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中美防护口罩过滤性能标准的对比

返回列表来源:天氏库力 发布日期 2020-03-13 浏览:

自新型冠状肺炎爆发以来,人们逐渐养成了戴口罩,勤通风等好习惯。其实,呼吸问题早已经成为人类关注研究的一个重点,以PM2.5为主的细颗粒物已成为人体健康的“空中杀手”,抵御大气中的粉尘(TSP)、可吸入颗粒物(PM10)、细颗粒物(PM2.5)以及霾尘(PM1),室内可采用空气净化器,室外可戴防御PM2.5的口罩。这类产品的核心部件空气过滤介质是新型的纺织材料,这类材料在微电子、制药、医疗卫生、食品以及环保等领域的应用越来越多。本文通过对近年来中美主要的纺织材料过滤性能的测试标准进行了介绍和对比,以期为过滤材料评价标准的修订提供参考。
 
1、中美主要的呼吸防护品过滤性能的标准
 
我国一直关注和致力于呼吸防护用品的标准化工作,根据自身的需要,参考或有选择性地采纳国际先进标准,一般标龄超过 5 年的标准都得到了修订,使我国的呼吸防护用品的标准尽可能地与国际先进标准接轨。国内外主要的呼吸器国家标准有:GB/T l8664 — 2002《呼吸防护用品的选择、使用与维护》、GB 2626 — 2006《呼吸防护用品自吸过滤式防颗粒物呼吸器》、GB19083 — 2010《医用防护口罩技术要求》、GB 2890 — 2009《呼吸防护自吸过滤式防毒面具》、GB 23465 — 2009《呼吸防护用品实用性能评价》、YY 0469 — 2011《医用外科口罩》、NIOSH 42CFR Part84《吸防护用品标准认证》、EN 149:2010《防微粒过滤式半面罩的要求、试验和标志》、ASTM F2299《利用胶乳球测定医用面具材料粒子渗透性初始效率的标准试验方法》和JIS T8150 — 2006《呼吸防护器具的选择、使用及保管办法》。
 
本文选取国内外标准中较为常用的 5 个标准,即GB 2626 — 2006、ASTM F2299、NIOSH 42CFR Patr84、YY 0469 — 2011和GB 19083 — 2010,从标准的适用范围、过滤元件、检测用颗粒物和过滤效率测试方法等方面进行了比较与探讨。
 
1.1 适用范围
 
工作和生活场所不同,如产尘工作场所(煤矿、非煤矿、建材厂等)、金属加工作业环境(焊接、铸造)以及医疗卫生工作环境,空气中悬浮的颗粒物也不同。国内外呼吸防护标准的适用范围和过滤对象如表 1 所示。
表1:中美呼吸防护标准的适用范围和过滤对象
表1:中美呼吸防护标准的适用范围和过滤对象
 
表 1 中,ASTM F2299标准是用单分散气溶胶方法测定医用口罩用过滤材料对颗粒的过滤效率,专门针对0.1 ~5.0 μm微粒。NIOSH 42CFR Part84首次对颗粒物滤料进行了分类,因为油性颗粒物的存在会降低滤料的过滤效率,因此标准将颗粒物分为不适合油性环境、抗油性环境但有时间限制和防油性环境 3 类。GB 2626 — 2006标准参照了NIOSH 42CFR Patr84,根据颗粒物的性质,将其分为非油性颗粒物(如水泥、粉尘、煤尘)和油性颗粒物(如沥青烟)。GB 19083 — 2010和YY 0469 — 2011由于适用于医用环境,无需考虑油性颗粒,所以测定的为非油性颗粒物。
 
1.2 过滤元件和检测用颗粒物(表 2)
表2:过滤元件的分类和检测用颗粒物
表2:过滤元件的分类和检测用颗粒物
 
材料对颗粒物的过滤主要有布朗运动、拦截、惯性撞击、静电吸引、沉降作用 5 种机理。因此,并非是大颗粒容易过滤,小颗粒难过滤,过滤效率的最弱点是最难过滤的某种颗粒,而NaCl被证明是最具穿透性粒径的颗粒,故作为测试气溶胶。一般情况下,油性颗粒物较非油性颗粒物难过滤,如果用相同的过滤材料在同等条件下进行过滤,无法获得最佳的过滤效果。因此,NIOSH 42CFR Part84根据防护对象的性质和防油颗粒物时间的长短,将呼吸器过滤元件分为N、R和P等 3 个系列。N系列是用来防护非油性颗粒物,且无使用时间限制;R系列可用来防护非油性及含油性颗粒物,对含油性颗粒物有使用时间的限制(8 h);P系列是用来防护非油性及含油性颗粒物,对含油性颗粒物无使用时间限制。
 
