Daudzi cilvēki zina, ka ķirurģisko masku un N95 masku pamatā ir vidējais slānis – kausēta kokvilna.
Ja jūs joprojām nezināt, vispirms īsi apskatīsim to. Ķirurģiskās maskas ir sadalītas trīs slāņos, kur divi ārējie slāņi ir savērpts neausts audums, bet vidējais slānis ir izkausēta kokvilna. Neatkarīgi no tā, vai tas ir savērpts neausts audums vai izkausēta kokvilna, tās nav izgatavotas no kokvilnas, bet gan no plastmasas polipropilēna (PP).
Ziemeļkarolīnas štata universitātes Neausto materiālu institūta direktora vietnieks un materiālzinātnes profesors Behnams Purdeihimi paskaidroja, ka ķirurģisko masku neaustā auduma priekšējam un aizmugurējam slānim nav spēju filtrēt mikroorganismus. Tie var bloķēt tikai šķidruma pilienus, un tikai vidējam kausētās kokvilnas slānim ir baktēriju filtrēšanas funkcija.
Izkausēta pūsta neausta auduma filtrēšanas funkcija.
Faktiski šķiedru filtrācijas efektivitāti (FE) nosaka to vidējais diametrs un iepakojuma blīvums. Jo mazāks šķiedras diametrs, jo augstāka filtrācijas efektivitāte.
Ar kausēšanas metodi apstrādāto kokvilnas šķiedru diametrs ir aptuveni no 0,5 līdz 10 mikroniem, savukārt ar vērpto slāni apstrādāto šķiedru diametrs ir aptuveni 20 mikroni. Pateicoties īpaši smalkajām šķiedrām, ar kausēšanas metodi pūstajai kokvilnai ir liela virsmas platība un tā var adsorbēt dažādas mikrodaļiņas. Vēl iespaidīgāk ir tas, ka ar kausēšanas metodi pūstā kokvilna ir relatīvi elpojoša, padarot to par labu materiālu masku filtru izgatavošanai, savukārt ar vērpto slāni apstrādātais neaustais audums tāds nav.
Apskatīsim šo divu veidu ražošanas procesu.neaustie audumi.
Izgatavojot vērptu neaustu audumu, polipropilēns tiek izkausēts un ievilkts zīdā, kas pēc tam veido sietu. Salīdzinot ar vērptu neaustu audumu, kausētai pūšanas kokvilnai ir daudz modernāka tehnoloģija, un faktiski kausēta pūšanas tehnoloģija pašlaik ir vienīgā tehnoloģija, ko izmanto mikronu izmēra šķiedru liela mēroga ražošanai.
Izkausētas pūstas kokvilnas ražošanas process
Iekārta var ģenerēt ātrgaitas karstā gaisa plūsmu, kas izsmidzinās izkausētu polipropilēnu no ārkārtīgi mazās atveres kausēšanas strūklas sprauslas, radot tādu pašu efektu kā izsmidzināšana.
Miglainas īpaši smalkas šķiedras sakrājas uz veltņiem vai plāksnēm, veidojot kausēta pūšanas neaustos audumus – patiesībā kausēta pūšanas tehnoloģijas iedvesma nāk no dabas. Jūs droši vien nezināt, ka daba arī ražo kausēta pūšanas materiālus. Vulkānu krāteru tuvumā bieži vien ir redzamas dīvaina izskata parūkas, kas ir Pelē mati, kas veidoti no bazalta magmas, ko izpūtis vulkāna karstais vējš.
20. gs. piecdesmitajos gados ASV Jūras spēku pētniecības laboratorija (NRL) pirmo reizi izmantoja kausēšanas pūšanas tehnoloģiju, lai ražotu šķiedras radioaktīvu materiālu filtrēšanai. Mūsdienās kausēšanas pūšanas tehnoloģija tiek izmantota ne tikai filtru materiālu ražošanai ūdens un gāzes filtrēšanai, bet arī rūpniecisko izolācijas materiālu, piemēram, minerālvates, ražošanai. Tomēr pašas kausēšanas pūšanas kokvilnas filtrācijas efektivitāte ir tikai aptuveni 25 %. Kā radās N95 masku 95 % filtrācijas efektivitāte?
