一种全成形三维一体抗菌口罩及其制造工艺

技术领域

本发明涉及一种全成形三维一体抗菌口罩及其制造工艺。

背景技术

佩戴口罩可以有效阻断颗粒物及细菌的传播途径，从而对易感人群进行更为有效的个体防护。口罩有利于阻止呼吸道病毒的传播，降低流感的感染率，在疫情爆发时为医护人员提供了非药物干预，控制病原微生物的传播。随着口罩佩戴行为常态化的转变，适用群体从以往的医护类专业人员向一般群体扩大，佩戴时间延长，对于口罩的舒适性和抗菌性要求提高。

横编全成形技术具有优越的成形性，其通三维纬编间隔针织结构是通过纱线或织物，将上下两层独立的织物连接在一起，通过电脑横机一体成形的类似三明治结构的织物。通过一体成形的方式制得的产品，各部位之间无缝合痕迹，作为口罩佩戴舒适且延伸性好。影响口罩舒适的另一个指标是通气阻力，其和决定口罩防护性的过滤效率相矛盾。一般过滤层越厚，过滤效率越好，但通气阻力提高，表现为佩戴不通气，呼吸困难等。三维间隔织物在两层织物中形成孔隙较大的空气层，在使用横机编织时可根据前后针床间的距离进行调节，可控性极强。同时，常规以熔喷非织造布作为过滤层的口罩，依靠阻挡截留、静电吸附等作用对颗粒和细菌进行阻隔，但据有关研究显示（Kennedy NJ, ），滞留在口罩过滤层的细菌和病毒等在适宜环境中可以继续繁殖生长，对人体进行二次侵害。间隔层较大的空间特点，也避免了细菌聚集；也为抗菌成分的添加提供便利，推动舒适兼顾抗菌功能的一体成形口罩的提出。

随着疫情的持久化，抗菌型的口罩已有提出。中国专利公开号CN201910832052.8提出了一种以无机纳米抗菌材料混合甲壳素或负离子粉制成抗菌涂料，通过涂覆在无纺布上，经烘干制成的抗菌口罩。中国专利公开号CN202010102505提出了一种含有铜离子抗菌织物的医用防护材料、防护口罩及防护面具，口罩由初级过滤层、抗菌织物层、精密过滤层、亲肤舒适层叠合形成，初级过滤层为无纺布或超薄聚丙烯熔喷材料层，精密过滤层为超细聚丙烯纤维熔喷材料层，亲肤舒适层为普通卫生纱布或无纺布，含有铜离子的织物在第二层。

发明内容

本发明对上述问题进行了改进，即本发明要解决的技术问题是提供一种具有抗菌功能的三维全成形的纬编间隔织物。

本发明的具体实施方案是：一种全成形三维一体抗菌口罩，包括口罩主体和耳带，所述口罩主体包括对应鼻梁区域的中心区域B、位于中心区域B的两侧贴紧脸颊的区域A及区域C，所述口罩的耳带位于区域A及区域C外侧延伸，所述口罩主体包括由外至内依次包括凸起的表面层、间隔层及内层。

进一步的，所述耳带包括紧邻口罩主体的衔接部、衔接部两侧延伸挂耳部及位于挂耳部外侧端与挂耳部封闭形成挂耳孔的起底部，所述起底部宽度在0. 4～1 cm。

进一步的，表面层和内层的纱线为锦包氨纱线，间隔层材料为的铜离子抗菌长丝。表面层和内层的纱线兼顾高弹性和强力，可满足口罩佩戴时随面部动作的伸缩性。所述表面层和内层线圈结构为纬平针组织，纬平针结构在纵向和横向均具有较好的延伸性和弹性，铜离子抗菌长丝间隔层所使用的材料既要起连接上下两表面的作用，同时也要能够支撑起一个稳定的间隔空间使上下两表面分离，决定了口罩的整体效果。

