Mnoho ľudí vie, že jadrom chirurgických rúšok a rúšok N95 je stredná vrstva – bavlna fúkaná z taveniny.
Ak to stále neviete, najprv si to stručne zhrňme. Chirurgické rúška sa delia na tri vrstvy, pričom vonkajšie dve vrstvy sú z netkanej textílie typu spunbond a stredná vrstva je z fúkanej bavlny. Či už ide o netkanú textíliu typu spunbond alebo fúkanú bavlnu, nie sú vyrobené z bavlny, ale z plastového polypropylénu (PP).
Behnam Pourdeyhimi, zástupca riaditeľa Inštitútu netkaných materiálov na Štátnej univerzite v Severnej Karolíne a profesor materiálových vied, vysvetlil, že predná a zadná vrstva netkanej textílie na chirurgických rúškach nemá schopnosť filtrovať mikroorganizmy. Dokáže blokovať iba kvapôčky kvapaliny a iba stredná vrstva z fúkanej bavlny má funkciu filtrovania baktérií.
Filtračná funkcia netkanej textílie vyfukovanej z taveniny.
V skutočnosti je účinnosť filtrácie (FE) vlákien určená ich priemerným priemerom a hustotou usporiadania. Čím menší je priemer vlákien, tým vyššia je účinnosť filtrácie.
Priemer vlákien z bavlny získanej metódou fúkania z taveniny je približne medzi 0,5 – 10 mikrónmi, zatiaľ čo priemer vlákien z vrstvy spriadanej tkaniny je okolo 20 mikrónov. Vďaka ultrajemným vláknam má bavlna fúkaná z taveniny veľký povrch a dokáže absorbovať rôzne mikročastice. Ešte pôsobivejšie je, že bavlna fúkaná z taveniny je relatívne priedušná, vďaka čomu je vhodným materiálom na výrobu filtrov na masky, zatiaľ čo netkaná textília spriadaná z taveniny nie je.
Pozrime sa na výrobný proces týchto dvoch typovnetkané textílie.
Pri výrobe netkanej textílie typu spunbond sa polypropylén roztaví a ťahá do hodvábu, ktorý potom vytvorí sieťovinu. V porovnaní so spunbond netkanými textíliami má bavlna fúkaná z taveniny oveľa pokročilejšiu technológiu a v skutočnosti je technológia fúkania z taveniny v súčasnosti jedinou technológiou používanou na veľkovýrobu vlákien s mikrónovou veľkosťou.
Výrobný proces fúkanej bavlny
Stroj dokáže generovať vysokorýchlostný prúd horúceho vzduchu, ktorý bude striekať roztavený polypropylén z extrémne malej trysky s taveninou, s rovnakým účinkom ako pri striekaní.
Hmlisté ultrajemné vlákna sa zhromažďujú na valcoch alebo doskách a vytvárajú netkané textílie fúkané z taveniny – inšpirácia pre technológiu fúkania z taveniny v skutočnosti pochádza z prírody. Pravdepodobne neviete, že príroda tiež vyrába materiály fúkané z taveniny. V blízkosti sopečných kráterov sa často nachádzajú zvláštne vyzerajúce parochne, ktoré sú Pelého vlasmi vyrobenými z bazaltovej magmy unášanej horúcim vetrom sopky.
V 50. rokoch 20. storočia Americké námorné výskumné laboratórium (NRL) prvýkrát použilo technológiu fúkania z taveniny na výrobu vlákien na filtrovanie rádioaktívnych materiálov. V súčasnosti sa technológia fúkania z taveniny nepoužíva len na výrobu filtračných materiálov na filtrovanie vody a plynu, ale aj na výrobu priemyselných izolačných materiálov, ako je minerálna vlna. Účinnosť filtrácie bavlny fúkanej z taveniny je však len okolo 25 %. Ako vznikla 95 % účinnosť filtrácie masiek N95?
Toto je kľúčový krok vo výrobnom procese lekárskej fúkanej bavlny – elektrostatická polarizačná úprava.
Ako sme práve spomenuli, filtračná účinnosť masiek súvisí s ich priemerom a hustotou výplne. Ak sú však príliš husto tkané, maska nebude priedušná a nositeľ sa bude cítiť nepohodlne. Ak sa nevykoná elektrostatická polarizačná úprava, filtračná účinnosť fúkanej tkaniny, ktorá môže ľuďom spôsobiť menej dusenia, je iba 25 %.
Ako môžeme zlepšiť priedušnosť a zároveň zabezpečiť účinnosť filtrácie?
V roku 1995 prišiel inžinier Peter P. Tsai z University of Tennessee s myšlienkou technológie elektrostatického zrážania používanej v priemyselnej filtrácii.
V priemysle (napríklad v továrenských komínoch) inžinieri používajú elektrické pole na nabíjanie častíc a potom ich pomocou elektrickej siete nasávajú, aby odfiltrovali extrémne malé častice.
Použitie technológie elektrostatických odlučovačov na filtrovanie vzduchu
Inšpirovaní touto technológiou sa mnoho ľudí pokúšalo elektrifikovať plastové vlákna, ale neuspeli. Cai Bingyi to však dokázal. Vynašiel metódu nabíjania plastu, ionizáciou vzduchu a elektrostatickým nabitím fúkanej látky, čím ju premenil na elektret, permanentne nabitý materiál podobný Pikachuovi.
