Nhiều người biết rằng lõi của khẩu trang phẫu thuật và khẩu trang N95 là lớp giữa – vải cotton meltblown.
Nếu bạn vẫn chưa biết, hãy cùng tìm hiểu sơ qua trước. Khẩu trang y tế được chia thành ba lớp, hai lớp ngoài cùng là vải không dệt spunbond và lớp giữa là cotton meltblown. Dù là vải không dệt spunbond hay cotton meltblown, chúng đều không được làm từ cotton mà từ nhựa polypropylene (PP).
Behnam Pourdeyhimi, Phó Giám đốc Viện Vật liệu Không dệt tại Đại học Bang North Carolina và là giáo sư khoa học vật liệu, giải thích rằng lớp vải không dệt trước và sau của khẩu trang y tế không có khả năng lọc vi sinh vật. Chúng chỉ có thể ngăn chặn các giọt chất lỏng, và chỉ có lớp cotton meltblown ở giữa mới có chức năng lọc vi khuẩn.
Chức năng lọc của vải không dệt thổi nóng chảy.
Trên thực tế, hiệu suất lọc (FE) của sợi được xác định bởi đường kính trung bình và mật độ đóng gói của chúng. Đường kính sợi càng nhỏ thì hiệu suất lọc càng cao.
Đường kính của sợi cotton thổi tan chảy khoảng 0,5-10 micron, trong khi đường kính của sợi spunbond khoảng 20 micron. Nhờ sợi siêu mịn, cotton thổi tan chảy có diện tích bề mặt lớn và có thể hấp thụ nhiều loại hạt siêu nhỏ. Điều ấn tượng hơn nữa là cotton thổi tan chảy tương đối thoáng khí, khiến nó trở thành vật liệu tốt để làm bộ lọc khẩu trang, trong khi vải không dệt spunbond thì không.
Chúng ta hãy cùng xem xét quá trình sản xuất của hai loại nàyvải không dệt.
Khi sản xuất vải không dệt spunbond, polypropylen được làm nóng chảy và kéo thành tơ, sau đó tạo thành lưới——So với vải không dệt spunbond, vải cotton thổi tan chảy có công nghệ tiên tiến hơn nhiều và trên thực tế, công nghệ thổi tan chảy hiện là công nghệ duy nhất được sử dụng để sản xuất sợi có kích thước micron trên quy mô lớn.
Quy trình sản xuất bông thổi nóng chảy
Máy có thể tạo ra luồng khí nóng tốc độ cao, phun polypropylen nóng chảy từ vòi phun phun có lỗ mở cực nhỏ, có tác dụng tương tự như phun
Những sợi vải siêu mịn được phun sương tập trung trên các con lăn hoặc tấm để tạo thành vải không dệt thổi tan chảy – thực tế, nguồn cảm hứng cho công nghệ thổi tan chảy đến từ thiên nhiên. Có lẽ bạn chưa biết rằng thiên nhiên cũng sản sinh ra vật liệu thổi tan chảy. Gần miệng núi lửa thường có những bộ tóc giả trông kỳ lạ, đó chính là tóc của Pele, được làm từ magma bazan bị gió nóng của núi lửa thổi bay.
Vào những năm 1950, Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Hải quân Hoa Kỳ (NRL) lần đầu tiên sử dụng công nghệ thổi tan chảy để sản xuất sợi lọc vật liệu phóng xạ. Ngày nay, công nghệ thổi tan chảy không chỉ được sử dụng để sản xuất vật liệu lọc nước và khí mà còn được sử dụng để sản xuất vật liệu cách nhiệt công nghiệp như bông khoáng. Tuy nhiên, hiệu quả lọc của bông thổi tan chảy chỉ khoảng 25%. Vậy hiệu quả lọc 95% của khẩu trang N95 ra đời như thế nào?
Đây là bước quan trọng trong quy trình sản xuất bông y tế meltblown – xử lý phân cực tĩnh điện.
Tương tự như vậy, như chúng tôi vừa đề cập, hiệu quả lọc của khẩu trang liên quan đến đường kính và mật độ sợi. Tuy nhiên, nếu dệt quá chặt, khẩu trang sẽ không thoáng khí và người đeo sẽ cảm thấy khó chịu. Nếu không xử lý phân cực tĩnh điện, hiệu quả lọc của vải melt-blown, loại vải có thể giúp người dùng cảm thấy ít ngột ngạt hơn, chỉ đạt 25%.
Làm thế nào chúng ta có thể cải thiện khả năng thở mà vẫn đảm bảo hiệu quả lọc?
Năm 1995, nhà khoa học kỹ thuật Peter P. Tsai từ Đại học Tennessee đã đưa ra ý tưởng về công nghệ kết tủa tĩnh điện được sử dụng trong lọc công nghiệp.
Trong công nghiệp (chẳng hạn như ống khói nhà máy), các kỹ sư sử dụng trường điện để tích điện cho các hạt và sau đó sử dụng lưới điện để hút chúng vào nhằm lọc ra các hạt cực nhỏ.
Sử dụng công nghệ lọc tĩnh điện để lọc không khí
Lấy cảm hứng từ công nghệ này, nhiều người đã thử nghiệm tích điện sợi nhựa nhưng chưa thành công. Nhưng Cai Bingyi đã làm được. Ông đã phát minh ra phương pháp tích điện nhựa, ion hóa không khí và tích điện tĩnh điện lên vải meltblown, biến nó thành electret, một vật liệu tích điện vĩnh cửu tương tự như Pikachu.
