Респираторная защита: Проверка самовсасывающих фильтрующих респираторов от частиц
Респираторная защита: Проверка самовсасывающих фильтрующих респираторов от частиц
Введение
Самовсасывающие фильтрующие респираторы от частиц (СФР) являются широко применяемым средством индивидуальной защиты органов дыхания (СИЗОД) для предотвращения вдыхания вредных аэрозолей (пыль, дым, туман, биоаэрозоли). Их эффективность и безопасность напрямую зависят от качества изготовления и соответствия заявленным характеристикам. Проведение стандартизированных испытаний – неотъемлемая часть обеспечения надежности этих средств защиты. Данная статья посвящена ключевым аспектам лабораторных испытаний СФР.
1. Объекты испытаний
Объектами испытаний являются сами респираторы в собранном виде, готовые к применению, а также их ключевые компоненты:
- Полнолицевые, полумасочные или четвертьмасочные респираторы: Вся конструкция в целом, включая оголовье, клапанную систему и корпус с фильтрующими элементами.
- Фильтрующие элементы (фильтры, фильтрующие полумаски):
- Фильтры (сменные картриджи, фильтрующие вставки) классов защиты FFP1, FFP2, FFP3 (или P1, P2, P3 в зависимости от стандарта), предназначенные для улавливания частиц.
- Несменные фильтрующие элементы, интегрированные в корпус респиратора (например, в складных моделях).
- Клапанная система: Клапаны вдоха и выдоха, проверяемые на герметичность и сопротивление потоку воздуха.
- Элементы крепления (оголовье): Ленты, пряжки, элементы регулировки на предмет прочности, эластичности и надежности фиксации.
- Материалы: Материалы лицевой части (силикон, термопластичные эластомеры), материалы уплотнительного валика (пеноматериалы, резина), материалы фильтрующего слоя (электретный материал, стекловолокно, синтетические волокна).
Важным аспектом является тестирование как новых изделий, так и изделий после искусственного старения (для оценки устойчивости к условиям хранения и эксплуатации).
2. Область испытаний
Испытания охватывают проверку следующих ключевых характеристик СФР, регламентируемых национальными и международными стандартами (такими как ГОСТ Р 12.4.191-2011, ГОСТ Р 12.4.294-2013, ГОСТ 12.4.041-2001 (СИЗОД. Общие технические требования), EN 149:2001+A1:2009):
- Эффективность фильтрации (Проникание аэрозоля): Основной параметр, определяющий способность фильтра удерживать частицы определенного размера и концентрации. Измеряется процент частиц, прошедших через фильтрующий материал и/или через зазоры между лицевой частью и лицом (суммарное проникание).
- Сопротивление дыханию: Сопротивление потоку воздуха при вдохе и выдохе. Высокое сопротивление приводит к дискомфорту и повышенной нагрузке на пользователя. Проверяется сопротивление фильтрующего материала и сопротивление клапанов.
- Герметичность клапанов: Оценка степени подтекания нефильтрованного воздуха через клапаны выдоха (и вдоха, если они есть) в различных условиях.
- Прочность и надежность элементов крепления: Испытание на прочность лямок оголовья при статической нагрузке и после циклического натяжения.
- Внутреннее объемное пространство: Проверяются требования к минимальному объему под маской.
- Поле зрения: Оценка степени ограничения обзора пользователя.
- Биологическая совместимость материалов: Оценка гипоаллергенности и отсутствия раздражающего действия материалов, контактирующих с кожей (обычно подтверждается документально).
- Устойчивость к механическим воздействиям (для некоторых тестов): Оценка сохранения защитных свойств после имитации падения или умеренного удара.
- Устойчивость к условиям окружающей среды (климатические испытания): Проверка сохранения характеристик после воздействия экстремальных температур и влажности (в рамках требований стандартов).
3. Методы испытаний
Методы испытаний строго регламентированы соответствующими стандартами и подразделяются на лабораторные (объективные) и субъективные:
-
3.1. Лабораторные методы (объективные):
- Испытание на проникание твердых частиц (NaCl-аэрозоль): Генерация аэрозоля хлорида натрия (средне-массовый диаметр ~0.6 мкм) в испытательной камере. Аэрозоль подается к лицевой части респиратора, надетой на испытательный манекен (голову). Концентрация аэрозоля до и после респиратора измеряется с помощью спектрометров или оптических счетчиков частиц. Рассчитывается коэффициент проникания и эффективность фильтрации. Проводится как для самого фильтрующего материала, так и для респиратора в сборе для оценки суммарного проникания (через фильтр + через зазоры).
