醫(yī)用一次性無(wú)紡布口罩的涼感整理

胡海霞，高金霞，張 毅

（1.浙江工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江紹興 312000；2.紹興透真紡織科技有限公司，浙江紹興 312000）

目前，日益嚴(yán)重的環(huán)境污染和隨處可見(jiàn)的病毒、細(xì)菌對(duì)人們的生活質(zhì)量和身心健康影響很大，呼吸防護(hù)用品（如口罩）受到人們的積極關(guān)注并發(fā)揮了重要作用［1-3］。當(dāng)前，醫(yī)用一次性無(wú)紡布口罩的市場(chǎng)應(yīng)用廣泛，該類(lèi)口罩采用熔噴無(wú)紡布，呼吸阻力小、阻塵效率高、透氣柔軟、價(jià)格便宜。然而天氣炎熱或長(zhǎng)時(shí)間佩戴時(shí)會(huì)感到十分悶熱潮濕，容易造成毛孔阻塞，導(dǎo)致濕疹或者過(guò)敏現(xiàn)象，因此，對(duì)口罩性能進(jìn)行改進(jìn)很有必要。

韓旭等［4］對(duì)比了醫(yī)用防護(hù)口罩過(guò)濾層的性能，并提出改進(jìn)生產(chǎn)線(xiàn)和提升生產(chǎn)質(zhì)量的措施。杜建等［5］研究了醫(yī)用防護(hù)口罩的防護(hù)效率及佩戴時(shí)間，得出N95口罩的過(guò)濾效率最高，并能長(zhǎng)時(shí)間使用。劉忠友等［6］對(duì)醫(yī)用防護(hù)口罩的性能進(jìn)行測(cè)試，分析了主要性能參數(shù)的形成原因和對(duì)實(shí)際使用過(guò)程的影響。王燕慧等［7］通過(guò)對(duì)醫(yī)用防護(hù)口罩物理性能進(jìn)行測(cè)試，對(duì)該類(lèi)產(chǎn)品存在的問(wèn)題及標(biāo)準(zhǔn)的不足之處提出了建議。沈偉等［8］研究了醫(yī)用防護(hù)服與防護(hù)口罩的過(guò)濾效率、透氣性與阻隔性能。羅伶［9］研究了防塵口罩阻塵效率和呼吸阻力的影響因素，分析了過(guò)濾機(jī)理和各種濾材的特性。李烽［10］研究了普通脫脂紗布口罩的細(xì)菌阻隔效率和氣流阻力，并呼吁運(yùn)用新材料、新工藝、新技術(shù)生產(chǎn)制造新型防護(hù)口罩。

上述報(bào)道均未探討口罩的涼感整理。涼感全稱(chēng)為“接觸瞬間涼感”，通過(guò)熱傳導(dǎo)將溫度由高溫處傳導(dǎo)到低溫處，直至平衡［11］。目前，市場(chǎng)上的涼感整理劑多為高級(jí)脂肪烴和涼爽因子，相變溫度略低于體表溫度，一般為31～32 ℃，給人以涼爽的舒適感，同時(shí)對(duì)皮膚無(wú)刺激性、無(wú)過(guò)敏性等不良反應(yīng)［12］。通過(guò)涼感整理可以改善口罩長(zhǎng)時(shí)間佩戴悶熱的問(wèn)題，保持口鼻涼感和干燥。

本研究對(duì)醫(yī)用一次性無(wú)紡布口罩的內(nèi)側(cè)無(wú)紡布進(jìn)行涼感整理，即運(yùn)用涼感整理劑（配制成整理液）對(duì)該類(lèi)口罩的內(nèi)側(cè)無(wú)紡布進(jìn)行浸漬處理，以接觸涼感值（Qmax值，即織物最大熱流失量，單位為織物瞬間涼感熱流量，W/cm2）、氣流阻力、合成血穿透時(shí)間（噴射直至滲透時(shí)間）為衡量指標(biāo)，結(jié)合GB 19083—2010《醫(yī)用防護(hù)口罩技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》的要求，探討了涼感整理劑用量、浸漬時(shí)間、烘干溫度對(duì)上述指標(biāo)的影響，并擬定最佳工藝方案。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料

