的30%以上但其密度小于0.4g/cm3 的,属于非织造材料, 反之为纸。
非织造材料的起源可追溯到几千年前的中国古代。古代游牧民族将动物毛发加水、尿或乳精等通过脚踩、棒打等机械作用,来制作毛毡。今天的针刺法非织造材料是毡制品的延伸和发展。据《文献通考》记载,中国宋代有“发蚕簇,有茧联属自成被”的实践活动,利用“万蚕同结”制成过长2 丈 5 尺,宽 4 尺的平板茧。从原理上将讲,这种平板茧类似于今天的纺丝成网法非织造材料。1942 年,美国某公司生产了几千码化学粘合的纤维材料,命名为“Nonwoven Fabrics”。世界非织造材料工业的发展概况可以分为以下四个阶段。第一阶段:二十世纪 40 年代初-50 年代中,萌芽期。设备大多利用现成的纺织设备,或适当进行一些改造,使用天然纤维。第二阶段:二十世纪 50 年代末-60 年代末,商业化生产。主要采用干法技术和湿法技术,大量使用化学纤维。第三阶段:二十世纪 70 年代初-80 年代末,发展重要时期。聚合法挤压法成套生产线诞生,如纺黏法,熔喷法,膜裂法等。使用各种特种化纤。如低熔点纤维、热粘接纤维、双组分纤维、超细纤维等。第四阶段:90 年代初至今,全球发展期。非织造企业通过兼并、联合、重组趋势加强,技术更加先进,设备更加精良,生产能力大幅提升。
1.介于传统纺织品、塑料、皮革和纸四大柔性材料之间的材料。不同的加工技术决定了非织造材料的性能,有的非织造材料像传统纺织品,如水刺非织造材料;有的像纸,如干法造纸非织造材料;又有的像皮革,如非织造材料基PU 革等。
2.非织造材料的外观、结构多样性。非织造材料采用的原料、加工工艺技术的多样性, 决定了非织造材料的外观、结构多样性。从结构上看,大多数非织造材料以纤网状结构为主,有纤维呈二维排列的单层薄网几何结构,有纤维呈三维排列的网络几何结构,有的系纤维与纤维缠绕而形成的纤维网架结构,有的系纤维与纤维之间在交接点相粘合的结构,有的系由化学粘合剂将纤维交接点予以固定的纤维网架结构,还有的系由纤维集合体形成的几何结构;从外观上看,非织造材料有布状、网状、毡状、纸状等。
3.非织造材料性能的多样性。由于原料选择的多样性,加工技术的多样性,必然产生非织造材料性能的多样性。有的材料柔性很好,有的很硬;有的材料强度很大,而有的却很弱;有的材料很密实,而有的却很蓬松;有的材料的纤维很粗,而有的却很细。因此,可根据非织造材料的用途,来设计材料的性能,进而选择确定相应的工艺技术和原料。
非织造材料的种类可按照成网方式、加固方式或用途来分。按成网方式可分为干法成网(机械梳理成网、气流成网)、湿法成网(圆网法、斜网法)和聚合物纺丝成网(纺粘法、熔喷法、膜裂法、静电法)。按加固方式可分为机械加固(针刺法、水刺法、缝编法)、热粘合(热轧法、热风法、超声波粘合法)和化学粘合(浸渍、喷洒、泡沫、印花、溶剂等)。按用途可分为医用卫生材料、过滤材料、土工合成材料、车用材料、建筑用材料、电器电子行业用材料、包装材料、农业用材料和家用装饰材料等,应用于我们日常生活的方方面面。
医用卫生非织造材料和过滤用非织造材料应用领域广泛,主要包括我们提到的防护口罩、防护服、隔离服、手术衣、儿童口罩等。这些材料一般都由纺粘非织造材料和熔喷非织造材料复合而成。
纺粘非织造材料是聚合物经过高温熔融后从纺丝孔挤出,在空气的牵伸作用下变长变细,冷区后成网制备而成的。纺粘非织造材料又分为单组分纺粘材料和双组分纺粘材料。纺粘非织造材料具有强度高、耐磨损、手感好等特点,在防护口罩中纺粘非织造材料主要起到支撑作用,并具有一定过滤效率,主要拦截大粒径颗粒物。熔喷材料是由聚合物母粒经熔融后从喷丝孔挤出,形成熔体细流,在高温、高速气流的作用下牵伸后沉积在接收装置上,并依靠自身残余热量加固制备而成的。
