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防疫面罩引发的防雾膜片市场狂欢

2020年04月18日 点击:

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  新冠疫情在全球流行,抗疫物资一票难求。最热的是口罩及其原料熔喷布,市场到了疯狂的地步。而医用防护面罩也是当前的紧俏物资,出口需求激增,导致PET/PC防雾膜片乃至PE保护膜的价格暴涨,相关企业迎来了饕餮盛宴,上下游市场一片狂欢。

一、医用防雾防溅面罩

我们的脸是人体最脆弱的部位之一。任何对面部有伤害的东西都很容易伤害我们的眼睛、嘴巴、鼻子和其他敏感部位。所以,当执行可能有危险的任务时,有必要戴上面罩。

面罩(Face Shield)是一种个人防护装备(PPE),用于保护佩戴者的部分或整个面部免受危险,如飞行物体、道路碎片、化学物质飞溅(在实验室或工业中),或潜在的传染性物质(在医疗和实验室环境中)。

面罩常用于工业生产、医疗卫生、警察和军队、建筑行业、科研实验等诸多领域。在医疗应用中,面罩主要用于可能会使医护人员暴露在血液或其他具有传染性液体的医疗过程。例如,在进行人工呼吸或CPR(心肺复苏术)时使用CPR面罩。在当前疫情中,面罩主要用来保护面部,避免接触可能具有传染性的物质。

医用防雾防溅面罩,由双面防雾透明的防护镜片、松紧带和海绵(套头式),或防护镜片、镜架和防脱耳挂(镜架式)三个部分组成。它能有效防止医护人员在接诊、治疗时污染物对面部的飞溅,同时具有良好的防雾功能,给治疗提供清晰的视野。

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二、防雾面罩的标准要求

2020年3月31日国家商务部等发布《关于有序开展医疗物资出口的公告》,要求出口的5类产品必须取得国家药品监管部门相关资质,符合进口国质量标准要求。防雾面罩虽然未列其中,但是生产和销售特别是出口欧美市场,必须要符合我国及进口国的相关标准。

欧洲标准《EN166:2003个人眼睛保护规格》:该标准与EN167-光学测试方法、EN168-非光学测试方法等配套。

美国标准《ANSI/ISEA Z87.1-2015职业性和教育性个人眼睛和脸部保护装备》:2015年5月28日生效,更新了2010版。

加拿大标准《Z94.3-15 眼睛和面部防护装置》:2015年12月发布,其中第6类涉及面罩,医用防雾面罩应属于6A小类:冲击、刺穿、飞溅、头顶和眩光防护面罩。

中国标准《GB32166.1-2016个体防护装备-眼面部防护-职业眼面部防护具-第1部分:要求》:2016年2月24日发布,2017年3月1日实施。

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医用防雾面罩的主要指标是光学性能,直接影响佩戴者的主观体验和感受。如果光学性能不符合要求,会使佩戴者产生视线模糊、眩晕、重影等现象,对正常使用造成一定影响。标准中的光学性能指标列举如下:

光学性能要求

欧洲

美国

加拿大

中国

球镜度

±0.06D

面罩无要求

±0.12D

±0.06D

柱镜度

面罩无要求

≤0.06D

≤0.06D

棱镜度

≤0.37△

≤0.12cm/m

水平方向

基底朝内

0.25

≤0.125△

0.25

0.25

水平方向

基底朝外

0.75

≤0.75△

0.75

0.75

垂直方向

0.25

≤0.125△

0.25

0.25

清晰度

Pattern20

60-s*ring

雾度

0.50cdm-2lx-1

≤3%

≤2%

≤2%

透射比

≥74.4%

≥85%

≥85%

≥85%

     从总体上看,对光学性能要求相对严格的是美国标准,其规定的检测项目较全,指标要求严格,而且特别列出了面罩的要求,面罩镜片最小厚度≥1.0mm。光学质量要求:镜片应当无条纹、气泡、波浪或其他可能损害其光学质量的明显缺陷。而加拿大标准中,棱镜度互差的检测要求头模在上下左右4个方向各移动10mm之后,其棱镜度互差仍要符合要求。美国和加拿大标准都对镜片的清晰度有一定要求,这在某种意义上提高了对镜片的光学性能要求。

