المادة الرئيسية للأقنعة هيقماش غير منسوج من البولي بروبيلين(المعروف أيضًا باسم القماش غير المنسوج) وهو منتج رقيق أو يشبه اللباد مصنوع من ألياف النسيج من خلال الترابط أو الاندماج أو طرق كيميائية وميكانيكية أخرى. تصنع الأقنعة الجراحية الطبية عمومًا من ثلاث طبقات من القماش غير المنسوج، وهي قماش غير منسوج سبونبوند S، وقماش غير منسوج منصهر M، وقماش غير منسوج سبونبوند S، والمعروف باسم هيكل SMS؛ الطبقة الداخلية مصنوعة من قماش غير منسوج عادي، له تأثير لطيف على البشرة ويمتص الرطوبة؛ الطبقة الخارجية مصنوعة من قماش غير منسوج مقاوم للماء، والذي له وظيفة حجب السوائل ويستخدم بشكل أساسي لحجب السوائل التي يرشها مرتديها أو غيرهم؛ عادة ما تكون طبقة الفلتر الوسطى مصنوعة من قماش غير منسوج من مادة البولي بروبيلين المنفوخ المنصهر والذي تم استقطابه كهربائيًا، والذي يمكنه تصفية البكتيريا ولعب دور حاسم في الحجب والترشيح.
يُحسّن خط إنتاج الكمامات الآلي كفاءة إنتاجها بشكل كبير. تُقطّع لفات كبيرة من قماش البولي بروبيلين غير المنسوج إلى لفات صغيرة وتُوضع على خط إنتاج الكمامات. تُضبط الآلة زاوية صغيرة وتُضيّقها تدريجيًا وتُجمّعها من اليسار إلى اليمين. يُضغط سطح الكمامة بشكل مسطح باستخدام قرص، وتُجرى عمليات مثل القطع، وختم الحواف، والكبس. باستخدام الآلات الآلية، يستغرق خط التجميع في المصنع حوالي 0.5 ثانية فقط في المتوسط لإنتاج كمامة واحدة. بعد الإنتاج، تُطهّر الكمامات بأكسيد الإيثيلين، وتُترك لتستقر لمدة 7 أيام قبل إغلاقها وتعبئتها وتعبئتها وشحنها للبيع.
المادة الأساسية للأقنعة هي ألياف البولي بروبيلين
طبقة الترشيح (الطبقة M) في منتصف الكمامات الطبية عبارة عن قماش ترشيح منفوخ بالذوبان، وهي أهم طبقة أساسية، والمادة الرئيسية هي مادة البولي بروبيلين الخاصة المنفوخة بالذوبان. تتميز هذه المادة بتدفق فائق، وتقلب منخفض، وتوزيع جزيئي ضيق. تتميز طبقة الترشيح المُشكَّلة بخصائص ترشيح وحجب وعزل وامتصاص زيت قوية، مما يُلبي معايير مختلفة لعدد الألياف في وحدة المساحة ومساحة سطح الطبقة الأساسية للكمامات الطبية. يمكن لطن واحد من ألياف البولي بروبيلين عالية نقطة الانصهار إنتاج ما يقرب من 250,000 كمامة طبية واقية من البولي بروبيلين N95، أو ما بين 900,000 ومليون كمامة جراحية للاستخدام مرة واحدة.
يتكون هيكل مادة مرشح البولي بروبيلين المصهور من ألياف متعددة متقاطعة متراصة في اتجاهات عشوائية، بمتوسط قطر للألياف يتراوح بين 1.5 و3 ميكرومتر، أي ما يعادل تقريبًا 1/30 من قطر شعرة الإنسان. تعتمد آلية ترشيح هذه المادة بشكل رئيسي على عاملين: الحاجز الميكانيكي والامتصاص الكهروستاتيكي. بفضل الألياف فائقة الدقة، ومساحة السطح النوعية الكبيرة، والمسامية العالية، وصغر حجم المسام، تتميز هذه المادة بحاجز بكتيري جيد وتأثير ترشيح جيد. كما تتميز هذه المادة بوظيفة الامتزاز الكهروستاتيكي بعد المعالجة الكهروستاتيكية.
