Muitas pessoas sabem que o núcleo das máscaras cirúrgicas e das máscaras N95 é a camada intermediária – o algodão meltblown.
Caso ainda não saiba, vamos fazer uma breve revisão. As máscaras cirúrgicas são divididas em três camadas, sendo as duas externas de tecido não tecido spunbond e a camada intermediária de algodão meltblown. Tanto o tecido não tecido spunbond quanto o algodão meltblown não são feitos de algodão, mas sim de polipropileno (PP), um plástico.
Behnam Pourdeyhimi, vice-diretor do Instituto de Materiais Não Tecidos da Universidade Estadual da Carolina do Norte e professor de ciência dos materiais, explicou que as camadas frontal e traseira do tecido não tecido das máscaras cirúrgicas não têm a capacidade de filtrar microrganismos. Elas apenas bloqueiam gotículas líquidas, e somente a camada intermediária de algodão meltblown tem a função de filtrar bactérias.
A função de filtragem do tecido não tecido meltblown.
Na verdade, a eficiência de filtração (EF) das fibras é determinada por seu diâmetro médio e densidade de empacotamento. Quanto menor o diâmetro da fibra, maior a eficiência de filtração.
O diâmetro das fibras de algodão meltblown é de aproximadamente 0,5 a 10 micrômetros, enquanto o diâmetro das fibras da camada spunbond é de cerca de 20 micrômetros. Devido às fibras ultrafinas, o algodão meltblown possui uma grande área superficial e pode adsorver diversas micropartículas. Mais impressionante ainda é que o algodão meltblown é relativamente respirável, tornando-o um bom material para a fabricação de filtros de máscaras, ao contrário do tecido não tecido spunbond.
Vamos analisar o processo de fabricação desses dois tipos detecidos não tecidos.
Na fabricação de tecido não tecido spunbond, o polipropileno é derretido e transformado em seda, que então forma uma malha. Em comparação com os tecidos não tecidos spunbond, o algodão meltblown possui tecnologia muito mais avançada e, de fato, a tecnologia meltblown é atualmente a única utilizada para a produção em larga escala de fibras de tamanho micrométrico.
O processo de fabricação do algodão meltblown
A máquina pode gerar um fluxo de ar quente de alta velocidade, que pulveriza polipropileno fundido através de um bocal de jato de fusão com abertura extremamente pequena, com o mesmo efeito da pulverização.
Fibras ultrafinas e nebulosas se acumulam em rolos ou placas para formar tecidos não tecidos meltblown – na verdade, a inspiração para a tecnologia meltblown vem da natureza. Você provavelmente não sabe que a natureza também produz materiais meltblown. Frequentemente, encontramos perucas de aparência peculiar perto de crateras vulcânicas, que são os cabelos de Pele, feitos de magma basáltico soprado pelo vento quente do vulcão.
Na década de 1950, o Laboratório de Pesquisa Naval dos EUA (NRL) utilizou pela primeira vez a tecnologia meltblown para fabricar fibras para filtrar materiais radioativos. Atualmente, a tecnologia meltblown não é usada apenas para fabricar materiais filtrantes para água e gás, mas também para produzir materiais de isolamento industrial, como a lã mineral. No entanto, a eficiência de filtração do algodão meltblown em si é de apenas cerca de 25%. Como se chegou à eficiência de filtração de 95% das máscaras N95?
Este é um passo crucial no processo de fabricação do algodão meltblown para uso médico: o tratamento de polarização eletrostática.
Como acabamos de mencionar, a eficiência de filtragem das máscaras está relacionada ao seu diâmetro e à densidade do enchimento. No entanto, se a trama for muito fechada, a máscara não será respirável e o usuário se sentirá desconfortável. Sem o tratamento de polarização eletrostática, a eficiência de filtragem do tecido meltblown que proporciona menor sensação de sufocamento é de apenas 25%.
Como podemos melhorar a respirabilidade e, ao mesmo tempo, garantir a eficiência da filtragem?
Em 1995, o engenheiro e cientista Peter P. Tsai, da Universidade do Tennessee, teve a ideia da tecnologia de precipitação eletrostática para uso em filtração industrial.
Na indústria (como em chaminés de fábricas), os engenheiros usam um campo elétrico para carregar partículas e, em seguida, utilizam a rede elétrica para aspirá-las, a fim de filtrar partículas extremamente pequenas.
Utilizando tecnologia de precipitador eletrostático para filtrar o ar.
Inspirados por essa tecnologia, muitos tentaram eletrificar fibras plásticas, mas sem sucesso. Mas Cai Bingyi conseguiu. Ele inventou um método para carregar plástico, ionizando o ar e carregando eletrostaticamente o tecido meltblown, transformando-o em um eletreto, um material permanentemente carregado semelhante ao Pikachu.
