綠色碳盾——碳纖維口罩先行者

摘要：針對目前大眾對於口罩的需求背景，本項目致力於行銷健康環保的新型口罩。本項目依託碳纖維科技與雲智慧系統，結合全新外觀設計和電商行銷模式開展行銷“碳盾口罩”實踐創新活動，以解決當下全民佩戴口罩的供應問題。通過建設碳盾品牌官方淘寶旗艦店及天貓店舖，進行網點行銷管理和宣傳推廣，發揮項目團隊專利技術優勢，設計和實踐創新型口罩的可行性行銷方案，為科學防護貢獻一份力量。

關鍵詞：碳纖維材料、口罩、碳盾

一、引言

作為一種重要的防護用品，防護口罩越來越得到人們的廣泛關注。防護口罩過濾效率高且吸氣阻力低，則防護口罩具有良好的防護作用和佩戴感受，但過濾效率提高時，吸氣阻力往往隨之升高，難以兩全。熔噴非織造布是超細纖維自行固結的纖維集合體，纖維的比表面積較大，對顆粒的吸附能力較強，纖維隨機分佈，形成大量複雜的三維微小孔隙，過濾效率高且由於微小孔隙含量高而吸氣阻力低，被廣泛應用於防護口罩主體材料。例如，經過靜電處理後的熔噴聚丙烯駐極體濾材表面帶有靜電荷，可以通過靜電引力將細小顆粒吸附住，從而在不增加吸氣阻力的前條件下，顯著提高過濾效率。但熔噴聚丙烯駐極體濾材在空氣過濾時的高效率很大程度上依賴於其所帶的電荷，當熔噴聚丙烯駐極體濾材暴露于特殊環境中時，濕氣、極性溶劑、油性煙霧等都會降低材料的靜電效應，特別是當對含該濾材的口罩進行清洗、浸泡消毒時，不僅會降低濾材的靜電效應，還會破壞防護口罩中熔噴纖維網的結構，大大降低防護口罩的過濾效率。研究表明，純酒精浸泡熔噴聚丙烯駐極體濾材後，濾材的過濾效率從99.58％下降到77.42％，防護口罩的過濾效率大幅下降。

有鋻於此，本項目的目的在於提供一種防護口罩，具有過濾效率高、吸氣阻力低、高效拒液、拒霧氣、可清洗的特點。通過碳纖維ACF核心濾材所製成的口罩，能達到醫用過濾標準，並且具備可反覆清洗功能，從根本上解決了醫用口罩所造成的的醫療垃圾問題和垃圾分類時二次感染傳播的風險。

二、行業及市場前景

（一）市場規模及增長趨勢

疫情放開後，我國口罩行業在經歷了短暫的結構調整，淘汰掉落後産能、篩選掉不合格企業成為趨勢。隨著居民消費觀念的轉變和消費需求的提升，我國口罩行業依舊會繼續保持增長趨勢，未來將會向高品質、高品質的方向發展，呈現品種眾多、消費多元化等新趨勢。中國口罩産業鏈的參與主體不斷豐富，産業生態逐漸健壯。

（二）行業競爭對手

就目前來説，口罩生産的龍頭企業如陽普醫療、奧美醫療、南衛股份、泰達股份以及江南高纖。國內口罩産業鏈相關企業眾多，約有100萬家，主要分佈在長三角和京津冀區域。根據藥監局數據，國內持有醫用口罩生産許可證企業數量相對較少，僅有約360家，主要分佈在河南、江西、江蘇等地區。

（三）未來市場銷售預測

自非典、霧霾和新冠病毒及季節性傳染病發生以來，口罩一直從中扮演這不可或缺的角色。尤其是新冠病毒對於人們的影響深遠，在未來口罩也成為人們出行所必備的防護用品之一。疫情的發生使得我國口罩需求井噴式爆發，正常情況下我國口罩日産能約為2000萬隻，自國務院應對新型冠狀病毒肺炎疫情聯防聯控機制綜合組發佈《關於對新型冠狀病毒實施乙類乙管的總體方案》以來，疫情防控進入了新階段，對口罩的需求也成為常態化。預計未來三年中國口罩行業市場規模會有一定程度上的回落，但整個口罩行業市場規模總體仍呈擴大趨勢。因為疫情具備反覆的特性且近幾年內不會消除，作為日常消耗品的口罩需求量不會大幅減少，反觀國外市場對於口罩的剛需遠遠大於國內，所以海外市場同樣具備巨大的發展潛力。綜上所述，未來口罩的市場銷售預測呈樂觀態勢。

三、産品創新

1.技術創新

（1）涉及到的主要技術關鍵如下：

a.活性碳纖維ACF核心濾材的運用

活性炭*AC是一种經過活化處理的多孔炭，為粉末狀或顆粒狀；而活性碳纖維ACF則為纖維狀，纖維上佈滿微孔，其對有機氣體吸附能力比顆粒活性炭在空氣中高幾倍至幾十倍。産品使用專利活性炭纖維氈，吸附比表面積高達1200平方米每克，高溫萃取形成的立體管狀纖維對污染物具有優異的吸附性能。