Po premene na Pikachu dokáže vrstva fúkanej látky z taveniny Pikachu nielen dosiahnuť 10 vrstiev bez elektriny, ale tiež priťahovať častice s priemerom približne 100 nm, ako napríklad COVID-19.
Dá sa povedať, že vďaka technológii Cai Bingyi boli vytvorené masky N95. Táto technológia chráni miliardy ľudských životov na celom svete.
Náhodou sa Cai Bingyiho technika elektrostatického nabíjania nazýva korónové elektrostatické nabíjanie, čo je rovnaký typ koróny ako koronavírus, ale tu korona znamená koróna.
Po zhliadnutí výrobného procesu fúkanej bavlny lekárskej kvality pochopíte jeho technickú náročnosť. V skutočnosti najťažšou časťou výrobného procesu fúkanej bavlny je mechanická výroba fúkanej bavlny.
V marci tohto roku Markus Müller, obchodný riaditeľ spoločnosti Reicol, nemeckého dodávateľa strojov na fúkanie z taveniny, v rozhovore pre NPR uviedol, že na zabezpečenie jemnosti a stabilnej kvality vlákien si fúkané stroje vyžadujú vysokú presnosť a ich výroba je náročná. Výrobná a montážna doba stroja je najmenej 5 – 6 mesiacov a cena každého stroja môže dosiahnuť 4 milióny dolárov. Mnohé stroje na trhu však majú rozdielnu úroveň kvality.
Spoločnosť Hills, Inc. na Floride je jedným z mála výrobcov na svete, ktorí dokážu vyrábať trysky pre zariadenia na výrobu fúkanej bavlny. Timothy Robson, manažér výskumu a vývoja spoločnosti, tiež uviedol, že zariadenia na výrobu fúkanej bavlny majú vysokú úroveň technologického obsahu.
Hoci ročná produkcia rúšok v Číne predstavuje približne 50 % svetovej produkcie, čím sa Čína stala najväčším výrobcom a vývozcom rúšok, podľa údajov Čínskej asociácie textilného priemyslu z februára je národná produkcia netkaných textílií z taveniny vyfukovaných z taveniny menej ako 100 000 ton ročne, čo naznačuje výrazný nedostatok netkaných textílií z taveniny vyfukovaných z taveniny.
Vzhľadom na cenu a dodaciu lehotu strojov na výrobu fúkanej bavlny je nepravdepodobné, že malé podniky vyrobia veľké množstvá kvalifikovanej fúkanej bavlny v krátkom čase.
Ako zistiť, či je zakúpená maska kvalifikovaná a vyrobená z fúkanej bavlny?
Metóda je v skutočnosti veľmi jednoduchá, postupujte podľa troch krokov.
Po prvé, pretože vonkajšia vrstva netkanej textílie spunbond v sendvičových sušienkach má vodeodolné vlastnosti, kvalifikované lekárske rúška by mali byť vodeodolné. Ak nie sú vodeodolné, ako môžu filtrovať kvapky striekané z úst? Môžete skúsiť na ne poliať trochu vody ako tento veľký brat.
Po druhé, polypropylén sa ľahko nevznieti a pri vystavení teplu sa roztaví, takže fúkaná bavlna nehoří. Pri zapaľovaní zapaľovačom sa fúkaná bavlna zroluje a odpadne, ale nezapáli sa. Inými slovami, ak sa stredná vrstva masky, ktorú si kúpite, pri zapaľovaní zapáli, určite ide o falzifikát.
Po tretie, lekárska bavlna fúkaná z taveniny je Pikachu, ktorý má statickú elektrinu, takže dokáže zachytiť malé kúsky papiera.
Samozrejme, ak potrebujete použiť tú istú masku viackrát, vynálezca N95, Cai Bingyi, má tiež návrhy na dezinfekciu.
25. marca tohto roku Cai Bingyi na webovej stránke University of Tennessee uviedol, že elektrostatický polarizačný efekt lekárskych rúšok a rúšok N95 je veľmi stabilný. Aj keď sú rúška dezinfikované horúcim vzduchom pri teplote 70 stupňov Celzia počas 30 minút, neovplyvní to ich polarizačné vlastnosti. Alkohol však odvádza náboj z fúkanej tkaniny, preto rúško nedezinfikujte alkoholom.
Mimochodom, vďaka silným absorpčným, bariérovým, filtračným a protiúnikovým vlastnostiam fúkanej bavlny sa z nej vyrába aj mnoho dámskych výrobkov a plienok. Kimberly Clark bola prvá, ktorá požiadala o príslušné patenty.
Dongguan Liansheng Non woven Technology Co., Ltd.bola založená v máji 2020. Je to rozsiahly podnik na výrobu netkaných textílií, ktorý integruje výskum a vývoj, výrobu a predaj. Dokáže vyrábať rôzne farby netkaných textílií z PP spunbond so šírkou menšou ako 3,2 metra od 9 gramov do 300 gramov.
Čas uverejnenia: 26. októbra 2024