中国标准的光学性能指标,多数采用了更严指标,说明中国标准等同或高于国外标准。对镜片材料及表面质量,要求镜片表面不应存在任何可能损害视力的表面缺陷,例如:气泡、划痕、杂质、暗点、蚀损斑、霉斑、凹痕、修补斑、斑点、水泡、水渍、蚀孔、气体杂质、碎片、裂纹、抛光缺陷或波纹等。关于散射光,不仅要求广角散射(雾度)应≤2%,而且要求狭角散射(光漫射)应≤0.50cd/(m2ž1x)。此外特别提出了镜片防雾要求:按规定方法试验,样品至少应在8s内不起雾。

防雾面罩.jpg

三、面罩镜片的材料选择

防护面罩的镜片可以采用不同的塑料片材,每一种都有其优点和缺点:

聚碳酸酯(PC)镜片具有良好的抗冲击和耐热性,但不是很耐化学品。虽然有些PC面罩提供耐化学品性能,但取决于厚度和涂层。

丙酸酯(PROP)镜片可理想地用于防护化学品飞溅,但抗冲击强度低。有一些镜片足够厚,可以达到Z87+的要求。

醋酸酯(CA)镜片往往耐刮擦和耐化学品,但能见度可能稍差一些。虽然有一些例外,但通常不是很抗冲击。因为醋酸盐相当贵,这种面罩要比普通面罩贵。

聚酯(PET)镜片可以提供出色的化学飞溅保护,但抗冲击性能差。供应非常丰富,但光学性能好的PET很难得,这使得使用后眼睛可能不舒服。

材料选择指南

材料

形状

抗冲击性

耐擦伤

耐热性

光学性能

聚碳酸酯PC

模塑/片材

最好

较好

最好

最好

丙酸酯PROP

模塑

较好

较好

醋酸酯CA

片材

较好

最好

较好

最好

APCPTM

片材

有限

较好

较好

聚酯PET

厚膜/片材

较好

      从镜片生产工艺看,有挤出成型和注射成型。挤出片材采用高分子量塑料粒子,所以抗冲击性能更好;而注塑片材必须使用低分子量塑料粒子,才能提供注塑成型所需要的更好的熔体流动性能。例如,即使是0.8毫米PC挤出片材制成的面罩,也能承受6毫米直径钢球以120米/秒的速度进行冲击;而注塑面罩至少1.5毫米的厚度才能承受同样的冲击。但注塑成型可以提供更复杂的形状。

医用防雾防溅面罩的主要作用是防止飞沫,抗冲击、耐热性等要求不高,对光学性能有一定要求,同时成本因素很重要。所以目前主要采用PC(如3M)和PET片材(绝大多数)。

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四、防雾膜片的生产加工

无论是PC还是PET防雾膜片,一般都要经过挤出成型、防雾处理、覆膜保护几个过程。

1、挤出成型

(1)PC片材:

目前基本采用流延工艺进行生产,防雾面罩所用PC片材厚度一般在200um以上。光学性能很好,价格也贵。

(2)PET膜片:

BOPET光学膜片:采用双向拉伸工艺进行生产。防雾面罩所用BOPET光学膜片,厚度在150-250um之间,一般180um左右居多。光学性能好,价格相对较贵。

APET/PETG片材:采用流延工艺进行生产。防雾面罩所用APET/PETG膜片,厚度以250um、300um甚至350um居多。光学性能一般,但价格便宜。

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2、防雾处理

防雾就是防止由于水蒸汽而结雾。医用面罩必须进行防雾处理。美国标准没有规定测试方法,而欧洲标准和中国标准都规定了标准化的测试方法。

(1)内添加防雾剂:

无论是流延还是双拉,在PC/PET原料中直接添加防雾剂,共混后挤出成型,生产防雾膜片,称之为内添加工艺。

理论上内添加防雾简单直接,成本较低,但是防雾效果不太理想。PC树脂本身吸水率大,片材成型后内部容易产生不规则的雾气,从而影响产品的透明度和透光度。PET树脂由于结晶速度慢、耐热性能低等诸多原因,片材成型后内部也容易形雾状覆盖层,从而破坏产品的透光率。产品越厚,这种情况更加明显。许多厂家一直在努力,但到目前为止内添加防雾的效果难以达到防雾面罩的要求。即使内添加了防雾剂,由于温度和湿度的变化,膜片表面仍会有起雾现象,需要表面防雾涂层。

(2)双面防雾涂层:

