Moita xente sabe que o núcleo das máscaras cirúrxicas e das máscaras N95 é a capa intermedia: algodón fundido.
Se aínda non o sabes, primeiro repasémolo brevemente. As máscaras cirúrxicas divídense en tres capas, as dúas exteriores son de tecido non tecido spunbond e a capa intermedia é de algodón fundido e soprado. Tanto se se trata de tecido non tecido spunbond como de algodón fundido e soprado, non están feitas de algodón, senón de polipropileno plástico (PP).
Behnam Pourdeyhimi, subdirector do Instituto de Materiais Non Tecidos da Universidade Estatal de Carolina do Norte e profesor de ciencia dos materiais, explicou que as capas dianteira e traseira de tecido non tecido das máscaras cirúrxicas non teñen a capacidade de filtrar microorganismos. Só poden bloquear as pingas de líquido e só a capa intermedia de algodón fundido ten a función de filtrar bacterias.
A función de filtrado do tecido non tecido fundido por soprado.
De feito, a eficiencia de filtración (FE) das fibras vén determinada polo seu diámetro medio e a súa densidade de empaquetamento. Canto menor sexa o diámetro da fibra, maior será a eficiencia de filtración.
O diámetro das fibras acabadas de algodón fundido e soprado está aproximadamente entre 0,5 e 10 micras, mentres que o diámetro das fibras da capa de hilado é duns 20 micras. Debido ás fibras ultrafinas, o algodón fundido e soprado ten unha gran superficie e pode adsorber varias micropartículas. O que é aínda máis impresionante é que o algodón fundido e soprado é relativamente transpirable, o que o converte nun bo material para fabricar filtros de máscaras, mentres que o tecido non tecido hilado non o é.
Vexamos o proceso de fabricación destes dous tipos detecidos non tecidos.
Ao fabricar tecido non tecido spunbond, o polipropileno fúndese e convértese en seda, que logo forma unha malla. En comparación cos tecidos non tecidos spunbond, o algodón fundido e soprado ten unha tecnoloxía moito máis avanzada e, de feito, a tecnoloxía de fundido e soprado é actualmente a única tecnoloxía utilizada para a produción a grande escala de fibras de tamaño micrónico.
O proceso de fabricación do algodón fundido e soprado
A máquina pode xerar un fluxo de aire quente a alta velocidade, que pulverizará polipropileno fundido desde a boquilla de chorro de fusión de abertura extremadamente pequena, co mesmo efecto que a pulverización
As fibras ultrafinas e brumosas recóllense en rolos ou placas para formar tecidos non tecidos fundidos e soplados; de feito, a inspiración para a tecnoloxía de fusión e soplado provén da natureza. Probablemente non saibas que a natureza tamén produce materiais fundidos e soplados. A miúdo hai algunhas perrucas de aspecto estraño preto dos cráteres volcánicos, que son o cabelo de Pelé, que está feito de magma basáltico soprado polo vento quente do volcán.
Na década de 1950, o Laboratorio de Investigación Naval dos Estados Unidos (NRL) empregou por primeira vez a tecnoloxía de fusión-soplado para fabricar fibras para filtrar materiais radioactivos. Hoxe en día, a tecnoloxía de fusión-soplado non só se usa para fabricar materiais filtrantes para filtrar auga e gas, senón tamén para fabricar materiais de illamento industrial como a la mineral. Non obstante, a eficiencia de filtración do algodón fundido-soplado en si é só dun 25 % aproximadamente. Como se conseguiu a eficiencia de filtración do 95 % das máscaras N95?
Este é un paso crucial no proceso de fabricación de algodón fundido por infusión médica: tratamento de polarización electrostática.
É así, como acabamos de mencionar, a eficiencia de filtración das máscaras está relacionada co seu diámetro e a densidade de recheo. Non obstante, se se tecen demasiado apertadamente, a máscara non será transpirable e a persoa que a leva sentirá incomodidade. Se non se realiza un tratamento de polarización electrostática, a eficiencia de filtración do tecido fundido por soprado que pode facer que as persoas se sintan menos asfixiadas é só do 25 %.
Como podemos mellorar a transpirabilidade e, ao mesmo tempo, garantir a eficiencia da filtración?
En 1995, o científico enxeñeiro Peter P. Tsai da Universidade de Tennessee ideou a tecnoloxía de precipitación electrostática empregada na filtración industrial.
Na industria (como nas chemineas das fábricas), os enxeñeiros empregan un campo eléctrico para cargar partículas e despois usan a rede eléctrica para aspiralas co fin de filtrar as partículas extremadamente pequenas.
