Quali sono le ragioni scientifiche dei materiali alla base dell'uso di diversi tipi dimaschere?Per quanto riguarda i dispositivi di protezione individuale (DPI), quali materiali polimerici speciali e processi di produzione sono coinvolti?
Di che materiale sono fatte le mascherine?
Perché c'è una differenza così grande tra le diverse maschere? Mentre scrivevo, ho tagliato una maschera al carbone attivo a quattro strati comunemente usata in laboratorio per scoprire com'è fatta all'interno:
Come possiamo vedere, la maschera è divisa in quattro strati. I due strati più esterni sono costituiti da due materiali simili a un tessuto, lo strato nero è carbone attivo e l'altro è denso, simile a un tovagliolo. Dopo aver cercato alcuni dati per capire, oltre allo strato centrale di carbone attivo, gli altri tre strati sono costituiti da un tipo di materiale chiamato tessuto non tessuto. Il tessuto non tessuto (nome inglese: tessuto non tessuto o tessuto non tessuto) è anche chiamato tessuto non tessuto, ed è composto da fibre dirette o casuali. È chiamato tessuto per il suo aspetto e alcune proprietà.
Esistono molti tipi di processi di produzione per i tessuti non tessuti, tra cui il processo spunbonded, il processo di fusione a spruzzo, il processo di laminazione a caldo, il processo di filatura e così via. Le fibre grezze che possono essere utilizzate sono principalmente polipropilene (PP) e poliestere (PET). Inoltre, ci sono nylon (PA), fibra di viscosa, fibra acrilica, fibra di polipropilene (HDPE), PVC, ecc.
Attualmente, la maggior parte dei tessuti non tessuti sul mercato viene prodotta con il metodo spunbonded. Questo metodo forma un filamento continuo estrudendo e stirando il polimero, quindi il filamento viene disposto in una rete e la rete di fibre viene poi legata da sola, tramite saldatura termica, saldatura chimica o rinforzo meccanico, in modo che la rete di fibre diventi non tessuta. I tessuti non tessuti spunbonded sono facili da identificare. Generalmente, il punto di laminazione dei tessuti non tessuti spunbonded ha la forma di un diamante.
Un altro processo di produzione comune di tessuto non tessuto è chiamato agugliatura del tessuto non tessuto. Il principio di produzione consiste nel perforare ripetutamente la rete di fibre con i bordi spinati e i bordi della sezione triangolare (o di altre sezioni). Quando la spina passa attraverso la rete, forza la superficie e lo strato interno locale della rete al suo interno. A causa dell'attrito tra le fibre, la rete soffice originale viene compressa. Quando l'ago esce dalla rete, i fili vengono lasciati indietro dalle spine, così che molti fili si aggrovigliano nella rete e non possono tornare al loro stato soffice originale. Dopo numerose agugliature, numerosi fasci di fibre vengono perforati nella rete di fibre e le fibre nella rete si aggrovigliano tra loro, formando così il materiale non tessuto agugliato con una certa resistenza e spessore.
Ma i pori dei due tessuti non tessuti sono troppo grandi per poter isolare virus a circa 100 nm a fini medici.
Pertanto, lo strato intermedio della mascherina chirurgica generale è realizzato in tessuto non tessuto mediante fusione a spruzzo. La produzione di tessuto non tessuto mediante fusione a spruzzo consiste innanzitutto nell'inserire il masterbatch polimerico (generalmente polipropilene) nell'estrusore e fonderlo nell'estrusore a una temperatura di circa 240 °C (per il PP). Il fuso passa attraverso la pompa dosatrice e raggiunge la testa dello stampo a iniezione. Quando il polimero appena formato viene estruso dalla filiera, l'estremità dell'aria compressa AGISCE sul polimero e trascina il filamento caldo fino a 1~10 m di diametro a una velocità dell'aria superiore a quella del suono (550 m/s). In base alle sue proprietà fisiche, tale rete è chiamata rete in microfibra. Queste fibre ultrafini con capillarità unica aumentano il numero e la superficie delle fibre per unità di superficie, conferendo così ai tessuti ottenuti mediante fusione a spruzzo buone proprietà di filtrazione, schermatura, isolamento e assorbimento degli oli. Può essere utilizzato per aria, materiali di filtrazione dei liquidi, materiali isolanti, materiali per maschere e altri campi.
Il meccanismo di filtraggio delle mascherine chirurgiche è la diffusione browniana, l'intercettazione, la collisione inerziale, l'assestamento gravitazionale e l'adsorbimento elettrostatico. I primi quattro sono tutti fattori fisici, che sono le caratteristiche naturali dei tessuti non tessuti prodotti mediante fusione a spruzzo. La proprietà filtrante è di circa il 35%. Questo non è all'altezza dei requisiti delle mascherine chirurgiche. Dobbiamo effettuare un trattamento stazionario sul materiale, far sì che la fibra trasporti una carica elettrica e utilizzare l'elettrostatica per catturare l'aerosol in cui si trova il nuovo Coronavirus.
L'aerosol del nuovo coronavirus (aerosol) è stato catturato dall'adsorbimento del nuovo coronavirus attraverso la forza di Coulomb della fibra carica. Il principio è quello di rendere la superficie del materiale filtrante più aperta, la capacità di cattura delle particelle è forte e la densità di carica aumenta, l'adsorbimento delle particelle e l'effetto di polarizzazione sono più forti, quindi lo strato filtrante del materiale filtrante non tessuto soffiato a fusione, deve essere gestito, non può cambiare sotto la premessa della resistenza respiratoria, raggiungere il 95% di filtrabilità, per essere efficace contro il virus.
Dopo alcune ricerche, ho una comprensione generale della composizione della maschera: lo strato esterno è costituito da tessuto non tessuto agugliato in PP, mentre lo strato intermedio è costituito da uno strato di carbone attivo e da uno strato di tessuto spray fuso in PP.
Data di pubblicazione: 29-08-2020