Após ser transformada em Pikachu, uma camada de tecido meltblown com a estampa de Pikachu pode não apenas atingir 10 camadas sem eletricidade, mas também atrair partículas com um diâmetro de cerca de 100 nm, como o COVID-19.
Pode-se dizer que, com a tecnologia de Cai Bingyi, as máscaras N95 foram criadas. Bilhões de vidas em todo o mundo são protegidas por essa tecnologia.
Por coincidência, a técnica de carregamento eletrostático de Cai Bingyi é chamada de carregamento eletrostático corona, que é o mesmo tipo de corona que o coronavírus, mas aqui corona significa corona.
Após observar o processo de fabricação do algodão meltblown de grau médico, você compreenderá sua complexidade técnica. De fato, a parte mais difícil do processo de fabricação do algodão meltblown pode ser a própria fabricação mecânica do material.
Em março deste ano, Markus Müller, diretor de vendas da Reicol, fornecedora alemã de máquinas para produção de meltblown, afirmou em entrevista à NPR que, para garantir fibras finas e de qualidade estável, as máquinas de meltblown exigem alta precisão e são complexas de fabricar. O tempo de produção e montagem de uma máquina é de pelo menos 5 a 6 meses, e o preço de cada unidade pode chegar a US$ 4 milhões. No entanto, muitas máquinas disponíveis no mercado apresentam níveis de qualidade irregulares.
A Hills, Inc., na Flórida, é uma das poucas fabricantes no mundo capaz de produzir bicos para equipamentos de algodão meltblown. Timothy Robson, gerente de P&D da empresa, também afirmou que os equipamentos para algodão meltblown possuem um alto nível de conteúdo tecnológico.
Embora a produção anual de máscaras da China represente cerca de 50% do total mundial, tornando-a a maior produtora e exportadora de máscaras, de acordo com dados da Associação Chinesa da Indústria Têxtil Industrial, em fevereiro, a produção nacional de tecidos não tecidos meltblown é inferior a 100.000 toneladas por ano, indicando uma escassez significativa desses tecidos.
Considerando o preço e o prazo de entrega das máquinas para fabricação de tecido meltblown, é improvável que pequenas empresas produzam grandes quantidades de algodão meltblown de qualidade em um curto período de tempo.
Como determinar se a máscara comprada é de qualidade e feita de algodão meltblown?
O método é, na verdade, muito simples, basta seguir três passos.
Primeiramente, como a camada externa de tecido não tecido spunbond em máscaras tipo sanduíche possui propriedades impermeáveis, máscaras médicas de qualidade também devem ser impermeáveis. Se não forem impermeáveis, como poderão filtrar as gotículas expelidas pela boca? Você pode tentar jogar um pouco de água nela, como fez este irmão mais velho.
Em segundo lugar, o polipropileno não pega fogo facilmente e derrete com facilidade quando exposto ao calor, portanto, o algodão meltblown não queima. Se aquecido com um isqueiro, o algodão meltblown se enrolará e se desprenderá, mas não pegará fogo. Em outras palavras, se a camada intermediária da máscara que você comprar pegar fogo ao ser aquecida com um isqueiro, ela é definitivamente falsa.
Em terceiro lugar, o algodão meltblown medicinal é o Pikachu, que possui eletricidade estática, permitindo que ele atraia pequenos pedaços de papel.
É claro que, se você precisar usar a mesma máscara várias vezes, o inventor da N95, Cai Bingyi, também tem sugestões de desinfecção.
Em 25 de março deste ano, Cai Bingyi afirmou no site da Universidade do Tennessee que o efeito de polarização eletrostática de máscaras médicas e máscaras N95 é muito estável. Mesmo que as máscaras sejam desinfetadas com ar quente a 70 graus Celsius por 30 minutos, isso não afeta suas propriedades de polarização. No entanto, o álcool remove a carga do tecido meltblown, portanto, não se deve desinfetar a máscara com álcool.
Aliás, devido à alta capacidade de absorção, barreira, filtragem e prevenção de vazamentos do algodão meltblown, muitos produtos femininos e fraldas também são fabricados com ele. A Kimberly Clark foi a primeira a solicitar patentes relacionadas.
Tecnologia não tecida Co. de Dongguan Liansheng, Ltd.Foi fundada em maio de 2020. É uma empresa de produção de tecido não tecido em larga escala, integrando pesquisa e desenvolvimento, produção e vendas. Ela pode produzir tecidos não tecidos spunbond de PP em diversas cores, com largura inferior a 3,2 metros e gramaturas de 9 a 300 gramas.
Data da publicação: 26/10/2024