Какви са материаловедските причини за използването на различни видовемаски?Разширявайки се по-нататък до личните предпазни средства (ЛПС), какви специални полимерни материали и производствени процеси са включени?
От какъв материал са изработени маските?
Защо има толкова голяма разлика между различните маски? Докато пишех, разрязах четирислойна маска с активен въглен, често използвана в лабораторията, за да разбера каква е вътрешната ѝ част:
Както виждаме, маската е разделена на четири слоя. Най-външните два слоя са от два платноподобни материала, черният слой е от активен въглен, а другият е плътен, който е малко като салфетка. След като проучих малко информация, за да разбера, освен средния слой от активен въглен, останалите три слоя са вид материал, наречен нетъкан текстил. Нетъканият текстил (английско наименование: non-woven Fabric или Nonwoven cloth) се нарича още нетъкан текстил и е направен от насочени или произволни влакна. Нарича се плат заради външния си вид и определени свойства.
Съществуват много видове производствени процеси за нетъкани текстилни материали, включително процес на предене чрез въртене, процес на топене чрез пръскане, процес на горещо валцоване, процес на предене и т.н. Суровите влакна, които могат да се използват, са главно полипропилен (PP) и полиестер (PET). Освен това има найлон (PA), вискозни влакна, акрилни влакна, полипропиленови влакна (HDPE), PVC и др.
В момента повечето нетъкани платове на пазара се произвеждат чрез метода на предене. При този метод непрекъснатите нишки се образуват чрез екструдиране и разтягане на полимера, след което нишките се полагат в мрежа и мрежата от влакна се свързва самостоятелно чрез термично свързване, химическо свързване или механично подсилване, така че мрежата от влакна се превръща в нетъкан материал. Преденените нетъкани платове са лесни за разпознаване. Обикновено точката на търкаляне на преденените нетъкани платове е с форма на диамант.
Друг често срещан процес на производство на нетъкан текстил се нарича иглонабиване на нетъкан текстил. Принципът на производство е многократно пробиване на мрежата от влакна с бодливите ръбове и ръбовете на триъгълната секция (или други секции). Когато бодлите преминават през мрежата, те притискат повърхността и вътрешния слой на мрежата към нея. Поради триенето между влакната, оригиналната пухкава мрежа се компресира. Когато иглата излезе от мрежата, нишките остават зад бодлите, така че много от нишките се заплитат в мрежата и не могат да се върнат в първоначалното си пухкаво състояние. След многократно иглонабиване, доста снопове влакна се пробиват във влакнестата мрежа и влакната в мрежата се заплитат помежду си, като по този начин се образува иглонабиващият нетъкан материал с определена здравина и дебелина.
Но порите на двата нетъкани плата са твърде големи за медицински цели, за да изолират вируси с размер около 100 nm.
Следователно, междинният слой на общата хирургическа маска е изработен от нетъкан плат чрез разтопяване чрез пръскане. Производството на нетъкан плат чрез разтопяване чрез пръскане първо се състои в поставяне на полимерния мастербач (обикновено полипропилен) в екструдера и разтопяването му в екструдера при температура около 240℃ (за PP). Стопилката преминава през дозиращата помпа и достига до главата на шприцформата. Когато новообразуваният полимер се екструдира от дюзата, краят на сгъстения въздух ВЪЗДЕЙСТВА върху полимера и изтегля горещата нишка до диаметър 1~10 m при скорост на въздуха, по-висока от звука (550 m/s). Според своите физични свойства, такава мрежа се нарича микрофибърна мрежа. Тези ултрафини влакна с уникална капилярност увеличават броя и повърхностната площ на влакната на единица площ, като по този начин тъканите, нанесени чрез разтопяване, имат добри свойства за филтриране, екраниране, изолация и абсорбиране на масло. Може да се използва във въздух, материали за филтриране на течности, изолационни материали, материали за маски и други области.
Филтърният механизъм на медицинската маска е Браунова дифузия, прихващане, инерционен сблъсък, гравитационно утаяване и електростатична адсорбция. Първите четири са физични фактори, които са естествените характеристики на нетъканите тъкани, произведени чрез разтопяване чрез спрей. Филтърното свойство е около 35%. Това не отговаря на изискванията на медицинската маска. Трябва да извършим стационарна обработка на материала, да накараме влакната да носят електрически заряд и да използваме електростатично зареждане, за да уловим аерозола, в който се намира новият коронавирус.
Аерозолът (аерозолът) на новия коронавирус е уловен чрез адсорбция на новия коронавирус чрез кулонова сила на заредени влакна. Принципът е повърхността на филтриращия материал да е по-отворена, способността за улавяне на частиците е силна, а плътността на заряда се увеличава, адсорбцията на частиците и поляризационният ефект са по-силни. Така филтърният слой от разтопен нетъкан филтърен материал трябва да премине през обработка, не може да се променя под предпоставката за дихателно съпротивление, постигайки 95% филтрируемост, за да бъде ефективен срещу вируса.
След известно проучване, имам обща представа за състава на маската в ръката си: външният слой е изработен от иглонабит нетъкан плат, изработен от PP, а междинният слой е слой от активен въглен и слой от плат за пръскане от стопен PP.
Време на публикуване: 29 август 2020 г.