聚丙烯(PP)是如何变成医用口罩的?解析从石油到医用口罩的制造流程


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口罩现在可是全国人民关注的硬通货,而且现在各地买口罩完全是配给物资,需要预约和限购;然后口罩价格疯涨、全球缺货、骗子微商横行,各地市场监督局在严打假冒伪劣口罩,那么我国到底每天能生产多少口罩呢?

第一个问题最后回答。我先作为前石化行业人士,给大家从头到尾分析一下,从聚丙烯颗粒(PP)到口罩的变身工艺,大家就能明白自行消毒给口罩消毒有没有意义了。然后再梳理目前的原材料供应形势,然后再根据公开消息为大家分析我国的产能,大家就估算我国或全球,一年能生产多少口罩。毕竟不是专业人士,具体细节请行业专家打脸轻点。

医用口罩的生产

医用口罩

医用口罩

这是常见的医用口罩,主要由三层无纺布组成。内层是普通无纺布;外层是做了防水处理的无纺布,主要用于隔绝患者喷出的液体;中间的过滤层用的是经过驻极处理的聚丙烯熔喷无纺布;最后生产完毕后要经过环氧乙烷消毒并静置7天挥发毒性,经过密封包装,装箱运走。

医用口罩的核心材料,就是驻极处理之后的聚丙烯熔喷无纺布。请务必记住这两个关键词,因为这是过滤新冠病毒气溶胶的关键。

1.原材料:聚丙烯(PP)颗粒

我就不去讲原油是如何在炼厂变成聚丙烯的了;大家只要知道中石化、中石油、中海油的炼化工厂,除了检大修之外,过年期间也是绝对不会停工就好,保证我们的汽柴油、化工原料(聚乙烯、聚丙烯)等持续生产,不会断供,这也是央企的担当(当然民企也不愿意停工,因为停工就耽误生产,耽误挣钱)。

聚丙烯(PP)颗粒

聚丙烯(PP)颗粒

从化工厂生产出来的聚丙烯颗粒就长这样,我们买的塑料水壶、餐具之类,大部分都是聚丙烯做的。

聚丙烯多少钱呢?目前的期货价格是7000元/吨。一辆大货车大概能拉30吨(还记得压塌无锡国道的那辆百吨钢卷车不?),所以通过物流提一车聚丙烯,成本大概是20万左右。

2.聚丙烯纤维生产

就像纺织需要植物纤维一样,无纺布的生产同样需要纤维料。聚丙烯颗粒是拿来融化塑形的,而高熔指聚丙烯纤维料,才是生产口罩的核心原料,就是下图这种一条条的聚丙烯纤维。

聚丙烯纤维

聚丙烯纤维

2019年国内聚丙烯纤维的产量约为170万吨,其中能用于口罩的高熔聚丙烯纤维约为95万吨。生产单位就有我们中石化的镇海炼化、上海赛科、荆门石化、海南炼化、茂名石化、石家庄炼化、广州石化等等,中石油的炼厂也有一批,我不熟。

这次为了应对疫情,中石化部分炼厂已经开始调整生产计划,将于2月开始不断增产高熔指聚乙烯纤维料,独山子石化也随时待命等待调整。所以这部分主要是库存不足,产能上来以后,PP纤维的原材料供应绝对充足,只要路不断就行。

无纺布的生产商需要从经销商或者化工厂那里采购聚丙烯纤维作为原材料,所以物流的道路是不能断的!如果无纺布生产商的城市封路,就意味着原材料的供应被切断了,那还怎么生产?

聚丙烯纤维多少钱呢?阿里巴巴上查到的零售价是10000元/吨,数量级不会差。有各大央企在,聚丙烯纤维不会缺货,价格也不会飞涨的,大家可以放心。

3.熔喷无纺布生产

熔喷法(Melt Blowing)属于聚合物挤压法非织造工艺,是1954年美国海军为了收集核试验产生的放射性微粒研制的超细过滤效果的过滤材料,然后1965年前后,埃克森、3M等公司制造了第一代熔喷非织造设备。

工艺原理就是用高速热空气对模头喷丝孔挤出的聚合物熔体细流进行牵伸,由此形成超细纤维并凝聚在凝网帘或滚筒上,依靠自身粘合成为非织造布,喷丝的原理如下图:

熔喷无纺布生产

熔喷无纺布生产

熔喷材料是靠自身纤维热熔而成,厚度更厚熔喷法生产的无纺布,纤维的随机和隔层交叉排列,形成了熔喷材料多弯曲通道结构,这样颗粒物(新冠病毒气溶胶)才会与纤维产生碰撞而被滞留。

