يشير الحرف N في أقنعة N95 إلى عدم مقاومة الزيت، أي أنها غير مقاومة للزيت. ويمثل الرقم كفاءة الترشيح عند اختبارها بجسيمات بحجم 0.3 ميكرون، ويعني الرقم 95 قدرتها على ترشيح 95% على الأقل من الجسيمات الصغيرة، مثل فيروس الإنفلونزا والغبار وحبوب اللقاح والضباب والدخان. وكما هو الحال في الأقنعة الجراحية الطبية، يتكون الهيكل الرئيسي لأقنعة N95 من ثلاثة أجزاء: طبقة سطحية مقاومة للرطوبة، وطبقة وسطى للترشيح والامتصاص، وطبقة داخلية. المادة الخام المستخدمة هي نسيج بولي بروبيلين عالي الوزن الجزيئي منفوخ بالذوبان. وبما أن جميعها أقمشة منفوخة بالذوبان، فما أسباب عدم استيفاء كفاءة الترشيح للمعيار؟
أسباب ضعف كفاءة الترشيح لقماش الكمامة المنفوخ بالذوبان
أداء ترشيح القماش غير المنسوج المنفوخ بالذوبان نفسه أقل من 70% فقط. لا يكفي الاعتماد فقط على التأثير الميكانيكي للحاجز لتجمعات الألياف ثلاثية الأبعاد للألياف فائقة الدقة المنفوخة بالذوبان، ذات الألياف الدقيقة والفراغات الصغيرة والمسامية العالية. وإلا، فإن مجرد زيادة وزن المادة وسمكها سيزيد من مقاومة الترشيح بشكل كبير. لذلك، عادةً ما تضيف مواد الترشيح المنفوخة بالذوبان شحنات كهروستاتيكية إلى القماش المنفوخ بالذوبان من خلال عملية الاستقطاب الكهروستاتيكي، باستخدام طرق كهروستاتيكية لتحسين كفاءة الترشيح، والتي يمكن أن تصل إلى 99.9% و99.99%، أي ما يعادل معيار N95 أو أعلى.
مبدأ ترشيح ألياف النسيج المنفوخ بالذوبان
يعتمد نسيج النفخ المنصهر المستخدم في أقنعة N95 القياسية بشكل أساسي على امتصاص الجسيمات من خلال تأثير مزدوج يتمثل في الحاجز الميكانيكي والامتصاص الكهروستاتيكي. يرتبط تأثير الحاجز الميكانيكي ارتباطًا وثيقًا ببنية المادة وخصائصها: فعندما يُشحن النسيج المنصهر بواسطة الهالة بجهد يتراوح بين مئات وآلاف الفولتات، تنتشر الألياف في شبكة من المسام نتيجةً للتنافر الكهروستاتيكي، ويكون الحجم بين الألياف أكبر بكثير من حجم الغبار، مما يُشكل بنية مفتوحة. عندما يمر الغبار عبر مادة الترشيح المنصهرة، لا يقتصر التأثير الكهروستاتيكي على جذب جزيئات الغبار المشحونة بفعالية فحسب، بل يلتقط أيضًا الجسيمات المحايدة المستقطبة من خلال تأثير الحث الكهروستاتيكي. كلما زاد الجهد الكهروستاتيكي للمادة، زادت كثافة شحنتها، وزادت الشحنات النقطية التي تحملها، وزاد التأثير الكهروستاتيكي. يُحسّن تفريغ الهالة أداء ترشيح نسيج البولي بروبيلين المنصهر بشكل كبير. كما أن إضافة جزيئات التورمالين تُحسّن الاستقطاب بشكل فعال، وتزيد من كفاءة الترشيح، وتُقلل من مقاومته، وتزيد من كثافة شحنة سطح الألياف، وتُعزز سعة تخزين الشحنة في شبكة الألياف.
