Birçok kişi cerrahi maskelerin ve N95 maskelerinin özünün orta katman olan meltblown pamuk olduğunu bilir.
Hala bilmiyorsanız, önce kısaca gözden geçirelim. Cerrahi maskeler üç katmana ayrılır: dıştaki iki katman spunbond nonwoven kumaş, orta katman ise meltblown pamuktur. İster spunbond nonwoven kumaş ister meltblown pamuk olsun, pamuktan değil, plastik polipropilenden (PP) üretilirler.
Kuzey Carolina Eyalet Üniversitesi Dokumasız Malzemeler Enstitüsü müdür yardımcısı ve malzeme bilimi profesörü Behnam Pourdeyhimi, cerrahi maskelerdeki dokusuz kumaşın ön ve arka katmanlarının mikroorganizmaları filtreleme özelliğine sahip olmadığını, yalnızca sıvı damlacıklarını engelleyebildiğini ve meltblown pamuğun yalnızca orta katmanının bakteri filtreleme işlevi gördüğünü açıkladı.
Eriyik üflemeli nonwoven kumaşın filtreleme fonksiyonu.
Aslında, liflerin filtrasyon verimliliği (FE), ortalama çapları ve paketleme yoğunlukları tarafından belirlenir. Lif çapı ne kadar küçükse, filtrasyon verimliliği o kadar yüksek olur.
Eriyik üflemeli pamuk elyaflarının çapı yaklaşık 0,5-10 mikron arasındayken, spunbond katmanlı elyafların çapı yaklaşık 20 mikrondur. Ultra ince lifleri sayesinde, eriyik üflemeli pamuk geniş bir yüzey alanına sahiptir ve çeşitli mikro parçacıkları emebilir. Daha da etkileyici olanı, eriyik üflemeli pamuğun nispeten nefes alabilir olması ve bu sayede maske filtreleri yapmak için iyi bir malzeme olması, spunbond dokusuz kumaşın ise olmamasıdır.
Bu iki tipin üretim sürecine bir göz atalımdokusuz kumaşlar.
Spunbond nonwoven kumaş yapılırken polipropilen eritilir ve ipeğe çekilir, bu da daha sonra bir ağ oluşturur. Spunbond nonwoven kumaşlarla karşılaştırıldığında, meltblown pamuk çok daha gelişmiş bir teknolojiye sahiptir ve aslında meltblown teknolojisi şu anda mikron boyutundaki liflerin büyük ölçekli üretimi için kullanılan tek teknolojidir.
Eriyik üflemeli pamuğun üretim süreci
Makine, son derece küçük açıklıklı eriyik jet nozulundan erimiş polipropileni püskürtecek yüksek hızlı sıcak hava akışı üretebilir ve bu, püskürtme ile aynı etkiyi yaratır
Sisli, ultra ince lifler, eriyik üflemeli dokunmamış kumaşlar oluşturmak için silindirler veya plakalar üzerinde toplanır; aslında eriyik üfleme teknolojisinin ilham kaynağı doğadır. Doğanın eriyik üflemeli malzemeler de ürettiğini muhtemelen bilmiyorsunuzdur. Volkanik kraterlerin yakınında sık sık tuhaf görünümlü peruklar bulunur; bunlar, yanardağın sıcak rüzgarıyla savrulan bazaltik magmadan yapılmış Pele'nin saçlarıdır.
1950'lerde, ABD Deniz Kuvvetleri Araştırma Laboratuvarı (NRL), radyoaktif maddeleri filtrelemek için elyaf üretmek amacıyla meltblown teknolojisini ilk kez kullandı. Günümüzde meltblown teknolojisi yalnızca su ve gaz filtrelemek için filtre malzemeleri üretmekte değil, aynı zamanda mineral yün gibi endüstriyel yalıtım malzemelerinin üretiminde de kullanılmaktadır. Ancak meltblown pamuğun kendi filtreleme verimliliği yalnızca yaklaşık %25'tir. Peki N95 maskelerinin %95 filtreleme verimliliği nasıl ortaya çıktı?
Tıbbi meltblown pamuğun üretim sürecinde kritik bir adım olan elektrostatik polarizasyon işlemidir.
Az önce de belirttiğimiz gibi, maskelerin filtreleme verimliliği çapları ve dolgu yoğunluklarıyla ilişkilidir. Ancak, çok sıkı dokunursa, maske nefes almaz ve kullanıcı rahatsızlık hisseder. Elektrostatik polarizasyon işlemi yapılmazsa, insanların daha az boğulmuş hissetmesini sağlayabilen melt blown kumaşın filtreleme verimliliği yalnızca %25'tir.
Filtrasyon verimliliğini sağlarken nefes alabilirliği nasıl artırabiliriz?
1995 yılında Tennessee Üniversitesi'nden mühendislik bilimci Peter P. Tsai, endüstriyel filtrasyonda kullanılan elektrostatik çöktürme teknolojisi fikrini ortaya attı.
Endüstride (örneğin fabrika bacaları) mühendisler parçacıkları yüklemek için elektrik alanı kullanırlar ve daha sonra son derece küçük parçacıkları filtrelemek için elektrik şebekesini kullanarak parçacıkları emerler.
Havayı filtrelemek için elektrostatik çöktürücü teknolojisinin kullanılması
Bu teknolojiden ilham alan birçok kişi plastik lifleri elektriklendirmeye çalıştı, ancak başarılı olamadı. Ancak Cai Bingyi bunu başardı. Plastiği şarj etmek için bir yöntem icat etti; havayı iyonlaştırdı ve meltblown kumaşı elektrostatik olarak yükleyerek onu Pikachu'ya benzer kalıcı olarak yüklü bir malzeme olan elektret'e dönüştürdü.
