去年疫情剛開(kāi)始的時(shí)候，一“罩”難求。如此局面之下，醫(yī)用防護(hù)口罩、醫(yī)用外科口罩、一次性醫(yī)用口罩、N95防護(hù)口罩等各類(lèi)別的口罩紛紛成為緊俏物資。不同類(lèi)別的口罩有什么區(qū)別?口罩的標(biāo)準(zhǔn)有哪些?應(yīng)該如何選擇?針織口罩算不算口罩?抗菌口罩真的抗菌嗎?日前，我們特別邀請(qǐng)到了北京服裝學(xué)院材料設(shè)計(jì)與工程學(xué)院龔龑教授給大家做詳細(xì)的解讀。
龔龑教授目前掛職新疆塔里木大學(xué)籌建紡織服裝學(xué)院，其團(tuán)隊(duì)參與多款口罩研發(fā)，有國(guó)家專(zhuān)利多項(xiàng)，榮獲過(guò)國(guó)家發(fā)明金獎(jiǎng)。龔老師所在的北京服裝學(xué)院團(tuán)隊(duì)目前正在致力于研究高性能復(fù)合材料纖維布開(kāi)發(fā)及抗菌口罩技術(shù)及檢測(cè)評(píng)價(jià)研究，該項(xiàng)目研究的主要內(nèi)容包括：高載電荷纖維膜的熔噴工藝優(yōu)化，復(fù)合纖維特性與空氣阻力及過(guò)濾效率關(guān)系，新型可再生復(fù)合纖維布性能評(píng)價(jià)、具有抗菌復(fù)合功能材料在口罩中應(yīng)用等。
一、口罩材料、結(jié)構(gòu)及工作原理
口罩材料：
醫(yī)用口罩一般是由三層無(wú)紡布制成，分別為：紡粘無(wú)紡布、熔噴無(wú)紡布、紡粘無(wú)紡布。口罩外層具有阻水作用，中層過(guò)濾，內(nèi)層吸濕。無(wú)紡布是一種不需要紡紗織布而形成的織物，它不是由一根一根的紗線交織、編結(jié)在一起的，而是將纖維直接通過(guò)物理的方法粘合在一起的。紡粘無(wú)紡布和熔噴無(wú)紡布都屬于“無(wú)紡布”的一種。熔噴無(wú)紡布的特點(diǎn)是纖維直徑細(xì)、比表面積大，能夠很好地過(guò)濾空氣中的微粒，但強(qiáng)力低，耐磨性差。紡粘布纖維線密度較大，纖網(wǎng)由連續(xù)長(zhǎng)絲組成，其強(qiáng)力高恰恰可以彌補(bǔ)熔噴布的不足。
工作原理：以醫(yī)用外科口罩(普通 3 層平面無(wú)紡布口罩)為例，結(jié)構(gòu)包括外層無(wú)紡布，防止飛濺的液體及大顆粒物;中層靜電熔噴無(wú)紡布(聚丙烯)，即荷電層，利用靜電吸附作用有效阻隔微小顆粒，特別是攜帶納米級(jí)病毒的微粒或飛沫，實(shí)現(xiàn)對(duì)病毒等微粒的有效阻隔;內(nèi)層無(wú)紡布，用于阻隔呼出的水汽。口罩過(guò)濾的原理主要是利用靜電吸附以及纖維排列后對(duì)微細(xì)顆粒和飛沫的阻隔，口罩中間的荷電層對(duì)于攜帶病毒細(xì)菌等微粒或飛沫防護(hù)起到重要作用。口罩使用過(guò)程中，因細(xì)菌病毒和顆粒物在靜電層的沉積以及哈氣(水汽)等導(dǎo)致荷電層靜電消失而失去靜電吸附作用，顯著損傷其過(guò)濾效果，特別是對(duì)病毒等微粒的有效阻隔。應(yīng)急之下，若想重復(fù)使用口罩，需要重點(diǎn)考慮兩點(diǎn)：一是如何殺死并去除沉積在口罩上的細(xì)菌病毒;二是如何為中間荷電層補(bǔ)充靜電。因此，口罩可重復(fù)使用的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題是：如何在不破壞口罩材料及微觀結(jié)構(gòu)的情況下，重新使中層無(wú)紡布荷電而再生靜電吸附效應(yīng)。
口罩設(shè)計(jì)示例：
氣密性設(shè)計(jì)：口罩采用一圈大面積的藍(lán)色氣密鰭邊，這層看似輕薄的藍(lán)色材料是整只口罩中科技含量最高的部分，通過(guò)彈性橡膠及織物層結(jié)合具備了一定的彈性，極高的氣密性和厭水性。佩戴時(shí)，無(wú)論口罩大小是否適合用戶(hù)臉型，這層藍(lán)色鰭邊都可以填補(bǔ)兩者間的縫隙。反折邊緣緊貼臉部曲線，將同樣的壓力分配到更大的接觸面積上，使壓強(qiáng)更小，實(shí)現(xiàn)更加舒適的佩戴體驗(yàn)，同時(shí)極大地降低了面部曲面接觸造成的間隙引起的泄露風(fēng)險(xiǎn)。因此，這種款式的口罩原則上只需要一個(gè)尺碼。
