全面放开,迎接第一波感染浪潮的冲击,口罩是我们最基本的保护屏障。有传闻称口罩的材料来自石油基产品,而且其中含有的微末颗粒会吸进肺里,造成吸入性肺结节。听起来挺吓人,是真的吗?今天,咱们就从纺织专业的视角,详解口罩的结构和材质,解开这个困扰大家的谜题。
口罩的面料是什么材质?各式各样的口罩,从里到外各层面料的主要材质都是丙纶,确切地说,是丙纶无纺布。
丙纶,又称聚丙烯纤维,英文名:polypropylene fiber,缩写为PP。丙纶于1957年开始工业化生产,是合成纤维中的后起之秀,产量位居合成纤维传统 “六大纶”--涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶、氯纶中第四大品种。
丙纶,原料聚丙烯来自炼油装置的副产物丙烯,经聚合反应生成聚合物,再经熔体纺丝制成丙纶纤维。大家不要嫌弃丙纶的原料来自石油基,事实上合成纤维的原料大多都来自石油副产品,如最常用的聚酯纤维也是如此。经过进一步提炼和深加工生产的纤维产品,无毒无味,完全符合安全卫生标准,可以放心使用。
丙纶无纺布的前世今生
由于丙纶生产工艺简单,物美价廉,产品具有强度高、耐磨、弹性好,耐酸碱等优良性能,用途非常广泛,用于地毯约占45%,工业和卫生领域约占40%,装饰布占12%,服装用占3%。丙纶可以机织、针织,还可以“不织”生产各种无纺织布。疫情爆发以来,丙纶在卫生领域的需求暴增,其中口罩材料就是一个重要的用武之地。
口罩材料为什么选用丙纶无纺布?很多种纤维都可以做成无纺布,但以丙纶为最佳。丙纶的密度为0.91 g/cm3,是常见化纤中最轻的纤维,同样克重条件下,丙纶比其他纤维有更大的比表面积,更适合做成无纺布过滤材料,加之丙纶安全卫生、无毒无味,且芯吸能力很强,吸湿排汗作用明显,因此丙纶无纺布是制作口罩的绝佳材料。
无论机织还是针织,都需要先纺纱再织布,无纺布相对来说更经济,并且织物都会有规则排列的织纹,这些缝隙会成为过滤短路直通孔,因此,纤维无规则致密排列的无纺布,较其它织物具有更加优秀的过滤效果。
口罩的结构及材料有防护作用的口罩是由多层面料复合而成,常用的面料有两种类型的丙纶无纺布。里层和面层为丙纶纺粘无纺布(纺粘布),核心过滤层为丙纶熔喷无纺布(熔喷布)。
常见的医用口罩为三层结构,里外两层是PP纺粘布,中间层是PP熔喷布核心过滤层。
医用口罩为三层结构
最外层的PP纺粘无纺布经过防水处理,能够拒水并阻隔粉尘、大飞沫;最里层是结构比较细腻的PP纺粘无纺布,亲肤透气;核心过滤层为PP熔喷无纺布,结构致密,过滤性能强,同时具有静电吸附作用,可以有效过滤、吸附和阻隔带病毒飞沫。
常见的N95口罩,为五层结构,与医用口罩一样,最外层的PP纺粘无纺布经过防水处理(有的也采用PP针刺或水刺无纺布),另加了一层PP纺粘无纺布,加强阻隔细微颗粒物;最里层是结构细腻亲肤的PP纺粘无纺布;N95口罩含有两层核心过滤层的PP熔喷无纺布,所以更加硬挺结实,防护等级也更高。
N95口罩为五层结构
丙纶纺粘无纺布纺黏法将熔体纺丝技术和无纺布成型技术相结合,是应用最广泛的一步法成型工艺。聚合物切片经挤出机熔融混炼后,由喷丝板挤出,采用高速骤冷空气对挤出的熔体细流冷却,同时使纤维受到气流的拉伸作用,形成强度较高、性能较稳定的连续长丝,经分丝工序形成分布均匀的单丝结构后,铺放在带有负压的网帘上形成非织造纤网,再进行热轧融合加固定型。
纺粘无纺布工艺
纺粘法生产线速度高,产品强度高、尺寸稳定性好,但蓬松度低、成网的均匀性和表面覆盖性稍差。
口罩的核心过滤层—丙纶熔喷无纺布丙纶熔喷布是口罩最核心的过滤材料,高熔融指数的聚丙烯切片,经熔体挤出机熔融为纺丝熔体从模头喷丝孔喷出,采用高速热空气流对熔体细流进行牵伸,形成超细纤维并收集在凝网帘或滚筒上,通过自身熔结成为熔喷无纺布。
熔喷无纺布工艺
超细纤维丛横交错随机分布融结在一起,纤维间更多的热粘合机会,使熔喷布具有更大的比表面积,更高的孔隙率(≥75%)。外观洁白、平整、柔软,材料纤维细度为0.5-1.0μm,直径大约只有头发丝的三十分之一。
熔喷布、纺粘布纤维直径与头发比较
熔喷布还要经高压驻极处理,使纤维表面带有大量电荷,通过静电吸附效应拦截微细颗粒物,使产品具有低阻、高效、高容尘等特点,防护性能显著增强,是制作口罩的理想材料。
戴口罩可致吸入性肺结节的谣传不攻自灭通过以上分析可以了解,组成口罩的面料,无论是熔喷布还是纺粘布,无纺布的成型都是通过丙纶的自身热熔合特性被牢牢固定粘结,根本不会有颗粒物和微纤游离脱落现象,也没有使用外加粘合剂,所以更安全健康。
丙纶经长时间日光照射,易老化变脆,在外力作用下易断裂。但这个老化可不是一日之功,大家日常用到的塑料捆扎绳就是丙纶材质,至少要在阳光下暴晒好几年,才可能出现老化易断的现象,而咱们的口罩,均为一次性使用,根本没有老化碎裂的可能。口罩正常储存两三年使用也是完全没有问题的。而且这种断裂都是以大颗粒形态存在,不会产生微末颗粒,更不会进入肺里。
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