3M、霍尼韋爾:口罩的技術含量

2020-12-26 前瞻網

2020最受關注和暢銷的網紅產品,毫無疑問是口罩。新冠肺炎疫情的蔓延,讓口罩從一個滲透率並不高的產品變成了一貨難求的「硬通貨」。

中國作為世界最大口罩生產及出口國,都遭到了強烈衝擊,口罩一貨難求持續,成為阻礙很多企業復工的頭等因素。

在這種情況下,提高口罩產能自然成為當務之急。前陣子,很多以前不生產口罩的企業都在加碼生產,3000多家企業悄悄搞起硬核「跨界」做口罩。

弄得很多網友一頭霧水——三槍內衣、爹地寶貝紙尿褲臨時轉行做口罩稍微能理解,但中石化、比亞迪、上汽通用五菱汽車、富士康等也加進來是什麼鬼?

以前不生產口罩的企業都在加碼生產,讓不少人覺得做一個口罩很容易,不過是在幾塊布中間加點過濾物質而已。但做一個好口罩真的這麼容易嗎?

口罩起源於中國,傳染病的爆發促使改良與普及

有史記載以來,世界上最先使用口罩的是中國。13世紀初,口罩只出現於中國宮廷。侍者為防止氣息傳到皇帝的食物上使用了一種蠶絲與黃金線織成的巾做成口罩。在馬克·波羅遊記中就有記載:在元朝的宮殿裡,「獻食的人,皆用絹布蒙口鼻,俾其氣息不觸飲食之物」。

19世紀末,口罩開始應用於醫護領域。德國病理學專家萊德奇開始建議醫護人員使用紗布罩具以防止細菌感染。

20世紀初,口罩首次成為大眾生活必備品。席捲全球的西班牙流感奪走了約5000萬人的生命,普通人群被要求用口罩抵禦病毒。

20世紀中後期,口罩的大規模使用次數明顯頻繁。載入史冊的歷次大流感中口罩在預防和阻斷病菌傳播方面數度扮演重要角色。

1897年,德國人萊德奇介紹給大家一種用紗布包口鼻以防止細菌侵入的方法。以後,又有人做了一種六層紗布的口罩,縫在衣領上。用時一翻過來罩住口鼻就可以了。可是,這種口罩一直要用手按住,極不方便。後來又有人想出了用帶子系在耳上,這就成了今天人們經常使用的口罩。

僅醫用口罩和N95口罩能夠在此次抗疫中起到防護作用

作為大眾防護類產品,口罩發展到現在已主要應用於勞動防護和醫用防護兩大專業領域。按用途可將口罩分為普通紗布口罩、醫用口罩、日用防護型口罩和工業防塵口罩四大類。

(來源:前瞻產業研究院)

(來源:前瞻產業研究院)

其中僅醫用口罩和N95口罩能夠在此次抗疫中起到防護作用,這兩類口罩在整個口罩行業產能中佔比又非常有限,因此「口罩荒」局面愈演愈烈。

三種認證標準口罩分類

(來源:SIFIC 感染官微)

在國內,醫用口罩往往被分成普通醫用口罩(一次性醫用口罩)、醫用外科口罩和醫用防護口罩三個級別。

醫用外科口罩對防血透能力的要求高,醫用防護口罩則是過濾效果好,兩者側重點有不同,但防護能力都要強於一次性醫用口罩。這三種不同口罩,對應的也是三種不同的技術標準。

(來源:小文探索生命公眾號)

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,主要用於隔絕患者噴出的液體,中間一層是主體過濾材料,常用聚丙烯熔噴布材料。口罩生產用到的其他材料還包括,金屬(用於鼻夾)、彈性材料(用於口罩帶)等。

