Monet tietävät, että kirurgisten maskien ja N95-maskien ydin on keskimmäinen kerros – sulatettu puuvilla.
Jos et vieläkään tiedä, tarkastellaanpa asiaa lyhyesti. Kirurgiset maskit jaetaan kolmeen kerrokseen, joista kaksi ulompaa kerrosta ovat kehrättyä kuitukangasta ja keskimmäinen kerros on sulapuhallettua puuvillaa. Olipa kyseessä sitten kehrätty kuitukangas tai sulapuhallettu puuvilla, ne eivät ole puuvillaa, vaan muovipolypropeenia (PP).
Pohjois-Carolinan osavaltionyliopiston kuitukankaiden instituutin varajohtaja ja materiaalitieteen professori Behnam Pourdeyhimi selitti, että kirurgisten maskien kuitukankaan etu- ja takakerrokset eivät pysty suodattamaan mikro-organismeja. Ne pystyvät estämään vain nestepisaroita, ja vain sulapuhallettu puuvilla -keskikerros suodattaa bakteereja.
Sulapuhalletun kuitukankaan suodatustoiminto.
Kuitujen suodatustehokkuus (FE) määräytyy itse asiassa niiden keskimääräisen halkaisijan ja pakkaustiheyden perusteella. Mitä pienempi kuidun halkaisija on, sitä suurempi on suodatustehokkuus.
Sulapuhallettu puuvillaviimeisteltyjen kuitujen halkaisija on noin 0,5–10 mikronia, kun taas kehruukuitujen halkaisija on noin 20 mikronia. Erittäin hienojen kuitujen ansiosta sulapuhallettu puuvilla on pinta-alaltaan suuri ja voi imeä itseensä erilaisia mikrohiukkasia. Vielä vaikuttavampaa on, että sulapuhallettu puuvilla on suhteellisen hengittävää, mikä tekee siitä hyvän materiaalin maskien suodattimien valmistukseen, kun taas kehruukuituinen kuitukangas ei ole.
Tarkastellaanpa näiden kahden tyyppisten tuotteiden valmistusprosessia.kuitukankaat.
Kehrättyä kuitua valmistetaan polypropeenista, joka sulatetaan ja vedetään silkiksi, joka muodostaa verkon. — Kehrättyihin kuitukankaisiin verrattuna sulapuhallettu puuvilla on paljon kehittyneempää teknologiaa, ja itse asiassa sulapuhallettu teknologia on tällä hetkellä ainoa teknologia, jota käytetään mikronikokoisten kuitujen laajamittaiseen tuotantoon.
Sulapuhalletun puuvillan valmistusprosessi
Kone voi tuottaa nopean kuumailmavirtauksen, joka suihkuttaa sulaa polypropeenia erittäin pieniaukkoisesta sulatussuuttimesta samalla tavalla kuin ruiskuttamalla.
Sumuiset, ultrapienet kuidut kerääntyvät rullille tai levyille muodostaen sulapuhallettuja kuitukankaita – itse asiassa sulapuhallusteknologian inspiraatio tulee luonnosta. Et luultavasti tiedä, että luonto tuottaa myös sulapuhallettuja materiaaleja. Tulivuoren kraatterien lähellä on usein omituisen näköisiä peruukkeja, jotka ovat Pelen hiuksia, jotka on tehty tulivuoren kuuman tuulen puhaltamasta basalttisesta magmasta.
Yhdysvaltain laivaston tutkimuslaboratorio (NRL) käytti ensimmäisenä melt blown -tekniikkaa radioaktiivisten materiaalien suodatukseen tarkoitettujen kuitujen valmistukseen 1950-luvulla. Nykyään melt blown -tekniikkaa käytetään paitsi veden ja kaasun suodatukseen tarkoitettujen suodatinmateriaalien valmistukseen, myös teollisuuden eristysmateriaalien, kuten mineraalivillan, valmistukseen. Itse melt blown -puuvillan suodatustehokkuus on kuitenkin vain noin 25 %. Miten N95-maskien 95 %:n suodatustehokkuus syntyi?
Tämä on ratkaiseva vaihe lääketieteellisen sulapuhalluspuuvillan valmistusprosessissa – sähköstaattinen polarisaatiokäsittely.
Kuten juuri mainitsimme, maskien suodatustehokkuus liittyy niiden halkaisijaan ja täyttötiheyteen. Jos maski kuitenkin kudottu liian tiukasti, se ei ole hengittävä ja käyttäjä tuntee olonsa epämukavaksi. Jos sähköstaattista polarisaatiokäsittelyä ei tehdä, sulapuhallettuun kankaaseen perustuvan suodatustehokkuus, joka voi vähentää tukehtumisen tunnetta, on vain 25 %.
Kuinka voimme parantaa hengittävyyttä ja samalla varmistaa suodatuksen tehokkuuden?
Vuonna 1995 Tennesseen yliopiston tekniikan tutkija Peter P. Tsai keksi ajatuksen sähköstaattisesta saostustekniikasta, jota käytetään teollisessa suodatuksessa.
Teollisuudessa (kuten tehtaiden savupiipuissa) insinöörit käyttävät sähkökenttää hiukkasten lataamiseen ja imevät ne sitten sähköverkon avulla suodattaakseen pois erittäin pienet hiukkaset.
Sähköstaattisen saostimen tekniikan käyttö ilman suodattamiseen
Tämän teknologian inspiroimana monet ihmiset ovat yrittäneet sähköistää muovikuituja, mutta eivät ole onnistuneet. Mutta Cai Bingyi teki sen. Hän keksi menetelmän muovin lataamiseksi ionisoimalla ilmaa ja lataamalla sulapuhallettu kangas sähköstaattisesti, jolloin siitä tulee elektreetti, pysyvästi varattu materiaali, joka muistuttaa Pikachua.
