Hvad er de materialevidenskabelige årsager bag brugen af forskellige typermaskerHvad angår personlige værnemidler (PPE), hvilke særlige polymermaterialer og fremstillingsprocesser er der tale om?
Hvilket materiale er masker lavet af?
Hvorfor er der så stor forskel på forskellige masker? Da jeg skrev, skar jeg en firelags aktivt kulmaske op, der almindeligvis bruges i laboratoriet, for at finde ud af, hvordan den er indeni:
Som vi kan se, er masken opdelt i fire lag. De to yderste lag er to stoflignende materialer, det sorte lag er aktivt kul, og det andet er tæt, hvilket minder lidt om en serviet. Efter at have slået nogle data op for at forstå, er de andre tre lag, udover det midterste lag med aktivt kul, en slags materiale kaldet non-woven stof. Non-woven stof (engelsk navn: non-woven stof eller nonwoven cloth) kaldes også non-woven stof, som er lavet af rettede eller tilfældige fibre. Det kaldes stof på grund af dets udseende og bestemte egenskaber.
Der findes mange forskellige fremstillingsprocesser for ikke-vævede stoffer, herunder spunbonding, smelte- og sprøjteproces, varmvalsning, spinding og så videre. De råfibre, der kan anvendes, er primært polypropylen (PP) og polyester (PET). Derudover findes der nylon (PA), viskosefibre, akrylfibre, polypropylenfibre (HDPE), PVC osv.
I øjeblikket produceres de fleste non-woven-stoffer på markedet ved hjælp af spunbond-metoden. Denne metode danner kontinuerlige filamenter ved at ekstrudere og strække polymeren, hvorefter filamentet lægges til et net, og fibernettet bindes derefter af sig selv, termisk binding, kemisk binding eller mekanisk forstærkning, så fibernettet bliver non-woven. Spunbond-non-woven-stoffer er lette at identificere. Generelt er rullepunktet for spunbond-non-woven-stoffer diamantformet.
En anden almindelig fremstillingsproces for non-woven stof kaldes nåleprocessen. Fremstillingsprincippet er gentagne gange at punktere fibernettet med de med modhager og kanterne af trekantsektionen (eller andre sektioner). Når modhagen passerer gennem netværket, tvinger den overfladen og det lokale indre lag af netværket ind i netværket. På grund af friktionen mellem fibrene komprimeres det oprindelige luftige netværk. Når nålen forlader nettet, efterlades trådene af modhagerne, så mange af trådene bliver viklet ind i nettet og ikke kan vende tilbage til deres oprindelige luftige tilstand. Efter mange ganges nåleproces punkteres en hel del fiberbundter ind i fibernettet, og fibrene i nettet bliver viklet ind i hinanden og danner dermed det nålede non-woven materiale med en vis styrke og tykkelse.
Men porerne i de to ikke-vævede stoffer er for store til medicinske formål til at isolere vira ved omkring 100 nm.
Derfor er det mellemliggende lag i den generelle kirurgiske maske lavet af ikke-vævet stof ved smeltesprøjtning. Produktionen af smeltesprøjtet ikke-vævet stof består først i at anbringe polymermasterbatchen (generelt polypropylen) i ekstruderen og smelte den i ekstruderen ved en temperatur på ca. 240 ℃ (for PP). Smelten passerer gennem doseringspumpen og når sprøjtestøbehovedet. Når den nydannede polymer ekstruderes fra spindedysen, VIRKER enden af trykluften på polymeren og trækker det varme filament til 1~10 m i diameter med en lufthastighed, der er højere end lyd (550 m/s). I henhold til dets fysiske egenskaber kaldes et sådant net et mikrofibernet. Disse ultrafine fibre med unik kapillaritet øger antallet og overfladearealet af fibre pr. arealenhed, hvilket giver de smeltesprøjtede stoffer gode filtrerings-, afskærmnings-, isolerings- og olieabsorptionsegenskaber. Det kan bruges i luft, flydende filtreringsmateriale, isoleringsmateriale, maskemateriale og andre områder.
Filtreringsmekanismen for medicinske masker er Brownsk diffusion, interception, inertiel kollision, tyngdekraftsaflejring og elektrostatisk adsorption. De første fire er alle fysiske faktorer, som er de naturlige egenskaber ved ikke-vævede stoffer produceret ved smeltespray. Filtreringsegenskaben er omkring 35%. Dette er ikke op til kravene for medicinske masker. Vi er nødt til at udføre stationær behandling af materialet, få fiberen til at bære elektrisk ladning og bruge elektrostatisk energi til at indfange den aerosol, som den nye coronavirus er i.
Den nye coronavirus-aerosol (aerosol) blev opfanget ved adsorption af den nye coronavirus gennem Coulomb-kraften af en ladet fiber. Princippet er at gøre filtermaterialets overflade mere åben, hvilket gør partiklernes opfangningsevne stærkere, og ladningstætheden øges, hvilket giver en stærkere adsorption af partikler og polarisationseffekt. Således skal filterlaget af smelteblæst non-woven filtermateriale bearbejdes og ændres ikke under forudsætning af respirationsmodstand. Dermed opnås en filtrerbarhed på 95 % for at være effektiv mod virussen.
Efter lidt research har jeg en generel forståelse af sammensætningen af masken i min hånd: det ydre lag er lavet af nålestanset non-woven stof lavet af PP, og mellemlaget er et lag af aktivt kul og et lag af PP-smeltespraystof.
Opslagstidspunkt: 29. august 2020