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如何自制有一定防护效果的口罩(附手绘版),这要从医用口罩的抗菌原理说起
原创 , 图片25
2020-2-10 21:05


有人分析过,目前全国口罩的日需求最少在1.5亿个:


那么我国到底每天能生产多少口罩呢?以下截图是中国新闻网2月5日公布的日产量,“口罩日产量已经达到1480万只,其中n95的口罩达到11.6万只”

看了这组数据对比,也就理解了为什么口罩现在全国甚至全世界关注的硬通货。为什么国人买空了全球市场上的口罩仍无法阻止国内外口罩价格疯涨、网上骗子和微商横行。我们这些不上前线但是要正常工作生活的普通人该怎么办?

自制的口罩质量能过关吗?

于是我研究了无数篇口罩文和视频后的自救方案后,收获以下的重点和结论:

_

划重点 

1、口罩至少为三层结构,即SMS层。

2、其中M层最有价值,能有效阻隔病菌的M层。

3、能有效阻隔病菌的M层叫Meltblown熔喷无纺布,但是不做静电处理一样没啥用。

4、做过驻极处理的M层具有静电吸附功能,这样才能有效阻隔95% 0.3微米的颗粒。

5、酒精、干蒸、湿蒸都会破坏静电吸附功能,口罩只能挂着吹吹风。

3层结构的医用口罩解析图 茅根妈妈绘图

总结

寻找M层的材料应从

静电吸附功能的滤棉无纺布出发。

参考文章:

中国能生产多少口罩?解析从石油到医用口罩的制造流程 (任易)

日本专家教你戴口罩 (林萍在日本)

怎样自制高效的医用外科/防护口罩 (熊猫先生/知乎)

N 95口罩能否通过喷洒酒精的方式重复使用?(知乎)

扫描电镜图解哪种口罩能保护好您和家人 (仪器信息网)

看完口罩真实供需数据后,我人直接就傻了...

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医用口罩抗菌原理 

可起到病毒防护作用的口罩主要有医用外科口罩和N95口罩。

新型冠状病毒直径约60-140nm(0.06~0.14微米)。医用外科口罩对于0.3微米级的微粒过滤效率只有30%,但由于病毒、细菌等病原在空气中不能孤立存在,必须依附于尘埃、飞沫等微团,因此也可以提供有效的病毒防护。

N95口罩的0.3微米级的微粒过滤效率可达95%以上,且能更好地贴合人体面部,所以能起到更好的病毒预防作用。

这两种口罩带来病毒过滤作用的主要材料就是极细密且带静电的M层过滤布——熔喷无纺布Metlblown。

医用口罩的过滤机制是布朗扩散、截留、惯性碰撞、重力沉降和 静电吸附。前四种都是物理因素,就是熔喷法生产的无纺布自然具有的特性:过滤性约为35%。

因此光有熔喷布是达不到医用口罩要求的,我们还需要对材料进行产生静电吸附功能的驻极处理:让纤维带上电荷,用静电捕获新冠病毒所在的气溶胶。

通过荷电纤维的库仑力实现对新冠病毒飞沫(气溶胶)的捕获,让过滤材料表面更开阔,对微粒的捕获能力更强,而材料处理后的电荷密度越大加,对颗粒的吸附和极化效应就越强。所以, 过滤层的熔喷无纺布过滤材料,必须要经过驻极处理,才能在不改变呼吸阻力的前提下,实现95%的过滤性,才能有效防病毒。

医用口罩生产后还需用环氧乙烷消毒并且静置7天解析环氧乙烷,才能被认定为合格的、安全的、可用于隔离新冠病毒传播的。

扫描电镜下的一次性医用口罩剖面 图片来源:仪器信息网

扫描电镜下的N95口罩剖面 图片来源:仪器信息网

经过驻极处理的熔喷无纺布主要材质是聚丙烯,可以捕捉粉尘。

聚丙烯(PP)原料

含有肺炎病毒的飞沫靠近熔喷无纺布后,会被静电吸附在无纺布表面,无法透过。这就是这种材料隔绝病菌的原理。

图片来源:仪器信息网

熔喷无纺布的纤维直径在0.5-10微米之间 (新型冠状病毒直径约0.06~0.14微米),孔隙对比纳米级的病毒显得巨大无比。

因此,要想成功捕捉病菌病毒就要依靠静电了。

由于粉尘被超细静电纤维捕捉住后,极不易因清洗而脱离,且水洗亦会被破坏静电的吸尘能力。因此这种口罩只能一次性使用。 

静电处理过的熔喷无纺布过滤层怕水怕热怕酒精。所以各种干湿蒸晒太阳吹风的消毒方法都会或多或少破坏了过滤层的静电以及纤维结构,使过滤性能直线下降。

医用外科口罩和N95杯型口罩的构成

我们现在已经知道了医用口罩的核心材料就是 驻极处理 (使无纺布产生静电吸附能力的一种处理方式)之后的 聚丙烯熔喷无纺布。 

口罩基本都是三层的,带有病毒的颗粒到达核心材料区就被阻隔了 

SMS 结构对各种物质的阻隔效果示意图 茅根妈妈绘图

口罩三层结构每一层的功能不同:

