一、醫(yī)用口罩
添加微信好友, 獲取更多信息
復(fù)制微信號
首先，無紡布廠家15838056980我們看下常用的醫(yī)用口罩核心部分的結(jié)構(gòu)：主要由3層無紡布組成，注意：這個層數(shù)要求是有生產(chǎn)規(guī)定的，至少三層，每一層都有特定的功能。其中
外層：經(jīng)過防水處理的紡粘無紡布，主要隔絕噴濺的液體及大顆粒物；
中層：經(jīng)過駐極處理的熔噴無紡布，即靜電層，利用靜電吸附作用有效阻隔微小顆粒，特別是攜帶納米級病毒的微粒或飛沫，實現(xiàn)對病毒等微粒的有效阻隔；
內(nèi)層：普通紡粘無紡布，用于吸收呼出的水汽，防止水汽破壞中層熔噴無紡布的靜電吸附作用。
其中，中層的熔噴無紡布是口罩實現(xiàn)阻隔防護(hù)功能的關(guān)鍵核心材料。
3層無紡布的原材料主要是聚丙烯（PP），即丙綸纖維。
那什么是無紡布，什么是紡粘和熔噴？
根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 5709-1997，非織造材料，俗稱無紡布，是指定向或隨機排列的纖維通過摩擦、抱合或粘合或者這些方法的無紡布廠家15838056980組合而相互結(jié)合制成的片狀物、纖網(wǎng)或絮墊。
如下圖我們常見的手提袋就是無紡布材料的。
無紡布（也叫不織布）是因制作過程得名的，這種布料并不是紡織出來的。我們常穿的各式衣物，棉、麻、絲綢總歸是在機器上橫緯豎經(jīng)的一點點編織成型。
無紡布的特點：
無紡布沒有經(jīng)緯線，剪裁和縫紉都非常方便，而且質(zhì)輕容易定型。與紡織布相比強度和耐久性較差，而且不能像其他布料一樣清洗，因為纖維按一定方向排列，所以容易從直角方向裂開。
而紡粘和熔噴，是無紡布的生產(chǎn)工藝。
紡粘法：紡粘無紡布是在聚合物已被擠出、拉伸而形成連續(xù)長絲后，長絲鋪設(shè)成網(wǎng)，纖網(wǎng)再經(jīng)過自身粘合、熱粘合、化學(xué)粘合或機械加固方法，使纖網(wǎng)變成無紡布。
特點：
1.纖網(wǎng)由連續(xù)長絲組成。
2.優(yōu)良的拉伸強力。
3.工藝變化較多，可采用多種方法加固。
4.長絲纖度變化范圍寬。
熔噴法：無紡布廠家15838056980屬于聚合物擠壓法非織造工藝，工藝原理就是用高速熱空氣對模頭噴絲孔擠出的聚合物熔體細(xì)流進(jìn)行牽伸，由此形成超細(xì)纖維并凝聚在凝網(wǎng)簾或滾筒上，依靠自身粘合成為非織造布，噴絲的原理如下圖：
特點：
1.纖網(wǎng)由極細(xì)的較短纖維組成。
2.纖網(wǎng)均勻度好，手感柔軟。
3.過濾性能和吸液性能良好。
4.纖網(wǎng)強度較差。
口罩隔絕過濾的方式：
1、物理隔離，屬于一種被動式隔離方法，即利用口罩自身小的孔隙結(jié)構(gòu)，阻隔細(xì)菌及病毒的侵入。其中物理隔離方法主要利用到細(xì)菌以及細(xì)小顆粒的重力效應(yīng)、攔截效應(yīng)、擴散效應(yīng)以及慣性效應(yīng)等。
2、靜電吸附，屬于一種主動式隔離方法，即利用口罩中間層纖維之間的靜電力對細(xì)菌、微小顆粒的吸附作用，實現(xiàn)隔離、防護(hù)。