涼感整理劑（上?？祁櫺虏牧峡萍加邢薰?，組分為高級(jí)脂肪烴和涼爽因子，外觀(guān)為乳白色液體，pH=6.5～8.0，相對(duì)密度為0.95，易溶于水，無(wú)毒無(wú)害，無(wú)刺激），醫(yī)用一次性無(wú)紡布口罩。

1.2 設(shè)備

日本KES-F7 精密瞬間熱物性測(cè)試儀，F(xiàn)Y226 紡織品氣流阻力測(cè)試儀，OMEGASCOPE 手持式紅外測(cè)溫儀，F(xiàn)YY182 醫(yī)用口罩合成血穿透儀，YG747 型快速八籃烘箱。

1.3 涼感整理工藝

醫(yī)用一次性無(wú)紡布口罩內(nèi)側(cè)浸漬整理液（涼感整理劑 16～40 g/L，15～55 min，室溫）→烘干（55～95 ℃）→縫合在口罩內(nèi)側(cè)→測(cè)試。

1.4 測(cè)試

Qmax值：依據(jù)產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（FTTS-FA-019），將處理后的無(wú)紡布縫合在口罩內(nèi)側(cè)，并將內(nèi)側(cè)朝上放置在冷板上，當(dāng)熱板溫度達(dá)到設(shè)定溫度（一般為35 ℃）時(shí)，快速將熱板置于口罩內(nèi)側(cè)，記錄顯示屏上的值，即為Qmax值，測(cè)5 次取平均值。Qmax值越大，表示帶走的熱量越多，涼感效應(yīng)越明顯。

氣流阻力：采用紡織品氣流阻力測(cè)試儀（設(shè)定氣體流量為85 L/min），依據(jù)GB 19083—2010《醫(yī)用防護(hù)口罩技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》測(cè)試口罩的吸氣阻力，單位為Pa，測(cè)5次取平均值。

合成血穿透時(shí)間：采用醫(yī)用口罩合成血液穿透儀，結(jié)合GB 19083—2010《醫(yī)用防護(hù)口罩技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》，將2 mL 合成血以10.7 kPa 的壓力噴向口罩，測(cè)試合成血噴射直至滲透的時(shí)間，噴射速度480 cm/s，每次噴射間隔0.8 s。

2 結(jié)果與討論

2.1 涼感整理工藝優(yōu)化

2.1.1 涼感整理劑用量

由表1可知，隨著涼感整理劑用量的增加，處理后口罩的Qmax值逐步增大，氣流阻力逐步增大，合成血穿透時(shí)間由0.8 s 延長(zhǎng)至3.2 s。原因在于涼感整理劑用量增加，分子交聯(lián)在口罩內(nèi)側(cè)微小的空隙里，造成氣流阻力增大，合成血穿透時(shí)間逐步延長(zhǎng)；同時(shí)，涼感效應(yīng)明顯，Qmax值逐步增大。依據(jù)GB 19083—2010《醫(yī)用防護(hù)口罩技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定：在氣體流量為85 L/min 的情況下，口罩的氣流阻力不得超過(guò)343.2 Pa，同時(shí)考慮Qmax值，選擇涼感整理劑用量為28 g/L。

表1 涼感整理劑用量對(duì)處理后口罩性能的影響

2.1.2 浸漬時(shí)間

由表2可知，隨著浸漬時(shí)間的延長(zhǎng)，處理后口罩的Qmax值逐步增大，氣流阻力逐步增大，合成血穿透時(shí)間由0.8 s 延長(zhǎng)至3.2 s；但當(dāng)浸漬時(shí)間超過(guò)35 min后，Qmax值、合成血穿透時(shí)間趨于穩(wěn)定。原因在于開(kāi)始時(shí)涼感整理劑發(fā)揮作用明顯；浸漬一段時(shí)間后，織物上的涼感整理劑接近飽和。故浸漬時(shí)間選擇35 min。

