بسیاری از مردم میدانند که هسته اصلی ماسکهای جراحی و ماسکهای N95 لایه میانی - پنبه ملتبلون - است.
اگر هنوز نمیدانید، ابتدا بیایید به طور خلاصه آن را مرور کنیم. ماسکهای جراحی به سه لایه تقسیم میشوند که دو لایه بیرونی آن از پارچه نبافته اسپان باند و لایه میانی از پنبه مذاب ساخته شده است. چه از پارچه نبافته اسپان باند و چه از پنبه مذاب، از پنبه ساخته نشدهاند، بلکه از پلی پروپیلن پلاستیکی (PP) ساخته شدهاند.
بهنام پوردیهیمی، معاون مدیر موسسه مواد نبافته در دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی و استاد علوم مواد، توضیح داد که لایههای جلویی و پشتی پارچه نبافته روی ماسکهای جراحی توانایی فیلتر کردن میکروارگانیسمها را ندارند. آنها فقط میتوانند قطرات مایع را مسدود کنند و فقط لایه میانی پنبه ملتبلون وظیفه فیلتر کردن باکتریها را دارد.
عملکرد فیلتراسیون پارچه نبافته ذوب شده.
در واقع، راندمان فیلتراسیون (FE) الیاف با قطر متوسط و تراکم بستهبندی آنها تعیین میشود. هرچه قطر الیاف کوچکتر باشد، راندمان فیلتراسیون بیشتر است.
قطر الیاف پنبهای که به روش دمش مذاب تکمیل شدهاند تقریباً بین ۰.۵ تا ۱۰ میکرون است، در حالی که قطر الیاف لایه اسپان باند حدود ۲۰ میکرون است. به دلیل الیاف بسیار ریز، پنبه دمش مذاب دارای سطح وسیعی است و میتواند ذرات ریز مختلفی را جذب کند. نکته جالبتر این است که پنبه دمش مذاب نسبتاً قابل تنفس است و آن را به مادهای مناسب برای ساخت فیلترهای ماسک تبدیل میکند، در حالی که پارچه نبافته اسپان باند این قابلیت را ندارد.
بیایید نگاهی به فرآیند تولید این دو نوع بیندازیمپارچههای نبافته.
هنگام ساخت پارچه نبافته اسپان باند، پلی پروپیلن ذوب شده و به ابریشم تبدیل میشود که سپس یک توری تشکیل میدهد. در مقایسه با پارچههای نبافته اسپان باند، پنبه ملتبلون از فناوری بسیار پیشرفتهتری برخوردار است و در واقع، فناوری ملتبلون در حال حاضر تنها فناوری مورد استفاده برای تولید انبوه الیاف میکرونی است.
فرآیند تولید پنبه دمیده شده مذاب
این دستگاه میتواند جریان هوای گرم با سرعت بالا تولید کند که پلیپروپیلن مذاب را از نازل جت مذاب با دهانه بسیار کوچک، با همان اثر اسپری، اسپری میکند.
الیاف فوق ظریف مه آلود روی غلتکها یا صفحات جمع میشوند تا پارچههای نبافته دمیده شده با ذوب را تشکیل دهند - در واقع، الهام فناوری دمیده شده با ذوب از طبیعت گرفته شده است. احتمالاً نمیدانید که طبیعت نیز مواد دمیده شده با ذوب را تولید میکند. اغلب کلاه گیسهای عجیب و غریبی در نزدیکی دهانههای آتشفشانی وجود دارد که موهای پله هستند که از ماگمای بازالتی دمیده شده توسط باد گرم آتشفشان ساخته شدهاند.
در دهه ۱۹۵۰، آزمایشگاه تحقیقات نیروی دریایی ایالات متحده (NRL) برای اولین بار از فناوری دمش مذاب برای تولید الیاف جهت فیلتر کردن مواد رادیواکتیو استفاده کرد. امروزه، فناوری دمش مذاب نه تنها برای تولید مواد فیلتر برای فیلتر کردن آب و گاز، بلکه برای تولید مواد عایق صنعتی مانند پشم معدنی نیز استفاده میشود. با این حال، راندمان فیلتراسیون پنبه دمش مذاب به خودی خود تنها حدود ۲۵٪ است. راندمان فیلتراسیون ۹۵٪ ماسکهای N95 چگونه به دست آمده است؟
این یک مرحله حیاتی در فرآیند تولید پنبه ملتبلون پزشکی است - عملیات قطبش الکترواستاتیک.