大多數的防護口罩,包括N95口罩在內是鴨嘴形的,而一次性口罩和外科口罩多是長方形的,這也和兩種口罩功能定位上的不同有關。

產能恢復仍買不到口罩?生產完需解析14天

醫用防護口罩生產工藝流程一般為:口罩成型→壓合→切邊→呼吸閥焊接→耳帶點焊→鼻梁條線貼合→呼吸閥衝孔→包裝→滅菌→解析(EO滅菌)→成品。

醫用防護口罩的生產一般是全自動或者半自動設備。

半自動的設備包括口罩成型機、口罩壓合機、口罩切邊機、呼吸閥衝孔機(若有呼吸閥)、鼻梁條線貼合機、耳帶點焊機、呼吸閥焊接機(若有呼吸閥);全自動設備包括全自動平面口罩機、全自動摺疊口罩機等,費用較高但省時高效。

全自動化機器相對來說省時高效,原材料掛於料架上,機臺自動送料,由1臺本體機拖2到3臺耳帶機進行自動生產。

生產無菌醫用口罩,涉及到滅菌工序。目前絕大部分企業選擇的是環氧乙烷(EO)滅菌設備。

環氧乙烷滅菌的口罩需要進行解析。根據寧波市市場監管局的介紹:「醫用口罩通常採用環氧乙烷滅菌,滅菌後口罩上會有環氧乙烷殘留,而環氧乙烷是一種有毒的致癌物質,長期吸入不但刺激呼吸道,還會有強烈的致癌可能性。所以必須通過解析的方式使得口罩上殘留的環氧乙烷釋放,從而達到安全含量標準。」

經過驗證的環氧乙烷解析時間約為14天,可確保口罩中殘留的環氧乙烷含量低於10ug/g的安全標準。

根據發改委消息,截至2月11日,全國口罩產能恢復率已達94%,醫用N95口罩產能已達128%。但是目前很多人依然反映口罩買不到,這個時間差正是口罩供應依然緊張的原因之一。

另外,環氧乙烷滅菌的口罩應選用透氣的內包裝材料。否則環氧乙烷難以穿透,難以達到滅菌效果。

最後,口罩的生產商還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,經檢測合格才能出廠上市。

口罩生產企業對廠房潔淨度要求較高,生產口罩的淨化需要在10萬級淨化車間完成,並非隨意拉一條生產線便能完成。

3M、霍尼韋爾等外國品牌佔領中國口罩市場

從2003年的SARS,到2013年的霧霾,再到2020年初的新型冠狀病毒,3M口罩在每次風口都引領群雄,17年過去了,國內至今仍無口罩超越其「首選」地位。從工用到民用,為什麼3M口罩能一直佔據中國市場榜首?

憑藉膠帶發家的3M,實際業務非常廣泛,是個典型的多元化公司,產品幾乎涵蓋了各個層面,口罩頂多算是其工業產品的配套小「周邊」而已。

它多元的業務可能跟鼓勵員工創新有關:員工可以利用15%的上班時間做自己的事(這項制度後來被谷歌借鑑)。因為員工的「不務正業」,3M 獲得了其公司史上最暢銷的產品之一Scotch膠帶。目前為止,該公司涉及基礎設施、工業製造、安全防護、個人消費品、健康醫療等領域的產品就有11.8萬個專利。

(來源:3M官網)

和許多古老龐大的公司容易陷入「創新者困境」不同,3M以市場為導向:當它發現一項業務前景黯淡,會及時剝離業務,哪怕這項業務在當下還能賺錢。

雖然3M的產品乍一看並不高科技,但是這是一家重視研發的公司。它約有7%的成本用於研發;2019年前三季度就是13.84億美元。2019年,它在世界500強中排名第95位,市值超過1000億美元,年銷售額在328億美元左右。

要知道,3M生產口罩已經有50多年的歷史。上世紀60年代,基於無紡布和靜電纖維濾棉的專有技術,最初設計的防塵口罩,是想要幫助採礦、冶煉和爐窯等工人應對惡劣的職業環境所用。其高效過濾的防護口罩核心技術,以及貼合人臉部曲線的設計,不管是專業防護級產品,還是民用防護級產品,都贏得了消費者的追捧。

