Een noodzakelijk filter: Nonwovens Institute treedt op in de strijd tegen COVID-19

Nonwovens Institute is druk bezig met het maken van maskerfilters en maskers voor zorgmedewerkers die in de frontlinie staan van de uitbraak van het coronavirus.

Er is geen gebrek aan vindingrijkheid bij NC State als het gaat om het aanpakken van het tekort aan persoonlijke beschermingsmiddelen voor zorgmedewerkers en hulpverleners.

Het Nonwovens Institute (NWI) van NC State gebruikt zijn twee onderzoeks- en trainingspilotproductielijnen om materialen voor gezichtsmaskers te produceren. Deze worden gebruikt om medisch personeel te beschermen in de frontlinie van de strijd tegen de gevolgen van COVID-19.

Chirurgische gezichtsmaskers worden gemaakt van non-woven materialen, zegt Behnam Pourdeyhimi, uitvoerend directeur van NWI, adjunct-decaan voor industrieel onderzoek en uitbreiding aan het Wilson College of Textiles en William A. Klopman Distinguished Professor.

N95-ademhalingsmaskers en chirurgische maskers bestaan over het algemeen uit een sandwich van één of twee veelvoorkomende non-woven lagen – zogenaamde spunbond-lagen die de vorm van het masker bepalen en de binnenste filtratielaag beschermen – gecombineerd met een laag non-woven meltblown-materiaal dat als filtratielaag dient en microscopisch kleine ongewenste deeltjes zoals virussen en bacteriën opvangt.

Maar vanwege de huidige dringende behoefte aan maskers veroorzaakt door COVID-19, creëerden Pourdeyhimi en zijn NWI-team een nieuw spunbond-materiaal dat kan dienen als een effectief filter zonder de noodzaak van een meltblown-filtratielaag. De unieke stof is samengesteld uit twee verschillende polymeermaterialen die worden gecombineerd om een enkele vezel te maken met aanzienlijke sterkte en omvang - en die een effectiviteit in filtratie vertoont die vergelijkbaar is met de huidige gebruikte materialen.

"Vanwege de COVID-19-crisis hebben we de spunbond-technologie gebruikt en een nieuwe generatie unieke filters gecreëerd die een uitstekend filtervermogen hebben en mogelijk opnieuw kunnen worden gebruikt na reiniging met peroxide of mogelijk alcoholoplossing", aldus Pourdeyhimi. "Omdat deze materialen sterk zijn, kunnen ze, in tegenstelling tot klassieke meltblown-filters, ook worden gesneden en genaaid met traditionele technieken."

Normaal gesproken levert één meter spunbond-materiaal genoeg materiaal voor ongeveer 20 tot 25 maskers bij gebruik van de huidige ontwerpen, zei Pourdeyhimi. Een van de productielijnen van NWI begon met het produceren van 2.000 meter spunbond-materiaal per uur, met de potentie om ongeveer 20.000 meter spunbond-materiaal per dag te produceren. NWI heeft momenteel een overeenkomst om grote hoeveelheden spunbond-nonwoven-materiaal te leveren aan Brooks Brothers, dat maskers zal maken in zijn productiefaciliteiten.

De andere productielijn van NWI is een ultramoderne pilotlijn voor smeltblazen, die het klassieke smeltgeblazen materiaal voor N95-maskers en chirurgische maskers zal produceren.

"We hebben een recept ontwikkeld voor de productie van klassieke N95-ademhalingsmaskermaterialen en zullen die materialen naar industriële partners verzenden, zodat zij deze kunnen omzetten in ademhalingsmaskers", aldus Pourdeyhimi.

Het produceren van het smeltgeblazen materiaal duurt iets langer. Pourdeyhimi schat dat zijn productielijn ongeveer 12.000 meter materiaal per werkploeg kan produceren.

Dankzij de steun van de hele universiteit, zegt Pourdeyhimi dat NC State machines heeft besteld waarmee de NWI chirurgische maskers kan maken in de Centennial Campus-faciliteiten. Die machines zouden de komende maand moeten arriveren.

"We zullen deze machines opzetten en onze eigen materialen gebruiken om er maskers van te maken en deze aan de lokale gemeenschappen te leveren", aldus Pourdeyhimi.

Pourdeyhimi zei dat de enorme steun die intern werd geboden door afdelingen als het Office of Research and Innovation, het Office of Finance and Administration, het Office of the Provost, het Wilson College of Textiles en het Kenan Institute, maar ook extern door industriële partners, overweldigend was.

ExxonMobil bood bijvoorbeeld polymeermaterialen gratis aan de universiteit aan. De productie van maskermateriaal verbruikt ongeveer 25.000 pond polymeer per week. Chemisch productiebedrijf NatureWorks heeft ook polymelkzuur (PLA) polymeer aangeboden voor deze inspanning. PLA is schaars, maar NatureWorks heeft de levering voor NWI veiliggesteld om continue productie te garanderen.

"North Carolina heeft het grootste aantal non-wovenbedrijven in het land, dus we nemen contact met hen op om te zien of ze ook willen investeren in het omzetten van machines (die maskermaterialen in maskers kunnen omzetten)", aldus Pourdeyhimi.

Hij voegde toe dat, om de capaciteit van meltblown stoffen te vergroten, "we kijken naar mogelijke veranderingen in de manier waarop bedrijven dingen produceren, zodat we filters kunnen produceren die nuttig zouden zijn tijdens deze crisis. We zetten veel partnerschappen op om de hoeveelheid materialen die zowel lokaal als landelijk beschikbaar zijn, te kunnen uitbreiden.

“Ik heb de gemeenschap nog nooit zo verenigd gezien.”

Originele artikelbron: NC Staatsuniversiteit