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解析從石油到醫用口罩的制造流程
文章錄入：上海奔爍咨詢 | 文章來源：中國經濟網 | 添加時間：2020-2-11
兩個問題：我國一年能生產多少口罩？聚丙烯（PP）是如何變成醫用口罩的？
口罩現在可是全國人民關注的硬通貨，而且現在各地買口罩完全是配給物資，需要預約和限購；然后口罩價格瘋漲、全球缺貨、騙子微商橫行，各地市場監督局在嚴打假冒偽劣口罩，那么我國到底每天能生產多少口罩呢？
第一個問題最后回答。我先作為前石化行業人士，給大家從頭到尾分析一下，從聚丙烯顆粒（PP）到口罩的變身工藝，大家就能明白自行消毒給口罩消毒有沒有意義了。然后再梳理目前的原材料供應形勢，然后再根據公開消息為大家分析我國的產能，大家就估算我國或全球，一年能生產多少口罩。畢竟不是專業人士，具體細節請行業專家打臉輕點。
醫用口罩的生產
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這是常見的醫用口罩，主要由三層無紡布組成。內層是普通無紡布；外層是做了防水處理的無紡布，主要用于隔絕患者噴出的液體；中間的過濾層用的是經過駐極處理的聚丙烯熔噴無紡布；最后生產完畢后要經過環氧乙烷消毒并靜置7天揮發毒性，經過密封包裝，裝箱運走。
醫用口罩的核心材料，就是駐極處理之后的聚丙烯熔噴無紡布。請務必記住這兩個關鍵詞，因為這是過濾新冠病毒氣溶膠的關鍵。
1、原材料：聚丙烯（PP）顆粒
我就不去講原油是如何在煉廠變成聚丙烯的了；大家只要知道中石化、中石油、中海油的煉化工廠，除了檢大修之外，過年期間也是絕對不會停工就好，保證我們的汽柴油、化工原料（聚乙烯、聚丙烯）等持續生產，不會斷供，這也是央企的擔當（當然民企也不愿意停工，因為停工就耽誤生產，耽誤掙錢）。
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從化工廠生產出來的聚丙烯顆粒就長這樣，我們買的塑料水壺、餐具之類，大部分都是聚丙烯做的。
聚丙烯多少錢呢？目前的期貨價格是7000元/噸。一輛大貨車大概能拉30噸（還記得壓塌無錫國道的那輛百噸鋼卷車不？），所以通過物流提一車聚丙烯，成本大概是20萬左右。
2、聚丙烯纖維生產
就像紡織需要植物纖維一樣，無紡布的生產同樣需要纖維料。聚丙烯顆粒是拿來融化塑形的，而高熔指聚丙烯纖維料，才是生產口罩的核心原料，就是下圖這種一條條的聚丙烯纖維。
2019年國內聚丙烯纖維的產量約為170萬噸，其中能用于口罩的高熔聚丙烯纖維約為95萬噸。生產單位就有我們中石化的鎮海煉化、上海賽科、荊門石化、海南煉化、茂名石化、石家莊煉化、廣州石化等等，中石油的煉廠也有一批，我不熟。
這次為了應對疫情，中石化部分煉廠已經開始調整生產計劃，將于2月開始不斷增產高熔指聚乙烯纖維料，獨山子石化也隨時待命等待調整。所以這部分主要是庫存不足，產能上來以后，PP纖維的原材料供應絕對充足，只要路不斷就行。
無紡布的生產商需要從經銷商或者化工廠那里采購聚丙烯纖維作為原材料，所以物流的道路是不能斷的！如果無紡布生產商的城市封路，就意味著原材料的供應被切斷了，那還怎么生產？
聚丙烯纖維多少錢呢？阿里巴巴上查到的零售價是10000元/噸，數量級不會差。有各大央企在，聚丙烯纖維不會缺貨，價格也不會飛漲的，大家可以放心。
3、熔噴無紡布生產
熔噴法（Melt Blowing）屬于聚合物擠壓法非織造工藝，是1954年美國海軍為了收集核試驗產生的放射性微粒研制的超細過濾效果的過濾材料，然后1965年前后，埃克森、3M等公司制造了第一代熔噴非織造設備。
