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口罩的“心脏”熔喷布,到底怎么做出来的?

口罩的“心脏”熔喷布,到底怎么做出来的?

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【摘要】:
近日,江苏扬中市所有熔喷布生产企业全部停产整顿,以进一步规范熔喷布市场。2020年刚刚到来时,没几个人知道什么是熔喷布,但仅仅在三个月后,它就成了最炙手可热的生意。

近日,江苏扬中市所有熔喷布生产企业全部停产整顿,以进一步规范熔喷布市场。2020年刚刚到来时,没几个人知道什么是熔喷布,但仅仅在三个月后,它就成了最炙手可热的生意。

熔喷布是口罩的核心,现在根本没有货,一天一个价,每吨单价已经从原来的2万块涨到了30-40多万块。

短短的一个月,很多企业都转产口罩,熔喷布的价格尽管价格涨幅很大,但是全国熔喷布缺货缺得厉害,没有这么多熔喷布供应市场,现在就卡在了熔喷布环节上。

 

 

 

熔喷布是什么

剪开一个已经使用过的医用口罩,你会发现:口罩有三层,(内层)吸湿层、(中层)核心过滤层、和(外层)阻水层。

 

因为按照国家的生产规定,医用口罩至少包含3层无纺布(N95 级别口罩,结构上做了优化:(中层)核心过滤过滤层层数更多了,厚度更厚了)。

S层:聚丙烯专用树脂(中国石化)-无纺布厂-口罩厂
M层:高熔融指数的聚丙烯专用树脂(中国石化)-改性塑料厂(防疫期间,中国石化攻关生产熔喷布专用料)-熔喷无纺布厂-口罩厂。

熔喷布,俗称口罩的“心脏”,是口罩中间的过滤层,能过滤细菌,阻止病菌传播。熔喷布是一种以高熔融指数的聚丙烯为材料,由许多纵横交错的纤维以随机方向层叠而成的膜,纤维直径范围 0.5~10 微米,其纤维直径大约有头发丝的三十分之一。

下图是拍摄的熔喷布结构照片:

(飞纳台式扫描电镜拍摄)

看到图片你们是不是会担忧,熔喷布空隙这么大,是怎么过滤环境中的病毒的呢?虽然新型冠状病毒尺寸很小,在 100 纳米(0.1微米)左右,但是病毒无法独立存在,其传播途径主要有分泌物和打喷嚏时的飞沫,飞沫的大小在 5 微米左右,这是其一,第二,熔喷布本质上是一种纤维过滤器,含有病毒的飞沫靠近熔喷布后,也会被静电吸附在表面,无法透过。

纤维过滤机理示意图

口罩的S层和M层尽管原料都是聚丙烯专用树脂,但熔喷布专用料与其他无纺布原料在生产工艺和性能上存在很大差异。

熔喷布▲

 

熔喷布怎么来的
熔喷布专用料就是高熔融指数的聚丙烯。聚丙烯熔融指数越高,熔喷出的纤维就越细,制成的熔喷布过滤性也越好。

熔喷布专用料 李英豪摄▲

 

下面看看熔喷布怎么生产出来的:

由于熔喷布的原材料聚丙烯取自石油,因此石化企业在生产熔喷布上具有优势。为了解决高熔融指数难题,上海石化抽调力量组建了研发团队开展配方研究、测试分析和放大试验等工作,努力克服设备、技术种种困难,才终于成功攻克高熔融指数聚丙烯改性生产难题。

员工正对样品的熔融指数进行分析 徐若舜摄▲

据悉,通过工艺优化,上海石化有望短期内每天再增产约2吨,达到日产8吨熔喷布专用料。要知道此前国内熔喷无纺布较为小众,年产能为5.35万吨,占无纺布产能的1%,主要用于生产口罩、环保材料、服装、电池隔膜等产品。

李英豪摄▲
 

据说上海石化以往产品的熔融指数,只有口罩熔喷布专用料的三十分之一。面对挤出机切粒速度慢、冷却距离短、螺杆长度不够等硬件不足的挑战,该公司通过改造电控系统和传动系统、调用其它生产线水槽、优化模头等,想方设法在现有设备条件下进行紧急改造和调整,以满足生产需要。

内容延伸:

对比了 N95 口罩和医用外科口罩的截面图,扫描电镜图片可以清晰看出,外科口罩的熔喷布厚度为 156 微米,而 N95 级口罩的熔喷布层厚度为 521 微米,是外科口罩的 3 倍 。

医用外科口罩截面图

N95口罩截面图

 

参考资料:

[1]中国石化:试产成功,助力口罩每天再增600万片!

[2]上海石化在线:成功!上海石化口罩熔喷布专用料今日“上新”!

[3]飞纳电镜:扫描电镜图解哪种口罩能保护好您和家人 —— 倡议群众合理使用口罩资源

[4]澎湃新闻:医用口罩核心“熔喷布”需求井喷:单价每吨上涨超10万元

来源:微注塑