Effect of Temperature, Simulated Breathingand Storage Conditions on the Filtration Efficiency of Biodegradable Bioactive Filters

In the case of exposure to inhalation of pathogenic microorganisms, it is necessary to use filtering respiratory protective equipment (FRPE). When this problem concerns the sphere of non-professional use it is important to ensure the disposal of waste equipment in an environmentally safe way. The use of biodegradable nonwovens with biocidal properties in the construction of FRPE could be a good solution to this problem as their degradation time is short in comparison with traditionally used polypropylene. Bioactivity of the nonwoven would ensure the elimination of biological contaminants collected within the filtering material. However, due to the biodegradability, the properties of such materials might change during use. At the same time there are no testing procedures allowing the evaluation of protective parameter changes during the use and storage of FRPE made of biodegradable polymers. The aim of this study was to determine the effect of temperature, simulated breathing and storage conditions on the filtration efficiency of biodegradable bioactive filters prepared by melt-blowing from poly(lactic) acid polymer modified with biocidal agent. The results showed that elevated temperature greatly affects the filtration efficiency of biodegradable filters. A statistically significant decrease in the filtration efficiency after breathing simulation and storage was also observed.

W przypadku narażenia na wdychanie drobnoustrojów chorobotwórczych konieczne jest stosowanie filtrującego sprzęt ochrony układu oddechowego (ang. FRPE). Ponadto, gdy problem ten dotyczy sfery pozazawodowej ważne jest zapewnienie utylizacji zużytego sprzętu w sposób bezpieczny dla środowiska. Zastosowanie biodegradowalnych włóknin o właściwościach biobójczych do konstrukcji sprzętu może być dobrym rozwiązaniem tego problemu. Bioaktywność włókniny zapewni także eliminację zanieczyszczeń biologicznych odłożonych w czasie użytkowania sprzętu w materiale filtracyjnym. Konieczne jest jednak zbadanie czy ze względu na wrażliwość materiałów biodegradowalnych na warunki środowiska ich właściwości nie ulegają zmianie podczas używania sprzętu. Celem prezentowanych badań było określenie wpływu temperatury, symulowanego oddychania i warunków przechowywania na skuteczność filtracji biodegradowalnych bioaktywnych włóknin melt-blown z poli(kwasu mlekowego) modyfikowanych środkiem biobójczym. Włókniny były przechowywane przez 8 godzin w temperaturze 30, 40 i 50°C. Cykle oddechowe były stymulowane za pomocą sztucznych płuc z nawilżaczem. Zmiany skuteczności filtracji mierzono po każdym z pięciu dni symulacji. Aby ocenić wpływ przechowywania włóknin na ich skuteczność wyznaczano wskaźnik penetracji po 4, 10 i 14 dniach od daty ich produkcji. Wyniki wykazały, że podwyższona temperatura w znacznym stopniu wpływa na skuteczność filtracji biodegradowalnych włóknin filtracyjnych. Wynika to z destrukcji tworzywa włókien PLA, co pokazano na obrazach SEM. Zaobserwowano również statystycznie istotny spadek skuteczności filtracji włóknin po symulacji oddychania i przechowywaniu.