國內自吸過濾式防塵口罩研究綜述

肖躍龍　劉衡平　譚欣

摘 要：當前，我國塵肺病的防治工作依然面臨嚴峻挑戰。國內外對于防塵口罩的研究也一直熱度不減。本文對國內自吸過濾式防塵口罩的歷史及研究進展進行了綜述，同時根據目前國內防塵口罩的應用過程中還普遍存在的問題，對國內防塵口罩未來的研究方向進行了展望。

關鍵詞：國內;自吸過濾式;防塵口罩

中圖分類號：H31 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）06-0100-02

0引言

在產生粉塵的工作場所，工人佩戴防塵口罩是預防矽肺病（塵肺病）的有效方法之一。目前，我國塵肺病的發病情況仍不容樂觀。2015年全國共報告職業性塵肺病26081例，2016年共報告職業性塵肺病及其他呼吸系統疾病28088例，2017年共報告塵肺病22701例。因此，我國塵肺病的防治工作依然面臨嚴峻挑戰。當前，在礦山采選、陶瓷生產、耐火材料制造等粉塵危害較為突出的企業，許多工序受到生產技術條件的局限并未采取有效除塵降塵措施，因而接觸粉塵的作業人員的個體防護就變得尤為重要。由此，國內外對于防塵口罩的研究也一直熱度不減。

防塵口罩可分為隔離式防塵口罩和過濾式防塵口罩。過濾式防塵口罩又可分為自吸附過濾防塵口罩和電動風機式防塵口罩。自吸過濾式防塵口罩的發展涉及過濾材料、阻塵率、密封性、舒適性等四個方面，共同影響防塵口罩的防護性能。

1歷史及研究進展

1.1 過濾材料

過濾材料對防塵口罩的性能起著最關鍵的作用。上世紀50年代，國內防塵口罩濾料普遍采用直徑18微米左右的棉紗、羊毛和紙等天然纖維，這類口罩對于5微米以下的粉塵過濾效率較低。1965年，我國研制了武安301型復式防塵口罩，自此，化學纖維逐步取代天然纖維被廣泛用作防塵口罩濾料。如氯綸、維綸、腈綸和滌綸等針織棉毛布型濾料，這些纖維的過濾效率、斷裂強度、吸濕性、耐酸堿、洗滌性等均優于天然纖維。

80年代末90年代初，上述的一些化學纖維被做成無紡布，如中國科學院上海有機化學研究所提出了利用駐極體聚丙烯纖維無紡布作為口罩濾材[1]。1992年，冶金工業部安全環保研究院范永平[2]采用聚丙烯超細纖維濾料研制出YA-1型無紡布成型防塵口罩，其性能達到國標二級以上。同年，海拉爾市針織廠采用氯綸無紡布作為口罩主體材料，并使得口罩上帶有負離子，從而形成靜電場，有效阻止了細塵的進入[3]。

2000年后，國內對于防塵口罩的研究開創出一個新的局面，正負極板電場過濾、磁場過濾、靜電過濾、水過濾、黏性材料吸附過濾等各種新的過濾方式和材料屢見報道。2003年，北京七彩屏防護用品技術開發有限責任公司研制出一種自吸過濾式簡易防塵口罩（型號為WPFC-1），該款口罩是由一種特殊過濾材料制成，其呼吸阻力、濾料最大穿透率、口罩死腔氣體中CO2含量、總泄漏率等主要技術指標經德國檢驗鑒定所按照歐洲標準EN 149：2001的規定要求進行檢驗，獲得通過[4]。2011年，尹亞軍、王志強[5]等人在原有防塵口罩基礎上進行改造，增加含水過濾盒，研制出一種水過濾式防塵口罩。2012年，中國原子能科學研究院核物理研究所梁海英[6]等人以重離子微孔膜作為主要過濾材料，研制出一款梳格結構的新型防塵口罩濾芯，經國家權威機構測試，其過濾效率可達99.7%，呼吸阻力小于180Pa。

2013年，云南大紅山管道有限公司劉杰、陳能慶[7]等人在防塵口罩中加入磁鐵過濾芯，有效地實現了對更細微鐵精礦粉塵的防塵處理。

1.2 阻塵率

上世紀90年代末，宋湘魯、席淑華[8]等人選用了新型無紡布濾料和水刺布粉狀活性炭等材料，研制出一種防護鼻罩，經多次試驗：鼻罩阻塵率高達93.3%，呼氣/吸氣阻力為23.4/34.4Pa。

金曉曄發明了一種凈化效果好的防塵口罩，該款口罩通過設置口罩本體、第一掛帶、第二掛帶、呼吸口、排氣口、呼吸孔、香囊放置口、前過濾網、第一活性炭纖維層、可透氣吸濕海綿層、第二活性炭纖維層和后過濾網的配合，解決了傳統口罩防塵效果差，不能凈化空氣，從而導致紡織工作者身體出現重大疾病的問題。

2014年，張智雄[9]發明了一種無耗材問題，且能有效過濾污染物、又非常環保的能清洗式的微米陶瓷濾清防塵口罩，該款口罩內部設置陶瓷濾芯，該陶瓷濾芯具有蜂巢狀布設的孔道，能將污濁的空氣完全過濾凈化。

1.3 密封性

鄧廷榮[10]發明了一種帶有雙層軟性密封圈的防塵口罩，第一軟性密封圈與口罩體采用超聲熱壓熔接相連，進一步增強了產品的密封性能，第二軟性密封圈呈口袋狀，具有容納人體面部呼吸部位的空間。

李得軍[11]報道了一種嵌入式防塵口罩，添加了呼吸口結構，呼吸口內端直接含于口中，呼吸口外端與面罩粉塵過濾材料采用膠黏或者壓口的方式無縫隙連接，解決了現有技術中各類口罩面罩與面部結合處存在縫隙，降低防護效果的難題。

1.4 舒適性

云南大紅山管道有限公司劉杰、陳能慶[7]等人發明的磁性防塵口罩，加大了過濾腔室，最大程度地消除了佩戴后讓人感覺沉悶、呼吸不順暢的不適感，能夠保障工人在鐵礦場中的長期安全工作。

由于一線工人工作大多比較辛苦，很容易流汗水，汗水在防塵口罩腔內聚積浸濕濾棉，防塵口罩的濾棉通氣孔十分微小，汗水很容易堵塞防塵口罩，讓人感到呼吸困難。為解決以上問題，重慶市永川區力安勞保用品有限公司王輝[12]發明了一種可防汗水浸濕的防塵口罩，其塑膠面罩設有底部呼氣閥孔、側邊呼氣閥孔和三個吸氣閥孔，底部呼氣閥設有汗水導流槽，防塵口罩腔內的汗水能及時排出。

2應用現狀及問題

一方面，因為攜帶和使用方便等諸多優點，目前我國對防塵口罩的市場需求仍以自吸式防塵口罩為主，并且應用范圍廣，用量大。而相較于3M等公司的產品[13]，國內廠家生產的防塵口罩在防護性能上不占優勢，質量參差不齊，低價格產品的抽檢合格率低。這些問題的出現，導致國內很多生產廠家只能犧牲價格獲得市場占有率，而在防塵口罩的研發和性能改善方面投入的成本不斷縮水。因此未來我國對自吸式防塵口罩的研究仍然具有重要的現實意義。