Много хора знаят, че сърцевината на хирургическите маски и маските N95 е средният слой – памук, получен чрез разтопяване.
Ако все още не знаете, нека първо накратко го разгледаме. Хирургическите маски са разделени на три слоя, като външните два слоя са от нетъкан текстил тип „spunbond“, а средният слой е от памук, получен чрез разтопяване. Независимо дали става въпрос за нетъкан текстил тип „spunbond“, или за памук, получен чрез разтопяване, те не са изработени от памук, а от пластмасов полипропилен (PP).
Бехнам Пурдейхими, заместник-директор на Института за нетъкани материали в Държавния университет на Северна Каролина и професор по материалознание, обясни, че предният и задният слой нетъкан текстил на хирургическите маски нямат способността да филтрират микроорганизми. Те могат да блокират само капчици течности, а само средният слой от разтопения памук има функцията да филтрира бактерии.
Филтриращата функция на нетъкан текстил, раздут чрез разтопяване.
Всъщност, ефективността на филтриране (FE) на влакната се определя от средния им диаметър и плътността на опаковане. Колкото по-малък е диаметърът на влакната, толкова по-висока е ефективността на филтриране.
Диаметърът на влакната от разтопено памучно покритие е приблизително между 0,5 и 10 микрона, докато диаметърът на влакната от слоя „спанбонд“ е около 20 микрона. Благодарение на ултрафините влакна, разтопеният памук има голяма повърхност и може да абсорбира различни микрочастици. Още по-впечатляващо е, че разтопеният памук е сравнително дишащ, което го прави добър материал за изработка на филтри за маски, докато нетъканият текстил „спанбонд“ не е такъв.
Нека разгледаме производствения процес на тези два виданетъкани платове.
При производството на нетъкан текстил тип „спанбонд“, полипропиленът се разтопява и издърпва в коприна, която след това образува мрежа. В сравнение с нетъканите текстилни материали тип „спанбонд“, памукът, получен чрез разтопяване, има много по-напреднала технология и всъщност технологията „стопблоун“ в момента е единствената технология, използвана за мащабно производство на влакна с микронен размер.
Процес на производство на памук, разтопен чрез разтопяване
Машината може да генерира високоскоростен поток от горещ въздух, който ще пръска разтопен полипропилен от дюзата за стопилка с изключително малък отвор, със същия ефект като пръскането.
Мъгливи ултрафини влакна се събират върху ролки или плочи, за да образуват нетъкани платове, получени чрез разтопяване – всъщност вдъхновението за технологията на разтопяване идва от природата. Вероятно не знаете, че природата произвежда и материали, получени чрез разтопяване. Често в близост до вулканични кратери има странно изглеждащи перуки, които са косата на Пеле, направена от базалтова магма, издухана от горещия вятър на вулкана.
През 50-те години на миналия век, Американската военноморска изследователска лаборатория (NRL) за първи път използва технологията на разтопено раздуване за производство на влакна за филтриране на радиоактивни материали. Днес технологията на разтопено раздуване се използва не само за производство на филтърни материали за филтриране на вода и газ, но и за производство на промишлени изолационни материали като минерална вата. Ефективността на филтриране на самия разтопено раздут памук обаче е само около 25%. Как се е получила 95% ефективност на филтриране на маските N95?
Това е ключова стъпка в производствения процес на медицински памук, раздут чрез разтопяване – електростатична поляризационна обработка.
Както току-що споменахме, ефективността на филтриране на маските е свързана с техния диаметър и плътност на пълнежа. Ако обаче са изтъкани твърде плътно, маската няма да е дишаща и носещият ще се чувства неудобно. Ако не се извърши електростатична поляризационна обработка, ефективността на филтриране на разтопената тъкан, която може да накара хората да се чувстват по-малко задушени, е само 25%.
Как можем да подобрим дишаемостта, като същевременно гарантираме ефективност на филтрацията?
През 1995 г. инженерният учен Питър П. Цай от Университета на Тенеси измисля идеята за технология за електростатично утаяване, използвана в индустриалната филтрация.
В промишлеността (като например фабрични комини), инженерите използват електрическо поле, за да заредят частици, а след това използват електрическата мрежа, за да ги засмучат, за да филтрират изключително малки частици.
Използване на технология за електростатични филтри за филтриране на въздуха
Вдъхновени от тази технология, много хора са се опитвали да електрифицират пластмасови влакна, но не са били успешни. Но Цай Бинъи го е направил. Той е изобретил метод за зареждане на пластмаса, йонизирайки въздуха и електростатично зареждайки разтопената тъкан, превръщайки я в електрет, постоянно зареден материал, подобен на Пикачу.