Šis ir izšķirošs solis medicīniskās kausētās pūšanas kokvilnas ražošanas procesā – elektrostatiskās polarizācijas apstrāde.
Kā jau minējām, masku filtrācijas efektivitāte ir saistīta ar to diametru un pildījuma blīvumu. Tomēr, ja maska ir pārāk cieši austa, tā nebūs elpojoša un valkātājs jutīsies neērti. Ja netiek veikta elektrostatiskās polarizācijas apstrāde, kausēta pūstā auduma filtrācijas efektivitāte, kas var mazināt nosmakšanas sajūtu, ir tikai 25%.
Kā mēs varam uzlabot elpojamību, vienlaikus nodrošinot filtrēšanas efektivitāti?
1995. gadā inženierzinātnieks Pīters P. Tsai no Tenesī Universitātes nāca klajā ar ideju par elektrostatiskās nogulsnēšanas tehnoloģiju, ko izmantotu rūpnieciskajā filtrācijā.
Rūpniecībā (piemēram, rūpnīcu skursteņos) inženieri izmanto elektrisko lauku, lai uzlādētu daļiņas, un pēc tam izmanto elektrotīklu, lai tās uzsūktu, lai filtrētu ārkārtīgi mazas daļiņas.
Izmantojot elektrostatiskā filtra tehnoloģiju gaisa filtrēšanai
Iedvesmojoties no šīs tehnoloģijas, daudzi cilvēki ir mēģinājuši elektrificēt plastmasas šķiedras, taču bez panākumiem. Taču Cai Bingyi to paveica. Viņš izgudroja metodi plastmasas uzlādēšanai, jonizējot gaisu un elektrostatiski uzlādējot izkausēto audumu, pārvēršot to elektretā – pastāvīgi uzlādētā materiālā, kas līdzīgs Pikachu.
Pēc pārveidošanās par Pikaču, Pikaču kausēta pūstā auduma slānis var ne tikai sasniegt 10 slāņus bez elektrības, bet arī piesaistīt daļiņas ar diametru aptuveni 100 nm, piemēram, COVID-19.
Var teikt, ka ar Cai Bingyi tehnoloģiju tika radītas N95 maskas. Ar šīs tehnoloģijas palīdzību tiek aizsargātas miljardiem cilvēku dzīvības visā pasaulē.
Sakritības kārtā Cai Bingyi elektrostatiskās uzlādes tehniku sauc par koronas elektrostatisko uzlādi, kas ir tāda paša veida korona kā koronavīruss, bet šeit korona nozīmē koronu.
Pēc medicīniskās kvalitātes kausētās pūšanas kokvilnas ražošanas procesa noskatīšanās jūs sapratīsiet tā tehniskās grūtības. Patiesībā vissarežģītākā kausētās pūšanas kokvilnas ražošanas procesa daļa, iespējams, ir kausētās pūšanas kokvilnas mehāniskā ražošana.
Šī gada martā Markuss Millers, Vācijas kausētā pūšanas iekārtu piegādātāja Reicol pārdošanas direktors, intervijā NPR norādīja, ka, lai nodrošinātu smalkas šķiedras un stabilu kvalitāti, kausētā pūšanas iekārtām ir nepieciešama augsta precizitāte un tās ir grūti izgatavot. Iekārtas ražošanas un montāžas laiks ir vismaz 5–6 mēneši, un katras iekārtas cena var sasniegt 4 miljonus ASV dolāru. Tomēr daudzām tirgū esošajām iekārtām ir nevienmērīgs kvalitātes līmenis.
