החומר המרכזי במסכות למניעת מגפות - פוליפרופילן

החומר העיקרי של המסכות הואבד לא ארוג מפוליפרופילן(הידוע גם בשם בד לא ארוג), שהוא מוצר דק או דמוי לבד העשוי מסיבי טקסטיל באמצעות קשירה, היתוך או שיטות כימיות ומכניות אחרות. מסכות כירורגיות רפואיות עשויות בדרך כלל משלוש שכבות של בד לא ארוג, כלומר בד לא ארוג מסוג spunbond S, בד לא ארוג מסוג meltblown M, ובד לא ארוג מסוג spunbond S, המכונה מבנה SMS; השכבה הפנימית עשויה מבד לא ארוג רגיל, בעל אפקט ידידותי לעור וסופג לחות; השכבה החיצונית עשויה מבד לא ארוג עמיד למים, אשר פועל בחסימת נוזלים ומשמש בעיקר לחסימת נוזלים המרוססים על ידי הלובש או אחרים; שכבת הסינון האמצעית עשויה בדרך כלל מבד לא ארוג מסוג פוליפרופילן המנופח במים שעבר מקוטב אלקטרוסטטי, שיכול לסנן חיידקים ולמלא תפקיד מכריע בחסימה ובסינון.

קו ייצור המסכות האוטומטי משפר מאוד את יעילות הייצור של המסכות. גלילים גדולים של בד פוליפרופילן לא ארוג נחתכים לגלילים קטנים ומונחים על קו ייצור המסכות. המכונה קובעת זווית קטנה ובהדרגה מצמצמת ואוספת אותם משמאל לימין. משטח המסכה נלחץ שטוח בעזרת טבליה, ותהליכים כגון חיתוך, איטום קצוות ולחיצה מתבצעים. תחת הפעלת מכונות אוטומטיות, לוקח בממוצע כ-0.5 שניות בלבד לפס הרכבה במפעל לייצר מסכה. לאחר הייצור, המסכות מחוטאות באתילן אוקסיד ומונחות להתייצב במשך 7 ימים לפני שהן נאטמות, נארזות, ארוזות בקופסה ונשלחות למכירה.

חומר הליבה של מסכות - סיבי פוליפרופילן

שכבת הסינון (שכבת M) במרכז המסכות הרפואיות היא בד סינון מפוח להמסה, שהוא שכבת הליבה החשובה ביותר, והחומר העיקרי הוא חומר מיוחד מפוליפרופילן מפוח להמסה. לחומר זה מאפיינים של זרימה גבוהה במיוחד, נדיפות נמוכה וחלוקת משקל מולקולרי צרה. לשכבת הסינון שנוצרה תכונות סינון, מיגון, בידוד וספיגת שמן חזקות, שיכולות לעמוד בסטנדרטים השונים של מספר הסיבים ליחידת שטח ושטח פנים של שכבת הליבה של מסכות רפואיות. טון אחד של סיב פוליפרופילן בעל נקודת התכה גבוהה יכול לייצר כמעט 250,000 מסכות מגן רפואיות מפוליפרופילן N95, או 900,000 עד מיליון מסכות כירורגיות חד פעמיות.

מבנה חומר הסינון המנופח מפוליפרופילן מורכב מסיבים רבים חוצים זה את זה בערימה בכיוונים אקראיים, בקוטר סיבים ממוצע של 1.5~3 מיקרומטר, כ-1/30 מקוטר שערת אדם. מנגנון הסינון של חומרי סינון מפוליפרופילן המנופח כולל בעיקר שני היבטים: מחסום מכני וספיחה אלקטרוסטטית. בשל הסיבים הדקים במיוחד, שטח הפנים הסגולי הגדול, הנקבוביות הגבוהה וגודל הנקבוביות הממוצע הקטן, לחומרי סינון מפוליפרופילן המנופח יש מחסום חיידקי והשפעות סינון טובות. לחומר סינון מפוליפרופילן המנופח יש פונקציה של ספיחה אלקטרוסטטית לאחר טיפול אלקטרוסטטי.

