N95マスクの「N」は耐油性がない、つまり油に耐性がないことを意味します。数字は0.3ミクロンの粒子で試験した際の濾過効率を表し、95はインフルエンザウイルス、ほこり、花粉、ヘイズ、煙などの小さな粒子を少なくとも95%濾過できることを意味します。医療用サージカルマスクと同様に、N95マスクの主要構造は、表面の防湿層、中間の濾過・吸着層、そして内側のスキン層の3つの部分で構成されています。使用されている原料は、高分子量ポリプロピレンメルトブローン織物です。これらはすべてメルトブローン織物であるにもかかわらず、濾過効率が基準を満たさない理由は何でしょうか？
マスクのメルトブローン生地の濾過効率が低い理由
メルトブローン不織布自体の濾過性能は、実際には70%未満に過ぎません。メルトブローン極細繊維の三次元繊維集合体による機械的バリア効果だけに頼るだけでは不十分です。繊維が細く、空隙が小さく、多孔度が高いため、単純に材料の重量と厚みを増やすと濾過抵抗が大幅に増加してしまいます。そのため、メルトブローンフィルター材料は一般的に、静電分極処理によってメルトブローン布に静電気を付与し、静電的手法を用いて濾過効率を向上させています。濾過効率は99.9%から99.99%に達し、N95規格以上を達成しています。
メルトブローン織物の繊維ろ過の原理
N95規格マスクに用いられるメルトブローン織物は、主に機械的バリアと静電吸着という二重の効果によって粒子を捕捉します。機械的バリア効果は、材料の構造と特性に密接に関連しています。メルトブローン織物にコロナ放電によって数百ボルトから数千ボルトの電圧を印加すると、静電気反発により繊維が細孔網に拡散し、繊維間のサイズが塵埃のサイズよりもはるかに大きくなるため、開放構造を形成します。塵埃がメルトブローンフィルター材を通過する際、静電効果は帯電した塵埃粒子を効果的に引き寄せるだけでなく、静電誘導効果によって分極した中性粒子も捕捉します。材料の静電ポテンシャルが高いほど、材料の電荷密度が高くなり、より多くの点電荷を帯びるため、静電効果が強くなります。コロナ放電はポリプロピレンメルトブローン織物の濾過性能を大幅に向上させます。トルマリン粒子を添加することで、分極率を効果的に向上させ、濾過効率を高め、濾過抵抗を低減し、繊維表面の電荷密度を高め、繊維ウェブの電荷蓄積容量を高めることができます。
電極に6%のトルマリンを添加すると、全体的な効果が向上します。分極性材料が多すぎると、電荷キャリアの移動と中和が促進される可能性があります。帯電マスターバッチは、ナノメートルまたはマイクロナノメートルスケールのサイズと均一性を備えている必要があります。優れた極性マスターバッチは、ノズルに影響を与えることなく紡糸性能を向上させ、濾過効率を高め、静電気による劣化を抑制し、空気抵抗を低減し、電荷捕捉の密度と深度を高め、繊維集合体に捕捉される電荷の確率を高め、捕捉された電荷を低エネルギー状態に保つことで、電荷キャリアのトラップからの脱出や中和を困難にし、劣化を遅らせます。
メルトブローン静電分極プロセス
メルトブローン静電気放電のプロセスでは、PPポリプロピレンポリマーにトルマリン、二酸化ケイ素、リン酸ジルコニウムなどの無機材料を事前に添加します。次に、生地をロールする前に、静電発生器で発生した35～50KVの針状電極電圧を使用して、メルトブローン材料を1セットまたは複数セットのコロナ放電で充電します。高電圧が印加されると、針先下の空気がコロナイオン化し、局所的な絶縁破壊放電が発生します。電荷キャリアは電界の作用によりメルトブローン生地の表面に堆積し、その一部は静止した母粒子のトラップに捕捉され、メルトブローン生地は電極のフィルター材料となります。このコロナプロセス中の電圧は、約200KVの高電圧放電に比べてわずかに低いため、オゾン生成量が少なくなります。充電距離と充電電圧の影響は逆効果です。充電距離が長くなると、材料に捕捉される電荷量は減少します。
帯電メルトブローン生地が必要
1. メルトブローン装置1セット
2. 電動マスターバッチ
3. 高電圧静電放電装置4セット
4. 切断装置
メルトブローン生地は防湿・防水加工を施して保管する必要があります。
PPメルトブローン法による分極性材料は、常温常湿条件下では優れた電荷保存安定性を示します。しかし、サンプルが高湿度環境にある場合、水分子中の極性基や大気中の異方性粒子が繊維上の電荷を補償するため、大きな電荷損失が発生します。電荷は湿度の上昇とともに減少し、その速度は速くなります。そのため、輸送および保管中は、メルトブローン布を防湿状態に保ち、高湿度環境との接触を避ける必要があります。適切な保管方法で保管しないと、製造されたマスクは依然として基準を満たすことが困難になります。
東莞連盛不織布技術有限公司2020年5月に設立されました。研究開発、生産、販売を一体化した大規模な不織布生産企業です。幅3.2メートル未満、9グラムから300グラムまで、様々な色のPPスパンボンド不織布を生産できます。
投稿日時: 2024年10月27日