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填补儿童口罩标准空白

2020-06-22

纺织科学研究 2020年6期
关键词:技术规范颗粒物阻力

GB/T 38880-2020《儿童口罩技术规范》的发布和实施,规范了市场,保护了少年儿童健康,填补了儿童口罩标准的空白

5月6日,市场监管总局(标准革)正式发布GB/T 38880—2020《儿童口罩技术规范》推荐性国家标准,发布即实施。该标准填补了我国乃至世界儿童口罩标准空白,为正确选择和佩戴儿童口罩、规范行业竞争秩序、加强市场监管提供了依据,为儿童口罩生产企业提供了技术支持和标准保障。

《儿童口罩技术规范》标准规定了适用于6 岁(含6 岁)~14 岁(含14 岁)儿童用口罩的基本要求、外观质量和测试方法,同时提出了19项主要性能指标,涉及安全、防护、舒适三方面,以安全为前提,以防护和舒适为目标。与此同时,《儿童口罩技术规范》涉及的两类儿童口罩形成了较好的功能和应用场景互补关系,并考虑了儿童对色彩、图案的喜好,在规定基本要求和主要指标之外鼓励技术创新和个性化设计。

能够如此全面地对儿童口罩进行技术规范,得益于多方的共同努力。该标准由中国纺织工业联合会提出,全国纺织品标准化技术革员会归口,由中国产业用纺织品行业协会组织医疗器械、个体防护、医疗卫生、人类工效学、纺织材料、检测等方面的专家共同编制完成。

GB/T 38880-2020《儿童口罩技术规范》的发布和实施填补了标准的空白,规范了市场,保护了少年儿童健康。为更好地诠释标准,并通过其规范市场监管,相关起草人和技术顾问从口罩的防护性和舒适性、儿童行为特点和风险防范意识、儿童口罩与医用口罩的标准衔接,以及儿童佩戴建议等多个层面对《儿童口罩技术规范》进行了详细解读。

靳向煜

筑起安全屏障

儿童防护口罩考核呼气阻力和吸气阻力,而儿童卫生口罩仅考核通气阻力

文/本刊记者 赵颖

GB/T 38880—2020《儿童口罩技术规范》提出了19 项主要性能指标,涉及安全、防护、舒适三个方面。这些考核指标的设定与哪些因素密切相关?作为口罩的重要材料,熔喷布也是儿童口罩实现安全、防护效能的关键因素。又有哪些关键技术能提升熔喷布的过滤性能?对此,《儿童口罩技术规范》的起草人——东华大学纺织学院非织造材料与工程系教授靳向煜一一作了解答。

儿童口罩生产有标可依

新冠肺炎疫情发生以来,口罩成为最急需的防疫物资,纺织企业纷纷转产、扩产口罩。对于生产儿童口罩的企业来说,并没有统一的标准指导儿童口罩生产,造成了市场监管无标可依,儿童口罩品质良莠不齐。与此同时,随着学龄儿童复学,家长如何为其选择合适的口罩等问题也成为了社会关注的热点。

此次发布的《儿童口罩技术规范》推荐性国家标准,是由中国产业用纺织品行业协会(以下简称“中产协”)牵头制定的我国首个儿童用口罩国家标准,为正确选择和佩戴儿童口罩、规范行业竞争秩序、加强市场监管提供了依据,为儿童口罩生产企业提供了技术支持和标准保障。

据了解,目前市场上的儿童口罩以平面口罩、折叠口罩为主,这类口罩可以作为日常卫生口罩使用,但在大气污感的环境中佩戴时,却难以满足防护要求;还有一些口罩只是简单的成人口罩缩小版,这种口罩一般呼吸阻力比较大,不利于保护儿童呼吸系统。由于缺少儿童口罩标准,对市场上的儿童口罩是否适用儿童无法评判,这就需要国家有关部门尽快出台相关的儿童口罩标准。

《儿童口罩技术规范》适用于6岁及以上、14 岁及以下儿童所佩戴的口罩。儿童口罩根据性能分为“儿童防护口罩(F)”和“儿童卫生口罩(W)”。

儿童防护口罩以立体型为主,具有较好的密合性,可防止微生物、飞沫、粉尘、花粉等颗粒物吸入。可用于中等污感或潜在中等风险环境,如雾霾天、流感高发季以及较大(Ⅲ级)突发公共卫生事件时车站、公共交通、机场、超市等场景。