外层具有防飞沫设计,

中层过滤,

内存吸湿。

SMS 结构对各种物质的阻隔效果示意图 茅根妈妈手绘 

N95杯型口罩的三层结构分别是:

外层的针刺棉(也就是不织布);

中层的40克(每平方克重)甚至更重的熔喷无纺布及

内层的纺粘无纺布组成。

医用外科口罩的三层结构分别是:

外层纺粘无纺布;

中层20克(每平方克重)熔喷无纺布;

内层纺粘无纺布

N95口罩和一次性医用口罩结果对比茅根妈妈手绘

可代用材料

可代用材料茅根妈妈手绘

口罩外层

先看外层的功能就是阻隔液体飞溅,N95的材质是针刺棉(不织布),一次性医用是纺粘无纺布,均没有特殊的技术要求。

因此,外层材料可以使用比较厚实的梭织布,医用一次性床单,医疗器械包布、不易损烂的厨房纸这类。

医疗器械包布

医用一次性床单

最重要的M层

N95熔喷无纺布几乎已经买不到了。

不过我也不敢买,前面说过了熔喷布要做驻极处理才有用,所以我购买了3米一卷的3M空调静电滤网。

3M的空调静电滤网

网上有人推荐吸尘器的纸袋,可以过滤掉0.3微米的颗粒;另外,市面上有很多静电除尘纸,但是担心其生产的卫生状态,所以不太推荐。

水刺无纺布除尘纸,孔隙更大了

网上这几日盛传乳垫、姨妈巾阻隔,我查了一下也是SMS结构,甚至是SMMS结构,但是乳垫和姨妈巾中的高分子锁水夹层和熔喷布的病毒阻隔机理不一样,也未标明是否使用了静电处理,厂家也没有提供数据表明夹层可以阻隔微米级甚至纳米级的病菌病毒。上述,我都不太敢推荐。

内层材料

可能是最容易办到的, 医用纱布或者纸巾都可以,如果有棉布口罩那么内层的材料就可以省却,直接每天煮沸消毒棉布口罩就可以了。 

耳带

推荐女生使用的素色发圈,比裸露的橡皮筋更亲肤。

鼻夹金属条

从旧的口罩上拆下,或者用细的电线导线

订书机

代替缝纫机和手工。

自制方法

我特地拆了三个规格的一次性医用口罩,分别是:

儿童款(3-6岁)12.5cmX8cm

女子款 14cmX9cm

男子款 16cmX9cm

一次性医用口罩的三个规格 茅根妈妈手绘

裁剪尺寸,以女子款为例,分别是:

S1和M层同样大小,17cm宽,17cm高;

S2层要包住上下两边,要预留1.5cm每边,所以略高3cm:17cm宽,20cm高。

三个规格口罩的裁剪尺寸 茅根妈妈手绘

制作方法如图:

1、将S2/M/S1层,依次平铺,S2层上下各留1.5cm

2、将从旧口罩上拆下的金属条放在S1层的上边

3、将S2层向下折叠包住金属条后,上下包边并用订书机钉住,手工复合层完工。使用订书机时注意正反面,反面钉应向外,否则会摩擦皮肤 (提示:金属钉可能含镍,会引发皮肤不适,建议不怕麻烦的话,请使用手工)

4、将手工复合后的SMS层折叠到预设高度,用订书机固定褶皱

5、在侧面放置发圈后再翻折形成一条发圈的通道,并固定于口罩上

口罩的制作方法 茅根妈妈手绘

6、使用时有两个小tips

Tips-1

日本的医生提醒使用前记得在中间折叠一下,这样做可以使得口罩更加贴合面部。

使用时有两个小tips之一茅根妈妈手绘

Tips-2

可以用纸箱的提手拉着耳带以缓解长期佩戴引起的耳廓不适。

使用时有两个小tips之一茅根妈妈手绘

结语

这个自制口罩对我们有没有用?

那肯定比没有或比下面这个明显缺失了最重要的M层安慰罩靠谱多了。

图片来源:网络

这个自制口罩对医护人员和社区一线人员有没有用? 
当然没有用,未来很长一段时间,全球都会口罩短缺,口罩的日产能和日消耗量的缺口是十倍数级的,我们后方的人如果非必要就尽量不要出门,不要同医护和社工抢口罩,我们抢到的是他们的盔甲和盾牌。 

请把最好的物资留给前线为全人类战斗的勇士,他们决不能裸奔。 

最后,献上手绘图两张:


自制口罩 茅根妈妈手绘


回应6 收藏36 举报
8月前
看到这个日需个数心脏疼。😓😱😱😱😱
8月前
这也太专业啦!
8月前
口罩专业户的赶脚
8月前
谢谢分享👍👍👍
8月前
太厉害了
发布
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