Od kojeg je materijala napravljena maska? Što je N95?

Nakon epidemije novog koronavirusa, sve više ljudi shvaća važnu ulogu maski. Dakle, znate li ove znanstvene spoznaje o maskama?

Kako odabrati masku?

Što se tiče dizajna, ako se rangiraju prema prioritetu vlastite zaštitne sposobnosti korisnika (od visokog do niskog): N95 maske > kirurške maske > obične medicinske maske > obične pamučne maske.

Za upalu pluća zaraženu novim koronavirusom, medicinske kirurške maske i maske s filtracijom nemasnih čestica većom ili jednakom 95%, kao što su N95, KN95, DS2, FFP2, imaju očiti blokirajući učinak.

Klasifikacija medicinskih maski

Trenutno se medicinske maske u Kini uglavnom dijele na tri vrste: medicinske zaštitne maske s najvišom razinom zaštite, medicinske kirurške maske koje se obično koriste u invazivnim operacijskim okruženjima poput operacijskih sala i jednokratne medicinske maske obične razine.

Materijal medicinskih maski

Obično kažemo da su maske izrađene od netkanog materijala, koji je u usporedbi s tekstilom netkani materijal. Sastoji se od orijentiranih ili nasumičnih vlakana. Konkretno, za maske su sve sirovine polipropilen (PP), a medicinske maske općenito imaju višeslojnu strukturu, obično nazvanu SMS struktura.

Kemijsko znanje

Polipropilen, također poznat kao PP, je bezbojna, bez mirisa, netoksična i poluprozirna kruta tvar nastala polimerizacijom propilena. Molekularna formula je – [CH2CH (CH3)]n-. Polipropilen se široko koristi u proizvodnji vlaknastih proizvoda kao što su odjeća i deke, medicinska oprema, automobili, bicikli, dijelovi, transportni cjevovodi, spremnici za kemikalije, a koristi se i u pakiranju hrane i lijekova.

Iz perspektivematerijali za maske, polipropilenski netkani materijal s visokom točkom taljenja postao je najbolji izbor, proizvodeći polipropilenske proizvode s protokom taline od 33-41 g/min, što zadovoljava standard sanitarnog polipropilenskog netkanog materijala.

Netkana tkanina proizvedena od posebnog materijala polipropilenskog netkanog materijala može se koristiti za jednokratne kirurške haljine, plahte, maske, navlake, jastučiće za upijanje tekućine i druge medicinske i zdravstvene proizvode. Među njima, netkane maske izrađene su od dva sloja vlaknastog netkanog materijala posebno korištenog u medicinske i zdravstvene svrhe, s dodatnim slojem tkanine za filtriranje u spreju s filtracijskim i antibakterijskim učinkom od preko 99,999% dodanim u sredini, koji je zavaren ultrazvučnim valovima.

Medicinska maska ​​protiv virusa

Maske koje mogu pružiti zaštitu od virusa uglavnom uključuju medicinske kirurške maske i N95 maske. Prema nacionalnom standardu YY 0469-2004 „Tehnički zahtjevi za medicinske kirurške maske“, važni tehnički pokazatelji koje medicinske kirurške maske moraju zadovoljavati uključuju učinkovitost filtracije, učinkovitost bakterijske filtracije i respiratorni otpor:

Učinkovitost filtracije: Pod uvjetom protoka zraka (30 ± 2) L/min, učinkovitost filtracije aerosola natrijevog klorida sa srednjim promjerom od (0,24 ± 0,06) μm u aerodinamici nije manja od 30%;

Učinkovitost bakterijske filtracije: Pod određenim uvjetima, učinkovitost filtracije za aerosole Staphylococcus aureus s prosječnim promjerom čestica od (3 ± 0,3) μm ne smije biti manja od 95%;

Respiratorni otpor: Pod uvjetom protoka učinkovitosti filtracije, inspiratorni otpor ne prelazi 49 Pa, a ekspiratorni otpor ne prelazi 29,4 Pa.

Drugi kriterij za osiguranje učinkovitosti bakterijske filtracije jest da učinkovitost filtracije bakterijskih aerosola Staphylococcus aureus ne smije biti manja od 95%, što je podrijetlo koncepta N95. Stoga, iako N95 maske nisu medicinske maske, one zadovoljavaju standard od 95% učinkovitosti filtracije i bolje pristaju ljudskom licu, tako da mogu igrati i dobru ulogu u prevenciji virusa.

Netkana tkanina dobivena puhanjem iz taline

Glavni materijal koji ovim dvjema vrstama maski daje učinak filtriranja virusa je izuzetno fini i elektrostatički unutarnji sloj filterske tkanine – netkana tkanina dobivena metodom puhanja od taline.

Glavni materijal netkane tkanine dobivene metodom blown melt je polipropilen, ultra fina elektrostatska vlaknasta tkanina koja može uhvatiti prašinu. Kada kapljice koje sadrže virus upale pluća dođu u kontakt s netkanom tkaninom dobivenom metodom blown melt, one će se elektrostatički adsorbirati na površini netkane tkanine i ne mogu proći kroz nju.

