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口罩的“心髒”熔噴布,到底怎麽做出來的?

口罩的“心髒”熔噴布,到底怎麽做出來的?

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近日,江蘇揚中市所有熔噴布生產企業全部停產整頓,以進一步規範熔噴布市場。2020年剛剛到來時,沒幾個人知道什麽是熔噴布,但僅僅在三個月後,它就成了最炙手可熱的生意。

熔噴布是口罩的核心,現在根本沒有貨,一天一個價,每噸單價已經從原來的2萬塊漲到了30-40多萬塊。

短短的一個月,很多企業都轉產口罩,熔噴布的價格盡管價格漲幅很大,但是全國熔噴布缺貨缺得厲害,沒有這麽多熔噴布供應市場,現在就卡在了熔噴布環節上。

 

 

 

熔噴布是什麽

剪開一個已經使用過的醫用口罩,你會發現:口罩有三層,(內層)吸濕層、(中層)核心過濾層、和(外層)阻水層。

 

因為按照國家的生產規定,醫用口罩至少包含3層無紡布(N95 級別口罩,結構上做了優化:(中層)核心過濾過濾層層數更多了,厚度更厚了)。

S層:聚丙烯專用樹脂(中國石化)-無紡布廠-口罩廠
M層:高熔融指數的聚丙烯專用樹脂(中國石化)-改性塑料廠(防疫期間,中國石化攻關生產熔噴布專用料)-熔噴無紡布廠-口罩廠。

熔噴布,俗稱口罩的“心髒”,是口罩中間的過濾層,能過濾細菌,阻止病菌傳播。熔噴布是一種以高熔融指數的聚丙烯為材料,由許多縱橫交錯的纖維以隨機方向層疊而成的膜,纖維直徑範圍 0.5~10 微米,其纖維直徑大約有頭發絲的三十分之一。

下圖是拍攝的熔噴布結構照片:

(飛納台式掃描電鏡拍攝)

看到圖片你們是不是會擔憂,熔噴布空隙這麽大,是怎麽過濾環境中的病毒的呢?雖然新型冠狀病毒尺寸很小,在 100 納米(0.1微米)左右,但是病毒無法獨立存在,其傳播途徑主要有分泌物和打噴嚏時的飛沫,飛沫的大小在 5 微米左右,這是其一,第二,熔噴布本質上是一種纖維過濾器,含有病毒的飛沫靠近熔噴布後,也會被靜電吸附在表麵,無法透過。

纖維過濾機理示意圖

口罩的S層和M層盡管原料都是聚丙烯專用樹脂,但熔噴布專用料與其他無紡布原料在生產工藝和性能上存在很大差異。

熔噴布▲

 

熔噴布怎麽來的
熔噴布專用料就是高熔融指數的聚丙烯。聚丙烯熔融指數越高,熔噴出的纖維就越細,製成的熔噴布過濾性也越好。

熔噴布專用料 李英豪攝▲

 

下麵看看熔噴布怎麽生產出來的:

由於熔噴布的原材料聚丙烯取自石油,因此石化企業在生產熔噴布上具有優勢。為了解決高熔融指數難題,上海石化抽調力量組建了研發團隊開展配方研究、測試分析和放大試驗等工作,努力克服設備、技術種種困難,才終於成功攻克高熔融指數聚丙烯改性生產難題。

員工正對樣品的熔融指數進行分析 徐若舜攝▲

據悉,通過工藝優化,上海石化有望短期內每天再增產約2噸,達到日產8噸熔噴布專用料。要知道此前國內熔噴無紡布較為小眾,年產能為5.35萬噸,占無紡布產能的1%,主要用於生產口罩、環保材料、服裝、電池隔膜等產品。

李英豪攝▲
 

據說上海石化以往產品的熔融指數,隻有口罩熔噴布專用料的三十分之一。麵對擠出機切粒速度慢、冷卻距離短、螺杆長度不夠等硬件不足的挑戰,該公司通過改造電控係統和傳動係統、調用其它生產線水槽、優化模頭等,想方設法在現有設備條件下進行緊急改造和調整,以滿足生產需要。

內容延伸:

對比了 N95 口罩和醫用外科口罩的截麵圖,掃描電鏡圖片可以清晰看出,外科口罩的熔噴布厚度為 156 微米,而 N95 級口罩的熔噴布層厚度為 521 微米,是外科口罩的 3 倍 。

醫用外科口罩截麵圖

N95口罩截麵圖

 

參考資料:

[1]中國石化:試產成功,助力口罩每天再增600萬片!

[2]上海石化在線:成功!上海石化口罩熔噴布專用料今日“上新”!

[3]飛納電鏡:掃描電鏡圖解哪種口罩能保護好您和家人 —— 倡議群眾合理使用口罩資源

[4]澎湃新聞:醫用口罩核心“熔噴布”需求井噴:單價每噸上漲超10萬元

來源:微注塑