工藝原理就是用高速熱空氣對模頭噴絲孔擠出的聚合物熔體細流進行牽伸，由此形成超細纖維并凝聚在凝網簾或滾筒上，依靠自身粘合成為非織造布，噴絲的原理如下圖：
熔噴材料是靠自身纖維熱熔而成，厚度更厚熔噴法生產的無紡布，纖維的隨機和隔層交叉排列，形成了熔噴材料多彎曲通道結構，這樣顆粒物（新冠病毒氣溶膠）才會與纖維產生碰撞而被滯留。
畫重點：醫用口罩的過濾機制是布朗擴散、截留、慣性碰撞、重力沉降和靜電吸附。前四種都是物理因素，就是熔噴法生產的無紡布自然具有的特性，過濾性約為35%；這是達不到醫用口罩要求的，我們需要對材料進行駐極處理，讓纖維帶上電荷，用靜電捕獲新冠病毒所在的氣溶膠。
4、駐極處理
靜電吸附就是通過荷電纖維的庫侖力實現對新冠病毒飛沫（氣溶膠）的捕獲。原理就是讓過濾材料表面更開闊，對微粒的捕獲能力能搶，而電荷密度增加，對顆粒的吸附和極化效應更強，所以，過濾層的熔噴無紡布過濾材料，必須要經過駐極處理，才能在不改變呼吸阻力的前提下，實現95%的過濾性，才能有效防病毒。
口罩要在到達阻隔效果的同時保證舒適通氣性，醫用口罩吸氣阻力一般不超過343.2帕斯卡（Pa），民用口罩吸氣阻力小于135帕斯卡（Pa）。
駐極處理能夠大幅提高過濾效率，不改變呼吸阻力，而且駐極電壓越高，材料過濾效率越高。一般需要駐極電壓在30Kv-60kv，駐極時間要在20秒以上。
最后生產出來的醫用高熔指熔噴無紡布原料，大概是這個樣子的，20000元/噸。
5、口罩生產線
解決了原材料的問題，口罩生產不過就是堆工、堆料，維持生產線產能的問題了。這個就特別快，都是自動化生產線，給大家看個視頻就好。18萬5一臺的口罩姬（機），每分鐘可以生產100個口罩，24小時不停工每天的產能就是14.4萬個口罩。
一個小口罩廠，可能需要10個人，設備包括口罩成型機、口罩壓合機、口罩切邊機、呼吸閥沖孔機、鼻梁條線貼合機、耳帶點焊機、呼吸閥焊接機等等，總投資估計50萬就能搞定——但是！設備到貨需要60天，遠水解不了近渴。
6、環氧乙烷消毒
如果是普通口罩，其實是不需要消毒的，但是醫用就需要生產廠家用環氧乙烷（EO）消毒柜進行消毒了。把口罩放在400mg/L的環氧乙烷環境中，利用烷基化作用于羥基，使微生物大分子失去活性，達到殺菌目的。
但是環氧乙烷不但易燃易爆，對人體還有毒，所以殺毒之后需要靜置7天用于解析，在EO殘留量低于要求值之后，才能包裝出廠，供給醫護人員使用。
所以生產醫用口罩的單位，才需要具有《醫療器械經營企業許可證》啊！
所以口罩的生產商需要把口罩送到質量監督局送檢，符合國標GB18279.1-2015，國際標準ISO11135:2014的要求，因為環氧乙烷也是致癌物質啊！
所以各地工商部門才要打掉假冒偽劣口罩啊！
畫個重點
只有按照上述工藝生產出來的醫用口罩，用高熔指熔噴無紡布生產過濾材料，進行駐極處理增加靜電吸附性，生產后用環氧乙烷消毒并且靜置7天解析環氧乙烷，才是合格的、安全的、可以用于隔離新冠病毒傳播的醫用口罩。
所以坊間流傳的用紫外線殺毒、干蒸濕蒸這種，都破壞了過濾層的靜電以及纖維結構，過濾性能都下降到35%了。
即使用陽光殺毒，口罩不斷吸收人呼出的水蒸氣，也會導致過濾層電荷流失，靜電吸附能力下降為零，過濾效果回到35%左右。對平民有沒有用？那肯定聊勝于無。
但是對醫護人員有沒有用？
沒有用。所以如果醫護人員自制口罩，基本等同于只穿便（nei）裝（yi）跟敵人（病毒）搏斗，悲壯不悲壯？領不到口罩和防護服的醫護人員，危險不危險？
但是我們平民用過一次的口罩就要扔掉么？事實上，除非去醫院、超市等人員密集地區，或者需要接觸疑似或確診病人，平民如果只是出門買個菜，在開闊環境，兩米之內沒人，15分鐘后回家摘掉，使用三五次，累計時間不超過4小時，完全沒有問題。這樣也能減少口罩的消耗量。
