Mnogi vedo, da je jedro kirurških mask in mask N95 srednja plast – taljeni bombaž.
Če še vedno ne veste, si najprej na kratko poglejmo. Kirurške maske so razdeljene na tri plasti, pri čemer sta zunanji dve plasti iz netkane tkanine tipa spunbond, srednja plast pa iz bombaža, izdelanega s taljenjem. Ne glede na to, ali gre za netkano tkanino tipa spunbond ali bombaž, izdelan s taljenjem, niso izdelane iz bombaža, temveč iz plastičnega polipropilena (PP).
Behnam Pourdeyhimi, namestnik direktorja Inštituta za netkane materiale na Državni univerzi Severne Karoline in profesor znanosti o materialih, je pojasnil, da sprednja in zadnja plast netkane tkanine na kirurških maskah nimata sposobnosti filtriranja mikroorganizmov. Lahko blokirata le kapljice tekočine, le srednja plast taljenega bombaža pa ima funkcijo filtriranja bakterij.
Filtrirna funkcija netkane tkanine, pihane s taljenjem.
Pravzaprav je učinkovitost filtracije (FE) vlaken določena z njihovim povprečnim premerom in gostoto pakiranja. Manjši kot je premer vlaken, višja je učinkovitost filtracije.
Premer vlaken bombaža, obdelanega s talilnim pihanjem, je približno med 0,5 in 10 mikronov, medtem ko je premer vlaken spunbond plasti približno 20 mikronov. Zaradi ultrafinih vlaken ima talilni pihani bombaž veliko površino in lahko absorbira različne mikrodelce. Še bolj impresivno je, da je talilni pihani bombaž relativno zračen, zaradi česar je dober material za izdelavo filtrov za maske, medtem ko spunbond netkana tkanina ni.
Oglejmo si postopek izdelave teh dveh vrstnetkane tkanine.
Pri izdelavi netkane tkanine spunbond se polipropilen stopi in vleče v svilo, ki nato tvori mrežo. V primerjavi s spunbond netkanimi tkaninami ima bombaž, izdelan iz taline, veliko naprednejšo tehnologijo in pravzaprav je tehnologija taline, izdelana iz taline, trenutno edina tehnologija, ki se uporablja za obsežno proizvodnjo vlaken mikronske velikosti.
Postopek izdelave bombaža, pihanega iz taline
Stroj lahko ustvari visokohitrostni tok vročega zraka, ki bo iz izjemno majhne odprtine šobe za taljenje brizgal staljeni polipropilen, z enakim učinkom kot pršenje
Meglena ultrafina vlakna se zbirajo na valjih ali ploščah in tvorijo netkane tkanine, izdelane s talilnim pihanjem – pravzaprav navdih za tehnologijo talilnega pihanja prihaja iz narave. Verjetno ne veste, da narava proizvaja tudi materiale, izdelane s talilnim pihanjem. V bližini vulkanskih kraterjev so pogosto nenavadne lasulje, ki so Pelejevi lasje, narejeni iz bazaltne magme, ki jo piha vroč vulkanski veter.
V petdesetih letih prejšnjega stoletja je ameriški pomorski raziskovalni laboratorij (NRL) prvič uporabil tehnologijo talilnega pihanja za izdelavo vlaken za filtriranje radioaktivnih materialov. Danes se tehnologija talilnega pihanja ne uporablja le za proizvodnjo filtrirnih materialov za filtriranje vode in plina, temveč tudi za proizvodnjo industrijskih izolacijskih materialov, kot je mineralna volna. Vendar pa je učinkovitost filtracije talilnega pihanega bombaža le približno 25 %. Kako je prišlo do 95-odstotne učinkovitosti filtracije mask N95?
To je ključni korak v proizvodnem procesu medicinskega bombaža, izdelanega s taljenjem – elektrostatična polarizacijska obdelava.
Kot smo pravkar omenili, je učinkovitost filtracije mask povezana z njihovim premerom in gostoto polnila. Če pa je preveč tesno tkana, maska ne bo zračna in uporabnik se bo počutil neprijetno. Če se ne izvede elektrostatična polarizacijska obdelava, je učinkovitost filtracije tkanine, pihane iz taline, ki lahko zmanjša občutek zadušitve, le 25 %.
Kako lahko izboljšamo zračnost in hkrati zagotovimo učinkovitost filtracije?
Leta 1995 je inženirski znanstvenik Peter P. Tsai z Univerze v Tennesseeju prišel na idejo o tehnologiji elektrostatičnega odstranjevanja, ki se uporablja v industrijski filtraciji.
V industriji (kot so tovarniški dimniki) inženirji uporabljajo električno polje za polnjenje delcev in nato z električnim omrežjem posesajo te delce, da filtrirajo izjemno majhne delce.
Uporaba tehnologije elektrostatičnega filtra za filtriranje zraka
Navdihnjeni s to tehnologijo so mnogi ljudje poskušali elektrificirati plastična vlakna, vendar niso bili uspešni. Toda Cai Bingyiju je uspelo. Izumil je metodo za polnjenje plastike, ioniziral zrak in elektrostatično nabil tkanino, pridobljeno s taljenjem, s čimer jo je spremenil v elektret, trajno nabit material, podoben Pikachuju.
