
防疫面罩引發的防霧膜片市場狂歡
新冠疫情在全球流行,抗疫物資一票難求。最熱的是口罩及其原料熔噴布,市場到了瘋狂的地步。而醫用防護面罩也是當前的緊俏物資,出口需求激增,導致PET/PC防霧膜片乃至PE保護膜的價格暴漲,相關企業迎來了饕餮盛宴,上下游市場一片狂歡。
一、醫用防霧防濺面罩
我們的臉是人體最脆弱的部位之一。任何對面部有傷害的東西都很容易傷害我們的眼睛、嘴巴、鼻子和其他敏感部位。所以,當執行可能有危險的任務時,有必要戴上面罩。
面罩(Face Shield)是一種個人防護裝備(PPE),用于保護佩戴者的部分或整個面部免受危險,如飛行物體、道路碎片、化學物質飛濺(在實驗室或工業中),或潛在的傳染性物質(在醫療和實驗室環境中)。
面罩常用于工業生產、醫療衛生、警察和軍隊、建筑行業、科研實驗等諸多領域。在醫療應用中,面罩主要用于可能會使醫護人員暴露在血液或其他具有傳染性液體的醫療過程。例如,在進行人工呼吸或CPR(心肺復蘇術)時使用CPR面罩。在當前疫情中,面罩主要用來保護面部,避免接觸可能具有傳染性的物質。
醫用防霧防濺面罩,由雙面防霧透明的防護鏡片、松緊帶和海綿(套頭式),或防護鏡片、鏡架和防脫耳掛(鏡架式)三個部分組成。它能有效防止醫護人員在接診、治療時污染物對面部的飛濺,同時具有良好的防霧功能,給治療提供清晰的視野。
二、防霧面罩的標準要求
2020年3月31日國家商務部等發布《關于有序開展醫療物資出口的公告》,要求出口的5類產品必須取得國家藥品監管部門相關資質,符合進口國質量標準要求。防霧面罩雖然未列其中,但是生產和銷售特別是出口歐美市場,必須要符合我國及進口國的相關標準。
歐洲標準《EN166:2003個人眼睛保護規格》:該標準與EN167-光學測試方法、EN168-非光學測試方法等配套。
美國標準《ANSI/ISEA Z87.1-2015職業性和教育性個人眼睛和臉部保護裝備》:2015年5月28日生效,更新了2010版。
加拿大標準《Z94.3-15 眼睛和面部防護裝置》:2015年12月發布,其中第6類涉及面罩,醫用防霧面罩應屬于6A小類:沖擊、刺穿、飛濺、頭頂和眩光防護面罩。
中國標準《GB32166.1-2016個體防護裝備-眼面部防護-職業眼面部防護具-第1部分:要求》:2016年2月24日發布,2017年3月1日實施。
醫用防霧面罩的主要指標是光學性能,直接影響佩戴者的主觀體驗和感受。如果光學性能不符合要求,會使佩戴者產生視線模糊、眩暈、重影等現象,對正常使用造成一定影響。標準中的光學性能指標列舉如下:
光學性能要求 |
歐洲 |
美國 |
加拿大 |
中國 |
|
球鏡度 |
±0.06D |
面罩無要求 |
±0.12D |
±0.06D |
|
柱鏡度 |
無 |
面罩無要求 |
≤0.06D |
≤0.06D |
|
棱鏡度 |
無 |
≤0.37△ |
無 |
≤0.12cm/m |
|
棱 鏡 互 差 |
水平方向 基底朝內 |
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 |
無 |
Pattern20 |
60-s*ring |
無 |
|
霧度 |
0.50cdm-2lx-1 |
≤3% |
≤2% |
≤2% |
|
透射比 |
≥74.4% |
≥85% |
≥85% |
≥85% |
從總體上看,對光學性能要求相對嚴格的是美國標準,其規定的檢測項目較全,指標要求嚴格,而且特別列出了面罩的要求,面罩鏡片最小厚度≥1.0mm。光學質量要求:鏡片應當無條紋、氣泡、波浪或其他可能損害其光學質量的明顯缺陷。而加拿大標準中,棱鏡度互差的檢測要求頭模在上下左右4個方向各移動10mm之后,其棱鏡度互差仍要符合要求。美國和加拿大標準都對鏡片的清晰度有一定要求,這在某種意義上提高了對鏡片的光學性能要求。
