Kateri so razlogi za uporabo različnih vrst materialov v znanosti o materialih?maskeČe se osredotočimo na osebno zaščitno opremo (OZO), kateri posebni polimerni materiali in proizvodni procesi so vključeni?
Iz katerega materiala so narejene maske?
Zakaj je med različnimi maskami tako velika razlika? Ko sem pisal, sem razrezal štirislojno masko z aktivnim ogljem, ki se pogosto uporablja v laboratoriju, da bi ugotovil, kakšna je njena notranjost:
Kot lahko vidimo, je maska razdeljena na štiri plasti. Zunanji dve plasti sta iz materialov, podobnih tkanini, črna plast je iz aktivnega oglja, druga pa je gosta in je nekoliko podobna prtičku. Po pregledu nekaterih podatkov smo poleg srednje plasti iz aktivnega oglja ugotovili, da so ostale tri plasti iz neke vrste materiala, imenovanega netkana tkanina. Netkana tkanina (angleško ime: non-woven Fabric ali Nonwoven cloth) se imenuje tudi netkana tkanina in je izdelana iz usmerjenih ali naključnih vlaken. Zaradi svojega videza in določenih lastnosti se imenuje tkanina.
Obstaja veliko vrst proizvodnih postopkov za netkane tkanine, vključno s postopkom spunbondinga, postopkom talilnega pršenja, postopkom vročega valjanja, postopkom predenja in tako naprej. Surova vlakna, ki se lahko uporabljajo, so predvsem polipropilen (PP) in poliester (PET). Poleg tega obstajajo najlon (PA), viskozna vlakna, akrilna vlakna, polipropilenska vlakna (HDPE), PVC itd.
Trenutno se večina netkanih tkanin na trgu proizvaja s spunbonded metodo. Pri tej metodi se neprekinjeni filament oblikuje z ekstrudiranjem in raztezanjem polimera, nato se filament položi v mrežo, vlaknasta mreža pa se nato sama veže, toplotno, kemično ali mehansko ojača, tako da vlaknasta mreža postane netkana. Spunbonded netkane tkanine je enostavno prepoznati. Na splošno ima kotalna točka spunbonded netkanih tkanin diamantno obliko.
Drug pogost postopek izdelave netkanih tkanin se imenuje iglanje netkane tkanine. Načelo izdelave je večkratno prebadanje vlaknene mreže z bodičastimi robovi in robovi trikotnega dela (ali drugih delov). Ko bodica prehaja skozi mrežo, potisne površino in lokalno notranjo plast mreže vanjo. Zaradi trenja med vlakni se prvotna puhasta mreža stisne. Ko igla izstopi iz mreže, bodice pustijo pramene za seboj, tako da se veliko pramenov zaplete v mrežo in se ne morejo vrniti v prvotno puhasto stanje. Po večkratnem iglanju se v vlakneno mrežo prebode kar nekaj snopov vlaken, vlakna v mreži pa se med seboj zapletejo, s čimer se tvori iglani netkani material z določeno trdnostjo in debelino.
Vendar so pore obeh netkanih tkanin prevelike za medicinske namene, da bi izolirale viruse pri približno 100 nm.
Zato je vmesna plast splošne kirurške maske izdelana iz netkane tkanine s talilnim brizganjem. Proizvodnja netkane tkanine s talilnim brizganjem najprej vključuje vnos polimerne masterbatcha (običajno polipropilena) v ekstruder in njeno taljenje pri temperaturi približno 240 ℃ (za PP). Talina prehaja skozi dozirno črpalko in doseže glavo brizgalnega kalupa. Ko se novo nastali polimer ekstrudira iz predilne šobe, konec stisnjenega zraka deluje na polimer in vročo nit vleče do premera 1~10 m s hitrostjo zraka, višjo od hitrosti zvoka (550 m/s). Glede na svoje fizikalne lastnosti se takšna mreža imenuje mreža iz mikrovlaken. Ta ultrafina vlakna z edinstveno kapilarnostjo povečajo število in površino vlaken na enoto površine, zaradi česar imajo tkanine s talilnim brizganjem dobre lastnosti filtracije, zaščite, izolacije in absorpcije olja. Uporablja se lahko v zraku, materialih za filtracijo tekočin, izolacijskih materialih, materialih za maske in drugih področjih.
Mehanizem filtriranja medicinske maske je Brownova difuzija, prestrezanje, inercialni trk, gravitacijsko posedanje in elektrostatična adsorpcija. Prvi štirje so fizikalni dejavniki, ki so naravne lastnosti netkanih tkanin, izdelanih s taljenjem v spreju. Lastnost filtriranja je približno 35 %. To ne ustreza zahtevam medicinske maske. Material moramo obdelati stacionarno, tako da vlakna prenesejo električni naboj in z elektrostatiko ujamemo aerosol, v katerem se nahaja novi koronavirus.
Aerosol (aerosol) novega koronavirusa je bil ujet z adsorpcijo novega koronavirusa s pomočjo Coulombove sile nabitih vlaken. Načelo je, da je površina filtrirnega materiala bolj odprta, sposobnost zajemanja delcev je močna, gostota naboja pa se poveča, adsorpcija delcev in polarizacijski učinek pa sta močnejša, zato mora filtrirna plast iz talilno pihanega netkanega filtrirnega materiala prestati težave, saj se ne more spremeniti pod predpostavko dihalne odpornosti in doseči 95-odstotno filtrabilnost, da bi bila učinkovita proti virusu.
Po nekaj raziskavah imam splošno razumevanje sestave maske v roki: zunanja plast je izdelana iz iglano preluknjane netkane tkanine iz PP, vmesna plast pa je plast aktivnega oglja in plast talilnega pršila iz PP.
Čas objave: 29. avg. 2020