Mucha gente sabe que el núcleo de las mascarillas quirúrgicas y las mascarillas N95 es la capa intermedia: el algodón fundido.
Si aún no lo sabe, primero lo repasemos brevemente. Las mascarillas quirúrgicas se dividen en tres capas: las dos exteriores son de tela no tejida spunbond y la capa intermedia es de algodón meltblown. Ya sea tela no tejida spunbond o algodón meltblown, no están hechas de algodón, sino de polipropileno plástico (PP).
Behnam Pourdeyhimi, subdirector del Instituto de Materiales No Tejidos de la Universidad Estatal de Carolina del Norte y profesor de ciencia de los materiales, explicó que las capas frontal y posterior de tela no tejida de las mascarillas quirúrgicas no tienen la capacidad de filtrar microorganismos. Solo pueden bloquear las gotas de líquido, y solo la capa intermedia de algodón meltblown tiene la función de filtrar bacterias.
La función de filtrado de la tela no tejida fundida por soplado.
De hecho, la eficiencia de filtración (EF) de las fibras se determina por su diámetro promedio y su densidad de empaquetamiento. Cuanto menor sea el diámetro de la fibra, mayor será la eficiencia de filtración.
El diámetro de las fibras de algodón fundido soplado es de aproximadamente entre 0,5 y 10 micras, mientras que el de las fibras de la capa spunbond es de alrededor de 20 micras. Gracias a sus fibras ultrafinas, el algodón fundido soplado posee una gran superficie y puede adsorber diversas micropartículas. Lo que es aún más impresionante es que el algodón fundido soplado es relativamente transpirable, lo que lo convierte en un buen material para fabricar filtros de mascarillas, a diferencia de la tela no tejida spunbond.
Echemos un vistazo al proceso de fabricación de estos dos tipos detelas no tejidas.
Al fabricar telas no tejidas spunbond, el polipropileno se funde y se transforma en seda, que luego forma una malla. En comparación con las telas no tejidas spunbond, el algodón meltblown tiene una tecnología mucho más avanzada y, de hecho, la tecnología meltblown es actualmente la única tecnología utilizada para la producción a gran escala de fibras de tamaño micrométrico.
El proceso de fabricación del algodón fundido por soplado
La máquina puede generar un flujo de aire caliente a alta velocidad, que rociará polipropileno fundido desde la boquilla de chorro de fusión de apertura extremadamente pequeña, con el mismo efecto que la pulverización.
Las fibras ultrafinas y vaporosas se agrupan en rodillos o placas para formar telas no tejidas fundidas por soplado. De hecho, la inspiración para la tecnología de soplado por soplado proviene de la naturaleza. Probablemente no sepas que la naturaleza también produce materiales fundidos por soplado. Cerca de los cráteres volcánicos suelen verse pelucas de aspecto extraño, que son el pelo de Pelé, hecho de magma basáltico arrastrado por el viento caliente del volcán.
En la década de 1950, el Laboratorio de Investigación Naval de EE. UU. (NRL) utilizó por primera vez la tecnología meltblown para fabricar fibras destinadas a filtrar materiales radiactivos. Hoy en día, esta tecnología no solo se utiliza para fabricar materiales de filtro para agua y gases, sino también para la fabricación de materiales de aislamiento industrial como la lana mineral. Sin embargo, la eficiencia de filtración del algodón meltblown es de tan solo un 25 % aproximadamente. ¿Cómo se logró la eficiencia de filtración del 95 % de las mascarillas N95?
Este es un paso crucial en el proceso de fabricación del algodón fundido soplado para uso médico: el tratamiento de polarización electrostática.
Como ya mencionamos, la eficiencia de filtración de las mascarillas depende de su diámetro y densidad de relleno. Sin embargo, si el tejido es demasiado apretado, la mascarilla no será transpirable y el usuario se sentirá incómodo. Si no se realiza un tratamiento de polarización electrostática, la eficiencia de filtración de la tela meltblown, que puede reducir la sensación de asfixia, es solo del 25 %.
¿Cómo podemos mejorar la transpirabilidad garantizando al mismo tiempo la eficiencia de la filtración?
En 1995, el científico ingeniero Peter P. Tsai de la Universidad de Tennessee ideó la tecnología de precipitación electrostática utilizada en la filtración industrial.
En la industria (por ejemplo, en las chimeneas de las fábricas), los ingenieros utilizan un campo eléctrico para cargar partículas y luego utilizan la red eléctrica para absorberlas y así filtrar las partículas extremadamente pequeñas.