حجم فيروس كورونا المستجد صغير جدًا، حوالي 100 نانومتر (0.1 ميكرومتر)، ولكنه لا يستطيع التواجد بشكل مستقل. يتواجد بشكل رئيسي في إفرازات وقطرات العطس، ويبلغ حجم القطرات حوالي 5 ميكرومتر. عند اقتراب القطرات التي تحتوي على الفيروس من القماش المنصهر، تُمتص كهروستاتيكيًا على السطح، مما يمنعها من اختراق الطبقة المتوسطة الكثيفة ويشكل حاجزًا. ونظرًا لصعوبة فصل الفيروس عن طريق التنظيف بعد التقاطه بواسطة الألياف الكهروستاتيكية فائقة الدقة، ولأن الغسل قد يُضعف قدرة الشفط الكهروستاتيكي، فإن هذا النوع من الكمامات لا يُستخدم إلا مرة واحدة.
فهم ألياف البولي بروبلين
ألياف البولي بروبيلين، المعروفة أيضًا باسم ألياف PP، تُعرف عمومًا باسم البولي بروبيلين في الصين. تُصنع ألياف البولي بروبيلين عن طريق بلمرة البروبيلين كمادة خام لتصنيع البولي بروبيلين، ثم تخضع لسلسلة من عمليات الغزل. تشمل الأنواع الرئيسية للبولي بروبيلين خيوط البولي بروبيلين، وألياف البولي بروبيلين القصيرة، وألياف البولي بروبيلين المنقسمة، وخيوط البولي بروبيلين الممددة (BCF)، وخيوط البولي بروبيلين الصناعية، وأقمشة البولي بروبيلين غير المنسوجة، وخيوط البولي بروبيلين للسجائر، وغيرها.
تُستخدم ألياف البولي بروبيلين بشكل أساسي في السجاد (قاعدة السجاد والجلد المدبوغ)، والأقمشة الزخرفية، وأقمشة الأثاث، وأشرطة الحبال المختلفة، وشبكات الصيد، ولباد امتصاص الزيت، ومواد تعزيز البناء، ومواد التعبئة والتغليف، والأقمشة الصناعية مثل قماش الترشيح، وقماش الأكياس، وما إلى ذلك. يمكن استخدام البولي بروبيلين كمرشحات للسجائر ومواد صحية غير منسوجة، وما إلى ذلك؛ يمكن استخدام ألياف البولي بروبيلين فائقة الدقة لإنتاج أقمشة ملابس عالية الجودة؛ اللحاف المصنوع من ألياف البولي بروبيلين المجوفة خفيف الوزن ودافئ ومرن جيدًا.
تطوير ألياف البولي بروبيلين
ألياف البولي بروبيلين هي نوع من الألياف بدأ إنتاجه الصناعي في ستينيات القرن الماضي. في عام ١٩٥٧، طورت شركة ناتا الإيطالية وآخرون البولي بروبيلين المتساوي التكاثف لأول مرة، وحققت إنتاجًا صناعيًا. بعد ذلك بوقت قصير، استخدمته شركة مونتيكاتيني لإنتاج ألياف البولي بروبيلين. بين عامي ١٩٥٨ و١٩٦٠، استخدمت الشركة البولي بروبيلين لإنتاج الألياف وأطلقت عليه اسم ميراكلون. بعد ذلك، بدأ الإنتاج أيضًا في الولايات المتحدة وكندا. بعد عام ١٩٦٤، طُوّرت ألياف البولي بروبيلين المنقسمة بغشاء رقيق للتغليف، وصُنعت منها ألياف نسيجية وخيوط سجاد من خلال عملية التليف بالأغشية الرقيقة.
في سبعينيات القرن الماضي، حسّنت عملية الغزل قصير المدى ومعداته عملية إنتاج ألياف البولي بروبيلين. وفي الوقت نفسه، بدأ استخدام الخيوط المستمرة الممددة في صناعة السجاد، وتطور إنتاج ألياف البولي بروبيلين بسرعة. بعد عام ١٩٨٠، أدى تطوير البولي بروبيلين والتقنيات الجديدة لتصنيع ألياف البولي بروبيلين، وخاصةً اختراع محفزات الميتالوسين، إلى تحسين جودة راتنج البولي بروبيلين بشكل ملحوظ. وبفضل تحسين انتظامه الفراغي (توحيد الخواص حتى ٩٩.٥٪)، تحسنت الجودة الجوهرية لألياف البولي بروبيلين بشكل كبير.
