Vnútorné fungovanie masky - SimplyScience

Ochrana úst a nosa, známa tiež ako „maska“, sa v Nemecku v dôsledku pandémie koronavírusov nosí čoraz častejšie. Vo verejnej doprave budú masky povinné vo Švajčiarsku od 6. júla 2020. Z čoho sú vlastne rôzne typy masiek vyrobené a v čom sa líšia?

Od pandémie koronavírusu v roku 2020 sa ochrana úst a nosov v Európe objavuje čoraz viac. Obrázok: Nickolay Romensky

V dôsledku pandémie COVID-19 nadobudli prísne hygienické opatrenia úplne nový význam - a zrazu môžete na verejnosti vidieť ľudí s ochranou úst a nosa pred tvárou, ktorú predtým nosil iba zdravotnícky personál. Teraz sa tu šíri aj to, čo je v niektorých ázijských krajinách už dlhšie: ochranná maska ako prostriedok na zabránenie šírenia vírusov a tým na ochranu obyvateľstva pred infekciou.

Keď kýchame a kašleme, ale aj keď hovoríme, vylučujeme malé kvapôčky, ktoré môžu vírusy a baktérie prenášať. Tieto kvapôčky môžu mať veľkosť 10–100 mikrometrov alebo sa môžu dostať do vzduchu ešte ako menšie suspendované častice (aerosóly). Čím menšie sú častice, tým dlhšie plávajú vo vzduchu bez toho, aby sa potápali. Obrázok: Wikimedia Commons

Existujú masky a masky

Existujú rôzne typy masiek a každá kategória má inú účinnosť. To, ktorý z nich sa použije, závisí od účelu použitia, ale aj od ceny a dostupnosti ochranného materiálu. Výskumný pracovník v biotechnologickom laboratóriu, lekár v priamom kontakte s chorými alebo rodinný príslušník, ktorý nakupuje, si preto nezvolí rovnaký typ ochrannej masky.

Chirurgické masky, ktoré sa tiež nazývajú hygienické masky alebo ochrana úst a nosa

Tento typ masky sa v súčasnosti vyskytuje najčastejšie, väčšinou v bielej alebo svetlo modrej farbe. Chirurgické masky sú určené na ochranu životného prostredia nositeľa. Pretože sú navrhnuté tak, aby zadržiavali malé kvapôčky a aerosóly, ktoré sa vyskytujú pri kýchaní, kašľaní alebo dokonca pri dýchaní a ktoré môžu obsahovať patogény.

Komerčne dostupná hygienická maska. Obrázok: Redakčný tím SimplyScience

Kvalita filtra týchto masiek sa určuje a kontroluje testom, pri ktorom sa postriekajú aerosólom obsahujúcim baktérie, ktorých častice majú veľkosť približne 3 mikrometre. Chirurgické masky typu I zadržiavajú viac ako 95% častíc tejto veľkosti, typy II a IIR dokonca> 98%. Len čo je maska navlhčená vzduchom, ktorý dýchate, čo sa stane po nepretržitom nosení, stráca svoju účinnosť. Preto sa odporúča pravidelne meniť hygienické masky.

Chirurgické masky pozostávajú z troch vrstiev. Všetky vrstvy prispievajú k ochrannému účinku, ale skutočná vrstva filtra je vrstva v strede. Skladá sa z netkanej textílie vyrobenej z mimoriadne jemných, náhodne položených polypropylénových vlákien. Polypropylén je lacný polymér, ktorý je hydrofóbny, takže je ťažké prejsť vlhkosťou. Fleece sa vyrába procesom fúkania za tepla, čo je forma vytláčania (pozri zvýrazňovacie políčko nižšie).

Vrstva masky tvárou v tvár chráni pokožku a zadržiava vlhkosť zo vzduchu, ktorý dýchame. Vonkajšia vrstva (najmä maska typu IIR) chráni pred vonkajšími kvapôčkami a postriekaním. Chirurgické masky často tesne nesedia na lícach, a preto pri nádychu časť vzduchu prúdi nefiltrovaná vedľa masky.

