Veel mensen weten dat de kern van chirurgische maskers en N95-maskers de middelste laag is: meltblown katoen.
Als je het nog steeds niet weet, laten we het dan eerst even kort doornemen. Chirurgische maskers bestaan uit drie lagen, waarbij de buitenste twee lagen bestaan uit spunbond non-woven materiaal en de middelste laag uit meltblown katoen. Of het nu spunbond non-woven materiaal of meltblown katoen is, ze zijn niet gemaakt van katoen, maar van polypropyleen (PP).
Behnam Pourdeyhimi, adjunct-directeur van het Institute of Non-woven Materials aan de North Carolina State University en hoogleraar materiaalkunde, legde uit dat de voor- en achterlaag van non-woven materiaal van chirurgische maskers geen micro-organismen kunnen filteren. Ze kunnen alleen vloeistofdruppels tegenhouden, en alleen de middelste laag van meltblown katoen heeft de functie om bacteriën te filteren.
De filterfunctie van smeltgeblazen non-woven stof.
De filtratie-efficiëntie (FE) van vezels wordt namelijk bepaald door hun gemiddelde diameter en pakkingsdichtheid. Hoe kleiner de vezeldiameter, hoe hoger de filtratie-efficiëntie.
De diameter van de afgewerkte vezels van meltblown katoen ligt ongeveer tussen de 0,5 en 10 micron, terwijl de diameter van de vezels van de spingebonden laag ongeveer 20 micron bedraagt. Dankzij de ultrafijne vezels heeft meltblown katoen een groot oppervlak en kan het verschillende microdeeltjes absorberen. Nog indrukwekkender is dat meltblown katoen relatief ademend is, waardoor het een goed materiaal is voor het maken van maskerfilters, terwijl spingebonden non-woven dat niet is.
Laten we eens kijken naar het productieproces van deze twee soortenniet-geweven stoffen.
Bij de productie van spunbond non-woven textiel wordt polypropyleen gesmolten en tot zijde getrokken, dat vervolgens een gaas vormt. Vergeleken met spunbond non-woven textiel is meltblown katoen voorzien van een veel geavanceerdere technologie. Momenteel is meltblown technologie zelfs de enige technologie die wordt gebruikt voor de grootschalige productie van vezels ter grootte van een micron.
Het productieproces van smeltgeblazen katoen
De machine kan een hogesnelheidsstroom van hete lucht genereren, die gesmolten polypropyleen uit de extreem kleine opening van de smeltstraalspuitmond spuit, met hetzelfde effect als spuiten
Mistige ultrafijne vezels verzamelen zich op rollen of platen om smeltgeblazen non-wovens te vormen – sterker nog, de inspiratie voor smeltgeblazen technologie komt uit de natuur. Je weet waarschijnlijk niet dat de natuur ook smeltgeblazen materialen produceert. Er liggen vaak vreemd uitziende pruiken in de buurt van vulkaankraters, die afkomstig zijn van Pele's haar, gemaakt van basaltisch magma dat door de hete wind van de vulkaan wordt geblazen.
In de jaren 50 gebruikte het Amerikaanse Naval Research Laboratory (NRL) voor het eerst meltblown-technologie voor de productie van vezels voor het filteren van radioactief materiaal. Tegenwoordig wordt meltblown-technologie niet alleen gebruikt voor de productie van filtermaterialen voor water en gas, maar ook voor de productie van industriële isolatiematerialen zoals minerale wol. De filtratie-efficiëntie van meltblown-katoen zelf is echter slechts ongeveer 25%. Hoe is de filtratie-efficiëntie van 95% van N95-maskers ontstaan?
Dit is een cruciale stap in het productieproces van medisch smeltgeblazen katoen: elektrostatische polarisatiebehandeling.
Zoals we al zeiden, hangt de filtratie-efficiëntie van maskers af van hun diameter en vuldichtheid. Als ze echter te strak geweven zijn, ademt het masker niet en voelt de drager zich oncomfortabel. Zonder elektrostatische polarisatiebehandeling bedraagt de filtratie-efficiëntie van smeltgeblazen stof, die mensen een minder benauwd gevoel kan geven, slechts 25%.
Hoe kunnen we de ademende werking verbeteren en tegelijkertijd de filtratie-efficiëntie garanderen?
In 1995 bedacht de ingenieur Peter P. Tsai van de Universiteit van Tennessee het idee voor elektrostatische neerslagtechnologie voor gebruik in industriële filtratie.
In de industrie (bijvoorbeeld in fabrieksschoorstenen) gebruiken ingenieurs een elektrisch veld om deeltjes te laden en vervolgens gebruiken ze het elektriciteitsnet om deze op te zuigen en zo de extreem kleine deeltjes eruit te filteren.
Gebruik van elektrostatische precipitatortechnologie om lucht te filteren
Geïnspireerd door deze technologie hebben velen geprobeerd plastic vezels te elektrificeren, maar zonder succes. Maar Cai Bingyi slaagde erin. Hij bedacht een methode om plastic te laden door de lucht te ioniseren en de gesmolten stof elektrostatisch te laden, waardoor het een elektreet werd, een permanent geladen materiaal vergelijkbaar met Pikachu.
