מאיזה חומר עשויה מסכה? מהו N95?

לאחר מגפת הקורונה, יותר ויותר אנשים הבינו את התפקיד החשוב של מסכות. אז, הידע המדעי הזה על מסכות. האם אתם יודעים?

איך לבחור מסכה?

מבחינת עיצוב, אם מדורגים לפי עדיפות יכולת ההגנה של הלובש עצמו (מגבוהה לנמוכה): מסכות N95>מסכות כירורגיות>מסכות רפואיות רגילות>מסכות כותנה רגילות.

עבור דלקת ריאות הנגועה בנגיף הקורונה החדש, למסכות כירורגיות רפואיות ולמסכות עם סינון של חלקיקים לא שמנוניים גדול או שווה ל-95%, כגון N95, KN95, DS2, FFP2, יש אפקט חסימה ברור.

סיווג מסכות רפואיות

כיום, מסכות רפואיות בסין מחולקות בעיקר לשלושה סוגים: מסכות מגן רפואיות בעלות רמת ההגנה הגבוהה ביותר, מסכות כירורגיות רפואיות הנפוצות בסביבות ניתוח פולשניות כמו חדרי ניתוח, ומסכות רפואיות חד פעמיות ברמה רגילה.

החומר של מסכות רפואיות

בדרך כלל אנו אומרים שמסכות עשויות מחומר בד לא ארוג, שהוא בד לא ארוג בהשוואה לבד טקסטיל. הוא מורכב מסיבים מכוונים או אקראיים. ספציפית עבור מסכות, כל חומרי הגלם שלהן הם פוליפרופילן (PP), ולמסכות רפואיות יש בדרך כלל מבנה רב שכבתי, המכונה בדרך כלל מבנה SMS.

ידע כימי

פוליפרופילן, הידוע גם בשם PP, הוא חומר מוצק חסר צבע, חסר ריח, לא רעיל ושקוף למחצה הנוצר על ידי פילמור של פרופילן. הנוסחה המולקולרית היא – [CH2CH (CH3)]n-. פוליפרופילן נמצא בשימוש נרחב בייצור מוצרי סיבים כגון בגדים ושמיכות, ציוד רפואי, מכוניות, אופניים, חלקים, צינורות שינוע, מיכלי כימיקלים, והוא משמש גם באריזות מזון ותרופות.

מנקודת המבט שלחומרי מסכהבד לא ארוג מפוליפרופילן בעל נקודת התכה גבוהה, חומר מיוחד, הפך לבחירה הטובה ביותר, ומייצר מוצרי פוליפרופילן עם קצב זרימת מסת התכה של 33-41 גרם/דקה, העומדים בתקן של בד לא ארוג מפוליפרופילן סניטרי.

בד לא ארוג המיוצר מחומר מיוחד של בד פוליפרופילן לא ארוג יכול לשמש לחלוקים כירורגיים חד פעמיים, סדינים, מסכות, כיסויים, פדים סופגי נוזלים ומוצרים רפואיים ובריאותיים אחרים. ביניהן, מסכות לא ארוגות עשויות משתי שכבות של בד לא ארוג מסיבים המשמשים במיוחד למטרות רפואיות ובריאותיות, עם שכבה נוספת של בד ריסוס פילטר בעל אפקט סינון ואנטיבקטריאלי של מעל 99.999% שנוספה באמצע, המרותכת באמצעות גלי קולי.

מסכה רפואית אנטי וירוס

המסכות שיכולות לספק הגנה מפני וירוסים כוללות בעיקר מסכות כירורגיות רפואיות ומסכות N95. על פי התקן הלאומי YY 0469-2004 "דרישות טכניות למסכות כירורגיות רפואיות", המדדים הטכניים החשובים שמסכות כירורגיות רפואיות חייבות לעמוד בהם כוללים יעילות סינון, יעילות סינון חיידקים ועמידות נשימתית:

יעילות סינון: בתנאי קצב זרימת אוויר (30 ± 2) ליטר/דקה, יעילות הסינון של תרסיס נתרן כלורי בקוטר חציוני של (0.24 ± 0.06) מיקרומטר באווירודינמיקה אינה פחות מ-30%;

יעילות סינון חיידקי: בתנאים מוגדרים, יעילות הסינון עבור אירוסולים של סטפילוקוקוס אאורוס בקוטר חלקיקים ממוצע של (3 ± 0.3) מיקרומטר לא תפחת מ-95%;

התנגדות נשימתית: בתנאי קצב זרימה של יעילות סינון, התנגדות השאיפה אינה עולה על 49 פאסל והתנגדות הנשיפה אינה עולה על 29.4 פאסל.

הקריטריון השני להבטחת יעילות סינון חיידקי הוא יעילות הסינון של אירוסולים חיידקיים של סטפילוקוקוס אאורוס לא צריכה להיות פחות מ-95%, וזהו מקורו של מושג ה-N95. לכן, למרות שמסכות N95 אינן מסכות רפואיות, הן עומדות בתקן של יעילות סינון של 95% ויכולות להתאים טוב יותר לפנים אנושיות, כך שהן יכולות גם למלא תפקיד טוב במניעת וירוסים.

בד לא ארוג מפוח להמסה

החומר העיקרי שמביא לאפקט סינון וירוסים לשני סוגי המסכות הללו הוא בד הסינון הפנימי הדקיק והאלקטרוסטטי במיוחד - בד לא ארוג מפוח נמס.

