Modified Melt-Blown Nonwovens for Respiratory Protective Devices Against Nanoparticles

• Autorzy: Brochocka A. , Majchrzycka K. , Makowski K.

Warianty tytułu

PL

Modyfikowane włókniny typu melt-blown do ochrony układu oddechowego wobec nanocząsteczek

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Epidemiological studies of the effect of harmful nanoparticles on the human body prove that efficient protective measures need to be developed. This applies, in particular, to respiratory protection equipment in which filtration nonwovens are the essential structural material. This paper discusses a method for improving the efficiency of electret filtration nonwovens for nanoparticles by using polypropylene (PP) admixed with additives with varying electrostatic potentials. The investigation was carried out using amber (negative charge) and perlite beads (positive charge) incorporated into the polymer stream using melt-blown technology. Filtration efficiency was evaluated using standard methods with paraffin oil mist and sodium chloride aerosol and non-standard methods with nanoparticles. The studies proved that strengthened electrostatic interaction effects owing to the modifiers provide a promising method for improving the efficiency of electret nonwovens against nanoparticles.

PL

Badania epidemiologiczne dotyczące wpływu oddziaływania szkodliwych nanocząstek na organizm człowieka wskazują na konieczność opracowania skutecznych środków ochronnych. W szczególności dotyczy to sprzętu ochrony układu oddechowego, którego podstawowym materiałem konstrukcyjnym są włókniny filtracyjne. W artykule zaprezentowano sposób poprawy skuteczności elektretowych włóknin filtracyjnych wobec nanocząstek poprzez domieszkowanie polipropylenu (PP) dodatkami o różnym potencjale elektrostatycznym. Badania prowadzono z wykorzystaniem granul perlitu (ładunek dodatni) oraz bursztynu (ładunek ujemny) wprowadzanych do strugi polimeru w technologii meltblown. Skuteczność filtracji oceniono metodami standardowymi z wykorzystaniem aerozolu mgły oleju parafinowego i chlorku sodu oraz niestandardowymi z użyciem nanocząstek. Badania wykazały, że obiecującym kierunkiem poprawy skuteczności elektretowych włóknin wobec nanocząstek jest wzmocnienie efektu oddziaływań sił elektrostatycznych poprzez wprowadzenie modyfikatorów.

Słowa kluczowe

EN

filtration; efficiency; polypropylene nonwoven; melt-blown; modification; corona treatment; nanoparticles

PL

filtracja; wydajność; włókniny polipropylenowe; rozdmuchiwanie; modyfikacja; obróbka koronowa; nanocząstki

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Łódzki Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Fibres & Textiles in Eastern Europe
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 21, no. 4 (100)
• Strony: 106--111
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Brochocka A.

• Central Institute for Labour Protection - National Research Institute, Warsaw, Poland

autor

Majchrzycka K.

• Central Institute for Labour Protection - National Research Institute, Warsaw, Poland

autor

Makowski K.

• Central Institute for Labour Protection - National Research Institute, Warsaw, Poland

Bibliografia

• 1. Scientific Committee on Emerging and Newly Identified Health Risks (SCENIHR), The appropriateness of existing methodologies to assess the potential risks associated with engineered and adventitious products of nanotech nologies, SCENIHR/002/05, September 2005.
• 2. Yang W, Peters JI, Williams III RO. Inhaled nanoparticles – A current review. International Journal of Pharmaceutics 2008; 356: 239–247.
• 3. Gradoń L, Podgórski A, Balazy A. Filtration of Nanoparticles in the Nanofibrous filters. In: FILTECH EUROPA 2005 Conference, Wiesbaden, Germany, 2005; II: 178–185.
• 4. Podgórski A, Balazy A, Gradoń L. Application of Nanofibers to Improve the Filtration Efficiency of the Most Penetrating Aerosol Particles In Fibrous Filters. Chem. Eng. Sci. 61: 6804–6815.
• 5. Kim SCh, Harrington MS, Pui DYH. Experimental study of nanoparticles penetration through commercial filter media. Journal of Nanoparticle Research 2007; 9: 117–125.
• 6. Fjeld RA, Ownes TM. The Effect of Particle Charge on Penetration in an Electret Filter. IEEE Transactions on Industry Applications 1988; 24; 4.
• 7. Tsai PP, Wadsworth Larry C. Electrostatic Charging of Melt Blown Webs for High-Efficiency Air Filters. Advances in Filtration and Separation Technology, American Filtration and Separation Society 1995; 9: 473.
• 8. Tsai PP, Wadsworth Larry C. Effect of Polymer Properties on the Electrostatic Charging of Different Media Structures for Air Filters. In: SPE, ANTEC 96, Indianapolis, s. 3642.
• 9. Brochocka A. Characteristics of meltblown filter materials produced by simultaneous blowing of polymer melt from two extruders. Fibres & Textiles in Eastern Europe 2001; 9: 66–69.
• 10. Tsai PP, Schreuder-Gibson H, Gibson P. Different Electrostatic Methods for Making Electret Filters. Journal of Electrostatics 2002; 54: 333-341.
• 11. Brochocka A, Majchrzycka K, Domaradzka S. Wpływ warunków aktywacji elektrostatycznej włóknin pneumotermicznych na ich właściwości filtracyjne. Bezpieczeństwo Pracy 2002: 26-28.
• 12. Brochocka A, Majchrzycka K. Technology for the Production of Bioactive Melt-Blown Filtration Materials Applied to Respiratory Protective Devices. Fibres & Textiles in Eastern Europe 2009; 17(5): 92-98.
• 13.Patent. Poland, 388 071 (2009).
• 14.Jankowski T. Badania wpływu porowatości materiałów filtracyjnych na proces filtracji aerozoli cieczy. Bezpieczeństwo Pracy 2007; 6: 20-23.
• 15.Standard EN 13274-7: 2008 Respiratory protective devices. Methods of test. Part 7: Determination of particle filter penetration.
• 16.Standard EN 13274-3:2001 Respiratory protective devices. Methods of test. Part 3: Determination of breathing resistance.