熔喷材料具有纤维直径小、孔径小、比表面积大且孔隙率高的特点。在防护口罩中熔喷非织造材料是过滤的核心元件,能够高效过滤颗粒物。同时,熔喷技术可以与驻极技术相结合,凭借着大量电荷创造的强大静电场,可以大幅度的提高熔喷材料的过滤效率而且不会增加过滤阻力。
纺粘、熔喷非织造材料的联合应用是各种防护材料的主要共性,但由于应用场合、适用对象、适戴人体部位、防护要求和指标的不同,它们的材料结构、功效和防护原理有着一定的差别。
网上关于口罩的各种谣言也满天飞,到底哪些口罩可有效防护新型冠状病毒?它是如何制备的?口罩的结构和防护原理是什么?如何辨别口罩的真伪?一次性口罩是否用完一次就要丢弃?口罩紧缺,是否有办法实现在家的消毒再利用呢?在家自制的网红口罩靠谱吗?不同种类口罩的科学佩戴方法需要注意哪些要点?这些困扰已久的问题,本篇为大家解答。
微生物,细菌,病毒非常小。新型冠状病毒属于β属冠状病毒,有包膜,颗粒呈圆形或椭圆形,直径60-140nm,约 PM0.14 微米。0.06-0.14 微米病毒在空气中无法独立存在,病毒需要依附在空气中的水分、飞沫、尘埃、气溶胶等上存活并传播。所以提出口罩材料具备优良的过滤飞沫、尘埃、花粉、雾颗粒性能就十分重要了。
口罩依据用途大体可分为 4 类:①普通纱布口罩;②医用(防护或外科)口罩;③日用防护型口罩(主要用于防雾霾,如N95、KN95 等);④防尘口罩、防油烟口罩(呼吸器,主要用于职业防护)。
医用外科口罩,即通常所说的平面口罩,符合 YY0469—2011 标准,面部密合性未做要求,非油性颗粒物过滤效率≥30%。医用防护口罩,一般不设呼气阀,具有良好面部密合性,符合 GB19083—2010 标准,非油性颗粒物过滤效率≥95%,要求通过合成血液穿透测试,并对微生物指标提出要求。标准中过滤效率分了 3 个等级,1 级为≥95%,最高级3 级为≥99.97%。
日用防护型口罩如 N95 是美国呼吸器的认证等级,由美国国家职业安全健康研究所(NIOSH)认证。这类口罩在指定气流量(85L/min)条件下,能够过滤掉超过95%的非油性颗粒物,由此得名 N95。如果能够过滤超过 99%的颗粒物,就可称为 N99 口罩。与 N95、N99 等口罩对应,KN95、KN99 口罩是经我国国标GB2626-2006 认证的口罩,而 FFP2、FFP3 等则是经欧洲标准认证的口罩。
4 类口罩中,除了普通纱布口罩外,其余几种口罩对于新型冠状病毒疫情均有较好的防护作用。从设计和功能要求的角度,口罩防护能力从高到低的排序大致为:KN95防护口罩KN90 防护口罩;医用防护口罩医用外科口罩。
生产防护口罩的原材料主要有熔喷非织造布、纺粘非织造布,以及鼻梁条、绑带等辅料。其主体结构由表层抗湿层、中间过滤吸附层及内层贴肤层三部分组成。无论是熔喷还是纺粘,其原料都为聚丙烯(polypropylene,PP)高聚物。
表层抗湿层及内层贴肤层多为纺粘非织造布和热风非织造布,这类非织造布布具有较高的强力,纤维直径在15-40 μm,孔径远大于熔喷布,因此几乎不具有过滤功能,但透气性很好,在口罩中主要起到定型及保护熔喷布的作用。
中间过滤吸附层包含一层或多层带有静电的熔喷非织造布,起到核心防护作用。熔喷布由超细纤维组成,直径集中分布于1-5 μm 之间,纤维间形成数量众多的小孔径通孔,使熔喷布具有一定的透气性与过滤功能。口罩用熔喷布采用熔喷非织造工艺,经高压、高热空气对聚合物进行牵伸成平均直径<5μm的超细纤维,过滤材料中纤维随机和隔层交叉排列成型,构成多弯曲通道的纤维过滤层,成布须经驻极处理,使纤维表面带上大量静电电荷,利用静电吸附作用捕获微细颗粒物。
