熔喷布“一布难求”,这些过滤新材料或将缓解口罩荒
作为口罩过滤环节的关键材料,熔喷布堪称医用外科口罩和N95口罩的“心脏”,市场上的防护口罩主要依靠中间的熔喷无纺布起过滤作用,其过滤原理为材料纤维对颗粒物阻挡截留和静电吸附。近期,由于口罩需求暴增,熔喷布“一布难求”,价格甚至翻了十几倍。在口罩行业为熔喷布而疯狂的时候,熔喷布替代材料层出不穷,有效缓解当前供需矛盾。
一、膨化聚四氟乙烯(e-PTFE)膜
e-PTFE微孔过滤膜层是采用PTFE树脂原料经膨化拉伸后形成的薄膜,表面具有蜘蛛网式的微孔结构,与熔喷布的静电过滤原理不同,PTFE膜是物理隔离,膜上有很多微型小孔,这些微孔分布均匀,孔径比熔喷布小约100倍,孔隙率高达80%以上,透气良好,可经水洗、消毒等程序,实现可反复使用。
二、纳米纤维素/活性炭颗粒复合过滤层
合锻智能联合中科大专家积极开发研制口罩机生产线和新型微纳阻隔杀菌材料,新型口罩生产材料拟使用具有高表面极性的纳米纤维素/活性炭颗粒复合过滤层替代商用聚丙烯(PP)熔喷布过滤层,加工工艺为直接喷涂干燥。高表面极性的纳米纤维素网络可通过强氢键有效吸附截留病毒及颗粒物,提升过滤效率的同时,具有工艺简单、高效、原料丰富廉价等优势,可以极大的提高口罩防护效果。
三、静电纺丝纳米纤维膜
河南曼博睿新材料科技有限公司利用自主研发的静电纺丝纳米纤维膜生产的医用外科口罩和防护口罩, 检测结果显示,纳米纤维膜其纤维直径只有50纳米~200纳米,孔径在30纳米~90纳米之间,兼具物理过滤和静电吸附过滤效果,解决了熔喷布电荷吸附能力会随时间和环境的变化减弱,从而导致过滤功能逐渐衰减的弊端。且价格比熔喷布更优惠,生产速度也更快。该公司纳米纤维膜每天产能500公斤,可供口罩厂生产口罩50万只。
四、抗菌新型纤维材料
乐培氏通过2项专利认证技术:新型纤维布和乐培氏抗菌一号无纺布,用以改造目前使用熔喷布的一次性医用口罩,改造升级口罩采用抗菌专利材料,不仅能抵挡细菌进入,还能杀死依附于表面的有害细菌,起到多重防护作用,过滤效果达到了95%-96%,可用于替代熔喷布。目前,乐培氏已经将该材料投入一次性口罩生产,日产量在50~100万片/天。
五、软支撑纳米纤维膜
浙江理工大学研究团队研发了替代熔喷材料的软支撑纳米纤维膜口罩新材料,该口罩新材料无需静电驻极处理,单靠物理机械截留即可过滤空气中的病毒和细菌等颗粒,更不会因高湿等应用环境的变化而影响过滤效果和持久性。经检测,这种材料制成的口罩过滤效率大于95%,吸气阻力88-91Pa(远低于标准要求≤350Pa),呼气阻力76Pa(远低于标准要求≤ 250Pa),达到了GB 2626-2006标准中KN95要求,浙江省市场监管局也推荐本材料作为替代口罩中熔喷层的理想有效材料。目前,该技术已实现产业化,本口罩新材料已在满负荷生产,已形成日产40000 平方米的能力,可以保障日产约130万只口罩。
软支撑纳米纤维膜的结构调控
说了这么多,我们可以看到,熔喷布的替代材料还挺多,但是,这些材料并不是近两个月月就开发出来的,而是这些材料本身就已经存在,只是因为按照平常价格的熔喷布并没有可替代产品,像PTFE膜这些并不具备竞争优势,也正是因为成本方面不占优势,所以也没有往口罩应用方面开发,但是疫情发生后,由于熔喷布紧缺,市场价格飙升,这些材料才得以涌现具备商业化价值,出现了可替代性。可能对用惯了熔喷布的企业来说,对于新材料的接受程度并不是很高,但不可否认,这些材料的出现也有效的缓解了当前口罩生产的燃眉之急。