З якого матеріалу виготовлена ​​маска? Що таке N95?

Після епідемії нового коронавірусу все більше людей усвідомили важливу роль масок. Отже, ці наукові знання про маски... Чи знаєте ви?

Як вибрати маску?

Щодо дизайну, якщо ранжувати їх за пріоритетом власних захисних можливостей користувача (від високого до низького): маски N95 > хірургічні маски > звичайні медичні маски > звичайні бавовняні маски.

Для пневмонії, спричиненої новим коронавірусом, медичні хірургічні маски та маски з фільтрацією нежирних частинок більше або дорівнює 95%, такі як N95, KN95, DS2, FFP2, мають очевидний блокувальний ефект.

Класифікація медичних масок

Наразі медичні маски в Китаї в основному поділяються на три типи: медичні захисні маски з найвищим рівнем захисту, медичні хірургічні маски, що зазвичай використовуються в інвазивних операційних середовищах, таких як операційні, та одноразові медичні маски звичайного рівня.

Матеріал медичних масок

Зазвичай ми кажемо, що маски виготовлені з нетканого матеріалу, який є нетканим матеріалом порівняно з текстилем. Він складається з орієнтованих або випадкових волокон. Зокрема, для масок вся сировина - поліпропілен (ПП), а медичні маски зазвичай мають багатошарову структуру, яку зазвичай називають SMS-структурою.

Хімічні знання

Поліпропілен, також відомий як ПП, — це безбарвна, без запаху, нетоксична та напівпрозора тверда речовина, що утворюється в результаті полімеризації пропілену. Молекулярна формула — [CH2CH (CH3)]n-. Поліпропілен широко використовується у виробництві волокнистих виробів, таких як одяг та ковдри, медичне обладнання, автомобілі, велосипеди, деталі, конвеєрні трубопроводи, хімічні контейнери, а також використовується в упаковці харчових продуктів та ліків.

З точки зоруматеріали для масок, спеціальний матеріал з поліпропілену з високою температурою плавлення став найкращим вибором, виробляючи поліпропіленові вироби з масовою витратою розплаву 33-41 г/хв, що відповідає стандарту санітарного поліпропіленового нетканого матеріалу.

Нетканий матеріал, виготовлений зі спеціального поліпропіленового нетканого матеріалу, може бути використаний для одноразових хірургічних халатів, простирадл, масок, чохлів, прокладок, що вбирають рідину, та інших медичних та оздоровчих виробів. Серед них неткані маски виготовлені з двох шарів волокнистого нетканого матеріалу, спеціально використовуваного для медичних та оздоровчих цілей, з додатковим шаром фільтруючої тканини-спрей з фільтраційним та антибактеріальним ефектом понад 99,999%, доданим посередині, який зварюється ультразвуковими хвилями.

Медична маска проти вірусу

Маски, що можуть забезпечити захист від вірусів, в основному включають медичні хірургічні маски та маски N95. Згідно з національним стандартом YY 0469-2004 «Технічні вимоги до медичних хірургічних масок», важливими технічними показниками, яким повинні відповідати медичні хірургічні маски, є ефективність фільтрації, ефективність бактеріальної фільтрації та опір диханню:

Ефективність фільтрації: за умови швидкості потоку повітря (30 ± 2) л/хв ефективність фільтрації аерозолю хлориду натрію з середнім діаметром (0,24 ± 0,06) мкм в аеродинаміці становить не менше 30%;

Ефективність бактеріальної фільтрації: за певних умов ефективність фільтрації аерозолів Staphylococcus aureus із середнім діаметром частинок (3 ± 0,3) мкм повинна бути не менше 95%;

Опір диханню: За умови ефективності фільтрації та швидкості потоку опір вдиху не перевищує 49 Па, а опір видиху не перевищує 29,4 Па.

Другим критерієм забезпечення ефективності бактеріальної фільтрації є те, що ефективність фільтрації бактеріальних аерозолів Staphylococcus aureus не повинна бути меншою за 95%, що є походженням концепції N95. Тому, хоча маски N95 не є медичними масками, вони відповідають стандарту ефективності фільтрації 95% і можуть краще прилягати до обличчя людини, тому вони також можуть відігравати важливу роль у профілактиці вірусів.

Неткане полотно, отримане методом розплавлення

Основним матеріалом, який забезпечує фільтрацію вірусів у цих двох типах масок, є надзвичайно тонкий та електростатичний внутрішній шар фільтруючої тканини – неткане полотно, виготовлене методом розплавлення.

