Kärnmaterialet i masker för att förebygga epidemier – polypropen

Det huvudsakliga materialet i masker ärpolypropen non-woven-tyg(även känt som non-woven-tyg), vilket är en tunn eller filtliknande produkt tillverkad av textilfibrer genom bindning, fusion eller andra kemiska och mekaniska metoder. Medicinska kirurgiska masker är vanligtvis gjorda av tre lager non-woven-tyg, nämligen spunbond non-woven-tyg S, smältblåst non-woven-tyg M och spunbond non-woven-tyg S, känt som SMS-struktur; Det inre lagret är tillverkat av vanligt non-woven-tyg, vilket har en hudvänlig och fuktabsorberande effekt; Det yttre lagret är tillverkat av vattentätt non-woven-tyg, vilket har funktionen att blockera vätskor och används huvudsakligen för att blockera vätskor som sprayas av bäraren eller andra; Det mellersta filterlagret är vanligtvis tillverkat av smältblåst non-woven-tyg av polypropen som har polariserats elektrostatiskt, vilket kan filtrera bakterier och spela en avgörande roll i blockering och filtrering.

Den automatiserade maskproduktionslinjen förbättrar produktionseffektiviteten avsevärt för masker. Stora rullar av polypropenfiberduk skärs till små rullar och placeras på maskproduktionslinjen. Maskinen ställer in en liten vinkel och smalnar gradvis av och samlar dem från vänster till höger. Maskytan pressas platt med en tablett, och processer som skärning, kantförsegling och pressning utförs. Under drift av automatiserade maskiner tar det i genomsnitt bara cirka 0,5 sekunder för en fabriksmonteringslinje att producera en mask. Efter produktionen desinficeras maskerna med etylenoxid och får sätta sig i 7 dagar innan de förseglas, förpackas, paketeras och skickas för försäljning.

Kärnmaterialet i masker – polypropenfiber

Filterskiktet (M-skiktet) i mitten av medicinska masker är en smältblåst filterduk, som är det viktigaste kärnskiktet, och huvudmaterialet är smältblåst specialmaterial av polypropen. Detta material har egenskaper som ultrahögt flöde, låg flyktighet och smal molekylviktsfördelning. Det bildade filterskiktet har starka filtrerings-, avskärmnings-, isolerings- och oljeabsorptionsegenskaper, vilket kan uppfylla olika standarder för antalet fibrer per ytenhet och ytarea av kärnskiktet i medicinska masker. Ett ton polypropenfiber med hög smältpunkt kan producera nästan 250 000 medicinska skyddsmasker av polypropen N95, eller 900 000 till 1 miljon kirurgiska engångsmasker.

Strukturen hos smältblåsta filtermaterial av polypropen består av många korsande fibrer staplade i slumpmässiga riktningar, med en genomsnittlig fiberdiameter på 1,5~3 μm, ungefär 1/30 av diametern på ett människohårstrå. Filtreringsmekanismen hos smältblåsta filtermaterial av polypropen omfattar huvudsakligen två aspekter: mekanisk barriär och elektrostatisk adsorption. På grund av de ultrafina fibrerna, den stora specifika ytan, den höga porositeten och den lilla genomsnittliga porstorleken har smältblåsta filtermaterial av polypropen goda bakteriella barriär- och filtreringseffekter. Smältblåsta filtermaterial av polypropen har funktionen av elektrostatisk adsorption efter elektrostatisk behandling.

Storleken på det nya coronaviruset är mycket liten, cirka 100 nm (0,1 μm), men viruset kan inte existera självständigt. Det finns huvudsakligen i sekret och droppar vid nysning, och droppstorleken är cirka 5 μm. När virusinnehållande droppar närmar sig det smältblåsta tyget adsorberas de elektrostatiskt på ytan, vilket hindrar dem från att tränga in i det täta mellanlagret och uppnå en barriäreffekt. På grund av att viruset är mycket svårt att lossna från rengöring efter att ha fångats upp av ultrafina elektrostatiska fibrer, och tvättning kan också skada den elektrostatiska sugförmågan, kan denna typ av mask endast användas en gång.