但是物理隔離作用對粒徑小于1μm（1000納米）以下的粒子過濾效果很差（無紡布纖維之間孔徑約為30μm），無紡布廠家15838056980不能起到凈化作用，而病毒的大小一般在幾十到幾百納米左右，即使病毒無法獨立生存，只有依附于空氣中的飛沫，物理隔離也不能完全隔離掉病毒（取決于飛沫的直徑），熔噴無紡布又不能把孔徑做得太小（孔徑太小的話，呼吸會困難）。所以在空氣過濾的過程中增加靜電吸附，依靠庫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，就可以更有效地過濾氣體載體相中的亞微粒子，大大增強過濾效率，而空氣阻力卻不會增加。這就是口罩的高效低阻的效果。
能讓熔噴無紡布具有靜電吸附作用，必須要經(jīng)過駐極處理，才能在不改變呼吸阻力的前提下，實現(xiàn)95%的過濾性，才能有效防病毒。
這也是為什么口罩用了一段時間就得廢棄？
主要原因就在于佩戴者的呼吸等人體活動，使口罩受潮，其靜電吸附能力減弱，無紡布廠家15838056980隔離效果逐漸變差。
口罩的防水透氣原理：
看看口罩外中內(nèi)三層在同樣環(huán)境下的防水效果，可以看出中層的防水效果最好，因為中層的熔噴無紡布有著比內(nèi)外層無紡布更加細(xì)密的孔徑以及低的表面能，表現(xiàn)出來的水滴形狀更加飽滿，類似于荷葉上水滴的效果。外層由于經(jīng)過防水處理，也具有不錯的防水作用，內(nèi)層經(jīng)過親水處理，所以水滴滴上去很快就會被吸收掉。
口罩的內(nèi)外層都是紡粘無紡布，怎么外層防水，內(nèi)層卻吸水？
先看以下公式解釋：
靜水壓檢測適用于測定緊密織物（如帆布、油布、帳篷布及防雨服裝布等）水滲透時的壓力，理論上?紡織品的靜水壓（P）可以用以下公式求得：?
式中：?
γL——水的表面能；?
θ?——微孔內(nèi)壁與水的接觸角；
r?——微孔半徑；
g?——重力加速度。?
由公式可見，當(dāng)?90°＜θ＜180°時，θ越大，織物表面能越低，微孔的半徑（r）越小，靜水壓（P）?越高，表現(xiàn)為防水無紡布廠家15838056980效果就越好。而靜水壓的檢測結(jié)果在樣品和試驗液體一定的條件下，與水溫、測試面積和水壓上升速率有關(guān)。試驗結(jié)果表明，織物的靜水壓性能中大約有52%是由織物表面孔徑?jīng)Q定的，有44%是由織物表面能決定的，有?4%是由其他因素決定的。故防水級別要求高的織物在織物的表面必須有微小而均勻的孔和非常低的表面能。
織物的孔徑跟生產(chǎn)工藝有關(guān)，那怎么樣改變無紡布的表面能呢？
低溫等離子前處理+整理劑后處理：
醫(yī)用無紡布為丙綸纖維制成，丙綸纖維是非極性、疏水性纖維，因此溶于水中的整理劑既難均勻滲透到織物，又無結(jié)合基團(tuán)，因此對丙綸纖維進(jìn)行后處理之前，需對丙綸無紡布先進(jìn)行前處理。
無紡布采用氧氣射擊纖維的表面，使纖維表面的含氧基團(tuán)(如-OH，=C=0，-COOH)大為增加，由于這些都是親水性極性基團(tuán)，因此既可提高纖維的吸濕性能，無紡布廠家15838056980又增加了纖維的極性；又如用碳氟化合物等氣體對織物進(jìn)行等離子處理，不但明顯地改善了織物表面的潤濕性能，而且由于碳氟化合物的作用還具有一定的抗菌和拒水性能。
無紡布臨界表面張力（也可以說表面能）為25～28×10-3N／m，略高于乙醇的臨界表面張力，其表面不能抵抗酒精的滲透；由于比水的臨界表面張力小很多，其本身就有較好的拒水性。又由于與血液和橄欖油的臨界表面張力較為接近，所以其抗血液的性能尚需進(jìn)一步提高，如下表：液體、固體的臨界表面張力表。
