一种超低阻力立体复合膜滤芯和用其制成的防护口罩制造技术

本发明专利技术公开了一种超低阻力立体复合膜滤芯及其制成的防护口罩，所述复合膜滤芯为三维立体状的蜂窝支撑体，蜂窝支撑体内具有蜂窝孔，蜂窝孔沿蜂窝支撑体轴向间隔交错或平行设置，蜂窝孔内壁表面上设置有无机膜层，所述蜂窝孔两端孔口上分别交错设置有堵头，所述蜂窝支撑体和其蜂窝孔内壁表面上的无机膜层整体进行疏水改性形成疏水立体复合膜层，本发明专利技术透气性良好的立体复合膜滤芯，可用于防毒面具和防护服，且使防毒面具和防护服具有呼吸功能，即有气体进出防毒面具和防护服的自然交换过程，消除身体的闷热高湿环境，使身心处于自然状态。同时，将银离子和改性液复合成具有杀毒功能的改性立体复合膜层。

【技术实现步骤摘要】
一种超低阻力立体复合膜滤芯和用其制成的防护口罩
本专利技术属于卫生
中的反复再生复合膜滤芯及用其制成的防护口罩。
技术介绍
众所周知，口罩和防毒面具是人们日常生产生活常用的卫生保健及安全用品，也是医务工作者、消防人员和高含尘工作环境中工作者的必需品。由于SARS、埃博拉、疯牛病以及现阶段正在肆虐的新冠肺炎病毒，都对各国人民的身心健康、工作秩序、正常的生产生活造成了极严重的影响和破坏，且成百上千的人死于病毒。目前人类对病毒还没有特别有效的手段，特别是不时出现的新型病毒，更难以预防或治疗。当今控制传播途径反而是最现实、最及时、最可行、最可靠的方法。口罩特别是防护等级高的、呼吸阻力极小的口罩就是身边最需要的最有效的最可行的防护工具。所以，2020年初在武汉发现新冠病毒以来，口罩一罩难求，价格飞涨；即便如此，许多人们和医务工作者还是被感染上新冠病毒。目前，市面上口罩主要有以下几种类型：棉布口罩、纱布口罩、活性炭口罩、医用口罩、工业防尘口罩及防毒口罩或面具等，无论哪一类口罩，它们都属于二维多层介质过滤器，过滤面积都很小，即使单层纤维布的孔隙率大于80%，三四层纤维布组成的口罩，孔隙率最多也就是50%~60%，如果防护要求一高，阻力都很大，比如PM2.5以下颗粒过滤效率要求大于95%或99%；或要求对于小于0.3微米的超微颗粒的过滤效率大于95%、99%或100%；这些口罩的呼吸阻力成倍增加以至于含尘含毒气体直接从口罩和脸部结合的空隙中直接通过。一般地细菌病毒的尺寸范围基本上处于0.1～1.0um之间。大部分口罩对细菌、气溶胶、超微颗粒、PM2.5以下的超微细颗粒的阻挡效果有限，同时使用时间一长，纤维网膜上沾附大量液滴、液雾。纤维间空隙被封闭、阻力迅速增加、呼吸困难，阻拦细菌、病毒和超细微细颗粒的能力非常有限，又不能反复再生，天天更换，成本费用很高。
技术实现思路
针对上述现有技术中口罩所存在的上述问题，本专利技术提供了一种既能达到高精度高效率过滤，又能使人体呼吸阻力很小，呼吸顺畅自然，无任何阻滞感，同时还能反复再生，降低使用费用的一种超低阻力立体复合膜滤芯制成的防护口罩。本专利技术要解决的
技术实现思路
所采取的技术方案是：一种超低阻力立体复合膜滤芯，所述复合膜滤芯为三维立体状的蜂窝支撑体，蜂窝支撑体内具有蜂窝孔，所述蜂窝孔沿蜂窝支撑体轴向间隔交错或平行设置，所述蜂窝孔内壁表面上设置有立体复合膜层，所述蜂窝孔两端孔口上分别交错设置有堵头，所述立体复合膜是由蜂窝支撑体和其蜂窝孔内壁表面上预先设置的无机膜层用改性液进行整体疏水改性制成，所述立体复合膜层的膜孔孔径为0.05～0.5um，立体复合膜层厚度为10～30um，立体复合膜层内的毛细孔道与水的接触角或润湿角大于90°，所述立体复合膜层所有能与空气接触的面均被改性物质覆盖。一种用复合膜滤芯制成的防护口罩，它包括罩体、与罩体相连的系带和配装在罩体上的复合膜滤芯，所述罩体包括塑料支架和滤芯盒。所述复合膜滤芯横截面为圆形、椭圆形、跑道圆、四方、五方、六方等多边形、心形等或其它形状。所述蜂窝孔为四方孔、三角孔、六方孔、圆孔、长方孔之一或其组合。所述复合膜滤芯上每平方英寸蜂窝孔目数大于100，最好大于400目。