五防富氧口罩的制作方法

五防富氧口罩的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供的一種五防富氧口罩。所述五防富氧口罩包括口罩體和口罩帶，所述口罩體包括向外凸出的凸形曲面的翻蓋式濾盒、硅膠面罩和密封嵌設在翻蓋式濾盒內的過濾層，所述翻蓋式濾盒由內蓋和外蓋組成，內蓋和外蓋的一側通過轉軸連接，另一側通過卡扣構件連接，在外蓋上開設有多個通氣孔；所述硅膠面罩密封連接在內蓋呼吸口的內側；所述過濾層由內、外三維多孔材料層和夾在兩材料層之間的聚合物超薄膜復合膜組成；所述聚合物超薄膜復合膜是由多孔超薄載體膜層和均質無孔聚合物超薄膜層組成。本實用新型密封效果好，同時具有防PM2.5、防病毒、防病菌、防污染、防煙塵和富氧功能，且使用壽命長，成本低。
【專利說明】五防富氧口罩【技術領域】
[0001]本實用新型屬于醫療衛生【技術領域】，具體涉及一種帶高氧氣滲透率的聚合物超薄膜復合膜，并能防PM2.5、防病毒、防病菌、防污染、防煙塵的五防富氧口罩。
【背景技術】
[0002]隨著中國經濟的發展和人民生活水平的提高，人們對能源的需求隨之增加，尤其在大、中城市，各類車輛和私家車大幅增加。由于對這些因素形成的空氣污染缺乏足夠的認識和重視，近年來，在人口密度大的地區，尤其是大、中城市產生霧霾天氣，嚴重威脅人民的身體健康和生命。霧霾天氣產生的機制很復雜，其化學成分也非常復雜。它含有大量的含氮有機顆粒物，它的成分非常復雜，它不是一種物質，而是好幾十種物質，這些物質可能引發癌癥及其它嚴重疾病。更重要的是，病毒、病菌都能在這種很小的顆粒物上存活和繁殖，附著在大氣的顆粒物上，在空氣中產生大量的游離著的病毒和病菌分子，就會傳播疾病。
[0003]PM2.5是空氣污染物中對人危害最大的細顆粒物，此細顆粒物的直徑等于或者小于2.5微米，PM2.5在醫學上叫可入肺顆粒物，一般來說我們外科的口罩大概能夠有PM4的微粒可以預防，到PM2.5就不行了，到PM2.5現在一般是要N95的那種口罩，但那種口罩很悶，不能長期用。
[0004]現有技術中，因應不同的用途和需求，口罩有不同的種類與分級，簡單說明如下。
[0005]一般口罩:這種口罩沒有經過額外的處理，其纖維結構的孔隙相當大(約I微米)，所以無法有效阻止經空 氣傳染的病原。此外，一般的口罩對於比較容易進入人類呼吸系統的灰塵，并沒有防護的效果，但對於顆粒大的灰塵，還是有一些阻絕的作用。這種口罩可以作為保暖、避免灰頭土臉與鼻孔骯髒等用途，但是不可作為防止病菌侵入之用。
[0006]活性碳口罩:活性碳具有多孔隙的結構，其過濾層的主要功能在于吸附有機氣體、具惡臭的分子及毒性粉塵，并非用于過濾粉塵，不具殺菌的功能。活性碳會將病毒粒子吸引到口罩表面，但是卻無法「殺死病毒」，因此，手、眼、鼻或嘴意外接觸到使用過的活性碳口罩表面，依然有可能導致疾病的傳染。而且活性碳的使用有一項限制，一旦所有的細孔都被填滿，便失去效用，此時必須置換口罩，但何時到達飽和點并不太容易判斷。
[0007]醫療用口罩:醫用口罩主要是為了避免醫生的飛沫影響病人，功能設計并不是要免于吸入粒狀有害物，其效果雖然比棉紗口罩及布質印花口罩好，但是頂多也只有70 %的效果，拿這樣的口罩來阻絕病菌，效果可能非常有限。標準的外科醫療用口罩分叁層，外層有阻塵阻水作用，可防止飛沫進入口罩里面，中層有過濾作用，可擋住90%以上的5微米顆粒，近口鼻的一層作為吸濕之用。