همانطور که اشاره کردیم، راندمان فیلتراسیون ماسکها به قطر و تراکم پر شدن آنها بستگی دارد. با این حال، اگر خیلی محکم بافته شوند، ماسک قابل تنفس نخواهد بود و فرد احساس ناراحتی خواهد کرد. اگر عملیات قطبش الکترواستاتیک انجام نشود، راندمان فیلتراسیون پارچه دمشی مذاب که میتواند باعث کاهش احساس خفگی افراد شود، تنها ۲۵٪ است.
چگونه میتوانیم ضمن تضمین راندمان فیلتراسیون، قابلیت تنفس را بهبود بخشیم؟
در سال ۱۹۹۵، پیتر پی. تسای، دانشمند مهندسی از دانشگاه تنسی، ایده فناوری رسوب الکترواستاتیکی مورد استفاده در فیلتراسیون صنعتی را مطرح کرد.
در صنعت (مانند دودکشهای کارخانهها)، مهندسان از یک میدان الکتریکی برای باردار کردن ذرات استفاده میکنند و سپس از شبکه برق برای مکش آنها به منظور فیلتر کردن ذرات بسیار کوچک استفاده میکنند.
استفاده از فناوری رسوبدهنده الکترواستاتیک برای فیلتر کردن هوا
با الهام از این فناوری، بسیاری از افراد تلاش کردهاند تا الیاف پلاستیکی را الکتریکی کنند، اما موفق نشدهاند. اما کای بینگی این کار را انجام داد. او روشی برای باردار کردن پلاستیک اختراع کرد، هوا را یونیزه کرد و پارچهی دمش مذاب را به صورت الکترواستاتیکی باردار کرد و آن را به یک الکترت، مادهای با بار دائمی مشابه پیکاچو، تبدیل کرد.
پس از تبدیل شدن به پیکاچو، یک لایه از پارچه دمشی ذوبشده پیکاچو نه تنها میتواند بدون برق به 10 لایه برسد، بلکه ذراتی با قطر حدود 100 نانومتر مانند کووید-19 را نیز جذب میکند.
میتوان گفت که با فناوری کای بینگی، ماسکهای N95 ساخته شدند. جان میلیاردها نفر در سراسر جهان توسط این فناوری محافظت میشود.
تصادفاً، تکنیک شارژ الکترواستاتیکی کای بینگی، شارژ الکترواستاتیکی کرونا نامیده میشود، که همان نوع کرونای ویروس کرونا است، اما در اینجا کرونا به معنی تاج است.
پس از تماشای فرآیند تولید پنبه ملت بلون درجه پزشکی، دشواری فنی آن را درک خواهید کرد. در واقع، دشوارترین بخش فرآیند تولید پنبه ملت بلون ممکن است تولید مکانیکی پنبه ملت بلون باشد.
در ماه مارس امسال، مارکوس مولر، مدیر فروش شرکت Reicol، یک تأمینکننده آلمانی ماشینآلات دمش مذاب، در مصاحبهای با NPR اظهار داشت که برای اطمینان از مرغوب بودن الیاف و کیفیت پایدار، ماشینهای دمش مذاب به دقت بالایی نیاز دارند و ساخت آنها دشوار است. زمان تولید و مونتاژ یک دستگاه حداقل ۵-۶ ماه است و قیمت هر دستگاه میتواند به ۴ میلیون دلار برسد. با این حال، بسیاری از ماشینهای موجود در بازار سطح کیفیت ناهمواری دارند.
