口罩是什麼材料製成的?啥是N95?

如何選擇口罩?

從設計上,如果按照對佩戴者自身的防護能力優先級排名的話(從高到低):

N95口罩>外科口罩>普通醫用口罩>普通棉口罩。

口罩是什麼材料製成的?啥是N95?

對於這次新情況,有明顯阻隔作用的是

醫用外科口罩對非油性顆粒的過濾大於等於95%的口罩

如N95、KN95、DS2、FFP2等

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目前我國醫用口罩主要分為3種:

防護級別最高的醫用防護口罩、手術室等有創操作環境常用的醫用外科口罩和普通級別的一次性使用醫用口罩。


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口罩為什麼能夠阻擋病毒的傳播呢?它又是什麼樣的材質呢?

我們通常說口罩是無紡布材料,無紡布是相對紡織布來說,就是非紡織的布,是由定向的或隨機的纖維而構成。

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具體到口罩上,其原料全部都是聚丙烯(Polypropylene,簡稱PP),醫療用口罩一般都是多層結構,一般簡稱為SMS結構

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化學小知識

聚丙烯:英文名polypropylene,簡稱PP,是一種無色、無臭、無毒、半透明固體物質,是丙烯加聚反應而成的聚合物。分子式為 -[CH2CH(CH3)]n-。聚丙烯廣泛應用於服裝、毛毯等纖維製品、醫療器械、汽車、自行車、零件、輸送管道、化工容器等生產,也用於食品、藥品包裝。

從口罩用料上來看,

聚丙烯高熔指無紡布專用料成為最佳選擇,生產熔體質量流動速率在33-41g/min的聚丙烯產品,達到衛材聚丙烯無紡布標準

聚丙烯無紡布專用料生產的無紡布可用於一次性手術衣、被單、口罩、蓋布、液體吸收墊等醫療衛生用品。其中,無紡布口罩是由專業用於醫療衛生的纖維無紡布內兩層,中間增加一層過濾防菌達99.999%的以上過濾溶噴布經超聲波焊接而成。

有哪些防病毒醫用口罩:

能起到病毒防護作用的口罩主要有醫用外科口罩和N95口罩。國家YY 0469-2004《醫用外科口罩技術要求》標準規定,醫用外科口罩須達到的重要技術指標包括過濾效率、細菌過濾效率和呼吸阻力:

  1. 過濾效率:在空氣流量(30±2)L/min條件下,對空氣動力學中值直徑(0.24±0.06)μm氯化鈉氣溶膠的過濾效率不低於30%;
  2. 細菌過濾效率:在規定條件下,對平均顆粒直徑為(3±0.3)μm的金黃色葡萄球菌氣溶膠的過濾效率不低於95%;
  3. 呼吸阻力:在過濾效率流量條件下,吸氣阻力不超過49Pa,呼氣阻力不超過29.4Pa。
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其中保證細菌過濾效果的標準就是第二條,金黃色葡萄球菌細菌氣溶膠過濾效率不低於95%,這也就是N95概念的由來。因此N95口罩雖然不是醫用口罩,但是滿足過濾效率滿足95%的標準,且能更好地貼合人體面部,所以也能起到很好的病毒預防作用。

而給這兩種口罩帶來病毒過濾作用的主要材料就是極細密且帶靜電的內層過濾布——熔噴無紡布。


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熔噴無紡布主要材質是聚丙烯,是一種超細靜電纖維布,可以捕捉粉塵。含有肺炎病毒的飛沫靠近熔噴無紡布後,會被靜電吸附在無紡布表面,無法透過。

這就是這種材料隔絕病菌的原理。粉塵被超細靜電纖維捕捉住後,極不易因清洗而脫離,且水洗亦會被破壞靜電的吸塵能力。因此這種口罩只能一次性使用。適合平面口罩熔噴過濾級別有:普通級、BFE95(濾效95%)、BFE99(濾效99%)、VFE95(濾效99%)、PFE95(濾效99%)、KN90(濾效90%)。

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醫用外科口罩一般是由三層無紡布製成。材料是紡粘無紡布+熔噴無紡布+紡粘無紡布。也可以一層改用短纖改善皮膚觸感,即ES熱軋無紡布+熔噴無紡布+紡粘無紡布。口罩外層具有防飛沫設計,中層過濾,內存吸溼。熔噴布一般選用20克重的。

而N95杯型口罩則由針刺棉、熔噴布、及無紡布組成,其熔噴布通常採用40克重甚至更高,再加上針刺棉的厚度,所以外觀上看起來比平面口罩更厚一些,其防護效果至少能達到95%。

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幾層口罩,在口罩的國家標準GB/T 32610中並沒有規定,如果是醫療用口罩,至少應該是3層,即我們說的SMS(2層S層和1層M層),目前國內最高的層數是5層,即SMMMS(2層S層和3層M層),做口罩並不難,比較難的是做SMMMS布,一臺進口的無紡佈設備價格都是上億元。

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這裡面的S表示紡粘層(Spunbond),其纖維直徑比較粗,在20微米(μm)左右,2層S紡粘層主要作用是支撐整個無紡布結構,對阻隔並沒有太大的作用。

口罩裡面最重要的是阻隔層或則熔噴層M(Meltblown),熔噴層的纖維直徑比較細,在2微米(μm)左右,所以只有紡粘層直徑的十分之一,這個對防止細菌、血液滲透其至關重要的作用。

如果S紡粘層過多,口罩就比較硬,而熔噴層M過多,則呼吸比較困難,所以從口罩呼吸的難易程度可以判斷口罩的隔絕效果,呼吸越困難,則阻隔效果更好,但是,如果M層變為薄膜,就基本上不透氣了,病毒是阻隔了,但人也無法呼吸了。所以,這也是一個技術問題。

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為了更能說明問題,我們將紡粘層S纖維,熔噴層M纖維和頭髮做一個對比圖如下,頭髮直徑的1/3,接近紡粘層纖維,而頭髮直徑的1/30,和熔噴層M纖維直徑接近了,當然,研發人員還在開發更細的纖維,來保證更好的抗菌阻隔性。

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前面提到,M層越細,就越能阻擋細菌等微小顆粒的進入,比如N95,就是指在正常情況下,能阻擋95%的微小顆粒(0.3微米),按照醫用防護口罩國家標準GB/T 19083要求,在氣體流量為85L/min情況下,口罩對非油性顆粒過濾效率符合下表要求:

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表1:醫用防護口罩過濾等級

從上面的解釋來說,N95實際上就是用聚丙烯無紡布SMMMS製作成的能過濾95%微細顆粒的5層口罩。


說了這麼多理論性的內容,那麼,口罩是如何製成的呢?

當前,多地口罩供不應求,口罩上游煉化企業和下游生產企業都在加班加點,增加產量,全力對抗這場沒有硝煙的戰爭。

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最後,還是懇請每一個人:

戴好口罩,做好防護,

這不僅是對自己的保護,

也是為防控疫情做出應有的貢獻。

人人都是一道防線,

將病毒擋在口罩之外,

疫情的魔鬼終究會被徹底罩住。

口罩是什麼材料製成的?啥是N95?

(來源於流程工業、騰訊視頻等,化學人生)


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