与医用外科口罩类似,N95 口罩也是由表层的经拒水整理的纺粘布、中间层的经驻极的熔喷布以及内层的亲肤的纺粘布组成的。不同的是,N95口罩为拱形设计,可以更好的贴合脸部,提高口罩的气密性;另外,普通医用外科口罩的过滤层的面密度大约是 20-30g/m2,而 KN95/N99/N95/N90口罩要达到 55-60 g/m2,因此具有更高的过滤效率。
在生产过程中,口罩的表层、中间层和内层非织造材料顺序铺叠、折叠后,经超声粘合复合成型。鼻梁调和绑带同步通过超声粘合方式复合成型。医用级别防护口罩还需经过消毒和灭菌处理(GB15980)。
医用外科口罩有里外之分,使用时白色面为内部、蓝色面为外部。外部蓝色面具有拒液功能,可防止飞沫等液体渗入,同时蓝色面可避免由光线照射产生的炫目;内部白色面具有吸湿、亲肤功能,提高佩戴舒适性。使用时将白色面朝内,鼻夹侧朝上,使褶皱贴着嘴鼻,双侧耳带挂在双耳后;根据自己的脸型,一手按住鼻夹处,一手把褶面充分展开,把鼻、嘴、下颌完全包住;双手 指尖向内 压紧鼻夹,使口罩与面部完全贴合;适当调整口罩,使四周充分贴合面部。
使用耳挂式医用防护口罩(N95)时,面向口罩无鼻夹的一面,两手各拉住一边耳带,使鼻夹位于口罩上方;用口罩抵住下巴,将耳带拉至耳后;将双手指置于鼻夹中部,一边向内按压一边顺着鼻夹向两侧移动指尖,直至完全按压成鼻梁形状为止。
使用头戴式医用防护口罩(N95)时,面向口罩无鼻夹的一面,使鼻夹位于口罩上方;用口罩抵住下巴,双手将下方头带拉过头顶,置于耳朵后下方;将上方头带拉过头顶,置于耳朵后上方;将双手指 置于 鼻夹中部,一边向内按压一边顺着鼻夹向两侧移动指尖,直至完全按压成鼻梁形状为止。
使用后,医用外壳口罩应抓着耳带取下口罩;一只手捏着口罩内侧,将口罩折叠两次;耳带缠绕口罩主体三圈后,在条件允许的情况下,放入密封塑料袋,滴入消毒酒精丢弃到指定投弃处。N95 口罩使用后,条件允许的情况下,剪破口罩,放入密封塑料袋,并滴入消毒酒精,丢弃到指定投弃处。切记用消毒洗手液或肥皂清洗双手和暴露在空气中的面部。
一次性口罩是否有办法实现在家的消毒再利用呢?在资源紧缺、形势严峻的情况下,为节约资源减少浪费,很多人想到将一次性防护口罩重复使用。但是很多人存在以下错误认知:
错,用微波炉、电烤箱、蒸锅等厨具加热口罩都是不可取的!一方面口罩内部过滤层结构受高温高湿被破坏,造成防护口罩无法再次使用;另一方面,微波炉、电烤箱和蒸锅处理医疗垃圾会受到污染,也不能继续加热食物了。
错,用电吹风加热口罩不可取!一方面口罩内部过滤层结构受高温被破坏,造成防护口罩无法再次使用;另一方面,吹风加热过程中容易使附着在口罩上的飞沫再一次吹到人面部,造成二次传染。
错,用 75%酒精涂抹口罩不可取!一方面,医用外科口罩等外表面都经过“拒水处理”,酒精很难渗入,表面涂抹很难对口罩内部起到消毒作用;另一方面,酒精也会破坏口罩外层防水结构,使口罩对水(血液、唾液)的吸收会增强,这会加速口罩过滤层失效。
错,用紫外灯照射不可取!聚丙烯熔喷材料是一种热塑性高分子材料,耐老化性差对紫外线非常敏感。接受紫外线照射后,结构会发生破坏即氧化降解,过滤性能大幅下降。因此,在口罩如此紧缺的时刻,口罩重复利用最好的方法就是将口罩放在通风处自然晾干。每个一次性防护口罩的总使用次数可控制在2-3 次,总佩戴时间在 10 小时以内。
近期,网上出现的各式各样的市民自创的口罩,如纸尿裤口罩,柚子口罩以及毛巾口罩等,专家表示不建议使用。自制口罩一般很难在保证呼吸顺畅的同时过滤空气中的杂质。也没有经过严格的消毒、检测,很难起到防护作用。
