Mange mennesker ved, at kernen i kirurgiske masker og N95-masker er mellemlaget – smelteblæst bomuld.
Hvis du stadig ikke ved det, så lad os kort gennemgå det først. Kirurgiske masker er opdelt i tre lag, hvor de to yderste lag er spunbond non-woven stof og det midterste lag er smelteblæst bomuld. Uanset om det er spunbond non-woven stof eller smelteblæst bomuld, er de ikke lavet af bomuld, men af plastisk polypropylen (PP).
Behnam Pourdeyhimi, vicedirektør for Institute of Non woven Materials ved North Carolina State University og professor i materialevidenskab, forklarede, at de forreste og bagerste lag af non-woven stof på kirurgiske masker ikke har evnen til at filtrere mikroorganismer. De kan kun blokere væskedråber, og kun det midterste lag af smelteblæst bomuld har funktionen til at filtrere bakterier.
Filtreringsfunktionen af smelteblæst ikke-vævet stof.
Faktisk bestemmes filtreringseffektiviteten (FE) af fibre af deres gennemsnitlige diameter og pakningstæthed. Jo mindre fiberdiameteren er, desto højere er filtreringseffektiviteten.
Diameteren af smelteblæste bomuldsfibre er cirka mellem 0,5-10 mikron, mens diameteren af spunbond-lagfibre er omkring 20 mikron. På grund af de ultrafine fibre har smelteblæst bomuld et stort overfladeareal og kan absorbere forskellige mikropartikler. Hvad der er endnu mere imponerende er, at smelteblæst bomuld er relativt åndbart, hvilket gør det til et godt materiale til fremstilling af maskefiltre, mens spunbond non-woven stof ikke er det.
Lad os se på fremstillingsprocessen for disse to typerikke-vævede stoffer.
Når man fremstiller spunbond non-woven stof, smeltes polypropylen og trækkes til silke, som derefter danner et net. Sammenlignet med spunbond non-woven stof har smelteblæst bomuld en langt mere avanceret teknologi, og faktisk er smelteblæst teknologi i øjeblikket den eneste teknologi, der anvendes til storskalaproduktion af fibre i mikronstørrelse.
Fremstillingsprocessen for smelteblæst bomuld
Maskinen kan generere en varm luftstrøm med høj hastighed, som sprøjter smeltet polypropylen fra den ekstremt lille smeltedyse med samme effekt som sprøjtning.
Tågede ultrafine fibre samles på ruller eller plader og danner smelteblæste ikke-vævede stoffer – faktisk kommer inspirationen til smelteblæsteteknologien fra naturen. Du ved sandsynligvis ikke, at naturen også producerer smelteblæste materialer. Der er ofte nogle mærkeligt udseende parykker i nærheden af vulkanske kratere, som er Peles hår, der er lavet af basaltmagma blæst af vulkanens varme vind.
I 1950'erne anvendte US Naval Research Laboratory (NRL) for første gang smelteblæst teknologi til at fremstille fibre til filtrering af radioaktive materialer. I dag bruges smelteblæst teknologi ikke kun til at fremstille filtermaterialer til filtrering af vand og gas, men også til fremstilling af industrielle isoleringsmaterialer såsom mineraluld. Filtreringseffektiviteten af smelteblæst bomuld i sig selv er dog kun omkring 25%. Hvordan opstod filtreringseffektiviteten på 95% for N95-masker?
Dette er et afgørende trin i fremstillingsprocessen for medicinsk smelteblæst bomuld – elektrostatisk polarisationsbehandling.
Det er sådan, som vi lige nævnte, at filtreringseffektiviteten af masker er relateret til deres diameter og fyldningstæthed. Men hvis masken er vævet for tæt, vil den ikke være åndbar, og brugeren vil føle sig utilpas. Hvis der ikke udføres elektrostatisk polarisationsbehandling, er filtreringseffektiviteten af smelteblæst stof, der kan få folk til at føle sig mindre kvalt, kun 25%.
Hvordan kan vi forbedre åndbarheden og samtidig sikre filtreringseffektivitet?
I 1995 kom ingeniørvidenskabsmanden Peter P. Tsai fra University of Tennessee på ideen om elektrostatisk udfældningsteknologi, der blev brugt i industriel filtrering.
I industrien (såsom fabrikskorstene) bruger ingeniører et elektrisk felt til at oplade partikler og bruger derefter elnettet til at suge dem op for at filtrere ekstremt små partikler fra.
Brug af elektrostatisk udfældningsteknologi til at filtrere luft
Inspireret af denne teknologi har mange forsøgt at elektrificere plastfibre, men uden held. Men Cai Bingyi gjorde det. Han opfandt en metode til at oplade plastik, hvor han ioniserede luften og elektrostatisk opladede det smelteblæste stof, hvilket omdannede det til en elektret, et permanent opladet materiale svarende til Pikachu.
