Modele biodegradowalnych układów filtracyjnych do zastosowania w sprzęcie ochrony układu oddechowego

Kierownik projektu: dr inż. Katarzyna Majchrzycka

Streszczenie projektu:

Celem projektu było opracowanie technologii wytwarzania włóknin filtracyjnych modyfikowanych związkiem o działaniu biobójczym, z wykorzystaniem metody formowania włókien bezpośrednio ze stopu polimeru (melt–blown) oraz modeli filtrów i półmasek filtrujących do ochrony przed bioaerozolem, biodegradowalnych w warunkach kompostowania.

Sprzęt ochrony układu oddechowego stosowany powszechnie do ochrony przed bioaerozolem jest z reguły jednorazowego użytku, a często istnieje konieczność kilkakrotnej wymiany sprzętu na nowy w czasie jednej zmiany roboczej. Powoduje to konieczność zapewnienia odpowiedniego sposobu magazynowania i zagospodarowania zużytych egzemplarzy sprzętu. W celu rozwiązania powyższego problemu podjęto prace zmierzające do opracowania innowacyjnych rozwiązań sprzętu ochrony układu oddechowego (półmaski filtrujące i filtry), zapewniających jednocześnie bioaktywność w odniesieniu do szkodliwych bioaerozoli i biodegradację po użytkowaniu.

Sprawdzono możliwości przerobu biodegradowalnych polimerów komercyjnych oraz kopoliestrów alifatyczno-aromatycznych według receptury opracowanej w Instytucie Biopolimerów i Włókien Chemicznych (IBWCH), z wykorzystaniem technologii melt-blown. Badania obejmowały przygotowanie odpowiednich polimerów biodegradowalnych z punktu widzenia możliwości formowania runa, z uwzględnieniem zróżnicowanej temperatury płynięcia i topnienia polimeru.

Kolejne prace badawcze były związane z ustaleniem parametrów technologicznych wytwarzania biodegradowalnych i bioaktywnych włóknin filtracyjnych w zakresie: temperatury głowicy włóknotwórczej, wydatku polimeru, temperatury powietrza zasilającego głowicę, a także możliwości modyfikacji włókniny z wykorzystaniem środka biobójczego.

W wyniku realizacji projektu powstały modelowe rozwiązania biodegradowalnych filtrów i półmasek filtrujących, w pierwszej i drugiej klasie ochronnej. Wzór półmaski zastrzeżono w Urzędzie Patentowym RP. Podstawą do konstrukcji modeli były włókniny filtracyjne wytworzone metodą melt-blown z polimeru poli(kwasu mlekowego) PLA, domieszkowane, na etapie formowania włókien, środkiem biobójczym. Środek biobójczy w zakresie składu preparatu biobójczego oraz sposób jego nanoszenia na perlit stanowi oryginalne osiągniecie, które zostało zgłoszone do Urzędu Patentowego RP.

Projekt V.B.01. Modele biodegradowalnego i bioaktywnego sprzętu ochrony układu oddechowego: a) filtr; b) półmaska filtrująca

Potwierdzono skuteczność wytworzonych włóknin w odniesieniu do aerozoli standardowych (chlorek sodu i mgła oleju parafinowego) oraz wobec mikroorganizmów Gram-dodatnich (S. aureus) i Gram-ujemnych (P. aeruginosa). Po 2 h uzyskano całkowitą redukcję populacji obu mikroorganizmów. Jednocześnie wykazano, że zastosowany środek biobójczy nie działa szkodliwie na skład kompostu. Włókniny PLA modyfikowane tym środkiem uległy biodegradacji po 8 tygodniach oddziaływania kompostu organicznego w środowisku wodnym.

Przeprowadzone badania filtrów i półmasek filtrujących na zgodność z normami zharmonizowanymi z dyrektywą 89/686/EWG stanowią potwierdzenie, że wyroby te mogą być wprowadzane na rynki UE. Jednocześnie liczne badania związane z oceną zachowania się włóknin pod wpływem warunków symulujących użytkowanie (cykle oddechowe, podwyższona temperatura) stanowiły podstawę do opracowania sposobu właściwego użytkowania sprzętu i sposobu jego przechowywania. Powyższe informacje powinny znaleźć się w instrukcji producenta.

Opracowano także dokumenty potrzebne w procesie oceny typu WE sprzętu ochrony układu oddechowego, a w szczególności listy kontrolne przeznaczone do wykorzystania przez jednostki notyfikowane UE oraz broszurę informacyjną i dokumentacje techniczne producenta.

Wyniki projektu przedstawiono w 2 artykułach w czasopismach o zasięgu międzynarodowym oraz w 3 publikacjach w czasopismach krajowych. Wygłoszono również 3 referaty na konferencjach międzynarodowych i 1 referat na konferencji krajowej.

Jednostka: Pracownia Sprzętu Ochrony Układu Oddechowego

Okres realizacji: 01.01.2011 – 31.12.2013