疫情考驗(yàn)美國(guó)醫(yī)用無(wú)紡品的研發(fā)

文/牟汝佳

美國(guó)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(gè)人防護(hù)。其實(shí)，這類口罩早就出現(xiàn)在市場(chǎng)上，只因它來(lái)自國(guó)外，美國(guó)政府有意為限制進(jìn)口而設(shè)置障礙。這給美國(guó)國(guó)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(wú)紡研究所設(shè)計(jì)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(lái)

該研究所(NWI)有著紡粘法無(wú)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(diǎn)發(fā)展的階段。他們?cè)?018年和2019年間對(duì)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(guò)濾器，并在近期再次改造成為面罩過(guò)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(bào)告稱：這家無(wú)紡研究所研發(fā)的獨(dú)特織物是世界上第一個(gè)被認(rèn)可的工程織物，它消除了需要第三過(guò)濾層的成本并具備過(guò)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(guò)濾效果超越市場(chǎng)上現(xiàn)有的口罩材料。該所的這項(xiàng)研發(fā)項(xiàng)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(wú)紡研發(fā)和哈尼斯品牌的兩層一次性手術(shù)口罩，美國(guó)這個(gè)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?cè)趦蓪右淮涡允中g(shù)口罩的無(wú)紡布中使用了什么技術(shù)呢？其實(shí)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?yàn)槿粢估w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(duì)聯(lián)合研發(fā)。通過(guò)與客戶的大量溝通，傾聽客戶的聲音來(lái)獲得更多有開發(fā)價(jià)值的信息。因此他們花了很多時(shí)間進(jìn)行測(cè)試和重新調(diào)整材料，進(jìn)行材料組合和設(shè)計(jì)，旨在想要迅速推出產(chǎn)品。他們認(rèn)為這是有價(jià)值的，因?yàn)槊绹?guó)FDA已向所有研發(fā)機(jī)構(gòu)發(fā)出緊急授權(quán)使用的測(cè)試指令。FDA原要求由經(jīng)認(rèn)證的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)試，如納爾森和英特克實(shí)驗(yàn)室。但要完成這一點(diǎn)所需要時(shí)間實(shí)在太長(zhǎng)。幸運(yùn)的是，該研究所具備了進(jìn)行同樣測(cè)試的設(shè)施和專業(yè)知識(shí)。因此，在開發(fā)階段，所有的測(cè)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(shí)驗(yàn)室進(jìn)行最終測(cè)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?dú)w功于合作。美國(guó)機(jī)構(gòu)對(duì)國(guó)內(nèi)機(jī)構(gòu)與外國(guó)的合作是嚴(yán)加管控的，但對(duì)國(guó)內(nèi)企業(yè)機(jī)構(gòu)間的合作卻大開綠燈，旨在擺脫對(duì)外國(guó)個(gè)人防護(hù)用品的依賴。

但他們卻面臨新的挑戰(zhàn)，因?yàn)槊绹?guó)國(guó)內(nèi)很難有企業(yè)還生產(chǎn)他們需要的過(guò)濾介質(zhì)產(chǎn)品。這導(dǎo)致美國(guó)融合性的過(guò)濾介質(zhì)極度短缺，促使他們不得不改變基礎(chǔ)材料。美國(guó)業(yè)界可在幾個(gè)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(gè)挑戰(zhàn)是，在生產(chǎn)高質(zhì)量的熔融結(jié)構(gòu)時(shí)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(cè)試和驗(yàn)證、產(chǎn)品設(shè)計(jì)等方面幫助其他公司滿足需求，并向在線網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)提供關(guān)于系列PPE和熔噴紡粘工藝結(jié)合的全過(guò)程，因?yàn)樗c其他具備研發(fā)過(guò)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(guó)缺乏相關(guān)的人才。美國(guó)業(yè)界缺乏這方面的專業(yè)知識(shí)和專門技術(shù)。他們對(duì)這類挑戰(zhàn)深有所悟，自己不能簡(jiǎn)單地買一臺(tái)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(shí)，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(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，該研究所為幾家有興趣購(gòu)買無(wú)紡設(shè)備的公司開發(fā)了培訓(xùn)項(xiàng)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(diǎn)，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(guó)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(wú)紡品的企業(yè)。這是因?yàn)樗麄円庾R(shí)到，若從歐洲引進(jìn)相關(guān)設(shè)備他們也需要10到16個(gè)月時(shí)間才能到貨；就是破例從中國(guó)引進(jìn)熔融生產(chǎn)設(shè)備也需要3周至3個(gè)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(guò)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(guò)濾器。他們這才意識(shí)到，改變進(jìn)口為自產(chǎn)，他們面臨的問(wèn)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(shuō)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(wú)紡研究所難以應(yīng)對(duì)的還有，他們還需要開發(fā)生產(chǎn)測(cè)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(guó)的醫(yī)用無(wú)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(guó)自產(chǎn)的很多產(chǎn)品遠(yuǎn)沒(méi)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(guó)的客戶索賠?？谡譄o(wú)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(guó)大多數(shù)紡織纖維的厚度都要大得多。迄今為止，美國(guó)只有艾福龍和麥德琳兩家公司可生產(chǎn)用來(lái)制造口罩的超細(xì)纖維無(wú)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(guò)濾效率在80%～95%以上。這是因?yàn)樗慕Y(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(guó)人一個(gè)很好的教訓(xùn)。單邊政策給美國(guó)帶去的只能是雪上加霜。但美國(guó)政府對(duì)外解釋的理由是：這是個(gè)令人驚呆的困難時(shí)期，完全依賴進(jìn)口顯然不是明智之舉。而嚴(yán)峻的形勢(shì)又迫使美國(guó)政府不得不面對(duì)現(xiàn)實(shí)，認(rèn)真對(duì)待外包項(xiàng)目。

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