החומר העיקרי של בד לא ארוג המותך הוא פוליפרופילן, שהוא בד סיבים אלקטרוסטטיים עדינים במיוחד שיכולים ללכוד אבק. כאשר טיפות המכילות את נגיף דלקת הריאות מתקרבות לבד הלא ארוג המותך, הן ייספחו אלקטרוסטטית על פני הבד הלא ארוג ולא יוכלו לעבור דרכו.

זהו העיקרון של בידוד חיידקים בחומר זה. לאחר שנלכד על ידי סיבים אלקטרוסטטיים דקים במיוחד, קשה מאוד להסיר אבק עקב ניקוי, ושטיפה במים עלולה גם לפגוע ביכולת היניקה האלקטרוסטטית. לכן, ניתן להשתמש בסוג זה של מסכה פעם אחת בלבד. רמות מתאימות לסינון נוזלי של מסכות שטוחות כוללות: רמה רגילה, BFE95 (יעילות סינון של 95%), BFE99 (יעילות סינון של 99%), VFE95 (יעילות סינון של 99%), PFE95 (יעילות סינון של 99%), KN90 (יעילות סינון של 90%).

הרכב ספציפי

מסכות כירורגיות רפואיות עשויות בדרך כלל משלוש שכבות של בד לא ארוג. החומר הוא בד לא ארוג מסוג spunbond + בד לא ארוג נמס +בד לא ארוג ספונבונדניתן להשתמש בסיבים קצרים בשכבה אחת כדי לשפר את מרקם העור, כלומר בד לא ארוג מגולגל חם ES + בד לא ארוג מפוח נמס + בד לא ארוג מפוח ספונבונד. השכבה החיצונית של המסכה נועדה למנוע טיפות, השכבה האמצעית מסוננת, והזיכרון סופג לחות. בדים מפוחים נמסים נבחרים בדרך כלל במשקל 20 גרם.

מסכת N95 מסוג כוס עשויה מכותנה מחוברת במחט, בד מפוח נמס ובד לא ארוג. בד המפוח נמס שוקל בדרך כלל 40 גרם ואף יותר, ובעובי הכותנה המחוברת במחט, היא נראית עבה יותר ממסכות שטוחות במראה, והשפעתה המגנה יכולה להגיע לפחות ל-95%.

מספר שכבות של מסכות אינן מצוינות בתקן הלאומי GB/T 32610 למסכות. אם מדובר במסכה רפואית, עליה לכלול לפחות 3 שכבות, וזה מה שאנו מכנים SMS (2 שכבות של שכבת S ושכבה אחת של שכבת M). נכון לעכשיו, מספר השכבות הגבוה ביותר בסין הוא 5, וזה SMMMS (2 שכבות של שכבת S ו-3 שכבות של שכבת M). לא קשה לייצר מסכות, אבל קשה לייצר בד SMMMS. מחירו של ציוד בד לא ארוג מיובא הוא מעל 100 מיליון יואן.

ה-S כאן מייצג את שכבת הספין-בונד, אשר קוטר הסיבים שלה גס יחסית של כ-20 מיקרומטר (μ m). ה-S הדו-שכבתישכבת ספון-בונדתומך בעיקר בכל מבנה הבד הלא ארוג ואין לו השפעה משמעותית על תכונות המכשול.

השכבה החשובה ביותר בתוך מסכה היא שכבת המחסום או שכבת ההמסה M. קוטר הסיבים של שכבת ההמסה דק יחסית, כ-2 מיקרומטר (μ m), כך שהוא רק עשירית מקוטר שכבת הספין-בונד. לשכבה זו תפקיד מכריע במניעת חדירת חיידקים ודם.

אם יש יותר מדי שכבות S spunbond, המסכה תהפוך קשה יותר, בעוד שאם יש יותר מדי שכבות M meltblown, הנשימה תהיה קשה יותר. לכן, ניתן להשתמש בקושי הנשימה במסכה כדי להעריך את אפקט הבידוד שלה. ככל שקשה יותר לנשום, כך אפקט הבידוד טוב יותר. עם זאת, אם שכבת ה-M הופכת לשכבה דקה, היא בעצם לא נושמת, ווירוסים חסומים, אך אנשים גם לא יכולים לנשום. לכן, זוהי גם בעיה טכנית.

כדי להמחיש טוב יותר את הנושא, נשווה את סיבי שכבת ה-S של הספין-בונד, סיבי שכבת ה-M של הספין-בונד והשיער באיור הבא. עבור שיער בקוטר של 1/30, הוא קרוב לסיב שכבת ה-S של הספין-בונד, בעוד שעבור שיער בקוטר של 1/30, הוא קרוב לסיב שכבת ה-M של הספין-בונד. כמובן, חוקרים עדיין מפתחים סיבים עדינים יותר כדי להבטיח תכונות אנטיבקטריאליות וחסימות טובות יותר.

כפי שצוין קודם לכן, ככל ששכבת ה-M דקה ​​יותר, כך היא יכולה לחסום יותר כניסת חלקיקים קטנים כמו חיידקים. לדוגמה, N95 מתייחס ליכולת לחסום 95% מהחלקיקים הקטנים (0.3 מיקרון) בתנאים רגילים. על פי התקן הלאומי GB/T 19083 למסכות מגן רפואיות, יעילות הסינון של המסכה עבור חלקיקים שאינם שמנוניים עומדת בדרישות בטבלה שלהלן בקצב זרימת גז של 85 ליטר/דקה.
טבלה 1: רמות סינון של מסכות מגן רפואיות

מההסבר לעיל, N95 היא למעשה מסכה בת 5 שכבות העשויה מבד פוליפרופילן לא ארוג SMMMS שיכולה לסנן 95% מהחלקיקים העדינים.

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.