Sau khi biến thành Pikachu, một lớp vải thổi tan Pikachu không chỉ có thể đạt tới 10 lớp mà không cần điện mà còn có thể thu hút các hạt có đường kính khoảng 100 nm, chẳng hạn như COVID-19.
Có thể nói, với công nghệ của Cai Bingyi, khẩu trang N95 đã ra đời. Hàng tỷ người trên thế giới đang được bảo vệ nhờ công nghệ này.
Thật trùng hợp, kỹ thuật sạc tĩnh điện của Cai Bingyi lại được gọi là sạc tĩnh điện corona, cùng loại với virus corona, nhưng ở đây corona có nghĩa là corona.
Sau khi xem quy trình sản xuất bông thổi tan chảy cấp y tế, bạn sẽ hiểu được độ khó kỹ thuật của nó. Trên thực tế, phần khó khăn nhất trong quy trình sản xuất bông thổi tan chảy có lẽ là khâu chế tạo cơ học.
Vào tháng 3 năm nay, Markus Müller, giám đốc bán hàng của Reicol, một nhà cung cấp máy móc thổi tan chảy của Đức, đã phát biểu trong một cuộc phỏng vấn với NPR rằng để đảm bảo sợi vải mịn và chất lượng ổn định, máy thổi tan chảy đòi hỏi độ chính xác cao và khó sản xuất. Thời gian sản xuất và lắp ráp một chiếc máy ít nhất là 5-6 tháng, và giá mỗi máy có thể lên tới 4 triệu đô la. Tuy nhiên, nhiều máy móc trên thị trường có chất lượng không đồng đều.
Hills, Inc. tại Florida là một trong số ít nhà sản xuất trên thế giới có thể sản xuất vòi phun thiết bị cotton thổi tan chảy. Timothy Robson, giám đốc R&D của công ty, cũng cho biết thiết bị cotton thổi tan chảy có hàm lượng công nghệ cao.
Mặc dù sản lượng khẩu trang hàng năm của Trung Quốc chiếm khoảng 50% tổng sản lượng khẩu trang của thế giới, khiến nước này trở thành nhà sản xuất và xuất khẩu khẩu trang lớn nhất, nhưng theo số liệu từ Hiệp hội Công nghiệp Dệt may Trung Quốc vào tháng 2, sản lượng vải không dệt meltblown của quốc gia này chỉ dưới 100.000 tấn mỗi năm, cho thấy tình trạng thiếu hụt đáng kể vải không dệt meltblown.
Xét về giá cả và thời gian giao hàng của máy móc sản xuất vải thổi nóng chảy, các doanh nghiệp nhỏ khó có thể sản xuất được số lượng lớn vải bông thổi nóng chảy đạt tiêu chuẩn trong thời gian ngắn.
Làm thế nào để xác định khẩu trang mua về có đạt tiêu chuẩn và được làm từ vải cotton melt blown hay không?
Phương pháp này thực ra rất đơn giản, chỉ cần thực hiện ba bước.
Thứ nhất, vì lớp vải không dệt spunbond bên ngoài của bánh quy sandwich có đặc tính chống thấm nước, nên khẩu trang y tế đạt chuẩn phải có khả năng chống thấm nước. Nếu không chống thấm nước, làm sao chúng có thể lọc được các giọt bắn ra từ miệng? Bạn có thể thử đổ nước lên khẩu trang như anh bạn này xem sao.
Thứ hai, polypropylene khó bắt lửa và dễ tan chảy khi tiếp xúc với nhiệt, vì vậy bông thổi nóng chảy sẽ không cháy. Nếu dùng bật lửa để nướng, bông thổi nóng chảy sẽ cuộn lại và rơi ra, nhưng không bắt lửa. Nói cách khác, nếu lớp giữa của khẩu trang bạn mua bắt lửa khi nướng bằng bật lửa, thì đó chắc chắn là hàng giả.
Thứ ba, vải cotton y tế meltblown là Pikachu, có tính tĩnh điện nên có thể hút được những mảnh giấy nhỏ.
Tất nhiên, nếu bạn cần sử dụng cùng một loại khẩu trang nhiều lần, người phát minh ra N95, Cai Bingyi, cũng có những gợi ý về cách khử trùng.
Vào ngày 25 tháng 3 năm nay, Cai Bingyi đã tuyên bố trên trang web của Đại học Tennessee rằng hiệu ứng phân cực tĩnh điện của khẩu trang y tế và khẩu trang N95 rất ổn định. Ngay cả khi khẩu trang được khử trùng bằng không khí nóng ở nhiệt độ 70 độ C trong 30 phút cũng không ảnh hưởng đến tính chất phân cực của khẩu trang. Tuy nhiên, cồn sẽ làm mất điện tích của vải meltblown, vì vậy không nên khử trùng khẩu trang bằng cồn.
Nhân tiện, nhờ khả năng thấm hút, ngăn chặn, lọc và chống rò rỉ mạnh mẽ của cotton meltblown, nhiều sản phẩm dành cho phụ nữ và tã lót cũng được sản xuất bằng loại vải này. Kimberly Clark là người đầu tiên nộp đơn xin cấp bằng sáng chế liên quan.
Công ty TNHH Công nghệ vải không dệt Đông Quan LianshengĐược thành lập vào tháng 5 năm 2020, đây là doanh nghiệp sản xuất vải không dệt quy mô lớn, tích hợp nghiên cứu phát triển, sản xuất và kinh doanh. Công ty có thể sản xuất vải không dệt PP spunbond nhiều màu sắc, khổ rộng dưới 3,2 mét, định lượng từ 9g đến 300g.
Thời gian đăng: 26-10-2024