Nadat de Pikachu-stof is getransformeerd tot Pikachu, kan deze laag niet alleen zonder elektriciteit tien lagen bereiken, maar ook deeltjes aantrekken met een diameter van ongeveer 100 nm, zoals COVID-19.
Je zou kunnen zeggen dat met de technologie van Cai Bingyi N95-maskers zijn gemaakt. Wereldwijd worden de levens van miljarden mensen beschermd door deze technologie.
Toevallig wordt de elektrostatische oplaadtechniek van Cai Bingyi corona-elektrostatische lading genoemd, wat hetzelfde type corona is als het coronavirus, maar hier betekent corona corona.
Nadat u het productieproces van medisch-kwaliteit smeltgeblazen katoen hebt bekeken, begrijpt u de technische complexiteit ervan. Sterker nog, het moeilijkste onderdeel van het productieproces van smeltgeblazen katoen is misschien wel de mechanische productie ervan.
In maart van dit jaar verklaarde Markus Müller, verkoopdirecteur van Reicol, een Duitse leverancier van meltblown-machines, in een interview met NPR dat meltblown-machines een hoge precisie vereisen en moeilijk te produceren zijn om ervoor te zorgen dat de vezels fijn en van stabiele kwaliteit zijn. De productie- en montagetijd van een machine bedraagt minstens 5-6 maanden en de prijs per machine kan oplopen tot $ 4 miljoen. Veel machines op de markt hebben echter een wisselende kwaliteit.
Hills, Inc. in Florida is een van de weinige fabrikanten ter wereld die spuitmonden voor smeltgeblazen katoen kan produceren. Timothy Robson, R&D-manager van het bedrijf, gaf ook aan dat smeltgeblazen katoenapparatuur een hoog technologisch niveau heeft.
Hoewel China's jaarlijkse productie van maskers ongeveer 50% van de totale wereldproductie bedraagt, en het land daarmee de grootste producent en exporteur van maskers is, bedraagt de nationale productie van smeltgeblazen non-wovens minder dan 100.000 ton per jaar, volgens gegevens van de China Industrial Textile Industry Association in februari. Dit wijst op een aanzienlijk tekort aan smeltgeblazen non-wovens.
Gezien de prijs en levertijd van machines voor de productie van smeltgeblazen katoen, is het onwaarschijnlijk dat kleine bedrijven in korte tijd grote hoeveelheden gekwalificeerde smeltgeblazen katoen kunnen produceren.
Hoe kan ik bepalen of het gekochte masker geschikt is en gemaakt is van gesmolten katoen?
De methode is eigenlijk heel eenvoudig: het bestaat uit drie stappen.
Ten eerste, omdat de buitenste laag van spingebonden non-woven materiaal in sandwichkoekjes waterafstotend is, zouden gekwalificeerde medische mondkapjes waterbestendig moeten zijn. Als ze niet waterbestendig zijn, hoe kunnen ze dan de druppeltjes die uit de mond komen filteren? Je kunt proberen er wat water overheen te gieten, net als bij deze grote broer.
Ten tweede vat polypropyleen niet snel vlam en is het gevoelig voor smelten bij blootstelling aan hitte, dus smeltgeblazen katoen zal niet verbranden. Als het met een aansteker wordt verhit, zal het smeltgeblazen katoen oprollen en eraf vallen, maar het zal niet vlam vatten. Met andere woorden, als de middelste laag van het masker dat u koopt vlam vat wanneer het met een aansteker wordt verhit, is het zeker nep.
Ten derde is er het medische smeltgeblazen katoen Pikachu, dat statisch is en daardoor kleine stukjes papier kan oppakken.
Mocht u hetzelfde masker meerdere keren moeten gebruiken, dan heeft de uitvinder van de N95, Cai Bingyi, ook tips voor het desinfecteren.
Op 25 maart van dit jaar verklaarde Cai Bingyi op de website van de Universiteit van Tennessee dat het elektrostatische polarisatie-effect van medische maskers en N95-maskers zeer stabiel is. Zelfs als de maskers 30 minuten lang met hete lucht van 70 graden Celsius worden gedesinfecteerd, heeft dit geen invloed op de polarisatie-eigenschappen van de maskers. Alcohol neemt echter de lading van de meltblown-stof weg, dus desinfecteer het masker niet met alcohol.
Trouwens, vanwege de sterke absorptie, barrière, filtratie en lekpreventie van meltblown katoen, worden er ook veel vrouwelijke producten en luiers mee gemaakt. Kimberly Clark was de eerste die relevante patenten aanvroeg.
Dongguan Liansheng Non-woven Technology Co., Ltd.werd opgericht in mei 2020. Het is een grootschalige productieonderneming voor non-woven stoffen die onderzoek en ontwikkeling, productie en verkoop integreert. Het kan verschillende kleuren PP spingebonden non-wovens produceren met een breedte van minder dan 3,2 meter, van 9 gram tot 300 gram.
Plaatsingstijd: 26-10-2024