Usando a tecnoloxía de precipitadores electrostáticos para filtrar o aire
Inspirados por esta tecnoloxía, moita xente intentou electrificar fibras plásticas, pero sen éxito. Pero Cai Bingyi conseguiuno. Inventou un método para cargar plástico, ionizando o aire e cargando electrostaticamente o tecido fundido e soprado, converténdoo nun electreto, un material cargado permanentemente semellante a Pikachu.
Despois de transformarse en Pikachu, unha capa de tea fundida e soprada de Pikachu non só pode alcanzar 10 capas sen electricidade, senón que tamén pode atraer partículas cun diámetro duns 100 nm, como a COVID-19.
Pódese dicir que coa tecnoloxía de Cai Bingyi creáronse as máscaras N95. Miles de millóns de persoas en todo o mundo están protexidas por esta tecnoloxía.
Casualmente, a técnica de carga electrostática de Cai Bingyi chámase carga electrostática corona, que é o mesmo tipo de corona que o coronavirus, pero aquí corona significa corona.
Despois de observar o proceso de fabricación do algodón fundido e soprado de grao médico, comprenderás a súa dificultade técnica. De feito, a parte máis difícil do proceso de fabricación do algodón fundido e soprado pode ser a fabricación mecánica do mesmo.
En marzo deste ano, Markus Müller, director de vendas de Reicol, un provedor alemán de maquinaria de fusión-soplado, declarou nunha entrevista con NPR que, para garantir que as fibras sexan finas e de calidade estable, as máquinas de fusión-soplado requiren unha alta precisión e son difíciles de fabricar. O tempo de produción e montaxe dunha máquina é de polo menos 5-6 meses, e o prezo de cada máquina pode chegar aos 4 millóns de dólares. Non obstante, moitas máquinas do mercado teñen niveis de calidade desiguais.
Hills, Inc., en Florida, é un dos poucos fabricantes do mundo que pode fabricar boquillas para equipos de algodón fundido e soprado. Timothy Robson, o director de I+D da empresa, tamén afirmou que os equipos de algodón fundido e soprado teñen un alto nivel de contido tecnolóxico.
Aínda que a produción anual de máscaras da China representa arredor do 50 % do total mundial, o que a converte no maior produtor e exportador de máscaras, segundo datos da Asociación da Industria Téxtil Industrial de China en febreiro, a produción nacional de tecidos non tecidos fundidos por soprado é inferior a 100 000 toneladas ao ano, o que indica unha escaseza significativa de tecidos non tecidos fundidos por soprado.
Tendo en conta o prezo e o prazo de entrega da maquinaria de fabricación de tecidos fundidos, é pouco probable que as pequenas empresas produzan grandes cantidades de algodón fundido cualificado nun curto período de tempo.
Como determinar se a máscara comprada é cualificada e está feita de algodón fundido e soprado?
O método é realmente moi sinxelo, segue tres pasos.
En primeiro lugar, debido a que a capa exterior de tecido non tecido spunbond das galletas tipo sándwich ten propiedades impermeables, as máscaras médicas cualificadas deben ser impermeables. Se non son impermeables, como poden filtrar as pingas pulverizadas pola boca? Podes tentar botarlle un pouco de auga coma este irmán maior.
En segundo lugar, o polipropileno non é doado de incendiarse e é propenso a fundirse cando se expón á calor, polo que o algodón fundido non arderá. Se se coce cun chisqueiro, o algodón fundido enrolarase e caerá, pero non arderá. Noutras palabras, se a capa intermedia da máscara que compras incendia ao cocela cun chisqueiro, definitivamente é falsa.
En terceiro lugar, o algodón fundido medicinal é Pikachu, que ten electricidade estática, polo que pode recoller pequenos anacos de papel.
Por suposto, se precisas usar a mesma máscara varias veces, o inventor da N95, Cai Bingyi, tamén ten suxestións de desinfección.
O 25 de marzo deste ano, Cai Bingyi afirmou no sitio web da Universidade de Tennessee que o efecto de polarización electrostática das máscaras médicas e as máscaras N95 é moi estable. Mesmo desinfectando as máscaras con aire quente a 70 graos Celsius durante 30 minutos, isto non afecta ás propiedades de polarización das máscaras. Non obstante, o alcohol eliminará a carga do tecido fundido, polo que non se debe desinfectar a máscara con alcohol.
Por certo, debido ás fortes capacidades de absorción, barreira, filtración e prevención de fugas do algodón fundido, moitos produtos e cueiros femininos tamén se fabrican con el. Kimberly Clark foi a primeira en solicitar as patentes relevantes.
Dongguan Liansheng Non woven Technology Co., Ltd.foi fundada en maio de 2020. É unha empresa de produción de tecidos non tecidos a grande escala que integra investigación e desenvolvemento, produción e vendas. Pode producir tecidos non tecidos de PP spunbond de varias cores cun ancho inferior a 3,2 metros, desde 9 gramos ata 300 gramos.
Data de publicación: 26 de outubro de 2024