Förståelse av polypropylenfiber

Polypropenfiber, även känd som PP-fiber, kallas allmänt polypropen i Kina. Polypropenfiber är en fiber som framställs genom att polymerisera propen som råmaterial för att syntetisera polypropen, och sedan genomgå en serie spinnprocesser. De viktigaste varianterna av polypropen inkluderar polypropenfilament, korta polypropenfibrer, splittade polypropenfibrer, expanderade polypropenfilament (BCF), industriellt polypropengarn, non-woven polypropentyg, cigaretttågor av polypropen, etc.

Polypropenfiber används huvudsakligen till mattor (mattbas och mocka), dekorativa tyger, möbeltyger, olika repremsor, fisknät, oljeabsorberande filt, förstärkningsmaterial för byggnader, förpackningsmaterial och industrityger som filterduk, påsduk etc. Polypropen kan användas som cigarettfilter och non-woven sanitetsmaterial etc. Ultrafina polypropenfibrer kan användas för att producera exklusiva klädtyger. Täcket av polypropenhålfibrer är lätt, varmt och har god elasticitet.

Utvecklingen av polypropenfiber

Polypropenfiber är en fibersort som började industriellt produceras på 1960-talet. År 1957 utvecklade den italienska producenten Natta et al. först isotaktisk polypropen och uppnådde industriell produktion. Kort därefter använde företaget Montecatini den för produktion av polypropenfibrer. 1958-1960 använde företaget polypropen för fiberproduktion och döpte den till Meraklon. Därefter började produktionen även ske i USA och Kanada. Efter 1964 utvecklades polypropenfilmssplittfibrer för buntning och tillverkades till textilfibrer och mattgarner genom tunnfilmsfibrillering.
På 1970-talet förbättrade kortdistansspinningsprocessen och utrustningen produktionsprocessen för polypropenfibrer. Samtidigt började expanderade kontinuerliga filament användas i mattindustrin, och produktionen av polypropenfibrer utvecklades snabbt. Efter 1980 förbättrade utvecklingen av polypropen och nya tekniker för tillverkning av polypropenfibrer, särskilt uppfinningen av metallocenkatalysatorer, kvaliteten på polypropenharts avsevärt. Tack vare förbättringen av dess stereoregularitet (isotropi upp till 99,5 %) har den inneboende kvaliteten hos polypropenfibrer förbättrats kraftigt.
I mitten av 1980-talet ersatte ultrafina polypropenfibrer vissa bomullsfibrer för textiltyger och non-woven-tyger. För närvarande är forskning och utveckling av polypropenfibrer också ganska aktiv i olika länder runt om i världen. Populariseringen och förbättringen av differentierad fiberproduktionsteknik har kraftigt utökat användningsområdena för polypropenfibrer.

Strukturen av polypropenfibrer

Polypropylen är en stor molekyl med kolatomer som huvudkedja. Beroende på metylgruppernas rumsliga arrangemang finns det tre typer av tredimensionella strukturer: slumpmässiga, isoregelbundna och metaregelbundna. Kolatomerna på huvudkedjan i polypropylenmolekyler är i samma plan, och deras sidometylgrupper kan vara arrangerade i olika rumsliga arrangemang på och under huvudkedjans plan.
Vid produktion av polypropenfibrer används isotaktisk polypropen med en isotropi större än 95 %, vilket har hög kristallinitet. Dess struktur är en regelbunden spiralkedja med tredimensionell regelbundenhet. Molekylens huvudkedja består av tvinnade kedjor av kolatomer i samma plan, och sidometylgrupperna är på samma sida av huvudkedjeplanet. Denna kristallisation är inte bara en regelbunden struktur av individuella kedjor, utan har också regelbunden kedjestapling i rät vinkel mot kedjeaxeln. Kristalliniteten hos primära polypropenfibrer är 33 % ~ 40 %. Efter sträckning ökar kristalliniteten till 37 % ~ 48 %. Efter värmebehandling kan kristalliniteten nå 65 % ~ 75 %.

Polypropenfibrer tillverkas vanligtvis med smältspinningsmetoden. I allmänhet är fibrerna släta och raka i längdriktningen, utan ränder, och har ett cirkulärt tvärsnitt. De spinns också till oregelbundna fibrer och kompositfibrer.

Prestandaegenskaper för polypropenfibrer

Konsistens

Polypropens främsta egenskap är dess lätta textur, med en densitet på 0,91 g/cm³, vilket är lättare än vatten och bara 60 % av bomullens vikt. Det är den lättaste densitetsvarianten bland vanliga kemiska fibrer, 20 % lättare än nylon, 30 % lättare än polyester och 40 % lättare än viskosfiber. Den är lämplig för tillverkning av vattensportkläder.