Ovo je princip na kojem ovaj materijal izolira bakterije. Nakon što je uhvate ultrafine elektrostatičke niti, prašinu je izuzetno teško ukloniti zbog čišćenja, a pranje vodom također može oštetiti sposobnost elektrostatičkog usisavanja. Stoga se ova vrsta maske može koristiti samo jednom. Prikladne razine za filtraciju ravnih maski metodom blown melt uključuju: običnu razinu, BFE95 (učinkovitost filtracije 95%), BFE99 (učinkovitost filtracije 99%), VFE95 (učinkovitost filtracije 99%), PFE95 (učinkovitost filtracije 99%), KN90 (učinkovitost filtracije 90%).

Specifičan sastav

Medicinske kirurške maske obično su izrađene od tri sloja netkane tkanine. Materijal je spunbond netkana tkanina + meltblown netkana tkanina +spunbond netkana tkaninaKratka vlakna se također mogu koristiti u jednom sloju za poboljšanje teksture kože, naime ES vruće valjana netkana tkanina + netkana tkanina dobivena puhanjem iz taline + netkana tkanina spunbond. Vanjski sloj maske dizajniran je za sprječavanje kapljica, srednji sloj je filtriran, a memorijska svojstva upijaju vlagu. Tkanine dobivene puhanjem iz taline općenito se odabiru da teže 20 grama.

Maska tipa N95 s čašicom sastoji se od iglano bušenog pamuka, meltblown tkanine i netkane tkanine. Meltblown tkanina obično teži 40 grama ili čak i više, a s debljinom iglano bušenog pamuka izgleda deblje od ravnih maski, a njezin zaštitni učinak može doseći najmanje 95%.

Nacionalni standard GB/T 32610 za maske ne specificira nekoliko slojeva maski. Ako se radi o medicinskoj maski, ona treba imati najmanje 3 sloja, što nazivamo SMS (2 sloja S sloja i 1 sloj M sloja). Trenutno je najveći broj slojeva u Kini 5, što je SMMMS (2 sloja S sloja i 3 sloja M sloja). Nije teško napraviti maske, ali je teško napraviti SMMMS tkaninu. Cijena uvezene opreme za netkanu tkaninu je preko 100 milijuna juana.

S ovdje predstavlja spunbond sloj, koji ima relativno grub promjer vlakana od oko 20 mikrometara (μm). Dvoslojni Ssloj spunbondauglavnom podupire cijelu strukturu netkanog materijala i nema značajan utjecaj na svojstva barijere.

Najvažniji sloj unutar maske je barijerni sloj ili sloj od taline M. Promjer vlakana taline je relativno tanak, oko 2 mikrometra (μm), tako da je samo jedna desetina promjera spunbond sloja. To igra ključnu ulogu u sprječavanju prodiranja bakterija i krvi.

Ako ima previše S spunbond slojeva, maska ​​će postati tvrđa, dok ako ima previše M meltblown slojeva, disanje će biti otežano. Stoga se otežano disanje u maski može koristiti za procjenu njezinog izolacijskog učinka. Što je teže disati, to je bolji izolacijski učinak. Međutim, ako M sloj postane tanki film, on u osnovi nije prozračan i virusi su blokirani, ali ni ljudi ne mogu disati. Dakle, ovo je također tehnički problem.

Kako bismo bolje ilustrirali problem, usporedit ćemo vlakna spunbond sloja S, vlakna meltblown sloja M i kosu na sljedećoj slici. Za kosu promjera 1/3, to je blizu vlaknima spunbond sloja, dok je za kosu promjera 1/30, to je blizu vlaknima meltblown sloja M. Naravno, istraživači još uvijek razvijaju finija vlakna kako bi osigurali bolja antibakterijska i barijerna svojstva.

Kao što je ranije spomenuto, što je M sloj finiji, to više može blokirati ulazak malih čestica poput bakterija. Na primjer, N95 se odnosi na sposobnost blokiranja 95% malih čestica (0,3 mikrona) u normalnim uvjetima. Prema nacionalnom standardu GB/T 19083 za medicinske zaštitne maske, učinkovitost filtracije maske za nemasne čestice zadovoljava zahtjeve u donjoj tablici pri protoku plina od 85 L/min.
Tablica 1: Razine filtriranja medicinskih zaštitnih maski

Iz gornjeg objašnjenja, N95 je zapravo petoslojna maska ​​izrađena od polipropilenskog netkanog materijala SMMMS koja može filtrirati 95% finih čestica.

Dongguan Liansheng Non woven Technology Co., Ltd.osnovano je u svibnju 2020. To je veliko poduzeće za proizvodnju netkanih tkanina koje integrira istraživanje i razvoj, proizvodnju i prodaju. Može proizvoditi PP spunbond netkane tkanine različitih boja širine manje od 3,2 metra, od 9 grama do 300 grama.