口罩骨架設(shè)計(jì)：PP材質(zhì)的骨架具備一定彈性，將口罩撐起后提供了較大的罩內(nèi)空間，使得呼吸緩沖區(qū)空間大增，同時(shí)口罩濾材也不會(huì)隨呼吸鼓起或癟下，更不會(huì)出現(xiàn)嘴巴或鼻梁碰到口罩內(nèi)側(cè)的情況。
多層濾料的使用：多層濾料設(shè)計(jì)，四層復(fù)合結(jié)構(gòu)。最外層的兩層是沒(méi)有過(guò)濾能力、主要起保護(hù)內(nèi)層濾料作用的無(wú)紡布層。中間兩層則是白色的熔噴纖維層。熔噴纖維非常致密，通常廠家會(huì)在其中充入靜電電荷，通過(guò)物理阻攔和靜電吸附的方式過(guò)濾、容留細(xì)小顆粒物。相比常見(jiàn)的單層熔噴纖維層，如果采用粗細(xì)兩層熔噴纖維，過(guò)濾率相比單層應(yīng)該會(huì)更高。
鼻夾設(shè)計(jì)：可以采用更適合亞洲人鼻梁的聚氨酯鼻夾。白色聚氨酯材質(zhì)鼻夾相比常見(jiàn)的大面積金屬鼻夾來(lái)說(shuō)更為小巧的同時(shí)也屬于無(wú)毒環(huán)保材質(zhì)，因此能夠更好的貼合亞洲人普遍不高的鼻梁并減少環(huán)境負(fù)擔(dān)。在鼻夾對(duì)應(yīng)的內(nèi)側(cè)位置，特意設(shè)置了兩塊與眾不同的海綿鼓包鼻墊，恰到好處的填補(bǔ)了佩戴口罩時(shí)鼻翼兩側(cè)最容易漏氣的位置。
頭繩設(shè)計(jì)：常見(jiàn)的金屬釘固定式頭繩但有過(guò)敏風(fēng)險(xiǎn)，超聲波焊接頭繩采用了上下連通式設(shè)計(jì)，用戶(hù)可以通過(guò)上下同步調(diào)整更輕易地找到舒適的佩戴角度和拉力。同時(shí)這樣的設(shè)計(jì)也照顧到了戴眼鏡用戶(hù)的佩戴需求，避免了一般彈力皮筋式口罩在佩戴時(shí)被拉斷或彈到臉的尷尬。
二、不同口罩的區(qū)別在哪里?
醫(yī)用防護(hù)口罩和普通N95防護(hù)口罩有哪些區(qū)別?
醫(yī)用防護(hù)口罩是為在特定的醫(yī)療環(huán)境中保護(hù)醫(yī)護(hù)工作者而設(shè)計(jì)并得到政府批準(zhǔn)的防護(hù)口罩，醫(yī)用防護(hù)口罩和普通N95兩種防護(hù)口罩都具有對(duì)懸浮在空氣中的顆粒物進(jìn)行呼吸防護(hù)功能，然而，對(duì)在醫(yī)療環(huán)境中使用的防護(hù)口罩有額外的要求。一方面，當(dāng)醫(yī)護(hù)人員給患者手術(shù)或治療過(guò)程中，為防止感染病人，所佩戴的醫(yī)用口罩必須能夠阻擋佩戴者呼吸、說(shuō)話所產(chǎn)生的飛沫和細(xì)菌進(jìn)入手術(shù)環(huán)境，而且口罩自身也必須是衛(wèi)生的，所以原本口罩上微生物的數(shù)量不能超標(biāo)，口罩上也不允許設(shè)呼氣閥;另一方面，為防止手術(shù)或治療中產(chǎn)生的高壓傳染性體液噴濺到口罩上后滲透接觸到佩戴者的口鼻，導(dǎo)致醫(yī)護(hù)人員被傳染，醫(yī)用口罩要具備抵抗有壓力的血液和體液穿透的能力。這兩方面要求其實(shí)是對(duì)醫(yī)用外科口罩的主要要求。醫(yī)用防護(hù)口罩必須同時(shí)具備普通N95防護(hù)口罩和醫(yī)用外科口罩的功能，而普通N95防護(hù)口罩不需要具備醫(yī)用外科口罩和醫(yī)用防護(hù)口罩的防血液和體液穿透能力和對(duì)于微生物的控制要求。所以，以為只有醫(yī)用防護(hù)口罩才能防細(xì)菌病毒是誤解。除了醫(yī)療工作者用于防護(hù)高壓體液噴濺外，可以使用普通N95防護(hù)口罩或與之性能相當(dāng)?shù)目谡诌M(jìn)行防護(hù)。
帶呼氣閥的防護(hù)口罩可選嗎?