След като се трансформира в Пикачу, слой от разтопен плат на Пикачу може не само да достигне 10 слоя без електричество, но и да привлече частици с диаметър около 100 nm, като например COVID-19.
Може да се каже, че с технологията на Цай Бинъи са създадени маски N95. Животите на милиарди хора по света са защитени от тази технология.
По стечение на обстоятелствата, техниката за електростатично зареждане на Цай Бинъи се нарича коронно електростатично зареждане, което е същият вид корона като коронавируса, но тук корона означава корона.
След като наблюдавате производствения процес на медицински памук, разтопен чрез разтопяване, ще разберете неговата техническа сложност. Всъщност, най-трудната част от производствения процес на разтопен памук може би е механичното производство на разтопен памук.
През март тази година Маркус Мюлер, директор продажби на Reicol, немски доставчик на машини за разтопено производство, заяви в интервю за NPR, че за да се гарантира, че влакната са фини и със стабилно качество, машините за разтопено производство изискват висока прецизност и са трудни за производство. Времето за производство и сглобяване на една машина е поне 5-6 месеца, а цената на всяка машина може да достигне 4 милиона долара. Въпреки това, много машини на пазара имат неравномерни нива на качество.
Hills, Inc. във Флорида е един от малкото производители в света, които могат да произвеждат дюзи за оборудване за разтопено памук. Тимъти Робсън, мениджър „Изследвания и разработки“ на компанията, също заяви, че оборудването за разтопено памук има високо ниво на технологично съдържание.
Въпреки че годишното производство на маски в Китай представлява около 50% от световното производство, което го прави най-големият производител и износител на маски, според данни на Китайската асоциация на индустриалната текстилна индустрия през февруари, националното производство на нетъкани платове, получени чрез разтопяване, е по-малко от 100 000 тона годишно, което показва значителен недостиг на нетъкани платове, получени чрез разтопяване.
Като се има предвид цената и времето за доставка на машините за производство на разтопени тъкани, е малко вероятно малките предприятия да произвеждат големи количества квалифициран разтопен памук за кратък период от време.
Как да се определи дали закупената маска е квалифицирана и е изработена от памук, разтопен чрез разтопяване?
Методът всъщност е много прост, направете три стъпки.
Първо, тъй като външният слой от нетъкан плат тип „спанбонд“ в сандвич бисквитките има водоустойчиви свойства, квалифицираните медицински маски трябва да са водоустойчиви. Ако не са водоустойчиви, как могат да филтрират капчиците, пръскани от устата? Можете да опитате да полеете с малко вода върху тях, както този голям брат.
Второ, полипропиленът не се запалва лесно и е склонен да се топи при излагане на топлина, така че памукът, получен чрез разтопяване, няма да изгори. Ако се изпече със запалка, памукът, получен чрез разтопяване, ще се навие и ще падне, но няма да се запали. С други думи, ако средният слой на маската, която купувате, се запали при изпичане със запалка, тя определено е фалшификат.
Трето, медицинският памук, разтопен чрез разтопяване, е Пикачу, който има статично електричество, така че може да събира малки парченца хартия.
Разбира се, ако трябва да използвате една и съща маска няколко пъти, изобретателят на N95, Цай Бинъи, също има предложения за дезинфекция.
На 25 март тази година, Цай Бинъи заяви на уебсайта на Университета на Тенеси, че електростатичният поляризационен ефект на медицинските маски и маските N95 е много стабилен. Дори ако маските се дезинфекцират с горещ въздух при 70 градуса по Целзий в продължение на 30 минути, това не влияе на поляризационните им свойства. Алкохолът обаче ще отнесе заряда на разтопената тъкан, така че не дезинфекцирайте маската с алкохол.
Между другото, поради силните абсорбиращи, бариерни, филтриращи и предотвратяващи протичане свойства на памука, получен чрез разтопяване, много дамски продукти и пелени също се произвеждат с него. Кимбърли Кларк е първата, която кандидатства за съответните патенти.
Dongguan Liansheng Non woven Technology Co., Ltd.е основана през май 2020 г. Това е мащабно предприятие за производство на нетъкан текстил, интегриращо научноизследователска и развойна дейност, производство и продажби. Може да произвежда различни цветове PP spunbond нетъкан текстил с ширина по-малка от 3,2 метра, от 9 грама до 300 грама.
Време на публикуване: 26 октомври 2024 г.