Efter at være blevet forvandlet til Pikachu, kan et lag Pikachu-smelteblæst stof ikke kun nå 10 lag uden elektricitet, men også tiltrække partikler med en diameter på omkring 100 nm, såsom COVID-19.
Man kan sige, at N95-masker blev skabt med Cai Bingyis teknologi. Milliarder af menneskers liv verden over er beskyttet af denne teknologi.
Tilfældigvis kaldes Cai Bingyis elektrostatiske opladningsteknik korona-elektrostatisk opladning, som er den samme type korona som coronavirus, men her betyder korona korona.
Efter at have set fremstillingsprocessen for medicinsk kvalitet af smelteblæst bomuld, vil du forstå dens tekniske vanskeligheder. Faktisk er den vanskeligste del af fremstillingsprocessen for smelteblæst bomuld muligvis den mekaniske fremstilling af smelteblæst bomuld.
I marts i år udtalte Markus Müller, salgsdirektør for Reicol, en tysk leverandør af smelteblæste maskiner, i et interview med NPR, at smelteblæste maskiner kræver høj præcision og er vanskelige at fremstille for at sikre, at fibrene er fine og af stabil kvalitet. Produktions- og monteringstiden for en maskine er mindst 5-6 måneder, og prisen for hver maskine kan nå op på 4 millioner dollars. Mange maskiner på markedet har dog ujævne kvalitetsniveauer.
Hills, Inc. i Florida er en af de få producenter i verden, der kan fremstille dyser til smelteblæst bomuldsudstyr. Timothy Robson, virksomhedens forsknings- og udviklingschef, udtalte også, at smelteblæst bomuldsudstyr har et højt niveau af teknologisk indhold.
Selvom Kinas årlige produktion af masker tegner sig for omkring 50% af verdens samlede produktion, hvilket gør landet til den største producent og eksportør af masker, er den nationale produktion af smelteblæste ikke-vævede stoffer ifølge data fra China Industrial Textile Industry Association i februar mindre end 100.000 tons om året, hvilket indikerer en betydelig mangel på smelteblæste ikke-vævede stoffer.
I betragtning af prisen og leveringstiden for maskiner til fremstilling af smelteblæst stof er det usandsynligt, at små virksomheder vil producere store mængder kvalificeret smelteblæst bomuld på kort tid.
Hvordan afgør man, om den købte maske er kvalificeret og lavet af smelteblæst bomuld?
Metoden er faktisk meget simpel, tag tre trin.
For det første, fordi det ydre lag af spunbond non-woven stof i sandwichkager har vandtætte egenskaber, bør kvalificerede medicinske masker være vandtætte. Hvis de ikke er vandtætte, hvordan kan de så filtrere dråberne, der sprøjtes fra munden? Du kan prøve at hælde lidt vand på det ligesom denne storebror.
For det andet er polypropylen ikke let at antænde og har tendens til at smelte, når den udsættes for varme, så smelteblæst bomuld vil ikke brænde. Hvis den bages med en lighter, vil den smelteblæste bomuld rulle op og falde af, men den vil ikke antændes. Med andre ord, hvis det midterste lag af masken, du køber, antændes, når den bages med en lighter, er det helt sikkert en forfalskning.
For det tredje er medicinsk smelteblæst bomuld Pikachu, som har statisk elektricitet, så den kan opsamle små stykker papir.
Hvis du har brug for at bruge den samme maske flere gange, har opfinderen af N95, Cai Bingyi, selvfølgelig også forslag til desinfektion.
Den 25. marts i år udtalte Cai Bingyi på University of Tennessees hjemmeside, at den elektrostatiske polarisationseffekt af medicinske masker og N95-masker er meget stabil. Selv hvis maskerne desinficeres med varmluft ved 70 grader Celsius i 30 minutter, påvirker det ikke maskernes polarisationsegenskaber. Alkohol vil dog fjerne ladningen fra det smelteblæste stof, så desinficer ikke masken med alkohol.
Forresten, på grund af smelteblæst bomulds stærke absorptions-, barriere-, filtrerings- og lækageforebyggende egenskaber, er mange dameprodukter og bleer også lavet med det. Kimberly Clark var den første til at ansøge om relevante patenter.
Dongguan Liansheng Non woven Technology Co., Ltd.blev etableret i maj 2020. Det er en storstilet produktionsvirksomhed inden for non-woven stof, der integrerer forskning og udvikling, produktion og salg. Den kan producere forskellige farver af PP spunbond non-woven stof med en bredde på mindre end 3,2 meter fra 9 gram til 300 gram.
Opslagstidspunkt: 26. oktober 2024