目前,国内外并没有关于儿童口罩的相关标准,但总体来看儿童口罩与成人口罩的分类一致,但口罩的吸气阻力要比成人小得多。根据原料分类,儿童口罩可分为棉纱布口罩、活性炭口罩以及非织造布口罩。棉纱布儿童口罩的主要功能是防寒保暖,避免冷空气直接刺激呼吸道,突出特点是透气性好,中间夹层滤片也有一定的过滤效果,但其防尘防菌效果很差,几乎没有防病毒效果,在致病微生物传染病高发期或雾霾天气几乎起不到防护作用。活性炭儿童口罩常被用来吸附有毒、有害化学物质或粉尘。以上两种儿童口罩对呼吸道传染病没有防护效果。而非织造布儿童口罩,即主体材料为非织造材料的儿童防护口罩,不仅可以阻挡较大的粉尘颗粒,且其携带的静电荷还可以吸附细小粉尘颗粒和微生物颗粒,对于细菌、病毒都有一定的过滤效果,可以有效防止致病菌感染。
材质为非织造材料的儿童防护口罩款式主要有平面式和杯式两类。不少产品根据人体工学理论进行产品舒适性的提升设计,如 3D 立体剪裁贴合脸部线D 立体海绵鼻垫,侧面特殊 V 形开口,加粗绷带等。还有产品除防护作用外添加其它功能,如添加高保湿层保持舌喉部位湿润,添加维生素 C 过滤层、香气湿润过滤器等。
关于防护口罩的标准与性能,中国、美国、日本、欧洲都有相应的标准。儿童防护口罩的生产一般遵循以下标准。
中国国家标准 GB2626-2006《呼吸防护用品自吸过滤式防颗粒物呼吸器》,包括防护口罩,也包括防护面罩等呼吸器,防护对象包括粉尘、烟、雾和微生物等各类颗粒物。此类产品按过滤性能分为KN 类和KP 类。KN 类只适用于过滤非油性颗粒物,包括KN90、KN95 和KN100, 对非油性颗粒物的过滤率分别为≥90%、≥95%和≥99.97%;KP 类适用于过滤油性及非油性颗粒物,包括 KP90、KP95 和 KP100,对油性颗粒物的过滤率分别为≥90%、≥95%和≥99.97%。
美国国家职业安全卫生研究所(NIOSH)制定的防护口罩技术要求(42CFR84-1995), 根据滤网材质,把防护口罩分为 N、R、P 等 3 个系列。N 系列为防护非油性悬浮颗粒(Notresistantto oil),编制型号为 N95、N99 和 N100;R 系列为耐油性颗粒物(Resistantto oil),可防护非油性悬浮颗粒及油性悬浮颗粒,编制型号为 R95、R99 和 R100;P 系列为防油性颗粒物(Oilproof),可防护非油性悬浮颗粒及油性悬浮颗粒,编制型号为 P95、P99 和 P100。每系列 3 个级别过滤效率测定指标依次为≥95%、≥99%和≥99.97%。在国内普及性较广的是 N95 口罩,但 N95 口罩不等于医用防护口罩,医用 N95 防护口罩除了满足 NIOSH 的要求外,还要满足美国食品药品监督管理局(FDA)标准,具有表面抗湿性和血液阻隔能力。
日本 JIST8151-2018 呼吸保护装置的标准,也是日本 MOL 验证标准,将防护口罩编制型号主要分为 DS1、DS2 和 DS3,过滤效率依次为≥80%、≥99%和≥99.9%。
欧盟标准化委员会(CEN)呼吸防护装具认证标准(EN149),将防护口罩编制型号主要分为 FFP1、FFP2 和 FFP3,设定的过滤效率依次为≥80%、≥94%和≥97%。而医用防护口罩还必须遵循英国标准学会(BSI)DS/EN14683 标准。
市面上的儿童防护口罩产品常见的有以下几种:①woobi play 儿童清吸口罩,可隔离携带病毒病菌的细微颗粒物、过敏源、二手烟等有害物质,可连续使用 12 小时,专为 5-14 岁左右的儿童脸型设计,贴合脸部舒适亲肤;②葵花药业儿童型加湿口罩,内含加湿片, 保证儿童呼吸流畅,防霾润喉护肺,一枚口罩可累计使用 5-8 小时;③ 3M 颗粒物防护儿童口罩,3D 立体海绵鼻垫,针织头戴设计,适用于儿童青少年;④airinum 儿童口罩,3-12 岁专用;⑤ 霍尼韦尔儿童口罩。
