不同条件对口罩用熔喷布过滤效率与气流阻力的影响

王清源

（镇江市产品质量监督检验中心，江苏 镇江212000）

摘  要：研究不同条件下口罩用聚丙烯熔喷布过滤效率和气流阻力的变化情况，为熔喷布的生产、应用和口罩的使用提供参考依据。通过选用不同测试流量、不同叠加层数和不同加载时间三种条件，对口罩用熔喷布的盐性颗粒物过滤效率和气流阻力进行试验并进行结果分析。结果发现随着测试流量的增加，口罩用熔喷布的盐性过滤效率呈线性趋势下降，气流阻力呈线性趋势增长；随着样品叠加层数的增加，过滤效率先增大后趋于稳定，气流阻力值呈线性趋势增大；随着加载时间的延长，过滤效率和气流阻力结果均随之增大，但过滤效率增大趋势由急变缓，气流阻力由缓变急。因此，在熔喷布生产时可通过增大过滤面积来降低气体通过流量，也可以在口罩制作时适当的选用多层熔喷布，两者均可提高产品的过滤效率。另外，口罩不宜长期使用，不然会造成呼吸不畅。

关键词：熔喷布；口罩；过滤效率；气流阻力；测试流量；叠加层数；加载时间

The influence of different conditions on the filtration efficiency and airflow resistance of meltblown cloth for masks

Wang Qingyuan

(Zhenjiang Center for Products Quality Supervision ＆Inspection, Zhenjiang, Jiangsu, 212000)

 Abstract: To study the changes in filtration efficiency and airflow resistance of polypropylene melt blown cloth for masks under different conditions, to provide a reference for the production and application of melt blown cloth and the use of masks.  By selecting three conditions of different test flow rates, different stacking layers and different loading times, the salt particle filtration efficiency and airflow resistance of the melt blown cloth for masks were tested and the results were analyzed.  It was found that with the increase of the test flow rate, the salt filtration efficiency of the meltblown cloth for masks decreased in a linear trend, and the airflow resistance increased in a linear trend; as the number of layers of samples increased, the filtration efficiency first increased and then stabilized, the airflow resistance value increases in a linear trend; with the extension of the loading time, the filtration efficiency and the airflow resistance results increase, but the increasing trend of the filtration efficiency changes from abrupt to slow, and the airflow resistance changes from slow to abrupt.  Therefore, in the production of melt-blown cloth, the air flow can be reduced by increasing the filter area, and multi-layer melt-blown cloth can be appropriately selected when making masks, both of which can improve the filtration efficiency of the product.  In addition, masks should not be used for a long time, otherwise it will cause breathing difficulties.

 Key words: melt blown cloth; mask; filtration efficiency; airflow resistance; test flow; number of stacks; loading time

随着2020年新冠疫情的爆发，口罩成为争相采购的商品，而口罩中间层核心材料，聚丙烯熔喷法非织造布（简称熔喷布）一度成为网红产品，为大众所熟知。熔喷非织造布是聚合物一步法成布技术中的一种。20世纪50年代初美国海军实验室在政府资助下发明了熔喷非织造布技术，即熔融聚合物被柱塞挤压机挤入一股敛聚的热气流，形成超细纤维吹向凝网器堆积成一种超细过滤材料，生产出尼龙熔喷非织造布[1]。目前，口罩用熔喷布多以聚丙烯为原料，因其具有独特毛细结构的超细纤维增加单位面积纤维的数量和表面积，从而使其对空气中的微细粉尘和细菌等微纳米颗粒具有优良的捕获性能。

对于应用于空气过滤领域中非织造布滤料，很重要的过滤性能指标是颗粒物过滤效率和气流阻力[2]。效率是指对过滤元件进行试验时，过滤元件过滤掉的气溶胶浓度与过滤前的气溶胶浓度之比；阻力是指在一定试验风速或风量下，过滤元件前后的静压差[3]。口罩是过滤领域的一种典型产品，现行有效的标准中对过滤效率项目的测试流量和技术要求不尽相同，如在YY 0469-2011《医用外科口罩》[4]标准中规定过滤效率项目测试流量为（30±2）L/min，过滤效率大于等于30%；在GB/T 32610-2016《日常防护型口罩技术规范》[5]中规定过滤效率项目测试流量为（85±4）L/min，过滤效率因级别不同要求不同，最低不得低于90%。国内现行的熔喷布标准也有很多，多为新制定的地方标准和团体标准，其中FZ/T 64078-2019《熔喷法非织造布》[6]作为唯一的行业标准，其过滤效率项目采用的就是GB/T 32610-2016附录A的方法，测试流量为（85±4）L/min。本次研究在不同测试流量、不同叠加层数和不同加载时间三种条件下，分别测得熔喷布过滤效率和气流阻力结果，分析其变化情况，为熔喷布的生产、应用和口罩的使用提供参考依据。

1 试验部分

1.1 样品准备

试验样品为自备白色熔喷布，门幅175mm，克重25g/m2，厚度0.47mm。样品不做温湿度预处理，但均在试验环境条件下放置24h以上。

1.2 试验设备

SJPM-F002颗粒物过滤效率测试仪，测试面积：100cm2，过滤介质：NaCl气溶胶，计数中位径位（0.075±0.020）μm。

1.3 试验环境

试验环境温度为（25±5）℃，相对湿度（30±10）%。

1.4 试验方法

1.4.1 分别设置测试流量为30、40、55、70、85、100L/min，测试单层熔喷布的过滤效率和气流阻力值。

1.4.2 当测试流量为85L/min时，对熔喷布进行层数叠加试验，最大叠加层数为5层，每叠加1层记录一次过滤效率和气流阻力值。

1.4.3 当测试流量为85L/min时，对单层熔喷布进行连续加载试验，每间隔1min记录一次过滤效率和气流阻力值，记录至30min。

2 试验结果和讨论

2.1 不同测试流量的影响

表1是不同测试流量下的过滤效率和气流阻力的实测值。从数据上可以看出随着测试流量的增加，过滤效率结果逐渐减小，气流阻力值逐渐增大。

王清源-不同条件对口罩用聚丙烯熔喷布过滤性能的影响.pdf