మాస్క్‌ల ముడి పదార్థం — మెల్ట్‌బ్లోన్ నాన్‌వోవెన్ | జిన్‌హావోచెంగ్

వివిధ రకాల పదార్థాల వాడకం వెనుక ఉన్న భౌతిక శాస్త్ర కారణాలు ఏమిటి?మాస్కులువ్యక్తిగత రక్షణ పరికరాల (PPE) విషయానికి వస్తే, ఏ ప్రత్యేక పాలిమర్ పదార్థాలు మరియు తయారీ ప్రక్రియలు ఇందులో ఉంటాయి?

మాస్క్‌లను ఏ పదార్థంతో తయారు చేస్తారు?

వివిధ మాస్క్‌ల మధ్య ఇంత పెద్ద తేడా ఎందుకు ఉంది? నేను రాస్తున్నప్పుడు, లోపల ఎలా ఉంటుందో తెలుసుకోవడానికి ప్రయోగశాలలో సాధారణంగా ఉపయోగించే నాలుగు పొరల యాక్టివేటెడ్ చార్‌కోల్ మాస్క్‌ను కోసి చూశాను:

మనం చూడగలిగినట్లుగా, ఈ మాస్క్ నాలుగు పొరలుగా విభజించబడింది. బయటి రెండు పొరలు రెండు గుడ్డ లాంటి పదార్థాలు, నల్లని పొర యాక్టివేటెడ్ కార్బన్, మరియు మరొకటి దట్టంగా ఉండి, కొద్దిగా నాప్కిన్ లాగా ఉంటుంది. దీని తయారీ గురించి కొంత సమాచారం చూసి అర్థం చేసుకున్న తర్వాత, మధ్యలో ఉన్న యాక్టివేటెడ్ కార్బన్ పొర మినహా, మిగిలిన మూడు పొరలు నాన్-వోవెన్ ఫ్యాబ్రిక్ అని పిలువబడే ఒక రకమైన పదార్థంతో తయారయ్యాయని తెలిసింది. నాన్-వోవెన్ ఫ్యాబ్రిక్ (ఆంగ్ల నామం: నాన్-వోవెన్ ఫ్యాబ్రిక్ లేదా నాన్‌వోవెన్ క్లాత్) ను నాన్‌వోవెన్ ఫ్యాబ్రిక్ అని కూడా అంటారు, ఇది నిర్దేశిత లేదా యాదృచ్ఛిక ఫైబర్‌లతో తయారు చేయబడుతుంది. దాని రూపాన్ని మరియు కొన్ని నిర్దిష్ట లక్షణాలను బట్టి దీనిని గుడ్డ అని పిలుస్తారు.

నాన్-వోవెన్ ఫ్యాబ్రిక్‌ల తయారీకి స్పిన్‌బాండెడ్ ప్రాసెస్, మెల్టింగ్ స్ప్రే ప్రాసెస్, హాట్ రోలింగ్ ప్రాసెస్, స్పిన్నింగ్ ప్రాసెస్ వంటి అనేక రకాల తయారీ ప్రక్రియలు ఉన్నాయి. ఉపయోగించగల ముడి ఫైబర్‌లు ప్రధానంగా పాలిప్రొపిలిన్ (PP) మరియు పాలిస్టర్ (PET). వీటికి అదనంగా, నైలాన్ (PA), విస్కోస్ ఫైబర్, యాక్రిలిక్ ఫైబర్, పాలిప్రొపిలిన్ ఫైబర్ (HDPE), PVC మొదలైనవి కూడా ఉన్నాయి.

