マスクの主な素材はポリプロピレン不織布（不織布とも呼ばれる）は、紡織繊維を接着、融着、またはその他の化学的および機械的方法によって製造された薄いまたはフェルト状の製品です。医療用サージカルマスクは、一般的にスパンボンド不織布S、メルトブローン不織布M、スパンボンド不織布Sの3層の不織布で作られており、SMS構造として知られています。内層は普通の不織布で作られており、肌に優しく、吸湿効果があります。外層は防水不織布で作られており、液体を遮断する機能があり、主に着用者または他の人が噴霧した液体を遮断するために使用されます。中間フィルター層は通常、静電分極されたポリプロピレンメルトブローン不織布で作られており、細菌を濾過することができ、遮断と濾過に決定的な役割を果たします。
自動化されたマスク生産ラインは、マスクの生産効率を大幅に向上させます。ポリプロピレン不織布の大ロールを小さなロールに切断し、マスク生産ラインに投入します。機械は小さな角度を設定し、左から右へ徐々に狭くして集めます。マスクの表面をタブレットで平らに押し付け、切断、端のシール、プレスなどの工程を行います。自動化された機械の操作により、工場の組立ラインは平均わずか0.5秒でマスクを生産します。生産後、マスクはエチレンオキシドで消毒され、7日間静置された後、密封、包装、箱詰めされ、販売のために出荷されます。
マスクの芯材 - ポリプロピレン繊維
医療用マスクの中央にあるフィルター層（M層）は、最も重要なコア層であるメルトブローンフィルタークロスで、主な材料はポリプロピレンメルトブローン特殊材料です。この材料は、超高流動性、低揮発性、狭い分子量分布などの特性を有しています。形成されたフィルター層は、強力な濾過、遮蔽、断熱、吸油性を有し、医療用マスクのコア層の単位面積あたりの繊維数と表面積に関する各種基準を満たすことができます。1トンの高融点ポリプロピレン繊維から、約25万枚のポリプロピレン製N95医療用防護マスク、または90万～100万枚の使い捨てサージカルマスクを生産できます。
ポリプロピレンメルトブローンろ材は、多数の繊維がランダムに交差して積層された構造をしており、平均繊維径は1.5～3μmで、人毛の約30分の1です。ポリプロピレンメルトブローンろ材のろ過機構は、主に機械的バリアと静電吸着の2つの側面から構成されています。極細繊維、大きな比表面積、高い多孔性、そして小さな平均気孔径を有するポリプロピレンメルトブローンろ材は、優れたバクテリアバリア効果とろ過効果を有しています。さらに、ポリプロピレンメルトブローンろ材は、静電処理を施すことで静電吸着機能も備えています。
新型コロナウイルスの大きさは約100nm（0.1μm）と非常に小さいですが、ウイルスは単独で存在することはできません。主にくしゃみの際の分泌物や飛沫中に存在し、飛沫の大きさは約5μmです。ウイルスを含んだ飛沫がメルトブローン生地に近づくと、表面に静電吸着し、緻密な中間層への浸透を防ぎ、バリア効果を発揮します。極細静電繊維に捕捉されたウイルスは洗浄しても剥がれにくく、洗濯によって静電吸着能力も損なわれるため、このタイプのマスクは1回しか使用できません。
ポリプロピレン繊維の理解
ポリプロピレン繊維（PP繊維とも呼ばれる）は、中国では一般的にポリプロピレンと呼ばれています。ポリプロピレン繊維は、プロピレンを原料として重合し、ポリプロピレンを合成し、その後、一連の紡糸工程を経て製造される繊維です。ポリプロピレンの主な種類には、ポリプロピレンフィラメント、ポリプロピレン短繊維、ポリプロピレン割繊繊維、ポリプロピレン延伸フィラメント（BCF）、ポリプロピレン工業用糸、ポリプロピレン不織布、ポリプロピレンシガレットトウなどがあります。
ポリプロピレン繊維は、主にカーペット（カーペットベースとスエード）、装飾織物、家具織物、各種ロープストリップ、漁網、油吸収フェルト、建築補強材、包装材、フィルタークロス、バッグクロスなどの産業用織物に使用されます。ポリプロピレンは、タバコフィルターや不織布衛生材料などとして使用できます。ポリプロピレン極細繊維は、高級衣料用織物の製造に使用できます。ポリプロピレン中空繊維で作られたキルトは、軽量で暖かく、弾力性に優れています。
ポリプロピレン繊維の開発
ポリプロピレン繊維は、1960年代に工業生産が開始された繊維品種です。1957年、イタリアのナッタらが初めてアイソタクチックポリプロピレンを開発し、工業生産に成功しました。その後まもなく、モンテカティーニ社がポリプロピレン繊維の製造に使用しました。1958年から1960年にかけて、同社はポリプロピレンを繊維製造に使用し、「メラクロン」と名付けました。その後、米国とカナダでも生産が開始されました。1964年以降、ポリプロピレンフィルムの束ね用分割繊維が開発され、薄膜解繊法によって織物繊維やカーペット糸が製造されました。
1970年代には、短距離紡糸プロセスと設備の進歩により、ポリプロピレン繊維の生産プロセスが改善されました。同時に、カーペット業界では延伸連続フィラメントが使用されるようになり、ポリプロピレン繊維の生産は急速に発展しました。1980年代以降、ポリプロピレンの開発とポリプロピレン繊維製造の新技術、特にメタロセン触媒の発明により、ポリプロピレン樹脂の品質が大幅に向上しました。立体規則性（等方性最大99.5%）の向上により、ポリプロピレン繊維の本質的な品質が大幅に向上しました。
