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防護型口罩智能芯片的研究與應用

即時新聞|來源:冷純廷 刁廣祥|2017-10-20

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防護型口罩智能芯片的研究與應用

冷純廷   刁廣祥

吉林法德龍硅藻土新材料科技有限公司

吉林省白山市(134300



1、 概述

隨著人們環保意識的逐漸增強,防護口罩的消費量也越來越大。我國首個民用防護口罩國家標準GB/T32610-2016《日常防護型口罩技術規范》,已于2016111日正式實施,這標志著防護口罩已納入到標準化管理的議事議程。在國內市場上,防護口罩質量千差萬別,雖然我們有了新的國家標準,但是與國外進口防護口罩相比較,功能防護性相差甚遠。人們寧愿花高價購買進口防護型口罩,也不愿意購買低價的國產防護型口罩,其中重要的原因還是國產防護型口罩防護功能較差。無論進口還是國產防護型口罩,佩戴時由于每個人臉型不同,防護口罩都不可能貼服的非常嚴密,都或多或少存在“氣體短路現象”。為了解決防護型口罩存在的技術問題,我們研究開發了一種防護型口罩專用“智能芯片”,得到了廣大防護型口罩生產廠家的一致認可,應用市場前景十分樂觀。

2、 防護型口罩智能芯片的生產技術研究

2.1   硅藻土的功能特性

我國的硅藻土資源非常豐富,儲藏量為3.85億噸,遠景儲量大于20億噸,亞洲第一,世界第二。尤其是吉林省白山地區,儲藏量占全國60%-65%。硅藻土的品質好,SiO2含量95%以上,Al2O3含量在0.8-3.0%,Fe2O3含量0.2-2.0%,比表面積大33-65㎡/g,微孔甚多2.0-2.5億個/克,粒徑范圍一般在10-3000na之間,常規密度0.4-0.9g/cm3,微孔體積0.45-0.98cm3/g。隨著硅藻土生產分級提純技術的不斷成熟,硅藻土的應用研究也在不斷深入,創造了良好的經濟效益和社會效益。硅藻土屬于一種納米級粉體材料,它的多微孔吸附性使其具有多功能性,例如:吸附甲醛功能;釋放負氧離子功能;凈化空氣功能;殺菌消毒功能;吸異味除臭功能;吸光消光功能;耐熱阻燃功能;吸音降噪功能;耐疲勞抗老化功能和呼吸調濕功能等等。所以,硅藻土在建筑材料、復合材料、凈化材料、助濾或微過濾材料上得到了極其廣泛的應用。硅藻土已成為繼稀土材料之后又一種新型材料,其應用面之廣,作用之大,已經形成一個綠色的朝陽產業。

2.2 智能芯片的研制

我們利用硅藻土的多功能性,將其復合在兩種透氣性較好的非織造布中,制成一種非織造布復合材料(本公司專利)。因為硅藻土的多微孔,也會受到應用中不同因素的影響,所以必須想辦法保證微孔的完好性。我們利用硅藻土的良好水溶性和分散性,將其與熱熔膠混合在一起,利用漿點式粘合襯的生產工藝方法,制成非織造布復合材料。但是,由于硅藻土是一種納米級粉體材料,極容易造成團聚現象,要想把硅藻土均勻地與熱熔膠混合在一起,不采取一定的技術措施,是跟本無法實現的。所以,要研究解決的第一個技術問題,就是解決硅藻土與熱熔膠實現均勻混合。我們采用硅藻土改性的方法(本公司專利),使其表面形成薄薄的包覆膜,減小了納米級硅藻土粉體的團聚現象。具體改性工藝流程如圖一所示。

