Biodegradable Particle Filtering Half Masks for Respiratory Protection

• Autorzy: Krucińska I. , Strzembosz W , Majchrzycka K. , Brochocka A. , Sulak K.

Warianty tytułu

PL

Biodegradowalne półmaski filtrujące do ochrony układu oddechowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This article presents the results of research on developing a multi-layer particle filtering half-mask made from biodegradable nonwovens for protection against harmful aerosols. Currently, these half-masks are made from polypropylene (PP), which is a problem in the context of environment protection. Needle-punched nonwovens were used for the pre-filtration stage, highly effective melt-blown nonwovens for main filtration and spun-bonded nonwovens as the tegument. The basic raw material for the production of the nonwovenswas poly(lactic acid) (PLA). In order to ensure a tight seal around the half-mask, head straps and a nasal seal, also made of biodegradable materials, were used. The developed biodegradable half-mask, designed for protection of the respiratory system from harmful aerosols, meets the requirements of the low (FFP1) and medium (FFP2) protection classes according to EN149:2001+A1:2009.

PL

Opracowano konstrukcję półmaski filtrującej chroniącej układ oddechowy i sprawdzono możliwość wykorzystania trzech rodzajów włóknin biodegradowalnych spełniających różne funkcje w procesie zatrzymywania zanieczyszczeń. Zastosowano klasyczną włókninę igłowaną do filtracji wstępnej, wysokoskuteczną włókninę melt-blown do filtracji właściwej i włókninę spun-bonded jako warstwę osłonową. Podstawowym surowcem do produkcji włóknin był Poly(lactic acid) poli(kwas mlekowy) (PLA). W celu zapewnienia szczelności półmasek zastosowano taśmy nagłowia i uszczelkę nosową także z materiałów biodegradowalnych. W artykule przedstawiono parametry technologiczne i właściwości fizykochemiczne wytworzonych włóknin oraz wyniki badań półmasek na zgodność z wymaganiami normy EN 149:2001 + A1:2009. Opracowany biodegradowalny wyrób włóknisty w postaci półmaski filtrującej do ochrony układu oddechowego przed szkodliwymi aerozolami spełnia wymagania w zakresie niskiej i średniej klasy ochronnej (FFP1, FFP2).

Słowa kluczowe

EN

respiratory protective equipment; filtering half mask; biodegradable polymers; poly(lactic acid); biodegradable nonwovens

PL

sprzęt ochrony dróg oddechowych; biodegradowalne półmaski filtrujące; polimery biodegradowalne; poli(kwas mlekowy); biodegradacja włókniny

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Łódzki Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Fibres & Textiles in Eastern Europe
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 20, no. 6B (96)
• Strony: 77--83
• Opis fizyczny: Bibliogr. 34 poz., rys, tab., wykr.

Twórcy

autor

Krucińska I.

• Poland, Łódź, Lodz University of Technology, Faculty of Material Technologies and Textile Design, Department of Material and Commodity Sciencs and Textile Metrology

autor

Strzembosz W

• Poland, Łódź, Lodz University of Technology, Faculty of Material Technologies and Textile Design, Department of Material and Commodity Sciencs and Textile Metrology

autor

Majchrzycka K.

• Poland, Łódź, Central Institute for Labour Protectionp - National Research Institute, Department of Personal Protective Equipment

autor

Brochocka A.

• Poland, Łódź, Central Institute for Labour Protectionp - National Research Institute, Department of Personal Protective Equipment

autor

Sulak K.

