Apa alasan ilmu material di balik penggunaan berbagai jenis?maskerLebih lanjut mengenai alat pelindung diri (APD), bahan polimer khusus dan proses manufaktur apa yang terlibat?
Masker terbuat dari bahan apa?
Mengapa ada perbedaan yang begitu besar antara berbagai masker? Saat menulis ini, saya memotong masker arang aktif empat lapis yang biasa digunakan di laboratorium untuk mengetahui seperti apa bagian dalamnya:
Seperti yang kita lihat, masker ini terbagi menjadi empat lapisan. Dua lapisan terluar adalah dua bahan seperti kain, lapisan hitam adalah karbon aktif, dan lapisan lainnya padat, yang sedikit mirip serbet. Setelah sedikit mencari data untuk memahaminya, selain lapisan karbon aktif di tengah, tiga lapisan lainnya adalah sejenis bahan yang disebut kain non-woven. Kain non-woven (nama Inggris: non-woven fabric atau nonwoven cloth) juga disebut kain tenun, yang terbuat dari serat yang terarah atau acak. Disebut kain karena penampilannya dan sifat-sifat tertentu.
Ada banyak jenis proses manufaktur untuk kain non-woven, termasuk proses spunbonded, proses semprotan leleh, proses penggulungan panas, proses pemintalan, dan sebagainya. Serat mentah yang dapat digunakan terutama adalah polipropilen (PP) dan poliester (PET). Selain itu, ada nilon (PA), serat viskosa, serat akrilik, serat polipropilen (HDPE), PVC, dll.
Saat ini, sebagian besar kain non-woven di pasaran diproduksi dengan metode spunbonded. Metode ini membentuk filamen kontinu dengan cara mengekstrusi dan meregangkan polimer, kemudian filamen tersebut disusun menjadi jaring, dan jaring serat tersebut kemudian diikat sendiri, dengan ikatan termal, ikatan kimia, atau penguatan mekanis, sehingga jaring serat tersebut menjadi kain non-woven. Kain non-woven spunbonded mudah dikenali. Umumnya, titik gulungan kain non-woven spunbonded berbentuk berlian.
Proses pembuatan kain non-woven umum lainnya disebut kain non-woven jarum. Prinsip pembuatannya adalah dengan berulang kali menusuk jaring serat dengan tepi bergerigi dan tepi penampang segitiga (atau penampang lainnya). Ketika gerigi melewati jaring, ia memaksa permukaan dan lapisan dalam lokal jaring masuk ke dalam jaring. Karena gesekan antar serat, jaring yang semula mengembang terkompresi. Saat jarum keluar dari jaring, untaian tertinggal oleh gerigi, sehingga banyak untaian menjadi kusut di dalam jaring dan tidak dapat kembali ke keadaan mengembang semula. Setelah berkali-kali ditusuk, cukup banyak bundel serat yang tertusuk ke dalam jaring serat, dan serat-serat di dalam jaring menjadi kusut satu sama lain, sehingga membentuk bahan non-woven jarum dengan kekuatan dan ketebalan tertentu.
Namun, pori-pori kedua kain non-anyaman tersebut terlalu besar untuk keperluan medis dalam mengisolasi virus pada ukuran sekitar 100nm.
Oleh karena itu, lapisan tengah masker bedah umum terbuat dari kain non-woven dengan metode melt-spray. Produksi kain non-woven melt-spray pertama-tama memasukkan masterbatch polimer (umumnya polipropilen) ke dalam ekstruder dan melelehkannya di dalam ekstruder pada suhu sekitar 240℃ (untuk PP). Lelehan melewati pompa pengukur dan mencapai kepala cetakan injeksi. Ketika polimer yang baru terbentuk diekstrusi dari spinneret, ujung udara terkompresi bekerja pada polimer dan menarik filamen panas hingga berdiameter 1~10 m dengan kecepatan udara lebih tinggi dari kecepatan suara (550 m/s). Berdasarkan sifat fisiknya, jaring tersebut disebut jaring mikrofiber. Serat ultrahalus dengan kapilaritas unik ini meningkatkan jumlah dan luas permukaan serat per satuan luas, sehingga membuat kain melt-spray memiliki sifat filtrasi, pelindung, isolasi, dan penyerapan minyak yang baik. Kain ini dapat digunakan dalam bahan filtrasi udara dan cairan, bahan isolasi, bahan masker, dan bidang lainnya.
Mekanisme penyaringan masker medis adalah difusi Brownian, intersepsi, tumbukan inersia, pengendapan gravitasi, dan adsorpsi elektrostatik. Empat faktor pertama adalah faktor fisik, yang merupakan karakteristik alami kain non-woven yang diproduksi dengan metode penyemprotan leleh. Sifat penyaringannya sekitar 35%. Ini belum memenuhi persyaratan masker medis. Kita perlu melakukan perlakuan stasioner pada material, membuat serat membawa muatan listrik, dan menggunakan elektrostatik untuk menangkap aerosol yang mengandung virus Corona baru.
Aerosol virus Corona baru (virus corona) ditangkap melalui adsorpsi virus corona baru menggunakan gaya Coulomb dari serat bermuatan. Prinsipnya adalah membuat permukaan bahan penyaring lebih terbuka, sehingga kemampuan penangkapan partikel menjadi kuat, dan kepadatan muatan meningkat, adsorpsi partikel dan efek polarisasi menjadi lebih kuat. Dengan demikian, lapisan filter dari bahan filter non-woven melt-blown harus melewati proses pengolahan tanpa mengubah resistensi pernapasan, sehingga mencapai daya saring 95% dan efektif melawan virus.
Setelah melakukan beberapa riset, saya memiliki pemahaman umum tentang komposisi masker yang saya pegang: lapisan luar terbuat dari kain non-woven PP yang ditusuk jarum, dan lapisan tengahnya adalah lapisan karbon aktif dan lapisan kain PP yang disemprot leleh.
Waktu posting: 29 Agustus 2020