新型防护面罩的制作方法

1.本实用新型涉及救援设备技术领域，特别涉及一种新型防护面罩。


背景技术：

2.现有技术中，防护面罩中的滤材多为活性炭材质，常采用增加滤材的填装质量和密度的方法来达到长效吸附的目的，不仅存在负载重、佩戴舒适性差的缺陷，而且会阻隔声音传播，不便于救援作业的开展。


技术实现要素：

3.根据本实用新型实施例，提供了一种新型防护面罩，包含：面罩主体、呼吸模块、扩音模块；
4.呼吸模块设置在面罩主体上，佩戴时，呼吸模块的位置对应使用者的口鼻区域；
5.扩音模块设置在呼吸模块上。
6.进一步面罩主体包含：面罩骨架、面部密封圈、口鼻密封圈与视窗；
7.视窗嵌设在面罩骨架中；
8.面部密封圈设置在面罩骨架的边缘，佩戴时，面部密封圈用于将面罩骨架紧贴使用者的面部；
9.口鼻密封圈设置在面罩骨架上，佩戴时，口鼻密封圈将面罩主体的内侧与使用者的面部之间分隔为呼吸腔与视腔，呼吸模块口鼻密封圈相连。
10.进一步面罩主体还包含：卡扣与头带；
11.卡扣设置在面罩骨架边缘；
12.头带与卡扣相连，将面罩骨架固定在使用者的面部。
13.进一步呼吸模块包含：呼吸组件与过滤组件；
14.呼吸组件设置在面罩主体上，佩戴时，呼吸组件对应使用者的口鼻区域；
15.过滤组件设置在呼吸组件的外侧。
16.进一步呼吸组件包含：外壳、吸气阀与呼气阀；
17.外壳与面罩主体相连，并凸出于面罩主体的外表面；
18.吸气阀设置在外壳上，空气经过滤组件过滤后经吸气阀进入使用者口鼻；
19.呼气阀设置在外壳凸出于面罩主体的部分的下表面，呼气阀为单向阀。
20.进一步呼气阀包含：橡胶膜和第一栅格；
21.第一栅格设置在外壳的外侧，用于阻隔飞溅液体进入外壳；
22.橡胶膜设置在第一栅格的内部，橡胶膜边缘与第一栅格内壁相连。
23.进一步过滤组件包含依次层叠设置的：滤棉、防潮布、石墨烯与改性石墨烯过滤熔喷布；改性石墨烯过滤熔喷布与呼吸组件相邻设置，吸气时，空气依次经滤棉、防潮布、石墨烯、改性石墨烯过滤熔喷布进入呼吸组件。
24.进一步扩音模块包含：第二栅格、外侧支撑片、外侧密封圈、振膜、内侧密封圈与内
侧支撑片；
25.第二栅格设置在呼吸模块的外侧，用于阻隔飞溅液体进入呼吸模块；
26.外侧支撑片、外侧密封圈、振膜、内侧密封圈与内侧支撑片在第二栅格的内部依次层叠设置；
27.外侧支撑片与内侧支撑片的边缘分别与第二栅格内壁相连；
28.外侧密封圈紧贴第二栅格内壁；
29.内侧密封圈紧贴第二栅格内壁；
30.外侧密封圈位于振膜与外侧支撑片之间，外侧密封圈紧贴外侧支撑片，振膜与外侧支撑片不贴合；
31.内侧密封圈位于振膜与内侧支撑片之间，内侧密封圈紧贴支撑片，振膜与内侧支撑片不贴合。
32.根据本实用新型实施例的新型防护面罩，有益效果如下：
33.1、视窗结构采用聚碳酸酯材质，而且整体采用大面积曲屏结构设计，具有视野范围广、耐刮擦、防起雾的特点；
34.2、面部密封圈与口鼻密封圈采用硅胶材质，质地柔软与面部贴合度高，舒适感强，且化学稳定性强，无味无毒，不溶于任何溶剂；
35.3、面部密封圈紧贴使用者的面部，使面罩主题内侧形成密封环境；
36.4、口鼻密封圈与呼吸模块相连，而且口鼻密封圈紧贴使用者的口鼻区域，此结构加强了面罩的气密性，防止使用者吸入外部污染空气；
37.5、头带五点连接于面罩骨架，使用者佩戴时更加牢固与稳定；
38.6、采用卡口的连接方式，方便快速穿戴和固定；
39.7、呼气阀采用单向阀，防止空气进入面罩内部；
40.8、呼气阀中设有第一栅格，防止飞溅液体进入面罩内部；
41.9、呼气阀设置在外壳凸出于面罩主体部分的下表面，防止大风天空气通过呼气阀进入面罩内部；
42.10、过滤组件设置在罐体内部，罐体由轻质氧化铝制成，轻便，不易腐蚀破损；
43.11、过滤组件与呼吸组件之间采用螺纹卡扣的方式连接，这种连接方式具有较高的气密性；
44.12、滤棉作为过滤的第一道防线，可过滤空气中大于10um的颗粒物；
