过滤芯、可清洗且可重复使用的抗菌口罩以及其制品的制作方法

过滤芯、可清洗且可重复使用的抗菌口罩以及其制品
1.相关申请的交叉引用
2.本实用新型要求2020年3月27日提交的、申请号为63000738、发明名称为“可清洗且可重复使用的抗菌口罩”的美国临时专利申请的优先权，该临时申请的全部内容通过引用以其整体并入本文。
技术领域
3.本实用新型涉及一种可清洗且可重复使用的口罩及其制备方法和应用。更具体而言，本实用新型涉及一种可清洗且可重复使用的抗菌口罩用过滤芯、可清洗且可重复使用的多层抗菌口罩及其制备方法、制品、包装以及应用。


背景技术：

4.防护性口罩在雾霾天气、粉尘作业环境以及在传染病流行时能够帮助人们抵御空气中的有毒有害的颗粒物和病原体(诸如病毒、细菌和真菌)的侵害。特别是在传染病流行的情况下，抗菌口罩可起到有效的防护作用。目前，全世界对这类防护性抗菌口罩的需求是前所未有的。
5.然而，目前使用的抗菌口罩多为一次性的常规口罩，在对口罩需求量大的情况下，容易出现口罩短缺不能及时供应的现象。而且，一次性口罩在使用后即被丢弃，未能重复利用，也造成了大量的资源浪费。
6.因此，为了满足当今对口罩的极大需求，亟需提供一种可重复利用的抗菌口罩，尤其是一种在水洗后仍可多次重复利用的抗菌口罩。


技术实现要素：

7.为了解决现有技术中的问题，本实用新型提供了一种可清洗且可重复使用的抗菌口罩用过滤芯、可清洗且可重复使用的抗菌口罩、其制备方法、包装和应用。
8.本实用新型提供了一种可清洗且可重复使用的抗菌口罩，其包括多个层(或由多个层组成)，所述多个层为熔喷聚丙烯无纺布织物过滤芯提供结构支撑，从而使得口罩能够被清洗和重复使用而不丧失功能。本实用新型的抗菌口罩还包括另外的铜处理层，该铜处理层通过使指定织物层上的微生物失活来提供额外的保护。
9.本实用新型的抗菌口罩可以代替常规的一次性口罩。相比常规的口罩，本文所述的口罩可以清洗并重复使用多次，而清洗后的口罩的过滤功能及抗菌功效并不会降低。本实用新型的抗菌口罩能够过滤微生物并将不同的微生物或颗粒固定到口罩的不同层上。
10.本实用新型的抗菌口罩中的不同织物结构适于将不同的颗粒尺寸固定在不同的层中。口罩的外部(外层)采用针织物来固定尺寸较大的微生物和/或颗粒。过滤芯内部的熔喷聚丙烯无纺布织物用于固定尺寸较小的微生物和/或颗粒。通过使用不同的织物结构(针织物和无纺布织物)，本实用新型的抗菌口罩可以将不同尺寸的微生物和/或颗粒固定并分布到不同的层中。
11.本文提供的抗菌口罩包括不同的织物层或由不同的织物层组成，这些织物层可以缝制在一起，从而为过滤芯提供结构支撑。口罩的外部(外层) 使得针织物结构适合于固定尺寸较大的微生物和/或颗粒。
12.本实用新型的抗菌口罩可以包括铜处理外层织物，以增强口罩的保护作用。本实用新型的抗菌口罩还可以包括铜处理棉层。本实用新型的抗菌口罩中采用的铜处理织物外层和铜处理棉层均可以使微生物灭活，以避免微生物进一步繁殖。
13.缝制在过滤芯中的额外的无纺布织物为无纺布聚丙烯织物提供结构支撑。这种结构使得本实用新型的抗菌口罩能够被清洗并重复使用多次。
