[发明专利]用于口罩的滤芯

说明书

本发明公开了针对个体呼吸防护的梯度孔隙率结构滤芯和使用该滤芯的口罩，口罩可为不可拆卸式或可替换滤芯式。滤芯包括外层、中间和内层过滤层。外层过滤层和中间过滤层在展向具有非均匀的孔隙率；内层过滤层具有均匀的孔隙率；非均匀孔隙率可以在展向连续变化，也可以在展向有限数量人为划分的区域上阶梯分布。外层、中间过滤层的平均孔隙率和内层过滤层的孔隙率梯度递减。滤芯的纤维随机无序排列，如熔喷无纺布、静电纺丝棉等材料。本发明可兼顾呼吸阻力和过滤效率；使滤芯展面的气流流量和颗粒物堆积均匀分布，改善滤芯的颗粒污物分布不均匀而使局部堵塞过快引起过早失效，延长滤芯的使用寿命，以减少口罩滤芯的消耗数量、资源浪费和污染。

技术领域

本发明涉及一种针对个体呼吸防护口罩的滤芯，以及采用该滤芯的口罩。

背景技术

近年来雾霾天气频发，为了应对雾霾天气，防霾口罩成为人们外出最常佩戴的防护用品；在如精密加工、封闭开采等工业现场，防尘口罩是保障操作人员生命健康和安全的必备品；无论是防霾口罩还是防尘口罩，其防护效果取决于滤芯。

目前市面上的口罩大多采用熔喷无纺布和静电滤棉两种滤芯；熔喷无纺布过滤材料对微粒的捕集能发挥截留、惯性和重力沉降等机械捕集机理，静电滤棉是在熔喷无纺布的基础上进行充电处理的过滤材料，主要通过熔喷纤维结构的无规律性和静电力的吸附作用对污染物进行过滤。

中国专利申请201710129353.5(公开号CN106723520A)，公开了一种防雾霾口罩主体材料及口罩，其中的防雾霾口罩主体材料为滤芯，包括按序层叠复合的第一过滤层和第二过滤层；所述第一过滤层，具体为针刺静电棉；所述第二过滤层，具体为经拒水处理的驻极熔喷无纺布；所述第一过滤层的外表面还复合有外层，该外层具体为经拒水处理的熔喷无纺布；所述第二过滤层的内表面还复合有内层，该内层具体为无OIT的抗菌布；所述层叠复合方式具体为：超声波粘合方式、热轧粘合方式或者物理粘合方式。该专利提供了一种具体实施方式，即利用作为第一过滤层的针刺静电棉过滤PM3，利用作为第二过滤层的熔喷无纺布过滤PM2.5；该专利的主要不足在于：两层过滤层涉及两种材料，因此在制造时需要两种不同的制造工艺，这使得制造工艺繁琐；仅实现了PM3和PM2.5的分级过滤，对直径小于2.5μm颗粒没有分级过滤，因此过滤效率比较低。

日本专利申请JP2016-229653(公开号JP2018-87387A)，公开了一种防霾口罩，主体材料为包括滤芯和口罩外层的口罩；该专利通过设计口罩面体部分的材料与靠近耳朵部分的材料在通气度与刚性上不同，即口罩面体部分材料的通气度和刚性高于口罩靠近耳朵部分的材料，通过这样的设计，目的在于减少口罩靠近耳朵部分的漏气问题；该专利的主要不足在于：在该专利中，材料的通气度和佩戴时的实际通量是等价的关系，即该专利认为口罩的通气度提高时相应位置的通气量也随之提高，而该专利的口罩在实际佩戴时人嘴鼻附近的滤芯最先被颗粒堵塞而呼吸阻力增大引发失效，其他部位的滤芯仍存在过滤功能，从而造成滤芯使用寿命减短，口罩被过早抛弃。

发明内容

本发明针对人在实际佩戴口罩时，滤芯孔隙在局部被颗粒堵塞过快而失效的问题，提供一种在展向和纵向都具有梯度孔隙率的口罩滤芯。

由于滤芯属于多孔介质，所述孔隙率是指滤芯作为多孔介质的孔隙率；孔隙率即为材料中孔隙体积占材料在自然状态下总体积的百分比。

本发明中，定义，在佩戴时贴合人脸表面的曲面为展面，垂直于展面的方向为纵向(图1中箭头所示方向)，沿展面由上侧到下侧的方向为展向；如图1所示，11、12、13、14、15所在的空间曲面为展面，沿展面的由上侧到下侧的方向为展向，即为图中箭头所示方向；因此这里所述在展向有梯度孔隙率结构的一种实施方式即为11、12、13、14、15五部分的孔隙率呈梯度变化。

本发明中，定义，在佩戴时滤芯靠近人面部的一侧为内侧，远离人面部的一侧为外侧。

本发明中，定义，在佩戴时滤芯位于人脸上部、靠近鼻部的一侧为上侧，位于人脸下部、靠近嘴部的一侧为下侧。