Filtration Properties of Nonwoven Structures with Superabsorbents for Respiratory Protective Devices

• Autorzy: Brochocka A.

Identyfikatory

DOI

10.5604/12303666.1237232

Warianty tytułu

PL

Ocena właściwości filtracyjnych struktur włókninowych zawierających superabsorbent stosowanych w konstrukcji sprzętu ochrony układu oddechowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents a study of the protective and functional properties of nonwoven structures, such as penetration by solid and liquid aerosols, airflow resistance, and air moisture sorption capacity. Nonwovens were modified by the introduction of electrostatic charges in the structure of polymer fibers and by the addition of a superabsorbent polymeric (SAP) directly to the fiber-forming area in a melt-blown process. The resulting materials (outer nonwovens containing SAP of different grain sizes and filtering nonwovens with and without electrostatic charges) had varied morphological structures. The materials developed were characterised by high filtering efficiency at low airflow resistance and good moisture sorption ability. The study proved the possibility to apply nonwoven structures containing SAP in respiratory protective equipment used in harsh work environments at high temperature and relative humidity. The materials fabricated were found to improve hygienic comfort.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań właściwości ochronnych i użytkowych opracowanych zmodyfikowanych pojedynczych i złożonych struktur włókninowych w zakresie penetracji wobec aerozoli stałych i ciekłych, oporów przepływu powietrza oraz zdolności do sorpcji wilgoci z powietrza podczas pracy oddychania. Modyfikacja polegała na wprowadzeniu ładunków elektrostatycznych w strukturę włókien polimerowych oraz superabsorbentu polimerowego (SAP) bezpośrednio do strefy wytwarzania włókien polimerowych w procesie melt-blown. Wytworzono struktury włókninowe o różnej budowie morfologicznej w postaci: włóknin osłonowych zawierających SAP o różnej ziarnistości oraz włóknin filtracyjnych z ładunkiem i bez ładunku elektrostatycznego. Charakteryzowały się one dobrą skutecznością filtracji przy zachowaniu oporów przepływu powietrza na odpowiedni poziomie i dobrą zdolnością do gromadzenia wilgoci. Badania pokazują nowe aplikacje struktur włókninowych zawierających polimer SAP w sprzęcie ochrony układu oddechowego, w którym będą pełnić określone funkcje w ciężkich warunkach pracy tj. wysokich temperaturach i wilgotności względnej powietrza z ukierunkowaniem na poprawę komfortu higienicznego podczas użytkowania.

Słowa kluczowe

EN

nonwoven structure; filtering efficiency; superabsorbent polymers; respiratory protective devices; melt-blown process

PL

struktura włókniny; efektywność filtracji; superabsorbent polimerowy; sprzęt ochrony dróg oddechowych; proces melt-blown

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Łódzki Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Fibres & Textiles in Eastern Europe
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 25, no. 3 (123)
• Strony: 62--67
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Brochocka A.

• Central Institute for Labour Protection – National Research Institute, Department of Respiratory Protective Devices, Czerniakowska 16; 00-701 Warszawa, Poland

Bibliografia

• 1. Wang J, Seong CK and Pui DYH. Investigation of the figure of merit for filters with single nanofiber layer on substrate. Journal of Aerosol Science 2008; 39, 323-334.
• 2. Gibson P W, Lee C, Ko F and Reneker D. Application of Nanofiber Technology to Nonwoven Thermal Insulation. Journal of Engineered Fibers and Fabrics 2007; 2, 2: 32- 40.
• 3. Jackiewicz A, Podgórski A, Gradoń L and Michalski J. Nanostructured Media to Improve the Performance of Fibrous Filters. KONA Powder and Particle Journal 2013;. 30: 244-255.
• 4. Barhate RS, Ramakrishna Seeram. Nanofibrous filtering media: filtration problems and solutions from tiny materials. Journal of Membrane Science 2007; 296: 1-8.
• 5. Zohuriaan-Mehr MJ, Omidian H, Doroudiani S and Kabiri K. Advances in non-hygienic applications of superabsorbent hydrogel materials. J. Mater Sci. 2010; 45: 5711-5735.
• 6. Brochocka A, Majchrzycka K, Makowski K. Modified melt-blown nonwovens for respiratory protective devices against nanoparticles. Fibres and Textiles in Eastern Europe 2013; 21, 4(100): 106-111.
• 7. Przekop R and Gradoń L. Deposition and filtration on nanoparticles in the composites of nano- and microsized fibres. Aerosol Sci. Technol. 2008; 42(6): 483-493.
• 8. Brochocka A. and Majchrzycka K. Technology for the Production of Bioactive Melt blown Filtration Materials Applied to Respiratory Protective Devices. Fibres and Textiles in Eastern Europe 2009; 17, 5(76): 92-98.
• 9. Thakur R, Das D and Das A. Electret Air Filters. Separation & Purification Reviews 2012; 42: 87–129, ISSN 1542-2119.
• 10. Irzmańska E and Dudkiewicz J. Preliminary evaluation of airlaid nonwovens with superabsorbent for use in protective footwear: tests involving a thermal foot model and climatic chamber. Fibers and Textiles in Eastern Europe 2015; 6(114): 138-142.
• 11. Dutkiewicz J. Superabsorbent Materials from Shellfish Waste—A Review. Journal of Biomedical Materials Research 2002; 63, 3: 245–381.
• 12. EN 13274-7: 2008. Respiratory protective devices – Methods of tests – Part 7: Determination of particle filter penetration.
• 13. EN 149:2001 +A1:2009. Respiratory Protective devices – Particle filtering half masks – Requirements, testing, marking.
• 14. EN 13274-3: 2008. Respiratory protective devices – Methods of tests – Part 3: Determination of breathing resistance.
• 15. Urbaniak–Domagała W, Wrzosek H, Szymanowski H, Majchrzycka K and Brochocka A. Plasma Modification of Filter Nonwovens Used for the Protection of Respiratory Tracts. Fibres and Textiles in Eastern Europe 2010, 83 (6): 94-99.
• 16. Brochocka A, Mian I, Majchrzycka K, Sielski J and Tyczkowski J. Plasma modified polycarbonate nonwovens as filtering material for liquid aerosols. Fibres and Textiles in Eastern Europe 2013; 22, 1(103): 80-84.
• 17. Bartels V.T. Handbook of Medical Textiles, Woodhead Publishing 2011, 505-547.
• 18. Irzmańska E, Brochocka A and Majchrzycka K. Textile composite materials with bioactive melt-blown nonwovens for protective footwear. Fibres and Textiles in Eastern Europe 2012, 20, 6A(95), 119-125.
• 19. Irzmańska E and Brochocka A. Influence of the physical and chemical properties of composite insoles on the microclimate in protective footwear. Fibres and Textiles in Eastern Europe 2014, 22, 5(107), 89-95.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).