14.本实用新型的第一方面提供了一种用于抗菌口罩的过滤芯，其包括：一或多个第一骨架支撑层、一或多个抗微生物层、一或多个过滤层、以及一或多个第二骨架支撑层；或者由其组成。在一些实施方案中，所述第一和第二骨架支撑层为无纺布骨架层，例如由无纺布材料(例如熔喷聚丙烯无纺布织物)制成；所述抗微生物层为铜处理层例如铜处理(例如涂铜)棉层，其用于使与之接触的所有微生物失活；和/或所述过滤层为聚丙烯无纺布织物层，例如熔喷聚丙烯织物层，其用于将较小尺寸的微生物或颗粒固定在织物表面上。在一些实施方案中，所述抗微生物层和过滤层设置在所述第一和第二骨架支撑层之间。在一些实施方案中，所述过滤层中使用的无纺布织物的密度大于所述支撑层使用的无纺布织物的密度。
15.在一些实施方案中，所述第一和第二骨架支撑层、抗微生物层、以及过滤层被固定至过滤芯中。例如所述第一和第二骨架支撑层、抗微生物层、以及过滤层可以被固定在一起形成过滤芯。在一些实施方案中，所述固定可通过缝制、粘合、装订等手段进行。将上述层结合在一起的其它技术手段也是本领域技术人员熟知的。可选地，所述固定可以在层的任何合适的位置(例如层的边缘、中心、边角等)上发生。
16.在一些具体的实施方案中，本实用新型提供了一种抗菌口罩的过滤芯，其包括：第一和第二骨架支撑层、抗微生物层、以及过滤层，其中，所述抗微生物层和过滤层设置在所述第一和第二骨架支撑层之间；所述第一和第二骨架支撑层、抗微生物层、以及过滤层被缝制在一起；并且，所述抗微生物层为铜处理棉层，所述过滤层为熔喷聚丙烯无纺布织物层，以及所述第一和第二骨架支撑层均为聚丙烯无纺布织物层。
17.在一些实施方案中，本实用新型的过滤芯可以被洗涤至少40、至少 50、甚至至少60次而不丧失功效。例如，所述过滤芯可以被洗涤不超过 40次、不超过50次、或不超过60次。当多次洗涤后过滤芯的抗菌性能下降时，可以考虑更换过滤芯。
18.本实用新型的第二方面提供了一种可清洗且可重复使用的抗菌口罩，其包括抗微生物外层、吸收性内层以及设置在所述外层和内层之间的过滤芯。在一些实施方案中，所述外层被配制成固定较大尺寸(例如大于约0.5 毫米)的微生物和/或颗粒并使与之接触的微生物失活；所述内层被配制成吸收使用者呼出的空气中的水分，从而为使用者提供干爽、舒适的感觉；和/或，所述过滤芯被配制成进一步固定较小(例如大于约0.1微米，例如大于约0.1微米且小于等于约0.5毫米)尺寸的微生物以及其它颗粒物并使与之接触的所有微生物失活。
19.在一些实施方案中，所述抗微生物外层是经铜金属处理(例如镀铜、涂铜)的外层，例如其可以是镀铜或涂铜针织物层，例如镀铜或涂铜棉层；和 /或，所述吸收性内层由吸收
材料(例如棉府绸机织物)制成。在一些实施方案中，所述过滤芯如本实用新型第一方面所定义。在一些实施方案中，例如按照距离所述外层由近及远的顺序，所述过滤芯各层的排列依次为：第一骨架支撑层、抗微生物层、过滤层以及第二骨架支撑层。
20.在一些实施方案中，所述过滤芯是可拆卸的。在一些实施方案中，在所述内层的一侧或两侧设置有开口，由此将所述过滤芯插入到所述外层和内层之间。在这种情况下，需要确保使所述第一骨架支撑层与所述外层相邻。在一些实施方案中，所述外层和内层通过粘扣带与过滤芯连接，例如所述外层和内层与过滤芯接触的面分别设置有钩面，而过滤芯则在相应的位置设置有毛面，或反之亦然。可选地，也可以通过分别在外层和/或内层和过滤芯的相应位置上设置纽扣和扣眼的方式连接口罩的外层/内层与过滤芯。本领域技术人员熟知的其它连接方式也包括在本实用新型的范围内。在一些实施方案中，所述外层和/或内层与过滤芯之间的连接可以在层的任何合适的位置(例如层的边缘、中心、边角等)上发生。
