Kiuj estas la materialsciencaj kialoj malantaŭ la uzo de diversaj tipoj demaskojPlue etendiĝante al persona protekta ekipaĵo (PPE), kiaj specialaj polimeraj materialoj kaj fabrikadaj procezoj estas implikitaj?
El kia materialo estas faritaj maskoj?
Kial estas tia granda diferenco inter diversaj maskoj? Kiam mi skribis, mi tranĉis kvartavolan aktivkarban maskon ofte uzatan en la laboratorio por ekscii kia ĝi estas interne:
Kiel ni povas vidi, la masko estas dividita en kvar tavolojn. La du plej eksteraj tavoloj estas du ŝtof-similaj materialoj, la nigra tavolo estas aktivigita karbono, kaj la alia estas densa, kiu estas iom simila al buŝtuko. Malgranda ŝminko post serĉado de iuj datumoj por kompreni, ke krom la meza tavolo de la aktivigita karbono, la aliaj tri tavoloj estas speco de materialo nomata ne-teksita ŝtofo. Ne-teksita ŝtofo (angle: non-woven Fabric aŭ Nonwoven cloth) ankaŭ nomiĝas ne-teksita ŝtofo, kiu estas farita el direktitaj aŭ hazardaj fibroj. Ĝi estas nomata ŝtofo pro sia aspekto kaj certaj ecoj.
Ekzistas multaj specoj de fabrikadaj procezoj por neteksitaj ŝtofoj, inkluzive de ŝpinita procezo, fanda ŝprucprocezo, varma rulado, ŝpinprocezo kaj tiel plu. La krudaj fibroj, kiujn oni povas uzi, estas ĉefe polipropileno (PP) kaj poliestero (PET). Krome, ekzistas nilono (PA), viskozofibro, akrila fibro, polipropilena fibro (HDPE), PVC, ktp.
Nuntempe, plej multaj neteksitaj ŝtofoj estas produktitaj per ŝpinita metodo en la merkato. Ĉi tiu metodo formas kontinuan filamenton per eltrudado kaj streĉado de la polimero, poste la filamento estas metita en reton, kaj la fibra reto estas poste kunligita per si mem, termika ligado, kemia ligado aŭ mekanika plifortigo, tiel ke la fibra reto fariĝas neteksita. Ŝpinitaj neteksitaj ŝtofoj estas facile identigeblaj. Ĝenerale, la ruliĝpunkto de ŝpinitaj neteksitaj ŝtofoj estas diamantforma.
Alia komuna neteksita fabrikada procezo nomiĝas pinglado de neteksita ŝtofo. La fabrikada principo estas plurfoje trapiki la fibran reton per la pikitaj randoj kaj randoj de la triangula sekcio (aŭ aliaj sekcioj). Kiam la pikaĵo trapasas la reton, ĝi devigas la surfacon kaj lokan internan tavolon de la reto en la reton. Pro la frotado inter la fibroj, la originala lanuga reto estas kunpremita. Kiam la pinglo eliras el la reto, la fadenoj estas postlasitaj de la pikaĵoj, tiel ke multaj el la fadenoj implikiĝas en la reto kaj ne povas reveni al sia originala lanuga stato. Post multfoja pinglado, sufiĉe multaj fibraj faskoj estas trapikitaj en la fibran reton, kaj la fibroj en la reto implikiĝas unu kun la alia, tiel formante la pingladan neteksitan materialon kun certa forto kaj dikeco.
Sed la poroj de la du ne-teksitaj ŝtofoj estas tro grandaj por medicinaj celoj por izoli virusojn je ĉirkaŭ 100 nm.
Tial, la meza tavolo de la ĝenerala kirurgia masko estas farita el neteksita ŝtofo per fanda ŝprucado. La produktado de fand-ŝprucanta neteksita ŝtofo unue konsistas en meti la polimeran majstraĵon (ĝenerale polipropilenon) en la eltrudilon kaj fandi ĝin en la eltrudilo je temperaturo de ĉirkaŭ 240 ℃ (por PP). La fandita materialo pasas tra la dozilo kaj atingas la injektan muldilan kapon. Kiam la nove formita polimero estas eltrudita el la ŝpinilo, la fino de la premaero AGAS sur la polimeron kaj tiras la varman filamenton ĝis 1~10 m en diametro je aerrapideco pli alta ol sono (550 m/s). Laŭ ĝiaj fizikaj ecoj, tia reto nomiĝas mikrofibra reto. Ĉi tiuj ultrafajnaj fibroj kun unika kapilareco pliigas la nombron kaj surfacareon de fibroj por unuo de areo, tiel igante la fand-ŝprucitajn ŝtofojn havi bonajn filtrajn, ŝirmajn, izolajn kaj oleajn sorbajn ecojn. Ĝi povas esti uzata en aero, likva filtra materialo, izola materialo, maska materialo kaj aliaj kampoj.
La filtra mekanismo de medicina masko estas Brown-a difuzo, interkapto, inercia kolizio, gravita sedimentado kaj elektrostatika adsorbado. La unuaj kvar estas ĉiuj fizikaj faktoroj, kiuj estas la naturaj karakterizaĵoj de neteksitaj ŝtofoj produktitaj per fandanta ŝprucado. La filtra eco estas ĉirkaŭ 35%. Ĉi tio ne konformas al la postuloj de medicina masko. Ni bezonas fari senmovan traktadon sur la materialo, igi la fibron porti elektran ŝargon, kaj uzi elektrostatikan ŝargon por kapti la aerosolon, en kiu la nova Koronaviruso estas.
Nova koronavirusa aerosolo (aerosolo) estis kaptita per adsorbo de nova koronaviruso tra kulomba forto de ŝargita fibro. La principo estas igi la surfacon de la filtra materialo pli malferma, la partikloj povas kapti fortan kaptkapablon, kaj la ŝarga denseco pliiĝas, la adsorbo de partikloj kaj la polariza efiko estas pli fortaj, do la filtra tavolo de fand-blovita ne-teksita filtra materialo devas trapasi por trakti, ne povas ŝanĝiĝi sub la premiso de spira rezisto, atingi 95% filtreblecon, por esti efika kontraŭ la viruso.
Post iom da esplorado, mi havas ĝeneralan komprenon pri la konsisto de la masko en mia mano: la ekstera tavolo estas farita el pinglotruita neteksita ŝtofo farita el PP, kaj la intertavolo estas tavolo de aktivigita karbono kaj tavolo de fandita ŝprucŝtofo el PP.
Afiŝtempo: 29-a de aŭgusto 2020