サージカルマスクやN95マスクの核となるのは中間層であるメルトブローンコットンであることは、多くの人が知っています。
まだご存じない方は、まず簡単におさらいしましょう。サージカルマスクは3層構造で、外側の2層はスパンボンド不織布、中間層はメルトブローンコットンです。スパンボンド不織布であれメルトブローンコットンであれ、素材は綿ではなく、ポリプロピレン（PP）です。
ノースカロライナ州立大学不織布研究所副所長で材料科学教授のベナム・ポーデイヒミ氏は、サージカルマスクの不織布の表層と裏層には微生物を濾過する能力がなく、液滴を遮断することしかできず、メルトブローンコットンの中間層のみが細菌を濾過する機能を持つと説明した。
メルトブローン不織布のフィルタリング機能。
実際、繊維の濾過効率（FE）は、平均繊維径と充填密度によって決まります。繊維径が小さいほど、濾過効率は高くなります。
メルトブローンコットンの繊維の直径は約0.5～10ミクロンですが、スパンボンド層の繊維の直径は約20ミクロンです。極細繊維であるため、メルトブローンコットンは表面積が大きく、様々な微粒子を吸着することができます。さらに注目すべきは、メルトブローンコットンは比較的通気性が高いため、マスクフィルターの素材として適している点です。一方、スパンボンド不織布は通気性に優れています。
これら2種類の製造工程を見てみましょう不織布.
スパンボンド不織布はポリプロピレンを溶かしてシルク状に引き伸ばし、網目状にする不織布ですが、メルトブローン綿はスパンボンド不織布に比べてはるかに高度な技術で、実はメルトブローン技術は現在、ミクロンサイズの繊維を大量生産できる唯一の技術なのです。
メルトブローンコットンの製造工程
この機械は高速の熱風を発生させることができ、非常に小さな開口部の溶融ジェットノズルから溶融ポリプロピレンを噴射し、スプレーと同じ効果をもたらします。
霧状の極細繊維がローラーやプレートに集まり、メルトブローン不織布を形成します。実は、メルトブローン技術のインスピレーションは自然界から生まれたものです。自然界でもメルトブローン素材が作られていることをご存知ない方もいるかもしれません。火山の火口付近には奇妙な形のかつらがよく見られますが、これはペレの髪の毛で、火山の熱風によって吹き飛ばされた玄武岩質のマグマでできています。
1950年代、米国海軍研究所（NRL）は、放射性物質のろ過用繊維の製造にメルトブローン技術を初めて採用しました。現在、メルトブローン技術は、水やガスのろ過用フィルター材の製造だけでなく、ミネラルウールなどの産業用断熱材の製造にも利用されています。しかし、メルトブローンコットン自体のろ過効率はわずか25%程度です。N95マスクの95%というろ過効率はどのようにして実現されたのでしょうか？
これは医療用メルトブローン綿の製造プロセスにおける重要なステップ、つまり静電分極処理です。
先ほども述べたように、マスクの濾過効率は糸の直径と充填密度に関係しています。しかし、織りが密すぎると通気性が悪くなり、着用時に不快感を覚えます。静電分極処理が施されていない場合、メルトブローン生地の濾過効率は、息苦しさを軽減できる25%に過ぎません。
濾過効率を確保しながら通気性を向上させるにはどうすればよいでしょうか?
1995年、テネシー大学の工学科学者ピーター・P・ツァイ氏が、工業用濾過に使用される静電集塵技術のアイデアを思いつきました。
産業界（工場の煙突など）では、技術者が電界を使用して粒子を帯電させ、電力網を使用して粒子を吸い上げて、極めて小さな粒子を除去します。
電気集塵機技術を使用して空気をろ過する
この技術に触発され、多くの人がプラスチック繊維の帯電を試みましたが、成功には至りませんでした。しかし、蔡炳一氏はそれを実現しました。彼はプラスチックを帯電させる方法を発明し、空気をイオン化し、メルトブローン繊維に静電気を帯電させることで、ピカチュウのように永久に帯電するエレクトレットを作り出したのです。
ピカチュウに変身した後、ピカチュウのメルトブローン布の層は電気なしで10層に達するだけでなく、COVID-19などの直径約100nmの粒子を引き付けることができます。
蔡炳義氏の技術によってN95マスクが誕生したと言えるでしょう。この技術によって、世界中の何十億もの人々の命が守られています。
偶然にも、蔡炳易の静電気帯電技術はコロナ静電気帯電と呼ばれており、これはコロナウイルスと同じ種類のコロナですが、ここでのコロナはコロナを意味します。
医療グレードのメルトブローンコットンの製造工程をご覧いただければ、その技術的な難しさがお分かりいただけるでしょう。実際、メルトブローンコットンの製造工程で最も難しいのは、メルトブローンコットンの機械的な製造工程かもしれません。
今年3月、ドイツのメルトブローン機械サプライヤーであるReicol社の営業部長、マルクス・ミュラー氏はNPRのインタビューで、メルトブローン機械は繊維を細く安定した品質に保つために高い精度が求められ、製造が難しいと述べました。機械の製造・組み立てには少なくとも5～6ヶ月かかり、1台あたりの価格は400万ドルに達することもあります。しかし、市場に出回っている機械の多くは品質レベルにばらつきがあります。
フロリダ州のヒルズ社は、メルトブローンコットン製造装置のノズルを製造できる世界でも数少ないメーカーの一つです。同社の研究開発マネージャーであるティモシー・ロブソン氏も、メルトブローンコットン製造装置は高度な技術力を備えていると述べています。
中国はマスクの年間生産量が世界総量の約50％を占め、最大の生産国および輸出国となっているが、中国工業繊維工業協会の2月のデータによると、メルトブローン不織布の国内生産量は年間10万トン未満であり、メルトブローン不織布が著しく不足している。
メルトブローン生地製造機械の価格と納期を考慮すると、中小企業が短期間で大量の品質の高いメルトブローン綿を生産できる可能性は低いでしょう。
購入したマスクが適格であり、メルトブローンコットンで作られているかどうかを確認するにはどうすればよいでしょうか?
方法は実は非常に簡単で、3つのステップを実行します。
まず、サンドイッチクッキーの外側のスパンボンド不織布は防水性があるため、認定された医療用マスクは防水性を備えているはずです。もし防水性がなければ、口から飛び散る飛沫をどうやってフィルタリングできるのでしょうか？この兄貴のように、マスクに水をかけてみてはどうでしょうか。
第二に、ポリプロピレンは燃えにくく、熱に弱いため、メルトブローンコットンは燃えません。ライターで炙ると、メルトブローンコットンは丸まって剥がれますが、燃えることはありません。つまり、購入したマスクの中間層がライターで炙って燃える場合、それは間違いなく偽物です。
3つ目は、医療用メルトブローンコットンはピカチュウなので、静電気を帯びているため、小さな紙片を拾うことができます。
もちろん、同じマスクを複数回使用する必要がある場合、N95の発明者である蔡炳義氏による消毒の提案もあります。
今年3月25日、蔡炳義氏はテネシー大学のウェブサイトで、医療用マスクとN95マスクの静電分極効果は非常に安定しており、70℃の熱風で30分間消毒してもマスクの分極特性には影響しないと述べました。ただし、アルコールはメルトブローン生地の電荷を奪ってしまうため、アルコール消毒は避けるべきです。
ちなみに、メルトブローンコットンは吸収力、バリア性、濾過性、防漏性に優れているため、多くの女性用品やおむつにも使用されています。キンバリー・クラークは、関連特許を最初に申請しました。
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26日