¿Cuáles son las razones de la ciencia de los materiales detrás del uso de diferentes tipos demáscarasAmpliando aún más el ámbito de los equipos de protección individual (EPP), ¿qué materiales poliméricos y procesos de fabricación especiales están involucrados?
¿De qué material están hechas las mascarillas?
¿Por qué hay tanta diferencia entre las distintas mascarillas? Mientras escribía, abrí una mascarilla de carbón activado de cuatro capas, comúnmente usada en el laboratorio, para descubrir cómo era por dentro:
Como podemos ver, la mascarilla está dividida en cuatro capas. Las dos capas exteriores son de materiales similares a la tela: la capa negra es de carbón activado y la otra es densa, similar a una servilleta. Tras consultar algunos datos, se comprende que, además de la capa central de carbón activado, las otras tres capas son de un material llamado tela no tejida. La tela no tejida (también conocida como tela no tejida) está hecha de fibras dirigidas o aleatorias. Se le llama tela por su apariencia y ciertas propiedades.
Existen muchos tipos de procesos de fabricación para telas no tejidas, incluido el proceso spunbonded, el proceso de pulverización fundida, el proceso de laminado en caliente, el proceso de hilado, etc. Las fibras crudas que se pueden utilizar son principalmente polipropileno (PP) y poliéster (PET). Además, existen nailon (PA), fibra de viscosa, fibra acrílica, fibra de polipropileno (HDPE), PVC, etc.
Actualmente, la mayoría de las telas no tejidas se producen mediante el método spunbond. Este método forma filamentos continuos mediante la extrusión y el estiramiento del polímero. Posteriormente, el filamento se coloca en una red, la cual se une mediante unión térmica, unión química o refuerzo mecánico, para formar una tela no tejida. Las telas no tejidas spunbond son fáciles de identificar. Generalmente, su punto de laminación tiene forma de diamante.
Otro proceso común de fabricación de telas no tejidas se denomina punzonado. El principio de fabricación consiste en perforar repetidamente la red de fibra con los bordes dentados y los bordes de la sección triangular (u otras secciones). Al atravesar la red, la púa fuerza la superficie y la capa interna local hacia su interior. Debido a la fricción entre las fibras, la red esponjosa original se comprime. Al salir la aguja, las púas dejan hebras atrapadas, de modo que muchas se enredan y no pueden recuperar su estado esponjoso original. Tras varias punzadas, se perforan numerosos haces de fibras en la red, que se enredan entre sí, formando así el material no tejido punzonado con cierta resistencia y grosor.
Pero los poros de los dos tejidos no tejidos son demasiado grandes para que los fines médicos puedan aislar los virus a unos 100 nm.
Por lo tanto, la capa intermedia de la mascarilla quirúrgica general se fabrica con tela no tejida mediante pulverización fundida. La producción de tela no tejida mediante pulverización fundida consiste primero en introducir el masterbatch de polímero (generalmente polipropileno) en la extrusora y fundirlo a una temperatura aproximada de 240 °C (para PP). La masa fundida pasa por la bomba dosificadora y llega al cabezal del molde de inyección. Cuando el polímero recién formado se extruye desde la hilera, el extremo del aire comprimido actúa sobre el polímero y estira el filamento caliente hasta alcanzar un diámetro de 1 a 10 m a una velocidad superior a la del sonido (550 m/s). Debido a sus propiedades físicas, esta red se denomina red de microfibras. Estas fibras ultrafinas, con su capilaridad única, aumentan el número y la superficie de las fibras por unidad de área, lo que confiere a las telas pulverizadas fundidas buenas propiedades de filtración, protección, aislamiento y absorción de aceite. Se puede utilizar en materiales de filtración de aire, líquidos, aislamiento, mascarillas y otros campos.
El mecanismo de filtrado de las mascarillas médicas se compone de difusión browniana, intercepción, colisión inercial, sedimentación gravitacional y adsorción electrostática. Los cuatro primeros son factores físicos, característicos de las telas no tejidas producidas por pulverización fundida. La capacidad de filtrado es de aproximadamente el 35 %. Esto no cumple con los requisitos de las mascarillas médicas. Es necesario realizar un tratamiento estacionario en el material, que la fibra contenga carga eléctrica y utilizar la electrostática para capturar el aerosol que contiene el nuevo coronavirus.
El aerosol (aerosol) del nuevo coronavirus fue capturado por la adsorción del nuevo coronavirus a través de la fuerza de Coulomb de la fibra cargada. El principio es hacer que la superficie del material filtrante sea más abierta, las partículas pueden capturar la capacidad es fuerte y la densidad de carga aumenta, la adsorción de partículas y el efecto de polarización son más fuertes, por lo que la capa de filtro de material de filtro no tejido fundido por soplado, tiene que pasar para tratar, no puede cambiar bajo la premisa de la resistencia respiratoria, logra una filtrabilidad del 95%, para ser eficaz contra el virus.
Después de investigar un poco, tengo una comprensión general de la composición de la máscara que tengo en la mano: la capa exterior está hecha de tela no tejida perforada con aguja hecha de PP, y la capa intermedia es una capa de carbón activado y una capa de tela en aerosol fundida de PP.
Hora de publicación: 29 de agosto de 2020