口罩设计研究论文

厦门瓶子科技解密口罩的异味原因

目前无纺布口罩存在的异味问题，总有消费者屡屡抱怨。通过消费者对天猫各大主流品牌无纺布口罩的评价可以得出结论：口罩异味严重是目前这类产品亟待解决的一个痛点，是消费者的需求点。

那么口罩的异味的前因后果是什么？

1 首先从原材料说起

主流无纺布口罩的材质是PP无纺布。 而PP无纺布的原材料是聚丙烯。PP无纺布是通过聚丙烯粒料或者粉料通过拉丝形成的。 聚丙烯的理化性质通过下图可以看到

原来聚丙烯是无臭无毒的。那么问题来了，口罩为何有异味？

还是接着原材料聚丙烯粒料来说，聚丙烯粒料的生产过程涉及非常多的技术要求，总的来说聚丙烯粒料在生产的过程中由于自身降解和各种添加剂的使用，导致聚丙烯粒料就有了异味（论文参考：洛阳石化聚丙烯有限责任公司中图分类号TQ325.14）至于异味成分，下文会提及。

到现在为止我们得出的结论是，原来口罩异味是因为无纺布有异味，无纺布有异味是因为其原材料聚丙烯粒料有异味。

那么可以改善这个问题吗？答案是可以的，中国在聚丙烯领域已经有很高的技术水准，中石化，中石油的聚丙烯粒料品质就很好了。国外的埃克森美孚的聚丙烯粒料也是相当的好。当然口罩异味的成因不是单单原材料的问题。下文会逐步提到。

到此我们初步得出结论是：改善原材料来源可以改善原材料的异味问题。我的观点是：无纺布工厂全国很多家，生产聚丙烯粒料的也有很多家。找个技术水平过硬的无纺布厂商，并且其聚丙烯粒料来源严格要求，（中石油，中石化，或者埃克森美孚等大型石化企业）。才能生产出“低异味”的无纺布。

然而国内同时做到这2点的无纺布供应商非常少。因为对于整个无纺布行业来说，运用于口罩方面的无纺布数量占比不大， 而其他这些无纺布运用的场合对于本身的异味水平要求不是很高，所以价格低廉的聚丙烯原料粒就“凑合能用”。我咨询过无纺布行业的人士，由于无纺布行业竞争相当激烈，普遍一吨无纺布的利润居然压低至1000元左右，如果选用好的聚丙烯原料粒，一吨的成本要加500元，直接砍去50%的利润。 也就导致了除非客户明确要求使用好的聚丙烯原料粒，否则他们是不会去增加这部分成本。 最终结果就是这些无纺布用在口罩上面时，所导致的异味问题。

那我们开始引入第二点，我上文也提到了，为何无纺布供应商除了原料来源出色之外，还需要自身技术过硬呢？

还是接着聚丙烯粒料来说，聚丙烯在150度以上就会发生断链，生成一系列的氧化产物，而这些氧化产物恰恰是异味的来源之一。添加剂使用不当，催化剂残留等，都会产生异味。要控制异味产生，需要高效挥脱设备，控制添加剂使用量和使用品类，控制催化剂残留等，我就不多做描述。（可参考论文：宁夏工程技术 2013年6月第12卷第2期） 所以需要有相当规模和技术条件的供应商。 个人在长期接触过程中了解到出色的无纺布供应商，是有自己独特的加工方式来降低这个问题的产生。

至此我们得出的结论是：有了优秀的粒料的同时，还必须要有优秀的加工粒料的技术，才能保证生产的PP无纺布具备“低异味”的水平。 成品无纺布低异味的，我在国内只找到了2家。

接下来我们来研究下，假如我拿到了优秀的“低异味”无纺布是否就能解决口罩异味的问题？ 答案是否定的。

首先，无纺布本身具有很强的吸附周围气味的能力，在储存和运输的过程中如果发生不当，这个无纺布就会有异味。这就涉及到生产厂家至少需要单独的储存无纺布的仓库，并且实现良好的保存，不潮湿，不发霉，不发生虫蛀。这是第一点。

第二点，假设保存运输良好，离“口罩低异味，或者无异味” 也还有一段路要走。 那我们就来说说，到底有什么东西还在影响着无纺布的异味问题？------生产！

第三点，生产问题。这是个不可忽略的重要环节！

目前无纺布的成型工艺是超声波焊接，在没有其它的加工技术出来之前，我们只能用这个方法来加工。那么这个加工方式是否会对异味问题有影响？答案是肯定的。

那我们就来说说到底是怎么个影响？

我们先来看几个图片（表1参考论文：《材料科学与工艺》2004,11（3）：311-314）

也就是说，当温度高于420度时，聚丙烯全部分解了，分解的过程掺杂氧化反应，会生产一些列刺激性气体。 而超声波焊接的瞬间温度无法测量，业内人士的观点是下面这样的

可以大概理解“相差几百度，甚至更高”这个温度区间应该覆盖了聚丙烯的分解临界温度。产物会有刺鼻的油味。

因为这个温度无法提供有效的论文和实验数据作证，其靠谱程度不是很高。那我们再来看一组图片，和上文一直提到而未交代的异味成分到底是什么。（以下图片参考文献：《河南化工》，2008,24（11）：43-45）

