新闻资讯

即时新闻 企业新闻

防护型口罩智能芯片的研究与应用

即时新闻|来源:冷纯廷 刁广祥|2017-10-20

防护型口罩智能芯片的研究与应用

冷纯廷   刁广祥

吉林法德龙硅藻土新材料科技有限公司

吉林省白山市(134300



1、 概述

随着人们环保意识的逐渐增强,防护口罩的消费量也越来越大。我国首个民用防护口罩国家标准GB/T32610-2016《日常防护型口罩技术规范》,已于2016111日正式实施,这标志着防护口罩已纳入到标准化管理的议事议程。在国内市场上,防护口罩质量千差万别,虽然我们有了新的国家标准,但是与国外进口防护口罩相比较,功能防护性相差甚远。人们宁愿花高价购买进口防护型口罩,也不愿意购买低价的国产防护型口罩,其中重要的原因还是国产防护型口罩防护功能较差。无论进口还是国产防护型口罩,佩戴时由于每个人脸型不同,防护口罩都不可能贴服的非常严密,都或多或少存在“气体短路现象”。为了解决防护型口罩存在的技术问题,我们研究开发了一种防护型口罩专用“智能芯片”,得到了广大防护型口罩生产厂家的一致认可,应用市场前景十分乐观。

2、 防护型口罩智能芯片的生产技术研究

2.1   硅藻土的功能特性

我国的硅藻土资源非常丰富,储藏量为3.85亿吨,远景储量大于20亿吨,亚洲第一,世界第二。尤其是吉林省白山地区,储藏量占全国60%-65%。硅藻土的品质好,SiO2含量95%以上,Al2O3含量在0.8-3.0%Fe2O3含量0.2-2.0%,比表面积大33-65㎡/g,微孔甚多2.0-2.5亿个/克,粒径范围一般在10-3000na之间,常规密度0.4-0.9g/cm3,微孔体积0.45-0.98cm3/g。随着硅藻土生产分级提纯技术的不断成熟,硅藻土的应用研究也在不断深入,创造了良好的经济效益和社会效益。硅藻土属于一种纳米级粉体材料,它的多微孔吸附性使其具有多功能性,例如:吸附甲醛功能;释放负氧离子功能;净化空气功能;杀菌消毒功能;吸异味除臭功能;吸光消光功能;耐热阻燃功能;吸音降噪功能;耐疲劳抗老化功能和呼吸调湿功能等等。所以,硅藻土在建筑材料、复合材料、净化材料、助滤或微过滤材料上得到了极其广泛的应用。硅藻土已成为继稀土材料之后又一种新型材料,其应用面之广,作用之大,已经形成一个绿色的朝阳产业。

2.2 智能芯片的研制

我们利用硅藻土的多功能性,将其复合在两种透气性较好的非织造布中,制成一种非织造布复合材料(本公司专利)。因为硅藻土的多微孔,也会受到应用中不同因素的影响,所以必须想办法保证微孔的完好性。我们利用硅藻土的良好水溶性和分散性,将其与热熔胶混合在一起,利用浆点式粘合衬的生产工艺方法,制成非织造布复合材料。但是,由于硅藻土是一种纳米级粉体材料,极容易造成团聚现象,要想把硅藻土均匀地与热熔胶混合在一起,不采取一定的技术措施,是跟本无法实现的。所以,要研究解决的第一个技术问题,就是解决硅藻土与热熔胶实现均匀混合。我们采用硅藻土改性的方法(本公司专利),使其表面形成薄薄的包覆膜,减小了纳米级硅藻土粉体的团聚现象。具体改性工艺流程如图一所示。