早在1990年,3M就已進入中國市場,銷售工業用安全防護口罩,彼時它的客戶全是礦產、鋼鐵、造船廠等重工業企業。最常見的3M口罩,通常是白色或是灰色的無紡布製成;口罩上最顯著的位置都留給了大字體的警示語,較少考慮用戶體驗,而這種粗獷風格延續至今。

2012年末到2014年初,霧霾改變了3M口罩的「命運」,它開始變成一款to C的消費品。2013年3M的主打「防霾」的口罩(包括KN95 KN90等口罩)在中國賣了超1億美元,而當年3M中國公司的年銷售額為30億美元。3M銷售部署也改變了:本來口罩在3M屬於安全與標識事業部,後來它被調整至消費品事業部。

與3M同樣「不務正業」的美國口罩生產商霍尼韋爾,是一家市值達到1000多億美元的世界500強公司,其業務涉及到航空產品,工業製造技術,汽車產品等,除此之外,還有工業自動化以及特殊材料兩大核心業務。如今我們乘坐的很多波音飛機上,有30%的零部件都來自霍尼韋爾航天航空部門,很多飛機上的黑匣子都是霍尼韋爾的。

儘管霍尼韋爾的口罩在全球範圍內,不管是質量還是銷售都名列前茅,但與3M公司一樣,它的口罩業務也只是公司諸多領域中的冰山一角。

霍尼韋爾的個人防護起步較晚,而且也是通過收購的方法來得到一些優勢企業的專利和技術。

霍尼韋爾主要生產的防塵口罩,是在中國爆發霧霾時進入中國市場的。它的口罩主要是防塵,防花粉,大多數口罩都帶有呼吸閥,並在還擁有口罩呼吸閥的外觀專利。

了解了這些,再回頭看看中石化、比亞迪、上汽通用五菱、廣汽部件、富士康等都加入口罩生產大軍就不足為奇了。

(來源:投中網 根據公開資料整理)

本土品牌KN95口罩難撼動3M、霍尼韋爾地位

當然,為何中國作為世界上產能第一的口罩大國以及口罩「起源地」,這麼多年都沒有一個品牌能打出像3M、霍尼韋爾一樣響亮的名號呢?

和3M和霍尼韋爾相比,同為淘寶熱搜的本土品牌「穩健」近期才為人所知,這可能跟它主要生產醫用口罩有關。口罩只是穩健醫療集團的業務之一,它的主業是醫用敷料,如水凝膠敷料、泡沫敷料等。

據企業信息查詢平臺「企查貓」顯示,穩健醫療於1991年在珠海成立,2018年其醫用敷料的出口額就超過9.5億元。它旗下還有一個更廣為人知的消費品品牌「全棉時代」。

(來源:企查貓)

根據穩健2017年的招股書,全棉時代當年已達到30億元的銷售額。不過,在消費者中有一定認知度的全棉時代選擇了主攻母嬰領域,生產棉柔巾、嬰兒毛巾等產品,口罩沒有成為它的重要戰略產品。而其母公司品牌穩健口罩主要在醫院或藥店等渠道銷售。

能隔離PM2.5的KN95口罩市場的巨大需求曾經引得眾多廠商紛紛入局,除了穩健,還有綠盾等品牌。但產品質量一直參差不齊,這或與缺乏行業標準有關。國內首個民用《PM2.5防護口罩》團體標準在2016年1月才正式出臺,《日常防護型口罩技術規範》也於同年4月由國家質檢總局國家標準化管理委員會發布。

跟3M、霍尼韋爾相比,中國口罩的新興品牌——尤其是同時具備防霧霾和病毒能力的KN95還比較「幼小」,在具有強大品牌力、渠道力的3M和霍尼韋爾前,競爭力還不足,因此存在感缺失。

國產口罩有待在技術、渠道方面繼續發力才有可能在未來撼動3M等國際大品牌的地位,中國高端製造業任重道遠。

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