儿童卫生口罩以平面型为主,具有较好的舒适性,可阻隔微生物、飞沫、粉尘、花粉等颗粒物传播。可用于低污感或低风险环境,如日常感冒、流感、花粉季以及一般(Ⅳ级)公共卫生事件时餐厅、教室、工作场所、宿舍等场景。

儿童防护口罩对防护效果和密闭性能要求较高,核心指标为过滤效率、防护效果与呼吸阻力;儿童卫生口罩对口罩材料阻隔性能和透气性要求较高,核心指标为过滤效率和通气阻力

考核指标因应用场景而异

在《儿童口罩技术规范》中,对儿童防护口罩的考核指标包括颗粒物过滤效率(PFE)不低于95%,防护效果不低于90%;呼气阻力、吸气阻力均不高于45Pa。对儿童卫生口罩的考核指标包括颗粒物过滤效率(PFE)不低于90%,细菌过滤效率(BFE)不低于95%;通气阻力不高于30Pa。

标准中,儿童防护口罩考核了呼气阻力和吸气阻力,而儿童卫生口罩仅考核了通气阻力,这样的设定是出于什么考虑?据靳向煜介绍,这主要是根据不同的使用场景,对产品进行了不同的考核。“因使用场景不同,儿童口罩在材料选择、形状设计、佩戴方式,检测仪器等方面都有不同的要求。儿童防护口罩主要检测呼气阻力和吸气阻力,而儿童卫生口罩仅考核通气阻力。”

靳向煜进一步解释说,儿童防护口罩对防护效果和密闭性能要求较高,核心指标为过滤效率、防护效果与呼吸阻力;儿童卫生口罩对口罩材料阻隔性能和透气性要求较高,核心指标为过滤效率和通气阻力。

过滤性能与熔喷布密切相关

熔喷布是口罩的核心材料,儿童口罩也不例外,无论是颗粒物过滤效率还是通气阻力,这些考核指标都间接地对熔喷布的过滤性能提出了较高要求。“熔喷布生产企业需要加强专业理论、工艺技术、聚合物性能研究,注重相关装备技术改造。此外,熔喷布生产企业宜按照中产协制定的《熔喷法非织造布分类与标识要求指南》进行规范生产,积累相关产品的生产经验,并提升技术实力。”靳向煜说道。

那么,熔喷布的过滤性能与哪些关键技术密切相关呢?在靳向煜看来,实现熔喷布材料高过滤性能的关键技术主要有3 点:

(1)熔喷纤维直径微纳米化技术。通过改良喷丝板结构设计与选用高熔脂聚合物切片的方法,减小熔喷材料直径,提高过滤效率。

(2)驻极处理技术。在熔喷过滤材料的产业化生产中,驻极技术尤为重要。驻极处理可在不影响材料物理结构和不增加过滤阻力的情况下,显著提高过滤效率。我国驻极技术种类较多,电晕驻极(Corona Charging)技术最为常见,另外还有水驻极与热气流驻极等技术。在一定工艺温度、湿度下,电晕驻极可将电荷从“浅阱”移动到“深阱”中,使电荷存储更加稳定;温度将影响电荷迁移率以及电荷存储到材料内部的存储量。

(3)聚合物改性技术。通过无机物/有机物改性树脂的方法,增强驻极效果,可提高熔喷材料过滤性能的时效性。采用聚合物改性及增能助剂添加技术,可突破熔喷非织造滤料存放时效短的共性技术问题,大大提升口罩储备时间。

东华大学经与有关企业长期合作,研发出增能助剂改性聚丙烯熔喷驻极口罩滤料,它通过熔喷纤维直径微纳米化技术和均匀成网技术、驻极处理技术、聚合物改性技术等方法集成,生产出口罩用面密度为50 g/m2的熔喷布并对其进行时效比对实验,结果显示存储前过滤效率为99.4%(气体流量为85 L/min),试样经8年密封储存后,2019年测得的过滤效率为97.05%,过滤效率值下降小于3%,驻极效果极其稳定,能够充分满足防护口罩长期战略储备的需求。

黄理纳

以儿童行为特点为依据

活泼好动是儿童的天性,他们对口罩的要求和成人有很大不同

文/郭春花

由于标准缺失,疫情期间市场上的儿童口罩种类繁多、品质良莠不齐,市场监管无标可依。儿童属于“特殊群体”,对口罩的要求和成人有很大不同,对此《儿童口罩技术规范》技术顾问——广州海关技术中心玩具婴童用品实验室副主任黄理纳,从儿童行为特点和风险防范意识两方面对《规范》进行了解读。

