浅谈头模大小对口罩呼吸阻力的影响

黄葆荷,鲍洁敏,伍锋烈,程士孟

温州市质量技术检测科学研究院浙江省 温州市 325400

摘要：呼吸阻力是体现口罩佩戴舒适性的重要指标。为研究口罩呼吸阻力检测过程中头模大小对结果的影响，本文采用日常防护型口罩呼吸阻力的检测方法，将市面上多款口罩分别佩戴在不同大小的头模上进行呼吸阻力测试，结果表明，同款口罩在不同大小的头模上，口罩的呼吸阻力测试结果值并不同。因此，在进行口罩呼吸阻力检测时，对于头模的选择应充分考虑口罩的具体规格，使得口罩呼吸阻力检测结果更为准确。

关键词：口罩、呼吸阻力、头模大小

1引言

2019年新冠疫情爆发，口罩成为了人们日常生活中的必需品[1]。口罩是指戴在口鼻部位，用于过滤进入口鼻的空气，以达到阻挡有害的气体、飞沫进出佩戴者口鼻的用具，以纱布或纸等材料制成[2]。根据用途，一般将其分为普通纱布口罩、医用口罩、日常防护型口罩和工业防尘口罩四大类。目前国内日常防护口罩的测试标准主要为GB/T 32610-2016《日常防护型口罩技术规范》。检测项目包含过滤效率、防护效果，呼吸阻力等等。其中，呼吸阻力是测试人体佩戴口罩后进行呼气吸气时产生的阻力大小，是口罩佩戴舒适性的重要指标。佩戴呼吸阻力过大的口罩会造成呼吸不顺畅的不适感，长时间佩戴会对身体造成伤害。在我国现行标准GB/T 32610-2016中要求口罩吸气阻力≤175Pa，呼气阻力≤145Pa [3]。因此，准确检测口罩的呼吸阻力尤为重要。

在对口罩的呼吸阻力进行测试时，都必须将口罩佩戴在试验头模上。然而。针对头模大小的选择，标准中只提到了选择匹配的头模进行试验。因此，开展讨论头模大小对口罩呼吸阻力的影响是一项具有补充意义的工作，是提高检测结果准确性的有效手段。

2 试验

2.1 试验依据

目前检测机构测试日常防护型口罩的呼吸阻力常用标准为GB/T 32610-2016《日常防护型口罩技术规范》。标准中呼吸阻力的检测装置系统是由试验头模呼吸管道、测压管、微压计、流量计、调节阀、切换阀、抽气泵、空气压缩机组成。

2.2 试验仪器设备

呼吸阻力测试装置：BRT-300口罩呼吸阻力测试仪。

2.3 检测方法

首先，检查检测装置的气密性及工作状态，将通气量调节至（85±1）L/min，并将检测装置的系统阻力设定为0。将被测试样口罩佩戴在匹配的试验头模上，调整面罩的佩戴位置及头带的松紧度，确保面罩与试验头模的密合，再将通气量调节至（85±1）L/min，测定并记录吸气阻力或呼气阻力。在测试过程中，采取适当方法，避免试样贴附在呼吸管道口。

2.4 头模大小尺寸

试验头模有小号、中号、大号，小号头模的面宽136mm、形态面长109mm、鼻高48mm、鼻下点颏下点距62mm；中号头模的面宽143mm、形态面长120mm、鼻高51mm、鼻下点颏下点距64mm；大号头模的面宽148mm、形态面长129mm、鼻高59mm、鼻下点颏下点距71.4mm。

2.5 口罩种类及规格

通过实体店、网络平台等方式购买多款口罩，将其进行尺寸测量，并进行分类，选取具有代表性的不同规格尺寸的口罩进行试验，主要有：规格尺寸为200mm×95mm、175mm×95mm的平面口罩；规格尺寸为235mm×87mm、205mm×80mm的立体口罩；规格尺寸为160mm×105mm、155mm×110mm的折叠型口罩。

