口罩應(yīng)該如何選擇（二）

能起到病毒防護(hù)作用的口罩主要有醫(yī)用外科口罩和N95口罩。國(guó)家YY 0469-2004《醫(yī)用外科口罩技術(shù)要求》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，醫(yī)用外科口罩須達(dá)到的重要技術(shù)指標(biāo)包括過濾效率、細(xì)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(duì)空氣動(dòng)力學(xué)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(xì)菌過濾效率：在規(guī)定條件下，對(duì)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(xì)菌過濾效果的標(biāo)準(zhǔn)就是第二條，金黃色葡萄球菌細(xì)菌氣溶膠過濾效率不低于95%，這也就是N95概念的由來(lái)。因此N95口罩雖然不是醫(yī)用口罩，但是滿足過濾效率滿足95%的標(biāo)準(zhǔn)，且能更好地貼合人體面部，所以也能起到很好的病毒預(yù)防作用。

而給這兩種口罩帶來(lái)病毒過濾作用的主要材料就是極細(xì)密且?guī)ъo電的內(nèi)層過濾布——熔噴無(wú)紡布。熔噴無(wú)紡布主要材質(zhì)是聚丙烯，是一種超細(xì)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(wú)紡布后，會(huì)被靜電吸附在無(wú)紡布表面，無(wú)法透過。這就是這種材料隔絕病菌的原理。粉塵被超細(xì)靜電纖維捕捉住后，極不易因清洗而脫離，且水洗亦會(huì)被破壞靜電的吸塵能力。因此這種口罩只能一次性使用。

醫(yī)用外科口罩一般是由三層無(wú)紡布制成。材料是紡粘無(wú)紡布+熔噴無(wú)紡布+紡粘無(wú)紡布。也可以一層改用短纖改善皮膚觸感，即ES熱軋無(wú)紡布+熔噴無(wú)紡布+紡粘無(wú)紡布?？谡滞鈱泳哂蟹里w沫設(shè)計(jì)，中層過濾，內(nèi)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(wú)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(lái)比平面口罩更厚一些，其防護(hù)效果至少能達(dá)到95%。幾層口罩，在口罩的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 32610中并沒有規(guī)定，如果是醫(yī)療用口罩，至少應(yīng)該是3層，即我們說(shuō)的SMS（2層S層和1層M層），目前國(guó)內(nèi)最高的層數(shù)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(tái)進(jìn)口的無(wú)紡布設(shè)備價(jià)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(gè)無(wú)紡布結(jié)構(gòu)，對(duì)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(xì)，在2微米（μm）左右，所以只有紡粘層直徑的十分之一，這個(gè)對(duì)防止細(xì)菌、血液滲透其至關(guān)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?yōu)楸∧?，就基本上不透氣了，病毒是阻隔了，但人也無(wú)法呼吸了。所以，這也是一個(gè)技術(shù)問題。

為了更能說(shuō)明問題，我們將紡粘層S纖維，熔噴層M纖維和頭發(fā)做一個(gè)對(duì)比圖如下,頭發(fā)直徑的1/3，接近紡粘層纖維，而頭發(fā)直徑的1/30，和熔噴層M纖維直徑接近了，當(dāng)然，研發(fā)人員還在開發(fā)更細(xì)的纖維，來(lái)保證更好的抗菌阻隔性。

這是常見的醫(yī)用口罩，主要由三層無(wú)紡布組成。內(nèi)層是普通無(wú)紡布；外層是做了防水處理的無(wú)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(jīng)過駐極處理的聚丙烯熔噴無(wú)紡布；最后生產(chǎn)完畢后要經(jīng)過環(huán)氧乙烷消毒并靜置7天揮發(fā)毒性，經(jīng)過密封包裝，裝箱運(yùn)走。

醫(yī)用口罩的核心材料，就是駐極處理之后的聚丙烯熔噴無(wú)紡布。請(qǐng)務(wù)必記住這兩個(gè)關(guān)鍵詞，因?yàn)檫@是過濾新冠病毒氣溶膠的關(guān)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(duì)不會(huì)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(xù)生產(chǎn)，不會(huì)斷供，這也是央企的擔(dān)當(dāng)（當(dāng)然民企也不愿意停工，因?yàn)橥９ぞ偷⒄`生產(chǎn)，耽誤掙錢）。

從化工廠生產(chǎn)出來(lái)的聚丙烯顆粒就長(zhǎng)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(jià)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(wàn)元左右。

2. 聚丙烯纖維生產(chǎn)

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

2019年國(guó)內(nèi)聚丙烯纖維的產(chǎn)量約為170萬(wàn)噸，其中能用于口罩的高熔聚丙烯纖維約為95萬(wàn)噸。生產(chǎn)單位就有我們中石化的鎮(zhèn)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(yīng)對(duì)疫情，中石化部分煉廠已經(jīng)開始調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃，將于2月開始不斷增產(chǎn)高熔指聚乙烯纖維料，獨(dú)山子石化也隨時(shí)待命等待調(diào)整。所以這部分材料主要是庫(kù)存不足，產(chǎn)能上來(lái)以后，PP纖維的原材料供應(yīng)絕對(duì)充足，只要路不斷就行。

無(wú)紡布的生產(chǎn)商需要從經(jīng)銷商或者化工廠那里采購(gòu)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(wú)紡布生產(chǎn)商的城市封路，就意味著原材料的供應(yīng)被切斷了，那還怎么生產(chǎn)？聚丙烯纖維多少錢呢？阿里巴巴上查到的零售價(jià)是10000元/噸，數(shù)量級(jí)不會(huì)差。有各大央企在，聚丙烯纖維不會(huì)缺貨，價(jià)格也不會(huì)飛漲的，大家可以放心。

3. 熔噴無(wú)紡布生產(chǎn)

熔噴法（Melt Blowing）屬于聚合物擠壓法非織造工藝，是1954年美國(guó)海軍為了收集核試驗(yàn)產(chǎn)生的放射性微粒研制的超細(xì)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(shè)備。

工藝原理，就是用高速熱空氣對(duì)模頭噴絲孔擠出的聚合物熔體細(xì)流進(jìn)行牽伸，由此形成超細(xì)纖維并凝聚在凝網(wǎng)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(chǎn)的無(wú)紡布，纖維的隨機(jī)和隔層交叉排列，形成了熔噴材料多彎曲通道結(jié)構(gòu)，這樣顆粒物（新冠病毒氣溶膠）才會(huì)與纖維產(chǎn)生碰撞而被滯留。

劃重點(diǎn)：醫(yī)用口罩的過濾機(jī)制是布朗擴(kuò)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(chǎn)的無(wú)紡布自然具有的特性，過濾性約為35%；這是達(dá)不到醫(yī)用口罩要求的，我們需要對(duì)材料進(jìn)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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