GB 2626 — 2006借鉴NIOSH 42CFR Part84对呼吸器过滤元件的分类,分为防非油性颗粒物的KN类和防油性颗粒物的KP类。GB 19083 — 2010和YY 0469 — 2004标准测试的滤材一般为驻极体处理的超细熔喷滤料。ASTM F2299使用的高效滤料(HEPA)包括一种分子筛材料(可以滤除油性颗粒)和超低压渗透气溶胶过滤材料(对0.6μm的气溶胶有99.999 9%的过滤效率)。
 
1.3 过滤效率测试方法
 
1.3.1 预处理
 
5 个标准的预处理方法见表 3。样品预处理时应避免热冲击,处理后将样品置于气密性容器中,以避免不必要的污染和碰触。
表3:各个标准对被测样的预处理方法
表3:各个标准对被测样的预处理方法
 
1.3.2 检测条件
 
各标准过滤效率的主要检测参数见表 4。在NIOSH 42CFR Part84标准中,应注意区别单过滤元件和多过滤元件的最大加载量和检测流量参数的设置,双过滤元件为单过滤元件的1/2,三过滤为单过滤元件的1/3。GB 2626 —2006在过滤效率的技术要求和检测条件方面依然采纳了NIOSH 42CFR Part84标准,包括采取加载测试(指让测试对象不断地接受一定浓度颗粒物的挑战,在该过程中监测测试对象的过滤效率)和对油性颗粒物过滤元件合格判定的特殊要求。
 
1.3.3 标准对过滤效率的要求
表4:各标准过滤效率的主要检测参数
表4:各标准过滤效率的主要检测参数
 
各标准对滤材过滤效率的要求见表 5。
表5:各标准对滤材过滤效率的要求
表5:各标准对滤材过滤效率的要求
 
NIOSH 42CFR Part84根据过滤效率的高低,将滤材分为95、99、100共 3 个等级,最低过滤效率分别为≥95%、≥99%、≥99.97%。GB 2626 — 2006参照NIOSH 42CFR Part84,将过滤效率分为90、95、100共 3 个级别,即KN90、KN95、KN100和KP90、KP95、KP100。GB 2626 — 2006要求过滤效率不能小于标准规定的最低过滤效率,如KN95的过滤效率不小于95%。对于P类防油性颗粒过滤元件,还要求在加载过程中,过滤效率不能出现下降趋势,一旦出现下降,检测应停止。该要求可以保证防油性颗粒物呼吸器的使用者在整个使用期间内,获得不低于最初使用时的过滤效率。YY 0469 — 2011主要用于医疗环境,对细菌的过滤效率要求相对高,而且该环境下主要考虑非油性颗粒物。GB 19083 — 2010也将过滤元件的过滤效率分为 3 个等级。ASTM F2299较其它标准过滤效率的要求最高,过滤效率达到99.97%的滤料为高效滤料(HEPA)。
 
需要注意的是,标准中规定的过滤效率是初始效率,在实际应用中随着时间的延长,初始效率合格并不意味着过滤效率会一直保持合格。因此,滤材的过滤效率随时间的变化情况也是其性能的重要指标之一。在今后的过滤性能标准测试中,应考虑过滤效率随时间变化这一情况。
 
2、总结:
NIOSH 42CFR Part84对呼吸器防颗粒物的评价方法较为系统和完整,GB 2626 — 2006在过滤效率的检测方面基本采纳了NIOSH标准,但是在实际操作中仍有需要改进的地方,如最大加载量的判定区间、对过滤效率趋势的判定、对KP90合理带宽的制定等,建议参考美国NIOSH相关文件,让测试更加完善和具有可操作性。ASTM F2299较GB 19083 — 2010、GB 2626 — 2006和YY 0469 — 2011标准,更为详细的说明了检测操作的程序控制,对过滤效率的要求也相对最高。GB 19083 — 2010标准参照了欧洲和美国等相关标准,结合我国产品的技术水平,对材料的性能进行了规定,提出了较高的技术要求。

3、参考标准:
 
[1] 呼吸防护用品的选择、使用与维护[S].GB/T l8664-2002.
 
[2] 呼吸防护用品自吸过滤式防颗粒物呼吸器[S].GB 2626-2006.
 
[3] 医用防护口罩技术要求[S].GB 19083-2010.
 
[4] 呼吸防护自吸过滤式防毒面具[S].GB 2890-2009.
 
[5] 呼吸防护用品实用性能评价[S].GB 23465-2009.
 
[6] 医用外科口罩[S].YY 0469-2011.
 
[7] 吸防护用品标准认证[S].NIOSH 42CFR Part84.
 
[8] 防微粒过滤式半面罩的要求、试验和标志[S].EN 149:2010.
 
[9] 利用胶乳球测定医用面具材料粒子渗透性初始效率的标准试验方法[S].ASTM F2299.
 
[10] 呼吸防护器具的选择、使用及保管办法[S].JIS T8150-2006.

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