疫情考驗美國醫(yī)用無紡品的研發(fā)

文/牟汝佳

美國食品和藥物管理局最近向溫斯頓-塞勒姆（Winston-Salem）公司授權(quán)，生產(chǎn)一種名為哈尼斯的品牌口罩。這是一種專用外科口罩，供衛(wèi)生保健專業(yè)人員用作個人防護(hù)。其實，這類口罩早就出現(xiàn)在市場上，只因它來自國外，美國政府有意為限制進(jìn)口而設(shè)置障礙。這給美國國內(nèi)企業(yè)制造了不少麻煩。此后，北卡州立大學(xué)、北卡州立大學(xué)分校和其他相關(guān)機(jī)構(gòu)開始合作研發(fā)。這種兩層一次性外科手術(shù)口罩是由北卡州立大學(xué)無紡研究所設(shè)計的織物，與相關(guān)的細(xì)菌感染預(yù)防專家合作開發(fā)而成。

新型口罩這樣研發(fā)出來

該研究所(NWI)有著紡粘法無紡布微纖化技術(shù)的悠久研發(fā)歷史。2004年到2008年成為該所重點發(fā)展的階段。他們在2018年和2019年間對研發(fā)的技術(shù)進(jìn)行了修改，使口罩形成了機(jī)械性的高效空氣(HEPA)過濾器，并在近期再次改造成為面罩過濾器的基礎(chǔ)層。這類口罩被稱為“哈尼斯口罩”，其特殊性在于：鴨嘴形、高透氣、高屏蔽。

報告稱：這家無紡研究所研發(fā)的獨特織物是世界上第一個被認(rèn)可的工程織物，它消除了需要第三過濾層的成本并具備過濾效果。其海綿層由兩種不同的聚合物材料組成，使一種纖維具有顯著的強(qiáng)度和厚度，過濾效果超越市場上現(xiàn)有的口罩材料。該所的這項研發(fā)項目旨在確保疫情期間為一線衛(wèi)生工作人員提供高質(zhì)量和負(fù)擔(dān)得起的防護(hù)裝備。

提及最近的無紡研發(fā)和哈尼斯品牌的兩層一次性手術(shù)口罩，美國這個部門從2021年3月初就全面開展工作，相關(guān)設(shè)施晝夜不停地運(yùn)轉(zhuǎn)。那么他們在兩層一次性手術(shù)口罩的無紡布中使用了什么技術(shù)呢？其實只是結(jié)構(gòu)做了改變，即內(nèi)層形成了包括粗細(xì)纖維混合，之所以要用兩種不同的聚合物，是因為若要使纖維更進(jìn)一步產(chǎn)生屏蔽性，就需要不相容的聚合物。例如，尼龍與聚酯、聚酯與聚丙烯或聚乙烯。而他們選擇的是聚乳酸(PLA)和PP材質(zhì)。

為提高效率，他們采取多團(tuán)隊聯(lián)合研發(fā)。通過與客戶的大量溝通，傾聽客戶的聲音來獲得更多有開發(fā)價值的信息。因此他們花了很多時間進(jìn)行測試和重新調(diào)整材料，進(jìn)行材料組合和設(shè)計，旨在想要迅速推出產(chǎn)品。他們認(rèn)為這是有價值的，因為美國FDA已向所有研發(fā)機(jī)構(gòu)發(fā)出緊急授權(quán)使用的測試指令。FDA原要求由經(jīng)認(rèn)證的實驗室進(jìn)行測試，如納爾森和英特克實驗室。但要完成這一點所需要時間實在太長。幸運(yùn)的是，該研究所具備了進(jìn)行同樣測試的設(shè)施和專業(yè)知識。因此，在開發(fā)階段，所有的測試仍在該研究所進(jìn)行。只有在最后他們才一邊把樣品提交給經(jīng)認(rèn)證的實驗室進(jìn)行最終測試，一邊提交給企業(yè)試產(chǎn)。

限制進(jìn)口使美企面臨數(shù)不勝數(shù)的難題

他們認(rèn)為，這類產(chǎn)品的快速開發(fā)要歸功于合作。美國機(jī)構(gòu)對國內(nèi)機(jī)構(gòu)與外國的合作是嚴(yán)加管控的，但對國內(nèi)企業(yè)機(jī)構(gòu)間的合作卻大開綠燈，旨在擺脫對外國個人防護(hù)用品的依賴。