21.在一些实施方案中，可以例如通过在口罩的外层和/或内层的边缘或四周设置弹性绳的方式使所述外层和/或内层的边缘或四周成为弹性或可伸缩的，从而增加其使用的灵活性。
22.在一些实施方案中，本实用新型的抗菌口罩还包括设置在口罩两侧的耳挂或系绳，例如弹性耳挂，以便于佩戴。
23.在一些具体的实施方案中，本实用新型提供了一种可清洗且可重复使用的抗菌口罩，其包括：
24.抗微生物外层，其为铜处理针织物层；
25.吸收性内层，其为棉府绸机织物层；以及
26.过滤芯，其设置在所述抗微生物外层和吸收性内层之间；
27.其中，所述过滤芯包括：第一和第二骨架支撑层、抗微生物层、以及过滤层，
28.其中，所述抗微生物层和过滤层设置在所述第一和第二骨架支撑层之间；
29.所述第一和第二骨架支撑层、抗微生物层、以及过滤层被缝制在一起；
30.所述抗微生物层为铜处理棉层，所述过滤层为熔喷聚丙烯无纺布织物层，以及所述第一和第二骨架支撑层均为聚丙烯无纺布织物层；
31.其中，按照距离所述外层由近及远的顺序，所述过滤芯中各层的排列依次为：所述第一骨架支撑层、所述抗微生物层、所述过滤层、以及所述第二骨架支撑层，以及
32.其中，所述吸收性内层的一侧或两侧设置有开口，且所述外层和/或内层的边缘被设置成具有弹性，通过所述开口可以将所述过滤芯插入到所述外层和内层之间。
33.在一些实施方案中，所述可清洗且可重复使用的抗菌口罩还包括在口罩两端设置的耳挂。
34.本实用新型的第三方面提供了一种制备抗菌口罩的方法，其中所述抗菌口罩如本实用新型第二方面所述。在一些实施方案中，所述方法包括：
35.(a)制备包括抗微生物外层和吸收性内层的两片式口罩；以及
36.(b)制备如本实用新型第一方面所定义的过滤芯。
37.可选地，所述方法还包括步骤(c)：将步骤(b)中产生的过滤芯插入到步骤(a)中制备的两片式口罩中。
38.本实用新型的第四方面提供了一种用于包装本实用新型的抗菌口罩的方法，所述
方法包括：
39.(a)将如本实用新型第一方面所定义的过滤芯插入到包括抗微生物外层和吸收性内层的口罩中；
40.(b)以一片或多片(例如10片或20片)抗菌口罩为一组，将一组口罩的耳挂系在一起；
41.(c)将多组口罩放入消毒容器中；以及
42.(d)将多个抗菌口罩用臭氧至少消毒15分钟。
43.本实用新型的第五方面提供了一种用于包装本实用新型的抗菌口罩的方法，所述方法包括：
44.(a)在无尘环境中将每片口罩单独包装在pe自封袋中；以及
45.(b)将多个独立包装的口罩放入纸箱中。
46.本实用新型的第六方面提供了一种制品例如防护用品，其包括一片或多片本实用新型的抗菌口罩，任选的一或多个本实用新型第二方面所定义的过滤芯，以及使用说明。
47.在本实用新型的所有方面，本实用新型的抗菌口罩以及过滤芯适用于任何人群，包括儿童和成人。本实用新型的抗菌口罩以及过滤芯可以在空气污染、雾霾天气、粉尘作业环境、以及在传染病流行时佩戴，从而为使用者提供健康防护。
48.本实用新型允许在不降低过滤效率的情况下将口罩或过滤芯清洗多次并重复使用，从而解决常规口罩供应短缺的问题。相对于现有技术中的一次性抗菌口罩，本实用新型的可水洗且可重复使用的抗菌口罩和过滤芯还至少具有以下优势：
49.‑
使用不同的织物结构(针织物和无纺布织物)可以固定不同尺寸的微生物并将其分布到不同的隔层中，其中外层使用针织物来固定较大尺寸的微生物和/或颗粒，过滤芯内部的非织造聚丙烯无纺布织物层用于固定较小尺寸的微生物和/或颗粒；