[0008]帶電濾材口罩:根據這種口罩的主要生產廠商3M公司所提供的資料顯示，帶電濾材的功用主要在于便利呼吸，而不在于過濾。這種口罩實際有過濾作用的是位于帶電濾材下的一層碳。其過濾機制可能與活性碳口罩相同，這表示它與活性碳口罩有相同的使用限制。其中還有一層所謂的「附著電阻過濾材質」，其作用在于延長口罩的壽命及增加舒適度。
[0009]美國職業安全衛生研究所(NationalInstitute for Occupational Safety andHealth)的認證，將防護性口罩分為叁個系列，除N系列外，尚有P及R系列，各含95、99及100叁型，分別表示在特殊環境下，可阻絕95、99及99.7%的病菌。
[0010]SARS流行期間大家爭相搶購的N95型口罩，是美國指定防範肺結核病菌的防疫口罩，可以有效過濾結核桿菌(直徑約為0.3?0.6微米,長I?4微米)，防止經由空氣的感染。其檢驗的標準為，用0.3微米氯化鈉微粒進行測試，阻隔效率須達95%以上，并經佩戴者臉龐緊密度測試，確保在密貼臉部邊緣狀況下，空氣能透過口罩進出。
[0011]現有口罩大都是軟質的，直接將過濾芯夾在由衛生棉等軟質材料制成的口罩體內，這種口罩支撐效果差，由于其口罩體是軟質的，一般使用一次后便會變形，經常是作為一次性的口罩，使用過后只能將其作廢，比較浪費，特別是對于一些好的濾芯來說，成本太高；除此之外，軟質口罩的密封效果較差，這樣在佩戴時，即使濾芯的效果再好，其防塵過濾的功能也會大大降低；還有一些硬質塑料口罩，直接將過濾層嵌設在口罩體內，一般結構比較復雜，在安裝和拆取過濾層的過程中也比較麻煩，在使用過程中過濾層也會因為呼吸氣壓帶來的張力，造成機械損壞和其它可能的物理破壞，也會降低過濾層的使用壽命。而且現有的硬質塑料口罩在佩戴時還存在密封效果差、佩戴不舒服等缺陷。對于口罩的使用，密封效果是比較重要的，一旦密封效果差，便會有一些外界污染空氣進入口罩的呼吸內腔，這樣口罩內過濾后的空氣便會與外界污染空氣的接觸，受到污染，大大降低口罩的過濾效果，即大大降低口罩的防PM2.5、防病毒、防病菌、防污染、防煙塵的效果。
[0012]現有技術中，一般口罩的孔洞最小約為0.3微米，而SARS病毒的大小約為0.08?0.14微米，所以一般的觀念都是認為口罩并不能有效地過濾SARS病毒。世界衛生組織(WHO)認定SARS是飛沫傳染，所謂的飛沫傳染就說明了病毒并不是個別地散布在空氣中，主要是藏在口鼻飛沫(其大小約為病毒的上百倍大，超過0.3微米)內，以醫療用的口罩來說，它就有65%以上的飛沫阻絕效率，因此口罩對于「飛沫傳染」的疾病預防，還是有一定的效用。
[0013]新近誕生的納米光觸媒口罩具有相當的殺菌功能，其原理是利用光催化反應來分解有害物質與殺菌。光催化反應是藉由一種半導體光電陶瓷作為觸媒，以達到將吸附物質氧化或還原的目的。許多半導體光電陶瓷皆可作為光觸媒，如二氧化鈦(Ti02)、氧化鋅(ZnO)、硫化鎘(CdS)等。目前使用最多的光觸媒為二氧化鈦，它除了具有相當強的氧化與還原能力外，還具有化學安定性、對環境無害、價格低廉等優點。我國吉林省惟升科貿發展有限公司新開發的納米防護系列口罩產品，集中了納米材料技術，高效率過濾、殺菌材料技術等，以突出的防護性能，已獲得以下專利:1、折疊形納米防護口罩。(專利號:03252129)。2、防飛沫抗菌口罩。(專利號:0325215)。3、平板折疊形納米防護口罩。(專利號:03252131)。
