Wie erreicht man ein Gleichgewicht zwischen der Atmungsaktivität und der Filterwirkung von Spunbond-Vliesstoffen für Masken?

Erzielen eines Gleichgewichts zwischen Atmungsaktivität und Filtereffekt Spinnvliesstoff für Masken ist unerlässlich, um sowohl Komfort als auch wirksamen Schutz zu gewährleisten. Auch wenn diese beiden Eigenschaften im Widerspruch zu stehen scheinen, können durch eine sorgfältige Design- und Materialauswahl beide Eigenschaften optimiert werden. So gleichen Hersteller diese Faktoren normalerweise aus:

Die Wahl von Polypropylen (PP), dem am häufigsten verwendeten Material für Spinnvliesstoffe, spielt eine entscheidende Rolle für das Gleichgewicht zwischen Atmungsaktivität und Filtration. Polypropylen ist leicht, atmungsaktiv und verfügt über gute thermische Eigenschaften, wodurch es für die Maskenherstellung geeignet ist.

Die Verwendung feinerer Fasern (niedriger Denier) im Spunbond-Verfahren kann die Filtrationseffizienz des Stoffes verbessern, ohne die Atmungsaktivität wesentlich zu beeinträchtigen. Feinere Fasern erzeugen ein engeres Netz, das kleinere Partikel einfangen kann, aber dennoch Luft durchlässt. Die Kombination von Schichten unterschiedlicher Faserdichten oder -typen kann dabei helfen, ein Gleichgewicht zu erreichen. Beispielsweise könnte eine mehrschichtige Maske eine Spinnvliesschicht mit geringerer Dichte für Atmungsaktivität und eine Innenschicht aus schmelzgeblasenem Stoff für eine höhere Filtereffizienz verwenden.

Die Struktur des Spinnvlieses selbst beeinflusst maßgeblich sowohl die Atmungsaktivität als auch die Filtration. Bei diesen Eigenschaften spielen der Faserdurchmesser, der Faserabstand und die Porosität zwischen den Fasern eine Rolle.

Spinnvliesstoffe werden hergestellt, indem Fasern durch Hitze und Druck miteinander verbunden werden. Durch die Anpassung des Abstands zwischen den Fasern können Hersteller sowohl die Atmungsaktivität als auch die Filterung steuern. Ein größerer Abstand verbessert die Atmungsaktivität, kann jedoch die Filtereffizienz verringern. Umgekehrt erhöht ein engeres Fasernetzwerk die Filtration, kann jedoch den Luftstrom einschränken. Durch die Anwendung einer elektrostatischen Ladung auf dem Spinnvlies kann die Filtrationseffizienz verbessert werden, ohne dass die Atmungsaktivität wesentlich beeinträchtigt wird. Die elektrostatische Aufladung trägt dazu bei, Partikel wie Staub, Bakterien und Viren einzufangen und einzuschließen, wodurch die Filterfähigkeit der Maske verbessert wird und gleichzeitig Luft durchgelassen wird.

Eine der effektivsten Methoden zum Ausgleich von Atmungsaktivität und Filterung ist das Schichtendesign. Eine typische mehrschichtige Maske verwendet eine Kombination aus Spunbond-, Meltblown- und manchmal sogar Spunlace-Vliesstoffen.

Diese Schicht sorgt für die Struktur und Atmungsaktivität der Maske. Normalerweise handelt es sich um die äußerste Schicht, die die empfindlichere Filterschicht im Inneren schützt. In dieser Schicht findet der größte Teil der Filterung statt. Meltblown-Gewebe besteht aus feinen Fasern, die kleinere Partikel einfangen können, und wird aufgrund seiner hohen Filtrationseffizienz oft als mittlere Schicht in Masken verwendet. Obwohl es eine hervorragende Filterung bietet, verringert es tendenziell die Atmungsaktivität. Deshalb wird es normalerweise dünn gehalten und in Kombination mit den Spinnvliesschichten sparsam verwendet.

Die innerste Schicht der Maske ist oft eine Spinnvliesschicht, die für Weichheit und Komfort auf der Haut sorgt und gleichzeitig die Atmungsaktivität beibehält.
Durch die Verwendung eines mehrschichtigen Ansatzes können Hersteller die Funktion jeder Schicht optimieren – atmungsaktive Spinnvliesstoffe für Komfort und schmelzgeblasene Stoffe für die Filterung.

Das Gewicht und die Dichte von Spinnvliesstoffen sind entscheidende Faktoren für die Atmungsaktivität und die Filterleistung.

Stoffe mit geringerem Gewicht bieten in der Regel eine bessere Atmungsaktivität, da zwischen den Fasern mehr Platz ist, was eine bessere Luftzirkulation ermöglicht. Stoffe mit höherem Gewicht hingegen können mehr Partikel einfangen, was eine bessere Filterung bietet, aber die Atmungsaktivität verringert. Daher ist es wichtig, einen Stoff mit der richtigen Balance der Dichte zu finden. Bei der Maskenherstellung werden in der Regel leichtere Spinnvliesschichten auf der Außen- und Innenschicht verwendet, während in der Mitte dichtere Schichten aus schmelzgeblasenem Stoff zu Filterzwecken verwendet werden.

Auch die Parameter des Produktionsprozesses beeinflussen die Eigenschaften des Endgewebes. Während des Spunbond-Prozesses können Temperatur, Luftdruck und Faserzugverhältnis angepasst werden, um die Eigenschaften des Stoffes fein abzustimmen.

Durch die Anpassung des Luftdrucks und des Faserzugverhältnisses können die Ausrichtung und der Abstand der Fasern gesteuert werden, was sich sowohl auf die Filterung als auch auf die Atmungsaktivität auswirkt.
Die Temperaturkontrolle während des Bindungsprozesses kann den Zusammenhalt der Fasern beeinflussen, was sich auf die mechanische Festigkeit und Durchlässigkeit des Gewebes auswirkt. Durch die Optimierung dieser Parameter können Hersteller Spinnvliesstoffe herstellen, die die beiden Eigenschaften in Einklang bringen.

Fortschrittliche Technologien wie Nanofasertechnologien oder die Anwendung biobasierter oder hydrophober Behandlungen können die Fähigkeit des Spinnvliesstoffs, Atmungsaktivität und Filterung in Einklang zu bringen, weiter verbessern. Beispielsweise kann die Einarbeitung von Fasern in Nanogröße in die Spinnvliesschicht die Filterleistung der Maske verbessern und gleichzeitig den Stoff leicht und atmungsaktiv halten.

Hydrophobe Behandlungen können die Feuchtigkeitsbeständigkeit des Stoffes verbessern und ein Verstopfen der Poren verhindern, was die Filtrationseffizienz verringern und die Atmungsaktivität beeinträchtigen kann.
Es können auch Nanobeschichtungen angebracht werden, um die antiviralen oder antimikrobiellen Eigenschaften der Maske zu verbessern, ohne die Luftzirkulation zu beeinträchtigen.

Durch sorgfältige Design- und Produktionsanpassungen ist es möglich, Spinnvliesstoffe herzustellen, die wirksamen Schutz bieten und gleichzeitig die Atmungsaktivität beibehalten, die für eine komfortable, langfristige Maskennutzung erforderlich ist.