Kādi ir materiālzinātnes iemesli dažādu veidu materiālu izmantošanai?maskas?Tālāk runājot par individuālajiem aizsardzības līdzekļiem (IAL), kādi īpaši polimēru materiāli un ražošanas procesi ir iesaistīti?
No kāda materiāla tiek izgatavotas maskas?
Kāpēc pastāv tik liela atšķirība starp dažādām maskām? Rakstot, es pārgriezu vaļā četrslāņu aktivētās ogles masku, ko parasti izmanto laboratorijā, lai noskaidrotu, kāda ir tās iekšpuse:
Kā redzam, maska ir sadalīta četros slāņos. Divi ārējie slāņi ir izgatavoti no diviem auduma līdzīgiem materiāliem, melnais slānis ir aktivētā ogle, bet otrs ir blīvs, nedaudz līdzīgs salvetēm. Pēc nelielas informācijas meklēšanas, lai saprastu, papildus aktivētās ogles slāņa vidum pārējie trīs slāņi ir izgatavoti no neaustiem audumiem. Neausto audumu (angļu nosaukums: non-woven Fabric vai Nonwoven cloth) sauc arī par neaustiem audumiem, kas izgatavoti no virzītām vai nejaušām šķiedrām. To sauc par audumu tā izskata un noteiktu īpašību dēļ.
Neausto audumu ražošanas procesi ir dažādi, tostarp vērpšanas process, kausēšanas izsmidzināšanas process, karstās velmēšanas process, vērpšanas process utt. Kā izejvielas var izmantot polipropilēnu (PP) un poliesteri (PET). Turklāt ir arī neilons (PA), viskozes šķiedra, akrila šķiedra, polipropilēna šķiedra (HDPE), PVC utt.
Pašlaik tirgū lielāko daļu neausto audumu ražo ar savērpšanas metodi. Šī metode veido nepārtrauktu pavedienu, ekstrudējot un izstiepjot polimēru, pēc tam pavedienu ievieto tīklā, un šķiedru tīklu sasien pats ar sevi, izmantojot termisko savienošanu, ķīmisku savienošanu vai mehānisku pastiprināšanu, lai šķiedru tīkls kļūtu neausts. Savērptos neaustos audumus ir viegli identificēt. Parasti savērpto neausto audumu velmēšanas punkts ir rombveida.
Vēl viens izplatīts neausto audumu ražošanas process ir neausto audumu adatošana. Ražošanas princips ir atkārtoti caurdurt šķiedru tīklu ar dzeloņainajām malām un trīsstūra sekcijas (vai citu sekciju) malām. Kad dzelonis iziet cauri tīklam, tas iespiež tīkla virsmu un lokālo iekšējo slāni tīklā. Berzes dēļ starp šķiedrām sākotnējais pūkainais tīkls tiek saspiests. Adatai izejot no tīkla, dzeloņi atstāj dzīslas, tāpēc daudzas dzīslas sapinas tīklā un nevar atgriezties sākotnējā pūkainajā stāvoklī. Pēc daudzām adatošanas reizēm šķiedru tīklā tiek caurdurts diezgan daudz šķiedru saišķu, un tīklā esošās šķiedras sapinas viena ar otru, tādējādi veidojot adatošanas neausto materiālu ar noteiktu izturību un biezumu.
Taču abu neausto audumu poras ir pārāk lielas medicīniskiem nolūkiem, lai izolētu vīrusus aptuveni 100 nm platumā.
Tāpēc vispārējās ķirurģiskās maskas starpslānis ir izgatavots no neausta auduma, izmantojot kausēšanas aerosolu. Neausta auduma, kas tiek izsmidzināšanas procesā, ražošana vispirms ietver polimēra pamatpartijas (parasti polipropilēna) ievietošanu ekstrūderī un tās kausēšanu aptuveni 240 ℃ temperatūrā (PP). Kausējums iziet cauri dozēšanas sūknim un sasniedz iesmidzināšanas veidnes galviņu. Kad jaunizveidotais polimērs tiek ekstrudēts no vērpšanas sprauslas, saspiestā gaisa gals IEDARBOJAS uz polimēru un ar gaisa ātrumu, kas ir lielāks par skaņas ātrumu (550 m/s), izvelk karsto pavedienu 1–10 m diametrā. Saskaņā ar tā fizikālajām īpašībām šādu tīklu sauc par mikrošķiedras tīklu. Šīs īpaši smalkās šķiedras ar unikālu kapilaritāti palielina šķiedru skaitu un virsmas laukumu uz laukuma vienību, tādējādi padarot kausēšanas aerosolu audumus ar labām filtrācijas, ekranēšanas, izolācijas un eļļas absorbcijas īpašībām. To var izmantot gaisa, šķidruma filtrācijas materiālos, izolācijas materiālos, masku materiālos un citās jomās.
Medicīniskās maskas filtrēšanas mehānisms ir Brauna difūzija, pārtveršana, inerciālā sadursme, gravitācijas nosēšanās un elektrostatiskā adsorbcija. Pirmie četri ir fizikāli faktori, kas ir ar kausēšanas aerosola palīdzību ražotu neausto audumu dabiskās īpašības. Filtrēšanas īpašība ir aptuveni 35%. Tas neatbilst medicīniskās maskas prasībām. Mums jāveic materiāla stacionāra apstrāde, jāpanāk, lai šķiedra pārnestu elektrisko lādiņu, un jāizmanto elektrostatiskā lādiņa, lai uztvertu aerosolu, kurā atrodas jaunais koronavīruss.
Jaunā koronavīrusa aerosols (aerosols) tika uztverts, izmantojot jaunā koronavīrusa adsorbciju caur lādētas šķiedras Kulona spēku. Princips ir padarīt filtrējošā materiāla virsmu atvērtāku, daļiņu uztveršanas spēja ir spēcīga, un lādiņa blīvums palielinās, daļiņu adsorbcija un polarizācijas efekts ir spēcīgāks, tāpēc kausētā neausta filtra materiāla filtra slānim ir jāiziet cauri, lai tiktu galā ar to, tas nevar mainīties elpošanas pretestības apstākļos, sasniedzot 95% filtrējamību, lai efektīvi cīnītos pret vīrusu.
Pēc nelielas izpētes man ir vispārēja izpratne par manā rokā esošās maskas sastāvu: ārējais slānis ir izgatavots no adatas perforēta neausta auduma, kas izgatavots no PP, un starpslānis ir aktivētās ogles slānis un PP kausējuma aerosola auduma slānis.
Publicēšanas laiks: 2020. gada 29. augusts