一“罩”难求 的背后口罩机的原理是什么？生产工序又是怎样的？

新冠肺炎疫情爆发以来，不仅仅是湖北省口罩匮乏，全国乃至全世界口罩资源也是非常紧缺，一时间“买不到口罩”成了热门的话题，以前的口罩是大家平时生活中可有可无的东西，可现在口罩却成了炙手可热的紧缺货，一个小小的口罩如何能挡住可怕的病毒，今天小编先跟大家梳理一下口罩生产设备及生产工序！  

口罩机简介

口罩机是将多层无纺布通过热压、折叠成型，超声波焊接，废料切除，耳带鼻梁条焊接等工序制造出具有一定过滤性能的各种口罩，口罩设备不是单台的机器，它需要多台机器的配合完成各种不同的工序。

口罩机分类

口罩机：生产口罩之机械，现市面上的口罩机有：HD-0301平面口罩机、HD-0304杯型口罩机、鸭嘴口罩机、折叠口罩机、纱布口罩机等。

 平面口罩机系列根据耳带的焊接方式和使用方法不同可以分为：内耳带口罩机，外耳带口罩机，绑带式口罩机，生产这三种平面口罩都需要用到口罩本体机，它是组成平面口罩不可或缺的部分。

口罩生产工序

口罩的整个生产工序还是比较多的，尤其是后续消毒环节，这就是为什么0.5秒造一个口罩，这么快的生产效率却依然口罩紧缺的原因了，了解口罩生产工序首先从口罩本身组成结构说起，我们剪开一个医用口罩，可以发现口罩是有三层无纺布的，这也是医用口罩国家标准要求的，否则就达不到防护的要求。

制作口罩，原材料纤维全部都是聚丙烯（Polypropylene，简称PP），医用口罩一般简称SMS结构。其中纺粘层是单层，熔喷层根据过滤要求，分为单层或者多层。“熔喷布”俗称口罩的 “心脏”，是口罩中间的过滤层，具有很好的过滤性、屏蔽性、绝热性和吸油性，是生产口罩的重要原料。

聚丙烯高熔指无纺布专用料成为口罩的最佳选择，它还可用在一次性手术衣、被单、盖布、液体吸收垫等多个医护用品中。这些材料都来源于中石化、齐鲁石化、镇海炼化、茂名石化等一些化工企业。

 有了原材料的供应，制作口罩的工序也就没那么复杂了：

平面口罩生产工序

1）将三层无纺布原料经过机器叠合在一起

2）卷边，把鼻夹缝合进去

3）将大片无纺布沿着斜面由左到右逐渐变窄做出“折叠结构”

4）压片：把口罩表面压平整

5）口罩的全自动单个裁断和缝边

6）再用无纺布，对口罩进行补边处理

7）再次裁断补边

8）通过热压的方式，固定挂耳绳

9）最后通过质检，杀菌消毒后包装成品

中国口罩早已经实现流水线生产，在正常情况下，一般一台机器每秒就可生产出2至3只口罩。那么为什么有原材料的情况下，市面上的口罩数量还很紧缺呢？因为口罩在出厂时，必须要经过消毒。据大族激光资料：生产口罩的速度非常快，仅需 0.6秒/只，但生产后的解析消毒的标准流程，需要7天到半个月。

 工信部在官微中指出，医用口罩，采用环氧乙烷灭菌，灭菌之后，口罩上会有环氧乙烷残留，必须通过解析方式，使残留的环氧乙烷释放，达到安全含量标准，经检测合格后，才能出厂上市。

