Πολλοί άνθρωποι γνωρίζουν ότι ο πυρήνας των χειρουργικών μασκών και των μασκών N95 είναι το μεσαίο στρώμα - το λιωμένο βαμβάκι.
Αν ακόμα δεν το γνωρίζετε, ας το εξετάσουμε σύντομα πρώτα. Οι χειρουργικές μάσκες χωρίζονται σε τρία στρώματα, με τα δύο εξωτερικά στρώματα να είναι από ύφασμα spunbond non woven και το μεσαίο στρώμα από βαμβάκι meltblown. Είτε πρόκειται για ύφασμα spunbond non woven είτε για βαμβάκι meltblown, δεν είναι κατασκευασμένες από βαμβάκι, αλλά από πλαστικό πολυπροπυλένιο (PP).
Ο Behnam Pourdeyhimi, αναπληρωτής διευθυντής του Ινστιτούτου Μη Υφαντών Υλικών στο Κρατικό Πανεπιστήμιο της Βόρειας Καρολίνας και καθηγητής επιστήμης υλικών, εξήγησε ότι τα μπροστινά και τα πίσω στρώματα μη υφασμένου υφάσματος στις χειρουργικές μάσκες δεν έχουν την ικανότητα να φιλτράρουν τους μικροοργανισμούς. Μπορούν μόνο να μπλοκάρουν τα σταγονίδια υγρού και μόνο το μεσαίο στρώμα από λιωμένο βαμβάκι έχει τη λειτουργία του φιλτραρίσματος των βακτηρίων.
Η λειτουργία φιλτραρίσματος του μη υφασμένου υφάσματος με εμφύσηση τήγματος.
Στην πραγματικότητα, η απόδοση φιλτραρίσματος (FE) των ινών καθορίζεται από τη μέση διάμετρο και την πυκνότητα συσκευασίας τους. Όσο μικρότερη είναι η διάμετρος της ίνας, τόσο υψηλότερη είναι η απόδοση φιλτραρίσματος.
Η διάμετρος των ινών βαμβακιού με τήξη που έχουν υποστεί επεξεργασία είναι περίπου μεταξύ 0,5-10 μικρών, ενώ η διάμετρος των ινών στρώσης spunbond είναι περίπου 20 μικρά. Λόγω των εξαιρετικά λεπτών ινών, το βαμβάκι με τήξη που έχει υποστεί επεξεργασία έχει μεγάλη επιφάνεια και μπορεί να προσροφήσει διάφορα μικροσωματίδια. Ακόμα πιο εντυπωσιακό είναι ότι το βαμβάκι με τήξη είναι σχετικά αναπνεύσιμο, καθιστώντας το ένα καλό υλικό για την κατασκευή φίλτρων μάσκας, ενώ το μη υφασμένο ύφασμα spunbond δεν είναι.
Ας δούμε τη διαδικασία κατασκευής αυτών των δύο τύπωνμη υφασμένα υφάσματα.
Κατά την κατασκευή μη υφασμένου υφάσματος spunbond, το πολυπροπυλένιο τήκεται και τραβιέται σε μετάξι, το οποίο στη συνέχεια σχηματίζει ένα πλέγμα——Σε σύγκριση με τα μη υφασμένα υφάσματα spunbond, το βαμβάκι meltblown έχει πολύ πιο προηγμένη τεχνολογία και, στην πραγματικότητα, η τεχνολογία meltblown είναι επί του παρόντος η μόνη τεχνολογία που χρησιμοποιείται για την παραγωγή μεγάλης κλίμακας ινών μεγέθους micron.
Η διαδικασία παραγωγής βαμβακιού με τήξη
Το μηχάνημα μπορεί να παράγει ροή θερμού αέρα υψηλής ταχύτητας, η οποία θα ψεκάζει τηγμένο πολυπροπυλένιο από το εξαιρετικά μικρό ακροφύσιο τήξης με το ίδιο αποτέλεσμα με τον ψεκασμό.