Kun Pikachuksi on muutettu sulapuhallettu kangaskerros, se voi paitsi saavuttaa 10 kerroksen ilman sähköä, myös vetää puoleensa noin 100 nm:n halkaisijaltaan olevia hiukkasia, kuten COVID-19:ää.
Voidaan sanoa, että Cai Bingyin teknologian avulla luotiin N95-maskit. Miljardien ihmisten elämää ympäri maailmaa suojellaan tällä teknologialla.
Sattumalta Cai Bingyin sähköstaattista lataustekniikkaa kutsutaan koronasähköstaattiseksi lataukseksi, joka on samanlaista koronaa kuin koronavirus, mutta tässä korona tarkoittaa koronaa.
Kun olet katsonut lääketieteellisen laatuluokan sulapuhalletun puuvillan valmistusprosessia, ymmärrät sen tekniset vaikeudet. Itse asiassa sulapuhalletun puuvillan valmistusprosessin vaikein osa saattaa olla sulapuhalletun puuvillan mekaaninen valmistus.
Tämän vuoden maaliskuussa saksalaisen sulapuhalluskoneita toimittavan Reicolin myyntijohtaja Markus Müller totesi NPR:n haastattelussa, että kuitujen hienouden ja vakaan laadun varmistamiseksi sulapuhalluskoneet vaativat suurta tarkkuutta ja ovat vaikeita valmistaa. Koneen tuotanto- ja kokoonpanoaika on vähintään 5–6 kuukautta, ja kunkin koneen hinta voi nousta 4 miljoonaan dollariin. Monilla markkinoilla olevilla koneilla on kuitenkin epätasainen laatu.
Floridalainen Hills, Inc. on yksi harvoista valmistajista maailmassa, joka pystyy valmistamaan puuvillasulatepuhalluslaitteiden suuttimia. Yrityksen tutkimus- ja kehityspäällikkö Timothy Robson totesi myös, että puuvillasulatepuhalluslaitteilla on korkea teknologinen sisältö.
Vaikka Kiinan vuosittainen maskien tuotanto on noin 50 % maailman kokonaistuotannosta, mikä tekee siitä suurimman maskien tuottajan ja viejän, Kiinan teollisuustekstiiliteollisuusyhdistyksen helmikuussa julkaisemien tietojen mukaan sulapuhallettuja kuitukankaita tuotetaan maassa alle 100 000 tonnia vuodessa, mikä osoittaa merkittävää sulapuhallettuja kuitukankaita olevan pulaa.
Kun otetaan huomioon sulapuhalluskankaan valmistuskoneiden hinta ja toimitusaika, pienyritykset eivät todennäköisesti tuota suuria määriä pätevää sulapuhallettua puuvillaa lyhyessä ajassa.
Miten selvitetään, onko ostettu maski pätevä ja valmistettu puuvillasta?
Menetelmä on itse asiassa hyvin yksinkertainen, ota kolme vaihetta.
Ensinnäkin, koska voileipäkeksien ulkokerros kehrätystä kuitukankaasta on vedenpitävä, pätevien lääketieteellisten maskien tulisi olla vedenpitäviä. Jos ne eivät ole vedenpitäviä, miten ne voivat suodattaa suusta suihkuavat pisarat? Voit kokeilla kaataa niiden päälle vettä, kuten tämä isoveli.
Toiseksi, polypropeeni ei syty helposti tuleen ja se sulaa helposti kuumennettaessa, joten sulapuhallettu puuvilla ei pala. Jos se poltetaan sytkärillä, sulapuhallettu puuvilla rullautuu ja putoaa pois, mutta se ei syty tuleen. Toisin sanoen, jos ostamasi maskin keskimmäinen kerros syttyy tuleen sytkärillä poltettaessa, se on ehdottomasti väärennös.
Kolmanneksi, lääketieteellinen sulapuhallettu puuvilla on Pikachua, jossa on staattista sähköä, joten se voi poimia pieniä paperinpaloja.
Jos samaa maskia täytyy käyttää useita kertoja, N95-maskin keksijällä Cai Bingyillä on tietysti myös desinfiointiehdotuksia.
Cai Bingyi totesi 25. maaliskuuta tänä vuonna Tennesseen yliopiston verkkosivuilla, että lääketieteellisten maskien ja N95-maskien sähköstaattinen polarisaatiovaikutus on erittäin vakaa. Vaikka maskit desinfioitaisiin kuumalla ilmalla 70 celsiusasteessa 30 minuutin ajan, se ei vaikuta maskien polarisaatio-ominaisuuksiin. Alkoholi kuitenkin poistaa sulatetun kankaan varauksen, joten älä desinfioi maskia alkoholilla.
Muuten, sulapuhalletun puuvillan vahvojen imukyky-, suojaus-, suodatus- ja vuotojenesto-ominaisuuksien ansiosta siitä valmistetaan myös monia naisten tuotteita ja vaippoja. Kimberly Clark haki ensimmäisenä asiaankuuluvia patentteja.
Dongguan Liansheng Nonwoven Technology Co., Ltd.perustettiin toukokuussa 2020. Se on laajamittainen kuitukankaiden tuotantoyritys, joka yhdistää tutkimuksen ja kehityksen, tuotannon ja myynnin. Se voi tuottaa eri värejä PP-kehruunitettuja kuitukankaita, joiden leveys on alle 3,2 metriä ja paino 9 grammasta 300 grammaan.
Julkaisuaika: 26.10.2024