Litera N w maseczkach N95 oznacza brak odporności na olej. Liczba ta reprezentuje skuteczność filtracji mierzoną cząstkami o średnicy 0,3 mikrona, a 95 oznacza, że maska może odfiltrować co najmniej 95% małych cząstek, takich jak wirus grypy, kurz, pyłki, mgła i dym. Podobnie jak w medycznych maskach chirurgicznych, główna struktura masek N95 składa się z trzech części: powierzchniowej warstwy chroniącej przed wilgocią, środkowej warstwy filtrującej i adsorpcyjnej oraz wewnętrznej warstwy wierzchniej. Surowcem jest wysokocząsteczkowa tkanina z polipropylenu produkowana metodą meltblown. Ponieważ wszystkie te tkaniny są wykonane metodą meltblown, jakie są przyczyny niezgodności skuteczności filtracji z normą?
Przyczyny niskiej skuteczności filtracji masek wykonanych z materiału meltblown
Skuteczność filtracji samej włókniny meltblown wynosi zaledwie poniżej 70%. Nie wystarczy polegać wyłącznie na mechanicznym efekcie barierowym trójwymiarowych agregatów włókien ultracienkich meltblown o drobnych włóknach, małych pustkach i wysokiej porowatości. W przeciwnym razie samo zwiększenie masy i grubości materiału znacznie zwiększy opór filtracji. Dlatego materiały filtracyjne meltblown zazwyczaj dodają ładunki elektrostatyczne do włókniny meltblown poprzez proces polaryzacji elektrostatycznej, wykorzystując metody elektrostatyczne w celu poprawy skuteczności filtracji, która może sięgać 99,9% do 99,99%. Oznacza to osiągnięcie standardu N95 lub wyższego.
Zasada filtracji włókien metodą melt blown
Tkanina meltblown używana do standardowych masek N95 wychwytuje cząstki głównie poprzez podwójny efekt bariery mechanicznej i adsorpcji elektrostatycznej. Efekt bariery mechanicznej jest ściśle związany ze strukturą i właściwościami materiału: gdy tkanina meltblown jest ładowana koroną o napięciu od kilkuset do kilku tysięcy woltów, włókna dyfundują do sieci porów z powodu odpychania elektrostatycznego, a rozmiar między włóknami jest znacznie większy niż w przypadku pyłu, tworząc w ten sposób otwartą strukturę. Gdy pył przechodzi przez materiał filtracyjny meltblown, efekt elektrostatyczny nie tylko skutecznie przyciąga naładowane cząstki pyłu, ale także wychwytuje spolaryzowane cząstki neutralne poprzez efekt indukcji elektrostatycznej. Im wyższy potencjał elektrostatyczny materiału, tym wyższa gęstość ładunku materiału, tym więcej ładunków punktowych przenosi i tym silniejszy efekt elektrostatyczny. Wyładowania koronowe mogą znacznie poprawić wydajność filtracji tkaniny meltblown z polipropylenu. Dodanie cząsteczek turmalinu może skutecznie poprawić polaryzowalność, zwiększyć wydajność filtracji, zmniejszyć opór filtracji, zwiększyć gęstość ładunku powierzchniowego włókna i poprawić pojemność magazynowania ładunku w sieci włókien.
Dodatek 6% turmalinu do elektrody zapewnia lepszy efekt końcowy. Zbyt duża ilość materiałów polaryzowalnych może w rzeczywistości zwiększyć ruch i neutralizację nośników ładunku. Naelektryzowany masterbatch powinien mieć rozmiar i jednorodność rzędu nanometrów lub mikronanometrów. Dobry polarny masterbatch może poprawić wydajność przędzenia bez wpływu na dyszę, zwiększyć wydajność filtracji, przeciwdziałać degradacji elektrostatycznej, zmniejszyć opór powietrza, zwiększyć gęstość i głębokość wychwytywania ładunku, zwiększyć prawdopodobieństwo uwięzienia większej liczby ładunków w agregatach włókien oraz utrzymać wychwycone ładunki w stanie o niższej energii, utrudniając ich ucieczkę z pułapek nośników ładunku lub ich neutralizację, a tym samym spowalniając degradację.
Proces polaryzacji elektrostatycznej metodą rozdmuchiwania stopu
Proces elektrostatycznego rozładowania metodą melt blown polega na wcześniejszym dodaniu materiałów nieorganicznych, takich jak turmalin, dwutlenek krzemu i fosforan cyrkonu, do polimeru polipropylenowego (PP). Następnie, przed zwinięciem tkaniny, materiał melt blown jest ładowany za pomocą jednego lub kilku zestawów wyładowań koronowych przy użyciu igłowej elektrody o napięciu 35-50 kV generowanej przez generator elektrostatyczny. Po przyłożeniu wysokiego napięcia powietrze pod końcówką igły powoduje jonizację koronową, co skutkuje lokalnym wyładowaniem przebiciowym. Nośniki ładunku osadzają się na powierzchni tkaniny melt blown pod wpływem pola elektrycznego, a niektóre z nich zostają uwięzione przez pułapkę nieruchomych cząstek macierzystych, czyniąc tkaninę melt blown materiałem filtracyjnym dla elektrody. Napięcie podczas tego procesu koronowego jest nieco niższe w porównaniu z wyładowaniem o wysokim napięciu około 200 kV, co skutkuje mniejszą produkcją ozonu. Wpływ odległości ładowania i napięcia ładowania jest przeciwskuteczny. Wraz ze wzrostem odległości ładowania, ilość ładunku przechwyconego przez materiał maleje.
Wymagana jest naelektryzowana tkanina meltblown
1. Jeden zestaw urządzeń do rozdmuchiwania stopu
2. Zelektryfikowany koncentrat barwiący
3. Cztery zestawy urządzeń do wyładowań elektrostatycznych wysokiego napięcia
4. Sprzęt tnący
Tkaninę meltblown należy przechowywać w miejscu zabezpieczonym przed wilgocią i wodą
W normalnych warunkach temperatury i wilgotności, polaryzowalne materiały PP melt blown charakteryzują się doskonałą stabilnością ładunku. Jednak gdy próbka znajduje się w środowisku o wysokiej wilgotności, następuje znaczna utrata ładunku z powodu kompensacji ładunków na włóknach przez grupy polarne w cząsteczkach wody i cząstki anizotropowe w atmosferze. Ładunek maleje wraz ze wzrostem wilgotności i przyspiesza. Dlatego podczas transportu i przechowywania tkanina melt blown musi być chroniona przed wilgocią i unikać kontaktu z otoczeniem o wysokiej wilgotności. Jeśli nie będzie przechowywana prawidłowo, wyprodukowane maski nadal będą miały trudności ze spełnieniem norm.
Dongguan Liansheng Non tkane Technology Co., Ltd.Firma została założona w maju 2020 roku. Jest to przedsiębiorstwo zajmujące się produkcją włóknin na dużą skalę, integrujące badania i rozwój, produkcję oraz sprzedaż. Może produkować włókniny PP typu spunbond w różnych kolorach o szerokości poniżej 3,2 metra i gramaturze od 9 do 300 gramów.
Czas publikacji: 27.10.2024