中國標準的光學性能指標,多數采用了更嚴指標,說明中國標準等同或高于國外標準。對鏡片材料及表面質量,要求鏡片表面不應存在任何可能損害視力的表面缺陷,例如:氣泡、劃痕、雜質、暗點、蝕損斑、霉斑、凹痕、修補斑、斑點、水泡、水漬、蝕孔、氣體雜質、碎片、裂紋、拋光缺陷或波紋等。關于散射光,不僅要求廣角散射(霧度)應≤2%,而且要求狹角散射(光漫射)應≤0.50cd/(m2?1x)。此外特別提出了鏡片防霧要求:按規定方法試驗,樣品至少應在8s內不起霧。
三、面罩鏡片的材料選擇
防護面罩的鏡片可以采用不同的塑料片材,每一種都有其優點和缺點:
聚碳酸酯(PC)鏡片具有良好的抗沖擊和耐熱性,但不是很耐化學品。雖然有些PC面罩提供耐化學品性能,但取決于厚度和涂層。
丙酸酯(PROP)鏡片可理想地用于防護化學品飛濺,但抗沖擊強度低。有一些鏡片足夠厚,可以達到Z87+的要求。
醋酸酯(CA)鏡片往往耐刮擦和耐化學品,但能見度可能稍差一些。雖然有一些例外,但通常不是很抗沖擊。因為醋酸鹽相當貴,這種面罩要比普通面罩貴。
聚酯(PET)鏡片可以提供出色的化學飛濺保護,但抗沖擊性能差。供應非常豐富,但光學性能好的PET很難得,這使得使用后眼睛可能不舒服。
材料選擇指南 |
|||||
材料 |
形狀 |
抗沖擊性 |
耐擦傷 |
耐熱性 |
光學性能 |
聚碳酸酯PC |
模塑/片材 |
最好 |
較好 |
最好 |
最好 |
丙酸酯PROP |
模塑 |
較好 |
好 |
好 |
較好 |
醋酸酯CA |
片材 |
較好 |
最好 |
較好 |
最好 |
APCPTM |
片材 |
有限 |
較好 |
較好 |
好 |
聚酯PET |
厚膜/片材 |
好 |
較好 |
好 |
好 |
從鏡片生產工藝看,有擠出成型和注射成型。擠出片材采用高分子量塑料粒子,所以抗沖擊性能更好;而注塑片材必須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體流動性能。例如,即使是0.8毫米PC擠出片材制成的面罩,也能承受6毫米直徑鋼球以120米/秒的速度進行沖擊;而注塑面罩至少1.5毫米的厚度才能承受同樣的沖擊。但注塑成型可以提供更復雜的形狀。
醫用防霧防濺面罩的主要作用是防止飛沫,抗沖擊、耐熱性等要求不高,對光學性能有一定要求,同時成本因素很重要。所以目前主要采用PC(如3M)和PET片材(絕大多數)。
四、防霧膜片的生產加工
無論是PC還是PET防霧膜片,一般都要經過擠出成型、防霧處理、覆膜保護幾個過程。
1、擠出成型
(1)PC片材:
目前基本采用流延工藝進行生產,防霧面罩所用PC片材厚度一般在200um以上。光學性能很好,價格也貴。
(2)PET膜片:
BOPET光學膜片:采用雙向拉伸工藝進行生產。防霧面罩所用BOPET光學膜片,厚度在150-250um之間,一般180um左右居多。光學性能好,價格相對較貴。
APET/PETG片材:采用流延工藝進行生產。防霧面罩所用APET/PETG膜片,厚度以250um、300um甚至350um居多。光學性能一般,但價格便宜。
2、防霧處理
防霧就是防止由于水蒸汽而結霧。醫用面罩必須進行防霧處理。美國標準沒有規定測試方法,而歐洲標準和中國標準都規定了標準化的測試方法。
(1)內添加防霧劑:
無論是流延還是雙拉,在PC/PET原料中直接添加防霧劑,共混后擠出成型,生產防霧膜片,稱之為內添加工藝。
理論上內添加防霧簡單直接,成本較低,但是防霧效果不太理想。PC樹脂本身吸水率大,片材成型后內部容易產生不規則的霧氣,從而影響產品的透明度和透光度。PET樹脂由于結晶速度慢、耐熱性能低等諸多原因,片材成型后內部也容易形霧狀覆蓋層,從而破壞產品的透光率。產品越厚,這種情況更加明顯。許多廠家一直在努力,但到目前為止內添加防霧的效果難以達到防霧面罩的要求。即使內添加了防霧劑,由于溫度和濕度的變化,膜片表面仍會有起霧現象,需要表面防霧涂層。
