面對突然而來的新型冠狀病毒疫情,越來越多的人意識到了口罩的重要作用。
那么,關(guān)于口罩的這些科學(xué)知識您是否知道呢?如何選擇口罩?
從設(shè)計上,如果按照對佩戴者自身的防護(hù)能力優(yōu)先級排名的話(從高到低):N95口罩>外科口罩>普通醫(yī)用口罩>普通棉口罩。
對于這次的新型冠狀病毒感染的肺炎有明顯阻隔作用的是醫(yī)用外科口罩和對非油性顆粒的過濾大于等于95%的口罩,如N95、KN95、DS2、FFP2等。
目前我國醫(yī)用口罩主要分為3種:防護(hù)級別最高的醫(yī)用防護(hù)口罩、手術(shù)室等有創(chuàng)操作環(huán)境常用的醫(yī)用外科口罩和普通級別的一次性使用醫(yī)用口罩。
那么口罩為什么能夠阻擋病毒的傳播呢?它又是什么樣的材質(zhì)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(gòu)成。
具體到口罩上,其原料全部都是聚丙烯(Polypropylene,簡稱PP),醫(yī)療用口罩一般都是多層結(jié)構(gòu),一般簡稱為SMS結(jié)構(gòu)化學(xué)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(zhì),是丙烯加聚反應(yīng)而成的聚合物。分子式為 -[CH2CH(CH3)]n-。聚丙烯廣泛應(yīng)用于服裝、毛毯等纖維制品、醫(yī)療器械、汽車、自行車、零件、輸送管道、化工容器等生產(chǎn),也用于食品、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(chǎn)熔體質(zhì)量流動速率在33-41g/min的聚丙烯產(chǎn)品,達(dá)到衛(wèi)材聚丙烯無紡布標(biāo)準(zhǔn)。
聚丙烯無紡布專用料生產(chǎn)的無紡布可用于一次性手術(shù)衣、被單、口罩、蓋布、液體吸收墊等醫(yī)療衛(wèi)生用品。其中,無紡布口罩是由專業(yè)用于醫(yī)療衛(wèi)生的纖維無紡布內(nèi)兩層,中間增加一層過濾防菌達(dá)99.999%的以上過濾溶噴布經(jīng)超聲波焊接而成。
這里告訴大家有哪些防病毒醫(yī)用口罩:能起到病毒防護(hù)作用的口罩主要有醫(yī)用外科口罩和N95口罩。國家YY 0469-2004《醫(yī)用外科口罩技術(shù)要求》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,醫(yī)用外科口罩須達(dá)到的重要技術(shù)指標(biāo)包括過濾效率、細(xì)菌過濾效率和呼吸阻力:
過濾效率:在空氣流量(30±2)L/min條件下,對空氣動力學(xué)中值直徑(0.24±0.06)μm氯化鈉氣溶膠的過濾效率不低于30%;
細(xì)菌過濾效率:在規(guī)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于95%;
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。
其中保證細(xì)菌過濾效果的標(biāo)準(zhǔn)就是第二條,金黃色葡萄球菌細(xì)菌氣溶膠過濾效率不低于95%,這也就是N95概念的由來。因此N95口罩雖然不是醫(yī)用口罩,但是滿足過濾效率滿足95%的標(biāo)準(zhǔn),且能更好地貼合人體面部,所以也能起到很好的病毒預(yù)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(xì)密且?guī)ъo電的內(nèi)層過濾布――熔噴無紡布。
熔噴無紡布主要材質(zhì)是聚丙烯,是一種超細(xì)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后,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(xì)靜電纖維捕捉住后,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%)。
醫(yī)用外科口罩一般是由三層無紡布制成。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(shè)計,中層過濾,內(nèi)存吸濕。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,其熔噴布通常采用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(hù)效果至少能達(dá)到95%。幾層口罩,在口罩的國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 32610中并沒有規(guī)定,如果是醫(yī)療用口罩,至少應(yīng)該是3層,即我們說的SMS(2層S層和1層M層),目前國內(nèi)最高的層數(shù)是5層,即SMMMS(2層S層和3層M層),做口罩并不難,比較難的是做SMMMS布,一臺進(jìn)口的無紡布設(shè)備價格都是上億元。
這里面的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(jié)構(gòu),對阻隔并沒有太大的作用。口罩里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(xì),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(xì)菌、血液滲透其至關(guān)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?yōu)楸∧ぃ突旧喜煌笟饬耍《臼亲韪袅耍艘矡o法呼吸了。所以,這也是一個技術(shù)問題。為了更能說明問題,我們將紡粘層S纖維,熔噴層M纖維和頭發(fā)做一個對比圖如下,頭發(fā)直徑的1/3,接近紡粘層纖維,而頭發(fā)直徑的1/30,和熔噴層M纖維直徑接近了,當(dāng)然,研發(fā)人員還在開發(fā)更細(xì)的纖維,來保證更好的抗菌阻隔性。
前面提到,M層越細(xì),就越能阻擋細(xì)菌等微小顆粒的進(jìn)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(yī)用防護(hù)口罩國家標(biāo)準(zhǔn)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:表1:醫(yī)用防護(hù)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制作成的能過濾95%微細(xì)顆粒的5層口罩。
說了這么多理論性的內(nèi)容,那么,口罩是如何制成的呢?我們一起來看個視頻――
當(dāng)前,新型冠狀病毒疫情嚴(yán)峻,多地口罩供不應(yīng)求,口罩上游煉化企業(yè)和下游生產(chǎn)企業(yè)都在加班加點,增加產(chǎn)量,全力對抗這場沒有硝煙的戰(zhàn)爭。
最后,還是懇請每一個人:戴好口罩,做好防護(hù),這不僅是對自己的保護(hù),也是為防控疫情做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。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。
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