圖一:硅藻土改性生產工藝流程

     原料稱重→ 混配→高速混合→自然冷卻→成品→檢驗→包裝→入庫。

將改性硅藻土與熱熔膠利用攪拌釜在常溫低速情況下進行混合,然后采用漿點式復合機,制成非織造布復合材料 ,便得到防護型口罩專用智能芯片。這種非織造布復合材料之所以稱其為智能芯片,是由于它的吸甲醛功能;吸異味除臭功能;殺菌消毒功能;凈化空氣功能;釋放負氧離子功能;呼吸調濕功能等對防護口罩非常重要,將智能芯片放在防護型口罩中間,由于智能芯片的高吸附作用,不僅解決了防護型口罩佩戴時的“氣體短路問題”(霧霾空氣從口罩與臉部縫隙進入口部),而且由于智能芯片的多功能性,克服了冬天眼鏡上霜問題。所以,帶有智能芯片的新型防護口罩特別受戴眼鏡的廣大人群歡迎和喜愛。智能芯片的生產工藝流程如圖二所示。

圖二、智能芯片生產工藝流程

改性硅藻土與熱熔膠混配→非織造布退卷→烘干燙平→漿點→復合→烘干→收卷→分切→檢驗→成品→包裝→入庫。

3、 智能芯片防護口罩與普通型防護型口罩的綜合對比分析

智能芯片是防護型口罩的心臟,由于智能芯片具有極強的吸附能力,使防護型口罩提高了防護功能,封閉了口罩與人臉之間的縫隙,科學有效地解決了“氣體短路現象”,使霧霾空氣無法進入人的口部,也克服了防護型口罩與人臉不貼服的缺欠。同時,由于智能芯片的高吸附性能,人佩戴口罩時喘氣全部被智能芯片所吸附,確保了冬天佩戴眼鏡不上霜,這是智能芯片獨特的功效,是任何材料所無法比擬的。我們通過大量的應用研究表明,無論智能芯片放置在那一種材質的防護型口罩中,作用都是非常有效的,而且效果明顯。我們也對智能芯片防護型口罩與普通防護型口罩進行了反復多次的對比試驗,結果顯示各項技術指標都好于普通型防護口罩,對比結果如表一所示。

表一:智能芯片防護口罩與普通型防護口罩對比結果

項目      類別

普通型防護口罩

智能芯片防護口罩

防護口罩材質

非織造布復合

非織造布復合

防護口罩等級(級)

     B

     B

呼吸阻力(Pa

   50-100

   30-50

過濾效率(%

   70-75

   85-95

甲醛含量(mg

   0.20-0.25

     0

大腸桿菌抑菌率(%

    50-60

   80-90

真菌菌落總數(個/克)

    80-300

   5-10

注:過濾效率是指PM2.5濃度為350ug/m3,過濾后達標為75ug/m3。

從表一對比結果可以看出,同樣為B級防護型口罩,智能芯片防護口罩的呼吸阻力比普通型防護口罩降低了50%-70%,所以人們佩戴智能芯片防護口罩,明顯要比普通型防護口罩舒服。在相同條件下,智能芯片防護口罩對PM2.5的過濾效率比普通型防護口罩提高了15%-20%,所以對人們的?;ぷ饔酶?,防霧霾效果更加理想。由于智能芯片自身具有吸甲醛功能,水洗后甲醛會水解而自動消失,佩戴智能芯片防護口罩,霧霾空氣中的甲醛對人沒有任何損害。智能芯片防護口罩對空氣中大腸桿菌的抑菌率也遠遠高于普通型防護口罩,提高了30%-35%,也就是說,即便帶過口罩不及時洗,智能芯片防護口罩也具有抑制細菌繁殖的作用。從真菌菌落總數看,普通型防護口罩是智能芯片防護口罩的幾十倍。

4、 結  論

通過綜合對比分析和大量的應用研究實踐表明,智能芯片防護口罩各項技術指標都好于普通型防護口罩。智能芯片的研究與應用技術路線是可行的,效果是非常理想的。智能芯片的研究成功,將會給口罩行業帶來巨大的變革。智能芯片防護口罩是一種即科學,又安全,還舒適透氣的新型高科技防護口罩,為我們防止霧霾空氣污染,提供了一種科技創新產品。智能芯片研究應用的大量結果充分說明,智能芯片防護口罩是今后口罩發展的必然趨勢,應用市場空間巨大,發展前景無限光明。