ברגע שתבינו כמה קשה לייצר את חומר הליבה של מסכה, תדעו כיצד לזהות מסכות מזויפות.

אנשים רבים יודעים שהליבה של מסכות כירורגיות ומסכות N95 היא השכבה האמצעית - כותנה מותכת.

אם אתם עדיין לא יודעים, בואו נסקור זאת בקצרה תחילה. מסכות כירורגיות מחולקות לשלוש שכבות, כאשר שתי השכבות החיצוניות עשויות מבד לא ארוג מסוג spunbond והשכבה האמצעית עשויה מכותנה מותכת. בין אם מדובר בבד לא ארוג מסוג spunbond או מכותנה מותכת, הן אינן עשויות מכותנה, אלא מפוליפרופילן פלסטי (PP).

בהנם פורדיימי, סגן מנהל המכון לחומרים לא ארוגים באוניברסיטת צפון קרוליינה ופרופסור למדעי החומרים, הסביר כי לשכבות הקדמיות והאחוריות של בד לא ארוג במסכות כירורגיות אין את היכולת לסנן מיקרואורגניזמים. הן יכולות רק לחסום טיפות נוזל, ורק לשכבה האמצעית של כותנה מותכת יש את תפקיד הסינון של חיידקים.

פונקציית הסינון של בד לא ארוג מפוח.

למעשה, יעילות הסינון (FE) של סיבים נקבעת על ידי הקוטר הממוצע שלהם וצפיפות האריזה שלהם. ככל שקוטר הסיב קטן יותר, כך יעילות הסינון גבוהה יותר.

קוטר סיבי הכותנה המותכת, בגימור סיבים, נע בין 0.5 ל-10 מיקרון בקירוב, בעוד שקוטר סיבי השכבה הספונבונד הוא כ-20 מיקרון. בשל הסיבים הדקים במיוחד, לכותנה המותכת יש שטח פנים גדול והיא יכולה לספוג חלקיקים מיקרו שונים. מה שמרשים עוד יותר הוא שכותנה המותכת היא יחסית נושמת, מה שהופך אותה לחומר טוב לייצור מסנני מסכות, בעוד שבד לא ארוג ספונבונד אינו כזה.

בואו נבחן את תהליך הייצור של שני הסוגים הללובדים לא ארוגים.

בעת ייצור בד לא ארוג מסוג spunbond, פוליפרופילן נמס ונמשך למשי, אשר לאחר מכן יוצר רשת - בהשוואה לבדים לא ארוגים מסוג spunbond, לכותנה המותכת יש טכנולוגיה מתקדמת הרבה יותר, ולמעשה, טכנולוגיית המותכת היא כיום הטכנולוגיה היחידה המשמשת לייצור בקנה מידה גדול של סיבים בגודל מיקרון.

תהליך הייצור של כותנה מופחתת

המכונה יכולה לייצר זרימת אוויר חם במהירות גבוהה, אשר תרסס פוליפרופילן מותך מפיה קטנה במיוחד של סילון ההיתוך, עם אותה השפעה כמו ריסוס.

סיבים דקים במיוחד וערפיליים מתאספים על גלילים או פלטות ויוצרים בדים לא ארוגים בניפוח להמסה - למעשה, ההשראה לטכנולוגיית ניפוח להמסה מגיעה מהטבע. אתם כנראה לא יודעים שהטבע מייצר גם חומרים בניפוח להמסה. לעתים קרובות יש כמה פאות מוזרות שנראות ליד מכתשים געשיים, שהן שיערו של פלה, העשוי ממאגמה בזלתית הנישאת על ידי הרוח החמה של הר הגעש.

בשנות ה-50, מעבדת המחקר של חיל הים האמריקאי (NRL) השתמשה לראשונה בטכנולוגיית ניפוח נמס לייצור סיבים לסינון חומרים רדיואקטיביים. כיום, טכנולוגיית ניפוח נמס משמשת לא רק לייצור חומרי סינון לסינון מים וגז, אלא גם לייצור חומרי בידוד תעשייתיים כמו צמר סלעים. עם זאת, יעילות הסינון של כותנה מותכת עצמה היא רק כ-25%. כיצד הגיעה יעילות הסינון של 95% של מסכות N95?

זהו שלב מכריע בתהליך הייצור של כותנה רפואית המותכת - טיפול קיטוב אלקטרוסטטי.

זה ככה, כפי שציינו, יעילות הסינון של מסכות קשורה לקוטרה ולצפיפות המילוי שלהן. עם זאת, אם המסכה ארוגה חזק מדי, היא לא תהיה נושמת והלובש ירגיש אי נוחות. אם לא מתבצע טיפול קיטוב אלקטרוסטטי, יעילות הסינון של בד מפוח נמס שיכולה לגרום לאנשים להרגיש פחות חנק היא רק 25%.

כיצד נוכל לשפר את יכולת הנשימה תוך הבטחת יעילות הסינון?

בשנת 1995, הגה המדען ההנדסי פיטר פ. צאי מאוניברסיטת טנסי את הרעיון של טכנולוגיית משקעים אלקטרוסטטית המשמשת בסינון תעשייתי.

בתעשייה (כגון ארובות של מפעלים), מהנדסים משתמשים בשדה חשמלי כדי לטעון חלקיקים ולאחר מכן משתמשים ברשת החשמל כדי לשאוב אותם על מנת לסנן חלקיקים קטנים ביותר.

