เมื่อคุณเข้าใจแล้วว่าการทำวัสดุแกนของหน้ากากนั้นยากเพียงใด คุณจะรู้วิธีแยกแยะหน้ากากปลอม

หลายๆ คนคงทราบดีว่าแกนหลักของหน้ากากอนามัยและหน้ากาก N95 อยู่ที่ชั้นกลาง ซึ่งก็คือผ้าฝ้ายเมลต์โบลน

หากคุณยังไม่รู้ ลองมาทบทวนกันสั้นๆ ก่อน หน้ากากอนามัยทางการแพทย์แบ่งออกเป็นสามชั้น โดยสองชั้นด้านนอกเป็นผ้าสปันบอนด์แบบไม่ทอ และชั้นกลางเป็นผ้าฝ้ายเมลต์โบลน ไม่ว่าจะเป็นผ้าสปันบอนด์แบบไม่ทอหรือผ้าฝ้ายเมลต์โบลน ก็ไม่ได้ทำจากผ้าฝ้าย แต่ทำจากพลาสติกโพลีโพรพิลีน (PP)

เบห์นัม พูร์เดย์ฮิมี รองผู้อำนวยการสถาบันวัสดุไม่ทอ มหาวิทยาลัยรัฐนอร์ทแคโรไลนา และศาสตราจารย์ด้านวัสดุศาสตร์ อธิบายว่าชั้นผ้าไม่ทอด้านหน้าและด้านหลังของหน้ากากอนามัยทางการแพทย์ไม่มีความสามารถในการกรองจุลินทรีย์ ทำได้เพียงกรองละอองของเหลวเท่านั้น และมีเพียงชั้นกลางที่ทำจากผ้าฝ้ายเมลต์โบลนเท่านั้นที่ทำหน้าที่กรองแบคทีเรีย

ฟังก์ชั่นการกรองผ้าไม่ทอแบบเมลต์โบลน

ในความเป็นจริง ประสิทธิภาพการกรอง (FE) ของเส้นใยถูกกำหนดโดยเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยและความหนาแน่นของเส้นใย ยิ่งเส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นใยเล็กลง ประสิทธิภาพการกรองก็จะยิ่งสูงขึ้น

เส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นใยฝ้ายที่ผ่านกระบวนการเมลต์โบลนสำเร็จรูปอยู่ที่ประมาณ 0.5-10 ไมครอน ในขณะที่เส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นใยชั้นสปันบอนด์อยู่ที่ประมาณ 20 ไมครอน เนื่องจากเส้นใยมีความละเอียดมาก ฝ้ายเมลต์โบลนจึงมีพื้นที่ผิวสัมผัสขนาดใหญ่และสามารถดูดซับอนุภาคขนาดเล็กต่างๆ ได้ สิ่งที่น่าประทับใจยิ่งกว่าคือฝ้ายเมลต์โบลนระบายอากาศได้ค่อนข้างดี ทำให้เป็นวัสดุที่ดีสำหรับทำแผ่นกรองหน้ากาก ในขณะที่ผ้าสปันบอนด์แบบไม่ทอกลับระบายอากาศไม่ได้

มาดูขั้นตอนการผลิตของทั้งสองประเภทนี้กันผ้าไม่ทอ.

ในการผลิตผ้าสปันบอนด์แบบไม่ทอ โพลีโพรพีลีนจะถูกหลอมและดึงให้กลายเป็นผ้าไหม ซึ่งจะกลายเป็นตาข่าย เมื่อเปรียบเทียบกับผ้าสปันบอนด์แบบไม่ทอแล้ว ผ้าฝ้ายเมลต์โบลนมีเทคโนโลยีที่ล้ำหน้ากว่ามาก และในความเป็นจริง เทคโนโลยีเมลต์โบลนเป็นเทคโนโลยีเดียวในปัจจุบันที่ใช้สำหรับการผลิตเส้นใยขนาดไมครอนในปริมาณมาก

กระบวนการผลิตฝ้ายเมลต์โบลน

เครื่องนี้สามารถสร้างกระแสลมร้อนความเร็วสูงซึ่งจะพ่นโพลีโพรพีลีนหลอมเหลวจากหัวฉีดละลายที่มีช่องเปิดเล็กมาก โดยให้ผลเช่นเดียวกับการพ่น