شرکت هیلز در فلوریدا یکی از معدود تولیدکنندگان در جهان است که میتواند نازلهای تجهیزات پنبهی دمشی مذاب تولید کند. تیموتی رابسون، مدیر تحقیق و توسعهی این شرکت، نیز اظهار داشت که تجهیزات پنبهی دمشی مذاب از سطح بالایی از محتوای فناوری برخوردارند.
اگرچه تولید سالانه ماسک در چین حدود ۵۰٪ از کل تولید جهان را تشکیل میدهد و این کشور را به بزرگترین تولیدکننده و صادرکننده ماسک تبدیل میکند، اما طبق دادههای انجمن صنایع نساجی صنعتی چین در ماه فوریه، تولید ملی پارچههای نبافته دمش مذاب کمتر از ۱۰۰۰۰۰ تن در سال است که نشان دهنده کمبود قابل توجه پارچههای نبافته دمش مذاب است.
با توجه به قیمت و زمان تحویل ماشینآلات تولید پارچه ملتبلون، بعید است که کسبوکارهای کوچک بتوانند مقادیر زیادی پنبه ملتبلون باکیفیت را در مدت زمان کوتاهی تولید کنند.
چگونه تشخیص دهیم که ماسک خریداری شده واجد شرایط است و از پنبه دمیده شده مذاب ساخته شده است؟
این روش در واقع بسیار ساده است، سه مرحله را انجام دهید.
اولاً، از آنجا که لایه بیرونی پارچه نبافته اسپان باند در کوکیهای ساندویچی خاصیت ضد آب دارد، ماسکهای پزشکی واجد شرایط باید ضد آب باشند. اگر ضد آب نباشند، چگونه میتوانند قطرات پاشیده شده از دهان را فیلتر کنند؟ میتوانید مثل این برادر بزرگتر، مقداری آب روی آن بریزید.
ثانیاً، پلیپروپیلن به راحتی آتش نمیگیرد و در معرض گرما مستعد ذوب شدن است، بنابراین پنبه دمیده شده نمیسوزد. اگر با فندک پخته شود، پنبه دمیده شده لوله میشود و میافتد، اما آتش نمیگیرد. به عبارت دیگر، اگر لایه میانی ماسکی که میخرید هنگام پخت با فندک آتش بگیرد، قطعاً تقلبی است.
سوم، پنبهی دمیدهشدهی پزشکی Pikachu است که الکتریسیتهی ساکن دارد، بنابراین میتواند تکههای کوچک کاغذ را جذب کند.
البته، اگر نیاز دارید چندین بار از یک ماسک استفاده کنید، کای بینگی، مخترع N95، پیشنهاداتی برای ضدعفونی کردن آن نیز دارد.
در ۲۵ مارس امسال، کای بینگی در وبسایت دانشگاه تنسی اظهار داشت که اثر قطبش الکترواستاتیک ماسکهای پزشکی و ماسکهای N95 بسیار پایدار است. حتی اگر ماسکها به مدت ۳۰ دقیقه با هوای گرم در دمای ۷۰ درجه سانتیگراد ضدعفونی شوند، تاثیری بر خواص قطبش ماسکها ندارد. با این حال، الکل بار الکتریکی پارچه ملتبلون را از بین میبرد، بنابراین ماسک را با الکل ضدعفونی نکنید.
ضمناً، به دلیل ویژگیهای قوی جذب، مانع، فیلتراسیون و جلوگیری از نشت پنبه ملتبلون، بسیاری از محصولات زنانه و پوشک نیز با آن ساخته میشوند. کیمبرلی کلارک اولین کسی بود که برای ثبت اختراعات مربوطه اقدام کرد.
Dongguan Liansheng Non Woven Technology Co., Ltd.در ماه مه 2020 تأسیس شد. این یک شرکت بزرگ تولید پارچه نبافته است که تحقیق و توسعه، تولید و فروش را با هم ادغام میکند. این شرکت میتواند پارچههای نبافته PP spunbond با رنگهای مختلف را با عرض کمتر از 3.2 متر از 9 گرم تا 300 گرم تولید کند.
زمان ارسال: ۲۶ اکتبر ۲۰۲۴