V dolnej časti obrázka je vidieť zväčšenie troch vrstiev chirurgickej masky. Fúkané rúno v strede je najhustejšie, ale zjavné otvory vo vonkajších vrstvách nie sú len prázdnymi priestormi. S efektom filtra pomáhajú aj elektrostatické efekty. To znamená, že častice, ktoré by mohli preniknúť do pórov kvôli svojej veľkosti, tiež priľnú k tkanine a sú zadržané. Obrázok: Redakčný tím SimplyScience

Vytláčanie - bežná metóda pri spracovaní plastov

Plastové výrobky sa často formujú pomocou extrúzie. Za týmto účelom sa polymér skvapalní a potom pretlačí cez dýzu, ktorej prierez má požadovaný tvar. Polymér si pri vytvrdzovaní zachováva tento tvar.

Teplota a typ plastu ovplyvňujú viskozitu hmoty počas pretláčania, t. J. Či je tekutejšia alebo húževnatejšia ako med. Pre rúno v maske je plastový polypropylén vyrobený ešte viac „tekutejší“ ako voda. Môžete ho teda enormne roztiahnuť a súčasne vháňať horúci vzduch, aby ste získali tisíce mimoriadne jemných vlákien s priemerom 0,5 až 10 mikrometrov. Tieto sa zamotajú a nanášajú sa ako tenká vrstva látky na valčeky. Tento materiál má vysoký filtračný efekt a stále vám umožňuje dýchať za ním.

Respirátor FFP3 s ventilom pre ľahší výdych. Chráni nositeľa pred patogénmi a inými škodlivými látkami vo vzduchu. Ak je však osoba nosiaca masku nákazlivá, ľudia v jej okolí nie sú chránení, pretože vzduch, ktorý dýchajú, sa uvoľňuje nefiltrovaný cez ventil. Obrázok: Wikimedia Commons

Respirátory FFP

Masky FFP (anglicky: Face Filtering Piece) sú k dispozícii aj v rôznych triedach ochrany od FFP1 do FFP3. Na rozdiel od chirurgických masiek neobsahujú iba jednu, ale tri vrstvy roztaveného rúna. Masky FFP filtrujú tuhé častice (napríklad potenciálne toxický kovový prach), ako aj kvapaliny a aerosóly. Preto sa používajú aj v biomedicínskom výskume na ochranu pred patogénmi, ktoré by mohli byť suspendované vo vzduchu. Spravidla ich používa iba zdravotnícky personál, ktorý sa stará o pacientov s vysoko nákazlivými chorobami. Tieto masky musia byť nasadené opatrne, aby boli tesné a bránili dýchaniu, aby ich nebolo možné neustále nosiť. Preto existujú masky FFP s ventilom na uľahčenie výdychu, ktoré zase nechránia okolie nositeľa pred vzduchom, ktorý dýcha. Masky FFP sa používajú iba raz.

Čo tak vlastnoručne šité látkové masky?

Empa pomohla vypracovať odporúčania týkajúce sa výroby umývateľných textilných masiek. Obrázok: EMPA

Počas pandémie COVID-19 sa objavili najrôznejšie formy domácich masiek, známe aj ako „komunitné masky“. Je lepšie aspoň niečím zakryť svoju tvár, ako vôbec? Odborníci sú rozdelení. Pracovná skupina federálnej vlády COVID-19 vyvinula odporúčania, ktoré definujú aspoň minimálne požiadavky na priemyselne vyrábané textilné masky (napr. Filtrovanie najmenej 70% kvapôčok a aerosólov do veľkosti 1 mikrometra, dostatočná priepustnosť vzduchu, prispôsobivosť pre rôzne. Tvary a veľkosti tváre, umývateľnosť). Takéto látkové masky len ťažko chránia samotného nositeľa (z rovnakých dôvodov ako chirurgické masky), ale do istej miery mu bránia v rozširovaní potenciálne nákazlivých kvapôčok vo svojom prostredí.

Masky nie sú všetko!

Na testovanie filtračného účinku ochranných masiek sa používajú umelé, farebné aerosóly. Obrázok: EMPA