เส้นใยละเอียดพิเศษที่ฟุ้งกระจายจับตัวกันเป็นฝอยบนลูกกลิ้งหรือแผ่นใยสังเคราะห์ ก่อตัวเป็นผ้าใยสังเคราะห์ชนิดไม่ทอที่ผ่านกระบวนการเมลต์โบลน อันที่จริงแล้ว แรงบันดาลใจของเทคโนโลยีเมลต์โบลนมาจากธรรมชาติ คุณอาจไม่รู้ว่าธรรมชาติก็ผลิตวัสดุเมลต์โบลนเช่นกัน มักจะมีวิกผมรูปร่างแปลก ๆ อยู่ใกล้กับปล่องภูเขาไฟ ซึ่งก็คือผมของเปเล่ ซึ่งทำจากหินหนืดบะซอลต์ที่ถูกพัดพาไปตามลมร้อนของภูเขาไฟ

ในช่วงทศวรรษ 1950 ห้องปฏิบัติการวิจัยกองทัพเรือสหรัฐฯ (NRL) ได้นำเทคโนโลยีเมลต์โบลนมาใช้เป็นครั้งแรกในการผลิตเส้นใยสำหรับกรองสารกัมมันตรังสี ปัจจุบัน เทคโนโลยีเมลต์โบลนไม่เพียงแต่ใช้ในการผลิตวัสดุกรองสำหรับกรองน้ำและก๊าซเท่านั้น แต่ยังใช้ในการผลิตวัสดุฉนวนในอุตสาหกรรม เช่น ใยแร่อีกด้วย อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพการกรองของฝ้ายเมลต์โบลนเองนั้นมีเพียงประมาณ 25% เท่านั้น แล้วประสิทธิภาพการกรอง 95% ของหน้ากาก N95 เกิดขึ้นได้อย่างไร

นี่เป็นขั้นตอนสำคัญในกระบวนการผลิตผ้าฝ้ายเมลต์โบลนทางการแพทย์โดยใช้กระบวนการโพลาไรเซชันแบบไฟฟ้าสถิต

อย่างที่กล่าวไปแล้ว ประสิทธิภาพการกรองของหน้ากากขึ้นอยู่กับขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางและความหนาแน่นของเนื้อผ้า อย่างไรก็ตาม หากทอแน่นเกินไป หน้ากากจะไม่สามารถระบายอากาศได้ และผู้สวมใส่จะรู้สึกไม่สบายตัว หากไม่ผ่านกระบวนการโพลาไรเซชันแบบไฟฟ้าสถิต ประสิทธิภาพการกรองของผ้าเมลต์โบลนที่ทำให้รู้สึกหายใจไม่ออกจะเหลือเพียง 25% เท่านั้น

เราจะปรับปรุงการระบายอากาศได้อย่างไรพร้อมทั้งยังมั่นใจได้ถึงประสิทธิภาพในการกรองอีกด้วย

ในปีพ.ศ. 2538 นักวิทยาศาสตร์ด้านวิศวกรรม Peter P. Tsai จากมหาวิทยาลัยเทนเนสซี ได้คิดค้นเทคโนโลยีการตกตะกอนไฟฟ้าสถิตที่ใช้ในการกรองในอุตสาหกรรม

ในอุตสาหกรรม (เช่น ปล่องไฟของโรงงาน) วิศวกรใช้สนามไฟฟ้าเพื่อชาร์จอนุภาค แล้วใช้กริดไฟฟ้าเพื่อดูดอนุภาคเหล่านั้นขึ้นมาเพื่อกรองอนุภาคขนาดเล็กมากๆ ออกไป

ใช้เทคโนโลยีเครื่องกรองไฟฟ้าสถิตเพื่อกรองอากาศ

ด้วยแรงบันดาลใจจากเทคโนโลยีนี้ หลายคนจึงพยายามเปลี่ยนเส้นใยพลาสติกให้เป็นไฟฟ้า แต่ก็ไม่ประสบความสำเร็จ แต่ไช่ ปิงอี้ทำได้ เขาคิดค้นวิธีการชาร์จพลาสติก ทำให้เกิดไอออนในอากาศ และประจุไฟฟ้าสถิตบนผ้าเมลต์โบลน เปลี่ยนผ้าให้กลายเป็นอิเล็กเตรต วัสดุที่มีประจุไฟฟ้าถาวรคล้ายกับปิกาจู