Ομιχλώδεις, εξαιρετικά λεπτές ίνες συγκεντρώνονται σε κυλίνδρους ή πλάκες για να σχηματίσουν μη υφασμένα υφάσματα με τήξη - στην πραγματικότητα, η έμπνευση για την τεχνολογία τήξης προέρχεται από τη φύση. Πιθανότατα δεν γνωρίζετε ότι η φύση παράγει επίσης υλικά με τήξη. Συχνά υπάρχουν μερικές παράξενες περούκες κοντά σε ηφαιστειακούς κρατήρες, οι οποίες είναι τα μαλλιά του Πελέ, τα οποία είναι φτιαγμένα από βασαλτικό μάγμα που φυσιέται από τον καυτό άνεμο του ηφαιστείου.
Τη δεκαετία του 1950, το Ναυτικό Ερευνητικό Εργαστήριο των ΗΠΑ (NRL) χρησιμοποίησε για πρώτη φορά την τεχνολογία meltblown για την κατασκευή ινών για το φιλτράρισμα ραδιενεργών υλικών. Σήμερα, η τεχνολογία meltblown δεν χρησιμοποιείται μόνο για την κατασκευή υλικών φιλτραρίσματος για το φιλτράρισμα νερού και αερίου, αλλά και για την κατασκευή βιομηχανικών μονωτικών υλικών όπως το ορυκτό μαλλί. Ωστόσο, η απόδοση φιλτραρίσματος του ίδιου του meltblown βαμβακιού είναι μόνο περίπου 25%. Πώς προέκυψε η απόδοση φιλτραρίσματος 95% των μασκών N95;
Αυτό είναι ένα κρίσιμο βήμα στη διαδικασία κατασκευής ιατρικού βαμβακιού με τήξη - ηλεκτροστατική πόλωση.
Όπως μόλις αναφέραμε, η απόδοση φιλτραρίσματος των μασκών σχετίζεται με τη διάμετρο και την πυκνότητα γέμισής τους. Ωστόσο, εάν υφανθεί πολύ σφιχτά, η μάσκα δεν θα είναι αναπνεύσιμη και ο χρήστης θα αισθάνεται άβολα. Εάν δεν γίνει επεξεργασία ηλεκτροστατικής πόλωσης, η απόδοση φιλτραρίσματος του υφάσματος που έχει υποστεί τήξη και μπορεί να κάνει τους ανθρώπους να αισθάνονται λιγότερο ασφυκτικά είναι μόνο 25%.
Πώς μπορούμε να βελτιώσουμε την αναπνοή διασφαλίζοντας παράλληλα την αποτελεσματικότητα του φιλτραρίσματος;
Το 1995, ο μηχανικός Peter P. Tsai από το Πανεπιστήμιο του Τενεσί πρότεινε την ιδέα της τεχνολογίας ηλεκτροστατικής καθίζησης που χρησιμοποιείται στη βιομηχανική διήθηση.
Στη βιομηχανία (όπως στις καμινάδες εργοστασίων), οι μηχανικοί χρησιμοποιούν ηλεκτρικό πεδίο για να φορτίζουν σωματίδια και στη συνέχεια χρησιμοποιούν το ηλεκτρικό δίκτυο για να τα απορροφήσουν, ώστε να φιλτράρουν τα εξαιρετικά μικρά σωματίδια.
Χρήση τεχνολογίας ηλεκτροστατικού ιζηματοποιητή για φιλτράρισμα αέρα
Εμπνευσμένοι από αυτήν την τεχνολογία, πολλοί άνθρωποι έχουν προσπαθήσει να ηλεκτρίσουν πλαστικές ίνες, αλλά δεν τα έχουν καταφέρει. Αλλά ο Κάι Μπινγκί τα κατάφερε. Εφηύρε μια μέθοδο για τη φόρτιση πλαστικού, ιονίζοντας τον αέρα και φορτίζοντας ηλεκτροστατικά το λιωμένο ύφασμα, μετατρέποντάς το σε ηλεκτρέτ, ένα μόνιμα φορτισμένο υλικό παρόμοιο με τον Πικάτσου.
