Які матеріалознавчі причини використання різних типівмаскиЩодо засобів індивідуального захисту (ЗІЗ), які спеціальні полімерні матеріали та виробничі процеси використовуються?
З якого матеріалу виготовляють маски?
Чому між різними масками така велика різниця? Коли я писав, я розрізав чотиришарову маску з активованим вугіллям, яку зазвичай використовують у лабораторії, щоб дізнатися, що вона всередині:
Як ми бачимо, маска розділена на чотири шари. Два зовнішні шари – це два матеріали, схожі на тканину, чорний шар – це активоване вугілля, а інший – щільний, трохи схожий на серветку. Після пошуку деяких даних, щоб зрозуміти, окрім середнього шару з активованого вугілля, інші три шари – це різновид матеріалу, який називається нетканим полотном. Неткане полотно (англійська назва: non-woven Fabric або Nonwoven cloth) також називається нетканим полотном, яке виготовлене з спрямованих або випадкових волокон. Його називають тканиною через його зовнішній вигляд та певні властивості.
Існує багато видів виробничих процесів для нетканих матеріалів, включаючи процес спанбондінгу, процес плавлення розпиленням, процес гарячого прокатки, процес прядіння тощо. Сирі волокна, які можна використовувати, - це переважно поліпропілен (PP) та поліестер (PET). Крім того, є нейлон (PA), віскозне волокно, акрилове волокно, поліпропіленове волокно (HDPE), ПВХ тощо.
Наразі більшість нетканих матеріалів на ринку виробляються методом спанбондінгу. Цей метод формує безперервний філамент шляхом екструдування та розтягування полімеру, потім філамент укладається в сітку, а волокниста сітка потім склеюється самостійно, термічним, хімічним або механічним зміцненням, так що волокниста сітка стає нетканою. Неткані матеріали спанбонд легко ідентифікувати. Як правило, точка прокату нетканих матеріалів спанбонд має форму ромба.
Ще один поширений процес виробництва нетканого матеріалу називається прошивання голкою нетканого матеріалу. Принцип виробництва полягає в багаторазовому проколюванні волокнистої сітки колючими краями та краями трикутної секції (або інших секцій). Коли колючка проходить через сітку, вона втискає поверхню та внутрішній шар сітки в неї. Через тертя між волокнами початкова пухнаста сітка стискається. Коли голка виходить із сітки, пасма залишаються позаду колючок, так що багато пасм заплутуються в сітці та не можуть повернутися до свого початкового пухнастого стану. Після багатьох прошивань голкою досить багато пучків волокон проколюються у волокнисту сітку, і волокна в сітці заплутуються одне з одним, утворюючи таким чином нетканий матеріал, що прошиється голкою, з певною міцністю та товщиною.
Але пори двох нетканих матеріалів занадто великі для медичних цілей, щоб виділити віруси розміром близько 100 нм.
Таким чином, проміжний шар загальної хірургічної маски виготовляється з нетканого полотна методом розпилення розплаву. Виробництво нетканого полотна методом розпилення розплаву спочатку полягає в тому, щоб помістити полімерний матковий батч (зазвичай поліпропілен) в екструдер та розплавити його в екструдері за температури близько 240 ℃ (для ПП). Розплав проходить через дозуючий насос і досягає головки прес-форми. Коли новоутворений полімер екструдується з фільєри, кінець стисненого повітря ДІЄ на полімер і витягує гарячу нитку діаметром 1~10 м зі швидкістю повітря, що перевищує швидкість звуку (550 м/с). За своїми фізичними властивостями така сітка називається сіткою з мікрофібри. Ці надтонкі волокна з унікальною капілярністю збільшують кількість і площу поверхні волокон на одиницю площі, завдяки чому тканини, нанесені методом розпилення розплаву, мають хороші властивості фільтрації, екранування, ізоляції та поглинання олії. Їх можна використовувати в повітрі, матеріалах для фільтрації рідин, ізоляційних матеріалах, матеріалах для масок та інших галузях.
Механізм фільтрації медичної маски полягає в броунівській дифузії, перехопленні, інерційному зіткненні, гравітаційному осіданні та електростатичній адсорбції. Перші чотири – це фізичні фактори, які є природними характеристиками нетканих матеріалів, виготовлених методом розпилення плавленням. Фільтрувальна властивість становить близько 35%. Це не відповідає вимогам медичної маски. Нам потрібно проводити стаціонарну обробку матеріалу, змушувати волокно нести електричний заряд та використовувати електростатику для захоплення аерозолю, в якому знаходиться новий коронавірус.
Аерозоль (аерозоль) нового коронавірусу був захоплений шляхом адсорбції нового коронавірусу за допомогою кулонівської сили зарядженого волокна. Принцип полягає в тому, щоб зробити поверхню фільтрувального матеріалу більш відкритою, здатність до захоплення частинок була сильною, а щільність заряду збільшувалася, адсорбція частинок та ефект поляризації сильніші, тому фільтрувальний шар з нетканого фільтрувального матеріалу, отриманого методом розплавленого видуву, повинен пройти через певні випробування, не може змінюватися під дією опору диханню, досягаючи 95% фільтрованості, щоб бути ефективним проти вірусу.
Після деяких досліджень я маю загальне розуміння складу маски, яку тримаю в руці: зовнішній шар виготовлений з голкопробивного нетканого полотна з поліпропілену, а проміжний шар - це шар активованого вугілля та шар розплавленої тканини з поліпропілену, що наноситься спреєм.
Час публікації: 29 серпня 2020 р.