50.‑
口罩中使用的镀铜或涂铜外层织物和铜处理棉层可以使微生物失活，从而防止微生物进一步繁殖；以及
51.‑
在过滤芯中提供无纺布织物层，为过滤芯提供结构支撑，从而使得口罩或过滤芯可以被清洗并重复使用多次。
附图说明
52.结合附图，根据下文对本实用新型的描述，本实用新型的上述及其他目的和特征将变得显而易见。
53.图1描绘了根据本实用新型所述的某些实施例的口罩的侧视图。
54.图2描绘了根据本实用新型所述的某些实施例的口罩的正视图。
55.图3描绘了根据本实用新型所述的某些实施例的口罩的后视图。
56.图4描绘了根据本实用新型所述的某些实施例的可拆卸过滤芯的侧视图，其中“1”为骨架层(无纺布聚丙烯)；“2”为铜处理棉层；“3”为过滤层(熔喷聚丙烯)；“4”为骨架层(无纺布聚丙烯)。
57.图5描绘了根据本实用新型所述的某些实施例的可拆卸过滤芯的正视图。
具体实施方式
58.本实用新型开发了一种可清洗且可重复使用的抗菌口罩以及过滤芯。本实用新型的抗菌口罩包括六层(或由六层组成)，它们分别起到不同的功能，例如可将吸入空气中的各种大小的微生物固定下来，而不会带来呼吸不畅的感受。
59.本实用新型的抗菌口罩的外部(即外层)设计采用经过铜金属处理的针织物，其用于固定尺寸较大的微生物或颗粒，然后再使织物表面上的微生物失活。本实用新型的抗菌口罩的内部(即内层)采用吸收材料，该吸收材料与佩戴者的面部接触并吸收呼出空气中的水分，从而为使用者提供干爽、舒适的感觉。
60.在一些实施方案中，本实用新型的抗菌口罩还包括可拆卸过滤芯。可以将可拆卸过滤芯插入到本实用新型的抗菌口罩的中间，例如外层和内层之间。在一些实施方案中，本实用新型的可拆卸过滤芯包括四层或由四层组成，在这四层中，其中两层为无纺布骨架层，它们例如被缝在过滤芯外面的两侧上，为所述过滤芯提供结构支撑。铜处理棉层朝向口罩外部(即，邻近朝向口罩外部的那一层无纺布骨架层)被设置在无纺布骨架层内，其专用于使所有微生物失活。聚丙烯无纺布织物层紧邻铜处理棉层被插入无纺布骨架层内，即被设置在铜处理棉层和朝向口罩内部的那一层无纺布骨架层之间，该聚丙无纺布织物层用于将较小尺寸的微生物或颗粒固定在织物表面上。由于这四层织物被缝在一起来提供额外的结构支撑，这样的过滤芯使口罩变得可洗和可重复使用。
61.在某些实施例中，本实用新型的抗菌口罩采用3d设计，其包括带有边缘缝线的两片式口罩；可拆除的滤芯；以及位于口罩两侧的弹性耳挂，便于佩戴，其中口罩内层的两侧均具有用于放入滤芯的开口。
62.在本实用新型中，当提及“抗菌口罩”时，是指本实用新型所述的口罩能够过滤并灭活各种微生物(包括例如细菌、真菌和病毒)，从而防止这些微生物侵入到人体中。因此，当提及“抗微生物外层”和/或“抗微生物层”时，所述“抗微生物”是指抵抗各种微生物，包括细菌、真菌、病毒等。而且，本实用新型的抗菌口罩不但能够抵抗各种微生物的入侵(例如杀死、阻挡、吸附和/或过滤微生物)，还能过滤、吸附和/或阻挡空气中的微粒，例如粉尘等。
63.在本实用新型中，术语“过滤芯”和“滤芯”可互换使用，均指可插入到本实用新型抗菌口罩的外层和内层之间的起抗菌和/或过滤作用的层或层的组合。
64.在本实用新型中，术语“抗微生物外层”和“外层”可互换使用，均指远离面部使用的层；术语“吸收性内层”和“内层”可互换使用，均指贴近面部使用的层。