(2)雙面防霧涂層:
在片材表面涂布一層功能性防霧涂料,是目前絕大多數企業的常規做法。醫用防霧面罩一般要求雙面防霧涂層。
防霧涂料的類型很多。按照固化方式不同,防霧涂料分為烘箱熱固化型涂料和UV光固化型涂料。而按照防霧機理不同,防霧涂料又分為親水性涂料和疏水性涂料。
不同材料的防霧涂層工藝有所不同:
BOPET防霧膜片:采用專門的光學涂布機,獨立進行防霧膜的涂布加工。一般采用微凹輥或Slot Die進行正反雙面涂布,涂層均勻性好。多數是烘箱固化,如果是UV涂料,則采用UV固化。這種防霧膜光學性能好,面罩長時間佩戴眼睛較舒適;而且防霧時效長,耐酒精多次擦拭,利于防疫面罩多次使用。
APET/PETG防霧片材:目前基本上是在擠出片材線上采用淋涂裝置進行在線涂布。大多數擠出片材線上原來沒有涂布裝置,都是近期加裝的單面或雙面淋涂。淋涂的厚薄均勻性較難控制。由于沒有烘干裝置,必須使用快干涂料,一些廠家仍在尋找合適涂料和工藝參數,防霧效果難以保證,多用于一次性防霧面罩。
3、覆膜保護
雙面防霧膜片在涂布之后,需要覆蓋PE保護膜進行保護。不同工藝要求也不同:
BOPET防霧膜片:防霧涂層經過烘箱烘干固化以后,需要覆蓋PE保護膜進行保護。由于出烘箱之后,產品仍有較高的溫度,所以需要耐高溫PE保護膜。覆膜以后,收成膜卷以便運輸。
APET/PETG防霧片材:淋涂防霧涂料之后,因為產線較短、沒有烘箱,在涂層未充分干燥的情況下,立即覆蓋PE保護膜。這可能會影響防霧涂層的質量和效果。由于APET/PETG基本上是硬片,所以覆膜之后需要裁切成客戶定制的規格。
五、防霧膜片的市場狂歡
疫情流行,醫用防霧面罩在抗疫前線的消耗量極大。有面罩企業反映:往年這些面罩的年產量不過3萬只,現在每天要生產近1萬只,即便如此還是供不應求。嘉興某企業,去年上了APET片材生產線做炒菜面罩,結果生意清淡。疫情爆發以后,今年改做醫用防護面罩,生意十分火爆。新的面罩生產商不斷加入,使得防霧膜片供應非常緊俏,據說日本某防霧劑賣到脫貨,而耐高溫PE保護膜也供不應求,最近甚至連防護面罩用的牛皮筋都供應緊張。
目前防霧PET膜片的價格已經翻倍上漲。BOPET防霧膜的價格,每平米的價格賣到了20-35元不等;APET防霧片材的價格,從每噸8000多元漲到了1.5-3萬元不等。盡管如此,訂單量依然十分火爆,部分APET片材廠以前每個月1000噸就算很大了,現在一個月可達2000噸左右,需求量都在大幅提升或者翻倍當中。很多APET片材廠都新增了淋涂裝置,轉產防霧片材。而有些吹膜、雙拉膜甚至行業外的企業也新購APET片材設備,加入到防霧片材的行列中來。BOPET防霧膜方面,東莞和信等一些光學膜涂布工廠紛紛開發防霧膜,BOPET光學基膜也相應增產提價。PC防霧片材方面,四川龍華、蘇州奧美等PC生產企業相繼開發了面罩用材。
近期有人根據全球醫護從業人員的數量來推測防霧膜片市場需求的容量:粗略按照2800萬醫護人員估算,理論上一天需要消耗2800萬個防護面罩,按照50%比重推算,防霧片材按單張克重0.1-0.11千克計算,日均需求量為1650噸左右,每月接近5萬噸。如果去除非專業護士,人數按2530萬噸計算,那么日均需求量不到1400噸,每月需求量為4萬噸左右。當然目前很多國家和地區并沒有為醫護人員配備這些或者本身沒有這樣的生產能力配置,所以實際需求會打一定折扣。但是一定時期內這個領域的需求量還是會持續增長。
總之,在全球疫情流行階段,醫用面罩及其防霧膜片的旺盛需求可能會維持一段時間。但是部分APET防霧片材的光學性能和防霧效果可能難以達到質量要求。未來需求回落,產能會出現過剩,所以近期仍在上馬的企業應當理性投資。
注:BOPET防霧膜生產圖片來自東莞和信

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