醫用一次性無紡布口罩的涼感整理

胡海霞，高金霞，張 毅

（1.浙江工業職業技術學院，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，日益嚴重的環境污染和隨處可見的病毒、細菌對人們的生活質量和身心健康影響很大，呼吸防護用品（如口罩）受到人們的積極關注并發揮了重要作用［1-3］。當前，醫用一次性無紡布口罩的市場應用廣泛，該類口罩采用熔噴無紡布，呼吸阻力小、阻塵效率高、透氣柔軟、價格便宜。然而天氣炎熱或長時間佩戴時會感到十分悶熱潮濕，容易造成毛孔阻塞，導致濕疹或者過敏現象，因此，對口罩性能進行改進很有必要。

韓旭等［4］對比了醫用防護口罩過濾層的性能，并提出改進生產線和提升生產質量的措施。杜建等［5］研究了醫用防護口罩的防護效率及佩戴時間，得出N95口罩的過濾效率最高，并能長時間使用。劉忠友等［6］對醫用防護口罩的性能進行測試，分析了主要性能參數的形成原因和對實際使用過程的影響。王燕慧等［7］通過對醫用防護口罩物理性能進行測試，對該類產品存在的問題及標準的不足之處提出了建議。沈偉等［8］研究了醫用防護服與防護口罩的過濾效率、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，分析了過濾機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菌阻隔效率和氣流阻力，并呼吁運用新材料、新工藝、新技術生產制造新型防護口罩。

上述報道均未探討口罩的涼感整理。涼感全稱為“接觸瞬間涼感”，通過熱傳導將溫度由高溫處傳導到低溫處，直至平衡［11］。目前，市場上的涼感整理劑多為高級脂肪烴和涼爽因子，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，同時對皮膚無刺激性、無過敏性等不良反應［12］。通過涼感整理可以改善口罩長時間佩戴悶熱的問題，保持口鼻涼感和干燥。

本研究對醫用一次性無紡布口罩的內側無紡布進行涼感整理，即運用涼感整理劑（配制成整理液）對該類口罩的內側無紡布進行浸漬處理，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、合成血穿透時間（噴射直至滲透時間）為衡量指標，結合GB 19083—2010《醫用防護口罩技術標準》的要求，探討了涼感整理劑用量、浸漬時間、烘干溫度對上述指標的影響，并擬定最佳工藝方案。

1 實驗

1.1 材料

涼感整理劑（上海科顧新材料科技有限公司，組分為高級脂肪烴和涼爽因子，外觀為乳白色液體，pH=6.5～8.0，相對密度為0.95，易溶于水，無毒無害，無刺激），醫用一次性無紡布口罩。

1.2 設備

日本KES-F7 精密瞬間熱物性測試儀，FY226 紡織品氣流阻力測試儀，OMEGASCOPE 手持式紅外測溫儀，FYY182 醫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

醫用一次性無紡布口罩內側浸漬整理液（涼感整理劑 16～40 g/L，15～55 min，室溫）→烘干（55～95 ℃）→縫合在口罩內側→測試。

1.4 測試

Qmax值：依據產業標準（FTTS-FA-019），將處理后的無紡布縫合在口罩內側，并將內側朝上放置在冷板上，當熱板溫度達到設定溫度（一般為35 ℃）時，快速將熱板置于口罩內側，記錄顯示屏上的值，即為Qmax值，測5 次取平均值。Qmax值越大，表示帶走的熱量越多，涼感效應越明顯。

氣流阻力：采用紡織品氣流阻力測試儀（設定氣體流量為85 L/min），依據GB 19083—2010《醫用防護口罩技術標準》測試口罩的吸氣阻力，單位為Pa，測5次取平均值。

合成血穿透時間：采用醫用口罩合成血液穿透儀，結合GB 19083—2010《醫用防護口罩技術標準》，將2 mL 合成血以10.7 kPa 的壓力噴向口罩，測試合成血噴射直至滲透的時間，噴射速度480 cm/s，每次噴射間隔0.8 s。

2 結果與討論

2.1 涼感整理工藝優化

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，合成血穿透時間由0.8 s 延長至3.2 s。原因在于涼感整理劑用量增加，分子交聯在口罩內側微小的空隙里，造成氣流阻力增大，合成血穿透時間逐步延長；同時，涼感效應明顯，Qmax值逐步增大。依據GB 19083—2010《醫用防護口罩技術標準》規定：在氣體流量為85 L/min 的情況下，口罩的氣流阻力不得超過343.2 Pa，同時考慮Qmax值，選擇涼感整理劑用量為28 g/L。

表1 涼感整理劑用量對處理后口罩性能的影響

2.1.2 浸漬時間

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

表2 浸漬時間對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間均呈現先增大后下降的趨勢。原因在于烘干溫度上升，涼感整理劑作用明顯，但溫度越高，涼感整理劑蒸發越快。烘干溫度選擇65 ℃為宜。

表3 烘干溫度對處理后口罩性能的影響

通過單因子實驗，得出醫用一次性無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，醫用一次性無紡布口罩的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，合成血穿透時間延長了兩倍，氣流阻力提高了67%，符合GB 19083—2010《醫用防護口罩技術標準》的要求，并且實現了口罩內側的涼感效應。

2.2 涼感整理前后口罩內側的溫度變化

采用手持式紅外測溫儀測試涼感整理口罩在佩戴一定時間后的內側溫度，并與未處理的口罩進行對比，結果如圖1所示。由圖1可知，涼感整理口罩的內側溫度在佩戴1～6 h 內明顯低于未處理的口罩；同時，隨著佩戴時間的延長，口罩內側溫度逐步上升，表明涼感整理劑發揮的作用在逐步減弱。這一點與Qmax值的測試結果相符。

圖1 涼感整理前后口罩內側的溫度變化

2.3 不同類型醫用一次性口罩的性能對比

由表4可知，F 的Qmax值最大，表明涼感整理確實能改善佩戴時的悶熱感，但氣流阻力較其他醫用一次性無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間最長，F 次之，其他口罩均較低，說明經涼感整理后，涼感整理劑分子吸附到口罩內側表面，減小了口罩內側纖維的孔隙。

表4 不同類型醫用一次性口罩的性能對比

3 結論

（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用一次性無紡布口罩的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，合成血穿透時間提高了兩倍，氣流阻力提高了67%，符合GB 19083—2010《醫用防護口罩技術標準》的要求，且實現了口罩內側的涼感效應。