聚丙烯在空气存在的情况下，更确切的说，是在有氧气存在的情况下，150度就开始热氧化产生如此多的异味气体。值得一提的是，超声波焊接成型，必须融化无纺布，也就是融化聚丙烯，而聚丙烯的融化温度如下图所示：

也就是说，口罩焊接温度至少维持在160度以上，一般是240度进行焊接。 只要口罩能焊接成型，就必定存在高于150度的热氧化温度，（一般240度进行焊接，刚好是理想的热氧化温度）必定产生热氧化产物，产生诸多异味小分子。 如果温度控制不好，如上文提到的超过420度，就已经完全分解。产生刺鼻油味。

另外，某些工厂习惯进行紫外线消毒，出发点是好的，但是紫外线能够破坏聚丙烯的化学键，断键之后与氧结合，产生醛，酮等物质。所以部分卖家经常讲的，这是消毒的味道，紫外线对无纺布进行消毒是能产生味道，但是消毒消毒，毒性更大了。无论是否消毒，统统将异味说为消毒的味道的现象很多，实则也是无奈之举，因为不知道为何有异味。

至此我们得出结论：口罩异味原因有以下几点

1 无纺布的原材料聚丙烯粒料有异味

2无纺布生产过程不当，无纺布有异味，

3无纺布储运不当，工厂环境限制，摆放半成品空间有异味，导致吸附环境异味。

4生产工艺限制，聚丙烯热氧化现象和聚丙烯完全分解现象存在，导致有异味。

至此，我们来详细研究下重点！口罩异味成分以及潜在的伤害。

首先是无纺布的原料聚丙烯粒料如果来源不当，原料粒能产生的有害气体（参考文献：河南化工2007年第24卷）

其次，假设聚丙烯原料粒正常，低异味，那么在无纺布生产过程（下文的PP制品加工）中产生这些有害气体

（参考文献：宁夏工程技术，第12卷第二期）

第三：假设前面2个都不存在，那么在做口罩的过程中会产生这些气体

（参考文献：洛阳石化聚丙烯责任有限公司471012）

综合这3部分的产物研究发现，最终口罩上的异味主要成分是羰基化合物，甲醛，乙醛，酮，醇，酸，苯乙酮等等 而这些气体合称 VOCS 有机挥发性气体，对人体有害是毋庸置疑的。 所以，有异味可以从另外一方面来说，是有毒。

个人观点：说口罩有毒，骇人听闻，但的确有这么多期刊论文，通过实验的方法得出这个结论。这些期刊论文所带来的研究成果，很大一份已经应用在无纺布制造工艺上。然而所要求的技术条件比较高，很少无纺布厂家能做到。无纺布应用领域很广，这些成果再要应用到口罩上面可能口罩届还没意识到。另外这些研究成果也有在口罩上出现一部分（我不清楚是有心的还是巧合）但系统运用这些研究成果，并且提供解决方案的几乎没有。导致目前口罩市场异味严重的口罩占了相当高相当高的比例。

口罩它有毒，但有毒气体成分是否浓度已经达到可以危害人体健康的程度，要具体情况具体分析，如果人能明显感觉到口罩内的异味让自己不适，恶心，无法接受，那就具备一定的毒害了。职业原因，我个人经常佩戴口罩感受异味程度以及阻力大小，我有鼻炎，我经常一做这事儿，鼻子就堵住了。直到我发现了这些，我才知道为何我鼻子会堵。并且久的话，喉咙还会痛。我是相当用力的吸，我吸入了那些气体。

是否可以通过检测手段来判定口罩内部的气体浓度？个人认为难度较大！国标里面有讲到口罩的原材料必须对人体无害，但不知道就算原材料无害，咱加工一下，就有害了。而且国标里面对这点只是一句话带过，没有进行深入的分析。

口罩内部的这些挥发性气体分为2部分，一部分是无纺布产生的表层气体，一部分是焊接产生的焊接气体，表层气体容易充满包装袋，通风即可祛除表层的部分异味。 而焊接线和另外几层布料则被包裹封闭在里层，无法短时间扩散，并且挥发过程时间很长。

口罩作为保障健康的产品，我希望首先它本身要无害。孕妇和儿童，老人，体弱者，这些人能承受的浓度不管高低，尽量做到最低，甚至没有是最好的。我不是在危言耸听，我亲身体会。

做口罩勿忘初衷！

设计师朱桦认为，口罩本身就是要解决由于环境污染而导致的问题，所以产品本身更应该注重环保概念，TOTOBOBO的产品在设计中融入了3R原则： TOTOBOBO口罩包装一直践行着简洁、实用的原则(源头减废)。同时特意将口罩设计成重复使用(再利用)，只需更换滤片。 由于一开始就希望口罩可以适合儿童佩戴，所以经过反复构思，最终设计出使用者可以自行热塑和剪裁的DIY口罩。这一点除克服了口罩大小的问题，同时也有效解决了口罩密封性问题。 由于口罩是透明材质，使用者可以通过口罩边沿的颜色判断，口罩是否漏气，这一点也大大降低了专业口罩密封性检测的门槛。

有内衬的含竹炭的效果还是比较好的，你可以去网上搜一下。