إضافة 6% تورمالين إلى القطب الكهربائي تُحسّن التأثير الإجمالي. كثرة المواد القابلة للاستقطاب قد تزيد من حركة حاملات الشحنة وتحييدها. يجب أن يكون حجم الماستر باتش المُكهرب نانومتريًا أو ميكرونانومتريًا ومتجانسًا. الماستر باتش المُكهرب ذو القطبية الجيدة يُحسّن أداء الدوران دون التأثير على الفوهة، ويُحسّن كفاءة الترشيح، ويُقاوم التدهور الكهروستاتيكي، ويُقلل مقاومة الهواء، ويزيد كثافة وعمق التقاط الشحنة، ويزيد من احتمالية احتجاز المزيد من الشحنات في تجمعات الألياف، ويُحافظ على الشحنات المُلتقطة في حالة طاقة منخفضة، مما يُصعّب خروجها من مصائد حاملات الشحنة أو تحييدها، وبالتالي يُبطئ التدهور.
عملية الاستقطاب الكهروستاتيكي بالنفخ المنصهر
تتضمن عملية التفريغ الكهروستاتيكي بالنفخ المنصهر إضافة مواد غير عضوية، مثل التورمالين وثاني أكسيد السيليكون وفوسفات الزركونيوم، إلى بوليمر البولي بروبيلين (PP) مسبقًا. قبل لف القماش، تُشحن المادة المنفوخة بالنفخ المنصهر بواحدة أو أكثر من مجموعات التفريغ الإكليلي باستخدام جهد قطب كهربائي إبري الشكل يتراوح بين 35 و50 كيلو فولت، يُولّده مولد كهروستاتيكي. عند تطبيق جهد عالٍ، يُنتج الهواء الموجود أسفل طرف الإبرة تأينًا إكليليًا، مما يؤدي إلى تفريغ انهيار موضعي. تترسب حاملات الشحنة على سطح القماش المنفوخ بالنفخ المنصهر بفعل المجال الكهربائي، ويُحتجز بعضها بواسطة فخ الجسيمات الأم الثابتة، مما يجعل القماش المنفوخ بالنفخ المنصهر مادة مُرشِّحة للقطب الكهربائي. يكون الجهد خلال عملية النفخ المنصهر أقل قليلًا مقارنةً بالتفريغ بجهد عالٍ يبلغ حوالي 200 كيلو فولت، مما يُقلل من إنتاج الأوزون. يؤثر كل من مسافة الشحن وجهد الشحن سلبًا على المادة. فكلما زادت مسافة الشحن، تقل كمية الشحنة التي تلتقطها المادة.
مطلوب نسيج منصهر كهربائيًا
1. مجموعة واحدة من معدات النفخ المنصهر
2. ماسترباتش كهربائي
3. أربع مجموعات من أجهزة التفريغ الكهروستاتيكي عالية الجهد
4. معدات القطع
يجب تخزين القماش المنفوخ بطريقة مقاومة للرطوبة والماء
في ظل ظروف درجة الحرارة والرطوبة العادية، تتمتع مواد البولي بروبيلين المنفوخة بالذوبان بثبات ممتاز في تخزين الشحنات. ومع ذلك، عند وجود العينة في بيئة ذات رطوبة عالية، يحدث فقدان كبير في الشحنات نتيجةً لتأثير تعويض المجموعات القطبية في جزيئات الماء والجسيمات متباينة الخواص في الغلاف الجوي على شحنات الألياف. تتناقص الشحنات مع زيادة الرطوبة وتصبح أسرع. لذلك، يجب الحفاظ على قماش النفخ بالذوبان مقاومًا للرطوبة أثناء النقل والتخزين، وتجنب ملامسته للبيئات ذات الرطوبة العالية. إذا لم يُخزَّن بشكل صحيح، فستظل الكمامات المنتجة غير مطابقة للمعايير.
شركة دونغقوان ليان شنغ للتكنولوجيا غير المنسوجة المحدودةتأسست شركة "هونغتشينغ يانكي" في مايو 2020. وهي شركة رائدة في إنتاج الأقمشة غير المنسوجة، تجمع بين البحث والتطوير والإنتاج والمبيعات. تنتج الشركة ألوانًا مختلفة من أقمشة البولي بروبيلين غير المنسوجة، بعرض أقل من 3.2 متر، بوزن يتراوح بين 9 غرامات و300 غرام.
وقت النشر: ٢٧ أكتوبر ٢٠٢٤