Po preoblikovanju v Pikachuja lahko plast talilno pihane tkanine Pikachu ne le doseže 10 plasti brez elektrike, ampak tudi privlači delce s premerom približno 100 nm, kot je COVID-19.
Lahko rečemo, da so bile s Cai Bingyijevo tehnologijo ustvarjene maske N95. Ta tehnologija je zaščitila milijarde življenj ljudi po vsem svetu.
Po naključju se Cai Bingyijeva tehnika elektrostatičnega polnjenja imenuje korona elektrostatično polnjenje, kar je ista vrsta korone kot koronavirus, vendar tukaj korona pomeni korona.
Ko si boste ogledali postopek izdelave medicinskega bombaža, izdelanega s pomočjo taline, boste razumeli njegovo tehnično zahtevnost. Pravzaprav je najtežji del postopka izdelave taline, izdelanega s pomočjo taline, morda mehanska izdelava bombaža.
Marca letos je Markus Müller, direktor prodaje pri podjetju Reicol, nemškem dobavitelju strojev za pihanje iz taline, v intervjuju za NPR izjavil, da stroji za pihanje iz taline zahtevajo visoko natančnost in jih je težko izdelati, da bi zagotovili fina in stabilna vlakna. Čas izdelave in montaže stroja je vsaj 5-6 mesecev, cena posameznega stroja pa lahko doseže 4 milijone dolarjev. Vendar pa imajo številni stroji na trgu neenakomerno raven kakovosti.
Hills, Inc. na Floridi je eden redkih proizvajalcev na svetu, ki lahko izdeluje šobe za opremo za pihanje bombaža iz taline. Timothy Robson, vodja raziskav in razvoja v podjetju, je prav tako izjavil, da ima oprema za pihanje bombaža iz taline visoko raven tehnološke vsebine.
Čeprav Kitajska letno proizvede maske približno 50 % svetovne proizvodnje, s čimer je največja proizvajalka in izvoznica mask, je po podatkih Kitajskega združenja industrijske tekstilne industrije iz februarja nacionalna proizvodnja netkanih tkanin, izdelanih s talilnim pihanjem, manjša od 100.000 ton na leto, kar kaže na znatno pomanjkanje netkanih tkanin, izdelanih s talilnim pihanjem.
Glede na ceno in dobavni rok strojev za proizvodnjo tkanin, izdelanih s talilnim pihanjem, mala podjetja verjetno ne bodo v kratkem času proizvedla velikih količin kvalificiranega bombaža, izdelanega s talilnim pihanjem.
Kako ugotoviti, ali je kupljena maska ustrezna in izdelana iz taljenega bombaža?
Metoda je pravzaprav zelo preprosta, naredite tri korake.
Prvič, ker ima zunanja plast netkane tkanine tipa spunbond v sendvič piškotih vodoodporne lastnosti, morajo biti tudi ustrezno izdelane medicinske maske vodoodporne. Če niso vodoodporne, kako lahko filtrirajo kapljice, ki se razpršijo iz ust? Lahko poskusite zlivati nekaj vode nanje, kot pri tem starejšem bratu.
Drugič, polipropilen se ne vname zlahka in se pri izpostavljenosti vročini stopi, zato bombaž, izdelan iz taline, ne bo gorel. Če ga pečemo z vžigalnikom, se bo taljeni bombaž zvil in odpadel, vendar se ne bo vžgal. Z drugimi besedami, če se srednji sloj maske, ki jo kupite, pri peki z vžigalnikom vname, je to zagotovo ponaredek.
Tretjič, medicinski taljeni bombaž je Pikachu, ki ima statično elektriko, zato lahko pobere majhne koščke papirja.
Seveda, če morate isto masko uporabiti večkrat, ima izumitelj N95, Cai Bingyi, tudi predloge za razkuževanje.
Cai Bingyi je 25. marca letos na spletni strani Univerze v Tennesseeju izjavil, da je učinek elektrostatične polarizacije medicinskih mask in mask N95 zelo stabilen. Tudi če maske 30 minut razkužimo z vročim zrakom pri 70 stopinjah Celzija, to ne vpliva na polarizacijske lastnosti mask. Vendar pa alkohol odnese naboj tkanine, izdelane iz taline, zato maske ne razkužujte z alkoholom.
Mimogrede, zaradi močnih vpojnih, pregradnih, filtracijskih in protiuhajajočih lastnosti bombaža, izdelanega s taljenjem, se iz njega izdelujejo tudi številni ženski izdelki in plenice. Kimberly Clark je bila prva, ki je zaprosila za ustrezne patente.
Dongguan Liansheng Non woven Technology Co., Ltd.je bilo ustanovljeno maja 2020. Gre za obsežno podjetje za proizvodnjo netkanih tkanin, ki združuje raziskave in razvoj, proizvodnjo in prodajo. Proizvaja lahko netkane tkanine PP spunbond različnih barv s širino manj kot 3,2 metra, od 9 gramov do 300 gramov.
Čas objave: 26. oktober 2024