醫(yī)用口罩過(guò)濾效率的秘密:駐極處理和駐極母粒 

概述:這幾天被口罩刷了屏,最開(kāi)始幾天企業(yè)紛紛要上口罩線,接下來(lái)口罩機(jī)廠商登場(chǎng)了,千家企業(yè)紛紛跟進(jìn),到了上周,發(fā)現(xiàn)口罩核心材料熔噴布才是硬通貨。 不少企業(yè)明白過(guò)來(lái),已經(jīng)是一噸難求。于是,各種產(chǎn)線、各種
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這幾天被口罩刷了屏,最開(kāi)始幾天企業(yè)紛紛要上口罩線,接下來(lái)口罩機(jī)廠商登場(chǎng)了,千家企業(yè)紛紛跟進(jìn),到了上周,發(fā)現(xiàn)口罩核心材料熔噴布才是硬通貨。 不少企業(yè)明白過(guò)來(lái),已經(jīng)是一噸難求。于是,各種產(chǎn)線、各種布料紛紛登場(chǎng),如汽車(chē)配件廠的多組分無(wú)紡布改造成口罩熔噴布產(chǎn)線等。八仙過(guò)海,各顯神通,但是檢驗(yàn)口罩的幾個(gè)重要指標(biāo),一個(gè)呼吸阻力,還有就是過(guò)濾效率。因?yàn)榇蠹叶枷M谡趾粑枇π,過(guò)濾效率高,有效期長(zhǎng)。


今天要給大家講的是口罩的 駐極處理和駐極母粒,跟這些指標(biāo)息息相關(guān),當(dāng)然這里主要講的是醫(yī)療用口罩,因?yàn)槟壳按笈吭谏系漠a(chǎn)線,其實(shí)都是民用口罩。


口罩過(guò)濾除了機(jī)械阻擋,還有靜電吸附。 纖維過(guò)濾材料就是一種處理污染,凈化空氣和水源的常用材料。其捕塵機(jī)理主要依靠布朗擴(kuò)散、截留、慣性碰撞、直接攔截等機(jī)械阻擋作用,但這種機(jī)械阻擋作用 對(duì)粒徑小于1μm以下的粒子過(guò)濾效果很差,不能起到凈化作用。


如果除原有的機(jī)械阻擋作用外,在空氣過(guò)濾的過(guò)程中 增加靜電吸附,依靠庫(kù)侖力直接吸引氣相中的帶電微粒并將其捕獲,或誘導(dǎo)中性微粒產(chǎn)生極性再將其捕獲,就可以更有效地過(guò)濾氣體載體相中的亞微粒子, 大大增強(qiáng)過(guò)濾效率,而空氣阻力卻不會(huì)增加。 這就是所謂的 高效低阻過(guò)濾材料。 駐極體材料恰好具有這一性質(zhì)。


駐極體是指具有 長(zhǎng)期儲(chǔ)存電荷功能的電介質(zhì)材料,它所儲(chǔ)存的電荷可以是外界注入的單極性真實(shí)電荷(或稱(chēng)空間電荷),也可以是極性電介質(zhì)中偶極子有序取向而形成的偶極電荷,或者兩類(lèi)電荷同時(shí)兼有。


當(dāng)熔噴法纖維從噴孔噴出纖維后,若受到帶電質(zhì)子如電子或離子的轟擊,就可以使得熔噴法纖維基材成為駐極體;同樣,當(dāng)微纖維基材收集以后,使其受到電暈處理,也可使其成為駐極體。


有人說(shuō),如果沒(méi)有口罩測(cè)試儀器,如何知道口罩的過(guò)濾效率?一個(gè)簡(jiǎn)單方法,就是看 口罩靠近大腿時(shí)能否把長(zhǎng)長(zhǎng)的腳毛變得直立起來(lái)! 駐極處理能夠 增加口罩靜電吸附的能力, 駐極母粒能夠讓靜電保持時(shí)間 久。 下面我們就來(lái)了解下這兩個(gè)概念。


(一):駐極處理


小編在網(wǎng)上沒(méi)有查找到駐極處理的定義,但是所謂駐極處理就是 讓駐極體增加更多電荷的方法。 駐極方法主要有靜電紡絲法、電暈充電法、摩擦起電法、熱極化法、低能電子束轟擊法等。下面這個(gè)就是常見(jiàn)的駐極處理設(shè)備:

駐極設(shè)備原理圖


駐極體處理機(jī)是專(zhuān)為熔噴無(wú)紡布過(guò)濾材料提高過(guò)濾效率而設(shè)計(jì)的處理設(shè)備,由三部分組成: 發(fā)生器主機(jī)、升壓變壓器和駐極處理架。處理機(jī)可組合在熔噴生產(chǎn)線上在線處理或?qū)θ蹏娺^(guò)濾材料成品獨(dú)立處理,經(jīng)處理機(jī)高壓處理后能極大提高材料的過(guò)濾效率。駐極處理架結(jié)構(gòu)形式可根據(jù)客戶(hù)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)定制,整套設(shè)備能滿(mǎn)足過(guò)濾材料的不同寬度、生產(chǎn)線速度的需要。產(chǎn)品具有多種保護(hù)功能,確保生產(chǎn)過(guò)程中的安全、可靠。

駐極設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)圖片(箭頭為駐極處理設(shè)備架子和主機(jī))


(二):駐極母粒


剛剛提到增加電荷可以靠駐極處理。而要讓這個(gè)靜電儲(chǔ)存,那就要讓材料成分和結(jié)構(gòu)讓駐極體有利于電荷保持。 當(dāng)然,在目前口罩流通速度下,靜電的衰減不足慮(比如出廠后, 半個(gè)月到用戶(hù)),而正常的醫(yī)療口罩都是有效期 6個(gè)月,而日本有些口罩有效期是 三年。 提高駐極體材料電荷 儲(chǔ)存能力的途徑有兩種方法:


1、通過(guò)提高材料的 結(jié)晶度和機(jī)械變形,使材料的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,形成細(xì)長(zhǎng)的孔洞通道阻止電荷漂移。


2、通過(guò)引入具有電荷 存儲(chǔ)性能的添加劑來(lái)產(chǎn)生電荷陷阱捕獲電荷。


所以,相對(duì)應(yīng)兩種方法,駐極母粒有兩種類(lèi)型:


1:改變PP材料的結(jié)晶度和機(jī)械變形,比如結(jié)晶相關(guān)的助劑。這里大家也可以理解為何熔噴的模頭很重要,因?yàn)槟n^直接影響無(wú)紡布的微觀形態(tài)。

電氣石名稱(chēng):電氣石俗稱(chēng)碧璽、碧茜,又譯為托瑪琳,由于電氣石具有熱電性及壓電性,容易因靜電效應(yīng)而帶電,因而得名。


2:引入電荷存儲(chǔ),如加入納米極的 電氣石母粒。 因?yàn)檫@兩種類(lèi)型的駐極母粒在添加量、價(jià)格上有很大的區(qū)別。

電鏡下PP熔噴無(wú)紡布的微觀狀態(tài)(未駐極處理)


(三)口罩過(guò)濾效率測(cè)試


傳統(tǒng)本過(guò)濾效率測(cè)定方法是:采用美國(guó)TSI8130過(guò)濾效率測(cè)定儀測(cè)定,NaCl氣溶膠粒子直徑為0.26μm以下。

在一定條件下,霧化一定濃度的NACL溶液形成溶膠,測(cè)試溶膠經(jīng)過(guò)過(guò)濾布過(guò)濾后的濃度。細(xì)菌過(guò)濾效率?Bacterial?filtration?efficiency?(BFE)?按照這個(gè)計(jì)算:


BFE=(C-T)/C×100%


(式中C:陽(yáng)性質(zhì)控氣溶膠濃度;T:測(cè)試樣品氣溶膠濃度)。


口罩過(guò)濾效率測(cè)試設(shè)備原理圖:

目前很多熔噴布廠商未必有駐極處理設(shè)備,因?yàn)樗麄冎饕a(chǎn)民用口罩;也有很多熔噴布廠商,是從別的產(chǎn)品過(guò)來(lái)的,壓根都不知道有駐極處理這一個(gè)工藝。在口罩機(jī)、熔噴布火熱之后, 口罩相關(guān)測(cè)試儀、噴碼、包裝將成為熱點(diǎn)。

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