Quais são as razões científicas por trás do uso de diferentes tipos de materiais?máscarasIndo além, para os equipamentos de proteção individual (EPI), quais materiais poliméricos especiais e processos de fabricação estão envolvidos?
De que material são feitas as máscaras?
Por que existe uma diferença tão grande entre as diferentes máscaras? Enquanto escrevia, abri uma máscara de carvão ativado de quatro camadas, comumente usada em laboratório, para descobrir como ela é por dentro:
Como podemos ver, a máscara é dividida em quatro camadas. As duas camadas mais externas são feitas de materiais semelhantes a tecido: a camada preta é de carvão ativado e a outra é densa, um pouco parecida com um guardanapo. Pesquisando um pouco para entender melhor, descobri que, além da camada intermediária de carvão ativado, as outras três camadas são feitas de um material chamado tecido não tecido. O tecido não tecido (também chamado de tecido não tecido ou tecido não tecido) é feito de fibras direcionadas ou aleatórias. É chamado de tecido devido à sua aparência e a certas propriedades.
Existem muitos tipos de processos de fabricação para tecidos não tecidos, incluindo o processo spunbond, o processo de fusão por aspersão, o processo de laminação a quente, o processo de fiação e outros. As fibras brutas que podem ser utilizadas são principalmente o polipropileno (PP) e o poliéster (PET). Além disso, existem o náilon (PA), a fibra de viscose, a fibra acrílica, a fibra de polipropileno (HDPE), o PVC, etc.
Atualmente, a maioria dos tecidos não tecidos disponíveis no mercado é produzida pelo método spunbond. Esse método forma filamentos contínuos por meio da extrusão e estiramento do polímero, que são então dispostos em uma malha. Essa malha de fibras é então unida por ligações internas, térmicas, químicas ou por reforço mecânico, transformando-se em um tecido não tecido. Os tecidos não tecidos spunbond são facilmente identificáveis. Geralmente, o padrão de laminação desses tecidos apresenta formato de diamante.
Outro processo comum de fabricação de não-tecidos é chamado de tecido não-tecido agulhado. O princípio de fabricação consiste em perfurar repetidamente a rede de fibras com as bordas farpadas e as arestas da seção triangular (ou outras seções). Quando a farpa atravessa a rede, ela força a superfície e a camada interna local da rede para dentro dela. Devido ao atrito entre as fibras, a rede fofa original é comprimida. À medida que a agulha sai da rede, as fibras ficam retidas pelas farpas, de modo que muitas delas se emaranham na rede e não conseguem retornar ao seu estado fofo original. Após muitas agulhadas, um grande número de feixes de fibras é perfurado na rede, e as fibras na rede se emaranham umas às outras, formando assim o material não-tecido agulhado com certa resistência e espessura.
No entanto, os poros dos dois tecidos não tecidos são grandes demais para fins médicos, permitindo o isolamento de vírus em torno de 100 nm.
Portanto, a camada intermediária da máscara cirúrgica comum é feita de tecido não tecido por meio de aspersão por fusão. A produção de tecido não tecido por aspersão por fusão consiste, primeiramente, em colocar o masterbatch de polímero (geralmente polipropileno) na extrusora e fundi-lo a uma temperatura de cerca de 240 °C (para PP). O material fundido passa pela bomba dosadora e chega ao cabeçote do molde de injeção. Quando o polímero recém-formado é extrudado pela fieira, o ar comprimido atua sobre o polímero, puxando o filamento quente para um diâmetro de 1 a 10 m a uma velocidade do ar superior à do som (550 m/s). De acordo com suas propriedades físicas, essa malha é chamada de malha de microfibra. Essas fibras ultrafinas com capilaridade única aumentam o número e a área superficial das fibras por unidade de área, conferindo aos tecidos aspergidos por fusão boas propriedades de filtração, proteção, isolamento e absorção de óleo. Pode ser utilizado em materiais de filtração de ar e líquidos, materiais de isolamento, materiais para máscaras e outras áreas.
O mecanismo de filtragem de máscaras médicas é composto por difusão browniana, interceptação, colisão inercial, sedimentação gravitacional e adsorção eletrostática. Os quatro primeiros são fatores físicos, características naturais dos tecidos não tecidos produzidos por fusão e pulverização. A capacidade de filtragem é de cerca de 35%, o que não atende aos requisitos para máscaras médicas. É necessário realizar um tratamento estacionário no material, conferindo carga elétrica às fibras, e utilizar a eletrostática para capturar o aerossol contendo o novo coronavírus.
O aerossol do novo coronavírus foi capturado pela adsorção do coronavírus através da força de Coulomb da fibra carregada. O princípio consiste em tornar a superfície do material filtrante mais aberta, aumentando a capacidade de captura de partículas e a densidade de carga. Consequentemente, a adsorção de partículas e o efeito de polarização são mais fortes. Assim, a camada filtrante de material não tecido fundido, que precisa ser processada, não pode se alterar sob a premissa de resistência respiratória, atingindo 95% de filtrabilidade e sendo eficaz contra o vírus.
Após alguma pesquisa, consegui ter uma compreensão geral da composição da máscara que tenho em mãos: a camada externa é feita de tecido não tecido agulhado de PP, e a camada intermediária é composta por uma camada de carvão ativado e uma camada de tecido de PP fundido por aspersão.
Data da publicação: 29/08/2020