為了使無紡布同時具備拒水、拒油、抗血液、抗酒精等性能，需要選擇臨界表面張力更小的整理劑，如選擇表2中含有-CF32、-CF2H、-CF2CF2-等基團(tuán)的含氟烴鏈化合物。這類物質(zhì)的臨界表面張力大大低于水和酒精，用其整理后的無紡布具有優(yōu)異的疏水疏油性，而且這類物質(zhì)在強酸強堿中都很穩(wěn)定，不分解，無紡布廠家15838056980在低濃度下便可產(chǎn)生優(yōu)異的效果，同時不改變無紡布產(chǎn)品良好的手感、透氣性、透濕性。
二、PE防水透氣膜
PE防水透氣膜主要有三層構(gòu)成：PP紡粘無紡布，PE高分子透氣膜，PP紡粘無紡布。紡粘無紡布的作用主要是增強拉力和靜水壓及保護(hù)中間層（透氣膜），真正透氣主要是靠中間層PE高分子透氣膜。
所謂PE高分子透氣膜，是通過聚烯烴原料中均勻加入混入一種功能性無機物，使制品在成膜過程中因高倍拉伸而產(chǎn)生氣孔，從而具備透氣、導(dǎo)濕功能；透氣膜的功能簡言之：隔水、透氣（濕氣），以最常用的PE為載體的透氣膜為例。
透氣膜成膜原理：PE+CaCO3（母粒） --- 成膜 --- 拉伸 --- 透氣膜
PE透氣膜是在LDPE/LLDPE聚乙烯樹脂載體中，添加50%左右的特種碳酸鈣進(jìn)行共混，經(jīng)擠出成膜后定向拉伸一定倍率而成。由于聚乙烯樹脂為熱塑性塑性材料，可在一定條件下進(jìn)行拉伸和結(jié)晶，拉伸時聚無紡布廠家15838056980合物與碳酸鈣顆粒之間發(fā)生界面剝離，碳酸鈣顆粒周圍就形成了相互連通的蜿蜒曲折的孔隙或通道，正是這些孔隙和通道賦予了薄膜的透氣（濕）功能，從而溝通了薄膜兩面的環(huán)境。
PE防水透氣膜的工作原理：
對于內(nèi)外層：
在水汽的狀態(tài)下，水顆粒非常細(xì)小，根據(jù)毛細(xì)運動的原理，可以順利滲透到毛細(xì)管到另一側(cè)，從而發(fā)生透汽現(xiàn)象。當(dāng)水汽冷凝變成水珠后，顆粒變大，由于水珠表面張力的作用（水分子之間互相“拉扯抗衡”）， 水分子就不能順利脫離水珠滲透到另一側(cè)，也就是防止了水的滲透發(fā)生，使透汽膜有了防水的功能。
對于中間層：
透氣原理：當(dāng)薄膜一側(cè)的水蒸氣濃度在大于薄膜另一側(cè)的環(huán)境時，形成了一種濕度梯度壓力差。這就提供了氣(汽)體對流的基本條件，由于對流的形成從而使得薄膜兩側(cè)的濕度環(huán)境趨于了相對的平衡。
防水原理：無紡布廠家15838056980防水也可以說是隔水，因為薄膜中存在的許多通路，它所形成的曲折通道“長徑比”（L/D）值很大，可理解為毛細(xì)管。所以，在同一液體(如水)、相同壓力情況下，只要毛細(xì)管的液柱高度小于毛細(xì)管的長度,就可保證液體不會漏出。
因此薄膜的隔水性直接取決于透氣膜的孔隙大小和通路長度。這種性能通常上可用耐水壓來衡量,當(dāng)水壓超過微孔膜所能承受的耐水壓值時，水就會漏出。
PE防水透氣膜的應(yīng)用：
1、個人衛(wèi)生護(hù)理用品領(lǐng)域：如婦女衛(wèi)生巾、嬰兒紙尿褲、護(hù)墊、紙尿片等。
2、醫(yī)療領(lǐng)域：醫(yī)療、手術(shù)一次性用品，如手術(shù)服、隔離服、防護(hù)服等。
3、建筑領(lǐng)域：加強建筑水密性的同時，使結(jié)構(gòu)水汽迅速排出，避免屋面霉菌滋生，改善居室空氣質(zhì)量。
三、ePTFE微濾膜
