Багато людей знають, що основою хірургічних масок та масок N95 є середній шар – бавовна, виготовлена методом розплавлення.
Якщо ви досі не знаєте, давайте спочатку коротко розглянемо це. Хірургічні маски поділяються на три шари, причому два зовнішні шари - це неткане полотно спанбонд, а середній шар - бавовна, виготовлена методом видування з розплаву. Незалежно від того, чи це неткане полотно спанбонд, чи бавовна, виготовлена методом видування з розплаву, вони виготовлені не з бавовни, а з пластикового поліпропілену (ПП).
Бехнам Пурдейхімі, заступник директора Інституту нетканих матеріалів Університету штату Північна Кароліна та професор матеріалознавства, пояснив, що передній та задній шари нетканого матеріалу на хірургічних масках не мають здатності фільтрувати мікроорганізми. Вони можуть блокувати лише краплі рідини, і лише середній шар бавовни, отриманої методом розплавлення, має функцію фільтрації бактерій.
Фільтрувальна функція нетканого матеріалу, отриманого методом розплавлення.
Фактично, ефективність фільтрації (КФ) волокон визначається їхнім середнім діаметром та щільністю упаковки. Чим менший діаметр волокон, тим вища ефективність фільтрації.
Діаметр волокон бавовни, обробленої методом розплаву, становить приблизно від 0,5 до 10 мікрон, тоді як діаметр волокон шару спанбонд становить близько 20 мікрон. Завдяки надтонким волокнам, бавовна, отримана методом розплаву, має велику площу поверхні та може адсорбувати різні мікрочастинки. Ще більш вражаюче те, що бавовна, отримана методом розплаву, відносно повітропроникна, що робить її гарним матеріалом для виготовлення фільтрів для масок, на відміну від нетканого матеріалу спанбонд.
Давайте розглянемо процес виробництва цих двох видівнеткані тканини.
Під час виготовлення нетканого матеріалу спанбонд поліпропілен плавлять і витягують у шовк, який потім утворює сітку. Порівняно з нетканим матеріалом спанбонд, бавовна, виготовлена методом розплавлення, має набагато досконалішу технологію, і насправді технологія розплавлення наразі є єдиною технологією, що використовується для великомасштабного виробництва волокон мікронного розміру.
Процес виробництва бавовни методом розплавлення
Машина може генерувати високошвидкісний потік гарячого повітря, який розпилюватиме розплавлений поліпропілен з надзвичайно малого отвору сопла розплаву, з таким самим ефектом, як і розпилення.
Туманні ультратонкі волокна збираються на валиках або пластинах, утворюючи неткані матеріали, виготовлені методом розплаву – насправді, натхнення для технології розплаву походить від природи. Ви, мабуть, не знаєте, що природа також виробляє матеріали, виготовлені методом розплаву. Біля вулканічних кратерів часто можна побачити дивні перуки, які є волоссям Пеле, що складається з базальтової магми, що розноситься гарячим вітром вулкана.
У 1950-х роках Військово-морська дослідницька лабораторія США (NRL) вперше використала технологію розплавлення для виробництва волокон для фільтрації радіоактивних матеріалів. Сьогодні технологія розплавлення використовується не лише для виробництва фільтрувальних матеріалів для фільтрації води та газу, але й для виробництва промислових ізоляційних матеріалів, таких як мінеральна вата. Однак ефективність фільтрації самої бавовни, отриманої методом розплавлення, становить лише близько 25%. Як виникла 95% ефективність фільтрації масок N95?
Це вирішальний крок у процесі виробництва медичної бавовни, отриманої методом видування методом розплаву – електростатична поляризаційна обробка.
Як ми щойно згадували, ефективність фільтрації масок залежить від їхнього діаметра та щільності наповнення. Однак, якщо маска сплетена занадто щільно, вона не буде дихати, і користувач відчуватиме дискомфорт. Якщо не провести обробку електростатичною поляризацією, ефективність фільтрації тканини, отриманої методом розплавленого видуву, яка може зменшити відчуття задухи, становитиме лише 25%.
Як ми можемо покращити повітропроникність, забезпечуючи при цьому ефективність фільтрації?
У 1995 році вчений-інженер Пітер П. Цай з Університету Теннессі запропонував ідею технології електростатичного осадження, що використовується в промисловій фільтрації.
У промисловості (наприклад, у заводських димарях) інженери використовують електричне поле для заряджання частинок, а потім за допомогою електричної мережі всмоктують їх, щоб відфільтрувати надзвичайно малі частинки.
Використання технології електростатичних фільтрів для фільтрації повітря
Натхненний цією технологією, багато людей намагалися електризувати пластикові волокна, але безуспішно. Але Цай Бінг'ї зробив це. Він винайшов метод заряджання пластику, іонізуючи повітря та електростатично заряджаючи тканину, отриману методом розплавлення, перетворюючи її на електрет, постійно заряджений матеріал, подібний до Пікачу.