หลังจากที่กลายร่างเป็นปิกาจูแล้ว ผ้าเมลต์โบลนของปิกาจูไม่เพียงแต่จะทะลุ 10 ชั้นได้โดยไม่ต้องใช้ไฟฟ้า แต่ยังดึงดูดอนุภาคที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 100 นาโนเมตร เช่น COVID-19 ได้อีกด้วย

เรียกได้ว่าเทคโนโลยีของ Cai Bingyi ได้สร้างหน้ากาก N95 ขึ้นมา ชีวิตของผู้คนหลายพันล้านคนทั่วโลกได้รับการปกป้องด้วยเทคโนโลยีนี้
โดยบังเอิญ เทคนิคการชาร์จไฟฟ้าสถิตของ Cai Bingyi เรียกว่า การชาร์จไฟฟ้าสถิตโคโรนา ซึ่งเป็นโคโรนาประเภทเดียวกับไวรัสโคโรนา แต่ในที่นี้ โคโรนาก็หมายถึงโคโรนา

หลังจากได้ชมกระบวนการผลิตฝ้ายเมลต์โบลนเกรดทางการแพทย์แล้ว คุณจะเข้าใจถึงความยากลำบากทางเทคนิคของมัน อันที่จริง ส่วนที่ยากที่สุดของกระบวนการผลิตฝ้ายเมลต์โบลนอาจเป็นการผลิตฝ้ายเมลต์โบลนด้วยเครื่องจักร

ในเดือนมีนาคมปีนี้ มาร์คัส มุลเลอร์ ผู้อำนวยการฝ่ายขายของ Reicol ผู้จัดจำหน่ายเครื่องจักรเมลต์โบลนจากเยอรมนี ได้ให้สัมภาษณ์กับ NPR ว่า เพื่อให้มั่นใจว่าเส้นใยมีความละเอียดและคุณภาพคงที่ เครื่องจักรเมลต์โบลนจึงต้องการความแม่นยำสูงและผลิตได้ยาก เครื่องจักรแต่ละเครื่องใช้เวลาในการผลิตและประกอบอย่างน้อย 5-6 เดือน และราคาอาจสูงถึง 4 ล้านดอลลาร์สหรัฐฯ อย่างไรก็ตาม เครื่องจักรหลายเครื่องในท้องตลาดมีระดับคุณภาพที่ไม่สม่ำเสมอ

บริษัท Hills, Inc. ในรัฐฟลอริดา เป็นหนึ่งในผู้ผลิตไม่กี่รายในโลกที่สามารถผลิตหัวฉีดอุปกรณ์ฝ้ายเมลต์โบลนได้ ทิโมธี ร็อบสัน ผู้จัดการฝ่ายวิจัยและพัฒนาของบริษัท ยังกล่าวอีกว่า อุปกรณ์ฝ้ายเมลต์โบลนมีเทคโนโลยีขั้นสูง

แม้ว่าปริมาณการผลิตหน้ากากอนามัยประจำปีของจีนจะคิดเป็นประมาณ 50% ของปริมาณการผลิตหน้ากากอนามัยทั้งหมดของโลก ทำให้จีนเป็นผู้ผลิตและส่งออกหน้ากากอนามัยรายใหญ่ที่สุด แต่ตามข้อมูลจากสมาคมอุตสาหกรรมสิ่งทออุตสาหกรรมแห่งประเทศจีนในเดือนกุมภาพันธ์ พบว่าปริมาณการผลิตผ้าไม่ทอแบบเมลต์โบลนของประเทศน้อยกว่า 100,000 ตันต่อปี ซึ่งบ่งชี้ถึงปัญหาการขาดแคลนผ้าไม่ทอแบบเมลต์โบลนอย่างมาก