2.6试验结果

将不同类型的口罩分别佩戴的大号头模、中号头模以及小号头模上，进行呼气阻力和吸气阻力的测试。试验结果分为两个方面：

第一是同款口罩在不同大小头模上呼吸阻力的测试结果值并不相同。规格尺寸为200mm×95mm的平面口罩，在大号头模条件下吸气阻力为82Pa，呼气阻力为70Pa，在中号头模条件下吸气阻力降为52Pa，呼气阻力为43Pa，在小号头模条件下吸气阻力和呼气阻力变得更低了，只有22Pa，为18Pa。结果表明，此规格尺寸在口罩在中号头模测试过程中密合情况不如大号头模条件，使得部分气流从口罩与头模的缝隙中流失，导致呼吸阻力测试值降低，在小号头模时这种情况更为明显，呼吸阻力测试值出来急剧下降。再对规格尺寸为175mm×95mm的平面口罩进行呼吸阻力测试时，在大号头模条件下得到吸气阻力为68Pa，呼气阻力为62Pa，在中号头模条件下吸气阻力降为67Pa，呼气阻力为65Pa，与大号头模测试值较为接近，但在小号头模条件下吸气阻力和呼气阻力却只有20Pa和17Pa；此结果表明，该尺寸口罩与中号头模的尺寸较为匹配的，在大号头模没有存在空隙，所以两者的呼吸阻力测试值较为接近，但在小号头模上明显存在空隙，密合欠佳。因此，在对口罩进行呼吸阻力测试时，头模大小的选择也是非常重要的一项环节，选择不同大小的头模，会直接影响呼吸阻力的测试结果值。影响检测结论的准确性。

第二方面，相比立体口罩、折叠型口罩，平面类型口罩的呼吸阻力测试结果值更易受头模大小的影响。试验对规格尺寸为235mm×87mm的立体口罩进行呼吸阻力测试，发现在大号头模上其呼气阻力为95Pa，吸气阻力为105Pa，在中号头模上其呼气阻力为94Pa，吸气阻力为100Pa，在小号头模上其呼气阻力为86Pa，吸气阻力为92Pa，虽然在三个规格头模上的呼吸阻力并不相同，但是变化幅度并不大；对规格尺寸为160mm×105mm的折叠型口罩进行呼吸阻力测试，测试得到在大号头模上其呼气阻力为138Pa，吸气阻力为115Pa，在中号头模上其呼气阻力为105Pa，吸气阻力为100Pa，在小号头模上其呼气阻力为89Pa，吸气阻力为82Pa。通过数据的比较可以看到，立体口罩和折叠型口罩的呼吸阻力随着头模大小的不同也有不同，但是大号头模与中号头模条件下呼吸阻力都比较接近，变化不明显，但小号头模的呼吸阻力变化幅度高，总的来说，立体口罩、折叠型口罩的呼吸阻力受头模影响的程度比平面口罩要稍微小一点。

3 总结

1）呼吸阻力是体现口罩佩戴舒适性的重要指标，现行口罩国家标准对口罩的呼吸阻力也有着相应的要求，因此，口罩呼吸阻力的检测工作至关重要。

2）同款口罩在不同大小头模上呼吸阻力的测试结果值并不相同。口罩尺寸与头模尺寸接近时，呼吸阻力较为稳定；若头模尺寸小于口罩尺寸时，呼吸阻力偏小，原因在于口罩边缘与头模的密合程度不好时，无论口罩滤材的防护效果有多好，气流都会从密合不好的地方泄露到口罩外部，导致检测的呼吸阻力结果值不准确。

3）与立体口罩、折叠型类型口罩在不同大小头模的呼吸阻力相比较，平面类型口罩的呼吸阻力测试结果值更易受头模大小的影响。

4）在确保口罩与面部密合的前提下，过滤效率越高越好，呼吸阻力越低越好，如果选购的口罩呼吸阻力过高，长时间佩戴极易因缺氧出现头晕、胸闷等不适状况。过滤效率高，呼吸阻力小，材料安全的民用口罩，更能得到消费者的青睐。

参考文献：

[1]杨文芬.专家解读口罩的质量判别及检测[J].中国纤检,2016,(01): 74-75.

[2]周小进.日常防护型口罩技术规范[J].纺织检测与标准,2017,3(01): 24-26.

[3]倪冰选,张鹏.日常防护口罩新标准技术规范解读[J].中国个体防护装备,2017(1): 22-27.