拓展知识

口罩的分类和标准

 口罩的分类  

按形状分类

口罩根据外形，分为平板式、折叠式和杯状三种。平板式口罩便于携带，但密合性差；折叠口罩方便携带；杯状呼吸空间大，但不方便携带。

按佩戴方式分类

头戴式：适合佩戴时间长的车间工人使用，佩戴麻烦。

耳戴式：佩戴方便，适合经常戴脱。

颈戴式：用S钩、一些软质材料连接件，连接耳带转换成颈带式适合长时间佩戴，更便于戴安全帽或穿防护服等车间工人使用。

按使用材料分类

纱布口罩：现在仍然有部分车间使用纱布类口罩，但其遵循的GB19084-2003标准要求较低，不符合GB2626-2019的标准，只能防护大颗粒粉尘。

无纺布口罩：随弃式防护口罩大部分为无纺布口罩，主要是以物理过滤辅以静电吸附的过滤方式为主。

布料口罩：布料口罩只有保暖效果无过滤PM等极小颗粒的效果。

纸口罩：适用于食品、美容等行业，具有透气度好、使用方便舒适等特点，所用纸遵循GB/T22927-2008标准。

其他材料的口罩，如生物防护过滤新材料等。

按适用范围分类  

医用口罩：国内分为三类，医用普通口罩、医用外科口罩、医用防护口罩。

颗粒物防护口罩：工业用符合GB2626-2019标准，特种劳动防护用品安全标志认证 (LA认证) ，2015年由强制认证改为自愿认证。如果用于防雾霾需要使用插片式，需符合GB/T32610-2016标准。民用符合G B/T32610-2016标准。

保暖布口罩：保暖用口罩，适合冬天佩戴，只需要符合织物类的相关标准即可。 

其他特殊行业: 如化工等。

按防护等级

不同国家、不同行业制定了不同的标准，按不同的颗粒过滤效率分为不同的防护等级，将在标准部分详细介绍。

其他

呼吸防护口罩可以分为过滤式和隔绝式，过滤式又可分为送风过滤式和自吸过滤式，后者可以分为半口罩和全口罩；隔绝式可分为供气式和携气式，两者又分别包括正压式和负压式。

核心生产设备分析

  口罩机分类    

平面口罩机（如图 ）

平面口罩机生产的是一次性平面的口罩也是生产医用口罩的机器设备这款机器生产的口罩样式简单佩戴方便平面口罩生产是用两层无纺布和过滤纸制作而成，一次性三层口罩是由专业用于医疗卫生的纤维无纺布内两层中间增加一层过滤起到防菌达99%以上的熔喷布经由超声波焊接而成，如图所示，鼻梁条处采用环保型全塑条不含任何金属配戴透气舒适，过滤效果高达99%尤其适合电子类工厂。

▲平面口罩生产机

引用自艾邦高分子

▲ 生产流程图

引用自艾邦高分子

杯型口罩机（如图）

杯型口罩机是生产各种杯型口罩的设备，杯型是将多层无纺布通过热压、折叠成型，超声波切除、废料切除，耳带鼻梁条焊接等工序制造出具有一定过滤性能的口罩，口罩设备不是单台的机器它需要多台的机器配合配合完成各种不同的工序。

▲杯型口罩机

引用自sogou.com

折叠口罩机（如图）

折叠口罩机是生产折叠口罩的，是将多层无纺布和熔喷布高效静电滤材，可吸附极细粉尘。独特设计形状，配合优良鼻夹和头带，保证与脸部良好密合。折叠式，便于携带。适合绝大多数脸型。

▲ 折叠口罩机

引用自.sogou.com

异型口罩机

异型口罩和其他的口罩生产的方式没有什么太大的区别主要在于口罩的样式比较特殊比如鸭嘴型口罩（如图）、猪嘴型口罩这些都是用于高污染的行业一般我们很少见到。

▲鸭嘴型口罩机

引用自.sogou.com

  口罩机价格  

自动平面：12-45万，自动N95：30-55万。

  转产企业名单  

▲表格引用自赛柏蓝

口罩核心材料及原料厂家

  口罩核心材料  

医用外科口罩一般是由三层无纺布制成，如图8所示。材料是纺粘无纺布+熔喷无纺布+纺粘无纺布（如图），起过滤效果的主要部分是极细密且带静电的内层过滤布——熔喷无纺布，它的主要材质是高熔指聚丙烯，经过静电驻极处理后达到所要求的过滤效率。