في منتصف ثمانينيات القرن الماضي، حلت ألياف البولي بروبيلين فائقة الدقة محل بعض ألياف القطن في صناعة الأقمشة النسيجية وغير المنسوجة. ويشهد البحث والتطوير في مجال ألياف البولي بروبيلين حاليًا نشاطًا ملحوظًا في مختلف دول العالم. وقد أدى تعميم وتحسين تكنولوجيا إنتاج الألياف المتمايزة إلى توسيع نطاق استخدامات ألياف البولي بروبيلين بشكل كبير.
بنية ألياف البولي بروبلين
البولي بروبيلين جزيء كبير، تتكون سلسلته الرئيسية من ذرات الكربون. وحسب الترتيب المكاني لمجموعات الميثيل فيه، توجد ثلاثة أنواع من التراكيب ثلاثية الأبعاد: عشوائية، منتظمة، ومتساوية. تقع ذرات الكربون في السلسلة الرئيسية لجزيئات البولي بروبيلين في نفس المستوى، ويمكن ترتيب مجموعات الميثيل الجانبية بترتيبات مكانية مختلفة على مستوى السلسلة الرئيسية وأسفله.
يُستخدم في إنتاج ألياف البولي بروبيلين البولي بروبيلين المتساوي الخواص، الذي يتميز بتبلور عالٍ، بنسبة تماثل تزيد عن 95%. يتكون هيكله من سلسلة حلزونية منتظمة ذات انتظام ثلاثي الأبعاد. تتكون السلسلة الرئيسية للجزيء من سلاسل ملتوية من ذرات الكربون على نفس المستوى، وتقع مجموعات الميثيل الجانبية على نفس جانب مستوى السلسلة الرئيسية. لا يقتصر هذا التبلور على بنية منتظمة للسلاسل الفردية فحسب، بل يتميز أيضًا بتراص منتظم للسلاسل في اتجاه الزاوية القائمة لمحور السلسلة. تتراوح تبلور ألياف البولي بروبيلين الأولية بين 33% و40%. بعد التمدد، تزداد التبلور إلى 37% و48%. بعد المعالجة الحرارية، يمكن أن تصل التبلور إلى 65% و75%.
تُصنع ألياف البولي بروبيلين عادةً بطريقة الغزل بالصهر. تتميز هذه الألياف عمومًا بأنها ناعمة ومستقيمة طوليًا، خالية من الخطوط، وذات مقطع عرضي دائري. كما تُغزل إلى ألياف غير منتظمة وألياف مركبة.
خصائص أداء ألياف البولي بروبيلين
نَسِيج
من أبرز مميزات البولي بروبيلين خفة قوامه، بكثافة 0.91 غ/سم³، أي أنه أخف من الماء ويشكل 60% فقط من وزن القطن. وهو أخف أنواع الألياف الكيميائية شيوعًا من حيث الكثافة، وأخف بنسبة 20% من النايلون، و30% من البوليستر، و40% من ألياف الفسكوز. وهو مناسب لصنع ملابس الرياضات المائية.
الخصائص الفيزيائية
يتميز البولي بروبيلين بقوة عالية ونسبة استطالة للكسر تتراوح بين 20% و80%. تتناقص هذه القوة مع ارتفاع درجة الحرارة، كما يتميز بمعامل مرونة ابتدائي مرتفع. وتشبه قدرته على استعادة المرونة النايلون 66 والبوليستر، بل تتفوق على الأكريليك. وخاصةً، قدرته على استعادة المرونة بسرعة أكبر، مما يجعل نسيج البولي بروبيلين أكثر مقاومة للتآكل. كما أنه مقاوم للتجعد، مما يجعله متينًا، وحجم الملابس ثابت نسبيًا، ويصعب تشويهه.
امتصاص الرطوبة وأداء الصباغة
من بين الألياف الصناعية، يتميز البولي بروبيلين بأسوأ امتصاص للرطوبة، حيث يكاد يكون منعدمًا في الظروف الجوية العادية. لذلك، تكاد تكون قوته في الجفاف والرطوبة ومتانته في الكسر متساوية، مما يجعله مناسبًا بشكل خاص لصنع شباك الصيد والحبال وقماش الترشيح والشاش المطهر للأدوية. يتميز البولي بروبيلين بتعرضه للكهرباء الساكنة والتكتل أثناء الاستخدام، مع معدل انكماش منخفض. يسهل غسله وتجفيفه بسرعة، وهو صلب نسبيًا. ونظرًا لضعف امتصاصه للرطوبة وخشونته عند ارتدائه، غالبًا ما يُمزج البولي بروبيلين مع ألياف عالية الامتصاص للرطوبة عند استخدامه في أقمشة الملابس.
