Aké sú dôvody materiálovej vedy, ktoré stoja za používaním rôznych typovmaskyAk sa pozrieme ďalej na osobné ochranné prostriedky (OOP), aké špeciálne polymérne materiály a výrobné procesy sú zahrnuté?
Z akého materiálu sú vyrobené masky?
Prečo je medzi rôznymi maskami taký veľký rozdiel? Keď som písal, rozrezal som štvorvrstvovú masku s aktívnym uhlím, ktorá sa bežne používa v laboratóriu, aby som zistil, aká je vo vnútri:
Ako vidíme, maska je rozdelená do štyroch vrstiev. Dve vonkajšie vrstvy sú z dvoch materiálov podobných látke, čierna vrstva je z aktívneho uhlia a druhá je hustá, ktorá trochu pripomína obrúsok. Po vyhľadaní niekoľkých údajov si uvedomíme, že okrem strednej vrstvy z aktívneho uhlia sú ďalšie tri vrstvy z materiálu nazývaného netkaná textília. Netkaná textília (anglický názov: non-woven Fabric alebo Nonwoven cloth) sa tiež nazýva netkaná textília a je vyrobená z usmernených alebo náhodných vlákien. Nazýva sa látka kvôli svojmu vzhľadu a určitým vlastnostiam.
Existuje mnoho druhov výrobných procesov pre netkané textílie, vrátane procesu spunbondovania, procesu tavenia striekaním, procesu valcovania za tepla, procesu spriadania atď. Použiteľné surové vlákna sú hlavne polypropylén (PP) a polyester (PET). Okrem toho existuje nylon (PA), viskózové vlákno, akrylové vlákno, polypropylénové vlákno (HDPE), PVC atď.
V súčasnosti sa väčšina netkaných textílií na trhu vyrába metódou spunbond. Pri tejto metóde sa nekonečné vlákno vytvára extrúziou a naťahovaním polyméru, potom sa vlákno ukladá do siete a sieťovina sa potom spája tepelným, chemickým alebo mechanickým spevňovaním, čím sa sieťovina vlákna stáva netkanou. Spunbond netkané textílie sa ľahko identifikujú. Vo všeobecnosti má bod valcovania spunbond netkaných textílií tvar diamantu.
Ďalší bežný proces výroby netkanej textílie sa nazýva vpichovanie netkanej textílie. Princíp výroby spočíva v opakovanom prepichovaní vláknitej siete ostnatými okrajmi a okrajmi trojuholníkovej časti (alebo iných častí). Keď osteň prechádza sieťou, tlačí povrch a lokálnu vnútornú vrstvu siete do siete. V dôsledku trenia medzi vláknami sa pôvodná nadýchaná sieť stlačí. Keď ihla opúšťa sieť, vlákna zostávajú za ostňami, takže mnohé z nich sa zamotajú do siete a nemôžu sa vrátiť do pôvodného nadýchaného stavu. Po mnohých vpichovaniach sa do vláknitej siete prepichne pomerne veľa zväzkov vlákien a vlákna v sieti sa navzájom zamotajú, čím sa vytvorí vpichovaný netkaný materiál s určitou pevnosťou a hrúbkou.
Póry týchto dvoch netkaných textílií sú však na lekárske účely príliš veľké na izoláciu vírusov s veľkosťou okolo 100 nm.
Preto je medzivrstva všeobecnej chirurgickej masky vyrobená z netkanej textílie tavením a striekaním. Výroba netkanej textílie tavením a striekaním spočíva v tom, že sa najprv do extrudéra vloží polymérna predzmes (zvyčajne polypropylén) a roztaví sa v extrudéri pri teplote približne 240 ℃ (pre PP). Tavenina prechádza dávkovacím čerpadlom a dosiahne hlavu vstrekovacej formy. Keď sa novovytvorený polymér extruduje zo zvlákňovacej trysky, koniec stlačeného vzduchu pôsobí na polymér a ťahá horúce vlákno na priemer 1 ~ 10 m pri rýchlosti vzduchu vyššej ako je zvuk (550 m/s). Podľa svojich fyzikálnych vlastností sa takáto sieť nazýva sieť z mikrovlákna. Tieto ultrajemné vlákna s jedinečnou kapilaritou zvyšujú počet a povrchovú plochu vlákien na jednotku plochy, vďaka čomu majú tkaniny tavením a striekaním dobré filtračné, tienené, izolačné a absorbčné vlastnosti. Môže sa použiť vo vzduchových, kvapalinových filtračných materiáloch, izolačných materiáloch, materiáloch na masky a ďalších oblastiach.
Filtračný mechanizmus lekárskej masky spočíva v Brownovej difúzii, intercepcii, zotrvačnej kolízii, gravitačnom usadzovaní a elektrostatickej adsorpcii. Prvé štyri faktory sú fyzikálne a sú prirodzenými vlastnosťami netkaných textílií vyrobených tavením sprejom. Filtračná vlastnosť je približne 35 %. To však nespĺňa požiadavky lekárskej masky. Je potrebné vykonať stacionárne ošetrenie materiálu, zabezpečiť, aby vlákno nieslo elektrický náboj, a použiť elektrostatickú elektródu na zachytenie aerosólu, v ktorom sa nachádza nový koronavírus.
Nový koronavírusový aerosól (aerosól) bol zachytený adsorpciou nového koronavírusu pomocou coulombovskej sily nabitého vlákna. Princípom je, že povrch filtračného materiálu je otvorenejší, zachytávacia schopnosť častíc je silnejšia a hustota náboja sa zvyšuje, adsorpcia častíc a polarizačný efekt sú silnejšie, takže filtračná vrstva z taveniny fúkaného netkaného filtračného materiálu musí prejsť náročnými procesmi, nemôže sa meniť za predpokladu respiračného odporu a dosiahnuť 95% filtrovateľnosť, aby bola účinná proti vírusu.
Po nejakom prieskume mám všeobecnú predstavu o zložení masky v ruke: vonkajšia vrstva je vyrobená z ihličkovanej netkanej textílie z PP a medzivrstva je tvorená vrstvou aktívneho uhlia a vrstvou roztavenej striekanej textílie z PP.
Čas uverejnenia: 29. augusta 2020