▲图8：医用口罩材料示意图

引用自博卫传媒

▲图9：医用口罩材料结构示意图

 引用自艾邦高分子

这里面纺粘层其纤维直径比较粗，在20微米左右，2层S纺粘层主要作用是支撑整个无纺布结构，对阻隔并没有太大的作用。口罩里面最重要的是阻隔层即熔喷层，熔喷层的纤维直径比较细，在2微米左右，所以只有纺粘层直径的十分之一，这个对防止细菌、血液渗透起至关重要的作用，经过静电处理后达到所要求的过滤效率。如果S纺粘层过多，口罩就比较硬，而熔喷层M过多，则呼吸比较困难，所以从口罩呼吸的难易程度可以判断口罩的隔绝效果，呼吸越困难，则阻隔效果更好，但是，如果M层变为薄膜，就基本上不能呼吸了，病毒是阻隔了，人也快不行了，所以，这也是一个技术问题。

M层：熔喷层（如图10）

材料要求：高流动性。推荐材料：国产材料如山东道恩降解法聚丙烯：Z-1400，Z1500，进口如巴塞尔公司的茂金属聚丙烯HP461Y，MF650Y。主要测试项目如图表5所示

▲图表5：口罩材料主要测试项目

引用自第八元素塑料版

S层：纺粘层（如图10）

材料要求：高强度。推荐材料：熔体指数在25~60聚丙烯，比如埃克森美孚Exxon-Mobile的和上海赛科的2040都是很好的纺粘材料，如S2040性能指标如图表6所示。

▲图表6：S2040性能指标表

引用自第八元素塑料版

▲图10口罩的SMS结构示意图

引用自第八元素塑料版

另外，这种五元一个口罩（下图），买不买？

号称日本的医院特殊行业专用，过滤度高达99%，信不信？

都别信。今天来聊聊口罩。

先回答上图的BFE>99%是个啥？

BFE99%是针对空气中0.3微米左右粒径大小的颗粒物，对口罩进行的生物过滤效率测试。能达到BFE99%的口罩是可以防住PM2.5的。一句话，防雾霾用的。

口罩的材质

市面上常见的口罩，根据材质可以分为三类：

1.医用外科口罩，可以阻挡70%的细菌

2.医用防护口罩（N95口罩），可以阻挡95%的细菌

3.普通棉纱口罩，只能阻挡36%的细菌

为什么不能用棉纱口罩

棉纱口罩防尘可以，对于病毒隔离是无效，为什么呢？

纱布口罩的结构与人面部的密合性很差，许多对我们危害极大的细小微粒都会通过口罩与面部的缝隙进入呼吸道到肺部，它的滤料一般多是一些机械织物，这种滤料要达到高的阻尘效率，唯一的方法就是增加厚度，而增加厚度的负面作用就是让使用者感到呼吸阻力很大，感觉不舒适。所以，口罩不能捂到足够严实、或者不够厚，就达不到过滤的效果。

要不要加几块钱差价，买活性炭款的

活性炭，是一种黑色粉状，粒状或丸状的无定形具有多孔的碳，主要成分为碳，还含少量氧、氢、硫、氮、氯。具有较大的表面积（500～1000米2/克），有很强的吸附性能，能在它的表面上吸附气体、液体或胶态固体；对于气体、液体，吸附物质的质量可接近于活性炭本身的质量。

活性炭口罩可有效阻隔空气中的苯、氨、甲醛、异味、恶臭等有害气体，保障人体健康，比一般的普通口罩有更强大的吸附性，对于有害的气体、液体的过滤作用是普通口罩的30倍。

简单来说，活性炭款的口罩，用于吸附甲醛的有毒气体，并不能阻挡病毒。

什么时候用医用口罩，什么时候用N95

如果是去公共场所、不与病人接触，佩戴医用外科口罩足以，不必过度防护，但如果会接触病人，则要佩戴防生物的N95口罩。普通医用外科口罩即可挡住绝大部分携带病毒的飞沫，一般情况下佩戴这种口罩就可以起到防护作用。N95口罩可隔离更小的微粒，而且与面部贴合更紧密，不容易从周边漏气，但价格较高，佩戴时憋气感觉更明显。美国职业安全与健康管理局(OSHA)针对医疗机构规定，暴露在结核病菌下的医务人员必须佩戴N95标准以上的口罩。

来源：节选自机械设计制造及其自动化