Koruyucu donanım sınıfındaki maskeler genellikle 5 katmandan oluşan non-woven (dokumasız) kumaşların, çeşitli yöntemlerle birleştirilmesi ile oluşur. Üretimleri, özel makineler ve teknik bilgi gerektirir. Maske, solunum yolunu (tam yüz maskesi ise gözleri) örten parça olup bu kısım yüze oturarak kapalı bir alan oluşturur, hava girişi sadece belli filtre alanlarından gerçekleşir. Filtre taşıyan bir maske üzerinde bulunan parçacık filtreleri ortamdaki parçacıkları havadan ayırarak çalışır ve sadece parçacıklardan kaynaklanan tehditlere karşı koruma sağlar. Solunum maskelerinin, 0,3 mikron (300 nm) ve daha büyük partiküllerin filtrelenmesindeki verimliliklerine göre standardizasyonu sağlanır. Farklı solunum cihazlarının 0.3 mikron (300 nm) ve daha büyük partikülleri filtreleme kapasiteleri, FFP1'de en az %80, FFP2'de en az %94, N99 & FFP3'de en az %99,95 orandadır. Maske tasarımına esas olan lif ve partikül madde ilişkisinde, akışkanlar mekaniğinin kuralları geçerlidir. Elimizdeki maskeler düz bir elek gibi filtreleme yapmazlar, buna ek olarak farklı mekanizmalar vardır. Nano partiküllerin tutulması daha büyük boyutlardaki parçacıkların tutulmasına göre daha kolaydır. Hava geçirgenliğinde ve filtre yüzeylerinde Nonwoven (dokumasız yüzey) kumaşlar tercih edilir. Nonwoven kumaşların hammaddesi genel olarak su ile tepkime vermeyen polipropilendir (PP). Bunun yanında naylon-6 lifleri, poliakrilonitril nanolifleri, vb. son çalışmalarda ise poli-laktik asit (PLA), polivinil alkol (PVA), Polieterimid (PEI) katmanlı lifli yapıları bu alanlarda karşımıza çıkmaktadır. Polimerik liflerin hazırlanmasında elektro eğirme işlemi – bir lif üretim tekniği olarak düşük maliyetli, kullanışlı, kolayca yönetilebilir ve geniş malzeme kullanım aralığı ile fiberlerin ve nano liflerin hazırlanması için çok yönlü bir yöntemdir. Oluşturulan lif çapları, yapıları, iç düzenlemesi bu yöntem ile kontrol edilebilir. Liflerin çapları, filtrelerin filtreleme verimliliği üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Nano ölçekte lif çaplarına sahip fiberler, dikkate değer spesifik yüzey alanı ile ultra ince/küçük parçacıkları yüksek verimde yakalayabilmektedir. Bu çalışmada polimetil metakrilat, etil selüloz, Poli vinilidin florür vb. polimer liflerin elektro eğirme yöntemleri kullanılarak farklı çaplarda ve uzunluklarda üretimi ve sonrasında çeşitli işlemleri (modifikasyonları) ile oluşan yapıda hava filtreleme performansları ölçümleri gravimetrik olarak yapılmıştır. İnsan sağlığına zararlı olmayan lifler tercih edilmiş ve hava akış direnci dikkate alınmıştır. Yapılan çalışmalar mikroskop görüntüleri (SEM), aeresol tutma testleri (NaCl, KCl) ve çeşitli analitik yöntemler ile (XRD, Zetasizer vb.) desteklenmektedir. Hazırlanan polimer karışımları ile üretilen liflerden %50 PMMA- %50 PVDF, içerikli lifin Fe2O3 (<50 nm partikül boyutu) tutma performansı %76,50 verimlilikle sonuçlanmıştır. PMMA - PVDF - EC (%33) karışımından üretilen liflerin aynı boyuttaki Fe2O3 tutması 15 dakika işlem sonrası %83,4 verimlilikle sonuçlanmıştır. Hazırlanan polimer karışımları nano boyutlu tozların filtrasyonu için gelecek vaat eden sonuçlar sergilemiştir. (Bu çalışma 1. sırada yer alan yazarın doktora tezinden üretilmiştir.)
Anahtar Kelimeler: Nano-Mikro Parçacıklar, Nano-Mikro Filtreler, Elektro-Eğirme Yöntemi, Solunum Koruyucu Ekipmanlar
|
