绿色碳盾——碳纤维口罩先行者

摘要：针对目前大众对于口罩的需求背景，本项目致力于营销健康环保的新型口罩。本项目依托碳纤维科技与云智能系统，结合全新外观设计和电商营销模式开展营销“碳盾口罩”实践创新活动，以解决当下全民佩戴口罩的供应问题。通过建设碳盾品牌官方淘宝旗舰店及天猫店铺，进行网点营销管理和宣传推广，发挥项目团队专利技术优势，设计和实践创新型口罩的可行性营销方案，为科学防护贡献一份力量。

关键词：碳纤维材料、口罩、碳盾

一、引言

作为一种重要的防护用品，防护口罩越来越得到人们的广泛关注。防护口罩过滤效率高且吸气阻力低，则防护口罩具有良好的防护作用和佩戴感受，但过滤效率提高时，吸气阻力往往随之升高，难以两全。熔喷非织造布是超细纤维自行固结的纤维集合体，纤维的比表面积较大，对颗粒的吸附能力较强，纤维随机分布，形成大量复杂的三维微小孔隙，过滤效率高且由于微小孔隙含量高而吸气阻力低，被广泛应用于防护口罩主体材料。例如，经过静电处理后的熔喷聚丙烯驻极体滤材表面带有静电荷，可以通过静电引力将细小颗粒吸附住，从而在不增加吸气阻力的前条件下，显著提高过滤效率。但熔喷聚丙烯驻极体滤材在空气过滤时的高效率很大程度上依赖于其所带的电荷，当熔喷聚丙烯驻极体滤材暴露于特殊环境中时，湿气、极性溶剂、油性烟雾等都会降低材料的静电效应，特别是当对含该滤材的口罩进行清洗、浸泡消毒时，不仅会降低滤材的静电效应，还会破坏防护口罩中熔喷纤维网的结构，大大降低防护口罩的过滤效率。研究表明，纯酒精浸泡熔喷聚丙烯驻极体滤材后，滤材的过滤效率从99.58％下降到77.42％，防护口罩的过滤效率大幅下降。

有鉴于此，本项目的目的在于提供一种防护口罩，具有过滤效率高、吸气阻力低、高效拒液、拒雾气、可清洗的特点。通过碳纤维ACF核心滤材所制成的口罩，能达到医用过滤标准，并且具备可反复清洗功能，从根本上解决了医用口罩所造成的的医疗垃圾问题和垃圾分类时二次感染传播的风险。

二、行业及市场前景

（一）市场规模及增长趋势

疫情放开后，我国口罩行业在经历了短暂的结构调整，淘汰掉落后产能、筛选掉不合格企业成为趋势。随着居民消费观念的转变和消费需求的提升，我国口罩行业依旧会继续保持增长趋势，未来将会向高质量、高品质的方向发展，呈现品种众多、消费多元化等新趋势。中国口罩产业链的参与主体不断丰富，产业生态逐渐健壮。

（二）行业竞争对手

就目前来说，口罩生产的龙头企业如阳普医疗、奥美医疗、南卫股份、泰达股份以及江南高纤。国内口罩产业链相关企业众多，约有100万家，主要分布在长三角和京津冀区域。根据药监局数据，国内持有医用口罩生产许可证企业数量相对较少，仅有约360家，主要分布在河南、江西、江苏等地区。

（三）未来市场销售预测

自非典、雾霾和新冠病毒及季节性传染病发生以来，口罩一直从中扮演这不可或缺的角色。尤其是新冠病毒对于人们的影响深远，在未来口罩也成为人们出行所必备的防护用品之一。疫情的发生使得我国口罩需求井喷式爆发，正常情况下我国口罩日产能约为2000万只，自国务院应对新型冠状病毒肺炎疫情联防联控机制综合组发布《关于对新型冠状病毒实施乙类乙管的总体方案》以来，疫情防控进入了新阶段，对口罩的需求也成为常态化。预计未来三年中国口罩行业市场规模会有一定程度上的回落，但整个口罩行业市场规模总体仍呈扩大趋势。因为疫情具备反复的特性且近几年内不会消除，作为日常消耗品的口罩需求量不会大幅减少，反观国外市场对于口罩的刚需远远大于国内，所以海外市场同样具备巨大的发展潜力。综上所述，未来口罩的市场销售预测呈乐观态势。

三、产品创新

1.技术创新

（1）涉及到的主要技术关键如下：

a.活性碳纤维ACF核心滤材的运用

活性炭*AC是一种经过活化处理的多孔炭，为粉末状或颗粒状；而活性碳纤维ACF则为纤维状，纤维上布满微孔，其对有机气体吸附能力比颗粒活性炭在空气中高几倍至几十倍。产品使用专利活性炭纤维毡，吸附比表面积高达1200平方米每克，高温萃取形成的立体管状纤维对污染物具有优异的吸附性能。