4、罩杯形納米防護口罩。(專利號:03252130)。
[0014]中國人口密度大的各大地區，尤其是大、中城市，不僅空氣污染極為嚴重，并且這種污染也導致空氣中氧的濃度從大自然的21%降到19%以下，長期處于貧氧狀態。對于汽車出行高峰期的某些地區，由于空氣中的氧大量用于汽車燃油的燃燒，空氣中氧的濃度甚至低于9%，處于極度貧氧狀態。因此真正吸入到人體體內的氧氣量大大降低。生活在這種貧氧或者極度貧氧環境下的人們，其健康將受到嚴重威脅，其身體將處于亞健康狀態，并且很容易患上或者誘發多種慢性疾病，缺氧將是造成許多疾病的主因之一，比如頭痛、心腦血管疾病，心絞痛，等等。眾所周知，氧氣是人類生存不可或缺的氣體。如果能有一種技術能制造一種具有防塵(包括防PM2.5)、防病毒、防病菌、防污染、防煙塵和富氧功能的口罩給人們佩戴，非常方便地給人們提供清新健康的富氧，它將大大改善人們大腦供氧的狀況，并因此緩解或者根治由缺氧而引起的各種不良身體癥狀，可大大緩解腦疲勞，醒腦提神，保持旺盛精力；可消除因體內血液中氧濃度低而導致的疲勞，倦怠和頭暈、頭疼等不適癥狀。在清新健康富氧的環境下，人們的體力機能，大腦智力，血液氧濃度等能達到身體最佳狀態。這種狀態對于老年人、孕婦、兒童，以及學習強度和心理壓力大的學生，和工作強度和心理壓力大的各類群體，都將具有特別顯著的保健和醫療作用。
[0015]盡管如上所述的現有技術通過過濾和吸附乃至光催化，納米技術等提供了“五防”(即防塵(包括防PM2.5)、防病毒、防病菌、防污染、防煙塵)中的某項或某幾項功能的口罩。但目前尚無任何技術和產品能夠在滿足五防(即防塵(包括防PM2.5)、防病毒、防病菌、防污染、防煙塵)功能的同時，提供富氧功能的口罩。而且，絕大多數口罩都不能防PM2.5大小的可入肺顆粒物，有少數能防PM2.5的可入肺顆粒物的口罩，如N95型口罩，但這些種類的口罩佩載時讓人感覺很悶，不能長期使用。

【發明內容】

[0016]針對現有技術的上述不足，本實用新型要解決的技術問題是提供一種密封效果好、佩戴舒適，并且可以同時滿足防塵(包括防PM2.5)、防病毒、防病菌、防污染、防煙塵功能的五防富氧口罩，該口罩的過濾層可提供富氧功能，具有特別顯著的防PM2.5、保健、醫用和氧療功能，其外殼本體能夠非常有效地和便易地將過濾層固定，并且起到保護過濾層的功能，能減小過濾層在承受呼吸氣壓差帶來的張力，最大限度地降低了在使用時對內部聚合物超薄膜復合膜濾芯的機械損壞和其它可能的物理破壞，可多次重復使用內部聚合物超薄膜復合膜濾芯，因此，大大延長口罩的聚合物超薄膜復合膜濾芯的使用壽命，降低成本。
[0017]本實用新型提供的技術方案:所述一種五防富氧口罩，包括口罩體和口罩帶，所述口罩體與所述口罩帶之間是連接成半環的，或直線口罩帶一端頭與口罩體連接的，或是直線口罩帶穿套在口罩體雙側的；口罩帶是松緊式的或是非松緊式的，其特征在于:所述口罩體包括向外凸出的凸形曲面的翻蓋式濾盒、硅膠面罩和密封嵌設在翻蓋式濾盒內的過濾層，所述翻蓋式濾盒由內蓋和外蓋組成，內蓋和外蓋的一側通過轉軸連接，另一側通過卡扣構件連接，在外蓋上開設有多個通氣孔，多個通氣孔的開孔面積總和占所述過濾層面積的10%-40%，最佳比例為25%-30% ;在內蓋上開設有呼吸口，所述硅膠面罩密封連接在內蓋呼吸口的內側，且硅膠面罩的內腔占所述過濾層面積的10%-40%，最佳的內腔的面積占所述的過濾層面積是25%至30% ;所述過濾層由內、外三維多孔材料層和夾在兩三維多孔材料層之間的聚合物超薄膜復合膜組成；所述聚合物超薄膜復合膜是由多孔超薄載體膜層和均質無孔聚合物超薄膜層組成，均質無孔聚合物超薄膜層覆蓋在多孔超薄載體膜層上。
