截止今(jin)日,國(guo)內疫(yi)情已經到了(le)刻不容緩的(de)時刻了(le),為(wei)防止疫(yi)情繼續傳染,口罩現在已經成(cheng)為(wei)了(le)人手必備的(de)物品了(le)。
那么(me)口罩(zhao)為什么(me)能(neng)夠(gou)阻擋病毒(du)的傳播呢?它(ta)又是什么(me)樣的材質(zhi)呢?
我(wo)們通常說(shuo)口(kou)罩是(shi)無(wu)(wu)紡(fang)布(bu)(bu)材(cai)料,無(wu)(wu)紡(fang)布(bu)(bu)是(shi)相對紡(fang)織(zhi)(zhi)布(bu)(bu)來(lai)說(shuo),就(jiu)是(shi)非紡(fang)織(zhi)(zhi)的(de)布(bu)(bu),是(shi)由定向的(de)或隨機的(de)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(zhao)一(yi)般(ban)都是(shi)多層結構,一(yi)般(ban)簡稱為SMS結構,示意圖見圖一和圖二。
而我(wo)們經常說的(de)幾(ji)層口(kou)罩(zhao),在(zai)口(kou)罩(zhao)的(de)國(guo)家標準GB/T 32610中(zhong)并(bing)沒有(you)規定,如果是醫療(liao)用口(kou)罩(zhao),至少應該是3層,即我(wo)們說的(de)SMS(2層S層和1層M層),目(mu)前(qian)國(guo)內最(zui)高的(de)層數(shu)是5層,即SMMMS(2層S層和3層M層),做(zuo)(zuo)口(kou)罩(zhao)并(bing)不難(nan),比較難(nan)的(de)是做(zuo)(zuo)SMMMS布,一(yi)臺進口(kou)的(de)無紡(fang)布設(she)備價格都是上億元(yuan),筆者見(jian)過最(zui)貴的(de)一(yi)臺醫療(liao)無紡(fang)布設(she)備是5億人民幣。
這里面的(de)S表(biao)示紡(fang)粘(zhan)層(ceng)(Spunbond),其纖維(wei)直徑比較粗,在20微(wei)米(μm)左右,2層(ceng)S紡(fang)粘(zhan)層(ceng)主要(yao)作用(yong)是支(zhi)撐(cheng)整個無(wu)紡(fang)布結構,對(dui)阻隔(ge)并沒有太大的(de)作用(yong)。
口罩(zhao)里面最重要的(de)是(shi)阻隔層或則熔(rong)噴層M(Meltblown),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(fang)止(zhi)細菌、血(xue)液(ye)滲透其至關重要(yao)的作用。
如果S紡粘層過多(duo),口(kou)(kou)罩就比(bi)較硬,而熔(rong)噴層M過多(duo),則(ze)呼(hu)吸比(bi)較困(kun)難,所(suo)以從口(kou)(kou)罩呼(hu)吸的難易程度可(ke)以判斷口(kou)(kou)罩的隔絕效果,呼(hu)吸越(yue)困(kun)難,則(ze)阻(zu)隔效果更好,但是,如果M層變為薄膜,就基本上不(bu)能呼(hu)吸了,病毒是阻(zu)隔了,人也快不(bu)行了,所(suo)以,這也是一個技術(shu)問題。
為了(le)更(geng)(geng)能(neng)說明問題,我們將紡(fang)粘(zhan)層S纖維,熔(rong)噴層M纖維和頭(tou)(tou)發做一(yi)個對比圖如下(xia),頭(tou)(tou)發直徑(jing)的1/3,接近紡(fang)粘(zhan)層纖維,而頭(tou)(tou)發直徑(jing)的1/30,和熔(rong)噴層M纖維直徑(jing)接近了(le),當然,研發人員還在開發更(geng)(geng)細的纖維,來保證更(geng)(geng)好的抗菌阻隔性。
前(qian)面提到,M層越細(xi),就越能(neng)阻擋細(xi)菌等微(wei)(wei)小顆(ke)粒的進入,比如N95,就是(shi)指(zhi)在(zai)正(zheng)常情況下,能(neng)阻擋95%的微(wei)(wei)小顆(ke)粒(0.3微(wei)(wei)米),按照(zhao)醫用防(fang)護口(kou)罩(zhao)國家標準GB/T 19083要求,在(zai)氣體流量為85L/min情況下,口(kou)罩(zhao)對非油性顆(ke)粒過濾效率符合下表要求:
表1:醫用(yong)防護口罩過濾等級
從上面的解釋來說,N95實際上(shang)就是用聚(ju)丙(bing)烯無(wu)紡(fang)布SMMMS制(zhi)作(zuo)成的(de)能過濾95%微(wei)細(xi)顆粒的(de)5層(ceng)口(kou)罩。
最后我們從材料角度(du)來看(kan)看(kan)分別對S紡(fang)粘層和M熔噴層都有哪些要求(qiu):
M層:熔噴層
材料要求:高流(liu)動性(xing)。
推(tui)薦材料:國產材料如山東道恩降解法(fa)聚(ju)丙(bing)烯(xi):Z-1400,Z1500,進口(kou)如巴塞爾公司的(de)茂金屬聚(ju)丙(bing)烯(xi)HP461Y,MF650Y。
S層(ceng):紡(fang)粘層(ceng)
材料要求:高強度
推薦材料:熔體指(zhi)數在25~60聚丙烯,比如埃克(ke)森美孚Exxon-Mobile的和上(shang)海賽科的2040都是(shi)很(hen)好的紡粘(zhan)材料,如S2040性能指(zhi)標如下(xia):