1980年代半ばには、ポリプロピレン極細繊維が一部の綿繊維に取って代わり、織物や不織布の分野で広く利用されるようになりました。現在、世界各国でポリプロピレン繊維の研究開発が活発に行われています。差別化された繊維生産技術の普及と向上により、ポリプロピレン繊維の応用分野は大きく拡大しました。
ポリプロピレン繊維の構造
ポリプロピレンは、炭素原子を主鎖とする大きな分子です。メチル基の空間配置によって、ランダム、アイソレギュラー、メタレギュラーの3種類の三次元構造が存在します。ポリプロピレン分子の主鎖上の炭素原子は同一平面上にあり、側鎖のメチル基は主鎖平面の上下に異なる空間配置をとることができます。
ポリプロピレン繊維の製造には、等方性が95％を超える高結晶性のアイソタクチックポリプロピレンが用いられます。その構造は、三次元規則性を有する規則的な螺旋鎖です。分子の主鎖は、同一平面上にある炭素原子のねじれた鎖で構成され、側鎖のメチル基は主鎖面の同一側にあります。この結晶化は、個々の鎖が規則的に配列するだけでなく、鎖軸に対して直角方向に規則的に鎖が積み重ねられています。ポリプロピレン繊維の一次結晶化度は33％～40％です。延伸後、結晶化度は37％～48％に上昇します。熱処理後、結晶化度は65％～75％に達することがあります。
ポリプロピレン繊維は通常、溶融紡糸法で製造されます。一般的に、繊維は長手方向に滑らかで真っ直ぐで、縞模様がなく、円形の断面を有しています。また、不規則繊維や複合繊維にも紡糸されます。
ポリプロピレン繊維の性能特性
テクスチャ
ポリプロピレンの最大の特徴は、その軽い質感です。密度は0.91g/cm³で、水よりも軽く、綿のわずか60%の軽さです。一般的な化学繊維の中で最も軽量で、ナイロンより20%、ポリエステルより30%、ビスコース繊維より40%も軽量です。ウォータースポーツウェアの製造に適しています。
物理的特性
ポリプロピレンは強度が高く、破断伸びは20%～80%です。強度は温度上昇とともに低下しますが、初期弾性率が高いという特徴があります。弾性回復力はナイロン66やポリエステルと同等で、アクリルよりも優れています。特に、弾性回復速度が速いため、耐摩耗性にも優れています。ポリプロピレンはシワになりにくく、耐久性に優れています。衣服のサイズも比較的安定しており、変形しにくいのが特徴です。
吸湿性と染色性能
ポリプロピレンは合成繊維の中で最も吸湿性が悪く、標準大気条件下での水分回復はほぼゼロです。そのため、乾燥強度と湿潤強度、破断強度がほぼ同等であり、特に漁網、ロープ、ろ布、医療用消毒ガーゼなどの素材に適しています。ポリプロピレンは静電気が発生しやすく、使用中に毛玉ができやすいという欠点がありますが、収縮率は低く、洗濯しやすく、速乾性があり、比較的コシがあります。吸湿性が悪く、着用時に蒸れやすいため、衣料用生地に用いられる際には、吸湿性の高い繊維と混紡されることが多いです。
ポリプロピレンは規則的な高分子構造と高い結晶性を有していますが、染料分子と結合できる官能基が不足しているため、染色が困難です。一般的な染料では着色できません。分散染料を用いてポリプロピレンを染色すると、非常に淡い色しか得られず、染色堅牢度も低くなります。ポリプロピレンの染色性能を向上させるには、グラフト共重合、独自の液体着色、金属化合物の改質などの方法があります。
化学的性質
ポリプロピレンは、耐薬品性、防虫性、防カビ性に優れています。酸、アルカリ、その他の化学薬品に対する安定性は、他の合成繊維よりも優れています。濃硝酸と濃苛性ソーダを除き、ポリプロピレンは化学的腐食に対して優れた耐性を有しています。酸とアルカリに対する耐性が優れているため、フィルター材や梱包材。ただし、有機溶媒に対する安定性はやや劣ります。
耐熱性
ポリプロピレンは、他の繊維に比べて軟化点と融点が低い熱可塑性繊維です。軟化点は融点より10～15℃低いため、耐熱性が低くなります。ポリプロピレンの染色、仕上げ、使用においては、塑性変形を防ぐため、温度管理に注意する必要があります。乾燥状態（130℃を超える温度など）で加熱すると、ポリプロピレンは酸化により割れが生じます。そのため、ポリプロピレン繊維の製造時には、ポリプロピレン繊維の安定性を向上させるために、老化防止剤（熱安定剤）が添加されることがよくあります。しかし、ポリプロピレンは耐湿性と耐熱性に優れています。沸騰水に数時間煮沸しても変形しません。
その他のパフォーマンス
ポリプロピレンは耐光性・耐候性が低く、老化しやすく、アイロンがけにも弱いため、光と熱を避けて保管する必要があります。しかし、紡糸時に老化防止剤を添加することで、老化防止性を向上させることができます。また、ポリプロピレンは電気絶縁性に優れていますが、加工中に静電気が発生しやすいという欠点があります。ポリプロピレンは燃えにくく、繊維が収縮して炎の中で溶けても、自然に消えます。燃焼すると、わずかにアスファルト臭のある透明な硬い塊になります。
東莞連盛不織布技術有限公司2020年5月に設立されました。研究開発、生産、販売を一体化した大規模な不織布生産企業です。幅3.2メートル未満、9グラムから300グラムまで、様々な色のPPスパンボンド不織布を生産できます。
投稿日時: 2024年10月14日