但他們卻面臨新的挑戰(zhàn)，因為美國國內(nèi)很難有企業(yè)還生產(chǎn)他們需要的過濾介質(zhì)產(chǎn)品。這導(dǎo)致美國融合性的過濾介質(zhì)極度短缺，促使他們不得不改變基礎(chǔ)材料。美國業(yè)界可在幾個月內(nèi)建立口罩制造設(shè)備，許多公司也這樣做到了，但成熟的介質(zhì)產(chǎn)品仍然短缺，許多人正忙于尋找這類介質(zhì)。他們面臨的另一個挑戰(zhàn)是，在生產(chǎn)高質(zhì)量的熔融結(jié)構(gòu)時缺乏專門的技術(shù)。不得已，該研究所開發(fā)出一種這類介質(zhì)的替代方案，以幫助緩解緊缺。該研究所還在測試和驗證、產(chǎn)品設(shè)計等方面幫助其他公司滿足需求，并向在線網(wǎng)絡(luò)研討會提供關(guān)于系列PPE和熔噴紡粘工藝結(jié)合的全過程，因為它與其他具備研發(fā)過濾品的企業(yè)有關(guān)。

然而，這還不是關(guān)鍵所在。他們面臨的另一難題是，美國缺乏相關(guān)的人才。美國業(yè)界缺乏這方面的專業(yè)知識和專門技術(shù)。他們對這類挑戰(zhàn)深有所悟，自己不能簡單地買一臺熔融機(jī)，按下按鈕就開始生產(chǎn)。當(dāng)機(jī)械制造商正努力幫助他們開發(fā)設(shè)備并培訓(xùn)人才時，他們又迫切需要建立質(zhì)量管理體系，培訓(xùn)維護(hù)和操作人員。為了幫助實現(xiàn)這一點，該研究所為幾家有興趣購買無紡設(shè)備的公司開發(fā)了培訓(xùn)項目。為了開發(fā)這類有效的外科手術(shù)口罩，他們不得不又去找投資商，原因只有一點，他們還缺乏資金。

要生產(chǎn)這類褶皺口罩還真的難住了他們。美國除了3M、摩爾德和霍尼韋爾是該行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者外，他們不得不尋找其他能生產(chǎn)模制杯款式無紡品的企業(yè)。這是因為他們意識到，若從歐洲引進(jìn)相關(guān)設(shè)備他們也需要10到16個月時間才能到貨；就是破例從中國引進(jìn)熔融生產(chǎn)設(shè)備也需要3周至3個月才到貨。更重要的是，該研究所幫助幾家公司重新調(diào)整了液體過濾器的生產(chǎn)方向，即使是這樣，他們也只能生產(chǎn)用于游泳池和水療中心的過濾器。他們這才意識到，改變進(jìn)口為自產(chǎn)，他們面臨的問題遠(yuǎn)不止上述這些。要用自產(chǎn)替代進(jìn)口，不僅不能緩解短缺，還加劇了PPE的緊缺程度，并且他們發(fā)現(xiàn)，自產(chǎn)遠(yuǎn)非政府說一句話就能完全替代進(jìn)口。

使美企雪上加霜的單邊政策

令這家無紡研究所難以應(yīng)對的還有，他們還需要開發(fā)生產(chǎn)測試手套的設(shè)施，并幫助幾家公司使用替代材料開發(fā)醫(yī)用防護(hù)袍。但不管怎么想方設(shè)法，要完全響應(yīng)政府的替代進(jìn)口政策根本不可能，這反而使美國的醫(yī)用無紡業(yè)面臨困境。此外，他們還絞盡腦汁，找到可支持通用的多功能面具的技術(shù)。他們突然想到，電紡紗可用作熔融吹制的替代品；然而，鑒于設(shè)施短缺和生產(chǎn)效率低下，他們不得不放棄這一想法。

今天的世界，防護(hù)面具種類數(shù)不勝數(shù)。不幸的是，美國自產(chǎn)的很多產(chǎn)品遠(yuǎn)沒有那么有效，而許多產(chǎn)品的透氣性也很差。除了醫(yī)用口罩標(biāo)準(zhǔn)之外，他們還缺乏其他標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致美國的客戶索賠。口罩無紡布的另一特征是具有1～2微米或更小厚度的超細(xì)纖維。而美國大多數(shù)紡織纖維的厚度都要大得多。迄今為止，美國只有艾福龍和麥德琳兩家公司可生產(chǎn)用來制造口罩的超細(xì)纖維無紡布。這類材料的屏蔽效果好，原因是纖維孔徑很小，屏蔽密度大。

這家研究所近期開發(fā)的新型海綿口罩具有驚人的透氣性，其過濾效率在80%～95%以上。這是因為它的結(jié)構(gòu)含有超細(xì)纖維，而且還帶靜電。該研究所之前的合作伙伴一直生產(chǎn)單層口罩。疫情給了美國人一個很好的教訓(xùn)。單邊政策給美國帶去的只能是雪上加霜。但美國政府對外解釋的理由是：這是個令人驚呆的困難時期，完全依賴進(jìn)口顯然不是明智之舉。而嚴(yán)峻的形勢又迫使美國政府不得不面對現(xiàn)實，認(rèn)真對待外包項目。

（據(jù)美國《紡織世界》https://www.textileworld.com/textile-world/2020/12/covid-19-tests-nonwovensdevelopments/近期資料）