Pikachu'ya dönüştürüldükten sonra, Pikachu meltblown kumaşının bir katmanı elektriksiz olarak 10 kata kadar ulaşabildiği gibi, COVID-19 gibi çapı yaklaşık 100 nm olan parçacıkları da çekebiliyor.
Cai Bingyi'nin teknolojisiyle N95 maskelerinin yaratıldığı söylenebilir. Dünya genelinde milyarlarca insanın hayatı bu teknoloji sayesinde korunuyor.
Tesadüfen, Cai Bingyi'nin elektrostatik yükleme tekniğine korona elektrostatik yükleme adı veriliyor ki bu da koronavirüsle aynı tür koronadır, ancak burada korona, korona anlamına gelir.
Tıbbi amaçlı meltblown pamuğun üretim sürecini izledikten sonra, teknik zorluklarını anlayacaksınız. Aslında, meltblown pamuğun üretim sürecinin en zor kısmı, meltblown pamuğun mekanik üretimi olabilir.
Alman meltblown makineleri tedarikçisi Reicol'un satış direktörü Markus Müller, bu yılın Mart ayında NPR'ye verdiği bir röportajda, elyafların ince ve istikrarlı kalitede olmasını sağlamak için meltblown makinelerinin yüksek hassasiyet gerektirdiğini ve üretiminin zor olduğunu belirtti. Bir makinenin üretim ve montaj süresi en az 5-6 ay olup, her bir makinenin fiyatı 4 milyon dolara kadar çıkabiliyor. Ancak piyasadaki birçok makinenin kalite seviyeleri eşit değil.
Florida merkezli Hills, Inc., dünyada meltblown pamuk ekipmanı nozulları üretebilen az sayıdaki üreticiden biridir. Şirketin Ar-Ge müdürü Timothy Robson da meltblown pamuk ekipmanının yüksek düzeyde teknolojik içeriğe sahip olduğunu belirtti.
Çin'in yıllık maske üretimi dünya toplamının yaklaşık %50'sini oluşturmasına ve bu sayede dünyanın en büyük maske üreticisi ve ihracatçısı olmasına rağmen, Çin Endüstriyel Tekstil Endüstrisi Birliği'nin Şubat ayı verilerine göre, ülkedeki meltblown nonwoven kumaş üretimi yılda 100 bin tonun altında olup, meltblown nonwoven kumaşlarda önemli bir kıtlık olduğunu göstermektedir.
Meltblown kumaş üretim makinelerinin fiyatı ve teslim süresi göz önüne alındığında, küçük işletmelerin kısa sürede büyük miktarlarda kaliteli meltblown pamuk üretmesi pek mümkün görünmemektedir.
Satın alınan maskenin kaliteli ve melt blown pamuktan üretildiği nasıl anlaşılır?
Yöntem aslında çok basit, üç adımdan oluşuyor.
Öncelikle, sandviç kurabiyelerdeki spunbond nonwoven kumaşın dış katmanı su geçirmez özelliklere sahip olduğundan, nitelikli tıbbi maskeler su geçirmez olmalıdır. Su geçirmez değillerse, ağızdan püsküren damlacıkları nasıl filtreleyebilirler? Tıpkı bu ağabey gibi üzerine biraz su dökmeyi deneyebilirsiniz.
İkincisi, polipropilen kolay tutuşmaz ve ısıya maruz kaldığında erimeye eğilimlidir, bu nedenle meltblown pamuk yanmaz. Çakmakla pişirilirse, meltblown pamuk yuvarlanıp düşer, ancak alev almaz. Başka bir deyişle, satın aldığınız maskenin orta katmanı çakmakla pişirildiğinde alev alıyorsa, kesinlikle sahtedir.
Üçüncüsü, tıbbi meltblown pamuk olan Pikachu, statik elektriklenme özelliğine sahip olduğundan küçük kağıt parçalarını toplayabiliyor.
Elbette, aynı maskeyi birden fazla kez kullanmanız gerekiyorsa, N95'in mucidi Cai Bingyi'nin de dezenfeksiyon önerileri var.
Cai Bingyi, bu yılın 25 Mart'ında Tennessee Üniversitesi'nin web sitesinde, tıbbi maskelerin ve N95 maskelerinin elektrostatik polarizasyon etkisinin oldukça kararlı olduğunu belirtti. Maskeler 70 santigrat derecede 30 dakika boyunca sıcak hava ile dezenfekte edilse bile, bu durum maskelerin polarizasyon özelliklerini etkilemez. Ancak alkol, eriyik üflemeli kumaşın yükünü taşıyacağından, maskeyi alkolle dezenfekte etmeyin.
Bu arada, meltblown pamuğun güçlü emiciliği, bariyeri, filtrelemesi ve sızıntı önleme özellikleri nedeniyle birçok kadın ürünü ve bezi de bu pamuktan üretilmektedir. Kimberly Clark, konuyla ilgili patent başvurusunda bulunan ilk kişidir.
Dongguan Liansheng Sigara Dokuma Technology Co, Ltd.Mayıs 2020'de kurulmuştur. Ar-Ge, üretim ve satış departmanlarını bünyesinde barındıran büyük ölçekli bir nonwoven kumaş üretim işletmesidir. 9 gramdan 300 grama kadar 3,2 metreden daha az genişliğe sahip çeşitli renklerde PP spunbond nonwoven kumaşlar üretebilmektedir.
Gönderim zamanı: 26 Ekim 2024