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

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.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

Protection of the respiratory system against bioaerosols

W artykule zaprezentowano podstawowe zagadnienia związane z klasyfikacją i doborem sprzętu ochrony układu oddechowego przed bioaerozolami. Przedstawiono zasady doboru klasy ochronnej filtrów i półmasek filtrujących w zależności od grupy ryzyka według dyrektywy Parlamentu Europejskiego i Rady Europejskiej 2000/54/EC. Ponadto zaprezentowano wyniki realizacji projektu celowego, współfinansowanego ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego, którego podstawowym celem było opracowanie i wdrożenie do produkcji filtrów i półmasek filtrujących przeznaczonych do stosowania w narażeniu na czynniki biologiczne przenoszone drogą powietrzną. Opracowany sprzęt ochrony układu oddechowego zapewnia wysoką skuteczność wyłapywania cząstek bioaerozolu z przepływającego powietrza w fazie wdechu użytkownika oraz zdolność hamowania rozwoju mikroorganizmów zdeponowanych w czasie użytkowania w materiale filtracyjny (tzn. bioaktywność).This article discusses basic issues concerning classification and selection of respiratory protection equipment against bioaerosols. It also presents the principles of selecting the protective class of filters and filtering half masks, depending on the group of risk in accordance to the 2000/54/EC Directive of the European Parliament and Council. Furthermore, we present results of project realization, co-financed by the European Regional Development Fund whose primary aim was to establish and implement into production filters and filtering half masks, designed to be used in danger of biological agents passed through the air. The developed respiratory protection equipment ensures high efficiency of interception of bioaerosol particles floating in the air at the inhalation phase of the user, and the ability to inhibit growth of microorganisms deposited in filtering materials throughout the time (i.e. bioactivity)

Wpływ właściwości fizykochemicznych kompozytowych wkładek do obuwia ochronnego na poprawę mikroklimatu

The objective of the paper was to evaluate the influence of the physical and chemical properties of composite insoles on the microclimate in protective footwear under conditions of hard physical work. The study used the sorption kinetics of composite insoles using artificial sweat with acidic and alkaline pH, the porosity of the composite structure, and measurement of the microclimate inside the footwear in a test involving human subjects under laboratory conditions on a treadmill. The results revealed that sorption kinetics largely depend on sweat pH – sorption is slower at alkaline pH (less effective moisture transport across the insole) than at acidic pH (more effective moisture transport). Strong correlations were found between the sorption parameters of the composite insole at alkaline pH and the porosity parameters of its structure. The microclimate measurements showed optimum temperature and humidity levels inside the footwear, which remained within the thresholds of comfort of use defined in the literature. It was found that composite insoles containing a polycarbonate melt-blown nonwoven may be recommended in particular for non-permeable protective footwear in conditions of very intensive physical work, which is accompanied by a shift in pH from acidic to alkaline.Celem prezentowanych badań była analiza zdolności sorpcyjnych, zaprojektowanych innowacyjnych wkładek do obuwia ochronnego, w całości wykonanych z gumy w aspekcie porowatej budowy wyrobu włókienniczego. Zakres prac uwzględniał badania fizyko – chemiczne wkładek w zakresie kinetyki sorpcji potu o różnym pH (kwaśnym i zasadowym) i parametrów porowatości oraz badania użytkowe w zakresie pomiaru mikroklimatu w szczelnym obuwiu ochronnym. W badaniach użytkowych wkładki kompozytowe porównywano z wkładkami komercyjnymi powszechnie stosowanymi w obuwiu ochronnym. Na podstawie badan stwierdzono, że wkładki kompozytowe zbudowane w warstwie środkowej z włókniny melt-blown z włókien poliwęglanowych zapewniają bardzo dobrą sorpcję potu o pH zasadowym, typowego dla warunków intensywnego wysiłku w szczelnym obuwiu ochronnym

Assessment of the comfort of use and the effect on human psychophysical fitness of selected respiratory protective devices