本发明还包括一种成型三维一体抗菌口罩工艺，口罩由两侧耳带起底向口罩中部编织，口罩主体表面层、间隔层及内层一体成型，从耳带结束的横列开始编织，由面颊向面中延伸；耳带部分通过机头空转编织空气层组织形成，口罩主体的中缝段位于区域 B的正中间，利用收针工艺形成分割线。

进一步的，口罩主体的编织方向为：当编织完成区域 A 时，织针进入区域 B 编织，每一行参与编织的织针按照一定规律针数递减，部分织针握持线圈但不进行编织，其余织针继续编织，由此形成的局部编织结构具有良好立体效果的凸出部位。

进一步的，起底编织起底部时首先织1 段废纱起到均匀起底板拉力的作用；编织耳带挂耳部时带入第 2、3 段废纱起牵拉平收作用，同时保证空起时对线圈产生拉力，使得编织顺利进行。

进一步的，口罩主体和耳带部分相连接的衔接部，由针床两侧进行逐渐加针达到，编织顺序如下：由针床两侧进由后针床织针首先编织形成口罩内部弧形区域，编织到口罩中缝部位时，后针床所有参与编织的织针均悬挂旧线圈暂停编织； 接由前针床织针开始局部编织形成口罩外部弧形区域，在编织时前针床相较于后针床多编织数个横列，使得口罩外层相较于内层更加凸出，以此为中间夹层部分留出空间，当编织完口罩本体的表面层及内层后的半边弧形后，前针床握持旧线圈暂停编织，在此阶段由后针床的织针按照规律逐渐参与编织，在原来悬挂的旧线圈上继续编织新线圈，形成与内层对称的半边弧形区。局部编织时表面层与内层的两片连接针数分别对应相等，以保证口罩面部的对称效果。

进一步的，所述间隔层中的铜离子抗菌长丝通过前后针床集圈，相应的表面层每一行线6圈包含的间隔丝根数为 4 根，6 路线圈可形成一个最小编织横列，其间隔纱则倾斜跨越了 2个针距。

进一步的，所述废纱直径为 0.1 mm 的涤纶单丝。

进一步的，所述表面层和内层均由直径0.4 mm锦包氨纱线编织的纬平针结构组成，经向密度为90线圈横列/5cm～200线圈横列/5cm；所述间隔层由直径0.1～0.4 mm的铜离子抗菌长丝组成；所述亲肤内层和凸起表面层由间隔层中的铜离子抗菌长丝连接，形成的空气层厚度为0.1～0.2 cm。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）三层一体成型的编织结构，由间隔层的铜离子抗菌长丝连接口罩表层和内层，口罩结构紧密，不会出现织物脱散、中间空气过滤层滑移等问题。

（2）根据亚洲人体面部模型设计的三维立体结构口罩，口罩主体部分紧密贴合的同时，在口鼻等区域留有空间，保证使用过程中的舒适感和清洁。

（3）铜离子抗菌长丝的添加，赋予口罩抗菌性，阻止呼吸道病毒的传播，进而降低流感的感染率，可作为非药物干预来控制病原微生物传播的重要手段。

附图说明

图1为本发明口罩整体结构示意图。

图2为本发明口罩本体结构示意图。

图3为本发明口罩耳带结构示意图。

图中：10-口罩主体、20-耳带、110-中心区域B、120-区域A、130-区域C、101-中线、210-衔接部、220-挂耳部、230-起底部。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

一种全成形三维一体抗菌口罩，包括口罩主体10和耳带20，所述口罩主体10包括对应鼻梁区域的中心区域B110及位于中心区域两侧贴紧脸颊的区域A120及区域C130，所述口罩的耳带位于区域A及区域C外侧延伸，所述口罩主体包括由外至内依次包括凸起的表面层、抗菌间隔层及内层。

所述耳带20包括紧邻口罩主体的衔接部210、衔接部两侧延伸挂耳部及位于挂耳部外侧端与挂耳部220封闭形成挂耳孔的起底部230。所述起底部宽度在0.4～1cm 之间。