Fysiska egenskaper

Polypropen har hög hållfasthet och en brottöjning på 20–80 %. Hållfastheten minskar med ökande temperatur, och polypropen har en hög initial modul. Dess elastiska återhämtningsförmåga liknar nylon 66 och polyester, och är bättre än akryl. Särskilt dess snabba elastiska återhämtningsförmåga är större, så polypropentyg är också mer slitstarkt. Polypropentyg är inte benäget att skrynkla, därför är det hållbart, klädstorleken är relativt stabil och deformeras inte lätt.

Fuktabsorption och färgningsprestanda

Bland syntetfibrer har polypropen den sämsta fuktabsorptionen, med nästan ingen fuktåtervinning under normala atmosfäriska förhållanden. Därför är dess torra och våta styrka samt brotthållfasthet nästan lika, vilket gör den särskilt lämplig för tillverkning av fisknät, rep, filterdukar och desinficerande gasbindor för medicin. Polypropen är benägen att bli statisk elektricitet och noppor under användning, med låg krympningshastighet. Tyget är lätt att tvätta och torka snabbt, och är relativt styvt. På grund av sin dåliga fuktabsorption och fyllighet vid användning blandas polypropen ofta med fibrer med hög fuktabsorption när den används i klädtyger.
Polypropen har en regelbunden makromolekylär struktur och hög kristallinitet, men saknar funktionella grupper som kan binda till färgämnesmolekyler, vilket gör färgning svår. Vanliga färgämnen kan inte färga det. Användning av dispergerade färgämnen för att färga polypropen kan bara resultera i mycket ljusa färger och dålig färgbeständighet. Förbättring av polypropens färgningsprestanda kan uppnås genom metoder som ympsampolymerisation, original flytande färgning och modifiering av metallföreningar.

Kemiska egenskaper

Polypropen har utmärkt motståndskraft mot kemikalier, insektsangrepp och mögel. Dess stabilitet mot syra, alkali och andra kemiska agens är överlägsen andra syntetiska fibrer. Polypropen har god motståndskraft mot kemisk korrosion, med undantag för koncentrerad salpetersyra och koncentrerad kaustiksoda. Den har god motståndskraft mot syra och alkali, vilket gör den lämplig att använda som filtermaterial ochförpackningsmaterial.Dess stabilitet mot organiska lösningsmedel är dock något dålig.

Värmebeständighet

Polypropen är en termoplastisk fiber med lägre mjukningspunkt och smältpunkt än andra fibrer. Mjukningstemperaturen är 10-15 ℃ lägre än smältpunkten, vilket resulterar i dålig värmebeständighet. Under färgning, ytbehandling och användning av polypropen är det nödvändigt att vara uppmärksam på temperaturkontroll för att undvika plastisk deformation. Vid uppvärmning i torra förhållanden (t.ex. temperaturer över 130 ℃) kommer polypropen att spricka på grund av oxidation. Därför tillsätts ofta anti-aging-medel (värmestabilisator) vid produktion av polypropenfiber för att förbättra polypropenfiberns stabilitet. Men polypropen har bättre motståndskraft mot fukt och värme. Koka i kokande vatten i flera timmar utan att deformeras.

Övriga prestanda

Polypropen har dålig ljus- och väderbeständighet, är benägen att åldras, är inte stryktålig och bör förvaras borta från ljus och värme. Anti-aging-egenskaperna kan dock förbättras genom att tillsätta anti-aging-medel under spinningen. Dessutom har polypropen god elektrisk isolering, men den är benägen att utveckla statisk elektricitet under bearbetning. Polypropen är inte lätt att bränna. När fibrerna krymper och smälter i en låga kan lågan slockna av sig själv. När den brinner bildas ett transparent hårt block med en svag asfaltlukt.

Dongguan Liansheng Non Woven Technology Co., Ltd.grundades i maj 2020. Det är ett storskaligt företag för produktion av non-woven-tyger som integrerar forskning och utveckling, produktion och försäljning. Det kan producera olika färger av PP spunbond non-woven-tyger med en bredd på mindre än 3,2 meter, från 9 gram till 300 gram.