Αφού μετατραπεί σε Pikachu, ένα στρώμα υφάσματος Pikachu με λιωμένο εμφύσηση μπορεί όχι μόνο να φτάσει σε 10 στρώματα χωρίς ηλεκτρισμό, αλλά και να προσελκύσει σωματίδια με διάμετρο περίπου 100 nm, όπως η COVID-19.
Μπορεί να ειπωθεί ότι με την τεχνολογία του Cai Bingyi δημιουργήθηκαν οι μάσκες N95. Δισεκατομμυρίων ανθρώπων σε όλο τον κόσμο προστατεύονται από αυτήν την τεχνολογία.
Συμπτωματικά, η τεχνική ηλεκτροστατικής φόρτισης του Cai Bingyi τυχαίνει να ονομάζεται ηλεκτροστατική φόρτιση κορόνας, η οποία είναι ο ίδιος τύπος κορόνας με τον κορονοϊό, αλλά εδώ κορόνα σημαίνει κορόνα.
Αφού παρακολουθήσετε τη διαδικασία κατασκευής βαμβακιού ιατρικής ποιότητας με τήξη, θα καταλάβετε την τεχνική δυσκολία της. Στην πραγματικότητα, το πιο δύσκολο μέρος της διαδικασίας κατασκευής βαμβακιού με τήξη μπορεί να είναι η μηχανική κατασκευή του βαμβακιού με τήξη.
Τον Μάρτιο του τρέχοντος έτους, ο Markus Müller, διευθυντής πωλήσεων της Reicol, ενός γερμανικού προμηθευτή μηχανημάτων τήξης, δήλωσε σε συνέντευξή του στο NPR ότι, προκειμένου να διασφαλιστεί ότι οι ίνες είναι λεπτές και σταθερής ποιότητας, οι μηχανές τήξης απαιτούν υψηλή ακρίβεια και είναι δύσκολες στην κατασκευή. Ο χρόνος παραγωγής και συναρμολόγησης μιας μηχανής είναι τουλάχιστον 5-6 μήνες και η τιμή κάθε μηχανής μπορεί να φτάσει τα 4 εκατομμύρια δολάρια. Ωστόσο, πολλά μηχανήματα στην αγορά έχουν ανομοιόμορφα επίπεδα ποιότητας.
Η Hills, Inc. στη Φλόριντα είναι ένας από τους λίγους κατασκευαστές στον κόσμο που μπορούν να κατασκευάσουν ακροφύσια εξοπλισμού meltblown βαμβακιού. Ο Timothy Robson, διευθυντής Έρευνας και Ανάπτυξης της εταιρείας, δήλωσε επίσης ότι ο εξοπλισμός meltblown βαμβακιού διαθέτει υψηλό επίπεδο τεχνολογικού περιεχομένου.
Παρόλο που η ετήσια παραγωγή μασκών της Κίνας αντιπροσωπεύει περίπου το 50% της παγκόσμιας συνολικής παραγωγής, καθιστώντας την τον μεγαλύτερο παραγωγό και εξαγωγέα μασκών, σύμφωνα με στοιχεία της Ένωσης Βιομηχανικής Κλωστοϋφαντουργίας της Κίνας τον Φεβρουάριο, η εθνική παραγωγή μη υφασμένων υφασμάτων με τήξη είναι λιγότερο από 100.000 τόνους ετησίως, γεγονός που υποδηλώνει σημαντική έλλειψη μη υφασμένων υφασμάτων με τήξη.
Λαμβάνοντας υπόψη την τιμή και τον χρόνο παράδοσης των μηχανημάτων κατασκευής υφασμάτων με τήξη, οι μικρές επιχειρήσεις είναι απίθανο να παράγουν μεγάλες ποσότητες εξειδικευμένου βαμβακιού με τήξη σε σύντομο χρονικό διάστημα.