ప్రస్తుతం, మార్కెట్‌లో చాలా నాన్-వోవెన్ ఫ్యాబ్రిక్‌లు స్పిన్‌బాండెడ్ పద్ధతి ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడుతున్నాయి. ఈ పద్ధతిలో పాలిమర్‌ను ఎక్స్‌ట్రూడ్ చేసి, సాగదీయడం ద్వారా నిరంతర ఫిలమెంట్ ఏర్పడుతుంది. ఆ తర్వాత ఆ ఫిలమెంట్‌ను ఒక జాలీగా అమర్చుతారు. అనంతరం ఆ ఫైబర్ జాలీని థర్మల్ బాండింగ్, కెమికల్ బాండింగ్ లేదా మెకానికల్ రీన్‌ఫోర్స్‌మెంట్ ద్వారా దానికి అదే బంధించడం జరుగుతుంది, తద్వారా ఆ ఫైబర్ జాలీ నాన్-వోవెన్‌గా మారుతుంది. స్పిన్‌బాండెడ్ నాన్-వోవెన్ ఫ్యాబ్రిక్‌లను గుర్తించడం సులభం. సాధారణంగా, స్పిన్‌బాండెడ్ నాన్-వోవెన్ ఫ్యాబ్రిక్‌ల రోలింగ్ పాయింట్ వజ్రాకారంలో ఉంటుంది.

నాన్-వోవెన్ ఫ్యాబ్రిక్ తయారీలో మరో సాధారణ ప్రక్రియను నీడ్లింగ్ నాన్-వోవెన్ ఫ్యాబ్రిక్ అంటారు. దీని తయారీ సూత్రం ఏమిటంటే, త్రిభుజాకార భాగం (లేదా ఇతర భాగాలు) యొక్క ముళ్ల అంచులు మరియు అంచులతో ఫైబర్ నెట్‌ను పదేపదే గుచ్చడం. ముల్లు నెట్‌వర్క్ గుండా వెళ్ళినప్పుడు, అది నెట్‌వర్క్ యొక్క ఉపరితలం మరియు స్థానిక లోపలి పొరను నెట్‌వర్క్‌లోకి నెడుతుంది. ఫైబర్‌ల మధ్య ఘర్షణ కారణంగా, అసలైన మెత్తటి నెట్‌వర్క్ కుదించబడుతుంది. సూది నెట్ నుండి బయటకు వచ్చినప్పుడు, ముళ్ల వల్ల పోగులు వెనుకబడిపోతాయి, దీనివల్ల చాలా పోగులు నెట్‌లో చిక్కుకుపోయి, వాటి అసలైన మెత్తటి స్థితికి తిరిగి రాలేవు. చాలాసార్లు నీడ్లింగ్ చేసిన తర్వాత, ఫైబర్ నెట్‌లోకి చాలా ఫైబర్ కట్టలు గుచ్చబడతాయి, మరియు నెట్‌లోని ఫైబర్‌లు ఒకదానితో ఒకటి చిక్కుకుపోతాయి, తద్వారా నిర్దిష్ట బలం మరియు మందంతో నీడ్లింగ్ నాన్-వోవెన్ మెటీరియల్ ఏర్పడుతుంది.

కానీ, వైద్య ప్రయోజనాల కోసం సుమారు 100nm వద్ద వైరస్‌లను వేరుచేయడానికి ఆ రెండు నాన్-వోవెన్ ఫ్యాబ్రిక్‌ల రంధ్రాలు చాలా పెద్దవిగా ఉన్నాయి.

అందువల్ల, సాధారణ సర్జికల్ మాస్క్ యొక్క మధ్య పొరను మెల్టింగ్ స్ప్రే పద్ధతి ద్వారా నాన్-వోవెన్ క్లాత్‌తో తయారు చేస్తారు. మెల్ట్-స్ప్రేయింగ్ నాన్-వోవెన్ క్లాత్ ఉత్పత్తిలో భాగంగా, మొదటగా పాలిమర్ మాస్టర్‌బ్యాచ్‌ను (సాధారణంగా పాలిప్రొపీలిన్) ఎక్స్‌ట్రూడర్‌లో ఉంచి, సుమారు 240℃ (PP కోసం) ఉష్ణోగ్రత వద్ద దానిని కరిగిస్తారు. కరిగిన పదార్థం మీటరింగ్ పంప్ గుండా ప్రయాణించి ఇంజెక్షన్ మోల్డ్ హెడ్‌కు చేరుకుంటుంది. కొత్తగా ఏర్పడిన పాలిమర్ స్పిన్నరెట్ నుండి బయటకు వచ్చినప్పుడు, దాని చివరన ఉన్న సంపీడన గాలి పాలిమర్‌పై పనిచేసి, ధ్వని వేగం (550 మీ/సె) కంటే ఎక్కువ గాలి వేగంతో వేడి ఫిలమెంట్‌ను 1~10 మీటర్ల వ్యాసానికి లాగుతుంది. దాని భౌతిక లక్షణాల ప్రకారం, అటువంటి వలను మైక్రోఫైబర్ నెట్ అని పిలుస్తారు. ప్రత్యేకమైన కేశనాళిక లక్షణం కలిగిన ఈ అతి సూక్ష్మమైన ఫైబర్‌లు, యూనిట్ వైశాల్యానికి ఫైబర్‌ల సంఖ్యను మరియు ఉపరితల వైశాల్యాన్ని పెంచుతాయి. తద్వారా మెల్ట్-స్ప్రేడ్ వస్త్రాలు మంచి వడపోత, రక్షణ, ఇన్సులేషన్ మరియు నూనెను పీల్చుకునే లక్షణాలను కలిగి ఉంటాయి. దీనిని గాలి, ద్రవ వడపోత పదార్థం, ఐసోలేషన్ పదార్థం, మాస్క్ పదార్థం మరియు ఇతర రంగాలలో ఉపయోగించవచ్చు.

