叶琼

[通标标准技术服务（上海）有限公司，上海200233]

0 引言

2020年一场突如其来的新冠疫情席卷了全球，一时之间口罩成为最火爆最抢手的商品，国内外市场上均出现了“一罩难求”的现象，口罩价格更是持续走高，随后大大小小的口罩厂如雨后春笋般出现。市场上各式各样的口罩层出不穷，质量也良莠不齐，而口罩作为阻挡细菌病毒传播的有效工具，其质量备受社会各界的关注。

从用途上，可以将口罩分为医用口罩和非医用口罩两大类。对于普通消费者而言，通常购买和使用的是非医用口罩，也就是个人防护口罩。对于不同用途的口罩，虽然其技术要求和适用范围均有差异，但是口罩的防护能力及穿戴舒适度是最受消费者关注的两个方面[1-2]。本文研究了市面上几种常用不同结构类型的口罩，对其材料及结构进行了分析，并依照标准GB/T 2626—2019《呼吸防护 自吸过滤式防颗粒物呼吸器》（以下简称GB/T 2826）分别研究了各结构类型口罩的盐性颗粒物过滤效率、吸气阻力、呼气阻力，希望研究结果可为消费者选择合适的口罩提供有效的帮助。

1 试验

1.1 仪器

PMFT 1000 过滤效率测试仪、FFZ 372 呼吸阻力测试仪。

1.2 试样选择

根据口罩的样式及所用的不同材料，较为常见的有传统的棉纱口罩、布口罩、一次性平面口罩、带呼吸阀的KN95 口罩以及不带呼吸阀的KN95 口罩。本文收集了上述每种类型口罩各5 只进行研究。

1.3 试验方案设计

1.3.1 口罩材料及结构

对选用口罩试样的每层材料进行分析，了解不同类型口罩的构造差异，详见表1。

表1 不同类型口罩结构分析

由表1可知：棉纱口罩由多层（超过10层）机织面料组成；布口罩通常分为两种，一种是由外层机织面料+内层针织面料组成，一种是在两层面料中加入一层熔喷非织造布；一次性平面口罩通常为三层结构，内外层为纺黏非织造布，夹层为熔喷非织造布；对于KN95 口罩，不考虑是否有呼吸阀，材料结构比较接近，一般有4 层或5 层结构，4 层结构为内外层的纺黏非织造布以及夹层的热风棉和熔喷非织造布，而5层结构的差异主要在于夹层会再多一层熔喷非织造布。

1.3.2 盐性颗粒物过滤效率试验

颗粒物过滤效率是指在规定的检测条件下口罩滤除目标杂质的百分比，是决定口罩防护性能的关键因素。颗粒物过滤效率分为盐性颗粒物过滤效率和油性颗粒物过滤效率。

试验参照GB/T 2626测试试样的盐性颗粒物过滤效率。配制NaCl 盐溶液，使其产生颗粒物质量浓度不超过 200 mg/m3，计数中位径为 0.075 μm 的气溶胶，使用适当的夹具对口罩进行夹持，在温度为25 ℃、相对湿度为30%的环境下，在检测流量为85 L/min的条件下，用PALAS PMFT 1000 对口罩进行颗粒物过滤效率测试，并记录其过滤效率。

1.3.3 吸气及呼气阻力试验

吸气及呼气阻力是指呼吸过滤时过滤层对过滤气体流动的阻力。口罩在佩戴时需完全遮住口鼻，若口罩的吸气及呼气阻力过大，会严重影响人体的正常呼吸，长时间佩戴或剧烈运动时会导致吸入氧气不及时而产生缺氧，对呼吸系统造成伤害。