根据儿童行为特点制定

在没有专门的儿童口罩的情况下,很多人都通过打结、折叠等方式将成人口罩改成儿童口罩,普遍认为儿童口罩就是成人口罩的缩小版,但实际情况并非如此。“相比于成人,儿童有自己的行为特点,因此《规范》的制定主要考虑了儿童的行为特点。”黄理纳介绍,活泼好动是儿童的天性,儿童在佩戴口罩时可能会对口罩进行扯拉、舌舔等行为,因此《规范》规定了口罩与面部接触材料不得印花或感色,对口罩材料化学物质残留要求和pH 值要求明显高于成人标准,特别是环氧乙烷限量要求≤2ug/g,可迁移荧光增白物不可检出。

有的生产厂家为了让口罩的外观吸引儿童,会对口罩的外层印感各种图案,对此,黄理纳特别强调,为了保证小朋友不被口罩感料沾感,《规范》将色牢度作为了考核指标,指标值参考GB 18401—2010《国家纺织产品基本安全技术规范》设定。

一般来说,儿童对某些事物总有好奇心,可能会发生例如拉扯功能部件、用绳带缠绕颈部、多次重复折叠鼻夹等非正常使用情况,《规范》的制定也充分考虑到了这一点。黄理纳介绍,基于儿童行为特点考虑,《规范》相比成人口罩标准增加了多项物理性能指标。如口罩上呼吸阀使用过程中不应脱落,口罩带不应使用系带式,在佩戴过程无明显的压迫感和压痛现象,对头部活动影响较小。同时规定了鼻夹应采用可塑性材质,长度≥5.5cm,鼻夹具有一定的耐折性等要求。他表示,《规范》充分考虑了儿童的行为特点对口罩佩戴安全性的影响。

需充分考虑风险防范

与成人相比,儿童对事物缺乏分析和判断能力,当危险来临时,可能由于缺乏自我保护能力和风险规避意识而受到伤害。比如对佩戴口罩过程中可能发生的皮肤过敏、追跳运动过程引起的呼吸不适、潮湿和水可能引起的窒息风险、不能正确佩戴口罩等潜在危险。对此,黄理纳介绍,《规范》也充分考虑到儿童自身危险意识较弱的情况,给出了相关警示内容,并要求生产企业必须明确标识。

据了解,目前儿童口罩分为防护口罩和卫生口罩。防护口罩以立体型为主,适用于中等污感或潜在中等风险环境,如雾霾、流感高发季的车站、公共交通、超市等场景。卫生口罩以平面型为主,可用于低污感或低风险环境如日常感冒、流感等事件时餐厅、教室、宿舍等场景。

根据儿童不同年龄段的发育特点,《规范》将儿童口罩分为大、中、小三个型号,可以满足儿童在不同年龄段时对口罩尺寸的需求。在安全和防护的前提下,让家长能够为儿童选择最合适的口罩。

国际首创逐步完善修订

在此次新冠肺炎疫情爆发前,我国甚至世界在儿童口罩标准方面均为空白。《规范》的发布可以说中国走在了世界前面,给其他国家制定儿童口罩标准提供了借鉴。

“不同国家的儿童在生活模式上可能会有差异,但是在一些行为特点和天性方面是有相同之处的,《儿童口罩技术规范》推荐性国家标准的发布,在口罩的使用材料和物理性能等方面,以及基本的安全理念和风险点影响是可以提供一定借鉴的。”黄理纳介绍。

一般来说,一项标准从发布到完善是一个长期过程,特别是像《规范》属于全球首发,发布后必定要经历一个逐步改进、逐步完善的过程。黄理纳希望消费者边使用、边提出建议,行业和儿童口罩生产企业边改善、边推进,共同促进儿童口罩这个产业健康发展。

儿童口罩佩戴建议

文/刘毅

1.新冠病毒经呼吸道飞沫和密切接触传播是主要传播途径。在相对封闭的环境中长时间暴露于高浓度气溶胶情况下存在经气溶胶传播的可能【引自《新型冠状病毒肺炎诊疗方案(试行第七版)》】。儿童口罩可有效阻隔飞沫、花粉、粉尘、微生物等颗粒物传播,减少气溶胶中病毒浓度,并防止空气中微生物、粉尘、飞沫、烟等颗粒物吸入。患有传染性呼吸系统疾病的儿童,应在老师/家长的指导下佩戴儿童口罩,如出现呼吸困难儿童不建议佩戴。