Після перетворення на Пікачу, шар тканини, отриманої методом розплавлення, може не тільки досягати 10 шарів без електрики, але й притягувати частинки діаметром близько 100 нм, такі як COVID-19.
Можна сказати, що завдяки технології Цай Бін'ї були створені маски N95. Ця технологія врятувала життя мільярдів людей у всьому світі.
До речі, техніка електростатичного заряду Цай Бін'ї називається коронним електростатичним зарядом, що є тим самим типом корони, що й коронавірус, але тут корона означає корона.
Після спостереження за процесом виробництва медичної бавовни методом розплавлення, ви зрозумієте його технічну складність. Фактично, найскладнішою частиною процесу виробництва бавовни методом розплавлення, можливо, є механічне виготовлення бавовни методом розплавлення.
У березні цього року Маркус Мюллер, директор з продажу компанії Reicol, німецького постачальника обладнання для видування з розплаву, заявив в інтерв'ю NPR, що для забезпечення високої якості та тонкості волокон машини для видування з розплаву вимагають високої точності та є складними у виробництві. Час виробництва та складання машини становить щонайменше 5-6 місяців, а ціна кожної машини може сягати 4 мільйонів доларів. Однак багато машин на ринку мають нерівномірний рівень якості.
Компанія Hills, Inc. у Флориді є одним з небагатьох виробників у світі, які можуть виготовляти сопла для обладнання для видування бавовни з розплаву. Тімоті Робсон, менеджер з досліджень і розробок компанії, також заявив, що обладнання для видування бавовни з розплаву має високий рівень технологічного змісту.
Хоча щорічне виробництво масок у Китаї становить близько 50% від загальносвітового обсягу, що робить його найбільшим виробником та експортером масок, згідно з даними Китайської асоціації промислової текстильної промисловості за лютий, національне виробництво нетканих матеріалів, отриманих методом розплавлення, становить менше 100 000 тонн на рік, що свідчить про значний дефіцит нетканих матеріалів, отриманих методом розплавлення.
Враховуючи ціну та терміни поставки обладнання для виробництва тканин методом розплавлення, малі підприємства навряд чи зможуть виробляти велику кількість кваліфікованої бавовни методом розплавлення за короткий проміжок часу.
Як визначити, чи придбана маска кваліфікована та виготовлена з бавовни методом розплавлення?
Метод насправді дуже простий, зробіть три кроки.
По-перше, оскільки зовнішній шар нетканого матеріалу спанбонд у сендвіч-печиві має водонепроникні властивості, кваліфіковані медичні маски повинні бути водонепроникними. Якщо вони не водонепроникні, як вони можуть фільтрувати краплі, що розбризкуються з рота? Ви можете спробувати полити їх водою, як цей старший брат.
По-друге, поліпропілен нелегко спалахує та схильний до плавлення під впливом тепла, тому бавовна, виготовлена методом розплавлення, не горить. Якщо запекти її за допомогою запальнички, вона згорнеться та відвалиться, але не загориться. Іншими словами, якщо середній шар маски, яку ви купуєте, загориться під час запікання запальничкою, це точно підробка.
По-третє, медична бавовна, отримана методом розплавлення, – це Пікачу, який має статичну електрику, тому може збирати дрібні шматочки паперу.
Звичайно, якщо вам потрібно використовувати одну й ту саму маску кілька разів, винахідник N95, Цай Бін'ї, також має поради щодо дезінфекції.
25 березня цього року Цай Бін'ї заявив на вебсайті Університету Теннессі, що ефект електростатичної поляризації медичних масок та масок N95 є дуже стабільним. Навіть якщо маски дезінфікувати гарячим повітрям при температурі 70 градусів Цельсія протягом 30 хвилин, це не впливає на поляризаційні властивості масок. Однак спирт забиратиме заряд тканини, виготовленої методом розплавлення, тому не дезінфікуйте маску спиртом.
До речі, завдяки сильним поглинальним, бар'єрним, фільтраційним та запобігаючим протіканню властивостям бавовни, отриманої методом видування з розплаву, з неї також виготовляється багато жіночих виробів та підгузків. Кімберлі Кларк першою подала заявку на відповідні патенти.
Dongguan Liansheng Non Woven Technology Co., Ltd.було засновано у травні 2020 року. Це велике підприємство з виробництва нетканих матеріалів, що об'єднує дослідження та розробки, виробництво та продаж. Воно може виробляти неткані матеріали спанбонд з поліпропілену різних кольорів шириною менше 3,2 метра та вагою від 9 до 300 грамів.
Час публікації: 26 жовтня 2024 р.