画重点:医用口罩的过滤机制是布朗扩散、截留、惯性碰撞、重力沉降和静电吸附。前四种都是物理因素,就是熔喷法生产的无纺布自然具有的特性,过滤性约为35%;这是达不到医用口罩要求的,我们需要对材料进行驻极处理,让纤维带上电荷,用静电捕获新冠病毒所在的气溶胶。

熔喷无纺布生产

4.驻极处理

静电吸附就是通过荷电纤维的库仑力实现对新冠病毒飞沫(气溶胶)的捕获。原理就是让过滤材料表面更开阔,对微粒的捕获能力能抢,而电荷密度增加,对颗粒的吸附和极化效应更强,所以,过滤层的熔喷无纺布过滤材料,必须要经过驻极处理,才能在不改变呼吸阻力的前提下,实现95%的过滤性,才能有效防病毒。

口罩要在到达阻隔效果的同时保证舒适通气性,医用口罩吸气阻力一般不超过343.2帕斯卡(Pa),民用口罩吸气阻力小于135帕斯卡(Pa)。

驻极处理

驻极处理能够大幅提高过滤效率,不改变呼吸阻力,而且驻极电压越高,材料过滤效率越高。一般需要驻极电压在30Kv-60kv,驻极时间要在20秒以上。

最后生产出来的医用高熔指熔喷无纺布原料,大概是这个样子的,20000元/吨。

5.口罩生产线

解决了原材料的问题,口罩生产不过就是堆工、堆料,维持生产线产能的问题了。这个就特别快,都是自动化生产线,给大家看个视频就好。18万5一台的口罩姬(机),每分钟可以生产100个口罩,24小时不停工每天的产能就是14.4万个口罩。

口罩生产线

一个小口罩厂,可能需要10个人,设备包括口罩成型机、口罩压合机、口罩切边机、呼吸阀冲孔机、鼻梁条线贴合机、耳带点焊机、呼吸阀焊接机等等,总投资估计50万就能搞定——但是!设备到货需要60天,远水解不了近渴。

6.环氧乙烷消毒

如果是普通口罩,其实是不需要消毒的,但是医用就需要生产厂家用环氧乙烷(EO)消毒柜进行消毒了。把口罩放在400mg/L的环氧乙烷环境中,利用烷基化作用于羟基,使微生物大分子失去活性,达到杀菌目的。

但是环氧乙烷不但易燃易爆,对人体还有毒,所以杀毒之后需要静置7天用于解析,在EO残留量低于要求值之后,才能包装出厂,供给医护人员使用。

所以生产医用口罩的单位,才需要具有《医疗器械经营企业许可证》啊!

所以口罩的生产商需要把口罩送到质量监督局送检,符合国标GB18279.1-2015,国际标准ISO11135:2014的要求,因为环氧乙烷也是致癌物质啊!

所以各地工商部门才要打掉假冒伪劣口罩啊!

只有按照上述工艺生产出来的医用口罩,用高熔指熔喷无纺布生产过滤材料,进行驻极处理增加静电吸附性,生产后用环氧乙烷消毒并且静置7天解析环氧乙烷,才是合格的、安全的、可以用于隔离新冠病毒传播的医用口罩。

所以坊间流传的用紫外线杀毒、干蒸湿蒸这种,都破坏了过滤层的静电以及纤维结构,过滤性能都下降到35%了。

即使用阳光杀毒,口罩不断吸收人呼出的水蒸气,也会导致过滤层电荷流失,静电吸附能力下降为零,过滤效果回到35%左右。对平民有没有用?那肯定聊胜于无。

但是对医护人员有没有用?

有用个屁。所以如果医护人员自制口罩,基本等同于只穿便nei装yi跟敌人(病毒)搏斗,悲壮不悲壮?领不到口罩和防护服的医护人员,危险不危险?

但是我们平民用过一次的口罩就要扔掉么?事实上,除非去医院、超市等人员密集地区,或者需要解除疑似或确诊病人, 平民如果只是出门买个菜,在开阔环境,两米之内没人,15分钟后回家摘掉,使用三五次,累计时间不超过4小时,完全没有问题。这样也能减少口罩的消耗量。

作 者| 任易

关键字:聚丙烯,医用口罩,口罩,制造流程
内容编辑:灯芯绒面料网

  2020/2/9     11738   



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