呼氣閥的作用是降低防護(hù)口罩的呼氣阻力。醫(yī)用防護(hù)口罩不允許設(shè)呼氣閥是因?yàn)殚_(kāi)啟的呼氣閥可能將口罩佩戴者產(chǎn)生的飛沫或細(xì)菌排出口罩，從而有可能威脅到接受手術(shù)的患者。所以，如果佩戴防護(hù)口罩是為了幫助自己預(yù)防病毒，選擇帶呼氣閥的比較舒適的防護(hù)口罩是沒(méi)有問(wèn)題的;但如果一個(gè)人懷疑自己感染或已經(jīng)被某種病毒感染，就應(yīng)主動(dòng)佩戴沒(méi)有呼吸閥的口罩，這樣的好處是既保護(hù)了自己，也避免了感染他人。
針織口罩有防護(hù)效果嗎?
針織口罩顧名思義是針織工藝面料加工制造出來(lái)的口罩。目前市場(chǎng)上許多針織口罩，檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)為FZ/T 73049—2014，主要檢測(cè)類(lèi)型及依據(jù)為：
GB/T 2910(所有部分)紡織品定量化學(xué)分析
GB/T 2912.1紡織品 甲醛的測(cè)定 第1部分:游離和水解的甲醛(水萃取法)
GB/T 3920紡織品色牢度試驗(yàn)?zāi)湍Σ辽味?/span>
GB/T 3921—2008紡織品色牢度試驗(yàn)?zāi)驮硐瓷味?/span>
GB 9994紡織材料公定回潮率
GB/T 17592紡織品禁用偶氮染料的測(cè)定
GB 18401國(guó)家紡織產(chǎn)品基本安全技術(shù)規(guī)范
FZ/T 01057(所有部分)紡織纖維鑒別試驗(yàn)方法
FZ/T 01095紡織品氨綸產(chǎn)品纖維含量的試驗(yàn)方法
GSB 16-2500針織物表面疵點(diǎn)彩色樣照 3規(guī)格
其主要檢測(cè)內(nèi)容包括內(nèi)在質(zhì)量和外觀質(zhì)量。內(nèi)在質(zhì)量包括pH值、甲醛含量、異味、可分解致癌芳香胺染料、纖維含量、耐皂洗色牢度、耐水色牢度、耐唾液色牢度、耐摩擦色牢度、耐汗?jié)n色牢度、透氣率等項(xiàng)指標(biāo);外觀質(zhì)量包括表面疵點(diǎn)、縫制規(guī)定等項(xiàng)指標(biāo)。其內(nèi)在質(zhì)量要求如下表所示。
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項(xiàng) 目
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合格品
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pH值
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按GB 18401 A類(lèi)規(guī)定執(zhí)行
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甲醛含量/ (mg/kg)
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異味
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可分解致癌芳香胺染料/(mg/kg)
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纖維含量/%
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按GB/T 29862規(guī)定執(zhí)行
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耐皂洗色牢度/級(jí)²
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變色
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4
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沾色
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4
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耐水色牢度/級(jí)²
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變色
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4
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沾色
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4
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耐唾液色牢度/級(jí)²
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變色
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4
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沾色
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4
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耐摩擦色牢度/級(jí)²
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干摩
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4
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濕摩
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3-4
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耐汗?jié)n色牢度/級(jí)²
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變色
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4
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沾色
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4
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透氣率/(mm/s) >
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250
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作為針織類(lèi)的口罩，如果想起到較好的防護(hù)效果，那么建議除了參考通用的紡織品標(biāo)準(zhǔn)“FZ/T 73049-2014”以外，還要去選擇擁有國(guó)家口罩防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)GB2626-2006檢測(cè)指標(biāo)測(cè)試。這樣測(cè)試評(píng)價(jià)合格的口罩才能起到防護(hù)效果。
抗菌口罩真的抗菌嗎?