Hills, Inc. Floridā ir viens no nedaudzajiem ražotājiem pasaulē, kas var ražot kausētas kokvilnas ražošanas iekārtu sprauslas. Arī uzņēmuma pētniecības un attīstības vadītājs Timotijs Robsons norādīja, ka kausētas kokvilnas ražošanas iekārtām ir augsts tehnoloģiskā satura līmenis.
Lai gan Ķīnas masku gada ražošana veido aptuveni 50% no pasaules kopējā apjoma, padarot to par lielāko masku ražotāju un eksportētāju, saskaņā ar Ķīnas Rūpnieciskās tekstilrūpniecības asociācijas datiem februārī, kausēto pūsto neausto audumu ražošana valstī ir mazāka par 100 000 tonnām gadā, kas norāda uz ievērojamu kausēto pūsto neausto audumu trūkumu.
Ņemot vērā kausēta pūsta auduma ražošanas iekārtu cenu un piegādes laiku, maz ticams, ka mazie uzņēmumi īsā laikā saražos lielu daudzumu kvalificētas kausēta pūsta kokvilnas.
Kā noteikt, vai iegādātā maska ir kvalificēta un izgatavota no kausētas pūstas kokvilnas?
Metode patiesībā ir ļoti vienkārša, veiciet trīs soļus.
Pirmkārt, tā kā sviestmaižu cepumu ārējam neaustajam audumam ir ūdensnecaurlaidīgas īpašības, kvalificētām medicīniskajām maskām jābūt ūdensnecaurlaidīgām. Ja tās nav ūdensnecaurlaidīgas, kā tās var filtrēt no mutes izsmidzinātos pilienus? Varat mēģināt uzliet tam nedaudz ūdens, tāpat kā šim lielajam brālim.
Otrkārt, polipropilēns neaizdegas viegli un karstuma ietekmē mēdz izkust, tāpēc kausēta kokvilna nepiedegs. Ja to cep ar šķiltavu, kausētā kokvilna sarullēsies un nokritīs, bet tā neaizdegsies. Citiem vārdiem sakot, ja iegādātās maskas vidējais slānis, cepot ar šķiltavu, aizdegas, tā noteikti ir viltojums.
Treškārt, medicīniskā kausētā kokvilna ir Pikachu, kurai ir statiskā elektrība, tāpēc tā var uzņemt mazus papīra gabaliņus.
Protams, ja jums viena un tā pati maska ir jāizmanto vairākas reizes, N95 izgudrotājai Cai Bingyi ir arī dezinfekcijas ieteikumi.
Šī gada 25. martā Cai Bingyi Tenesī Universitātes tīmekļa vietnē paziņoja, ka medicīnisko masku un N95 masku elektrostatiskās polarizācijas efekts ir ļoti stabils. Pat ja maskas 30 minūtes tiek dezinficētas ar karstu gaisu 70 grādu pēc Celsija temperatūrā, tas neietekmē masku polarizācijas īpašības. Tomēr alkohols noņems izkausētā auduma lādiņu, tāpēc masku nedezinficējiet ar alkoholu.
Starp citu, pateicoties kausētās kokvilnas spēcīgajām absorbcijas, barjeras, filtrācijas un noplūdes novēršanas spējām, no tās tiek izgatavoti arī daudzi sieviešu produkti un autiņi. Kimberlija Klārka bija pirmā, kas pieteicās attiecīgajiem patentiem.
Dongguan Liansheng Neausto tehnoloģiju Co., Ltd.tika dibināts 2020. gada maijā. Tas ir liela mēroga neausto audumu ražošanas uzņēmums, kas integrē pētniecību un attīstību, ražošanu un pārdošanu. Tas var ražot dažādu krāsu PP savērptus neaustos audumus ar platumu mazāku par 3,2 metriem no 9 gramiem līdz 300 gramiem.
Publicēšanas laiks: 2024. gada 26. oktobris