Zo werken de mechanismen achter een fijnstoffilter voor adembescherming

Een fijnstoffilter wordt vaak vergeleken met een zeef. Zijn de gaatjes van de zeef 1 mm groot, dan zullen alle deeltjes kleiner dan 1 mm doorgelaten worden. Toch filteren bepaalde fijnstoffilters, zoals de P3 filterpatronen van Sundström, deeltjes die kleiner zijn dan dat kleinste gaatje van 1 mm. Hoe dat mogelijk is, leggen we graag aan je uit.

Elektrostatische en mechanische filters

Fijnstoffilters zijn er in elektrostatische en mechanische uitvoeringen. De elektrostatische uitvoeringen vangen deeltjes op doordat het filtermateriaal statische geladen is. Net zoals een statisch geladen stuk pvc buis dat papiersnippers aantrekt. Nadeel van dit filtermateriaal is dat de statische lading sterk schommelt door allerlei invloeden zoals temperatuur, vochtigheidsgraad, luchtsnelheid, ouderdom van het filter en de hoeveelheid opgevangen stof. Elektrostatisch filtermateriaal wordt veelal gebruikt in wegwerpmaskers en filterpatronen in budget halfmaskers. Mechanische uitvoeringen werken heel ander. Vergelijk het met een soort zeef, waarbij die zeef ook in staat is om deeltjes op te vangen die eigenlijk door de kleinste gaatjes zouden glippen. Om te begrijpen hoe dat nu kan, nemen we een kijkje binnenin zo’n mechanisch filter.

De vier principes van een mechanisch fijnstoffilter

De werking van een mechanisch filter is gebaseerd op vier principes:

A – Opsluiting:

Als een deeltje te groot is om tussen de vezels door te bewegen wordt het opgesloten en opgevangen. Hoe meer deeltjes opgesloten worden hoe nauwer de ruimte tussen de vezels en efficiënter het filter wordt. Vergelijk het met een zeef die steeds voller raakt.

B – Traagheid:

Afhankelijk van de vorm, afmeting en dichtheid van het deeltje heeft het een bepaalde traagheid. De koers van een klein zwaar deeltje in een luchtstroom zal minder snel veranderen dan dat van een groot licht deeltje. Als een luchtstroom van koers verandert, “vliegt” het deeltje rechtdoor en botst het tegen het filtervezel. Het wordt afgeremd en opgevangen.

C – Interceptie:

Als deeltjes door de mazen van het filtermateriaal passeren raken ze zijdelings de vezels van het filtermateriaal aan. Dat zorg ervoor dat ze afgeremd en opgevangen worden.

D – Diffusie:

Ultra kleine deeltjes maken onregelmatige bewegingen omdat ze continu tegen luchtmoleculen aan botsen. Omdat ze de luchtstromen door het filter niet volgen, botsen ze tegen de vezels van het filtermateriaal en worden ze geremd en opgevangen. Dat zorgt ervoor dat ultra kleine deeltjes, zoals nanodeeltjes, ook opgevangen worden.

Zestien keer beter dan de norm minimaal voorschrijft

De combinaties van deze mechanismen geven een bepaalde curve met op de horizontale as de deeltjesgrootte en op de verticale as de filterefficiëntie. De deeltjesgrootte waar de efficiëntie het laagst is wordt MPPS genoemd en staat voor Most Penetrating Particle Size, ofwel meest penetrerende deeltjes grootte. Voor de SR 510 en SR 710 P3 filters van Sundström is dat 0,4 µm (0,0004 mm) bij een bepaalde maximale luchtstroom. De efficiëntie voor die deeltjesgrootte is bij de Sundström filters 99,997%, wat al ruim 16x beter is dan de Europese norm voor P3 filters als minimum voorschrijft. Deeltjes groter en kleiner worden dus nog efficiënter gefilterd!

Sundström test elk fijnstoffilter op de MPPS. Pas wanneer de filter efficiëntie voldoet aan de eigen norm van 99,997% (16x beter dan de EU norm voor P3) verlaat het filter de fabriek.