如圖2所示，吸附劑的細孔分為三類:孔徑大於50nm的為大孔，2nm-50nm的為中孔，0.8nm-2nm的為微孔以及小于0.8nm的為亞微孔。活性炭纖維的孔主要是亂層結構炭和石墨微晶形成的微孔。微孔的大量存在使活性炭纖維的表面積增大，同時也使其吸附量提高。

在此項技術應用中，結合實施例對本發明提供的過濾材料及其製備方法和應用進行了詳細地對比描述，具體結果如下表所示：

b.織物層為雙層多孔膜結構

口罩主體由外至內包括依次層疊設置的織物層、第一多孔膜材料層、雙組份織物層、第二多孔膜材料層和非織造布層；所述織物層與第一多孔膜材料層之間設置有熱熔纖維網；所述第一多孔膜材料層和第二多孔膜材料層獨立地為聚四氟乙烯多孔膜或熔噴非織造布；所述第一多孔膜材料層和第二多孔膜材料層至少有一層為聚四氟乙烯多孔膜。本産品所述第一多孔膜材料層和第二多孔膜材料層形成雙層多孔膜結構，有利於防護口罩實現拒液、拒霧氣的性能，在防護口罩清洗時，有利於保證防護口罩層結構不發生變化，且並非通過靜電作用進行過濾，可水洗。

2.實用新型專利4項。其涉及到的主要關鍵技術如下：

a.基於人體工學的口罩呼吸閥

該基於人體工程學基礎的新型口罩呼吸閥，包括上蓋、膜片以及底座，其特徵在於：所述底座為中空的圓柱形結構，其底部四週向外延伸有內夾持片，所述內夾持片按照人體工程學參數，左、右兩邊為向內凹陷延伸的側延展部，上方為向外突出延伸的上延展部、下方為向外凸出延伸的下延展部，所述底座上方為均勻分佈有底座通氣口，所述膜片固定在底座上方，所述上蓋與底座扣合，上蓋的左、右兩邊以及下方均勻分佈有若干排氣口，本口罩呼吸閥根據人的臉型大數據分析，設計了底座與上蓋之間的扣合曲線，與所有防護PM2.5閥式口罩高度配合，適用於各種臉型，適於推廣使用。

b.新型過濾材料的製備

口罩的過濾材料，包括依次層疊設置的纖維紙層、明膠混合物層和聚丙烯層；所述聚丙烯層為聚丙烯紡粘層和/或聚丙烯熔噴非織造布層；所述纖維紙層、明膠混合物層和聚丙烯層為針刺連接。在過濾材料中，所述纖維紙層提供了空氣曲徑過濾層，既阻擋了空氣中較大的顆粒，又可使空氣通過順暢；所述明膠混合物層具有開孔結構，比表面積大，開口孔隙率高，有利於過濾材料對空氣中的有害微粒進行吸附和捕集；所述聚丙烯層為聚丙烯紡粘層或聚丙烯熔噴非織造布層，具有纖維細、結構蓬鬆、孔隙率高的特點，且聚丙烯層抗褶皺能力強。

3.外觀設計專利4項。其涉及到的主要技術關鍵如下：

a.口罩整體外觀形狀輪廓

本口罩根據人體工學參數、人臉型大數據分析、區別性別及年齡的差異化，進行均碼結構設計，周邊與臉部接觸配合部位密封性好。凸起部分留有新鮮空氣的空間，減少憋悶感，使得口罩佩戴更為舒適，能夠強效過濾空氣中的有害物質，呼入更清潔的空氣，同時配合單向呼吸閥的設置，增加了呼吸的順暢，減少憋悶感，使得口罩佩戴更加舒適透氣。口罩主體視圖如下：

口罩主視圖

b.口罩呼吸閥外觀輪廓

該口罩的呼吸閥，包括上蓋、膜片以及底座，其特徵在於：所述底座為中空的圓柱形結構，其底部四週向外延伸有內夾持片，所述內夾持片按照人體工程學參數，左、右兩邊為向內凹陷延伸的側延展部，上方為向外突出延伸的上延展部、下方為向外凸出延伸的下延展部，所述底座上方為均勻分佈有底座通氣口，所述膜片固定在底座上方，所述上蓋與底座扣合，上蓋的左、右兩邊以及下方均勻分佈有若干排氣口。口罩呼吸閥主體外觀如下圖所示：

呼吸閥立體圖

4.産品外包設計創新

團隊自主設計極具個性色彩的産品外包，並配有水滴形攜帶型收納盒，方便攜帶。産品外包設計節選如下圖所示：

五、結語

針對後疫情時期及季節性傳染病發生時期大眾對於口罩的需求背景，本項目致力於行銷健康環保的新型口罩。本項目依託碳纖維科技與雲智慧系統，結合全新外觀設計和電商行銷模式開展行銷“碳盾口罩”實踐創新活動，以解決當下全民佩戴口罩的供應問題。通過建設碳盾品牌官方淘寶旗艦店及天貓店舖，進行網點行銷管理和宣傳推廣，發揮項目團隊專利技術優勢，設計和實踐創新型口罩的可行性行銷方案，為科學防護貢獻一份力量。