• Poland, Łódź, Institute of Biopolymers and Chemical Fibres

Bibliografia

• 1. Majchrzycka K. et al. A chapter in the monograph edited by Prof. dr hab. med. Danuta Koradecka (in Polish) – Bezpieczeństwo i Higiena Pracy, ed. CIOP-PIB, Warsaw 2008; pp. 629-666.
• 2. Majchrzycka K. A Study of the Nonsteady-State Filtration Process in a Material in Conditions of Real Dust Loading, JOSE, Special Issue, 2000.
• 3. Twarowska-Schmidt K. Evaluation of the Suitability of Some Biodegradable Polymers for the Forming of Fibres. Fibres & Textiles in Eastern Europe 2004; 12, 2(46): 15-18.
• 4. Twarowska-Schmidt K, Ratajska M, Brochocka A. Biodegradation of composites made of fibergrade polypropylene and aliphatic polyester (in Polish). Modyfikacja polimerów, ed Wrocław University of Technology Press, Wrocław 2005, pp. 468-471.
• 5. Smith Ray, Biodegradable polymers for industrial applications; Taylor & Francis LLC; 2010.
• 6. Pinar A, Mielicka E, Kowalczuk M. Evaluation of the new generation of biodegradable co-polymers for use in knitting technology materials for medical applications (in Polish). Techniczne Wyroby Włókiennicze; 2008.
• 7. Wcisło P, Kałużka J, Pęczkowska B. Biodegradable polymers in meltblown technology (in Polish). Przegląd Włókienniczy 2006; 1: 28-30.
• 8. Fambri L, Pegoretti A, Fenner R, Incardona SD, Migliaresi C. Biodegradable fibres of poly(L-lactic acid) produced by melt spinning. Polymer 1997; 38(1): 79-85.
• 9. Blechschmidt D, Fuchs H, Geus HG, Kunze B. Biologically degradable spunbonded nonwovens for technical applications. In: 42nd International Man- Made Fibres Congress, Dornbirn, 17-18 September, 2003.
• 10. Schmack G, Tändler B, Vogel R, Häußler L. Melt processing of a new biodegradable synthetic copolyester in high-speed spinning and spunbonding nonwoven process. Chemical Fibres International 2003; 53: 350-354.
• 11. Davies CN. Air filtration. New York: Academic Press, 1973.
• 12. Kasper G, Schollmeier S, Mayer J, at al. The collection efficiency of a particleloaded single filter fiber. J. Aerosol Science 2009; 40: 993-1009.
• 13. Majchrzycka K. et al. Personal Protective Equipment. In: Koradecka D. (Ed) Handbook of Occupational Safety and Health, CRC Press, Boca Raton, 2010, pp. 515-549.
• 14. Liu Y, Cheng B, Cheng G. Development and filtration performance of Polylactic Acid Meltblowns. Textile Research Journal 2010; 80(9): 771-779.
• 15. Muller HD, Krobjilowski A. Meltblown Fabrics from Biodegradable Polymers. INJ Sprng 2001, 11-17.
• 16. Majchrzycka K, Brochocka A, Twarowska-Schmidt K. Biodegradable respiratory protection equipment (in Polish). Przegląd Włókienniczy 2012.
• 17. Henton DE, Gruber P, Lunt J, Randall J. Polylactic acid technology. In: Mohanty AK and Misra M (Eds) Natural fibers, biopolymers, and biocomposites Boca Raton: CPC Press, 2005, pp. 527-577.
• 18. NatureWorks LLCC. Product & Applications. Nonwovens. http://www.natureworksllc. com/Product-and-Applications/ Nonwovens (accessed 03 October, 2012).
• 19. NatureWorks LLCC. Technical-Resources. http://www.natureworksllc.com/ Technical-Resources.aspx (accessed 03 October 2012)
• 20. EN 29073-1:1994 Textiles. Nonwoven test methods. Mass per unit area determination.
• 21. EN ISO 9073-2:2002 Textiles. Nonwoven fabric test methods. Part 2: Thickness determination.
• 22. EN 29073-3:1994 Textiles – Nonwoven test methods – Determination of tensile strength and elongation.
• 23. EN ISO 9073-15:2009 Textiles – Nonwoven test methods – Air permeability.
• 24. ISO 6989:2000 Textile fibres – Determination of length and its distribution in staple fibres (method for measuring single fibres).
• 25. EN ISO 1973:2011 Textile fibres – Determination of linear mass density – Gravimetric and vibrometric methods
• 26. EN ISO 5079:1999 Textiles – Fibres – Determination of breaking force and elongation of single fibres
• 27. EN 13274-7: 2008 Respiratory protective equipment. Test methods. Determination of particle filter penetration.
• 28. EN 13274-3:2005. Respiratory protective equipment. Test methods. Determination of breathing resistance
• 29. Council Directive 89/686/EEC dated 21st December 1989 on harmonising the laws of the Member States relating to personal protective equipment, Journal of Law.EU article 399 dated 30th December, 1989.
• 30. EN 149:2001 + A1:2009 Respiratory protective devices – Filtering half-masks - Requirements, testing, marking.
• 31. Gradoń L, Majchrzycka K. Effective protection of the respiratory system against dust hazards (in Polish). CIOP Publications, 2001.
• 32. Fjeld RA, Ownes TM. The Effect of Particle Charge on Penetration in an Electret Filter. IEEE Transactions on Industry Applications 1988; 24; 4.
• 33. Tsai PP, Wadsworth Larry C. Electrostatic Charging of Melt Blown Webs for High-Efficiency Air Filters. In: Advances in Filtration and Separation Technology. American Filtration and Separation Society, 1995; 9, 473.
• 34. Majchrzycka K, Brochocka A, Twarowska - Szmidt K. Biodegradable melt blown non-wovens to be used in personal respiratory system protection. Ochrona przed Korozją 2012; September: 192-196.