ePTFE（expanded PTFE）叫做聚四氟乙烯，具有非常好的化學(xué)穩(wěn)定性，能耐受強酸強堿的腐蝕，同時又較寬的溫度耐受性。因此 PTFE 與其他過無紡布廠家15838056980濾材料相比，具有很大優(yōu)勢。但 PTFE 材料不熔，即使加熱到分解溫度，也不會流動，所以加工性能很差。
成膜原理：
目前制備 PTFE 微孔膜的方法為雙向拉伸法。干燥的 PTFE 細(xì)粉料與添加劑充分混合后，進(jìn)入擠壓機中，粉料受推擠壓出 PTFE 條狀物，然后在滾壓機下壓延成膜片，然后加熱揮發(fā)去除添加劑，進(jìn)行雙向拉伸。由于拉伸作用，PTFE 原纖結(jié)構(gòu)發(fā)生分離，形成特殊的節(jié)點—裂隙組織。
經(jīng)雙向拉伸的ePTFE 膜，厚度為 8~180μm,一般常用的為 10~60μm，孔徑在 0.1μm-10μm ，雙向拉伸 PTFE 膜質(zhì)地比較軟，機械強度低，在使用中經(jīng)常和無紡布復(fù)合，達(dá)到增強的作用。主要復(fù)合方法為熱復(fù)合與粘結(jié)劑復(fù)合，熱復(fù)合方法是目前主流方法，常用的無紡布支撐為 PP 和 PET。
ePTFE膜的工作原理：
1.防水：0.1-0.5微米的微孔，孔徑小于水珠10000倍，防護(hù)等級：IP67、IP68，使水分無法通過，有效保護(hù)敏感類部件，避免液體侵蝕，提高產(chǎn)品使用壽命。
2.透氣：微孔孔徑大于水蒸氣700倍，無紡布廠家15838056980防水的同時，允許空氣順利通過，可以有效散熱，防止產(chǎn)品內(nèi)壁結(jié)霧，平衡內(nèi)外空間氣壓。
3.防塵：微孔通道在膜內(nèi)結(jié)成網(wǎng)狀立體結(jié)構(gòu)，均勻密集的微孔分布，使灰塵遇到阻隔，達(dá)到有效的防塵效果，最小可以捕捉到0.1微米的顆粒。
ePTFE 膜應(yīng)用范圍：
ePTFE 膜粘接方法：
1、焊接法：
2、使用雙面膠粘貼：
總結(jié)：
1、雖然三種防水透氣膜都可以實現(xiàn)特定環(huán)境下的防水、透氣、防塵功能，但是，每個應(yīng)用領(lǐng)域要求的都不一樣，比如，醫(yī)用口罩的主要功能是防細(xì)菌或病毒，同時對透氣有特別的標(biāo)準(zhǔn)要求；PE膜不僅需要透氣，對水分的滲透性也有一定的要求；ePTFE 膜不僅對防水防塵透氣有嚴(yán)格等級要求，用在聲學(xué)類產(chǎn)品上還對聲阻有特別要求。
2、口罩不漏水不代表就可以防病毒，所以用其他防水透氣膜來做口罩是不符合口罩的制造生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的，防水透氣膜的孔徑比口罩小，呼吸阻力比口罩大。
3、從上面介紹口罩的防護(hù)原理可知，在一般的環(huán)境下，戴一個口罩就可以達(dá)到防病毒的效果（前提是口罩是合格的，并且佩戴口罩的方式正確），沒必要疊加兩個甚至更多的口罩一起佩戴，疊加的越多，呼吸的阻力就越大。
- END -
特別聲明：本文內(nèi)容為本頭條號整理、編輯、原創(chuàng)，部分圖片內(nèi)容來自于網(wǎng)絡(luò)，只用于學(xué)習(xí)交流，如涉及版權(quán)問題，請聯(lián)系刪除，以上內(nèi)容如有錯誤，歡迎留言指正，如需轉(zhuǎn)載，請聯(lián)系作者，謝謝！
想看更多產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計相關(guān)資料，請關(guān)注“結(jié)構(gòu)攻城獅”頭條號或。