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口罩过滤材料选择
- 2020-05-12-

     许多厂商采购口罩机设备后,真是经历了一波三折,首先是采购的口罩机因各种问题,迟迟不能交付,其次是等待口罩机到厂了,各种设备问题,没法真正开展生产,接着是面临口罩滤膜紧缺,甚至一度炒到了50+万/吨。

     有些厂商兴高采烈地买到熔喷布开启生产后,拿去送检,结果很多口罩都不过关,特别是送检GB2626以及GB32610这两个标准的样品,过检率非常低。特别是对于N95口罩,非常多不合格的产品,要么是呼吸阻力太大,要么是过滤效率不过关,出现这问题的主因是过滤膜性能不合格。

01 熔喷材料

熔喷材料通过加热熔融挤出的方式,再通过喷头的细孔经过热风喷出,在热风的牵引拉伸下形成微米甚至亚微米级别的纤维,纤维的堆积即可形成过滤膜,一般用于平面口罩的熔喷滤膜是25g的熔喷材料。熔喷材料再未经过静电驻极处理之前,熔喷材料的过滤效率是相对比较低的,大概在30%-40%左右的气溶胶过滤性能。

如果在纺丝的PP母粒中添加驻极母粒,做出来的熔喷布材料经过静电处理后,熔喷材料的过滤性能可以大幅提高,甚至单层熔喷材料即可达到95%以上的粒子过滤性能,但静电驻极的工艺各个厂商有所不一样,因此,熔喷布的静电存留能力也不一样,大部分驻极材料在经过驻极处理后,过滤性能会快速衰减。 因此,国内大部分的熔喷材料的过滤性能稳定性极差,90%以上的熔喷布的过滤性能在30%-90%的过滤效率,因此质量参差不齐,口罩生产厂商很容易因为不了解技术而买到假口罩滤膜。这也是为什么国内出口的许多口罩均不达标。很大的原因在于核心滤膜材料性能不稳定。

另外一种水驻极工艺,可以保证聚丙烯上的驻极体是永久性的,电场分布均匀,捕获能力强,是目前制备高效低阻熔喷材料的比较成熟的技术。水驻极工艺可以在较低的克重下,实现稳定的N95材料性能,但国内的水驻极设备不多,产能也比较低,此外设备的运营成本也比较高,因此国内满足N95性能的熔喷材料是有限的。市场上许多拿BFE达到95%的熔喷材料当做N95材料销售,导致许多不懂行情的口罩厂商受骗。

02 纳米纤维材料 

纳米纤维材料是一种新兴滤膜材料,纳米纤维的过滤效率主要靠物理拦截以及纳米材料的范德华力去过滤更加细微的颗粒物,可以对PM2.5甚至PM1.0均具有较高的过滤效率,特别是对于纳米级的病毒等传染性微生物具有很好的隔离效果。

在疫情之前,主要是结合传统滤膜实现高效低阻的性能,疫情发生后,熔喷材料大量短缺,熔喷材料价格一路飙升,质量参差不齐,因此催生了纯纳米纤维滤膜口罩。

佛山轻子精密测控技术有限公司在熔喷布短缺之际,迅速推出纯纳米纤维的滤膜及生产设备,可以生产颗粒物过滤效率>80%(医用外科是>30%),BFE过滤效率大于98%(医用外科是大于95%),成品口罩的空气阻力25Pa(医用外科<49Pa),此纳米纤维滤膜性能优越,单台设备可满足10万-12万个医用口罩的滤膜生产需求,所研发纳米纤维口罩经广东省医疗器械研究所检验,均达到医用外科口罩的过滤性能标准。此纳米纤维滤膜比市面上90%的熔喷滤膜材料均要优异。可用于《医用外科口罩》YY0469-2011;《一次性医用口罩》YY0969-2013;《普通防护口罩》(T/CTCA7-2019);《一次性使用儿童口罩》(T/GDMDMA 0005—2020);《日常防护口罩》T/GDBX 025-2020 A级;CE标准医用口罩(EN 14683-2019)等口罩应用标准。避免因熔喷材料滤膜质量差异太大而造成的口罩品质不稳定问题。

此外,纳米纤维生产过程中还可以添加抗菌材料,起到有效的抗菌杀菌杀死病毒的效果,抗菌杀菌效率可达99.95%以上。是功能性口罩的重要选择(如杀菌、除甲醛、具有香味、提神等),可以实现多种功能同时并存,为疫情后市场提供更多选择。

03 纳米纤维驻极熔喷材料 

前面讲到,国内的N95口罩滤膜合格率不高,在制作N95口罩的时候,需要2层熔喷布叠加,方可稳定达到N95的效果,但这势必会导致呼吸阻力大,呼吸困难等问题。

为了改变此现象,佛山轻子精密测控技术有限公司联合多家单位,开发出纳米纤维复合熔喷材料的高效低阻滤膜,可以选择一层75%-95%的熔喷布复合一层纳米纤维,即可将熔喷布的过滤性能提升到98%以上的过滤效率,但其空气阻力不超过35Pa,通过调控结构,甚至可以实现25-30Pa的低阻力滤膜性能。这于儿童、老人、运动爱好者来说,是非常棒的一组参数。这种组合技术的产能远远超过水驻极技术的产能,能耗还远远低于水驻极设备。此外还可以实现纳米纤维口罩的功能化。