所述复合膜滤芯由蜂窝支撑体和立体复合膜层形成，所述蜂窝支撑体由堇青石、氧化铝、莫来石、碳化硅、氮化硅、刚玉、石英、融熔石英、玻璃粉体当中的一种或它们相互至少两种并加适量水混合均匀制成泥料、再经挤压成型、高温烧制而成，蜂窝支撑体上具有蜂窝孔，再在蜂窝孔内壁表面上涂无机膜层、再经干燥、烧成、蜂窝两端孔交叉堵孔（堵孔材料为有机材料）、再经干燥、固化、整体再涂浸有机改性液、干燥热处理制成有机立体复合膜层、得到疏水性透气复合膜滤芯，再与塑料支架相连制成防护口罩。本专利技术所述用超低阻力立体复合膜滤芯制成的防护口罩，其关键是通过下述技术措施来实现本专利技术的目的：A、把过滤材料从现有技术中的二维平面棉、纱布或活性炭口罩过滤改成三维立体结构陶瓷蜂窝孔过滤，从而可大幅增加过滤面积，相同截面的二维和三维不同厚度立体膜的过滤面积之比见表一：B、尽量增加三维立体结构蜂窝的目数（即每平方英寸内的孔数）；C、立体复合膜内壁尽可能薄而均匀且无孔洞无裂纹；D、蜂窝孔内壁两表面上同时涂膜，且要求膜薄均匀，膜层厚度在10~20微米之间，如果一个超微颗子利用某一侧膜的缺陷进入并穿过蜂窝孔内壁后，再通过另一侧的膜难度是相当大的，这样双面膜可以保证过滤精度；E、由于亲水性的无机材料毛细孔道容易将水汽吸附在毛细孔内且在毛细管道内凝聚，进而堵住孔道，令呼吸困难；本专利技术对蜂窝孔内壁上的无机膜及支撑体内所有孔道进行无死角的疏水改性，使其与水的接触角或润湿角超过90°，最好超过140°，则可以保持蜂窝孔具有良好的透气性；具体方法就是用氟碳偶联剂、氟硅系、有机硅系等同时具有疏水和亲水基团的改性剂对亲水的无机膜层进行改性，这样由于偶联剂的亲水基团和无机材料基体发生化学键合，结合力牢固，而且疏水基团一致朝外形成疏水面且基本上以形成单分子层为主，所述有机疏水改性膜层不会改变无机多孔体的孔径大小和分布，但表面性质已完全改变。膜结构变成疏水透气性良好的非对称三层（三明治）的无机有机的立体复合膜层了。本专利技术的技术要点是：一是采用高孔密度蜂窝陶瓷体作为三维立体过滤支撑体，从而大大提高过滤面积，实现高效率高精度空气过滤；二是在三维立体的蜂窝孔内壁两表面上先同时涂有亲水性的无机膜层，经干燥烧成和交错封堵蜂窝孔后，再用改性液对支撑体和无机膜层进行改性，或在支撑体上涂有亲水性的无机膜层后先直接对无机膜层和支撑体同时进行改性变成疏水体，改性后再进行交错封堵蜂窝两端蜂窝孔口，从而得到具备透气良好的无机有机的立体复合膜层。本专利技术利用具有改性后的疏水无机有机复合膜滤芯来制成口罩，还可对复合膜滤芯进行消毒清洗，反复再生，可重复使用，提高口罩使寿命，降低使用成本。本专利技术与现有技术相比不仅具有过滤面积大，过滤效率高，而且在呼吸排气时能确保水汽在毛细孔道内自然流动且排放自然，人体呼吸顺畅，无任何阻滞感。同时还可对复合膜滤芯进行消毒清洗，反复再生，可重复使用，提高口罩使寿命，降低使用成本。本专利技术透气性良好的立体复合膜滤芯，可用于防毒面具和防护服，且使防毒面具和防护服具有呼吸功能，即有气体进出防毒面具和防护服的自然交换过程，消除身体的闷热高湿环境，使身心处于自然状态。将银离子和改性液复合成具有杀毒功能的改性立体复合膜层。附图说明图1是本专利技术所述口罩的立体结构示意图，图2是图1的X-X放大结构示意图，图3是图1的A向结构示意图，图4是图2的Y-Y结构示意图。在图中，1、系带2、罩体3、蜂窝支撑体4、蜂窝孔5、蜂窝孔内壁6、堵头7、毛细孔道8、立体复合膜层。具体实施方式在图中，一种超低阻力立体复合膜滤芯及用复合膜滤芯制成的防护口罩，所述防护口罩包括罩体2、与罩体相连的系带1和配装在罩体（滤芯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超低阻力立体复合膜滤芯，其特征是：所述复合膜滤芯为三维立体状的蜂窝支撑体（3），蜂窝支撑体内具有蜂窝孔（4），所述蜂窝孔沿蜂窝支撑体轴向间隔交错或平行设置，所述蜂窝孔内壁（5）表面上设置有立体复合膜层（8），所述蜂窝孔两端孔口上分别交错设置有堵头（6），所述立体复合膜是由蜂窝支撑体和其蜂窝孔内壁表面上预先设置的无机膜层用改性液进行整体疏水改性制成，所述立体复合膜层的膜孔孔径为0.05～0.5um，立体复合膜层厚度为10～30um，立体复合膜层内的毛细孔道（7）与水的接触角或润湿角大于90°，所述立体复合膜层所有能与空气接触的面均被改性物质覆盖。/n