Utilizando tecnología de precipitador electrostático para filtrar el aire
Inspirados por esta tecnología, muchos han intentado electrificar fibras plásticas, pero no han tenido éxito. Pero Cai Bingyi lo logró. Inventó un método para cargar plástico, ionizando el aire y cargando electrostáticamente la tela meltblown, convirtiéndola en un electreto, un material con carga permanente similar a Pikachu.
Después de transformarse en Pikachu, una capa de tela fundida de Pikachu no solo puede alcanzar 10 capas sin electricidad, sino que también atrae partículas con un diámetro de aproximadamente 100 nm, como COVID-19.
Se puede decir que, gracias a la tecnología de Cai Bingyi, se crearon las mascarillas N95. Miles de millones de personas en todo el mundo están protegidas gracias a esta tecnología.
Por coincidencia, la técnica de carga electrostática de Cai Bingyi se llama carga electrostática de corona, que es el mismo tipo de corona que el coronavirus, pero aquí corona significa corona.
Después de observar el proceso de fabricación del algodón meltblown de grado médico, comprenderá su complejidad técnica. De hecho, la parte más difícil del proceso de fabricación del algodón meltblown es quizás su fabricación mecánica.
En marzo de este año, Markus Müller, director de ventas de Reicol, proveedor alemán de maquinaria de meltblown, declaró en una entrevista con NPR que, para garantizar la calidad fina y estable de las fibras, las máquinas de meltblown requieren alta precisión y son difíciles de fabricar. El tiempo de producción y montaje de una máquina es de al menos 5-6 meses, y el precio de cada una puede alcanzar los 4 millones de dólares. Sin embargo, muchas máquinas en el mercado presentan niveles de calidad desiguales.
Hills, Inc., con sede en Florida, es uno de los pocos fabricantes del mundo que fabrica boquillas para equipos de algodón meltblown. Timothy Robson, gerente de I+D de la empresa, también afirmó que los equipos de algodón meltblown tienen un alto nivel tecnológico.
Aunque la producción anual de mascarillas de China representa alrededor del 50% del total mundial, lo que la convierte en el mayor productor y exportador de mascarillas, según datos de la Asociación de la Industria Textil Industrial de China en febrero, la producción nacional de telas no tejidas fundidas por soplado es inferior a 100.000 toneladas por año, lo que indica una escasez significativa de telas no tejidas fundidas por soplado.
Teniendo en cuenta el precio y el tiempo de entrega de la maquinaria para la fabricación de tejidos meltblown, es poco probable que las pequeñas empresas produzcan grandes cantidades de algodón meltblown calificado en un corto período de tiempo.
¿Cómo determinar si la mascarilla comprada es calificada y está hecha de algodón fundido?
El método en realidad es muy sencillo: consta de tres pasos.
En primer lugar, dado que la capa exterior de tela no tejida spunbond de las galletas sándwich es impermeable, las mascarillas médicas cualificadas deben serlo. Si no lo son, ¿cómo pueden filtrar las gotas que salen de la boca? Puedes probar a verterle un poco de agua, como este hermano mayor.
En segundo lugar, el polipropileno no se incendia fácilmente y tiende a fundirse al exponerse al calor, por lo que el algodón meltblown no se quema. Si se calienta con un encendedor, el algodón meltblown se enrollará y se caerá, pero no se incendiará. En otras palabras, si la capa intermedia de la mascarilla que compras se incendia al calentarla con un encendedor, definitivamente es falsa.
En tercer lugar, el algodón médico fundido es Pikachu, que tiene electricidad estática, por lo que puede recoger pequeños trozos de papel.
Por supuesto, si necesita usar la misma mascarilla varias veces, el inventor de N95, Cai Bingyi, también tiene sugerencias de desinfección.
El 25 de marzo de este año, Cai Bingyi declaró en el sitio web de la Universidad de Tennessee que el efecto de polarización electrostática de las mascarillas médicas y las mascarillas N95 es muy estable. Incluso desinfectarlas con aire caliente a 70 grados Celsius durante 30 minutos no afecta sus propiedades de polarización. Sin embargo, el alcohol elimina la carga de la tela meltblown, por lo que no se recomienda desinfectar la mascarilla con alcohol.
Por cierto, gracias a las potentes propiedades de absorción, barrera, filtración y prevención de fugas del algodón meltblown, muchos productos y pañales para mujeres también se fabrican con él. Kimberly Clark fue la primera en solicitar patentes relevantes.
Dongguan Liansheng Tecnología no tejida Co., Ltd.Se fundó en mayo de 2020. Es una empresa de producción de telas no tejidas a gran escala que integra investigación, desarrollo, producción y ventas. Produce telas no tejidas spunbond de PP de varios colores con un ancho inferior a 3,2 metros, desde 9 gramos hasta 300 gramos.
Hora de publicación: 26 de octubre de 2024