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口罩的熱銷讓各種劣質產品盛行,帶你詳析口罩的過濾原理助你避坑

由 紡織科技達人 發表于 藝術2022-09-10
簡介知道了以上纖維過濾顆粒物的原理,我們可以知道大顆粒的灰塵主要透過慣性沉積和直接阻隔來實現過濾,而小顆粒的微粒子(如病毒和霧霾)主要透過擴散沉積和靜電吸附來達到過濾效果,我們再來看在這個原理的指引下怎麼選口罩

口罩的過濾層是什麼材質

最近新型病毒的流行讓口罩再次成為了熱門商品,由於資源緊缺,於是各不良商家就打起了口罩的主意,有些商家囤貨居奇,把原本很便宜的口罩賣出了天價,出於自我防護的目的,有些人沒辦法也就認了,雖然價格貴了好幾倍但最起碼能保命啊。但更有一些不良商家,雖然產品價格高出了很多,產品質量卻沒保障,各種偽劣口罩就在網上流行,這比天價售賣的商家更可惡,因為你雖然花了高價但買來的產品卻沒防護作用。要想在這個非常時期買到有效的口罩,對口罩的過濾原理的瞭解就顯得很重要。

我們日常使用的口罩一般是自吸式過濾口罩,其原理是空氣在被人體吸入前,透過口罩的過濾作用把空氣中的有害物質阻擋在口罩外或吸附在口罩上,這樣我們吸入的空氣就是乾淨的。口罩一般分為三層,外層主要用來隔離大顆粒物和防止體液的飛濺,一般用的是高密度聚丙烯無紡布,因為聚丙烯纖維幾乎不吸溼,所以具有較好的拒水作用,可以防止體液的濺入,同時高密度可以阻擋大的顆粒汙染物。口罩的內側一般是親膚無紡布,具有一定的吸溼性,可以保證面板的乾爽舒適。而口罩最主要的作用是由中間的過濾層來實現的,纖維主要透過以下幾種方式來過濾汙染物:

口罩的熱銷讓各種劣質產品盛行,帶你詳析口罩的過濾原理助你避坑

1、直接阻隔,這個比較好理解,就是口罩的外層面料能阻擋顆粒物透過口罩,從而把汙染物阻擋在口罩外。這種方式一般要求口罩表層面料具有較高的密度,纖維間的孔隙要小,所以一般只能過濾掉一些大的顆粒汙染物。

2、慣性沉積,含有顆粒物的空氣被吸進口罩過濾層後,由於氣流收到阻隔後運動會發生改變,在空氣動力學原理下,動量較大的粒子由於慣性的作用與纖維發生碰撞並最終沉積在纖維上。我們知道粒子越大慣性越大,速度越快慣性越大,所以這種方式對速度較快、直徑較大的粒子過濾作用較好。

3、擴散沉澱,空氣中漂浮的微粒子都是在做著無規律的布朗運動,但空氣被吸進口罩過濾層後,這些無規律運動著的微粒子就會與纖維發生隨機的碰撞,在纖維分子間引力的作用下而沉積在纖維上。這種方式對極細小的粒子和低速運動的粒子的過濾作用比較好,用具有大的表比面積的超細纖維做成的過濾層可以加強微粒子的擴散沉積作用。

4、靜電吸附,空氣中的微粒子一般都是帶有電荷的,遇到靜電就會被吸附,所以利用靜電駐極技術生產出來的過濾材料就能很好的過濾空氣中的微粒子。靜電駐極就是透過靜電紡絲或高壓電暈等方法使得纖維或紡織成品能夠長期儲存空間電荷從而賦予纖維靜電吸附能力。靜電吸附具有過濾效率高,過濾阻力低的優點,能有效吸附空氣中大於0。1微米的顆粒物,所以常用於過濾PM2。5顆粒物,是防霧霾口罩的主要過濾材質。

知道了以上纖維過濾顆粒物的原理,我們可以知道大顆粒的灰塵主要透過慣性沉積和直接阻隔來實現過濾,而小顆粒的微粒子(如病毒和霧霾)主要透過擴散沉積和靜電吸附來達到過濾效果,我們再來看在這個原理的指引下怎麼選口罩。

首先對於口罩的面層材料一般不建議選購棉織物類的口罩,因為織物由於受到織造結構的限制,纖維與纖維間的孔隙較大,不能有效阻隔顆粒物的透過,而且棉織物的吸溼性較大,飛沫這類體液濺到口罩表面後會被口罩吸收,從而慢慢滲透到內層而被人吸進去。目前的病毒就是以飛沫為主要傳播途徑的,所以這類口罩是沒防護效果的。

其次對於那些宣傳有過濾層的口罩,我們除了要注意口罩的表層材料是否能防止體液的潤溼,還要注意它的過濾層材料。一般口罩的過濾層材料都是熔噴無紡布,這類材料大都是透過聚丙烯切片熔融紡絲一步成布的方式生產出來的無紡布,紡絲液透過噴絲頭擠出後,在高速熱氣流的牽伸下形成超細纖維,然後將纖維流收集到凝網簾上,透過纖維自身的粘合而成為熔噴無紡布。這種方式生產出來的無紡布由於纖維直徑超細,具有獨特的毛吸結構,使得這種無紡布具有很好的擴散沉積作用,對於0。3微米以上的顆粒具有很好的過濾作用。質量好的口罩還會對熔噴無紡布進行靜電駐極,這樣就大大提高了口罩對微顆粒的過濾作用,不過對靜電的時效性一定要考慮,好的產品靜電的半衰期較長,能使用很久,質量差的靜電衰減很快。

再次,關於口罩的過濾效率的問題,現在網上很多號稱N95口罩的產品,其實是指過濾效率大於95%的口罩產品,這樣的產品一般都是由幾層熔噴無紡布和靜電駐極無紡布組成的過濾層製成的,對空氣中霧霾的過濾效果一般比較好。由於病毒的直徑一般要比空氣中霧霾的顆粒還要大,所以這種口罩對病毒也有很好的過濾效果,合格的醫用外科口罩只有一層過濾層就可以有效隔離95%的病菌,但由於只有一層過濾層,所以外科口罩是不能過濾霧霾顆粒的,醫用外科口罩的產品標準只要求對非油性顆粒的過濾效率不低於30%。

另外,我們還要考慮口罩與人面部的密合性,如果口罩的做工不好,與人臉的曲線不相稱,那麼我們戴上這樣的口罩後口罩與面部的縫隙就較大,空氣就會繞過口罩直接從縫隙進入,這樣無論口罩過濾層的過濾效率有多高,口罩整體的防護效果也不會好。

最後,我們還要考慮透氣性和整體防護效果的平衡。口罩必須要具備較好的透氣性,否則長時間戴著會讓人呼吸困難,過濾效率越高的產品往往透氣性較差,對於兒童及體弱的個體一定不能盲目追求高防護效率而忽視了佩戴的舒適性。

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