Внутрішня робота маски - SimplyScience
Захист рота і носа, який також називають просто "маскою", все частіше носять у Німеччині в результаті пандемії коронавірусу. У громадському транспорті маски будуть обов’язковими по всій Швейцарії з 6 липня 2020 року. З чого насправді виготовляються різні типи масок і чим вони відрізняються?
Захист рота і носа все частіше спостерігається в Європі з пандемії коронавірусу 2020 року. Зображення: Микола Роменський
В результаті пандемії COVID-19 суворі гігієнічні заходи набули абсолютно нового значення - і раптом ви можете побачити людей у громадських місцях із захистом порожнини рота та носа перед обличчями, які раніше носили лише медичні працівники. Зараз тут також поширюється те, що давно поширене в деяких азіатських країнах: захисна маска як засіб запобігання розповсюдженню вірусів і тим самим захист населення від зараження.
Коли ми чхаємо і кашляємо, але також коли говоримо, ми виділяємо невеликі крапельки, які віруси та бактерії можуть нести з собою. Ці краплі можуть мати розмір 10–100 мікрометрів або навіть потрапляти в повітря у вигляді навіть більш дрібних зважених частинок (аерозолів). Чим менше частинки, тим довше вони плавають у повітрі, не опускаючись. Зображення: Wikimedia Commons
Є маски та маски
Існують різні типи масок, і кожна категорія має різний рівень ефективності. Який із них використовуватиметься, залежить від передбачуваного використання, а також від вартості та наявності захисного матеріалу. Тому дослідник у біотехнологічній лабораторії, лікар, який безпосередньо контактує з хворим, або сімейний чоловік, який здійснює покупки, не буде вибирати однаковий тип захисної маски.
Хірургічні маски, які також називають гігієнічними масками або засобами захисту рота та носа
В даний час цей тип маски можна побачити найчастіше, переважно білого або світло-блакитного кольору. Хірургічні маски призначені для захисту навколишнього середовища власника. Оскільки вони сконструйовані таким чином, що вони стримують дрібні крапельки та аерозолі, які виникають при чханні, кашлі або навіть диханні і які можуть містити патогени.
Комерційна гігієнічна маска. Зображення: редакційна команда SimplyScience
Якість фільтра цих масок визначається і контролюється за допомогою тесту, в якому вони розпорошуються аерозолем, що містить бактерії, частинки яких мають розмір приблизно 3 мікрометри. Хірургічні маски типу I утримують понад 95% частинок такого розміру, типу II та IIR навіть> 98%. Однак, як тільки маска змочується повітрям, яким ви дихаєте, що трапляється після періоду безперебійного носіння, вона втрачає свою ефективність. Тому рекомендується регулярно міняти гігієнічні маски.
Хірургічні маски складаються з трьох шарів. Усі шари сприяють захисному ефекту, але власне фільтруючий шар - це той, що знаходиться посередині. Він складається з нетканого полотна, виготовленого з надзвичайно тонких, хаотично покладених поліпропіленових волокон. Поліпропілен - це недорогий полімер, який є гідрофобним, тому вологи важко проходити. Фліс виготовляють із застосуванням способу розплавлення, форми екструзії (див. Вікно висвітлення нижче).
Лицьовий шар маски захищає шкіру і утримує вологу від повітря, яким ми дихаємо. Зовнішній шар (особливо маски типу IIR) захищає від зовнішніх крапель та бризок. Часто хірургічні маски не щільно прилягають до щік, саме тому частина повітря тече нефільтровано поруч із маскою при вдиху.
У нижній частині малюнка видно збільшення трьох шарів хірургічної маски. Розплавлене руно посередині найщільніше, але видимі отвори у зовнішніх шарах - це не просто порожні місця. Електростатичні ефекти також допомагають з ефектом фільтра. Це означає, що частинки, які через свої розміри можуть проникнути в пори, також прилипають до тканини і затримуються. Зображення: редакційна команда SimplyScience
Екструзія - поширений метод переробки пластмас
Пластикові вироби часто формуються за допомогою екструзії. Для цього полімер зріджується, а потім пресується через сопло, перетин якого має потрібну форму. Полімер зберігає цю форму в міру затвердіння.
Температура та тип пластику впливають на в’язкість маси під час екструзії, тобто вона більш рідка чи жорстка, як мед. Для руна в масці пластиковий поліпропілен робиться навіть більш «рідким», ніж вода. Таким чином, ви можете надзвичайно розтягнути його і одночасно вдути гаряче повітря, щоб отримати тисячі надзвичайно тонких волокон діаметром від 0,5 до 10 мікрометрів. Вони заплутуються і відкладаються у вигляді тонкого шару тканини на роликах. Цей матеріал має високий фільтруючий ефект і все ще дозволяє дихати за ним.
Респіратор FFP3 з клапаном для полегшення видиху. Він захищає власника від патогенних мікроорганізмів та інших шкідливих речовин у повітрі. Однак якщо людина, яка носить маску, заразна, люди навколо неї не захищені, оскільки повітря, яким вони дихають, випускається нефільтрованим через клапан. Зображення: Wikimedia Commons
Респіратори FFP
Маски FFP (англ.: Face Filtering Piece) також доступні в різних класах захисту від FFP1 до FFP3. На відміну від хірургічних масок, вони містять не просто один, а три шари розплавленого флісу. Маски FFP фільтрують тверді частинки (наприклад, потенційно токсичний металевий пил), а також рідини та аерозолі. Тому їх також використовують у біомедичних дослідженнях для захисту від патогенних мікроорганізмів, які можуть бути суспендовані в повітрі. Загалом, ними користується лише медичний персонал, який доглядає за хворими на дуже заразні захворювання. Ці маски слід надягати обережно, щоб вони були щільними та перешкоджали диханню, щоб їх не можна було носити постійно. Ось чому існують маски FFP з клапаном для полегшення видиху, які в свою чергу не захищають оточення власника від повітря, яким вони дихають. Маски FFP використовуються лише один раз.
А як щодо самошивних тканинних масок?
Empa допомогла розробити рекомендації щодо виробництва тканинних масок, що миються. Зображення: EMPA
Під час пандемії COVID-19 з'явилися всілякі форми домашніх масок, також відомих як "спільні маски". Чи краще принаймні закрити обличчя чимось, а не зовсім? Експерти розділилися. Федеральна робоча група COVID-19 розробила рекомендації, що визначають принаймні мінімальні вимоги до тканинних масок, що виготовляються промисловим способом (наприклад, фільтрування щонайменше 70% крапель та аерозолів розміром до 1 мікрометра, достатня повітропроникність, пристосованість для різних типів Форми та розміри обличчя, миття). Такі тканинні маски навряд чи захищають власника (з тих самих причин, що і при хірургічних масках), але певною мірою заважають їм розповсюджувати потенційно заразні краплі в своєму оточенні.
Маски - це не все!
Штучні кольорові аерозолі використовуються для перевірки фільтруючого ефекту захисних масок. Зображення: EMPA