市面上各种儿童口罩参差不齐,且儿童防护口罩没有统一的标准,因此购买儿童防护口罩时,建议选用符合GB2626-2006 并标注儿童或青少年使用的 KN95 颗粒物防护口罩或 N95 防护口罩 1860S 型。
从儿童防护口罩的主体材料看,与成人防护口罩一样,主要有熔喷非织造布、纺粘非织造布以及鼻梁条、绑带等辅料。某些品牌考虑到儿童肤质敏感,将内层亲肤层纺粘非织造布更换成纯棉亲水材料,将绑带加入天然丝质成分。
从结构设计上看,儿童防护口罩和成人防护口罩区别不大,一般为三层结构,表层为疏水层结构,芯层为低阻力、高效过滤层,内层为亲肤层。儿童口罩在结构设计上从贴合性、密闭性、透气性、安全性、亲肤性等多方面进行考虑。儿童心肺功能未发育完全,肺活量比成人小,如果佩戴透气性差的口罩极容易发生窒息的危险,通常儿童口罩要求透气性更好;儿童皮肤比较细腻,而且皮肤抵抗力差,所以内层亲肤层的材料设计更为严格,安全柔软性更高;儿童口罩都会有一些花纹、图案,减少孩子的抵抗心理;儿童口罩的尺寸大小对宝宝来说也很重要,通常8 到 10 厘米的口罩比较适合宝宝佩戴使用,最好大小可以调节。
2020年 2 月 1 日,在国家卫健委新闻发布会上,首都医科大学附属北京儿童医院急诊科主任王荃表示,儿童佩戴和摘取口罩的方式和成人一样,但需要提醒的是,儿童的脸型会小一些,特别是低领幼儿,所以强调家长一定买适合孩子的、儿童专用的、一次性的儿童口罩,千万不要用大人口罩去代替,这样实现不了好的防控作用。
我国标准体系中并没有儿童口罩的相应规范。此前,我国关于口罩的标准有《医用防护口罩技术要求》、《医用外科口罩》等,但都属于劳动防护类和医用防护类标准。2016年国家质检总局、国家标准化管理委员会发布《日常防护型口罩技术规范》国家标准,成为我国首个民用防护口罩国家标准。不过,由于儿童身体特征差异性较大,呼吸阻力对儿童成长影响的医学数据和实验数据积累还有待于完善,所以该标准并没有对儿童口罩作出专门规定,而是明确指出“不适用于儿童用口罩”。
儿童安静呼吸每次呼入呼出的气体量为成人的40%-50%,呼吸频率与成人也有所区别, 对口罩的透气性能要求更高。许多厂家参考成人口罩标准生产儿童口罩,二者材质完全相同, 只是大小有所区别。儿童口罩相对小一号,以求能达到更好的密闭性和贴合性。然而,儿童口罩不应只是成人口罩的缩小版。一方面,儿童的脸型比成人小,骨骼正在发育,即使是使用小号的成人口罩,也难以像成人一样完全撑起口罩的立体结构,使口罩紧贴脸部。同时,儿童心肺功能尚在发育,而成人口罩的材质呼吸阻力大,儿童长时间佩戴很容易因呼吸不畅导致血气浓度不足,对呼吸系统造成伤害。此外,2 岁以下低龄儿童即使感到憋闷不适,也不会用语言表达感受,很容易带来窒息危险。
儿童使用口罩需注意以下事项:1.一岁以下的婴幼儿不能戴口罩,易引起窒息;2.儿童可能无法掌握正确使用呼吸防护用品的方法;3.有些儿童在感觉不适时可能无法自主停止使用,儿童戴口罩期间需要观察呼吸是否通畅;4.防护口罩要求佩戴者在使用之前阅读、正确理解使用说明,需家长帮助完成;5.不建议儿童佩戴具有密合性要求的成人口罩,儿童的脸型较小与口罩不匹配,因口罩与脸部无法充分密合边缘泄露。
对比成年人,婴幼儿、幼童在身体尚处发育的情况下免疫力较差,对无论是新型冠状病毒、流感等飞沫传染疾病抵抗力都相对较弱,威胁性较高。目前,国际上针对儿童防护口罩这块的标准欠缺,有关行业已经开始着手制定,相信不久儿童该佩戴怎样的防护口罩这个问题就能得到有效的解决。