在片材表面涂布一层功能性防雾涂料,是目前绝大多数企业的常规做法。医用防雾面罩一般要求双面防雾涂层。

防雾涂料的类型很多。按照固化方式不同,防雾涂料分为烘箱热固化型涂料和UV光固化型涂料。而按照防雾机理不同,防雾涂料又分为亲水性涂料和疏水性涂料。

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不同材料的防雾涂层工艺有所不同:

BOPET防雾膜片:采用专门的光学涂布机,独立进行防雾膜的涂布加工。一般采用微凹辊或Slot Die进行正反双面涂布,涂层均匀性好。多数是烘箱固化,如果是UV涂料,则采用UV固化。这种防雾膜光学性能好,面罩长时间佩戴眼睛较舒适;而且防雾时效长,耐酒精多次擦拭,利于防疫面罩多次使用。

APET/PETG防雾片材:目前基本上是在挤出片材线上采用淋涂装置进行在线涂布。大多数挤出片材线上原来没有涂布装置,都是近期加装的单面或双面淋涂。淋涂的厚薄均匀性较难控制。由于没有烘干装置,必须使用快干涂料,一些厂家仍在寻找合适涂料和工艺参数,防雾效果难以保证,多用于一次性防雾面罩。

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3、覆膜保护

双面防雾膜片在涂布之后,需要覆盖PE保护膜进行保护。不同工艺要求也不同:

BOPET防雾膜片:防雾涂层经过烘箱烘干固化以后,需要覆盖PE保护膜进行保护。由于出烘箱之后,产品仍有较高的温度,所以需要耐高温PE保护膜。覆膜以后,收成膜卷以便运输。

APET/PETG防雾片材:淋涂防雾涂料之后,因为产线较短、没有烘箱,在涂层未充分干燥的情况下,立即覆盖PE保护膜。这可能会影响防雾涂层的质量和效果。由于APET/PETG基本上是硬片,所以覆膜之后需要裁切成客户定制的规格。

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五、防雾膜片的市场狂欢

疫情流行,医用防雾面罩在抗疫前线的消耗量极大。有面罩企业反映:往年这些面罩的年产量不过3万只,现在每天要生产近1万只,即便如此还是供不应求。嘉兴某企业,去年上了APET片材生产线做炒菜面罩,结果生意清淡。疫情爆发以后,今年改做医用防护面罩,生意十分火爆。新的面罩生产商不断加入,使得防雾膜片供应非常紧俏,据说日本某防雾剂卖到脱货,而耐高温PE保护膜也供不应求,最近甚至连防护面罩用的牛皮筋都供应紧张。

目前防雾PET膜片的价格已经翻倍上涨。BOPET防雾膜的价格,每平米的价格卖到了20-35元不等;APET防雾片材的价格,从每吨8000多元涨到了1.5-3万元不等。尽管如此,订单量依然十分火爆,部分APET片材厂以前每个月1000吨就算很大了,现在一个月可达2000吨左右,需求量都在大幅提升或者翻倍当中。很多APET片材厂都新增了淋涂装置,转产防雾片材。而有些吹膜、双拉膜甚至行业外的企业也新购APET片材设备,加入到防雾片材的行列中来。BOPET防雾膜方面,东莞和信等一些光学膜涂布工厂纷纷开发防雾膜,BOPET光学基膜也相应增产提价。PC防雾片材方面,四川龙华、苏州奥美等PC生产企业相继开发了面罩用材。

近期有人根据全球医护从业人员的数量来推测防雾膜片市场需求的容量:粗略按照2800万医护人员估算,理论上一天需要消耗2800万个防护面罩,按照50%比重推算,防雾片材按单张克重0.1-0.11千克计算,日均需求量为1650吨左右,每月接近5万吨。如果去除非专业护士,人数按2530万吨计算,那么日均需求量不到1400吨,每月需求量为4万吨左右。当然目前很多国家和地区并没有为医护人员配备这些或者本身没有这样的生产能力配置,所以实际需求会打一定折扣。但是一定时期内这个领域的需求量还是会持续增长。

总之,在全球疫情流行阶段,医用面罩及其防雾膜片的旺盛需求可能会维持一段时间。但是部分APET防雾片材的光学性能和防雾效果可能难以达到质量要求。未来需求回落,产能会出现过剩,所以近期仍在上马的企业应当理性投资。

注:BOPET防雾膜生产图片来自东莞和信