3.2　防護口罩過濾材料基本原理

口罩一般由外部防水層、中間過濾層以及內部吸濕層三大部分組成，如圖3-3所示。近口鼻的內層用于吸濕，中間的過濾層是經過特殊駐極處理的熔噴無紡布，能夠有效阻隔顆粒物。根據口罩類型的不同，中間過濾層的厚度為100～1000μm，纖維絲徑1～10μm。口罩的主要作用是阻隔病原微生物、粉塵、煙、霧等顆粒物在人與環境間傳播，而實際氣體的過濾主要基于兩種過濾機理：機械過濾和靜電吸附。機械過濾是采用機械的方式將病毒等雜質攔截下來，一是氣流中的大顆粒物受重力影響沉降到濾料上，從氣流中分離；二是當顆粒物繞過阻擋在氣流前方的濾料纖維時，較高質量的顆粒物受慣性影響會偏離氣流方向，撞到濾料纖維上被過濾下來；三是顆粒在氣流中處于最靠近濾料的流線上，因顆粒的半徑大于流線與濾料之間的距離而被濾料“刮蹭”而攔截下來；四是受空氣分子熱運動影響，極其微小的顆粒受到空氣分子的撞擊，不斷改變運動方向，呈現布朗運動，隨機性地接觸到濾料纖維被過濾下來。

圖3-3　口罩的結構

?Spunbond：無紡布；Meltblown：熔噴布。

靜電吸附則是利用帶靜電物體吸附輕小物體的性質，通過在口罩過濾材料上注入電荷，并使其長時間保持靜電勢狀態，當空氣中的顆粒通過口罩時無論氣流中的顆粒物本身是否帶靜電，都容易受靜電吸引而被過濾下來，從而在不提高呼吸阻力的情況下，大大地提高整體過濾效率。靜電吸附是口罩同時實現對顆粒物的高過濾特性和低氣體阻力的關鍵。

中間過濾層是口罩的核心層，主要材料為熔噴非織造布，而聚丙烯（PP）熔噴非織造布因其量大、成本低、纖維超細、比表面積大、孔隙率高以及空氣阻力低等優點，廣泛用在口罩中，因此，PP熔噴非織造布的性能決定了口罩的隔離過濾效果。

PP熔噴非織造布，采用高速熱空氣流對模頭噴絲孔擠出的聚合物熔體細流進行牽伸，由此形成超細纖維并收集在凝網簾或滾筒上，同時自身黏合而成。其生產工藝流程圖如圖3-4所示。

圖3-4　熔噴生產工藝流程圖