W artykule przedstawiono ocenę komfortu użytkowania sprzętu izolującego oraz wpływ jego stosowania na sprawność psychofizyczną człowieka. Opracowano metodykę badań eksploatacyjnych, uzupełniając procedurę i sposób oceny o elementy związane ze szczególnie uciążliwymi warunkami pracy w izolującym sprzęcie ochrony układu oddechowego. Dodatkowo badania te wzbogacono o pomiar temperatury pod częścią twarzową sprzętu. Badania prowadzono w warunkach klimatu normalnego oraz w podwyższonej temperaturze i wilgotności względnej powietrza. Ponadto zaproponowana została metoda do oceny sprzętu ochrony układu oddechowego z punktu widzenia wielkości obciążenia psychicznego wynikającego z jego stosowania. Metoda ta umożliwia pomiar cech i sprawności człowieka, które są istotne ze względu na bezpieczeństwo wykonywania pracy w zawodach szczególnie niebezpiecznych, na stanowiskach, gdzie stosowany jest sprzęt ochrony układu oddechowego. Pomiar ten dokonywany jest metodą subiektywną i obiektywną, na podstawie wyników testów psychologicznych mających sprawdzone własności psychometryczne i normy testowe.This article presents an assessment of the comfort of use of respiratory protective equipment and its influence on human’s psychophysical performance. The methodology of practical performance testing was worked out, supplementing the procedure and the method of assessment with elements related to especially hard working conditions in respiratory protective equipment. Additionally, these tests were enriched with temperature measurements under the face piece of the mask. This research was conducted in normal climate conditions as well as at increased temperature and at increased relative humidity of air. Moreover, a method for assessing respiratory protective equipment from the point of view of the level of stress resulting from its use was suggested. This method makes measuring human qualities and efficiency possible, which is important in view of work safety in especially dangerous jobs, at workstations were respiratory protective equipment is used. This measurement is done by subjective and objective methods based on the results of psychological tests with verified psychometric properties and test norms

The influence of catalyst coating on carbon materials - safe use of gas filters for organic vapours

W artykule przedstawiono wyniki badań reakcji barwnej zmodyfikowanego sorbentu węglowego oraz sorpcji dynamicznej, które polegały na impregnacji sorbentu węglowego R1Ex katalizatorami tlenku metali: pięciotlenkiem jodu oraz dwutlenkiem selenu. Wobec zmodyfikowanych powierzchni przeprowadzono badania reakcji na obecność wybranych par substancji organicznych takich jak: cykloheksan, benzen i toluen. Zbadano także zjawiska adsorpcji par wybranych substancji organicznych w warunkach dynamicznych. Wykazano, że czas ochronnego działania pochłaniaczy jest krótszy po modyfikacji. Jest to wyraźna zależność, obrazująca osłabienie zdolności sorpcyjnych modyfikowanych pochłaniaczy wobec badanych par substancji organicznych.The article presents results of the studies on the color reaction of a modified carbon adsorption as a result of impregnation the R1Ex carbon sorbent with metal oxides: iodine pentoxide selenium dioxide. Studies were conducted in order to determine the reaction of modified surfaces to the presence of vapours of selected organic substances: cydohexane, benzene and toluene. Adsorption of those vapors was also measured in dynamic conditions. It was shown that the duration of protection provided by an absorbent decreased after the modification. The dependence showing decreased ability of modified absorbents to vapors of organic substances adsorption

Bioaktywne włókniny melt-blown w kompozytach stosowanych w obuwiu ochronnym

This paper presents the results of a study into textile composite materials designed to be used for the manufacture of insoles for permeation-resistant protective footwear (all-rubber). Due to the special conditions in which the insoles are to be used, it was assumed that they should have heightened hygienic and bioactive properties with respect to bacteria and fungi, and they should also be resistant to mechanical stress. Several variants of melt-blown nonwovens were engineered on the basis of polypropylene (PP), polycarbonate (PC), and polyamide (PA) to be used in composite materials. Also a method was developed for ultrasound bonding of composite layers. A series of laboratory experiments showed bioactive composite materials based on PC melt-blown nonwovens to have optimum properties from the point of view of the application of insoles in rubber footwear. The composites are characterised by very good mechanical properties (resistance to abrasion, tearing and bond strength), hygienic properties (pH of aqueous extracts, water vapour permeability, water vapour coefficient, water absorption and desorption, thermal resistance), and microbiological properties (tests for the following bacteria: Escherichia coli and Streptococcus aureus and fungi: Candida albicans, Aspergillus fumigatus, and Trichophyton mentagrophytes).W artykule zaprezentowano wyniki badań modelowania kompozytów tekstylnych przeznaczonych do stosowania jako wkłady w szczelnym obuwiu ochronnym. Ze względu na specyficzne warunki stosowania wkładów założono, że powinny one mieć podwyższone właściwości higieniczne oraz bioaktywne w odniesieniu do bakterii i grzybów, a jednocześnie być odporne na działanie czynników mechanicznych. Do konstrukcji kompozytów opracowano warianty bioaktywnych włóknin melt-blown na bazie polipropylenu (PP), poliwęglanu (PC) i poliamidu (PA). Opracowano także technikę łączenia warstw kompozytu z wykorzystaniem ultradźwięków. Przeprowadzona seria badań laboratoryjnych wykazała, że optymalne właściwości z punktu widzenia zastosowania wkładów w całogumowym obuwiu ochronnym, wykazały bioaktywne kompozyty na bazie włókniny melt-blown z PC. Charakteryzowały się one bardzo dobrymi właściwościami mechanicznymi, higienicznymi oraz mikrobiologicznymi (testy wobec bakteriom i grzybom)