גודלו של נגיף הקורונה החדש קטן מאוד, כ-100 ננומטר (0.1 מיקרומטר), אך הנגיף אינו יכול להתקיים באופן עצמאי. הוא קיים בעיקר בהפרשות ובטיפות בעת עיטוש, וגודל הטיפות הוא כ-5 מיקרומטר. כאשר טיפות המכילות נגיף מתקרבות לבד המותך, הן ייספחו אלקטרוסטטית על פני השטח, מה שמונע מהן לחדור לשכבת הביניים הצפופה ולהשיג אפקט מחסום. בשל העובדה שקשה מאוד להפריד את הנגיף מניקוי לאחר שנלכד על ידי סיבים אלקטרוסטטיים דקים במיוחד, וכביסה עלולה גם לפגוע ביכולת היניקה האלקטרוסטטית, ניתן להשתמש במסכה מסוג זה פעם אחת בלבד.

הבנת סיבי פוליפרופילן

סיב פוליפרופילן, המכונה גם סיב PP, מכונה בדרך כלל פוליפרופילן בסין. סיב פוליפרופילן הוא סיב המיוצר על ידי פילמור של פרופילן כחומר גלם לסינתזה של פוליפרופילן, ולאחר מכן עובר סדרה של תהליכי ספיגה. הסוגים העיקריים של פוליפרופילן כוללים פילמנט פוליפרופילן, סיב פוליפרופילן קצר, סיב פוליפרופילן מפוצל, פילמנט פוליפרופילן מורחב (BCF), חוט פוליפרופילן תעשייתי, בד לא ארוג מפוליפרופילן, גרירת סיגריות מפוליפרופילן ועוד.

סיבי פוליפרופילן משמשים בעיקר לייצור שטיחים (בסיס שטיח וזמש), בדים דקורטיביים, בדי רהיטים, רצועות חבלים שונות, רשתות דיג, לבד סופג שמן, חומרי חיזוק לבניין, חומרי אריזה ובדים תעשייתיים כגון בד סינון, בד שקיות וכו'. ניתן להשתמש בפוליפרופילן כמסנני סיגריות וחומרים סניטריים לא ארוגים וכו'; ניתן להשתמש בסיבים דקים במיוחד של פוליפרופילן לייצור בדי בגדים יוקרתיים; השמיכה העשויה מסיבים חלולים של פוליפרופילן היא קלת משקל, חמה ובעלת גמישות טובה.

פיתוח סיבי פוליפרופילן

סיב פוליפרופילן הוא זן סיבים שהחל את ייצורו התעשייתי בשנות ה-60. בשנת 1957, נאטה ואחרים האיטלקים פיתחו לראשונה פוליפרופילן איזוטקטי והגיעו לייצור תעשייתי. זמן קצר לאחר מכן, חברת מונטקטיני השתמשה בו לייצור סיבי פוליפרופילן. בשנים 1958-1960, החברה השתמשה בפוליפרופילן לייצור סיבים וקראה לו מרקלון. לאחר מכן, החל הייצור גם בארצות הברית ובקנדה. לאחר 1964, פותחו סיבים מפוצלים מפוליפרופילן לקיפול והופכו לסיבים טקסטיל וחוטי שטיח באמצעות פרפור שכבה דקה.
בשנות ה-70, תהליך הטוויה לטווח קצר וציוד שיפרו את תהליך הייצור של סיבי פוליפרופילן. במקביל, החלו להשתמש בנימה רציפה מורחבת בתעשיית השטיחים, וייצור סיבי פוליפרופילן התפתח במהירות. לאחר 1980, פיתוח הפוליפרופילן וטכנולוגיות חדשות לייצור סיבי פוליפרופילן, ובמיוחד המצאת זרזים מטלוצנים, שיפרו משמעותית את איכות שרף הפוליפרופילן. הודות לשיפור הסטריאו-רגולריות שלו (איזוטרופיה של עד 99.5%), האיכות הפנימית של סיבי פוליפרופילן שופרה מאוד.
באמצע שנות ה-80, סיבי פוליפרופילן דקים במיוחד החליפו חלק מסיבי הכותנה עבור בדי טקסטיל ובדים לא ארוגים. כיום, מחקר ופיתוח של סיבי פוליפרופילן פעילים למדי במדינות שונות ברחבי העולם. הפופולריות והשיפור של טכנולוגיית ייצור הסיבים המובחנים הרחיבו מאוד את תחומי היישום של סיבי פוליפרופילן.

