呼吸防护口罩预处理原因

本文以国家强制性口罩检测标准GB 2626—2019《呼吸防护用品 自吸过滤式防颗粒物呼吸器》为主要依据，结合美国NIOSH 42CFR84—1995和欧洲EN 149—2001口罩检测标准，与口罩检测实践中的思考，对口罩分级方式、预处理条件、过滤效率测试、呼吸阻力测试、泄漏性测试及检测仪器等标准中的检测技术细节进行探讨，并对将来日用、工业专用等口罩标准的制修订提出建议。

关键词：口罩分级；预处理；负载过滤效率；呼吸阻力；品质因子；泄漏率

1 引言

在雾霾压城的背景下，我国PM2.5防护口罩市场正处于爆炸性增长时期。与之相对的，则是口罩产品虚假宣传现象突出，质量参差不齐，价格相差悬殊，消费者不知该如何选择合适的产品。

我国与口罩相关的标准主要有：GB/T 12903—2008《个体防护装备术语》，GB/T 18664—2002 《呼吸防护用品的选择、使用与维护》，GB 2890—2009 《呼吸防护 自吸过滤式防毒面具》，GB 2626—2019《呼吸防护用品 自吸过滤式防颗粒物呼吸器》，GB 19083—2010 《医用防护口罩技术要求》，YY 0469—2011 《医用外科口罩》以及YY/T 0969—2013 《一次性使用医用口罩》等。目前在市面上销售的PM2.5防护口罩性能判定主要依据GB 2626—2019《呼吸防护用品 自吸过滤式防颗粒物呼吸器》标准进行，它由国家安全生产监督管理局提出，归口于个体防护装备标委会，其目的是为了防止工人受到尘肺病等呼吸性侵害，属于工业专用防尘口罩范畴。我国口罩标准制定主要参考了美国标准NIOSH 42CFR part 84-1995，ISO也正在开展呼吸器全球标准化工作。欧美口罩标准针对的也是在恶劣工作环境下的劳动者防护，而不是日常使用。我国尚没有针对普通民众日常使用防雾霾口罩的国家或行业标准，正在审定的有国家推荐性标准《日常防护型口罩技术规范》和行业联盟标准《PM2.5防护口罩》，归属于产业用纺织品领域，具体要求应根据中国各地区实际污染现状来确定。

2 口罩检测技术

2.1 口罩分级

不同国家口罩分级方式如表1所示。

我国PM2.5浓度普遍在100?g/m3～200?g/m3之间，严重时为500?g/m3，极少数极端情况可到1000?g/m3，GB 3095—2012《环境空气质量标准》中规定PM2.5的一级日平均浓度限值为35?g/m3，二级日平均浓度限值为75?g/m3 [4]。假设口罩与脸部密闭良好不发生泄漏情况，理论上KN95口罩可将雾霾爆表PM2.5浓度500?g/m3，过滤为PM2.5浓度25?g/m3的优质空气吸入体内，而KN100口罩可将PM2.5从1000?g/m3过滤到0.3?g/m3。对生产过程中的工人粉尘防护，因接触的粉尘浓度很高，必须对过滤效率严格要求，不过这是在牺牲呼吸舒适性的前提下得到的。在日常使用中，建议对KN类口罩的分级范围可更广一些，但对呼吸舒适性要求提高。对KP类口罩，因厨房油烟初始浓度较高，佩戴时间短，过滤效率还须严格要求。也可参考欧洲标准，同时检测非油性和油性颗粒物过滤效率，并对日常使用和厨房使用等不同情景加以区分。

2.2 预处理

过滤效率、泄漏性、呼吸阻力等检测项目，需对部分口罩样品进行预处理，不同项目对样品数量要求有所不同，预处理条件类似。以过滤效率检测为例，表2列举了不同国家口罩预处理条件。

可以看到，国标的预处理步骤就是美标与欧标的组合。在空气过滤器检测中，欧洲EN 779—2012条款规定，将滤材浸渍在异丙醇中完全消除静电后再来检测过滤性能[5]。实测结果发现，将过滤效率超过95%的聚丙烯驻极熔喷无纺布在异丙醇中浸没30min后取出置于通风橱中的防静电平板上晾干，24h干燥消除静电后再次测试，发现过滤效率降到50%，而过滤效率在90%的无纺布样品消除静电后，过滤效率降到35%。可见PM2.5防护口罩过滤性能的关键在于滤材经驻极处理后对亚微米颗粒物的静电吸附作用，建议在国标中加入滤材静电性能相关测试。

医用防护口罩过滤效率检测，参照GB 2626—2006进行，预处理条件为在高温干燥环境和低温环境中放置[6]，而医院中常用75%酒精消毒，空气中酒精味道较重，为医护工作者的健康考虑，医用防护口罩需考虑乙醇蒸气对口罩滤材静电衰减和过滤效率的影响，建议除了中温高湿预处理外，还需引入低浓度乙醇蒸气预处理。

口罩过滤效率是否符合标准要求，为选取所有测试样品中低过滤效率为实测值进行判定，建议可借鉴美标，对所有口罩样品进行中温高湿预处理。

2.3 过滤效率

2.3.1 颗粒物性质与测试流量

口罩产品核心过滤材料多为聚丙烯驻极熔喷无纺布材料，其由聚丙烯纤维无规堆砌而成。单纤维对颗粒物的过滤有重力沉降、拦截、惯性碰撞、扩散、静电吸附等作用，对亚微米颗粒物，主要靠扩散和静电作用。若将纤维设想为孤立圆柱体，流场为黏性流，可单独计算不同作用下的理论过滤效率，用串联模式来考虑综合过滤效率，发现存在一过滤效率低值，其颗粒物动力学直径在0.3 ?m左右[7]。表3为不同国家用于口罩过滤效率检测的颗粒物性质，以此粒径分布的高浓度颗粒物作为检测介质，可保证口罩实际过滤效果不低于实验室测试低过滤效率。检测过程中，每个样品的过滤效率测试结果应始终符合标准的过滤效率要求。

国标对颗粒物性质的规定参照美标，为保证测试过程中仪器运行良好，建议将测试环境温度控制在（25±5）oC，对环境湿度可不做要求，因为仪器所需的高压气体已预先经过除水干燥处理，而在检测过程中气溶胶发生器与检测组件均处于密封状态。

中美标准测试流量为85 L/min，若有多重过滤元件，则按比例降低测试流量，欧标测试流量为95 L/min。职业人员在中等劳动强度下的平均通气量为30L/min，人呼吸时气流速度呈正弦波状，吸气峰值流量为其2.5～3.9倍，采用峰值呼吸量作为过滤效率检测流量，可模拟坏使用情况[8]。普通民众在以2.5km/h速度步行时，通气量为20L/min，平静状态下通气量为13L/min，因此日常使用口罩的测试流量可降低。测试流量对过滤阻力影响较大，对过滤效率影响较小[9]。对无纺布压力降采用宏观分析法，因流动为层流，由达西公式可知阻力与无纺布厚度与气体速度的一次方成正比，过滤阻力随流量增加线性增大[10]；若减少样品测试面积，则阻力值按面积减小比例增加。纺织品透气性测试仪，测试面积20cm2，固定压差，得到透气率数据，可计算出流量数值作为对比。过滤阻力数值必须在相同测试面积和测试流量下，才具有可比性。实测结果也发现多层无纺布的过滤行为，符合阻力线性叠加，过滤效率按串联方式计算。

更多详情请致电航天检测技术（深圳）有限公司