Aus welchem ​​Material besteht eine Maske? Was ist N95?

Nach der Coronavirus-Epidemie ist immer mehr Menschen die wichtige Rolle von Masken bewusst geworden. Kennen Sie schon diese wissenschaftlichen Erkenntnisse über Masken?

Wie wählt man die richtige Maske aus?

Hinsichtlich des Designs, geordnet nach der Priorität der eigenen Schutzfähigkeit des Trägers (von hoch nach niedrig): N95-Masken > chirurgische Masken > gewöhnliche medizinische Masken > gewöhnliche Baumwollmasken.

Bei der durch das neuartige Coronavirus verursachten Lungenentzündung haben medizinische OP-Masken und Masken mit einer Filtration von nicht öligen Partikeln von mindestens 95 %, wie z. B. N95, KN95, DS2, FFP2, eine deutliche Schutzwirkung.

Klassifizierung von medizinischen Masken

Derzeit werden medizinische Masken in China hauptsächlich in drei Typen unterteilt: medizinische Schutzmasken mit dem höchsten Schutzniveau, medizinische OP-Masken, die üblicherweise in invasiven Arbeitsumgebungen wie Operationssälen verwendet werden, und medizinische Einwegmasken der normalen Stufe.

Das Material von medizinischen Masken

Wir sagen üblicherweise, dass Masken aus Vliesstoff bestehen, einem Material, das sich von Textilien unterscheidet. Es besteht aus ausgerichteten oder ungeordneten Fasern. Speziell für Masken besteht der Rohstoff ausschließlich aus Polypropylen (PP), und medizinische Masken weisen in der Regel einen mehrlagigen Aufbau auf, der gemeinhin als SMS-Struktur bezeichnet wird.

Chemische Kenntnisse

Polypropylen, auch bekannt als PP, ist ein farbloser, geruchloser, ungiftiger und halbtransparenter Feststoff, der durch Polymerisation von Propylen entsteht. Die Summenformel lautet – [CH₂CH(CH₃)]ₙ-. Polypropylen findet breite Anwendung in der Herstellung von Faserprodukten wie Kleidung und Decken, medizinischen Geräten, Automobilen, Fahrrädern, Bauteilen, Rohrleitungen und Chemikalienbehältern. Es wird auch für Lebensmittel- und Arzneimittelverpackungen verwendet.

Aus der Perspektive vonMaskenmaterialienPolypropylen-Hochschmelzpunkt-Vliesstoff ist ein Spezialmaterial, das sich als beste Wahl erwiesen hat und Polypropylenprodukte mit einer Schmelzmassenstromrate von 33-41 g/min herstellt, die den Standard für hygienische Polypropylen-Vliesstoffe erfüllen.

Das aus Polypropylen-Vliesstoff hergestellte Spezialmaterial eignet sich für Einweg-OP-Kittel, -Laken, -Masken, -Abdeckungen, -Flüssigkeitsabsorber und andere Medizinprodukte. Vliesmasken bestehen beispielsweise aus zwei Lagen speziell für medizinische Zwecke entwickelten Faservliesstoffs. Zwischen den Lagen befindet sich eine zusätzliche Filterschicht mit einer Filtrations- und antibakteriellen Wirkung von über 99,999 %, die mittels Ultraschall verschweißt wird.

Antiviren-medizinische Maske

Zu den Masken, die Schutz vor Viren bieten, gehören hauptsächlich medizinische OP-Masken und FFP2-Masken. Gemäß der nationalen Norm YY 0469-2004 „Technische Anforderungen an medizinische OP-Masken“ müssen medizinische OP-Masken unter anderem folgende wichtige technische Indikatoren erfüllen: Filtrationseffizienz, Bakterienfiltrationseffizienz und Atemwiderstand.

Filtrationseffizienz: Bei einer Luftdurchflussrate von (30 ± 2) l/min beträgt die Filtrationseffizienz von Natriumchlorid-Aerosol mit einem mittleren Durchmesser von (0,24 ± 0,06) μ m in der Aerodynamik nicht weniger als 30 %.

Bakterielle Filtrationseffizienz: Unter festgelegten Bedingungen darf die Filtrationseffizienz für Staphylococcus aureus-Aerosole mit einem mittleren Partikeldurchmesser von (3 ± 0,3) μ m nicht weniger als 95 % betragen;

Atemwegswiderstand: Bei gegebener Filtrationseffizienz überschreitet der inspiratorische Widerstand nicht 49 Pa und der exspiratorische Widerstand nicht 29,4 Pa.

Das zweite Kriterium für die Gewährleistung der Bakterienfiltrationseffizienz ist, dass die Filtrationseffizienz von Staphylococcus-aureus-Bakterien-Aerosolen mindestens 95 % betragen sollte. Dies ist der Ursprung des N95-Konzepts. Obwohl N95-Masken keine medizinischen Masken sind, erfüllen sie den Standard einer Filtrationseffizienz von 95 % und passen sich dem menschlichen Gesicht besser an, sodass sie ebenfalls einen wichtigen Beitrag zur Virusprävention leisten können.

Schmelzgeblasenes Vliesgewebe

Das Hauptmaterial, das diesen beiden Maskentypen die virusfilternde Wirkung verleiht, ist das extrem feine und elektrostatische Filtergewebe der inneren Schicht – ein Meltblown-Vliesstoff.

Das Hauptmaterial von Schmelzblasvlies ist Polypropylen, ein ultrafeines, elektrostatisch geladenes Fasergewebe, das Staubpartikel binden kann. Wenn Tröpfchen, die das Pneumokokkenvirus enthalten, auf das Schmelzblasvlies treffen, werden sie elektrostatisch an dessen Oberfläche adsorbiert und können nicht hindurchdringen.