מבנה סיבי פוליפרופילן

פוליפרופילן היא מולקולה גדולה עם אטומי פחמן כשרשרת הראשית. בהתאם לסידור המרחבי של קבוצות המתיל שלה, ישנם שלושה סוגים של מבנים תלת-ממדיים: אקראיים, איזו-רגולריים ומטא-רגולריים. אטומי הפחמן בשרשרת הראשית של מולקולות פוליפרופילן נמצאים באותו מישור, וקבוצות המתיל הצדדיות שלהן יכולות להיות מסודרות בסידורים מרחביים שונים על ומתחת למישור השרשרת הראשי.
בייצור סיבי פוליפרופילן נעשה שימוש בפוליפרופילן איזוטקטי בעל איזוטרופיה גדולה מ-95%, בעל גבישיות גבוהה. מבנהו הוא שרשרת ספירלית סדירה בעלת סדירות תלת-ממדית. השרשרת הראשית של המולקולה מורכבת משרשראות מעוותות של אטומי פחמן באותו מישור, וקבוצות המתיל הצדדיות נמצאות באותו צד של מישור השרשרת הראשי. גיבוש זה אינו רק מבנה קבוע של שרשראות בודדות, אלא גם בעל ערימת שרשרת סדירה בכיוון הזווית הישרה של ציר השרשרת. גבישיות סיבי הפוליפרופילן הראשוניים היא 33%~40%. לאחר מתיחה, הגבישיות עולה ל-37%~48%. לאחר טיפול בחום, הגבישיות יכולה להגיע ל-65%~75%.

סיבי פוליפרופילן מיוצרים בדרך כלל בשיטת טוויה נמסה. באופן כללי, הסיבים חלקים וישרים בכיוון האורכי, ללא פסים, ובעלי חתך רוחב עגול. הם גם טוויים לסיבים לא סדירים ולסיבים מרוכבים.

מאפייני ביצועים של סיבי פוליפרופילן

מִרקָם

המאפיין הבולט ביותר של פוליפרופילן הוא המרקם הקל שלו, עם צפיפות של 0.91 גרם/סמ"ק, שהוא קל יותר ממים ורק 60% ממשקל הכותנה. זהו הסוג בעל הצפיפות הקלה ביותר מבין הסיבים הכימיים הנפוצים, קל יותר ב-20% מניילון, קל יותר ב-30% מפוליאסטר וקל יותר ב-40% מסיב ויסקוזה. הוא מתאים לייצור בגדי ספורט ימי.

תכונות פיזיקליות

לפוליפרופילן חוזק גבוה והתארכות שברים של 20%-80%. החוזק יורד עם עליית הטמפרטורה, ולפוליפרופילן מודול התחלתי גבוה. יכולת ההתאוששות האלסטית שלו דומה לניילון 66 ופוליאסטר, וטובה יותר מאקריליק. במיוחד, יכולת ההתאוששות האלסטית המהירה שלו גדולה יותר, ולכן בד פוליפרופילן עמיד יותר בפני שחיקה. בד פוליפרופילן אינו נוטה להתקמט, ולכן הוא עמיד, מידת הבגדים יציבה יחסית, ואינו מתעוות בקלות.

