Pracownia Sprzętu Ochrony Układu Oddechowego - Projekty
Streszczenie

Włókninowe kompozyty do środków ochrony układu oddechowego w warunkach ciężkiej pracy fizycznej

Kierownik projektu: dr inż. Agnieszka Brochocka

Streszczenie projektu:

 

Celem projektu była poprawa właściwości ochronnych filtrującego sprzętu ochrony układu oddechowego, przeznaczonego do stosowania w warunkach ciężkiej pracy, w wyniku aplikacji  superabsorbentów do włóknin melt-blown oraz modyfikacji włóknin filtracyjnych plazmą generowaną w warunkach ciśnienia atmosferycznego.

W ramach realizacji projektu opracowano sposób wprowadzania superabsorbcyjnych polimerów SAP do technologii melt-blown z pominięciem stref wysokich temperatur. Największą zaletą tego rozwiązania była możliwość dodawania modyfikatorów bezpośrednio w strugę stopionego polimeru na etapie tworzenia włókien elementarnych. Umożliwiło to trwałe połączenie cząstek modyfikatora z włóknami. Opracowano metodę modyfikowania plazmą generowaną  w warunkach ciśnienia atmosferycznego, która przyczyniła się do poprawy skuteczności filtracji materiałów filtracyjnych o 57%.

Kolejne prace dotyczyły opracowania sposobu łączenia układu włókninowego z wykorzystaniem techniki zgrzewania ultradźwiękowego. Do połączenia układu warstw włókninowych w jeden kompozyt zastosowano zgrzewarkę ultradźwiękową do punktowego zgrzewania pasów materiałów polimerowych.

Na bazie wytworzonego kompozytu włókninowego opracowano i wykonano model półmaski filtrującej przeznaczonej do stosowania w warunkach ciężkiej pracy. Model półmaski składał się  z następujących podstawowych elementów: czaszy złożonej z kompozytu włókninowego zawierającego w warstwach zewnętrznej i wewnętrznej absorbcyjny polimer SAP, dwóch taśm nagłowia, zacisku nosowego, uszczelki nosowej umieszczonej na wewnętrznej stronie czaszy i zaworu wydechowego.

Przeprowadzono badania modelu półmaski na zgodność z normą zharmonizowaną EN 149:2001+A1:2009. W celu weryfikacji konstrukcji modelu półmaski filtrującej, po pozytywnych badaniach laboratoryjnych, przeprowadzono badania eksploatacyjne w warunkach rzeczywistych w kopalni Węglokoks Kraj Sp. z o.o. Oddział KWK Bobrek-Piekary. Na podstawie opracowanych ankiet oceny komfortu użytkowania i funkcjonalności modelu półmaski stwierdzono, że model wymaga modyfikacji pod względem usztywnienia konstrukcji czaszy i eliminacji podrażnień skóry użytkownika.

Zmodyfikowano układ włóknin osłonowych zwiększając masę powierzchniową włókniny zewnętrznej o ok. 30 g/m2 i obniżając masę powierzchniową włókniny wewnętrznej o ok. 20 g/m2. Włóknina filtracyjna pozostała bez zmian, natomiast siatkę polimerową zastąpiono sztywnikiem  o masie powierzchniowej 100 g/m2 celem wzmocnienia i usztywnienia konstrukcji. Dodatkowo  w celu poprawy komfortu użytkowania, od strony użytkownika zastosowano gazę bawełnianą.  W badaniach skuteczności filtracji uzyskano kompozyt o najwyższej klasie ochrony. Opracowano dokumentację technologiczną wytwarzania wielofunkcyjnego kompozytu włókninowego oraz przygotowano zgłoszenie patentowe pt. „Wielofunkcyjny kompozyt włókninowy do zastosowania  w sprzęcie ochrony układu oddechowego” o nr P.419410do UP RP. Następnie na bazie opracowanego kompozytu włókninowego wytworzono półmaskę filtrującą o tym samym kształcie i poddano ją ocenie właściwości ochronnych wg obowiązujących obecnie norm europejskich oraz wg projektów norm międzynarodowych ISO. Analiza badań laboratoryjnych wykazała, że opracowany model półmaski filtrującej spełnia wymagania normy europejskiej w zakresie drugiej klasy ochrony FFP3 oraz wymagania projektu norm ISO w zakresie klasy ochrony F3W3.

 

Projekt III.P.12. Model półmaski filtrującej i struktura kompozytu włókninowego: 1 – warstwa sorpcyjna mająca za zadanie osuszyć powietrze napływające i zatrzymać duże cząstki z otaczającej atmosfery, 2- warstwa sztywnikowa  wzmacniająca konstrukcję półmaski, 3 – elektretowa włóknina filtracyjna odpowiadająca za filtrację właściwą powietrza, 4 – warstwa sorpcyjna absorbująca wilgoć ze skóry użytkownika, 5 – warstwa poprawiająca komfort użytkowania.

 

Opracowano wytyczne do konstrukcji półmaski filtrującej przeznaczonej do stosowania  w warunkach ciężkiej pracy. Przygotowano dokumentację techniczną modelu półmaski filtrującej do stosowania w warunkach ciężkiej pracy.

Wyniki prac upowszechniono w 2 publikacjach naukowych, 1 publikacji w postaci rozdziału do monografii i 2 publikacjach w materiałach konferencyjnych.



Jednostka: Pracownia Sprzętu Ochrony Układu Oddechowego

Okres realizacji: 01.01.2014 – 31.12.2016