65.在“所述过滤芯是可拆卸的”的上下文中，术语“可拆卸”是指本实用新型的过滤芯可以方便地与口罩的外层和内层脱离或分开，并且在需要时可以通过上文所述的方式与所述外层和内层固定或连接在一起。
66.在本实用新型中，当提及“所述第一和第二骨架支撑层、抗微生物层、以及过滤层被固定至过滤芯中”时，所述“固定”是指通过缝制、粘合、粘贴、装订等手段使所述层连接、结合或组合在一起，从而形成所述过滤芯。
67.在本实用新型中，当提及外层可“固定”较大尺寸的微生物或颗粒，所述过滤层可用于将较小尺寸的微生物或颗粒“固定”，以及所述过滤芯可“固定”较小尺寸的微生物或颗粒时，所述“固定”是指所述层可以过滤和/或吸附微生物或颗粒，从而妨碍、阻止和/或阻挡所述微生物或颗粒通过该层或层的组合。因此，当提及本实用新型的抗菌口罩能够将不同
的微生物或颗粒固定到口罩的不同层上时，所述“固定”是指不同的层主要是通过过滤(也包括吸附)来去除所述微生物或颗粒，从而阻止其与口罩使用者接触。
68.在本实用新型中，在提及过滤芯中的“抗微生物层”时，术语“铜处理层/棉层”优选地是指通过将铜颗粒包埋到(棉)纤维中而形成的铜处理层/ 棉层，从而使所述铜处理层/棉层的纤维/棉线上附着有铜颗粒；可选地，“铜处理层/棉层”也可以指通过涂铜或镀铜处理的层。另一方面，当提及所述“抗微生物外层”或“外层”时，术语“铜处理层”、“铜处理针织物层”或类似的表述是指通过涂铜或镀铜处理的层。
69.在一些实施方案中，当洗涤本实用新型任何方面的口罩时，需要遵循以下指示：
70.‑
用肥皂在冷水洗单独手洗，在水中轻轻搅动和按压；
71.‑
用清水冲洗干净，平放晾干；
72.‑
清洗时无须取出过滤层；
73.‑
不应使用漂白剂、衣物柔软剂或含荧光剂的洗衣液；
74.‑
不可拧干；以及
75.‑
不可熨烫。
76.实施例1：本实用新型口罩的制备
77.根据表1中提供的材料来制备本实用新型的抗菌口罩，其中层2
‑
5被缝制在一起形成过滤芯。
78.表1
[0079][0080]
在用于成人的情况下，本实用新型的抗菌口罩可以具有表2中所设定的尺寸。
[0081]
表2
[0082]
说明尺寸(cm)高度(从顶部到底部)，直线测量15长度(从顶部到底部)，沿着曲边测量17宽度，折衷办法(half measure)，最宽点11无纺布滤芯高度(从顶部到底部)，最长点8无纺布滤芯宽度，折衷办法，最宽点8弹性长度，松弛18
[0083]
实施例2：本实用新型口罩的包装
[0084]
可以按照表3中给出的步骤在例如缝纫厂中包装本实用新型的抗菌口罩。
[0085]
表3
[0086][0087]
实施例3：本实用新型口罩的包装
[0088]
可以按照表4中给出的步骤在例如灭菌厂在包装本实用新型的抗菌口罩。
[0089]
表4
[0090][0091]
实施例4：本实用新型口罩的性能测定
[0092]
针对亚微米级颗粒过滤效率(0.1μm psl)、气体交换压(nmh2o/cm2)、可燃性(sec)、合成血液渗透压(80mm hg)、微生物(金黄色葡萄球菌 atcc6538)过滤效率等分别对洗涤前、洗涤40次以及洗涤60次后的本实用新型的抗菌口罩进行测试。所有测试结果均由中国台湾财团法人纺织产业综合研究所提供。
[0093]
测试结果分别示于表5(洗涤前)、表6(洗涤40次后)和表7(洗涤60次后)。
[0094]
表5：洗涤前本实用新型抗菌口罩的性能测试结果
