Mnoho lidí ví, že jádrem chirurgických roušek a roušek N95 je střední vrstva – bavlna vyrobená metodou tavení foukanou z taveniny.
Pokud to stále nevíte, pojďme si to nejprve krátce shrnout. Chirurgické roušky se dělí na tři vrstvy, přičemž vnější dvě vrstvy jsou z netkané textilie spunbond a střední vrstva je z bavlny s tavným foukáním. Ať už se jedná o netkanou textilii spunbond nebo bavlnu s tavným foukáním, nejsou vyrobeny z bavlny, ale z plastového polypropylenu (PP).
Behnam Pourdeyhimi, zástupce ředitele Ústavu netkaných materiálů na Státní univerzitě v Severní Karolíně a profesor materiálových věd, vysvětlil, že přední a zadní vrstva netkané textilie na chirurgických rouškách nemá schopnost filtrovat mikroorganismy. Mohou blokovat pouze kapky kapaliny a pouze střední vrstva z tavně foukané bavlny má funkci filtrování bakterií.
Filtrační funkce netkané textilie foukané z taveniny.
Ve skutečnosti je účinnost filtrace (FE) vláken určena jejich průměrným průměrem a hustotou uspořádání. Čím menší je průměr vlákna, tím vyšší je účinnost filtrace.
Průměr vláken z taveniny foukané bavlny je přibližně mezi 0,5-10 mikrony, zatímco průměr vláken vrstvy spunbond je kolem 20 mikronů. Díky ultrajemným vláknům má tavenina foukaná bavlna velký povrch a dokáže absorbovat různé mikročástice. Ještě působivější je, že tavenina foukaná bavlna je relativně prodyšná, což z ní činí dobrý materiál pro výrobu filtrů masek, zatímco spunbond netkaná textilie nikoli.
Pojďme se podívat na výrobní proces těchto dvou typůnetkané textilie.
Při výrobě netkané textilie spunbond se polypropylen taví a táhne do hedvábí, které pak tvoří síťovinu. Ve srovnání se spunbond netkanými textiliemi má meltblown bavlna mnohem pokročilejší technologii a ve skutečnosti je technologie meltblown v současnosti jedinou technologií používanou pro velkovýrobu vláken o velikosti mikronů.
Výrobní proces foukané bavlny z taveniny
Stroj dokáže generovat vysokorychlostní proud horkého vzduchu, který stříká roztavený polypropylen z extrémně malé trysky s taveninou, se stejným účinkem jako při stříkání.
Mlžná ultrajemná vlákna se shromažďují na válcích nebo deskách a vytvářejí netkané textilie vyráběné metodou tavení blown – inspirace pro technologii tavení blown ve skutečnosti pochází z přírody. Pravděpodobně nevíte, že příroda také vyrábí materiály tavené blown. V blízkosti sopečných kráterů se často nacházejí podivně vypadající paruky, které jsou Pelého vlasy vyrobeny z čedičového magmatu unášeného horkým větrem sopky.
V 50. letech 20. století americká Námořní výzkumná laboratoř (NRL) poprvé použila technologii tavného foukacího materiálu k výrobě vláken pro filtraci radioaktivních materiálů. V dnešní době se technologie tavného foukacího materiálu nepoužívá pouze k výrobě filtračních materiálů pro filtraci vody a plynu, ale také k výrobě průmyslových izolačních materiálů, jako je minerální vlna. Účinnost filtrace samotné tavné foukané bavlny je však pouze asi 25 %. Jak vznikla 95% účinnost filtrace roušek N95?
Toto je klíčový krok ve výrobním procesu lékařské tavné foukané bavlny – elektrostatické polarizační ošetření.
Jak jsme právě zmínili, filtrační účinnost masek souvisí s jejich průměrem a hustotou náplně. Pokud je však maska utkaná příliš pevně, nebude prodyšná a nositel se bude cítit nepohodlně. Pokud se neprovede elektrostatická polarizační úprava, filtrační účinnost foukané tkaniny, která může lidem zmírnit pocit dušení, je pouze 25 %.
Jak můžeme zlepšit prodyšnost a zároveň zajistit účinnost filtrace?
V roce 1995 přišel vědec a inženýr Peter P. Tsai z University of Tennessee s myšlenkou technologie elektrostatické srážení používané v průmyslové filtraci.
V průmyslu (například v továrních komínech) inženýři používají elektrické pole k nabíjení částic a poté k jejich nasávání pomocí elektrické sítě, aby odfiltrovali extrémně malé částice.
Použití technologie elektrostatických odlučovačů k filtraci vzduchu
Inspirováni touto technologií se mnoho lidí pokusilo elektrifikovat plastová vlákna, ale neuspěli. Cai Bingyi to ale dokázal. Vynalezl metodu nabíjení plastu, ionizací vzduchu a elektrostatickým nabitím roztavené látky, čímž ji přeměnil na elektret, trvale nabitý materiál podobný Pikachuovi.