45.13、防潮布为第二道防线，具有的强力及拒水性的特点且不易产生静电，防止空气中的水分进入过滤模块，延长了过滤模块的使用寿命；
46.14、改性石墨烯为第三道防线，可吸附各种工业废气，分解有毒气体，具有高比表面积、不宜聚集、吸附能力强、不易饱和，无需依靠增添滤材重量便可达到长效吸附的效果。因此本实用新型具有负载轻，使用轻便，佩戴舒适，吸附能力强，高效滤除有害气体、长效吸附的特点，具有良好的应用前景；
47.15、改性石墨烯过滤熔喷布为第四道防线，可有效阻隔空气中小于2.5um的微颗粒，改性石墨烯过滤熔喷布的防尘、滤菌效果显著，且具有固定滤材的作用；
48.16、将改性石墨烯制成小颗粒状，减小了吸气阻力，解决了佩戴防毒面具不舒适的问题；
49.17、振膜通过振动放大声音，扩音效果显著，便于救援人员之间沟通交流，提升工作效率；
50.18、振膜不与外侧支撑片、内侧支撑片贴合，防止振膜在震动时接触支撑片产生异响和杂音；
51.19、内侧支撑片与外侧支撑片起到固定作用，防止振膜过于变形；
52.20、扩音模块内设有第二栅格，防止飞溅液体进入面罩内部；
53.21、外侧密封圈、内侧密封圈与第二栅格内壁的接触面紧贴第二栅格内壁，防止空气进入面罩内部；
54.22、呼气阀设有第一栅格与橡胶膜，放置飞溅液体与外部空气进入面罩内部。
55.要理解的是，前面的一般描述和下面的详细描述两者都是示例性的，并 且意图在于提供要求保护的技术的进一步说明。
附图说明
56.图1为根据本实用新型实施例新型防护面罩的正视图；
57.图2为根据本实用新型实施例新型防护面罩的呼吸组件的布置示意图；
58.图3为根据本实用新型实施例呼气阀的结构分解图；
59.图4为根据本实用新型实施例扩音模块的结构分解图；
60.图5为根据本实用新型实施例过滤组件的结构分解图；
61.图6为根据本实用新型实施例bet比表面曲线图。
具体实施方式
62.以下将结合附图，详细描述本实用新型的优选实施例，对本实用新型做进一步阐述。
63.首先，将结合图1~6描述根据本实用新型实施例的新型防护面罩，用于开展救援作业时防护面部，过滤空气，也适用于其它类似场景，其应用场景很广。
64.如图1~2所示，本实用新型实施例的新型防护面罩，包含：面罩主体1、呼吸模块2、扩音模块3。
65.具体地，如图1~2所示，面罩主体1用于固定呼吸模块2与扩音模块3，与此同时面罩主体1还对面罩主体1内侧的面部区域进行防护。
66.进一步，如图2所示，面罩主体1包含：面罩骨架11、面部密封圈12、口鼻密封圈13与视窗14，视窗14嵌设在面罩骨架11中；视窗14结构采用聚碳酸酯材料，整体选用大面积曲屏结构，具有视野佳、防刮擦、防起雾的特点；面部密封圈12设置在面罩骨架11的边缘，面部密封圈12紧贴使用者的面部；口鼻密封圈13设置在面罩骨架11上，佩戴时，面部密封圈12紧贴使用者面部，口鼻密封圈13紧贴使用者的口鼻区域，口鼻密封圈13将使用者的口鼻区域与面罩主体1内侧的其它区域相隔离，呼吸模块2连接在口鼻密封圈13上，加强面罩内部的气密性；面部密封圈12与口鼻密封圈13选用硅胶材质，与面部贴合度高、舒适感强、无毒无味且化学稳定性强不溶于水和任何溶剂。
67.进一步，如图2所示，面罩主体1还包含：卡扣16与头带15，卡扣16设置在面罩骨架11边缘，头带15与卡扣16相连，且五点连接于面罩主体，这样的连接方式，佩戴时，使用者双
手向下拉紧两侧头带，通过连接卡扣收紧头带，使面罩更加牢固与稳定，头带15采用尼龙材质，而且卡扣16可调节头带的长度，方便面罩的快速穿戴和固定。
68.具体地，如图1~2所示，呼吸模块2设置在面罩主体1的外侧，佩戴石墨烯防护面罩时呼吸模块2的位置对应使用者的口鼻区域。
69.具体地，如图1~2所示，呼吸模块2包含：呼吸组件21与过滤组件22，呼吸组件21设置在面罩主体1上，呼吸组件21的外壳213的上部分连接于视窗14，下部分连接于面罩骨架11，而且呼吸组件21对应使用者的口鼻区域。
