Der Balgeffekt erklärt: Wie sich der Luftstrom auf den Staubschutz auswirkt

Der Schutz vor gefährlichem Staub ist eine komplexe Herausforderung. Während Staub häufig eine Gefahr für die Atemwege oder das Verschlucken darstellt, ist der Körperschutz von entscheidender Bedeutung, um eine Kontamination der Unterwäsche und eine Sekundärexposition anderer Personen zu verhindern. Im Gegensatz zu Flüssigkeiten schweben Staubpartikel frei in der Luft und bewegen sich mit den Luftströmen. Wie können sie also in die Schutzkleidung gelangen?

Die Antwort ist der Luftstrom und der "Blasebalgeffekt".

Was ist der Blasebalgeffekt?

Beobachten Sie einen Träger eines Einweg-Overalls beim Gehen, Klettern auf Leitern und bei der Ausübung seines Berufs. Oftmals werden Sie feststellen, dass sich Beine, Körper und Arme immer wieder "aufblähen", als ob sie aufgeblasen und entleert würden. Das liegt daran, dass der Stoff wenig bis gar keine Luftdurchlässigkeit aufweist. Bei Bewegung verschiebt sich die Luft innerhalb des Anzugs und wird von einem Bereich in einen anderen gepresst, da sie nicht durch den Stoff hindurchdringen kann. Dies führt zu einem ständigen Blasen und Ziehen von Luft durch alle Lücken im Anzug - Nähte, Reißverschluss, Halsausschnitt und Manschetten - wie ein Blasebalg, der Luft ein- und ausbläst. Dadurch werden Partikel aus der Umgebungsluft in den Anzug hineingezogen. Während einige wieder austreten können, bleiben andere auf der Haut oder Kleidung des Trägers hängen und verbleiben dort.

Am ausgeprägtesten ist dieser Effekt bei Einweg-Overalls aus wenig oder nicht atmungsaktiven Stoffen wie mikroporösen FolienlaminatenMicroMax NS) oder Flash-Spun-Polyethylen, die beide eine Luftdurchlässigkeit von nahezu Null aufweisen.

Bei einigen Einweg-Overalls ist dieser Effekt aufgrund der höheren Luftdurchlässigkeit des Gewebes jedoch weniger ausgeprägt. Dazu gehören Kleidungsstücke aus SMS- oder SMMS-Polypropylen (wobei "S" für "Spunbonded" und "M" für "Meltblown" steht, was auf verschiedene Schichten im Gewebe hinweist).

Die Folgen des Blasebalgeffekts

Sowohl mikroporöse Folien als auch flashgesponnene Polyethylengewebe bieten im Vergleich zu SMS/SMMS-Geweben eine hohe Staubfiltrationseffizienz von über 99 %, selbst bei kleinen Partikeln. Dies legt nahe, dass sie einen besseren Staubschutz bieten sollten. Der Balgeffekt kann dieses Ergebnis jedoch ändern.

Atmungsaktive SMMS-Stoffe filtern zwar weniger effektiv Partikel, aber ihre Luftdurchlässigkeit bedeutet, dass im Gegensatz zu nicht atmungsaktiven Stoffen keine Luft durch andere Lücken wie Nahtlöcher oder Reißverschlusszähne gedrückt wird. Das Ergebnis kann sein, dass die Gesamtleckage des Anzugs bei einem SMMS-Kleidungsstück geringer ist als bei seinen nicht atmungsaktiven Gegenstücken.

Gibt es Beweise für den Balgeffekt?

Anekdotische Hinweise aus einer Rußfabrik in England bestätigen dies. Ruß, ein feines Partikel, das als Schwärzungsmittel (z. B. in Reifen) verwendet wird, zeigte den Balgeffekt in Aktion. Arbeiter, die Schutzanzüge aus flashgesponnenem Polyethylen trugen, bemerkten, dass beim Ausziehen ihrer Anzüge nach der Schicht kleine schwarze Punkte auf den Nähten ihrer weißen Hemden zurückblieben - ein Beweis für Partikel, die durch die Nahtlöcher eingezogen wurden.

Ein konkreterer Beweis ist die Prüfung des gesamten Anzugs auf Dichtheit nach innen für Staubschutzkleidung EN Typ 5:

• Eine Versuchsperson betritt eine mit Feinstaubpartikeln gefüllte Kabine.
• Drei Sonden im Inneren des Anzugs (am Knie, am unteren Rücken und an der Brust) messen das Eindringen von Partikeln. Eine vierte Sonde an der Außenseite liefert einen "Challenge Count".
• Die Testperson führt Bewegungen aus - Stehen, Gehen und Hocken - und legt dazwischen Ruhepausen ein.
• 10 Musteranzüge werden an mindestens zwei Testpersonen getestet, was zu 90 Ergebnissen in Bezug auf Undichtigkeit nach innen führt.

Ergebnisse der Prüfung des Typs 5 auf innere Leckage

Die Analyse der Schutzanzüge Safegard GP (atmungsaktives SMMS) und MicroMax NS (nicht atmungsaktives mikroporöses Folienlaminat) ergab:

• Obwohl MicroMax NS eine bessere Partikelfiltration bietet, war die Gesamtleckage nach innen bei dem atmungsaktiven Safegard GP geringer (3,14 % IL gegenüber 6,5 % IL), was beweist, dass der Blasebalgeffekt den Schutz bei nicht atmungsaktiven Stoffen verringert.
• Die Leckage nach innen erhöhte sich bei anstrengenden Bewegungen, insbesondere bei der Hocke. MicroMax NS wies im Vergleich zu Safegard GP eine mehr als doppelt so hohe Leckage auf (13,6% IL vs. 6,3% IL).
• Bewegung hat einen erheblichen Einfluss auf den Einzug von Partikeln; anstrengende Arbeit verstärkt den Effekt, insbesondere bei nicht atmungsaktiven Stoffen.
• Der Reißverschluss an der Vorderseite ist eine große Schwachstelle beim Staubschutz. Probenzählungen ergaben eine hohe Partikeldurchdringung durch den Reißverschluss. Bei MicroMax NS wurde durch die Versiegelung des Reißverschlusses mit Klebeband die Leckage nach innen deutlich reduziert (0,27 % IL gegenüber 6,2 % IL).

Wichtigste Erkenntnisse

• Der Balgeffekt ist real und wirkt sich auf den Schutz aus. Ein Gewebe mit hervorragender Partikelfiltration kann keinen besseren Schutz bieten, wenn es eine geringe Atmungsaktivität aufweist.
• Nicht atmungsaktive Stoffe erfordern zusätzliche Schutzmaßnahmen, z. B. das Abkleben von Reißverschlüssen und PSA-Verbindungen oder die Verwendung eines Overalls mit versiegelten Nähten.
• Atmungsaktive Stoffe können einen besseren Gesamtstaubschutz bieten, da sie den Balgeffekt minimieren.