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

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.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

Filtering half masks for protection against smog

Komercyjnie dostępne półmaski filtrujące przeznaczone do ochrony przed smogiem nie spełniają wymagań ochrony przed aerozolami (pyłami, dymami), a tym bardziej przed substancjami chemicznymi występującymi w smogu; często nie są też oznakowane znakiem CE. W artykule podano wymagania prawne oraz przedstawiono podstawowe metody oceny skuteczności takiej półmaski, ponieważ ma ona być produktem bezpiecznym dla potencjalnego użytkownika. Omówiono wpływ konstrukcji półmaski na jej parametry ochronne i użytkowe. Ważne jest zastosowanie odpowiedniej półmaski filtrującej oznaczonej znakiem CE podczas występowania w powietrzu atmosferycznym smogu.The commercially available filtering half masks designed to protect against smog do not meet the requirements for protection against aerosols (dusts, fumes), and even more so, against chemical substances found in the smog; often do not have the CE marking. The article presents legal requirements and presents the basic methods for assessment the effectiveness of such half masks, so that it is a safe for a potential user. The influence of the half mask construction on the protective and functional parameters was described. It is very important to use adequate filtering half mask with CE marc when so-called Smog is present in the atmospheric air

Modelowanie przeżywalności mikroorganizmów we włókninach melt-blown z poli(kwasu mlekowego) (PLA) przeznaczonych do ochrony układu oddechowego

A variety of harmful microorganisms deposited in the work environment is the reason why it is becoming more and more common to use filtering respiratory protection equipment. To fulfil its protective role against biological hazards, it should not only ensure high efficiency of filtration but also present biocidal properties. Due to the fact that in laboratory studies confirming the biocidal properties of equipment it is possible to use only a limited number of testing organisms, using microbiological prognosis models seems a promising direction The article presents a method for assessing the performance of filter materials with biocidal properties using a simple model describing the dependence of the viability of Gram - positive and Gram - negative bacteria in the biocidal structure of the material. A comparison of the results of theoretical predictions and experimental results confirmed that the model can be used as a tool for the approximate evaluation of the properties of these materials. Poly(lactic acid) (PLA) was used when validating the model melt-blown nonwovens for the construction of respiratory protection devices (RPD) against biological hazards.Różnorodność szkodliwych mikroorganizmów bytujących w środowisku pracy sprawia, że coraz powszechniejsze jest stosowanie filtrującego sprzętu ochrony układu oddechowego. Aby spełniał on swoją ochronną funkcję wobec zagrożeń biologicznych, powinien nie tylko zapewniać wysoką skuteczność filtracji, ale także wykazywać właściwości biobójcze. Ze względu na fakt, że w badaniach laboratoryjnych potwierdzających właściwości biobójcze sprzętu możliwe jest jedynie wykorzystanie ograniczonej liczby organizmów testowych, obiecującym kierunkiem jest wykorzystanie mikrobiologicznych modeli prognostycznych. W artykule przedstawiono metodę oceny bioaktywnych materiałów filtracyjnych z użyciem prostego modelu przeżywalności Gram dodatnich i Gram ujemnych bakterii. Na podstawie teoretycznych obliczeń i przeprowadzonych badań mikrobiologicznych potwierdzono możliwość wykorzystania zaproponowanego modelu do oceny właściwości bioaktywnych materiałów filtracyjnych. Do walidacji modelu wykorzystano modyfikowane włókniny z poli(kwasu mlekowego) (PLA), przeznaczone do konstrukcji sprzętu ochrony układu oddechowego (RPD) przed zagrożeniami biologicznymi