ספיגת לחות וביצועי צביעה

מבין הסיבים הסינתטיים, לפוליפרופילן יש את ספיגת הלחות הגרועה ביותר, עם כמעט אפס החזרת לחות בתנאים אטמוספריים סטנדרטיים. לכן, חוזקו היבש והרטוב וחוזקו לשבר כמעט שווים, מה שהופך אותו למתאים במיוחד לייצור רשתות דיג, חבלים, בדי סינון וגזות חיטוי לתרופות. פוליפרופילן נוטה לחשמל סטטי ולהיווצרות גלמים במהלך השימוש, עם קצב הצטמקות נמוך. הבד קל לכביסה וליבוש מהיר, והוא קשיח יחסית. בשל ספיגת הלחות הירודה שלו והגמישות שלו בעת שימוש, פוליפרופילן מעורבב לעתים קרובות עם סיבים בעלי ספיגת לחות גבוהה כאשר משתמשים בו בבדי בגדים.
לפוליפרופילן מבנה מקרומולקולרי רגיל וקריסטליניות גבוהה, אך חסרות בו קבוצות פונקציונליות שיכולות להיקשר למולקולות צבע, מה שמקשה על הצביעה. צבעים רגילים אינם יכולים לצבוע אותו. שימוש בצבעים מפוזרים לצביעת פוליפרופילן יכול לגרום רק לצבעים בהירים מאוד ועמידות צבע ירודה. שיפור ביצועי הצביעה של פוליפרופילן ניתן להשיג באמצעות שיטות כמו קופולימריזציה של השתלת חומרים, צביעה נוזלית מקורית ושינוי תרכובות מתכת.

תכונות כימיות

לפוליפרופילן עמידות מצוינת בפני כימיקלים, נגיעות חרקים ועובש. יציבותו כנגד חומצה, בסיס וחומרים כימיים אחרים עולה על סיבים סינתטיים אחרים. לפוליפרופילן עמידות טובה בפני קורוזיה כימית, למעט חומצה חנקתית מרוכזת וסודה קאוסטית מרוכזת. יש לו עמידות טובה בפני חומצה ובסיס, מה שהופך אותו למתאים לשימוש כחומר סינון ו...חומר אריזה.עם זאת, יציבותו לממסים אורגניים ירודה במקצת.

עמידות בחום

פוליפרופילן הוא סיב תרמופלסטי בעל נקודת ריכוך ונקודת התכה נמוכות יותר בהשוואה לסיבים אחרים. טמפרטורת נקודת הריכוך נמוכה ב-10-15 מעלות צלזיוס מנקודת ההיתוך, מה שמביא לעמידות ירודה בחום. במהלך צביעה, גימור ושימוש בפוליפרופילן, יש לשים לב לבקרת הטמפרטורה כדי למנוע עיוות פלסטי. כאשר מחומם בתנאים יבשים (כגון טמפרטורות מעל 130 מעלות צלזיוס), פוליפרופילן יעבור סדקים עקב חמצון. לכן, לעתים קרובות מוסיפים חומר אנטי אייג'ינג (מייצב חום) בייצור סיבי פוליפרופילן כדי לשפר את יציבותם. עם זאת, לפוליפרופילן עמידות טובה יותר ללחות ולחום. יש לבשל במים רותחים במשך מספר שעות ללא עיוות.

ביצועים אחרים

לפוליפרופילן עמידות נמוכה לאור ומזג אוויר, הוא נוטה להזדקנות, אינו עמיד בפני גיהוץ, ויש לאחסן אותו הרחק מאור וחום. עם זאת, ניתן לשפר את תכונות האנטי-אייג'ינג על ידי הוספת חומר אנטי-אייג'ינג במהלך הספיגה. בנוסף, לפוליפרופילן יש בידוד חשמלי טוב, אך הוא נוטה לחשמל סטטי במהלך העיבוד. פוליפרופילן אינו נשרף בקלות. כאשר הסיבים מתכווצים ונמסים בלהבה, הלהבה יכולה לכבות מעצמה. כאשר הם נשרפים, הם יוצרים גוש קשיח שקוף עם ריח קל של אספלט.

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.