Фильтрующее полотно Петрянова - прогрессивная отечественная разработка

В начале 20-го века при использовании средств индивидуальной защиты от пыли на промышленных производствах и в армии важной и нерешённой проблемой было отсутствие подходящих противоаэрозольных фильтров. Использовавшиеся материалы или тяжело пропускали воздух, или легко пропускали мелкодисперсную пыль - чаще всего это были ватно-марлевые повязки.

Появление атомного оружия сформировало потребность в противоаэрозольных фильтрах ещё более острой, потому как при ядерных взрывах образовывался огромный объем радиоактивного и мелкодисперсного аэрозоля конденсации, от которого необходимо было защищать не только военнослужащих, но и гражданское население.

В начале 1937 г. Игорем Васильевичем Петряновым-Соколовым, выдающимся ученым, Академиком АН СССР, была создана технология получения нетканого материала из очень тонких волокон, имевших сильный электростатический заряд. 

В военные годы лаборатория Петрянова-Соколова разрабатывала фильтрующие материалы для военно-химической защиты. Он принимал участие в создании советского проекта по атомной энергетике, в части разработки защитных фильтров и материалов для работников атомной промышленности и производств переработки ядерного топлива и его отходов. Игорь Васильевич всю свою жизнь трудился над усовершенствованием фильтров, и из военной и атомной отрасли его разработки нашли широкое применение в медицине, авиации, космосе, химии, электронике.

Фильтрующее полотно Петрянова, или ФПП - это фильтрующий материал, предназначенный для высокоэффективной тонкой очистки воздуха.

Ткань Петрянова-Соколова задерживает частицы практически любого размера, при этом если крупные (свыше 5 мкм) частицы задерживаются по принципу сита, то фильтрация наночастиц осуществляется по другому принципу, в основе которого лежат адгезия (налипание частиц на волокна фильтра) и аутогезия, или слипаемость (взаимодействие частиц между собой, благодаря которому частицы наслаиваются друг на друга, образуя на волокнах многослойные конгломераты).

Частицы, осевшие на волокне фильтра

Адгезия и аутогезия основаны на молекулярном взаимодействии частиц друг с другом и с волокнами (силы Ван-дер-Ваальса), при этом сила молекулярного притяжения настолько велика, что частицы оседают в фильтре фактически навсегда (для частиц размером менее 10 мкм прочность слоя на разрыв – больше 600 Па). С этими явлениями связан парадоксальный эффект - со временем эффективность фильтра не уменьшается, а увеличивается, поскольку промежутки между волокнами уменьшаются, а нарастающий на волокнах слой более эффективно притягивает к себе новые частицы аэрозоля, содержащие вирус.

Увеличение количества частиц, осевшие на волокнах фильтра, по мере его использования

Материал ФПП представляет собой слой ультратонких волокон со средним размером 1,5 мкм нанесенных на марлевую подложку. Он обладает высоким и стабильным электрическим зарядом, улучшающим фильтрующие свойства материала.

Фильтрующий слой материала ФПП имеет следующие характеристики:

• гидрофобен (не впитывает воду);
• стоек к концентрированным кислотам и щелочам, спиртам, предельным углеводородам;
• растворяется в ароматических и хлорированных углеводородах, кетонах;
• набухает в пластификаторах;
• не выделяет в окружающую среду токсичных веществ;
• при непосредственном контакте не оказывают влияния на организм человека;
• не взрывоопасен;
• не самовозгорается

ФПП работает в температурном диапазоне от -15 до +66 ℃, при более высоких температурах он переходит в стеклообразное состояние.

Данные фильтры обеспечивают надёжную защиту от возбудителей инфекционных заболеваний, а продолжительность использования таких фильтров достаточно велика, - на необходимость их замены указывает исключительно возросшее сопротивление дыханию. 

Фильтрполотно Петрянова-Соколова

В настоящее время для очистки вентиляционного воздуха на АЭС России применяют тонковолокнистые фильтры, изготовленные из данного материала.

Фильтрующий материал ФПП используется при изготовлении респираторов типа «Лепесток», У-2К, «Кама» и другие.