口罩應該如何選擇（二）

口罩應該如何選擇（二）

能起到病毒防護作用的口罩主要有醫用外科口罩和N95口罩。國家YY 0469-2004《醫用外科口罩技術要求》標準規定，醫用外科口罩須達到的重要技術指標包括過濾效率、細菌過濾效率和呼吸阻力：

過濾效率：在空氣流量（30±2）L/min條件下，對空氣動力學中值直徑（0.24±0.06）μm氯化鈉氣溶膠的過濾效率不低于30%；

細菌過濾效率：在規定條件下，對平均顆粒直徑為（3±0.3）μm的金黃色葡萄球菌氣溶膠的過濾效率不低于95%；

呼吸阻力：在過濾效率流量條件下，吸氣阻力不超過49Pa，呼氣阻力不超過29.4Pa。

其中保證細菌過濾效果的標準就是第二條，金黃色葡萄球菌細菌氣溶膠過濾效率不低于95%，這也就是N95概念的由來。因此N95口罩雖然不是醫用口罩，但是滿足過濾效率滿足95%的標準，且能更好地貼合人體面部，所以也能起到很好的病毒預防作用。

而給這兩種口罩帶來病毒過濾作用的主要材料就是極細密且帶靜電的內層過濾布——熔噴無紡布。熔噴無紡布主要材質是聚丙烯，是一種超細靜電纖維布，可以捕捉粉塵。含有肺炎病毒的飛沫靠近熔噴無紡布后，會被靜電吸附在無紡布表面，無法透過。這就是這種材料隔絕病菌的原理。粉塵被超細靜電纖維捕捉住后，極不易因清洗而脫離，且水洗亦會被破壞靜電的吸塵能力。因此這種口罩只能一次性使用。

醫用外科口罩一般是由三層無紡布制成。材料是紡粘無紡布+熔噴無紡布+紡粘無紡布。也可以一層改用短纖改善皮膚觸感，即ES熱軋無紡布+熔噴無紡布+紡粘無紡布。口罩外層具有防飛沫設計，中層過濾，內存吸濕。熔噴布一般選用20克重的。

而N95杯型口罩則由針刺棉、熔噴布及無紡布組成，其熔噴布通常采用40克重甚至更高，再加上針刺棉的厚度，所以外觀上看起來比平面口罩更厚一些，其防護效果至少能達到95%。幾層口罩，在口罩的國家標準GB/T 32610中并沒有規定，如果是醫療用口罩，至少應該是3層，即我們說的SMS（2層S層和1層M層），目前國內最高的層數是5層，即SMMMS（2層S層和3層M層），做口罩并不難，比較難的是做SMMMS布，一臺進口的無紡布設備價格都是上億元。

這里面的S表示紡粘層（Spunbond），其纖維直徑比較粗，在20微米（μm）左右，2層S紡粘層主要作用是支撐整個無紡布結構，對阻隔并沒有太大的作用。口罩里面最重要的是阻隔層或則熔噴層M（Meltblown），熔噴層的纖維直徑比較細，在2微米（μm）左右，所以只有紡粘層直徑的十分之一，這個對防止細菌、血液滲透其至關重要的作用。如果S紡粘層過多，口罩就比較硬，而熔噴層M過多，則呼吸比較困難，所以從口罩呼吸的難易程度可以判斷口罩的隔絕效果，呼吸越困難，則阻隔效果更好，但是，如果M層變為薄膜，就基本上不透氣了，病毒是阻隔了，但人也無法呼吸了。所以，這也是一個技術問題。

為了更能說明問題，我們將紡粘層S纖維，熔噴層M纖維和頭發做一個對比圖如下,頭發直徑的1/3，接近紡粘層纖維，而頭發直徑的1/30，和熔噴層M纖維直徑接近了，當然，研發人員還在開發更細的纖維，來保證更好的抗菌阻隔性。