[0018]所述翻蓋式濾盒的外蓋和內蓋均為向外凸出的凸出曲面蓋體，在外蓋的凹面設有多根豎向加強筋，所述外蓋通過豎向加強筋與所述過濾層貼合；在內蓋的凸面上設有橫豎雙向加強筋，且內蓋通過橫豎雙向加強筋與過濾層貼合。
[0019]所述外蓋或內蓋與過濾層相鄰的一側設有過濾層固定框和用于壓緊過濾層并將其周邊密封的凸緣邊框，凸緣邊框可以與過濾層固定框同時設置在外蓋或內蓋上，也可以一個設置在外蓋，另一個設置在內蓋上，且在外蓋和內蓋蓋合狀態下，凸緣邊框剛好對應在過濾層固定框的內側，可以將過濾層邊緣密封壓緊，且凸緣邊框壓緊過濾層的壓縮比為70%-95%，最佳壓縮比為80%-90% ;為了方便安裝，所述過濾層固定框設置在外蓋上，所述凸緣邊框設置在內蓋對應過濾層固定框內側的位置處。
[0020]所述過濾層的面積占所述的翻蓋式濾盒面積的60%至98%。
[0021]所述內、外三維多孔材料層的厚度、平均孔徑和孔隙率分別為1-8毫米、0.05-0.95微米和70%-95%，透氣率至少是聚合物超薄膜復合膜透氣率的30倍，最佳倍數為50-60 倍。
[0022]所述內、外三維多孔材料層最佳厚度為2-4毫米。
[0023]所述內、外三維多孔材料層采用透氣性高的醫用海綿材料(比如醫療級聚氨酯材料)或針刺無紡布材料；也可以采用其它透氣性比較好的材料。所述外層和內層的三維多孔材料均呼吸阻力小，透氣性能非常優異，能最大限度地保證呼吸流量；同時，采用醫療級材料無毒、無害、無刺激，具有良好的生物及生理兼容性。
[0024]所述的均質無孔聚合物超薄膜層的厚度為0.05-1微米。所述硅膠面罩設置在內蓋的中央位置處，并通過翻邊注塑結構與內蓋上的呼吸口密封連接。
[0025]所述多個通氣孔均為條狀通氣孔，均勻分布在外蓋上。
[0026]所述卡扣構件為壓合反扣式結構，由設置在翻蓋式濾盒外蓋上的壓合反扣式卡扣的卡扣底座和設置在翻蓋式濾盒內蓋上的壓合反扣式卡扣的卡扣組成。
[0027]所述多孔超薄載體膜層是由不對稱孔徑分布的多孔聚合物材料制成的多孔超薄載體膜層，或是由均勻孔徑分布的多孔聚合物材料制成的多孔超薄載體膜層，或是由至少兩層多孔聚合物材料疊加制成的多孔超薄載體膜層，所述多孔超薄載體膜層的厚度為0.05-0.13毫米；所述均質無孔聚合物超薄膜層是一種由高氧氣滲透率或對氧氣高選擇性的聚合物制成的均質無孔超薄`膜，其氧氣對`氮氣的滲透系數的比率為1.5-6，厚度為0.001-5微米；所述均質無孔聚合物超薄膜層的最佳厚度為0.05-1微米；所述聚合物超薄膜復合膜的多孔超薄載體膜層和均質無孔聚合物超薄膜層分別與內三維多孔材料層和外三維多孔材料層相接觸。
[0028]所述的聚合物超薄膜復合膜的面積占所述的過濾層面積的100%。
[0029]所述的均質無孔聚合物超薄膜層是以下列物質中的一種為原料制備而成:
[0030](I)美國杜邦公司生產的Teflon AF2400粉末樹脂；它是縮寫為TOD的無定形的2，2-二 (三氟甲基-4，5-二氟-1，3-間二氧雜環戊烯)，與縮寫為TFE的四氟乙烯的共聚物；此共聚物中含87%摩爾的PDD和13%摩爾的TFE ;共聚物的化學結構式如下:
