Opracowanie półmaski do ochrony przed smogiem w środowisku życia

Kierownik projektu: dr hab. inż. Agnieszka Brochocka

Streszczenie projektu:

Celem projektu była poprawa zdrowia mieszkańców aglomeracji miejskich, w których występuje zjawisko smogu, czyli intensywne zanieczyszczenie atmosfery przez pyły PM2,5 i PM10 oraz różne substancje chemiczne, spowodowane częściowo procesami naturalnymi, a częściowo działalnością człowieka.

W ramach realizacji 2. etapu projektu opracowano atrakcyjną wzorniczo półmaskę na bazie włókninowego materiału kompozytowego o właściwościach filtrująco-pochłaniających, chroniącą przed wszelkimi zanieczyszczeniami znajdującymi się w tzw. smogu atmosferycznym w środowisku życia oraz przeprowadzono ocenę półmasek wg standardowych metod badawczych opisanych w normach zharmonizowanych z Rozporządzeniem UE nr 2016/425 oraz zgodnie z metodyką ujętą w najnowszych normach międzynarodowych ISO.

W ramach zakresu prac opracowano metodę separacji sorbentu węglowego o frakcji mniejszej niż 500 nm celem eliminacji powstawania aglomeratów drobnych cząstek sorbentu węglowego w materiale filtracyjnym oraz uzyskania trwałych połączeń cząstki sorbentu węglowego z włóknem elementarnym i większych wydajności zmielonego sorbentu węglowego. Wykorzystano zatem urządzenie umożliwiające uzyskanie podciśnienia na poziomie 800 Pa oraz opracowano młynek kulowy umożliwiający zmielenie sorbentu węglowego w ilości 200 g na 1 cykl mielenia. Wytworzono materiał kompozytowy z sorbentem węglowym w ilości ok. 140 arkuszy o wielkości 1 m², a następnie opracowano układ materiałów stanowiących bazę do wytworzenia partii prototypowej półmasek filtrujących chroniących przed smogiem w ilości 200 sztuk. Układ materiałów składał się z następujących włóknin od strony napływu powietrza:

• włókniny osłonowej ze wzorem fosforyzującym o masie powierzchniowej 89 g/m²,
• włókniny filtracyjnej zawierającej sorbent węglowy o masie powierzchniowej 360 g/m²,
• włókniny filtracyjnej melt-blown o masie powierzchniowej 60 g/m²,
• włókniny osłonowej o masie powierzchniowej 80 g/m².

W celu sprawdzenia, czy frakcje cząstek o wielkości poniżej 500 nm nie odrywają się z materiału filtrująco-pochłaniającego, przeprowadzono badania przy stałym przepływie powietrza 95 l/min przez 1 h. W wyniku prac zaobserwowano, że na filtrze absolutnym, który został umieszczony za próbką, nie znaleziono żadnych cząstek sorbentu węglowego.

Do opracowanego układu materiałów przeprowadzono podstawowe badania parametrów ochronnych w zakresie penetracji wobec aerozolu mgły oleju parafinowego, oporu przepływu powietrza oraz czasu ochronnego działania wobec 2 substancji testowych – cykloheksanu i benzenu. Uzyskano wskaźnik penetracji o wartości ok. 1,0% przy oporach wynoszących 260 Pa oraz minimalny czas ochronnego działania wobec par cykloheksanu, który wynosił od 60 do 100 minut, zaś dla par benzenu od 17 do 20 minut.

Wytworzono 40 układów materiałów, które przekazano do producenta celem wytworzenia partii prototypowej półmaski do ochrony przed smogiem w środowisku życia, które przedstawiono na poniższym rysunku.

Projekt III.PB.18. Prototyp półmaski do ochrony przed smogiem

Do wytworzenia partii prototypowej wykorzystano wykrojnik wytworzony w ramach 1. etapu na bazie opracowanej siatki półmaski. Wykrojnik wykorzystano do wycięcia z układu materiałów siatki półmaski, która w kolejnych etapach łączenia poddawana była zgrzewaniu za pomocą ultradźwięków, aby uzyskać odpowiednią konstrukcję czaszy półmaski. Wytworzoną serię prototypową półmaski poddano badaniom laboratoryjnym na zgodność z wymaganiami norm europejskich i międzynarodowych ISO. Zgodnie z wymaganiami normy europejskiej EN 149:2001+A1:2009 prototyp półmaski w ocenie materiału filtrująco-pochłaniającego uzyskał najwyższą klasę ochrony FFP3, natomiast w ocenie konstrukcji półmaski wyniki badania całkowitego przecieku wewnętrznego i wskaźnika dopasowania zostały zaklasyfikowane do drugiej klasy ochrony FFP2. Przedstawione wyniki badań podstawowych parametrów ochronnych i użytkowych wg norm międzynarodowych ISO wykazały spełnienie wymagań dla klasy W2 ciężkości pracy. Weryfikację opracowanego prototypu półmaski przeprowadzono przez potencjalnych użytkowników w warunkach rzeczywistych. Wykazano, że półmaska charakteryzuje się dobrym komfortem użytkowania.

W ramach realizacji 2. etapu projektu opracowano dokumentację techniczną, a także zgłoszono wzór użytkowy dotyczący wykroju półmaski do ochrony przed smogiem (zgłoszenie nr W.129 990).

Opracowano i opublikowano artykuł reklamowy pt. SMOG-Cichy Zabójca? na stronie wiadomości.gazeta.pl. Wyniki projektu dotyczące półmaski do ochrony przed smogiem upowszechniono w mediach społecznościowych na Twitterze oraz opublikowano na profilu CIOP-PIB oraz w Newsletterze Bezpieczeństwo i zdrowie w pracy.

Wyniki przedstawiono w 1 publikacji naukowej, zaprezentowano na 3 konferencjach krajowych oraz uczestniczono w 3 targach i wystawach branżowych.

Jednostka: Pracownia Sprzętu Ochrony Układu Oddechowego

Okres realizacji: 01.01.2020 – 31.12.2022