[0095][0096][0097]
备注：对于颗粒过滤效率、气体交换压和可燃性测试，1mh2o＝9.8pa、可燃性测试采用了20份样品；对于抗微生物测试：对照平均值为：2028cfu、平均颗粒尺寸： 3.1μm、测试侧：外侧、测试面积：36.3cm2。
[0098]
表6：洗涤40次后本实用新型抗菌口罩的性能测试结果
[0099][0100][0101]
备注：对于颗粒过滤效率、气体交换压和可燃性测试，1mh2o＝9.8pa、可燃性测试采用了20份样本；对于抗微生物测试：对照平均值为：2280cfu、平均颗粒尺寸： 3.1μm、测试侧：外侧、测试面积：36.3cm2。
[0102]
表7：洗涤60次后本实用新型抗菌口罩的性能测试结果
[0103][0104]
备注：对于颗粒过滤效率、气体交换压和可燃性测试，1mh2o＝9.8pa、可燃性测试采用了20份样本；对于抗微生物测试：对照平均值为：2561cfu、平均颗粒尺寸： 3.1μm、测试侧：外侧、测试面积：36.3cm2。
[0105]
实施例5：本实用新型口罩的抗病毒性能测定
[0106]
分别针对甲型流感病毒(h1n1)菌株atcc vr
‑
1469和甲型流感病毒 (h3n2)菌株atcc vr
‑
1679对本实用新型的铜涂棉层(即，过滤芯中的抗微生物层)进行抗病毒测试。样品由中国台湾检验科技股份有限公司测试。测试结果示于下面表8中。
[0107]
表8：本实用新型的铜涂棉层的抗病毒性能测试
[0108][0109]
备注：
[0110]
mv：抗病毒活性值；
[0111]
ig(vb)：与对照样品接触30min后传染性滴定值的常用对数；
[0112]
ig(vc)：与抗病毒织物样品(即测试样品)接触30min后传染性滴定值的常用对数；
[0113]
作用小的标准：3.0>抗病毒活性值(mv)≥2.0；
[0114]
全效标准：抗病毒活性值(mv)≥3.0。
[0115]
实施例6：本实用新型口罩的抗菌性能测定
[0116]
分别针对金黄色葡萄球菌atcc 6538和大肠杆菌atcc 8739测试本实用新型样品(经使用和洗涤前的65克铜处理棉，即用于过滤芯的铜处理棉层)的抗菌性能。样品由intertek testing services hong kong limited测试。测试条件为，中和溶液：dey engley broth；表面活性剂浓度：0.05％triton x
‑
100；接触时间：(a)0min、(b)10min、(c)1hr、(d)24hr；温育温度： 37
±
2℃；温育时间：24
‑
48小时；琼脂培养基：营养琼脂；样本重量：1.0
ꢀ±
0.1g；样本尺寸：3.8x3.8
±
0.1cm。
[0117]
结果分别示于表9和表10中。
[0118]
表9：本实用新型的铜涂棉层的抗菌性能测试
[0119][0120]
表10：本实用新型的65gsm的抗菌性能测试
[0121][0122]
上述对实施例的描述是为方便本技术领域的普通技术人员能理解和应用本实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于本文公开的具体实施例，本领域技术人员根据本实用新型的原理，在不脱离本实用新型范畴的情况下所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。