【技术特征摘要】
1.一种超低阻力立体复合膜滤芯，其特征是：所述复合膜滤芯为三维立体状的蜂窝支撑体（3），蜂窝支撑体内具有蜂窝孔（4），所述蜂窝孔沿蜂窝支撑体轴向间隔交错或平行设置，所述蜂窝孔内壁（5）表面上设置有立体复合膜层（8），所述蜂窝孔两端孔口上分别交错设置有堵头（6），所述立体复合膜是由蜂窝支撑体和其蜂窝孔内壁表面上预先设置的无机膜层用改性液进行整体疏水改性制成，所述立体复合膜层的膜孔孔径为0.05～0.5um，立体复合膜层厚度为10～30um，立体复合膜层内的毛细孔道（7）与水的接触角或润湿角大于90°，所述立体复合膜层所有能与空气接触的面均被改性物质覆盖。


2.根据权利要求1所述的一种超低阻力立体复合膜滤芯，其特征是：所述堵头工艺为计算机视觉技术进行产品孔定位或人工定位，自动针式点胶机点胶堵孔，另一种堵头工艺为计算机视觉技术进行产品孔定位或人工定位，在支撑体上覆膜、打孔、刮胶、去覆膜。


3.根据权利要求1所述的超低阻力立体复合膜滤芯，其特征是：所述复合膜滤芯横截面为圆形、椭圆形、跑道圆、四方、五方或六方形。


4.根据权利要求1所述的超低阻力立体复合膜滤芯，其特征是：所述蜂窝孔（4）为四方孔、三角孔、六方孔、圆孔或长方孔，所述复合膜滤芯上每平方英寸蜂窝孔目数大于100。


5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴汉阳，王涛，查昊燃，程家太，吴根洋，倪小兰，冯碧霄，吴韬，
申请(专利权)人：江西博鑫精陶环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江西;36