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N95口罩是什么材料做成的?國內都有哪些化工企業生產相關原材料?

發布日期:2020-01-30 點擊數:526

口罩,現在已經成為了人手必備的物品了。新型冠狀病毒感染病例的不斷增加,大家對戴口罩的意識也大幅度的提高。

國內各大便利店、藥房等零售渠道的口罩產品被搶購一空,淘寶、京東、拼多多等多個電商平臺中,包括3M品牌旗艦店內的部分KN95系列口罩、主打防霾、防粉塵、防病毒的系列口罩,大多處在缺貨、無貨、下架狀態,全民搶購口罩進入緊張狀態。

目前我國醫用口罩主要分為3種:防護級別最高的醫用防護口罩、手術室等有創操作環境常用的醫用外科口罩和普通級別的一次性使用醫用口罩。


 

那么口罩為什么能夠阻擋病毒的傳播呢?它又是什么樣的材質呢?

我們通常說口罩是無紡布材料,無紡布是相對紡織布來說,就是非紡織的布,是由定向的或隨機的纖維而構成。


具體到口罩上,其原料全部都是聚丙烯(Polypropylene,簡稱PP),醫療用口罩一般都是多層結構,一般簡稱為SMS結構,示意圖見圖一和圖二。


從口罩用料上來看,聚丙烯高熔指無紡布專用料成為最佳選擇,生產熔體質量流動速率在33-41g/min的聚丙烯產品,達到衛材聚丙烯無紡布標準。

從纖維應用領域看,聚丙烯纖維專用料產品應用于非織造布、服裝面料、地毯絲、醫用手術用品、民用衛生用品等領域。

在醫療衛生方面,聚丙烯無紡布專用料生產的無紡布可用于一次性手術衣、被單、口罩、蓋布、液體吸收墊等,無紡布口罩是由專業用于醫療衛生的纖維無紡布內兩層,中間增加一層過濾防菌達99.999%的以上過濾溶噴布經超聲波焊接而成,無紡布口罩的鼻梁處采用環保型全塑條,不含任何金屬,配帶透氣,舒適。

國內疫情逐漸擴大,各地口罩供不應求,煉化企業快速轉變生產計劃,確保全力保供。



湖南長盛

Y40G

高熔纖維

Y40

高熔纖維

荊門石化

Y35

高熔纖維

Y40

高熔纖維

 

據了解,目前國內高熔指纖維生產企業共31家,2019年全年高熔纖維產量在88萬噸左右。

1月下旬疫情驟起,121日東華能源率先公布全力保供高熔指纖維Y381H用于醫療口罩生產,上海賽科全力以赴,使命保障醫護用品原料,洛陽石化指出如果2月初纖維料有緊急需求,將組織企業優化生產、保障原料供應。

中石化華北因濟南煉化全月排產纖維料,目前暫未加大排產,大連有機雙線在產高熔指纖維,巨正源繼續重點推廣Y40L纖維料,獨山子石化隨時待命將隨時調整生產計劃,確保下游工廠需求,中國石油為全國保供優質衛生材料,在疫情面前,全力以赴。

關鍵時刻,使命擔當,各大煉化企業正全力跟進高熔纖維的排產問題,將繼續穩定產品質量,根據市場需求情況,增加產量滿足市場需求。

下游生產企業3M中國,該工廠工作人員指出,目前工廠也沒有存貨,正加班加點生產口罩產品,全力對抗這一場沒有硝煙的戰爭。

有報道數據顯示,1噸高熔指纖維料可生產大約25萬個病菌防護口罩,1噸透明料可生產約50萬個醫用一次性注射器,疫情面前聚丙烯生產廠家正在積極行動。

目前,新型冠狀病毒正處于爆發期,又正值過年時間,全國醫用口罩基本斷貨。再者,為實現抗病毒效果,口罩只能一次性使用,使用成本昂貴。這里告訴大家什么是防病毒醫用口罩。

一、醫用口罩抗菌原理介紹

可起到病毒防護作用的口罩主要有醫用外科口罩和N95口罩。國家YY 0469-2004《醫用外科口罩技術要求》標準規定,醫用外科口罩須達到的重要技術指標包括過濾效率、細菌過濾效率和呼吸阻力:

過濾效率:在空氣流量(30±2L/min條件下,對空氣動力學中值直徑(0.24±0.06μm氯化鈉氣溶膠的過濾效率不低于30%;

細菌過濾效率:在規定條件下,對平均顆粒直徑為(3±0.3μm的金黃色葡萄球菌氣溶膠的過濾效率不低于95%;