يتميز البولي بروبيلين بتركيب جزيئي كبير منتظم وبلورية عالية، إلا أنه يفتقر إلى المجموعات الوظيفية القادرة على الارتباط بجزيئات الصبغة، مما يُصعّب عملية الصباغة. لا تستطيع الأصباغ العادية تلوينه. استخدام الأصباغ المشتتة لصبغ البولي بروبيلين لا يُنتج سوى ألوان فاتحة جدًا وثبات لون ضعيف. يمكن تحسين أداء صباغة البولي بروبيلين من خلال طرق مثل البلمرة التطعيمية، والتلوين السائل الأصلي، وتعديل المركبات المعدنية.
الخصائص الكيميائية
يتميز البولي بروبيلين بمقاومة ممتازة للمواد الكيميائية، والحشرات، والعفن. كما أن ثباته ضد الأحماض والقلويات وغيرها من المواد الكيميائية يتفوق على الألياف الصناعية الأخرى. يتميز البولي بروبيلين بمقاومة جيدة للتآكل الكيميائي، باستثناء حمض النيتريك المركز والصودا الكاوية المركزة. كما يتميز بمقاومته الجيدة للأحماض والقلويات، مما يجعله مناسبًا للاستخدام كمواد ترشيح.مواد التعبئة والتغليف.ومع ذلك، فإن استقرارها للمذيبات العضوية ضعيف قليلاً.
مقاومة الحرارة
البولي بروبيلين ألياف بلاستيكية حرارية، ذات نقطة تليين ونقطة انصهار أقل من الألياف الأخرى. درجة حرارة نقطة التليين أقل من نقطة الانصهار بمقدار 10-15 درجة مئوية، مما يؤدي إلى ضعف مقاومتها للحرارة. أثناء صباغة البولي بروبيلين وتشطيبه واستخدامه، من الضروري مراقبة درجة الحرارة بدقة لتجنب تشوهه البلاستيكي. عند تسخينه في ظروف جافة (مثل درجات حرارة تزيد عن 130 درجة مئوية)، يتعرض البولي بروبيلين للتشقق بسبب الأكسدة. لذلك، غالبًا ما يُضاف عامل مضاد للشيخوخة (مثبت حراري) في إنتاج ألياف البولي بروبيلين لتحسين ثباتها. مع ذلك، يتميز البولي بروبيلين بمقاومته للرطوبة والحرارة بشكل أفضل. يُغلى في الماء المغلي لعدة ساعات دون أن يتشوه.
أداء آخر
يتميز البولي بروبيلين بضعف مقاومته للضوء والعوامل الجوية، وهو عرضة للشيخوخة، ولا يقاوم الكي، ويجب تخزينه بعيدًا عن الضوء والحرارة. مع ذلك، يمكن تحسين خاصية مقاومة الشيخوخة بإضافة عامل مضاد للشيخوخة أثناء الغزل. بالإضافة إلى ذلك، يتميز البولي بروبيلين بعزل كهربائي جيد، ولكنه عرضة للكهرباء الساكنة أثناء المعالجة. كما أنه ليس من السهل احتراقه. فعندما تنكمش الألياف وتنصهر في اللهب، ينطفئ اللهب تلقائيًا. وعند احتراقه، يُشكل كتلة صلبة شفافة ذات رائحة أسفلت خفيفة.
شركة دونغقوان ليان شنغ للتكنولوجيا غير المنسوجة المحدودةتأسست شركة "هونغتشينغ يانكي" في مايو 2020. وهي شركة رائدة في إنتاج الأقمشة غير المنسوجة، تجمع بين البحث والتطوير والإنتاج والمبيعات. تنتج الشركة ألوانًا مختلفة من أقمشة البولي بروبيلين غير المنسوجة، بعرض أقل من 3.2 متر، بوزن يتراوح بين 9 غرامات و300 غرام.
وقت النشر: ١٤ أكتوبر ٢٠٢٤