本发明中，表面层和内层的纱线选用规格为 70D/30D 的锦包氨纱线，间隔层材料为的铜离子抗菌长丝。

所述铜离子抗菌长丝指的是添加铜离子抗菌粉末制得的涤纶抗菌长丝，其中铜离子粉末为7%～10%。

本发明中，所述口罩的主体是全成形口罩的立体成形的关键，其中区域A、C贴紧脸颊，要求和面部贴合性较好；区域 C凸出平面，中线101段贴合鼻梁，其余部分和口鼻位置保持空间，要求使用佩戴时保证舒适。所述口罩主体部分的区域 A、C 通过内部收针与放针实现。

所述口罩主体部分的区域 B 为凸起部分，其中口罩上缘部分与鼻梁贴合，下缘与下颌线到下巴位置贴合。

口罩主体选用规格为锦包氨纱线兼顾高弹性和强力，可满足口罩佩戴时随面部动作的伸缩性。所述表面层和内层线圈结构为纬平针组织，纬平针结构在纵向和横向均具有较好的延伸性和弹性。间隔层所使用的材料既要起连接上下两表面的作用，同时也要能够支撑起一个稳定的间隔空间使上下两表面分离，决定了口罩的整体效果。

下面结合实例对本发明作出进一步描述工艺：

实例 1

所述口罩在，在岛精公司MACH2XS153型四针床电脑横机上进行三维全成形口罩开发，

口罩一体成型，分为口罩的主体部分和耳带部分。

表面层和内层纱线均选用规格为70D/30D的锦包氨纱线，兼顾高弹性和强力。

本实施例中，间隔层选用直径为0.10 mm的铜离子抗菌长丝，其强力可达到300CN，断裂伸长率达到 20%。

所述间隔层从结构上起连接前后层织物的作用，同时稳定结构效避免了单层纬平针织物脱散性和严重的卷边性；从性能上铜离子抗菌长丝的加入比例决定了口罩整体的抗菌效果。所述口罩为一种纬编间隔织物中，和经编织物不同，铜离子抗菌长丝之间是互不关联，即内层和表层若被除去，每一横列的铜离子抗菌长丝将分开。

本实施例中，所述间隔层中的铜离子抗菌长丝通过前后针床集圈，相应的表面层每一行线圈包含的间隔丝根数为4 根，6路线圈可形成一个最小编织横列，其间隔纱则倾斜跨越了2个针距。

本实施例中，在编织过程中，为形成口罩主体和耳带部分相连接的异形结构，由针床两侧进行逐渐加针达到。其编织顺序如下： 由后针床织针首先编织形成口罩内部弧形区域，编织到口罩中缝部位时，后针床所有参与编织的织针均悬挂旧线圈暂停编织； 接由前针床织针开始局部编织形成口罩外部弧形区域，在编织时前针床相较于后针床多编织数个横列，使得口罩外层相较于内层更加凸出，以此为中间夹层部分留出空间;当编织完内外2层的半边弧形后，前针床握持旧线圈暂停编织，在此阶段由后针床的织针按照规律逐渐参与编织，在原来悬挂的旧线圈上继续编织新线圈，形成与内层对称的半边弧形区。

在编织2个耳带的过程中，需要织入废纱部分；起底编织起底部230时首先织1 段废纱起到均匀起底板拉力的作用；编织挂耳部220，带入第2、3 段废纱，起牵拉平收作用，同时保证空起时对线圈产生拉力，使得编织顺利进行。优选地，所述废纱直径影响了牵拉拉力，选用直径为0.1 mm的涤纶单丝。

优选地，所述口罩主体编织下机后，通过蒸汽热处理后，在标准条件下（20度和65%相对湿度）静置72小时，以消除内应力。

根据上述工艺制得的一体成形口罩弹性优良，立体效果明显，有隐隐的光泽效果。上述具有抗菌保暖性能的三维一体成型口罩，具有优秀的抗菌性能，其具体检测结果如下表所示：

本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接( 例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构( 例如使用铸造工艺一体成形制造出来) 所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。

另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。

本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。