如图2所示，吸附剂的细孔分为三类:孔径大于50nm的为大孔，2nm-50nm的为中孔，0.8nm-2nm的为微孔以及小于0.8nm的为亚微孔。活性炭纤维的孔主要是乱层结构炭和石墨微晶形成的微孔。微孔的大量存在使活性炭纤维的表面积增大，同时也使其吸附量提高。

在此项技术应用中，结合实施例对本发明提供的过滤材料及其制备方法和应用进行了详细地对比描述，具体结果如下表所示：

b.织物层为双层多孔膜结构

口罩主体由外至内包括依次层叠设置的织物层、第一多孔膜材料层、双组份织物层、第二多孔膜材料层和非织造布层；所述织物层与第一多孔膜材料层之间设置有热熔纤维网；所述第一多孔膜材料层和第二多孔膜材料层独立地为聚四氟乙烯多孔膜或熔喷非织造布；所述第一多孔膜材料层和第二多孔膜材料层至少有一层为聚四氟乙烯多孔膜。本产品所述第一多孔膜材料层和第二多孔膜材料层形成双层多孔膜结构，有利于防护口罩实现拒液、拒雾气的性能，在防护口罩清洗时，有利于保证防护口罩层结构不发生变化，且并非通过静电作用进行过滤，可水洗。

2.实用新型专利4项。其涉及到的主要关键技术如下：

a.基于人体工学的口罩呼吸阀

该基于人体工程学基础的新型口罩呼吸阀，包括上盖、膜片以及底座，其特征在于：所述底座为中空的圆柱形结构，其底部四周向外延伸有内夹持片，所述内夹持片按照人体工程学参数，左、右两边为向内凹陷延伸的侧延展部，上方为向外突出延伸的上延展部、下方为向外凸出延伸的下延展部，所述底座上方为均匀分布有底座通气口，所述膜片固定在底座上方，所述上盖与底座扣合，上盖的左、右两边以及下方均匀分布有若干排气口，本口罩呼吸阀根据人的脸型大数据分析，设计了底座与上盖之间的扣合曲线，与所有防护PM2.5阀式口罩高度配合，适用于各种脸型，适于推广使用。

b.新型过滤材料的制备

口罩的过滤材料，包括依次层叠设置的纤维纸层、明胶混合物层和聚丙烯层；所述聚丙烯层为聚丙烯纺粘层和/或聚丙烯熔喷非织造布层；所述纤维纸层、明胶混合物层和聚丙烯层为针刺连接。在过滤材料中，所述纤维纸层提供了空气曲径过滤层，既阻挡了空气中较大的颗粒，又可使空气通过顺畅；所述明胶混合物层具有开孔结构，比表面积大，开口孔隙率高，有利于过滤材料对空气中的有害微粒进行吸附和捕集；所述聚丙烯层为聚丙烯纺粘层或聚丙烯熔喷非织造布层，具有纤维细、结构蓬松、孔隙率高的特点，且聚丙烯层抗褶皱能力强。

3.外观设计专利4项。其涉及到的主要技术关键如下：

a.口罩整体外观形状轮廓

本口罩根据人体工学参数、人脸型大数据分析、区别性别及年龄的差异化，进行均码结构设计，周边与脸部接触配合部位密封性好。凸起部分留有新鲜空气的空间，减少憋闷感，使得口罩佩戴更为舒适，能够强效过滤空气中的有害物质，呼入更清洁的空气，同时配合单向呼吸阀的设置，增加了呼吸的顺畅，减少憋闷感，使得口罩佩戴更加舒适透气。口罩主体视图如下：

口罩主视图

b.口罩呼吸阀外观轮廓

该口罩的呼吸阀，包括上盖、膜片以及底座，其特征在于：所述底座为中空的圆柱形结构，其底部四周向外延伸有内夹持片，所述内夹持片按照人体工程学参数，左、右两边为向内凹陷延伸的侧延展部，上方为向外突出延伸的上延展部、下方为向外凸出延伸的下延展部，所述底座上方为均匀分布有底座通气口，所述膜片固定在底座上方，所述上盖与底座扣合，上盖的左、右两边以及下方均匀分布有若干排气口。口罩呼吸阀主体外观如下图所示：

呼吸阀立体图

4.产品外包设计创新

团队自主设计极具个性色彩的产品外包，并配有水滴形便携式收纳盒，方便携带。产品外包设计节选如下图所示：

五、结语

针对后疫情时期及季节性传染病发生时期大众对于口罩的需求背景，本项目致力于营销健康环保的新型口罩。本项目依托碳纤维科技与云智能系统，结合全新外观设计和电商营销模式开展营销“碳盾口罩”实践创新活动，以解决当下全民佩戴口罩的供应问题。通过建设碳盾品牌官方淘宝旗舰店及天猫店铺，进行网点营销管理和宣传推广，发挥项目团队专利技术优势，设计和实践创新型口罩的可行性营销方案，为科学防护贡献一份力量。