Основним матеріалом нетканого полотна, отриманого методом видування з розплаву, є поліпропілен, який являє собою надтонку електростатичну волокнисту тканину, здатну вловлювати пил. Коли краплі, що містять вірус пневмонії, наближаються до нетканого полотна, отриманого методом видування з розплаву, вони електростатично адсорбуються на його поверхні та не можуть пройти крізь нього.

Це принцип ізоляції бактерій цим матеріалом. Після захоплення надтонкими електростатичними волокнами пил надзвичайно важко видалити під час очищення, а миття водою також може пошкодити здатність до електростатичного всмоктування. Тому цей тип маски можна використовувати лише один раз. Підходящі рівні фільтрації методом розплавлення для плоских масок включають: звичайний рівень, BFE95 (ефективність фільтрації 95%), BFE99 (ефективність фільтрації 99%), VFE95 (ефективність фільтрації 99%), PFE95 (ефективність фільтрації 99%), KN90 (ефективність фільтрації 90%).

Специфічний склад

Медичні хірургічні маски зазвичай виготовляються з трьох шарів нетканого матеріалу. Матеріал - це нетканий матеріал спанбонд + нетканий матеріал мелтблаун +неткане полотно спанбондКороткі волокна також можна використовувати в одному шарі для покращення текстури шкіри, а саме: гарячекатаний нетканий матеріал ES + нетканий матеріал мелтблаун + нетканий матеріал спанбонд. Зовнішній шар маски призначений для запобігання крапельному потоку, середній шар фільтрується, а матеріал з пам'яттю поглинає вологу. Тканини мелтблаун зазвичай вибираються вагою 20 грамів.

Маска чашечного типу N95 виготовлена ​​з голкопробивної бавовни, тканини методом розплавлення та нетканого матеріалу. Тканина методом розплавлення зазвичай важить 40 грамів або навіть більше, і завдяки товщині голкопробивної бавовни вона виглядає товстішою, ніж плоскі маски, а її захисний ефект може сягати щонайменше 95%.

У національному стандарті GB/T 32610 для масок не зазначено кілька шарів масок. Якщо це медична маска, вона повинна мати щонайменше 3 шари, що ми називаємо SMS (2 шари S-шару та 1 шар M-шару). Наразі найбільша кількість шарів у Китаї становить 5, що називається SMMMS (2 шари S-шару та 3 шари M-шару). Виготовити маски нескладно, але важко виготовити тканину SMMMS. Ціна імпортного обладнання для нетканого полотна перевищує 100 мільйонів юанів.

Тут S позначає шар спанбонд, який має відносно грубий діаметр волокна близько 20 мікрометрів (мкм). Двошаровий Sшар спанбондув основному підтримує всю структуру нетканого матеріалу та не має суттєвого впливу на бар'єрні властивості.

Найважливішим шаром всередині маски є бар'єрний шар або шар мелтблауну M. Діаметр волокна шару мелтблауну відносно тонкий, близько 2 мікрометрів (мкм), тому він становить лише одну десяту діаметра шару спанбонд. Це відіграє вирішальну роль у запобіганні проникненню бактерій та крові.

Якщо шарів S спанбонду забагато, маска стане твердішою, тоді як якщо шарів M мелтблаунду забагато, дихання буде ускладнено. Тому за складністю дихання в масці можна оцінити її ізоляційний ефект. Чим важче дихати, тим кращий ізоляційний ефект. Однак, якщо шар M стає тонкою плівкою, вона фактично не дихає, і віруси блокуються, але люди також не можуть дихати. Отже, це також технічна проблема.

Щоб краще проілюструвати це питання, ми порівняємо волокно шару S, волокно шару M, отриманого методом мелтблауну, та волосся на наступному рисунку. Для волосся діаметром 1/3 він близький до волокна шару спанбонд, тоді як для волосся діаметром 1/30 він близький до волокна шару M, отриманого методом мелтблауну. Звичайно, дослідники все ще розробляють тонші волокна, щоб забезпечити кращі антибактеріальні та бар'єрні властивості.

Як згадувалося раніше, чим тонший шар M, тим більше він може блокувати проникнення дрібних частинок, таких як бактерії. Наприклад, N95 означає здатність блокувати 95% дрібних частинок (0,3 мікрона) за нормальних умов. Згідно з національним стандартом GB/T 19083 для медичних захисних масок, ефективність фільтрації маски для немасляних частинок відповідає вимогам, наведеним у таблиці нижче, при швидкості потоку газу 85 л/хв.
Таблиця 1: Рівні фільтрації медичних захисних масок

З наведеного вище пояснення, N95 насправді є 5-шаровою маскою, виготовленою з поліпропіленового нетканого матеріалу SMMMS, яка може фільтрувати 95% дрібних частинок.

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.