2.儿童心智不成熟,不能清晰认识佩戴“儿童口罩”的正确意义,家长及教师应正确引导,不能通过过度描述外在环境的恶劣情况达到让儿童佩戴口罩的目的,这可能使儿童过分依赖佩戴口罩获得的安全感、剧烈运动也不摘除口罩,导致心肺功能受到影响。为保证复课后减少病毒通过空气传播的几率,除提倡学生在教室中佩戴口罩,还应强调定期开窗通风,勤洗手,保持适当的社交距离也是防止病毒传染的重要措施。上体育课或剧烈运动时要及时摘除口罩。

3.家长及教师应帮助儿童用特殊标记标注口罩,避免戴错口罩导致的交叉感染。

注:刘毅为 GB/T 38880-2020《儿童口罩技术规范》起草人,首都儿科研究所附属儿童医院专家。

老师为同学调整佩戴口罩。

刘 基

兼顾舒适与防护

儿童口罩具备合格的防护性能是必要条件,舒适性和安全性同样是对儿童产品考核的重点要求

文/康佳媛

儿童口罩具备合格的防护性能是必要条件,舒适性和安全性同样是对儿童产品考核的重点要求。近日,GB/T 38880-2020《儿童口罩技术规范》起草人——北京市劳动保护科学研究所副研究员刘基从口罩的防护性和舒适性两方面对《儿童口罩技术规范》进行了解读。

规范检测方式确保防护需求

根据国务院应对新型冠状病毒感感的肺炎疫情联防联控机制《关于印发不同人群预防新型冠状病毒感感口罩选择与使用技术指引的通知》(肺炎机制发〔2020〕20 号)(以下简称《通知》),高风险区域工作人员使用医用防护口罩(GB 19083-2010)以及符合N95 或KN95 及以上标准的颗粒物防护口罩(GB 2626-2006);中等风险暴露人员使用医用外科口罩(YY 0469-2013),较低风险暴露人员使用一次性医用口罩(YY 0969-2013)。

刘基表示,相对于成人口罩,儿童口罩市场规模较小,不同年龄段儿童的尺寸规格相差较大。要生产出符合国家标准的儿童口罩,关键是要解决过滤和口罩材料问题,颗粒物过滤效率和细菌过滤效率是国际通用的呼吸用过滤材料评价指标。

国家标准《儿童口罩技术规范》中,对口罩过滤效率的要求是,儿童防护口罩(颗粒物过滤效率≥95%)与《通知》高风险区域工作人员使用的口罩的过滤效率要求一致;儿童卫生口罩(颗粒物过滤效率≥90%,细菌过滤效率≥95%)高于《通知》中等和较低风险暴露人员使用的口罩的过滤效率要求,从材料层面保证了口罩防护能力满足相应场所的防护需求。

从测试方法看,《儿童口罩技术规范》对材料的颗粒物过滤效率和细菌过滤效率的评价均基于现行国家标准和行业标准。其中,对颗粒物过滤效率要求使用浓度为不超过30 mg/m3,计数中位径(CMD)为(0.075±0.020)μm,粒度分布的几何标准偏差不大于1.86 的NaCl 颗粒物作为测试介质,气体流量为(85±4)L/min,且测试前需经过高低温和湿度预处理以考察存储及使用对口罩材料过滤效率的影响。

这一测试要求与符合N95 或KN95及以上标准的颗粒物防护口罩基本一致,与高风险区域工作人员使用医用防护口罩比较增加了高湿处理。对口罩细菌过滤效率的测试与我国现行行业标准YY 0469-2011保持一致。刘基分析认为,测试方法的一致保证了标准对口罩过滤材料过滤效率测试方法的科学性和与现行强制性国家标准和行业标准体系的一致性,便于口罩生产企业使用,也便于我国市场监管机构和产品检测检验机构执行。

《儿童口罩技术规范》对材料的颗粒物过滤效率和细菌过滤效率的评价均基于现行国家标准和行业标准

改进检测措施提升防护能力

防护效果是评价口罩在佩戴过程中对颗粒物的防护能力的技术指标,以规定条件下口罩阻隔颗粒物的百分数表示。国家标准《儿童口罩技术规范》中,与防护性能相关的性能指标包括颗粒物过滤效率、细菌过滤效率和防护效果,口罩的舒适性指标包括呼气阻力和吸气阻力指标,二者互相制约又都对口罩的有效佩戴起到显著作用。

