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截止今日,国内疫情已经到了刻不容缓的时刻了,为防止疫情继续传染,口罩现在已经成为了人手必备的物品了。
那么口罩为什么能够阻挡病毒的传播呢?它又是什么样的材质呢? 我们通常说口罩是无纺布材料,无纺布是相对纺织布来说,就是非纺织的布,是由定向的或随机的纤维而构成。
具体到口罩上,其原料全部都是聚丙烯(Polypropylene,简称PP),医疗用口罩一般都是多层结构,一般简称为SMS结构,示意图见图一和图二。
而我们经常说的几层口罩,在口罩的国家标准GB/T 32610中并没有规定,如果是医疗用口罩,至少应该是3层,即我们说的SMS(2层S层和1层M层),目前国内最高的层数是5层,即SMMMS(2层S层和3层M层),做口罩并不难,比较难的是做SMMMS布,一台进口的无纺布设备价格都是上亿元,笔者见过最贵的一台医疗无纺布设备是5亿人民币。
这里面的S表示纺粘层(Spunbond),其纤维直径比较粗,在20微米(μm)左右,2层S纺粘层主要作用是支撑整个无纺布结构,对阻隔并没有太大的作用。 口罩里面最重要的是阻隔层或则熔喷层M(Meltblown),熔喷层的纤维直径比较细,在2微米(μm)左右,所以只有纺粘层直径的十分之一,这个对防止细菌、血液渗透其至关重要的作用。 如果S纺粘层过多,口罩就比较硬,而熔喷层M过多,则呼吸比较困难,所以从口罩呼吸的难易程度可以判断口罩的隔绝效果,呼吸越困难,则阻隔效果更好,但是,如果M层变为薄膜,就基本上不能呼吸了,病毒是阻隔了,人也快不行了,所以,这也是一个技术问题。
为了更能说明问题,我们将纺粘层S纤维,熔喷层M纤维和头发做一个对比图如下,头发直径的1/3,接近纺粘层纤维,而头发直径的1/30,和熔喷层M纤维直径接近了,当然,研发人员还在开发更细的纤维,来保证更好的抗菌阻隔性。
前面提到,M层越细,就越能阻挡细菌等微小颗粒的进入,比如N95,就是指在正常情况下,能阻挡95%的微小颗粒(0.3微米),按照医用防护口罩国家标准GB/T 19083要求,在气体流量为85L/min情况下,口罩对非油性颗粒过滤效率符合下表要求:
从上面的解释来说,N95实际上就是用聚丙烯无纺布SMMMS制作成的能过滤95%微细颗粒的5层口罩。 最后我们从材料角度来看看分别对S纺粘层和M熔喷层都有哪些要求: M层:熔喷层 材料要求:高流动性。 推荐材料:国产材料如山东道恩降解法聚丙烯:Z-1400,Z1500,进口如巴塞尔公司的茂金属聚丙烯HP461Y,MF650Y。
S层:纺粘层 材料要求:高强度 推荐材料:熔体指数在25~60聚丙烯,比如埃克森美孚Exxon-Mobile的和上海赛科的2040都是很好的纺粘材料,如S2040性能指标如下:
文章来源于第八元素塑料版 ,作者孙洲渝。
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