మెడికల్ మాస్క్ యొక్క వడపోత యంత్రాంగం బ్రౌనియన్ డిఫ్యూజన్, ఇంటర్‌సెప్షన్, ఇనర్షియల్ కొలిజన్, గ్రావిటీ సెటిల్‌మెంట్ మరియు ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ అడ్సార్ప్షన్. మొదటి నాలుగు అంశాలు భౌతిక కారకాలు, ఇవి మెల్టింగ్ స్ప్రే ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన నాన్-వోవెన్ ఫ్యాబ్రిక్‌ల సహజ లక్షణాలు. దీని వడపోత సామర్థ్యం సుమారు 35% ఉంటుంది. ఇది మెడికల్ మాస్క్ అవసరాలకు సరిపోదు. మనం ఆ పదార్థంపై స్థిరమైన ప్రక్రియను నిర్వహించి, ఫైబర్‌కు విద్యుత్ ఆవేశాన్ని కలిగించి, కొత్త కరోనావైరస్ ఉన్న ఏరోసోల్‌ను పట్టుకోవడానికి ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్‌ను ఉపయోగించాలి.

చార్జ్ చేయబడిన ఫైబర్ యొక్క కూలంబ్ బలం ద్వారా నవల కరోనావైరస్ శోషణ ద్వారా నవల కరోనావైరస్ ఏరోసోల్ (ఏరోసోల్) బంధించబడింది. దీని సూత్రం ఏమిటంటే, ఫిల్టరింగ్ మెటీరియల్ ఉపరితలాన్ని మరింత తెరిచి ఉంచడం, కణాలను బంధించే సామర్థ్యం బలంగా ఉండటం, మరియు చార్జ్ సాంద్రత పెరగడం వల్ల, కణాల శోషణ మరియు ధ్రువీకరణ ప్రభావం బలంగా ఉంటుంది. అందువల్ల, మెల్ట్-బ్లోన్ నాన్-వోవెన్ ఫిల్టర్ మెటీరియల్ యొక్క ఫిల్టర్ పొర, శ్వాసకోశ నిరోధకత అనే ప్రమేయం లేకుండా, దాని గుండా వెళ్ళవలసి ఉంటుంది మరియు ఎటువంటి మార్పులకు లోనుకాదు. ఈ ప్రక్రియలో 95% ఫిల్టరింగ్ సామర్థ్యాన్ని సాధించి, వైరస్‌కు వ్యతిరేకంగా సమర్థవంతంగా పనిచేస్తుంది.

కొంత పరిశోధన తర్వాత, నా చేతిలో ఉన్న మాస్క్ కూర్పు గురించి నాకు సాధారణ అవగాహన వచ్చింది: బయటి పొర PPతో చేసిన నీడిల్-పంచ్డ్ నాన్-వోవెన్ క్లాత్‌తో తయారు చేయబడింది, మరియు మధ్య పొర యాక్టివేటెడ్ కార్బన్ పొర మరియు PP మెల్ట్ స్ప్రే క్లాత్ పొరతో కూడి ఉంటుంది.