儿童一次性防护口罩分层结构图。

据刘基介绍,防护效果由推荐性国家标准GB/T 32610-2016《日常防护型口罩技术规范》首次引入,目的在于降低传统口罩密合度(泄漏率)测试过程中出现的由测试人员引入的偏差,并能够通过长时间连续测试(1h)体现较长时间佩戴和较多的颗粒物暴露对口罩防护性能造成的影响。《儿童口罩技术规范》使用同一种方法测试防护口罩在实际佩戴过程中的防护能力,但对检测措施进行了三方面的改进:一是修改原标准中的固定式头模为活动式头模,引入了静止—摇头—点头—说话—静止五类动作模拟儿童佩戴口罩时的可能行为,并考察上述动作对口罩防护能力的影响,上述活动与强制性国家标准GB 2626-2006和GB 19083-2010 基本一致,保证了考察的全面性;二是修改呼吸频率为20 次/min,对应呼吸量为20L/min,高于6~9岁儿童短期呼吸量(16.5L/min),略高于中等强度运动条件下9~12 岁儿童的短期呼吸量(19.3L/min),保证了模拟头模的呼吸过程能够大致体现口罩使用者的呼吸特征;三是依据国家标准GB/T 26160-2010《未成年人头面部尺寸》对测试头模进行尺寸规范和分型,保证了测试头模的代表性。

刘基表示,这三方面的改进,使《儿童口罩技术规范》对儿童防护口罩防护效果的测试更为全面和科学。从指标要求方面,标准规定儿童防护口罩的防护效果应≥90%,与国家标准GB 2626-2006 中KN95 级别口罩的泄漏率要求相同(≤8%),保证了口罩的有效防护能力。

多角度分析满足舒适要求

舒适性要求(呼吸阻力)是考察口罩对使用者呼吸过程阻碍作用的主要指标,测试方法是将口罩佩戴于模拟头模上,测试规定流量条件下口罩引起测试系统的阻力的增加。

《中国人群暴露参数手册》给出了不同年龄儿童的短期呼吸量推荐值,该手册指出,在中等强度运动条件下,6~9 岁儿童短期呼吸量为16.5L/min,9~12 岁儿童的短期呼吸量为19.3L/min,12 ~15 岁(不含15 岁)儿童短期呼吸量为21.9L/min,其余运动强度下(轻度运动,静坐)呼吸流量均远低于该值。

国家标准《儿童口罩技术规范》中,规定呼吸阻力测试流量为(45±2)L/min,能够体现儿童的呼吸过程。同时测试使用符合未成年人尺寸的头模进行测试,保证了口罩的实际佩戴效果。据刘基介绍,标准制定过程中,标准编制组采用自愿参与的方式,对年龄为8~13 岁的12 名儿童进行了口罩佩戴和工效测试,根据儿童的实际配戴结果显示,以(45±2)L/min 流量进行测试,吸气阻力为70.56Pa 的口罩,有儿童表示有明显的憋闷感,参与阻力较低的口罩测试的儿童均无明显憋闷感。因此,标准编制组规定儿童口罩阻力,以45L/min 测试,吸气阻力不得大于45Pa,保证更低年龄儿童的佩戴安全。

综合来看,《儿童口罩技术规范》的发布,既为规范儿童口罩行业竞争秩序、加强市场监管提供了依据,也为儿童口罩生产企业提供技术支持和标准保障。尽管指标对口罩滤材提出了较高要求,需要滤料生产企业具备一定的技术实力和生产经验积累,但也为过滤材料企业加强专业理论、工艺技术、聚合物性能研究,进行相关装备技术改造提供了依据。

头模数据从何而来

文/刘太杰

现行《儿童口罩技术规范》中的头模数据,参考了GB/T 26160《中国未成年人头面部尺寸》国家标准。该标准是对我国各地区不同年龄、不同性别儿童进行大量测量数据基础上形成的标准,共采集了26000 余名儿童的头面部特征数据,基本上代表了我国未成年人头面部尺寸的特征。

目前中国标准化研究院作为全国人类工效学标准化技术革员会秘书处承担单位,一直保存着中国未成年人头面部的原始三维点云数据,可以根据儿童头模的建模需要,随时为儿童头模提供技术支持。

我国未成年人头面部尺寸的测量始于2006年,采用的是非接触式人体测量方法,采用的设备是国际最领先的德国产三维激光人体扫描仪和头部扫描仪,测量方法见GB/T 23698。这种测量方法安全高效,可以避免对活泼好动的儿童产生伤害。根据测量方法要求,进行头部数据采集时,采用非接触式三维扫描方法获取。数据采集前,按标准要求,用医用网帽将儿童的头发套紧压住,以保证数据的准确性。

注:刘太杰为 GB/T 38880-2020《儿童口罩技术规范》起草人,中国标准化研究院、全国人类工效学标准化技术委员会高级工程师。

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