参照GB/T 2626 测试试样的吸气和呼气阻力。在85 L/min的通气量下，将样品以气密性的方式佩戴在匹配的试验头模上分别测定，并记录最大的吸气和呼气阻力。

2 结果与讨论

2.1 不同类型口罩盐性颗粒物过滤效率结果比较

不同结构类型口罩的盐性颗粒物过滤效率结果见图1～图5。

图1 棉纱口罩盐性颗粒物过滤效率测试结果

图2 布口罩盐性颗粒物过滤效率结果

图3 一次性平面口罩盐性颗粒物过滤效率结果

图4 带呼吸阀的KN95口罩盐性颗粒物过滤效率结果

图5 不带呼吸阀的KN95口罩盐性颗粒物过滤效率结果

由图1～图5 可以看出：棉纱口罩的盐性颗粒物过滤效率仅10%，几乎没有过滤效果；不含熔喷非织造布夹层的布口罩（样品1和2）的盐性颗粒物的过滤效率可达到25%，而含熔喷非织造布夹层的布口罩（样品3和4）对盐性颗粒物的过滤效果明显提升，结果可达95%；含有熔喷非织造布夹层的一次性平面口罩的盐性颗粒物过滤效率也可达到95%；对于KN95口罩，夹层材料含有热风棉和熔喷非织造布，其盐性颗粒物过滤效率超过97%；由于呼吸阀本身是单向的，是否带呼吸阀对盐性颗粒物的过滤效果几乎没有影响，但含有熔喷非织造布的层数越多，口罩的过滤效果会越好，含有2 层熔喷非织造布的KN95 口罩（样品4 和5）过滤效率可达99%以上。综上可知，熔喷非织造布对盐性颗粒物的过滤效率会产生非常直接的影响。

2.2 不同类型口罩吸气阻力结果比较

不同结构类型口罩的吸气阻力测试结果详见图6～图10。

由图6～图10可以看出：棉纱口罩的吸气阻力一般低于20 Pa；不含熔喷非织造布的布口罩的吸气阻力可达100 Pa，而夹层含有熔喷非织造布的布口罩的吸气阻力明显增加，可达到130 Pa；一次性平面口罩的吸气阻力与夹层含有熔喷非织造布的布口罩结果相当；由于呼吸阀在吸气时的负压会自动关闭阀门，以避免吸入外界污染物，因此是否带呼吸阀对KN95 口罩的吸气阻力没有太大的影响，但是随着熔喷非织造布的层数增加，其吸气阻力会明显提升，含有一层熔喷非织造布时的吸气阻力超过150 Pa，而含有两层熔喷非织造布时吸气阻力会提高到250 Pa。可见，熔喷非织造布对吸气阻力会产生明显的影响。

图6 棉纱口罩试样吸气阻力结果

图7 布口罩的吸气阻力结果

图8 一次性平面口罩的吸气阻力结果

图9 带呼吸阀的KN95口罩的吸气阻力结果

图10 不带呼吸阀的KN95口罩的吸气阻力结果

2.3 不同类型口罩呼气阻力结果比较

不同结构类型口罩的呼气阻力测试结果详见图11～15。

图11 棉纱口罩的呼气阻力结果

图12 布口罩的呼气阻力结果

图13 一次性平面口罩的呼气阻力结果

图14 带呼吸阀的KN95口罩的呼气阻力结果

图15 不带呼吸阀的KN95口罩的呼气阻力结果

由图11～15 可以发现：棉纱口罩的呼气阻力一般低于20 Pa；不含熔喷非织造布的布口罩呼气阻力在100 Pa以下，而夹层带有一层熔喷非织造布的布口罩，呼气阻力会增加至130 Pa，和带有一层熔喷非织造布的一次性平面口罩的呼气阻力接近；带呼吸阀的KN95口罩，呼气阻力比含一层熔喷非织造布的布口罩及一次性平面口罩的都小，仅可达到80 Pa，这是由于呼吸阀在呼气时排出气体的正压能将阀片吹开，以迅速将体内废气排出导致的；不带呼吸阀的KN95口罩，呼气阻力会大大增加，含有一层熔喷非织造布时的呼气阻力可达130 Pa，含有两层熔喷非织造布时的呼气阻力会增加至190 Pa。可见，熔喷非织造布对呼气阻力也会产生明显的影响。

3 结论

（1）熔喷非织造布对口罩盐性颗粒物的过滤效率会产生直接的影响，含有熔喷非织造布夹层口罩的盐性颗粒物过滤效率可达到95%，且非织造布的层数越多，其过滤效果会越好。而不含熔喷非织造布的布口罩及棉纱口罩对盐性颗粒物无法起到过滤作用。

（2）棉纱口罩的吸气及呼气阻力最小，仅为20 Pa，无熔喷非织造布的普通布口罩的吸气和呼气阻力约为100 Pa，而含一层熔喷非织造布的布口罩和一次性平面口罩的吸气及呼气阻力与常规布口罩相比稍有增加，约130 Pa。对于KN95口罩，在保持较高过滤效果的同时，呼吸阀可以有效降低口罩的呼气阻力。

（3）含一层熔喷非织造布的布口罩、一次性平面口罩、带呼吸阀的KN95 口罩拥有良好的过滤效果，同时相对小的吸气和呼气阻力使得这类产品保持了良好的舒适度，可满足消费者日常的防护需要；不含熔喷非织造布的布口罩及棉纱口罩虽然有良好的舒适度，但对盐性颗粒物无法起到过滤作用；不带呼吸阀的KN95口罩拥有良好的过滤效果，但穿戴舒适度却是5种口罩中最差的。