醫(yī)用外科口罩的使用環(huán)境要求口罩具有阻隔細(xì)菌穿透的功能，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中要求口罩的細(xì)菌過(guò)濾效率達(dá)到95%以上。細(xì)菌過(guò)濾效率檢測(cè)方法：細(xì)菌過(guò)濾效率測(cè)試采用金黃色葡萄球菌制成菌懸液，利用氣溶膠發(fā)生器產(chǎn)生細(xì)菌氣溶膠，當(dāng)氣溶膠經(jīng)過(guò)口罩過(guò)濾后，用六級(jí)安德森采樣器采集過(guò)濾后的細(xì)菌，經(jīng)過(guò)培養(yǎng)、菌落計(jì)數(shù)，得到透過(guò)口罩、未被阻隔的細(xì)菌數(shù)作為試驗(yàn)組數(shù)據(jù)，將之與不經(jīng)過(guò)口罩過(guò)濾、直接由采樣器采集氣溶膠中細(xì)菌的陽(yáng)性對(duì)照組進(jìn)行比較，得到口罩的細(xì)菌過(guò)濾效率。在實(shí)際測(cè)試過(guò)程中，菌液濃度、氣溶膠流量、采樣時(shí)間等都有具體要求，并需要對(duì)菌落數(shù)進(jìn)行校正，從而保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的真實(shí)可靠。
新版YY 0469-2011標(biāo)準(zhǔn)中，采用了新型的細(xì)菌過(guò)濾效率實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，在2004版?zhèn)鹘y(tǒng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了創(chuàng)新性改進(jìn)，采用雙氣路同時(shí)對(duì)比采樣方法，即試驗(yàn)組和陽(yáng)性對(duì)照組同時(shí)采集同一氣溶膠中的細(xì)菌數(shù)，這種同步采樣的方式提高了采樣的準(zhǔn)確性和試驗(yàn)效率，且新型測(cè)試系統(tǒng)整體采用負(fù)壓設(shè)計(jì)，能夠保證操作人員安全。
YY 0469-2011《醫(yī)用外科口罩技術(shù)要求》新版行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中過(guò)濾效率技術(shù)要求是非油性顆粒過(guò)濾效率≥30%，細(xì)菌過(guò)濾效率≥95%，其中非油性顆粒過(guò)濾效率要求值較低，細(xì)菌過(guò)濾效率要求值較高。本試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)某一口罩同時(shí)滿(mǎn)足這兩項(xiàng)要求時(shí)，往往非油性顆粒過(guò)濾效率值遠(yuǎn)高于30%，且試驗(yàn)結(jié)果呈明顯正相關(guān)。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，可以考慮當(dāng)產(chǎn)品具有較高的非油性顆粒過(guò)濾效率時(shí)，可以進(jìn)一步考慮作用顆粒過(guò)濾效率結(jié)果替代細(xì)菌過(guò)濾效率的可行性，即當(dāng)醫(yī)用外科口罩的顆粒過(guò)濾效率值(PFE)高于規(guī)定值，如85%時(shí)可不再行細(xì)菌過(guò)濾效率試驗(yàn)，既可降低實(shí)驗(yàn)室使用病原性微生物的危害風(fēng)險(xiǎn)，又可節(jié)約檢驗(yàn)資源，提高檢驗(yàn)效率。
三、口罩再生重復(fù)使用操作
熱水滅毒：將用過(guò)的一次性醫(yī)用無(wú)紡布口罩置于大于 56 ℃熱水中浸泡 30 分鐘(參考《新型冠狀病毒肺炎防控方案(第四版)》56 ℃ 30 分鐘可有效滅活病毒)，滅活新冠病毒，水洗去塵埃。水洗后將口罩掛干或晾干。【通常沸水與室溫水(按 20 ℃計(jì))1:1 體積比混合后約為 60 ℃，為提高滅毒殺菌效果，可適當(dāng)提高沸水比例。注意：熱水浸泡滅毒和水洗 過(guò)程中不要揉搓口罩，以免破壞其微觀結(jié)構(gòu);最好一人一鍋熱水泡，以免交叉污染。】
荷電再生：將掛干/晾干后的口罩平放在干燥、絕緣材質(zhì)表面，用電吹風(fēng)機(jī)吹風(fēng) 10-20 分鐘，出風(fēng)口與口罩距離約 10 厘米(注意吹風(fēng)機(jī)出口溫度，不要太高溫度以防止?fàn)C壞口罩纖維，可仿照洗發(fā)后吹干頭發(fā)的過(guò)程)。或者，用普通電風(fēng)扇吹口罩約 20 分鐘，距離約 5 厘米。或用普通家用電子點(diǎn)火器等靜電發(fā)生器對(duì)口罩進(jìn)行全面覆蓋的“電擊”，使口罩重新荷電。
紙屑檢驗(yàn)：在絕緣桌面上灑一些干燥的碎紙屑，將荷電再生后的口罩外層接近碎紙屑，距離大于 1 毫米但并未直接接觸時(shí)，可觀察到口罩對(duì)碎紙屑的靜電吸附現(xiàn)象，則表明口罩荷 電量足夠，可以重復(fù)使用。【如靜電吸附現(xiàn)象不明顯，則延長(zhǎng)第二步荷電再生的處理時(shí)間，再次通過(guò)“紙屑吸附”檢驗(yàn)再生口罩荷電情況，至荷電量足夠，可以重復(fù)使用。】