呼吸阻力:在過濾效率流量條件下,吸氣阻力不超過49Pa,呼氣阻力不超過29.4Pa。

這其中保證細菌過濾效果的標準就是第二條,金黃色葡萄球菌細菌氣溶膠過濾效率不低于95%,這也就是N95概念的由來。因此N95口罩雖然不是醫用口罩,但是滿足過濾效率滿足95%的標準,且能更好地貼合人體面部,所以也能起到很好的病毒預防作用。

而給這兩種口罩帶來病毒過濾作用的主要材料就是極細密且帶靜電的內層過濾布——熔噴無紡布。

熔噴無紡布主要材質是聚丙烯,是一種超細靜電纖維布,可以捕捉粉塵。含有肺炎病毒的飛沫靠近熔噴無紡布后,會被靜電吸附在無紡布表面,無法透過。

這就是這種材料隔絕病菌的原理。粉塵被超細靜電纖維捕捉住后,極不易因清洗而脫離,且水洗亦會被破壞靜電的吸塵能力。因此這種口罩只能一次性使用。適合平面口罩熔噴過濾級別有:普通級、BFE95(濾效95%)、BFE99(濾效99%)、VFE95(濾效99%)、PFE95(濾效99%)、KN90(濾效90%)。

二、醫用外科口罩

醫用外科口罩一般是由三層無紡布制成。材料是紡粘無紡布+熔噴無紡布+紡粘無紡布。也可以一層改用短纖改善皮膚觸感,即ES熱軋無紡布+熔噴無紡布+紡粘無紡布??谡滞鈱泳哂蟹里w沫設計,中層過濾,內存吸濕。熔噴布一般選用20克重的。

N95杯型口罩則由針刺棉、熔噴布、及無紡布組成,其熔噴布通常采用40克重甚至更高,再加上針刺棉的厚度,所以外觀上看起來比平面口罩更厚一些,其防護效果至少能達到95%。


幾層口罩,在口罩的國家標準GB/T 32610中并沒有規定,如果是醫療用口罩,至少應該是3層,即我們說的SMS2S層和1M層),目前國內最高的層數是5層,即SMMMS2S層和3M層),做口罩并不難,比較難的是做SMMMS布,一臺進口的無紡布設備價格都是上億元,筆者見過最貴的一臺醫療無紡布設備是5億人民幣。


這里面的S表示紡粘層(Spunbond),其纖維直徑比較粗,在20微米(μm)左右,2S紡粘層主要作用是支撐整個無紡布結構,對阻隔并沒有太大的作用。

口罩里面最重要的是阻隔層或則熔噴層MMeltblown),熔噴層的纖維直徑比較細,在2微米(μm)左右,所以只有紡粘層直徑的十分之一,這個對防止細菌、血液滲透其至關重要的作用。

如果S紡粘層過多,口罩就比較硬,而熔噴層M過多,則呼吸比較困難,所以從口罩呼吸的難易程度可以判斷口罩的隔絕效果,呼吸越困難,則阻隔效果更好,但是,如果M層變為薄膜,就基本上不能呼吸了,病毒是阻隔了,人也快不行了,所以,這也是一個技術問題。


為了更能說明問題,我們將紡粘層S纖維,熔噴層M纖維和頭發做一個對比圖如下,頭發直徑的1/3,接近紡粘層纖維,而頭發直徑的1/30,和熔噴層M纖維直徑接近了,當然,研發人員還在開發更細的纖維,來保證更好的抗菌阻隔性。


前面提到,M層越細,就越能阻擋細菌等微小顆粒的進入,比如N95,就是指在正常情況下,能阻擋95%的微小顆粒(0.3微米),按照醫用防護口罩國家標準GB/T 19083要求,在氣體流量為85L/min情況下,口罩對非油性顆粒過濾效率符合下表要求:


1:醫用防護口罩過濾等級

 

從上面的解釋來說,N95實際上就是用聚丙烯無紡布SMMMS制作成的能過濾95%微細顆粒的5層口罩。

最后我們從材料角度來看看分別對S紡粘層和M熔噴層都有哪些要求:

 

M層:熔噴層

材料要求:高流動性。

推薦材料:國產材料如山東道恩降解法聚丙烯:Z-1400,Z1500,進口如巴塞爾公司的茂金屬聚丙烯HP461Y,MF650Y。


 

S層:紡粘層

材料要求:高強度

推薦材料:熔體指數在25~60聚丙烯,比如??松梨?/span>Exxon-Mobile的和上海賽科的2040都是很好的紡粘材料,如S2040性能指標如下:


 

                                (來源:流程工業)

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