N raidė N95 kaukėse reiškia, kad kaukė nėra atspari aliejui, t. y. neatspari alyvai; šis skaičius rodo filtravimo efektyvumą, išbandžius su 0,3 mikrono dalelėmis, o 95 reiškia, kad kaukė gali išfiltruoti bent 95 % mažų dalelių, tokių kaip gripo virusas, dulkės, žiedadulkės, migla ir dūmai. Panašiai kaip medicininės chirurginės kaukės, pagrindinė N95 kaukių struktūra susideda iš trijų dalių: paviršinio drėgmei atsparaus sluoksnio, vidurinio filtravimo ir adsorbcijos sluoksnio bei vidinio odos sluoksnio. Naudojama žaliava yra didelės molekulinės masės polipropileno lydyto pūtimo audinys. Kadangi tai visi lydyto pūtimo audiniai, kokios yra priežastys, kodėl filtravimo efektyvumas neatitinka standarto?
Kaukės lydyto pūsto audinio filtravimo efektyvumo prastumo priežastys
Išlydyto pūtimo būdu pagaminto neaustinio audinio filtravimo efektyvumas iš tikrųjų yra tik mažesnis nei 70 %. Nepakanka vien pasikliauti mechaniniu barjeriniu efektu, kurį sukuria trimačiai išlydyto pūtimo būdu pagaminto itin smulkių pluoštų agregatai su smulkiais pluoštais, mažomis tuštumomis ir dideliu poringumu. Priešingu atveju, vien padidinus medžiagos svorį ir storį, gerokai padidės filtravimo varža. Todėl išlydyto pūtimo būdu pagaminto filtro medžiagos paprastai prideda elektrostatinių krūvių prie išlydyto pūtimo būdu pagaminto audinio elektrostatinės poliarizacijos būdu, o filtravimo efektyvumas, naudojant elektrostatinius metodus, gali siekti 99,9–99,99 %. Tai reiškia, kad filtravimo efektyvumas gali siekti N95 ar aukštesnį standartą.
Lydyto pūtimo audinio pluošto filtravimo principas
N95 standarto kaukėms naudojamas lydyto pūtimo audinys daleles daugiausia sulaiko dėl dvigubo mechaninio barjero ir elektrostatinės adsorbcijos efekto. Mechaninio barjero efektas yra glaudžiai susijęs su medžiagos struktūra ir savybėmis: kai lydyto pūtimo audinys įkraunamas korona, kurios įtampa yra nuo kelių šimtų iki kelių tūkstančių voltų, dėl elektrostatinės stūmos pluoštai difunduoja į porų tinklą, o tarpai tarp pluoštų yra daug didesni nei dulkių, todėl susidaro atvira struktūra. Kai dulkės praeina pro lydyto pūtimo filtro medžiagą, elektrostatinis efektas ne tik efektyviai pritraukia įkrautas dulkių daleles, bet ir sulaiko poliarizuotas neutralias daleles dėl elektrostatinės indukcijos efekto. Kuo didesnis medžiagos elektrostatinis potencialas, tuo didesnis medžiagos krūvio tankis, tuo daugiau taškinių krūvių ji neša ir tuo stipresnis elektrostatinis efektas. Koronos išlydis gali gerokai pagerinti polipropileno lydyto pūtimo audinio filtravimo efektyvumą. Turmalino dalelių pridėjimas gali efektyviai pagerinti poliarizaciją, padidinti filtravimo efektyvumą, sumažinti filtravimo varžą, padidinti pluošto paviršiaus krūvio tankį ir padidinti pluošto tinklo krūvio kaupimo talpą.
Į elektrodą įpylus 6 % turmalino, gaunamas geresnis bendras efektas. Per daug poliarizuojamų medžiagų gali padidinti krūvininkų judėjimą ir neutralizaciją. Elektrifikuotas pagrindinis mišinys turėtų būti nanometro arba mikronanometro dydžio ir vienodumo. Geras polinis pagrindinis mišinys gali pagerinti verpimo našumą nepaveikdamas purkštuko, padidinti filtravimo efektyvumą, atsispirti elektrostatinei degradacijai, sumažinti oro pasipriešinimą, padidinti krūvio surinkimo tankį ir gylį, padidinti tikimybę, kad pluošto agregatuose bus įstrigę daugiau krūvių, ir išlaikyti įstrigusius krūvius žemesnės energijos būsenoje, todėl juos sunku ištrūkti iš krūvininkų gaudyklių arba neutralizuoti, taip sulėtinant degradaciją.
Lydymosi pūtimo elektrostatinės poliarizacijos procesas
Lydinio pūtimo elektrostatinio išlydžio procesas apima neorganinių medžiagų, tokių kaip turmalinas, silicio dioksidas ir cirkonio fosfatas, įdėjimą į PP polipropileno polimerą iš anksto. Prieš vyniojant audinį, lydinio pūtimo medžiaga įkraunama vienu ar keliais vainikinių išlydžių rinkiniais, naudojant elektrostatinio generatoriaus generuojamą 35–50 kV įtampos adatos formos elektrodą. Kai taikoma aukšta įtampa, oras po adatos galiuku sukelia vainikinę jonizaciją, dėl kurios įvyksta vietinis pramušimo išlydis. Krūvininkai nusėda ant lydinio pūtimo audinio paviršiaus veikiant elektriniam laukui, o kai kurie iš jų yra sulaikomi stacionarių pagrindinių dalelių gaudyklėse, todėl lydinio pūtimo audinys tampa elektrodo filtro medžiaga. Šio vainikinio proceso metu įtampa yra šiek tiek mažesnė, palyginti su išlydžiu, kai įtampa yra aukšta (apie 200 kV), todėl susidaro mažiau ozono. Įkrovimo atstumo ir įkrovimo įtampos poveikis yra neproduktyvus. Didėjant įkrovimo atstumui, medžiagos užfiksuojamas krūvis mažėja.
Reikalingas elektrifikuotas lydyto pūtimo audinys
1. Vienas lydalo pūtimo įrangos rinkinys
2. Elektrifikuotas pagrindinis mišinys
3. Keturi aukštos įtampos elektrostatinių iškrovų įtaisų rinkiniai
4. Pjovimo įranga
Išlydytas audinys turi būti laikomas atsparus drėgmei ir vandeniui
Esant normalioms temperatūros ir drėgmės sąlygoms, poliarizuojančios PP lydalo pūtimo medžiagos pasižymi puikiu krūvio saugojimo stabilumu. Tačiau, kai mėginys yra didelės drėgmės aplinkoje, dėl vandens molekulių polinių grupių ir anizotropinių dalelių atmosferoje kompensacinio poveikio pluošto krūviams atsiranda didelis krūvio praradimas. Krūvis mažėja didėjant drėgmei ir didėja greičiau. Todėl transportavimo ir sandėliavimo metu lydalo pūtimo audinys turi būti apsaugotas nuo drėgmės ir vengti sąlyčio su didelės drėgmės aplinka. Jei jis nebus tinkamai laikomas, pagamintos kaukės vis tiek sunkiai atitiks standartus.
Dongguan Liansheng Neaustinės technologijos Co., Ltd.buvo įkurta 2020 m. gegužės mėn. Tai didelio masto neaustinių audinių gamybos įmonė, integruojanti mokslinius tyrimus ir plėtrą, gamybą ir pardavimus. Ji gali gaminti įvairių spalvų PP neaustinius audinius, kurių plotis mažesnis nei 3,2 metro, nuo 9 gramų iki 300 gramų.
Įrašo laikas: 2024 m. spalio 27 d.