[0031]
【權利要求】
1.一種五防富氧口罩，包括口罩體和口罩帶，所述口罩體與所述口罩帶之間是連接成半環的，或直線口罩帶一端頭與口罩體連接的，或是直線口罩帶穿套在口罩體雙側的；口罩帶是松緊式的或是非松緊式的，其特征在于:所述口罩體包括向外凸出的凸形曲面的翻蓋式濾盒(I)、硅膠面罩(10)和密封嵌設在翻蓋式濾盒內的過濾層(2)，所述翻蓋式濾盒(I)由內蓋(Ib)和外蓋(Ia)組成，內蓋(Ib)和外蓋(Ia)的一側通過轉軸(5)連接，另一側通過卡扣構件(8)連接，在外蓋(Ia)上開設有多個通氣孔(7)，多個通氣孔(7)的開孔面積總和占所述過濾層(2)面積的10%-40% ;在內蓋(Ib)上開設有呼吸口(3)，所述硅膠面罩(10)密封連接在內蓋呼吸口(3)的內側，且硅膠面罩的內腔(11)占所述過濾層(2)面積的10%-40%;所述過濾層(2)由內、外三維多孔材料層(2b、2a)和夾在兩三維多孔材料層之間的聚合物超薄膜復合膜(6)組成；所述聚合物超薄膜復合膜(6)是由多孔超薄載體膜層(6b)和均質無孔聚合物超薄膜層(6a)組成，均質無孔聚合物超薄膜層(6a)覆蓋在多孔超薄載體膜層(6b )上。
2.根據權利要求1所述的五防富氧口罩，其特征在于:所述翻蓋式濾盒的外蓋(Ia)和內蓋(Ib)均為向外凸出的凸出曲面蓋體，在外蓋(Ia)的凹面設有多根豎向加強筋(14)，所述外蓋(Ia)通過豎向加強筋(14)與所述過濾層(2)貼合；在內蓋(Ib)的凸面上設有橫豎雙向加強筋(13)，且內蓋(Ib)通過橫豎雙向加強筋(13)與過濾層(2)貼合。
3.根據權利要求1所述的五防富氧口罩，其特征在于:所述外蓋(Ia)或內蓋(Ib)與過濾層(2)相鄰的一側設有過濾層固定框(9)，在外蓋(Ia)或內蓋(Ib)上設有用于壓緊過濾層(2)并將其周邊密封的凸緣邊框(12)，凸緣邊框(12)設置在過濾層固定框(9)內側或對應過濾層固定框(9)內側的位置處；所述凸緣邊框(12)壓緊過濾層(2)的壓縮比為70%-95% ;在外蓋(Ia)和內蓋(Ib )蓋合的狀態下，過濾層(2)被密封在外蓋(Ia)、內蓋(Ib )與過濾層固定框(9 )組成 的密封腔體內。
4.根據權利要求1或2或3所述的五防富氧口罩，其特征在于:所述內、外三維多孔材料層(2b、2a)的厚度、平均孔徑和孔隙率分別為1-8毫米、0.05-0.95微米和70%_95%，透氣率至少是聚合物超薄膜復合膜(6)透氣率的30倍。
5.根據權利要求1或2或3所述的五防富氧口罩，其特征在于:所述多孔超薄載體膜層(6b)是由不對稱孔徑分布的多孔聚合物材料制成的多孔超薄載體膜層，或是由均勻孔徑分布的多孔聚合物材料制成的多孔超薄載體膜層，或是由至少兩層多孔聚合物材料疊加制成的多孔超薄載體膜層，所述多孔超薄載體膜層(6b)的厚度為0.05-0.13毫米；所述均質無孔聚合物超薄膜層(6a)是一種由高氧氣滲透率或對氧氣高選擇性的聚合物制成的均質無孔超薄膜，其氧氣對氮氣的滲透系數的比率為1.5-6，厚度為0.001-5微米；所述聚合物超薄膜復合膜(6)的多孔超薄載體膜層(6b)和均質無孔聚合物超薄膜層(6a)分別與內三維多孔材料層(2b)和外三維多孔材料層(2a)相接觸。
6.根據權利要求1或2或3所述的五防富氧口罩，其特征在于:所述多個通氣孔(7)均為條狀通氣孔，均勻分布在外蓋(Ia)上，多個通氣孔(7)的開孔面積總和占所述過濾層(2)面積的25%-30%。