Πώς μπορώ να διαπιστώσω εάν η αγορασμένη μάσκα είναι κατάλληλη και κατασκευασμένη από λιωμένο βαμβάκι;
Η μέθοδος είναι στην πραγματικότητα πολύ απλή, ακολουθήστε τρία βήματα.
Πρώτον, επειδή το εξωτερικό στρώμα από μη υφασμένο ύφασμα spunbond στα μπισκότα σάντουιτς έχει αδιάβροχες ιδιότητες, οι κατάλληλες ιατρικές μάσκες θα πρέπει να είναι αδιάβροχες. Εάν δεν είναι αδιάβροχες, πώς μπορούν να φιλτράρουν τα σταγονίδια που ψεκάζονται από το στόμα; Μπορείτε να δοκιμάσετε να ρίξετε λίγο νερό πάνω τους όπως αυτός ο μεγάλος αδερφός.
Δεύτερον, το πολυπροπυλένιο δεν πιάνει εύκολα φωτιά και είναι επιρρεπές στο λιώσιμο όταν εκτίθεται σε θερμότητα, επομένως το βαμβάκι που έχει λιώσει δεν καίγεται. Αν ψηθεί με αναπτήρα, το βαμβάκι που έχει λιώσει θα κυλήσει προς τα πάνω και θα πέσει, αλλά δεν θα πιάσει φωτιά. Με άλλα λόγια, αν το μεσαίο στρώμα της μάσκας που αγοράζετε πιάσει φωτιά όταν ψηθεί με αναπτήρα, είναι σίγουρα ψεύτικο.
Τρίτον, το ιατρικό λιωμένο βαμβάκι είναι το Pikachu, το οποίο έχει στατικό ηλεκτρισμό, επομένως μπορεί να μαζέψει μικρά κομμάτια χαρτιού.
Φυσικά, αν χρειαστεί να χρησιμοποιήσετε την ίδια μάσκα πολλές φορές, ο εφευρέτης του N95, Cai Bingyi, έχει επίσης προτάσεις απολύμανσης.
Στις 25 Μαρτίου του τρέχοντος έτους, ο Cai Bingyi δήλωσε στον ιστότοπο του Πανεπιστημίου του Τενεσί ότι το φαινόμενο ηλεκτροστατικής πόλωσης των ιατρικών μασκών και των μασκών N95 είναι πολύ σταθερό. Ακόμα κι αν οι μάσκες απολυμανθούν με ζεστό αέρα στους 70 βαθμούς Κελσίου για 30 λεπτά, αυτό δεν επηρεάζει τις ιδιότητες πόλωσης των μασκών. Ωστόσο, το αλκοόλ θα απομακρύνει το φορτίο του υφάσματος που έχει υποστεί τήξη, οπότε μην απολυμαίνετε τη μάσκα με αλκοόλ.
Παρεμπιπτόντως, λόγω των ισχυρών ικανοτήτων απορρόφησης, φραγμού, φιλτραρίσματος και πρόληψης διαρροών του λιωμένου βαμβακιού, πολλά γυναικεία προϊόντα και πάνες κατασκευάζονται επίσης με αυτό. Η Kimberly Clark ήταν η πρώτη που υπέβαλε αίτηση για σχετικές ευρεσιτεχνίες.
Dongguan Liansheng Non woven Technology Co., Ltd.ιδρύθηκε τον Μάιο του 2020. Είναι μια μεγάλης κλίμακας επιχείρηση παραγωγής μη υφασμένων υφασμάτων που ενσωματώνει την έρευνα και ανάπτυξη, την παραγωγή και τις πωλήσεις. Μπορεί να παράγει διάφορα χρώματα μη υφασμένων υφασμάτων PP spunbond με πλάτος μικρότερο από 3,2 μέτρα, από 9 γραμμάρια έως 300 γραμμάρια.
Ώρα δημοσίευσης: 26 Οκτωβρίου 2024