Jaké jsou důvody materiálové vědy pro použití různých typůmaskyPokud jde o osobní ochranné prostředky (OOP), jaké speciální polymerní materiály a výrobní procesy se používají?
Z jakého materiálu jsou masky vyrobeny?
Proč je mezi různými maskami tak velký rozdíl? Když jsem psal, rozřízl jsem čtyřvrstvou masku s aktivním uhlím, která se běžně používá v laboratoři, abych zjistil, jak vypadá uvnitř:
Jak vidíme, maska je rozdělena do čtyř vrstev. Vnější dvě vrstvy jsou z materiálů podobných látce, černá vrstva je z aktivního uhlí a druhá je hustá, která trochu připomíná ubrousek. Po vyhledání několika informací, abychom pochopili, kromě střední vrstvy z aktivního uhlí jsou další tři vrstvy druhem materiálu zvaného netkaná textilie. Netkaná textilie (anglický název: non-woven Fabric nebo Nonwoven cloth) se také nazývá netkaná textilie a je vyrobena z nasměrovaných nebo náhodných vláken. Nazývá se textilií kvůli svému vzhledu a určitým vlastnostem.
Existuje mnoho druhů výrobních procesů pro netkané textilie, včetně procesu spunbonding, procesu tavení stříkáním, procesu válcování za tepla, procesu spřádání a tak dále. Použitelná surová vlákna jsou hlavně polypropylen (PP) a polyester (PET). Kromě toho existuje nylon (PA), viskózové vlákno, akrylové vlákno, polypropylenové vlákno (HDPE), PVC atd.
V současné době se většina netkaných textilií na trhu vyrábí metodou spunbonding. Tato metoda vytváří nekonečné vlákno vytlačováním a natahováním polymeru, poté se vlákno položí do sítě a vláknitá síť se poté spojí tepelným, chemickým nebo mechanickým zpevněním, takže se vláknitá síť stane netkanou. Spunbond netkané textilie se snadno identifikují. Obecně má bod válcování spunbond netkaných textilií tvar diamantu.
Dalším běžným procesem výroby netkané textilie je vpichování netkané textilie. Princip výroby spočívá v opakovaném propichování vláknité sítě ostnatými okraji a okraji trojúhelníkového profilu (nebo jiných profilů). Když osten prochází sítí, tlačí povrch a lokální vnitřní vrstvu sítě do sítě. V důsledku tření mezi vlákny se původní nadýchaná síť stlačí. Když jehla opouští síť, vlákna zůstávají za ostny, takže mnoho z nich se zamotá do sítě a nemohou se vrátit do původního nadýchaného stavu. Po mnohonásobném vpichování se do vláknité sítě propíchne poměrně mnoho svazků vláken a vlákna v síti se vzájemně zamotají, čímž se vytvoří vpichovaný netkaný materiál s určitou pevností a tloušťkou.
Póry těchto dvou netkaných textilií jsou však pro lékařské účely příliš velké na izolaci virů o velikosti kolem 100 nm.
Mezivrstva všeobecné chirurgické masky je proto vyrobena z netkané textilie metodou tavení a stříkání. Výroba netkané textilie metodou tavení a stříkání spočívá v tom, že se polymerní masterbatch (obvykle polypropylen) vloží do extruderu a roztaví se v extruderu při teplotě asi 240 °C (pro PP). Tavenina prochází dávkovacím čerpadlem a dosahuje hlavy vstřikovací formy. Když je nově vytvořený polymer vytlačován ze zvlákňovací trysky, konec stlačeného vzduchu PŮSOBÍ na polymer a táhne horké vlákno o průměru 1~10 m při rychlosti vzduchu vyšší než je zvuk (550 m/s). Podle svých fyzikálních vlastností se taková síť nazývá mikrovláknová síť. Tato ultrajemná vlákna s jedinečnou kapilaritou zvyšují počet a povrchovou plochu vláken na jednotku plochy, čímž se tkaniny nanášené metodou tavení a stříkání vyznačují dobrou filtrací, stínícími, izolačními a absorpčními vlastnostmi. Lze ji použít ve vzduchových, kapalných filtračních materiálech, izolačních materiálech, materiálech na masky a dalších oblastech.
Filtrační mechanismus lékařské masky spočívá v Brownově difúzi, intercepci, inerciální kolizi, gravitačním usazování a elektrostatické adsorpci. První čtyři faktory jsou fyzikální a představují přirozené vlastnosti netkaných textilií vyrobených tavným postřikem. Filtrační schopnost je asi 35 %. To neodpovídá požadavkům lékařské masky. Je nutné provést stacionární ošetření materiálu, zajistit, aby vlákno neslo elektrický náboj, a použít elektrostatický proud k zachycení aerosolu, ve kterém se nachází nový koronavirus.
Aerosol (aerosol) nového koronaviru byl zachycen adsorpcí nového koronaviru pomocí coulombovské síly nabitého vlákna. Princip spočívá v tom, že povrch filtračního materiálu je otevřenější, schopnost zachycovat částice je silnější a hustota náboje se zvyšuje, adsorpce částic a polarizační efekt jsou silnější, takže filtrační vrstva z taveniny foukaného netkaného filtračního materiálu musí projít odolností, která se nemůže měnit za předpokladu respiračního odporu a dosahuje 95% filtrovatelnosti, aby byla účinná proti viru.
Po nějakém průzkumu mám obecné znalosti o složení masky v ruce: vnější vrstva je vyrobena z jehlou děrované netkané textilie z PP a mezivrstva je vrstvou aktivního uhlí a vrstvou tavné PP stříkané textilie.
Čas zveřejnění: 29. srpna 2020