這是常見的醫用口罩，主要由三層無紡布組成。內層是普通無紡布；外層是做了防水處理的無紡布，主要用于隔絕患者噴出的液體；中間的過濾層用的是經過駐極處理的聚丙烯熔噴無紡布；最后生產完畢后要經過環氧乙烷消毒并靜置7天揮發毒性，經過密封包裝，裝箱運走。

醫用口罩的核心材料，就是駐極處理之后的聚丙烯熔噴無紡布。請務必記住這兩個關鍵詞，因為這是過濾新冠病毒氣溶膠的關鍵。

1. 原材料：聚丙烯（PP）顆粒

我就不去講原油是如何在煉廠變成聚丙烯的了。大家只要知道，中石化、中石油、中海油的煉化工廠，除了檢大修之外，過年期間也是絕對不會停工就好，保證我們的汽柴油、化工原料（聚乙烯、聚丙烯）等持續生產，不會斷供，這也是央企的擔當（當然民企也不愿意停工，因為停工就耽誤生產，耽誤掙錢）。

從化工廠生產出來的聚丙烯顆粒就長這樣，我們買的塑料水壺、餐具之類，大部分都是聚丙烯做的。聚丙烯多少錢呢？目前的期貨價格是7000元/噸。一輛大貨車大概能拉30噸，所以通過物流提一車聚丙烯，成本大概是20萬元左右。

2. 聚丙烯纖維生產

就像紡織需要植物纖維一樣，無紡布的生產同樣需要纖維料。聚丙烯顆粒是拿來融化塑形的，而高熔指聚丙烯纖維料，才是生產口罩的核心原料。

2019年國內聚丙烯纖維的產量約為170萬噸，其中能用于口罩的高熔聚丙烯纖維約為95萬噸。生產單位就有我們中石化的鎮海煉化、上海賽科、荊門石化、海南煉化、茂名石化、石家莊煉化、廣州石化等等，中石油的煉廠也有一批，我不熟。

這次為了應對疫情，中石化部分煉廠已經開始調整生產計劃，將于2月開始不斷增產高熔指聚乙烯纖維料，獨山子石化也隨時待命等待調整。所以這部分材料主要是庫存不足，產能上來以后，PP纖維的原材料供應絕對充足，只要路不斷就行。

無紡布的生產商需要從經銷商或者化工廠那里采購聚丙烯纖維作為原材料，所以物流的道路是不能斷的。如果無紡布生產商的城市封路，就意味著原材料的供應被切斷了，那還怎么生產？聚丙烯纖維多少錢呢？阿里巴巴上查到的零售價是10000元/噸，數量級不會差。有各大央企在，聚丙烯纖維不會缺貨，價格也不會飛漲的，大家可以放心。

3. 熔噴無紡布生產

熔噴法（Melt Blowing）屬于聚合物擠壓法非織造工藝，是1954年美國海軍為了收集核試驗產生的放射性微粒研制的超細過濾效果的過濾材料，然后1965年前后，埃克森、3M等公司制造了第一代熔噴非織造設備。

工藝原理，就是用高速熱空氣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凝聚在凝網簾或滾筒上，依靠自身粘合成為非織造布，噴絲的原理如下圖：

熔噴材料是靠自身纖維熱熔而成，厚度更厚熔噴法生產的無紡布，纖維的隨機和隔層交叉排列，形成了熔噴材料多彎曲通道結構，這樣顆粒物（新冠病毒氣溶膠）才會與纖維產生碰撞而被滯留。

劃重點：醫用口罩的過濾機制是布朗擴散、截留、慣性碰撞、重力沉降和靜電吸附。前四種都是物理因素，就是熔噴法生產的無紡布自然具有的特性，過濾性約為35%；這是達不到醫用口罩要求的，我們需要對材料進行駐極處理，讓纖維帶上電荷，用靜電捕獲新冠病毒所在的氣溶膠。

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