Poté, co se vrstva látky z taveniny foukané do tvaru Pikachu přemění na Pikachu, dokáže nejen dosáhnout 10 vrstev bez elektřiny, ale také přitahovat částice o průměru asi 100 nm, jako je COVID-19.
Dá se říci, že díky technologii Cai Bingyi byly vytvořeny roušky N95. Tato technologie chrání miliardy lidských životů po celém světě.
Shodou okolností se Cai Bingyiho technika elektrostatického nabíjení nazývá korona elektrostatické nabíjení, což je stejný typ korony jako koronavirus, ale zde korona znamená korona.
Po shlédnutí výrobního procesu lékařské foukané bavlny pochopíte jeho technickou náročnost. Ve skutečnosti je nejobtížnější částí výrobního procesu foukané bavlny mechanická výroba foukané bavlny.
V březnu letošního roku uvedl Markus Müller, obchodní ředitel společnosti Reicol, německého dodavatele strojů pro tavné foukané vlákno, v rozhovoru pro NPR, že pro zajištění jemnosti a stabilní kvality vláken vyžadují stroje na tavné foukané vlákno vysokou přesnost a jejich výroba je obtížná. Doba výroby a montáže stroje je nejméně 5–6 měsíců a cena každého stroje může dosáhnout 4 milionů dolarů. Mnoho strojů na trhu však má nerovnoměrnou úroveň kvality.
Společnost Hills, Inc. na Floridě je jedním z mála výrobců na světě, kteří dokáží vyrábět trysky pro zařízení na výrobu bavlny z taveniny. Timothy Robson, manažer výzkumu a vývoje společnosti, také uvedl, že zařízení na výrobu bavlny z taveniny má vysokou úroveň technologického obsahu.
Přestože roční produkce roušek v Číně představuje přibližně 50 % světové produkce, což z ní činí největšího výrobce a vývozce roušek, podle údajů Čínské asociace textilního průmyslu z února je národní produkce netkaných textilií z taveniny menší než 100 000 tun ročně, což naznačuje značný nedostatek netkaných textilií z taveniny.
Vzhledem k ceně a dodací lhůtě strojů na výrobu tkanin z taveniny foukané z meltblownu je nepravděpodobné, že by malé podniky vyrobily velké množství kvalifikované bavlny foukané z meltblownu v krátkém časovém období.
Jak zjistit, zda je zakoupená rouška kvalifikovaná a vyrobená z foukané bavlny?
Metoda je ve skutečnosti velmi jednoduchá, stačí udělat tři kroky.
Zaprvé, protože vnější vrstva netkané textilie spunbond v sendvičových sušenkách má voděodolné vlastnosti, měly by být i kvalifikované lékařské roušky voděodolné. Pokud voděodolné nejsou, jak mohou filtrovat kapky stříkající z úst? Můžete zkusit na ně nalít trochu vody, jako tento starší bratr.
Za druhé, polypropylen se snadno nehoří a je náchylný k tavení při vystavení teplu, takže foukaná bavlna nehoří. Při pečení zapalovačem se foukaná bavlna sroluje a spadne, ale nehoří. Jinými slovy, pokud se střední vrstva masky, kterou si koupíte, při pečení zapalovačem vznítí, je to rozhodně padělek.
Za třetí, lékařská bavlna foukaná z taveniny je Pikachu, který má statickou elektřinu, takže dokáže zachytit malé kousky papíru.
Samozřejmě, pokud potřebujete stejnou roušku použít vícekrát, vynálezce N95, Cai Bingyi, má také návrhy na dezinfekci.
Dne 25. března letošního roku Cai Bingyi na webových stránkách Univerzity v Tennessee uvedl, že elektrostatický polarizační efekt lékařských roušek a roušek N95 je velmi stabilní. I když jsou roušky dezinfikovány horkým vzduchem o teplotě 70 stupňů Celsia po dobu 30 minut, neovlivní to jejich polarizační vlastnosti. Alkohol však odvádí náboj z foukané tkaniny, proto roušku alkoholem nedezinfikujte.
Mimochodem, díky silným absorpčním, bariérovým, filtračním a protiprosakujícím vlastnostem foukané bavlny se z ní vyrábí i mnoho dámských produktů a plen. Kimberly Clark byla první, kdo si požádal o příslušné patenty.
Dongguan Liansheng Nonwoven Technology Co., Ltd.byla založena v květnu 2020. Jedná se o velkovýrobní podnik zabývající se výrobou netkaných textilií, který integruje výzkum a vývoj, výrobu a prodej. Dokáže vyrábět netkané textilie z PP spunbond v různých barvách o šířce menší než 3,2 metru, od 9 gramů do 300 gramů.
Čas zveřejnění: 26. října 2024