7.根據權利要求1或2或3所述的五防富氧口罩，其特征在于:所述硅膠面罩(10)設置在內蓋(Ib)的中央位置處，并通過翻邊注塑結構(15)與內蓋(Ib)上的呼吸口(3)密封連接，其內腔(11)的面積占所述過濾層(2)面積的25%至30%。
8.根據權利要求1或2或3所述的五防富氧口罩，其特征在于:所述卡扣構件(8)為壓合反扣式結構，是由設置在翻蓋式濾盒外蓋(Ia)上的壓合反扣式卡扣的卡扣底座(8a)和設置在翻蓋式濾盒內蓋(Ib)上的壓合反扣式卡扣的卡扣(8b)組成。
9.根據權利要求1或2或3所述的五防富氧口罩，其特征在于:所述過濾層(2)的面積占所述的翻蓋式濾盒(I)面積的60%至98%。
10.根據權利要求1或2或3所述的五防富氧口罩，其特征在于:所述的均質無孔聚合物超薄膜層(6a)的厚度為0.05-1微米。
11.根據權利要求3所述的五防富氧口罩，其特征在于:所述過濾層固定框(9)設置在外蓋(Ia)上，所述凸緣邊框(12)設置在內蓋(Ib)對應過濾層固定框(9)內側的位置處，在在外蓋(Ia)和內蓋(Ib)蓋合的狀態下，過濾層(2)被凸緣邊框(12)密封壓緊，其壓緊密封的壓縮比為80%-90%。
12.根據權利要求4所述的五防富氧口罩，其特征在于:所述內、外三維多孔材料層(2b、2a)采用透氣性高的醫用海綿材料或針刺無紡布材料。
13.根據權利要求4所述的五防富氧口罩，其特征在于:所述內、外三維多孔材料層(2b,2a)的厚度為2-4毫米。
14.根據權利要求5所述的五防富氧口罩，其特征在于:所述多孔超薄載體膜層(6b)是由不對稱孔徑分布的多孔聚合物材料制成的多孔超薄載體膜層時，其孔隙率為10%-90%，且多孔超薄膜載體層(6b)從接觸所述均質無孔聚合物薄膜層(6a)的表面到外表面的平均孔徑從0.001-0.01微米擴大到0.1-10微米；所述的多孔超薄載體膜層(6b)是由均勻孔徑分布的多孔聚合物材料制成的多孔超薄膜載體層時，其孔隙率和平均孔徑分別為10%-90%和0.01-2微米；所述多孔超薄載體膜層(6b)是由至少兩層多孔聚合物材料疊加制成的多孔超薄膜載體層時，接觸所述均·質無孔聚合物薄膜層(6a)的第一層多孔超薄膜載體層的厚度、孔隙率和平均孔徑分別為0.01-0.05毫米、40%-80%和0.01-0.06微米，第二層的多孔超薄膜載體層的厚度、孔隙率和平均孔徑分別為0.1-0.15毫米、40%-80%和0.1-10微米。
15.根據權利要求14所述的五防富氧口罩，其特征在于:所述多孔超薄載體膜層(6b)是由不對稱孔徑分布的多孔聚合物材料制成的多孔超薄載體膜層時，其厚度和孔隙率分別為0.1-0.15毫米和50%-80% ;所述多孔超薄膜載體層(6b)從接觸所述均質無孔聚合物薄膜層(6a)的表面到外表面的平均孔徑從0.01-0.05微米擴大到1_5微米；所述的多孔超薄載體膜層(6b)是由均勻孔徑分布的多孔聚合物材料制成的多孔超薄膜載體層時，其厚度、孔隙率和平均孔徑分別為0.10-0.15毫米、40%-80%和0.02-0.06微米。
【文檔編號】A62B9/06GK203425403SQ201320572095
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年9月16日 優先權日:2013年9月16日
【發明者】黃河 申請人:武漢龍飛翔科技產品制造有限公司