熔噴布作為口罩的核心組成部分，成為當下的口罩生產(chǎn)鏈中最緊俏的材料 。

醫(yī)用外科口罩（結(jié)構(gòu)如圖1所示）通常由三層無紡布構(gòu)成，中間層起到最重要的過濾和阻隔作用，所用材料即熔噴無紡布。

圖1 口罩結(jié)構(gòu)圖

熔噴布看起來并沒什么特別，但生產(chǎn)過程卻十分復雜，其制作流程可概括為三大環(huán)節(jié)：首先從石油中提煉石腦油，然后化學加工成聚丙烯，最后經(jīng)熔噴工藝做成布狀物，大體流程如圖2所示。這里主要介紹最后一個環(huán)節(jié)。

圖2 熔噴布制作流程

一、原料的選擇

聚丙烯（改性PP）容易成絲，且在熔融指數(shù)較高（MFI≥1500g/10min）的情況下，能成為相當細的纖維（直徑為2~3 μm）。如圖3所示，雖然制得的熔噴布空隙相較于新型冠狀病毒尺寸（0.1 μm左右）而言大得多，但是其對于環(huán)境中病毒的過濾能力依然很強。

因為，第一，病毒無法獨立存在，其傳播途徑主要有分泌物和打噴嚏時的飛沫，飛沫的大小在 5 μm左右；第二，熔噴布本質(zhì)上是一種纖維過濾器，含有病毒的飛沫靠近熔噴布后，也會被靜電吸附在表面，無法透過。

圖3 聚丙烯纖維

二、生產(chǎn)工藝

改性PP熔噴布的生產(chǎn)工藝主要分為熔融擠出、熔噴工藝以及駐極處理三步。具體流程示意圖如圖4所示。

圖4 熔噴布的生產(chǎn)工藝

依靠螺桿擠出機將聚合物顆粒熔融送至熔融模頭組合件，包括聚合物分配系統(tǒng)、模頭系統(tǒng)、牽伸熱空氣管路通道和加熱保溫元件，并由模頭的噴絲孔擠出（圖5a、圖5b）。熔噴工藝的噴絲孔直徑遠小于內(nèi)外層紡粘布中所用的噴絲孔，是因為熔噴布纖維直徑僅為紡粘布纖維的十分之一。

為達到所需細度，除了依靠更小的噴絲孔外，還需要在噴絲孔擠出的同時使熔體纖維受到兩側(cè)高速熱空氣流的牽伸（圖5c），此外兩側(cè)室溫空氣混入了熱流空氣，可以使被拉細的熔體冷卻固化成形。

經(jīng)牽伸和冷卻固化的超細纖維在牽伸氣流的作用下吹向凝網(wǎng)簾，凝網(wǎng)簾下部有真空抽吸裝置，可以將纖維吸附在凝網(wǎng)簾上，利用自身余熱黏合成網(wǎng)。

最后，是至關重要的是駐極處理，紡絲線上的發(fā)射電極可使熔噴成型纖維帶有持久的靜電荷，從而使熔噴布在不阻礙呼吸的前提下額外具有靜電吸附效應。熔噴法生產(chǎn)的無紡布自身具備35%的過濾性能，經(jīng)過駐極處理后過濾性可提高至95%。

圖5 模頭結(jié)構(gòu)

三、影響熔噴布質(zhì)量的因素

1. 聚合物原料的MFI

熔噴布作為口罩最佳阻隔層，是一種極為細密的材質(zhì)，內(nèi)部由許多縱橫交錯的超細纖維以隨機方向堆疊而成。以PP為例，MFI越高，熔噴加工時拉出的絲越細，過濾性能越好。

2. 熱氣流速度

在相同溫度、螺桿轉(zhuǎn)速和接收距離（DCD）等條件下，熱空氣速度越快，纖維直徑越小，無紡布手感逐漸變軟，纖維纏結(jié)越多，從而導致纖網(wǎng)更加密實且光滑，強度提高。

3. 熱空氣噴射角

熱空氣噴射角度（見圖5a）主要影響拉伸效果和纖維形態(tài)。角度變小會促使細流形成平行纖維束，從而導致無紡布均勻性差。若角度趨于90°，將產(chǎn)生高度分散而湍動的氣流，有利于纖維在凝網(wǎng)簾上無規(guī)分布，最終得到的熔噴布各向異性性能好。

4. 接收距離（DCD）

過長的接受距離會導致縱橫向強度、彎曲強度下降，無紡布手感蓬松，在熔噴工藝中會導致過濾效率和過濾阻力下降。

5. 螺桿擠出速度

在溫度恒定的情況下，螺桿擠出速率應保持在一定范圍：

在某一臨界點之前，擠出速度越快，熔噴布定量越高，強度越大；到超過該臨界值，熔噴布的強度反而下降，尤其是MFI＞1000時更為明顯，可能是因為擠出速率過高導致絲條牽伸不充分，并絲嚴重，從而布面粘結(jié)纖維減少，熔噴布強度降低。