Dies ist das Prinzip der Bakterienisolierung dieses Materials. Nachdem Staub von ultrafeinen elektrostatischen Fasern gebunden wurde, lässt er sich aufgrund der Reinigung nur äußerst schwer entfernen. Auch das Waschen mit Wasser kann die elektrostatische Saugfähigkeit beeinträchtigen. Daher ist diese Art von Maske nur für den Einmalgebrauch geeignet. Geeignete Filterklassen für schmelzgeblasene Flachmasken sind: Standardfilter, BFE95 (95 % Filterleistung), BFE99 (99 % Filterleistung), VFE95 (99 % Filterleistung), PFE95 (99 % Filterleistung) und KN90 (90 % Filterleistung).

Spezifische Zusammensetzung

Medizinische OP-Masken bestehen in der Regel aus drei Lagen Vliesstoff. Das Material besteht aus Spinnvliesstoff + Schmelzblasvliesstoff +SpinnvliesstoffKurzfasern können auch in einer einzigen Lage verwendet werden, um die Hautstruktur zu verbessern, beispielsweise durch eine Kombination aus ES-Heißwalzvlies, Meltblown-Vlies und Spinnvlies. Die äußere Schicht der Maske dient dem Schutz vor Tröpfchen, die mittlere Schicht filtert die Luft, und die Memory-Schicht absorbiert Feuchtigkeit. Meltblown-Vliesstoffe haben üblicherweise ein Gewicht von 20 Gramm.

Die N95-Maske (Becherform) besteht aus nadelvliesverfestigter Baumwolle, Meltblown-Vlies und Vliesstoff. Das Meltblown-Vlies wiegt üblicherweise 40 Gramm oder mehr. Zusammen mit der Dicke der nadelvliesverfestigten Baumwolle wirkt die Maske dicker als flache Masken und bietet eine Schutzwirkung von mindestens 95 %.

Die nationale Norm GB/T 32610 für Masken spezifiziert keine mehrlagigen Masken. Medizinische Masken sollten mindestens drei Lagen haben, was als SMS (zwei Lagen S und eine Lage M) bezeichnet wird. Derzeit beträgt die höchste Lagenanzahl in China fünf, was als SMMMS (zwei Lagen S und drei Lagen M) bezeichnet wird. Die Herstellung von Masken ist relativ einfach, die von SMMMS-Gewebe hingegen sehr aufwendig. Importierte Anlagen zur Herstellung von Vliesstoffen kosten über 100 Millionen Yuan.

Das S steht hier für die Spinnvliesschicht mit einem relativ groben Faserdurchmesser von etwa 20 Mikrometern (μm). Die zweilagige S-StrukturSpinnvliesschichtHauptsächlich stützt es die gesamte Struktur des Vliesstoffs und hat keinen signifikanten Einfluss auf die Barriereeigenschaften.

Die wichtigste Schicht im Inneren einer Maske ist die Barriereschicht oder Schmelzblasschicht M. Der Faserdurchmesser der Schmelzblasschicht ist mit etwa 2 Mikrometern (µm) relativ gering und beträgt somit nur ein Zehntel des Durchmessers der Spinnvliesschicht. Dies spielt eine entscheidende Rolle beim Verhindern des Eindringens von Bakterien und Blut.

Bei zu vielen S-Spinnvliesschichten wird die Maske härter, während zu viele M-Schmelzblasvliesschichten das Atmen erschweren. Daher kann die Atembeschwerde in der Maske als Indikator für ihre Schutzwirkung herangezogen werden. Je schwieriger das Atmen, desto besser die Schutzwirkung. Wird die M-Schicht jedoch zu einer dünnen Folie, ist sie praktisch nicht atmungsaktiv; Viren werden zwar abgehalten, aber auch die Atmung wird beeinträchtigt. Dies ist also auch ein technisches Problem.

Um das Problem besser zu veranschaulichen, vergleichen wir in der folgenden Abbildung die Spinnvlies-Schichtfaser S, die Schmelzblasfaser M und Haar. Bei einem Durchmesser von 1/3 ähnelt die Faser der Spinnvlies-Schicht, während sie bei einem Durchmesser von 1/30 der Schmelzblasfaser M ähnelt. Selbstverständlich arbeiten Forscher weiterhin an der Entwicklung feinerer Fasern, um bessere antibakterielle und Barriereeigenschaften zu erzielen.

Wie bereits erwähnt, kann eine feinere M-Schicht das Eindringen kleiner Partikel wie Bakterien besser verhindern. Beispielsweise bezieht sich N95 auf die Fähigkeit, unter normalen Bedingungen 95 % der kleinen Partikel (0,3 Mikrometer) abzufangen. Gemäß der nationalen Norm GB/T 19083 für medizinische Schutzmasken erfüllt die Filtrationseffizienz der Maske für nicht-ölige Partikel bei einer Gasdurchflussrate von 85 l/min die Anforderungen der untenstehenden Tabelle.
Tabelle 1: Filterleistung medizinischer Schutzmasken

Aus der obigen Erklärung geht hervor, dass es sich bei der N95 um eine 5-lagige Maske aus Polypropylen-Vliesstoff (SMMMS) handelt, die 95 % der Feinstaubpartikel filtern kann.

Dongguan Liansheng Vliesstofftechnologie Co., Ltd.Das Unternehmen wurde im Mai 2020 gegründet. Es handelt sich um einen Großbetrieb für die Herstellung von Vliesstoffen, der Forschung und Entwicklung, Produktion und Vertrieb vereint. Es produziert PP-Spinnvliesstoffe in verschiedenen Farben mit einer Breite von unter 3,2 Metern und einem Gewicht von 9 bis 300 Gramm.