เมื่อพิจารณาถึงราคาและระยะเวลาในการจัดส่งเครื่องจักรผลิตผ้าเมลต์โบลน ธุรกิจขนาดเล็กไม่น่าจะสามารถผลิตฝ้ายเมลต์โบลนที่ผ่านการรับรองคุณภาพในปริมาณมากได้ในช่วงเวลาสั้นๆ

จะตรวจสอบได้อย่างไรว่าหน้ากากที่ซื้อมามีคุณสมบัติและทำจากผ้าฝ้ายเมลต์โบลนหรือไม่

วิธีการนี้ง่ายมากจริงๆ ทำตาม 3 ขั้นตอน

ประการแรก เนื่องจากชั้นนอกของผ้าสปันบอนด์แบบไม่ทอในคุกกี้แซนด์วิชมีคุณสมบัติกันน้ำ หน้ากากอนามัยทางการแพทย์ที่ผ่านการรับรองจึงควรกันน้ำได้ หากไม่กันน้ำ แล้วจะกรองละอองฝอยที่พ่นออกมาจากปากได้อย่างไร ลองเทน้ำลงไปเหมือนพี่ใหญ่คนนี้ดูสิ

ประการที่สอง โพลีโพรพิลีนไม่ติดไฟง่ายและละลายได้ง่ายเมื่อโดนความร้อน ดังนั้นผ้าฝ้ายเมลต์โบลนจึงไม่ไหม้ หากนำไปอบด้วยไฟแช็ก ผ้าฝ้ายเมลต์โบลนจะม้วนตัวและหลุดออก แต่จะไม่ติดไฟ กล่าวอีกนัยหนึ่ง หากชั้นกลางของหน้ากากที่คุณซื้อมาติดไฟเมื่อนำไปอบด้วยไฟแช็ก แสดงว่าหน้ากากนั้นเป็นของปลอมอย่างแน่นอน

ประการที่สาม สำลีเมลต์โบลนทางการแพทย์คือ ปิกาจู ซึ่งมีไฟฟ้าสถิต จึงสามารถหยิบเศษกระดาษเล็กๆ ได้

แน่นอนว่าหากคุณจำเป็นต้องใช้หน้ากากอนามัยแบบเดียวกันหลายครั้ง ผู้คิดค้น N95 อย่าง Cai Bingyi ก็มีคำแนะนำเรื่องการฆ่าเชื้อเช่นกัน

เมื่อวันที่ 25 มีนาคม ปีนี้ ไช่ ปิงอี้ ระบุบนเว็บไซต์ของมหาวิทยาลัยเทนเนสซีว่า ประสิทธิภาพการโพลาไรซ์ไฟฟ้าสถิตของหน้ากากอนามัยทางการแพทย์และหน้ากาก N95 มีความเสถียรสูง แม้จะฆ่าเชื้อด้วยลมร้อนที่อุณหภูมิ 70 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 30 นาที ก็ไม่ส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพการโพลาไรซ์ของหน้ากากอนามัย อย่างไรก็ตาม แอลกอฮอล์จะดูดซับประจุไฟฟ้าของผ้าเมลต์โบลน ดังนั้นไม่ควรฆ่าเชื้อหน้ากากอนามัยด้วยแอลกอฮอล์

อย่างไรก็ตาม เนื่องจากฝ้ายเมลต์โบลนมีคุณสมบัติดูดซับ ซึมซับ กรอง และป้องกันการรั่วซึมได้ดี จึงทำให้ผลิตภัณฑ์และผ้าอ้อมสตรีจำนวนมากจึงผลิตจากฝ้ายเมลต์โบลนเช่นกัน คิมเบอร์ลี คลาร์ก เป็นคนแรกที่ยื่นขอจดสิทธิบัตรที่เกี่ยวข้อง

ตงกวน Liansheng ไม่ทอเทคโนโลยี จำกัดก่อตั้งขึ้นในเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2563 เป็นบริษัทผลิตผ้าไม่ทอขนาดใหญ่ที่บูรณาการการวิจัยและพัฒนา การผลิต และการจัดจำหน่ายเข้าด้วยกัน สามารถผลิตผ้าไม่ทอ PP สปันบอนด์หลากสีที่มีความกว้างน้อยกว่า 3.2 เมตร ตั้งแต่ 9 กรัม ถึง 300 กรัม