70.进一步，如图2所示，呼吸组件21包含：外壳213、吸气阀211与呼气阀212，外壳213设置在面罩主体1上且于口鼻密封圈13相连，外壳213的上部分连接于视窗14，下部分连接于面罩骨架11，外壳213凸出于面罩主体1的外表面；吸气阀211设置在外壳213的正面上，螺纹卡扣于吸气阀211相连，放置外界空气通过过滤组件22与外壳213的连接处进入面罩内部，空气经过滤组件22过滤后经吸气阀211进入使用者口鼻；呼气阀212设置在外壳213凸出于面罩主体1部分的下表面，防止大风吹开呼气阀212进入到面罩内部，呼气阀212为单向阀，用于使用者呼出气体。
71.进一步，如图2~3所示，呼气阀212由橡胶膜2121和第一栅格2122组成，第一栅格2122设置在外壳213的下表面，材质为塑料，防止雨水等液体溅射进入防护面罩内部；橡胶膜2121设置在第一栅格2122的内部，橡胶膜2121边缘与第一栅格2122内壁相连，可快速呼出大量空气，保证使用者呼吸顺畅。
72.进一步，如图5所示，过滤组件22采用螺纹卡扣227的方式连接于呼吸组件21中吸气阀211的位置，用于过滤空气，这种连接方式具有较高的气密性。
73.进一步，如图5所示，过滤组件22包含：罐体222、卡盖223、滤棉224、防潮布221、改性石墨烯225与改性石墨烯过滤熔喷布226；卡盖223以卡扣形式连接在罐体222上，滤棉224被卡盖223固定在卡盖223与防潮布221之间，防潮布221选用涤粘水刺非织造布，其中涤纶占70％，粘胶占30％；涤纶中加入一定量的粘胶纤维，能大大改善涤粘水刺非织造布的亲水性能，涤粘水刺非织造布综合了涤纶和粘胶的特性，使防潮布221具有强力及拒水性且不易产生静电，使罐体222有一定抗湿功能，起到防潮的作用，防止大量空气中的水分与石墨烯滤材结合，导致滤毒盒使用寿命降低；防潮布221与罐体外壁相连，起到固定管体内改性石墨烯225的作用；改性石墨烯225设置在罐体222的内部，同体积下改性石墨烯225比常规活性炭滤材质量小，能够减轻防护面罩的重量；将改性石墨烯制成小颗粒状，减少吸气阻力，解决了佩戴防毒面具不舒适的问题；改性石墨烯过滤熔喷布226，连接在罐体222的内壁上；螺纹卡扣227结构连接在呼吸组件21的外壳213上，且位置正对吸气阀211，空气依次经滤棉224、防潮布221、改性石墨烯225、改性石墨烯过滤熔喷布226进入面罩内部。
74.进一步，如图5所示，本实用新型的过滤组件22设置在罐体222内部，罐体222由轻质氧化铝制成，轻便，不易腐蚀破损，有效避免了由于罐体222受损而导致的滤毒罐快速失效的情况。
75.进一步，如图5所示，本实用新型选用滤棉224作为第一道防线，用于过滤空气中大于10μm的颗粒物；防潮布221为第二道防线，防止空气中的水分与石墨烯滤材结合，降低过滤模块的使用寿命；改性石墨烯225作为第三道防线，可吸附各种工业废气、分解有毒气体，效果持久，不易饱和。利用化学活化法，用koh刻蚀石墨烯，可以使石墨烯具有高比表面积，
并形成致密整齐的微孔，吸附性强，微孔结构可有效拦截有毒有害气体。经过处理改性的多孔石墨烯，不易聚集，且获得更多的活性官能团位，对燃爆事故发生时所产生的有害气体及细颗粒物均能达到一定吸附作用。如图6所示，改性石墨烯滤材bet比表面曲线所示（比表面积是指单位质量物料所具有的总面积），通过选取3个标志点拟合直线，根据bet公式可以得到改性石墨烯比表面积为407m2/g，高比表面积的石墨烯的吸附能力强，其致密整齐的微孔结构可有效拦截燃爆事故产生的有毒有害气体，小颗粒的改性石墨烯225可减小吸气阻力，使吸气更顺畅。改性石墨烯熔喷布226作为过滤的第四道防线，可有效阻隔空气中小于2.5μm的微颗粒，防尘、滤菌效果好，且具有固定改性石墨烯225的作用。
76.改性石墨烯225材料制备步骤如下：
77.步骤一，将25g石墨烯粉末浸渍在1250ml，7mol/l的koh溶液中并在常温下搅拌24小时；步骤二，将石墨烯粉末与koh混合液过滤，过滤去除多余koh溶液后，将石墨烯粉末放置在80