图一:硅藻土改性生产工艺流程

     原料称重→ 混配→高速混合→自然冷却→成品→检验→包装→入库。

将改性硅藻土与热熔胶利用搅拌釜在常温低速情况下进行混合,然后采用浆点式复合机,制成非织造布复合材料 ,便得到防护型口罩专用智能芯片。这种非织造布复合材料之所以称其为智能芯片,是由于它的吸甲醛功能;吸异味除臭功能;杀菌消毒功能;净化空气功能;释放负氧离子功能;呼吸调湿功能等对防护口罩非常重要,将智能芯片放在防护型口罩中间,由于智能芯片的高吸附作用,不仅解决了防护型口罩佩戴时的“气体短路问题”(雾霾空气从口罩与脸部缝隙进入口部),而且由于智能芯片的多功能性,克服了冬天眼镜上霜问题。所以,带有智能芯片的新型防护口罩特别受戴眼镜的广大人群欢迎和喜爱。智能芯片的生产工艺流程如图二所示。

图二、智能芯片生产工艺流程

改性硅藻土与热熔胶混配→非织造布退卷→烘干烫平→浆点→复合→烘干→收卷→分切→检验→成品→包装→入库。

3、 智能芯片防护口罩与普通型防护型口罩的综合对比分析

智能芯片是防护型口罩的心脏,由于智能芯片具有极强的吸附能力,使防护型口罩提高了防护功能,封闭了口罩与人脸之间的缝隙,科学有效地解决了“气体短路现象”,使雾霾空气无法进入人的口部,也克服了防护型口罩与人脸不贴服的缺欠。同时,由于智能芯片的高吸附性能,人佩戴口罩时喘气全部被智能芯片所吸附,确保了冬天佩戴眼镜不上霜,这是智能芯片独特的功效,是任何材料所无法比拟的。我们通过大量的应用研究表明,无论智能芯片放置在那一种材质的防护型口罩中,作用都是非常有效的,而且效果明显。我们也对智能芯片防护型口罩与普通防护型口罩进行了反复多次的对比试验,结果显示各项技术指标都好于普通型防护口罩,对比结果如表一所示。

表一:智能芯片防护口罩与普通型防护口罩对比结果

项目      类别

普通型防护口罩

智能芯片防护口罩

防护口罩材质

非织造布复合

非织造布复合

防护口罩等级(级)

     B

     B

呼吸阻力(Pa

   50-100

   30-50

过滤效率(%

   70-75

   85-95

甲醛含量(mg

   0.20-0.25

     0

大肠杆菌抑菌率(%

    50-60

   80-90

真菌菌落总数(个/克)

    80-300

   5-10

注:过滤效率是指PM2.5浓度为350ug/m3,过滤后达标为75ug/m3

从表一对比结果可以看出,同样为B级防护型口罩,智能芯片防护口罩的呼吸阻力比普通型防护口罩降低了50%-70%,所以人们佩戴智能芯片防护口罩,明显要比普通型防护口罩舒服。在相同条件下,智能芯片防护口罩对PM2.5的过滤效率比普通型防护口罩提高了15%-20%,所以对人们的保护作用更强,防雾霾效果更加理想。由于智能芯片自身具有吸甲醛功能,水洗后甲醛会水解而自动消失,佩戴智能芯片防护口罩,雾霾空气中的甲醛对人没有任何损害。智能芯片防护口罩对空气中大肠杆菌的抑菌率也远远高于普通型防护口罩,提高了30%-35%,也就是说,即便带过口罩不及时洗,智能芯片防护口罩也具有抑制细菌繁殖的作用。从真菌菌落总数看,普通型防护口罩是智能芯片防护口罩的几十倍。

4、 结  论

通过综合对比分析和大量的应用研究实践表明,智能芯片防护口罩各项技术指标都好于普通型防护口罩。智能芯片的研究与应用技术路线是可行的,效果是非常理想的。智能芯片的研究成功,将会给口罩行业带来巨大的变革。智能芯片防护口罩是一种即科学,又安全,还舒适透气的新型高科技防护口罩,为我们防止雾霾空气污染,提供了一种科技创新产品。智能芯片研究应用的大量结果充分说明,智能芯片防护口罩是今后口罩发展的必然趋势,应用市场空间巨大,发展前景无限光明。