Bevezetés
A SARS-CoV-2 koronavírus világméretű elterjedése óta a száj-orr-gégészet a mindennapi életünk részévé vált. Kezdetben kendőket, sálakat és szövetmaszkokat használtak a mindennapi életben, de a vírus gyors terjedése miatt ezeket felváltották az orvosi maszkok, például a sebészeti vagy FFP2 maszkok. A száj-orr-védő felhelyezése után folyamatosan a viselője be- és kilégzési légzési áramlásában van. Különösen a kilégzési légzési áramlás szinte telített, kilégzéskor 98%-os páratartalommal [1]. Ennek következtében a maszk anyaga folyamatosan nedvesedik, ami csökkenti a szűrő funkcióját. Továbbá a nedves környezet elősegíti a káros baktériumok és gombák elszaporodását a szűrőanyagon belül, és a maszkot viselők számára fertőző légúti megbetegedésekhez vezethet [2].
A következőkben a száj-orrvédő nedvességfelvételének számszerűsítését vizsgáljuk a felhasznált anyag függvényében és a német törvényes balesetbiztosítás [3] szerint a félmaszkok ajánlott viselési idejét követve. Ebből a célból mintát készítettek egy szövetből és egy FFP2 maszkból is. A szövetről az FFP2 maszkra való áttérés miatt a szerkezet egyrétegű pamutszövetről többrétegű vliesre változik. Változó relatív páratartalom mellett végzett termogravimetriás mérésekkel jellemezzük a különböző maszktípusok lehetséges nedvességfelvételét.
Mérési feltételek
A vizsgálatokhoz egy STA 449 F3 Jupiter® rézkemencével ellátott MHG 100 páragenerátorhoz csatlakoztattuk. Az egyes maszkanyagokból (10 mm x 10 mm) mintákat készítettünk a középső részből (1. ábra), és a tömegváltozások meghatározásához a Pt/Ir-hálóra (2. ábra) helyeztük. E mintatartó segítségével a STA-ban termogravimetriás méréseket lehet végezni. Endo- és ExotermikusEgy mintaátalakulás vagy reakció exoterm, ha hő keletkezik.exotermikus hatásokat nem rögzítünk. Továbbá a próbatesteket úgy igazítottuk ki, hogy a maszk belső oldala a nedvességáramlás felé nézzen, így utánozva a valós üzemi körülményeket.
A részletes mérési feltételeket az 1. táblázat tartalmazza.
A hőmérsékleti programot a Münsteri Alkalmazott Tudományok Egyetemének az FFP2 maszkok újrafelhasználhatóságára vonatkozó vizsgálatai alapján állították össze. A mérési program a 2. táblázatban szereplő hőmérsékleti program 5 ciklusát tartalmazta.
Táblázat: Mérési feltételek
| Paraméter | Ruhaanyag Maszk | FFP2 maszk |
| A minta tömege | 16.313 mg | 19.921 mg |
| Kemencében | Réz | |
| Mintatartó | TG mintatartó, Pt/Ir 10 nettó | |
| Gáz atmoszféra | Nitrogén | |
| Gázáramlás | 20 ml/perc | |
| Tartozék | MHG páragenerátor | |
2. táblázat: A mérések hőmérsékleti programja és páratartalom-beállítása
Mérés szegmensek | Hőmérséklet | Relatív páratartalom | Idő |
1 | 32°C | 40% | 60 perc |
2 | 32°C | 90% | 60 perc |
3 | 32°C | 40% | 60 perc |
4 | 32°C → 80°C (10 K/min) | 40% → 2.6% | - |
5 | 80°C | 2.6% | 60 perc |
6 | 80°C → 32°C (10 K/min) | 2,6 % → 40 % | - |
Mérési eredmények
A 3. ábra a hőmérséklet és a relatív páratartalom függvényében kapott TGA-görbéket mutatja a szövet és az FFP2 maszkok mintáira. Mindkét minta esetében a növekvő relatív páratartalom hatására tömegnövekedés figyelhető meg, a szövetminta (fekete) esetében lényegesen nagyobb tömegnövekedést mutatva, mint az FFP2 maszk esetében (zöld).
Ha részletesebben megvizsgáljuk a szövetmaszk mintájának TGA-eredményeit (4. ábra), akkor a relatív páratartalom 40%-ról 90%-ra történő növekedését követően 32°C-on átlagosan 8%-os tömegnövekedés mutatható ki. Ezt a minta vízadszorpciója okozza. Amikor a relatív páratartalom ezt követően 40%-ra csökken, legfeljebb 0,75%-os maradék terhelés marad. A szövetmaszk ezen abszorpciós és deszorpciós viselkedése az elvégzett 5 ciklus során reprodukálható és reverzibilis.
Összehasonlításképpen az 5. ábra az FFP2 maszk mintájára kapott TGA-görbét mutatja be. A szövetmaszkhoz hasonlóan ez az anyag is tömegnövekedést mutat, amint a relatív páratartalmat 32°C-on 80%-ra növeljük. A tömegnövekedés azonban lényegesen kisebb, mindössze 0,2% körüli. A relatív páratartalom 40%-ra csökkentése biztosítja az elnyelt nedvesség teljes felszabadulását. A szövetmaszkkal ellentétben az FFP 2 maszkmintánál a maradék terhelés nem mutatható ki egyértelműen. Ennek eredményeképpen még a hőmérséklet 80°C-ra történő emelése sem okoz további jelentős tömegváltozást.
Összefoglaló
STA 449 összekapcsolása F3 Jupiter® rézkemencével felszerelt páragenerátorral való összekapcsolása lehetővé teszi, hogy részletes betekintést nyerjünk a legkülönbözőbb minták tömegváltozásába a változó nedvességtartalom függvényében. Miközben száj-orrvédőt visel, folyamatosan ki van téve a nedves légzőlevegőnek. A különböző nedvességtartalom-szintek melletti tömegváltozás vizsgálatával következtetéseket lehet levonni az egyes maszkanyagok abszorpciós képességéről vagy maradék nedvességterheléséről. Az eredmények egyértelműen azt mutatják, hogy a szövetmaszk lényegesen nagyobb mennyiségű nedvességet szív fel, mint az FFP2 maszk, és a nedvességtartalom csökkentése után is maradványterhelést mutat. Az FFP2 maszk alacsony terhelése valószínűleg a különböző rétegekkel, valamint az FFP2 maszkban használt anyagokkal magyarázható. Lehetséges, hogy az egyes rétegek eltérő tulajdonságokkal rendelkeznek a nedvességgel való reakciójuk tekintetében. Ez a jellemzés azonban további vizsgálatokat igényel.
A szövetmaszk-minta erősebb nedvességbehatolást mutat, amely csak megemelt tárolási hőmérsékleten szabadul fel teljes egészében. A 80 °C-os hőmérsékleten történő kezelés tehát biztosítja a maszk teljes száradását, és megakadályozza a baktériumok és/vagy gombák terjedését a szöveten belül.