שימוש בטכנולוגיית משקע אלקטרוסטטי לסינון אוויר

בהשראת טכנולוגיה זו, אנשים רבים ניסו לחשמל סיבי פלסטיק, אך ללא הצלחה. אבל קאי בינגיי עשה זאת. הוא המציא שיטה לטעינת פלסטיק, יינון האוויר וטעינה אלקטרוסטטית של הבד המותך, והפך אותו לאלקטרט, חומר טעון לצמיתות בדומה לפיקאצ'ו.

לאחר שהופך לפיקאצ'ו, שכבה של בד פיקאצ'ו מפוח להמסה יכולה לא רק להגיע ל-10 שכבות ללא חשמל, אלא גם למשוך חלקיקים בקוטר של כ-100 ננומטר, כמו COVID-19.

ניתן לומר שבעזרת הטכנולוגיה של קאי בינגיי נוצרו מסכות N95. חייהם של מיליארדי אנשים ברחבי העולם מוגנים על ידי טכנולוגיה זו.
במקרה, טכניקת הטעינה האלקטרוסטטית של קאי בינגיי נקראת טעינה אלקטרוסטטית קורונה, שהיא אותו סוג של קורונה כמו נגיף הקורונה, אבל כאן קורונה פירושה קורונה.

לאחר שתצפו בתהליך הייצור של כותנה מותכת בדרגה רפואית, תבינו את הקושי הטכני שלו. למעשה, החלק הקשה ביותר בתהליך הייצור של כותנה מותכת עשוי להיות הייצור המכני שלה.

במרץ השנה, מרקוס מולר, מנהל המכירות של Reicol, ספקית גרמנית של מכונות להמסה, הצהיר בראיון ל-NPR כי על מנת להבטיח שהסיבים יהיו דקים ובאיכות יציבה, מכונות להמסה דורשות דיוק גבוה וקשות לייצור. זמן הייצור וההרכבה של מכונה הוא לפחות 5-6 חודשים, ומחיר כל מכונה יכול להגיע ל-4 מיליון דולר. עם זאת, למכונות רבות בשוק יש רמות איכות לא אחידות.

חברת Hills, Inc. בפלורידה היא אחת היצרניות הבודדות בעולם שיכולות לייצר חרירים לציוד כותנה מפוצצת. טימותי רובסון, מנהל המחקר והפיתוח של החברה, ציין גם כי לציוד כותנה מפוצצת יש רמה גבוהה של תוכן טכנולוגי.

למרות שייצור המסכות השנתי של סין מהווה כ-50% מסך הייצור העולמי, מה שהופך אותה ליצרנית ויצואנית המסכות הגדולה ביותר, על פי נתונים של איגוד תעשיית הטקסטיל התעשייתי של סין מפברואר, הייצור הלאומי של בדים לא ארוגים מותכים הוא פחות מ-100,000 טון בשנה, דבר המצביע על מחסור משמעותי בבדים לא ארוגים מותכים.

בהתחשב במחיר ובזמן האספקה ​​של מכונות לייצור בדים מותכים, סביר להניח שעסקים קטנים לא ייצרו כמויות גדולות של כותנה מותכת מוסמכת בפרק זמן קצר.

כיצד לקבוע אם המסכה שנרכשה מוסמכת ועשויה מכותנה מופחתת?

השיטה היא למעשה פשוטה מאוד, יש לבצע שלושה שלבים.

ראשית, מכיוון שלשכבה החיצונית של בד לא ארוג ספונבונד בעוגיות סנדוויץ' יש תכונות עמידות למים, מסכות רפואיות מוסמכות צריכות להיות עמידות למים. אם הן אינן עמידות למים, כיצד הן יכולות לסנן את הטיפות המרוססות מהפה? אתם יכולים לנסות לשפוך עליהן קצת מים כמו האח הגדול הזה.

שנית, פוליפרופילן לא קל להתלקח ונוטה להימס בחשיפה לחום, כך שכותנה מותכת לא תישרף. אם נאפה במצת, הכותנה המותכת תתגלגל ותיפול, אך היא לא תתלקח. במילים אחרות, אם השכבה האמצעית של המסכה שאתם קונים עולה באש כשנאפה במצת, זה בהחלט זיוף.

שלישית, כותנה רפואית מותכת היא פיקאצ'ו, שיש לה חשמל סטטי, כך שהיא יכולה לאסוף פיסות נייר קטנות.

כמובן, אם אתם צריכים להשתמש באותה מסכה מספר פעמים, גם לממציא ה-N95, קאי בינגיי, יש הצעות לחיטוי.

ב-25 במרץ השנה, הצהיר קאי בינגיי באתר האינטרנט של אוניברסיטת טנסי כי אפקט הקיטוב האלקטרוסטטי של מסכות רפואיות ומסכות N95 יציב מאוד. גם אם המסכות מחוטאות באוויר חם בטמפרטורה של 70 מעלות צלזיוס למשך 30 דקות, הדבר אינו משפיע על תכונות הקיטוב של המסכות. עם זאת, אלכוהול יסחף את מטען הבד המותך, לכן אין לחטא את המסכה באלכוהול.

אגב, בזכות יכולות הספיגה, המכשול, הסינון ומניעת הדליפות החזקות של כותנה מותכת, מוצרים וחיתולים רבים לנשים מיוצרים איתה גם כן. קימברלי קלארק הייתה הראשונה שהגישה בקשה לפטנטים רלוונטיים.

Dongguan Liansheng Non woven Technology Co., Ltd.הוקמה במאי 2020. זהו מפעל ייצור בקנה מידה גדול של בדים לא ארוגים המשלב מחקר ופיתוח, ייצור ומכירות. הוא יכול לייצר צבעים שונים של בדים לא ארוגים מצופים PP spunbond ברוחב של פחות מ-3.2 מטרים, החל מ-9 גרם ועד 300 גרם.