我國口罩的產能如何？
目前最新報道：山東星地以防疫需求為導向，24小時不間斷生產隔離衣、口罩等防疫用品的高熔指熔噴無紡布。山東星地副總經理魏星跟媒體說，企業每天產能為30噸，全部做成口罩的話，可生產1000萬支，約合每噸醫用無紡布可以生產33萬個醫用防護口罩。
根據調研，1噸高熔指聚丙烯纖維料可生產近25萬個聚丙烯醫用防護口罩；所以1.32噸纖維料可以生產1噸醫用無紡布，可以生產33萬個醫用防護口罩。
根據中國紡織網，2018年我國各類口罩產量45.4億只（人均僅僅3.24個），即使全部口罩用聚丙烯生產，也不過才消耗2萬噸的聚丙烯纖維料，相對我國的龐大煉化能力（一個中科煉化就能年產80萬噸乙烯），這點需求就是毛毛雨。
那么卡點在哪？巧了，還在湖北。
我國四個無紡布基地，廣東、浙江夏履、湖北仙桃、福建。其中湖北省仙桃市彭場鎮號稱「無紡布之都」，行業內說法是：「無紡布產業看中國，中國看仙桃，而彭場鎮是仙桃無紡布產業的發源地。」
目前，湖北仙桃彭場鎮是「中國最大無紡布制品加工出口基地」，生產出了全國60%的無紡布產品，占據全球市場份額的四分之一。但是湖北仙桃，也在疫區。
湖北宜昌，無紡布的主要生產商欣龍集團有一條年產4000噸的無紡布生產線，每天生產11噸無紡布的話，還能生產363萬個口罩，但如果原材料供應和工人都受到疫情和“封城”的影響，那影響就大了。
根據欣龍集團的半年報，2019年上半年熔噴無紡布實現了4760萬營收，按照2萬一噸計算的話，也就是欣龍在2019年上半年生產的無紡布約為2380噸，全部用于生產口罩的話，能生產7.85億只，每天生產436萬個醫用口罩，僅僅一家企業的產能，就足以支撐湖北疫區一線。
所以大家知道為什么現在口罩不好買了吧？
1、化工企業按照每年的固定需求生產聚丙烯纖維，生產多了沒人要；
2、無紡布企業沒必要在過年期間采購一批聚丙烯纖維料積壓庫存；
3、口罩生產企業沒必要在過年期間采購一批高熔指熔噴無紡布放在庫房里；
4、非疫區地也紛紛封城堵路，去過疫區就要隔離14天，原材料供應受到影響；
5、大部分員工回家過年，無法產能全開；
6、醫用口罩需要經過環氧乙烷消毒（EO），然后需要靜置7天；
只要生產盡快恢復，堵路得到緩解，口罩缺貨的問題馬上就解決了。目前其他省份的情況已經得到有效控制，只有湖北特別是武漢的確診人數進一步上升，武漢、環武漢、湖北的百萬人確診數分別是927.89、253.0、120.64，形式非常嚴峻。
而其他地區的感染情況與2018年的流感相似，大部分地區的數字甚至低于流感。元宵節后，大家只要帶好口罩，保持兩米開外距離，避免人群聚集，勤洗手，多消毒；發現傳染者定點隔離即可，在湖北之外，疫情已經得到有效控制了。
身體不舒服的人也要盡早報告，盡早隔離。國家付出了這么大的代價阻斷疫情。
口罩產能跟上還要多久？畢竟，10萬噸聚丙烯纖維就能生產250億個口罩；2019年中國煉化產能約為10億噸，其中丙烯產能為5200萬噸，2020年中國僅僅新增的丙烯產能就達到了763萬噸/年。
所以到今天聚丙烯纖維料供應應該十分充足了，用于醫用口罩的無紡布也在持續生產（年產95萬噸），一條口罩產線消耗0.44噸原料，每天可生產14.4萬個醫用口罩。
目前中國每天全部口罩產能為1232萬只（去年年產口罩45億只），只要原料恢復供應，企業恢復生產，消毒后靜置7天，加上物流運輸的3天，10天后口罩供應就能源源不斷。如果24小時連軸轉，那么產能還會再加倍，估計近期每天可生產2500萬只；如果新增生產線（需要60天工期），全力生產，中國一年可生產3135億個口罩。
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