Zo werken de mechanismen achter een fijnstoffilter voor adembescherming

Een fijnstoffilter wordt vaak vergeleken met een zeef. Zijn de gaatjes van de zeef 3 mm groot, dan zullen alle deeltjes kleiner dan 3 mm doorgelaten worden. Toch filteren bepaalde fijnstoffilters, zoals de P3 filterpatronen van Sundström, deeltjes die kleiner zijn dan dat kleinste gaatje van 3 mm. Hoe dat mogelijk is, legt specialist adembescherming Jan Willem de Winter uit.

Elektrostatische en mechanische filters

Fijnstoffilters worden onderscheiden in elektrostatische en mechanische types. De elektrostatische types vangen deeltjes op doordat het filtermateriaal een statische lading heeft. Net zoals een statisch geladen stuk pvc buis, 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 gebruikt in wegwerpmaskers en filterpatronen in goedkopere halfmaskers. Mechanische types werken als een soort zeef, waarbij ze toch in staat zijn om deeltjes op te vangen die theoretisch wel door de kleinste mazen zouden kunnen gaan. Om te begrijpen hoe dat nu kan, nemen we een kijkje in zo’n filter.

De vier principes van een mechanisch filter

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.

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. Een belangrijk mechanisme wat zorgt voor het filteren van ultra kleine deeltjes zoals nanodeeltjes.

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 filter efficiëntie. De deeltjesgrootte waar de efficiëntie het laagst is wordt MPPS genoemd en staat voor Most Penetrating Particle Size, ofwel meest penetrerende deeltjes grootte. Voor onze SR 510, SR 610 en SR 710 P3 filters van Sundstrom dat 0,4 µm bij een bepaalde maximale luchtstroom. De efficiëntie voor die deeltjesgrootte is bij onze filters 99,997%, wat al ruim 16x beter is dan de Europese norm voor P3 filters minimaal 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 norm voor P3) verlaat het filter de fabriek.