°
c，惰性气氛保护环境下干燥；步骤三，将干燥后的石墨烯粉末与koh熔融混合物放入小瓷舟中，置于管式炉中部，在惰性气体保护下（1atm n2气氛），进行活化。活化的条件是：首先以5 ℃/min的速度将混合物加热到300 ℃并保持20~30 min，然后以5 ℃/min的速度将混合物加热到800 ℃并保持1h，最后以25 ℃/min的冷却速度将混合物降至室温，所得固体用大量的去离子水清洗以尽量完全去除多余的koh；步骤四，将经活化后的石墨烯粉末置于管式炉中，在惰性气体保护下（1atm n2气氛），以5 ℃/min的速度加热到800 ℃并保持2h进行退火处理；步骤五，将步骤四得到的碳化产物用2 mol/l的稀盐酸洗涤2~3次，再用大量去离子水洗涤2~3次，最后再将其放置在80℃环境下干燥，便可得到高比表面积微孔碳材料；经过处理后，koh作为活化剂在石墨烯材料内进行刻蚀，石墨烯材料比表面积将大幅增加至400~500m2/g，孔径分布狭窄,孔径大小为1~2nm，属于微孔。这样获得的多孔石墨烯，不易聚集，且获得更多的活性官能团位。
78.改性石墨烯过滤熔喷布226制备步骤如下：
79.步骤一，将熔喷布放入双氧水溶液中改性处理，得到改性熔喷布；步骤二，将高比表面积石墨烯材质与改性熔喷布加入到水溶液中改性，石墨烯与改性熔喷布质量比为1:5，浸泡3小时，得到石墨烯改性熔喷布；步骤三，将石墨烯改性熔喷布洗涤烘干，烘干温度为80℃，经高温处理后即可得到改性石墨烯过滤熔喷布226。
80.具体地，如图4所示，扩音模块3设置在外壳213的两侧，用于对使用者发出的声音进行放大。
81.进一步，如图2和图4所示，扩音模块3包含：第二栅格32、外侧支撑片31、外侧密封圈33、振膜34、内侧密封圈35与内侧支撑片36，第二栅格32连接于外壳213，用于阻隔飞溅液体进入呼吸模块2。外侧支撑片31、外侧密封圈33、振膜34、内侧密封圈35与内侧支撑片36在第二栅格32的内部依次排列，外侧支撑片31与内侧支撑片的边缘分别连接于第二栅格32的内壁，用于固定振膜34，防止振膜34过于变形；外侧密封圈33紧贴第二栅格32内壁，外侧密封圈33的外侧紧贴外侧支撑片31，内侧密封圈35紧贴第二栅格32内壁，内侧密封圈35的内侧紧贴内侧支撑片36，外侧密封圈33与内侧密封圈35用于增加扩音模块3的气密性；振膜34位于外侧密封圈33与内侧密封圈35之间，振膜34与外侧支撑片31、内侧支撑片36之间具有一定距离，防止振膜34在振动扩音时接触支撑片产生异响和杂音。
82.当使用者佩戴面罩时，双手向下拉面罩两侧的头带15，通过卡扣16调节头带15的
长度，将面罩固定在使用者的面部；当使用者吸气时，空气进入过滤组件22，空气经滤棉224滤除空气中大于10μm的颗粒物，防潮布221滤除空气中的水分，改性石墨烯225滤除空气中的有毒物质，改性石墨烯过滤熔喷布226滤除空气中小于2.5μm的微颗粒后通过吸气阀211进入外壳213，最后进入面罩主体1内侧，被使用者吸入体内；当使用者呼气时，空气经面罩主体1内侧进入外壳213，再由外壳213下表面的呼气阀212呼出；当患者发出声音时，声音经面罩主体1内侧转导至外壳213，再经外壳213传导至扩音模块3，声音在扩音模块3内经振膜34震动放大后传导出面罩主体1。
83.以上，参照图1~6描述了根据本实用新型实施例的新型防护面罩，实现了防护面罩兼顾吸附能力强，长效吸附，使用寿命长，使用轻便，佩戴舒适、吸气阻力小，扩音效果显著的特点，具有良好的应用前景。
84.需要说明的是，在本说明书中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包含
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
85.尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。