- Испытание на проникание жидких частиц (парафиновое масло): Аналогично испытанию с NaCl, но используется аэрозоль парафинового масла (диапазон размеров частиц обычно шире, включая более крупные капли). Важно для оценки защиты от масляных туманов.
- Измерение сопротивления дыханию: Используется установка, имитирующая дыхание пользователя с заданными объемом и частотой дыхания. Датчики давления измеряют перепад давления (сопротивление) на вдохе через фильтр и на выдохе через клапан выдоха. Измерения проводят при постоянных заданных объемных расходах воздуха.
- Испытание клапанов на герметичность:
- Клапан выдоха: Лицевую часть с заклеенными фильтрами надевают на манекен. Внутрь подается избыточное давление воздуха. Измеряется утечка через клапан.
- Клапан вдоха (если применимо): Фильтры заклеиваются, на клапан вдоха подается вакуум (отрицательное давление), измеряется утечка через клапан.
- Испытание прочности оголовья: Лямки оголовья нагружаются статической силой, определенной стандартом (например, 10 Н для каждой лямки в течение определенного времени), проверяется отсутствие разрыва или необратимой деформации. Также проводятся циклы натяжения-ослабления для имитации многократного надевания.
- Измерение внутреннего объема: Методом вытеснения жидкости или с помощью объемомера на манекене соответствующего размера.
- Климатические испытания: Респираторы выдерживаются в климатических камерах при заданных температурах (высоких и низких) и влажности в течение установленного времени перед проведением основных испытаний (проникания, сопротивления).
-
3.2. Субъективные методы (проводятся с участием людей):
- Оценка удобства посадки и комфорта: Ношение респиратора испытателями в различных условиях для выявления дискомфорта, натирания, оценки легкости надевания/снятия и регулировки.
- Оценка инструкции по применению: Проверка понятности и полноты информации для пользователя.
4. Испытательное оборудование
Для проведения испытаний СФР используется специализированное оборудование:
- Генераторы аэрозолей:
- Для твердых частиц (NaCl): Распылительные генераторы с последующим высушиванием и нейтрализацией заряда частиц (Диффузионные сушилки, нейтрализаторы Кр-85).
- Для жидких частиц (Парафиновое масло): Генераторы типа Laskin Nozzle или аналоги, создающие стабильный масляный туман.
- Испытательная камера: Герметичная камера для размещения манекена с надетыми респираторами, обеспечения равномерного распределения и контроля концентрации аэрозоля.
- Испытательные манекены (головы): Стандартизированные манекены из неупругого материала (металл, твердый пластик), представляющие типовые размеры лица (малый, средний, большой).
- Аэрозольные спектрометры / Оптические счетчики частиц (OPC): Приборы для измерения концентрации и распределения частиц по размерам перед респиратором и под маской (за респиратором).
- Установка для измерения сопротивления дыханию:
- Насос или сильфон, создающий синусоидальный или постоянный поток воздуха с заданными параметрами (обычно 30 л/мин и 95 л/мин для вдоха).
- Датчики дифференциального давления (манометры) для измерения перепада давления на фильтрующем элементе и клапане выдоха.
- Расходомеры для контроля и поддержания постоянного воздушного потока.
- Установка для испытания клапанов: Вакуумная система или компрессор, источник заданного давления/вакуума, датчики давления и расходомеры для измерения утечек.
- Установка для испытания прочности оголовья: Испытательная машина или набор грузов для создания статической нагрузки, а также механизм для циклического натяжения.
- Климатические камеры: Камеры, способные поддерживать заданные температуры (например, -30°C, +70°C) и влажность в течение требуемого времени.
- Калибровочное оборудование: Эталонные датчики давления, расхода, генераторы эталонных аэрозолей для регулярной поверки и калибровки основного испытательного оборудования.
Заключение
Комплексные лабораторные испытания самовсасывающих фильтрующих респираторов от частиц, проводимые в соответствии с требованиями стандартов на специфицированном оборудовании, являются критически важным этапом в подтверждении их защитных свойств, безопасности и надежности. Результаты испытаний гарантируют, что респиратор, попадающий к пользователю, способен эффективно фильтровать вредные аэрозоли, обеспечивать приемлемое сопротивление дыханию и надежно защищать здоровье в заявленных условиях применения. Постоянное совершенствование методик испытаний и оборудования способствует повышению уровня защиты работников, подвергающихся воздействию воздушных загрязнений.