表2 浸漬時(shí)間對(duì)處理后口罩性能的影響

2.1.3 烘干溫度

由表3可知，隨著烘干溫度的上升，處理后口罩的Qmax值、氣流阻力和合成血穿透時(shí)間均呈現(xiàn)先增大后下降的趨勢(shì)。原因在于烘干溫度上升，涼感整理劑作用明顯，但溫度越高，涼感整理劑蒸發(fā)越快。烘干溫度選擇65 ℃為宜。

表3 烘干溫度對(duì)處理后口罩性能的影響

通過(guò)單因子實(shí)驗(yàn)，得出醫(yī)用一次性無(wú)紡布口罩涼感整理的最佳工藝為：涼感整理劑用量28 g/L、浸漬35 min、65 ℃烘干；在此工藝條件下，醫(yī)用一次性無(wú)紡布口罩的Qmax值為0.482 W/cm2，氣流阻力為294.8 Pa，合成血穿透時(shí)間為2.4 s。相比未處理的口罩，Qmax值提高了3.38 倍，合成血穿透時(shí)間延長(zhǎng)了兩倍，氣流阻力提高了67%，符合GB 19083—2010《醫(yī)用防護(hù)口罩技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》的要求，并且實(shí)現(xiàn)了口罩內(nèi)側(cè)的涼感效應(yīng)。

2.2 涼感整理前后口罩內(nèi)側(cè)的溫度變化

采用手持式紅外測(cè)溫儀測(cè)試涼感整理口罩在佩戴一定時(shí)間后的內(nèi)側(cè)溫度，并與未處理的口罩進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如圖1所示。由圖1可知，涼感整理口罩的內(nèi)側(cè)溫度在佩戴1～6 h 內(nèi)明顯低于未處理的口罩；同時(shí)，隨著佩戴時(shí)間的延長(zhǎng)，口罩內(nèi)側(cè)溫度逐步上升，表明涼感整理劑發(fā)揮的作用在逐步減弱。這一點(diǎn)與Qmax值的測(cè)試結(jié)果相符。

圖1 涼感整理前后口罩內(nèi)側(cè)的溫度變化

2.3 不同類(lèi)型醫(yī)用一次性口罩的性能對(duì)比

由表4可知，F(xiàn) 的Qmax值最大，表明涼感整理確實(shí)能改善佩戴時(shí)的悶熱感，但氣流阻力較其他醫(yī)用一次性無(wú)紡布口罩有較大提升；E 的氣流阻力最大，A最小，即N95 口罩的透氣性最差，12 層紗布口罩最佳；N95 口罩的合成血穿透時(shí)間最長(zhǎng)，F(xiàn) 次之，其他口罩均較低，說(shuō)明經(jīng)涼感整理后，涼感整理劑分子吸附到口罩內(nèi)側(cè)表面，減小了口罩內(nèi)側(cè)纖維的孔隙。

表4 不同類(lèi)型醫(yī)用一次性口罩的性能對(duì)比

3 結(jié)論

（1）涼感整理的最佳工藝方案為：涼感整理劑用量28 g/L，浸漬35 min，65 ℃烘干。

（2）最佳工藝方案處理的醫(yī)用一次性無(wú)紡布口罩的Qmax值為 0.482 W/cm2，氣流阻力為 294.8 Pa，合成血穿透時(shí)間為2.4 s。相比未處理的口罩，Qmax值提高了3.38 倍，合成血穿透時(shí)間提高了兩倍，氣流阻力提高了67%，符合GB 19083—2010《醫(yī)用防護(hù)口罩技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》的要求，且實(shí)現(xiàn)了口罩內(nèi)側(cè)的涼感效應(yīng)。