Самодельный респиратор-полумаска из подручных материалов за 10 минут
Эта статья о том, как изготовить респиратор из подручных материалов, которые у многих есть дома или на даче. Для чего это может быть нужно? Из за сложившейся ситуации с коронавирусом, приобрести респиратор даже класса защиты FFP1 стало довольно проблематично. А проблема защиты дыхания при выходе на улицу, строительных работах связанных с пылью, опрыскивании деревьев и т.п. — никуда не исчезла и даже стала еще актуальнее.
Изготовленный мной респиратор, конечно, не претендует на полноценную защиту от вирусов, для этого нужен специальный фильтрующий материал, который вряд-ли окажется среди того, что можно найти в квартире или на даче. Но, как несложный в изготовлении и не требующий специальных материалов и инструментов респиратор c клапанами на вдох и на выдох, он может быть достаточно эффективен для защиты от крупной строительной пыли, аэрозолей и т.п., а если его проапгрейдить купленным отдельно специальным фильтрующим материалом, это может позволить использовать его и для защиты от попадания вирусов через органы дыхания во время эпидемии.
Для изготовления респиратора мне потребовалось следующее:
- 3 обычных пластиковых бутылки от воды — 2л, 1л, 1л
- 3 самореза с широкой шляпкой
- кусок велосипедной камеры или любой другой тонкой листовой резины, например от перчаток для мытья посуды
- степлер
- нож, ножницы
- термоклеевой пистолет или силиконовый герметик
- шуруповерт и сверло 1–2–3 мм
- изолента и опционально тонкий пенополиэтилен (утеплитель или подкладка под ламинат)
- скотч
- фильтрующий материал
Процесс изготовления занял не более 10–15 минут
Для начала я сделал из верха двухлитровой бутылки лицевую часть респиратора, отрезав ее на расстоянии 10–12 см от горловины. Слишком длинным его делать не стоит, в нем будет паразитный объем воздуха с остатками CO2, чего лучше избегать.
Далее я изготовил клапан на выдох. Отвинтил крышку с обрезка бутылки, насверлил отверстий по всей площади кроме центра сверлом 2 мм (можно использовать больший диаметр), а в центре просверлил направляющее отверстие для самореза сверлом 1 мм.
Вырезал из куска старой велосипедной камеры круглый лепесток мембраны по диаметру бутылочной крышки, сделал в нем центральное отверстие и прижал его саморезом снаружи крышки.
Испытав сделанный клапан, вдыхая и выдыхая через него, убедился в его герметичности при вдохе и достаточно легком прохождении воздуха при выдохе.
Также я попробовал сделать лепесток клапана из резиновой перчатки для мытья посуды и убедился в работоспособности и этого варианта, хотя лепесток из велосипедной камеры перекрывал клапан более быстро и герметично. Некоторая вогнутость резины велосипедной камеры помогала клапану быть закрытым с небольшим дополнительным усилием, обеспечивая более быстрое перекрывание клапана после выдоха по сравнению с лепестком из перчатки.
Пришло время заняться корпусами фильтров. Их я сделал из верхних частей литровых бутылок из под воды. Отрезал от бутылок верхнюю часть длиной около 12–15 см, разметил в лицевой части полумаски отверстия под горлышки и прорезал их ножницами.
Вставил в отверстия горлышки фильтров и закрепил их термоклеем.
После чего изготовил из крышек еще 2 клапана на вдох и закрутил их изнутри лицевой части полумаски на горлышки фильтров.
Изготовил первичный обтюратор, наклеив на край лицевой части изоленту в несколько слоев с загибом внутрь.
Проверив прилегание к лицу, убедился, что полумаска прилегает равномерно и не режет лицо даже если ее прижать с усилием.
Изготовление фильтров — самый сложный и спорный момент. Из подходящих материалов у меня под рукой была кровельная паропроницаемая мембрана Изоспан-А. Она применяется для ветро- и влагозащиты утеплителя в каркасных домах, при утеплении крыш и перекрытий, пропуская пар из утеплителя наружу, но задерживая ветер и влагу извне. Давно присматривался к этому материалу, т.к. он не разрушается от влаги, не подвержен гниению и имеет достаточно плотную структуру, похожую на внешний и внутренний слой одноразовых респираторов, а при попытке продуть его ртом оказывает достаточно сильное сопротивление, но при этом все же пропускает воздух. Из всего этого я сделал вывод что он обладает достаточно мелкими порами чтобы задерживать по крайней мере крупную строительную пыль и может служить базовой основой/внутренним фильтрующим слоем моего самодельного респиратора.
Я вырезал из этой мембраны круг диаметром около 40 см,
сложил конусом и вставил в корпус фильтра, завернув края на пару сантиметров наружу, после чего примотал скотчем к корпусу фильтра снаружи, обеспечив герметичность стыка ткани и корпуса.
В результате получился так называемый карманчатый фильтр, обладающий невысоким сопротивлением за счет большой площади и большим потенциалом по накоплению пыли за счет своего объема.
Еще раз упомяну, что выбор материала для фильтра, да и вся концепция респиратора были обусловлены принципом «сделать из того, что есть под рукой», и никаких гарантий по уровню фильтраций при этом дать конечно невозможно. Чтобы обеспечить более предсказуемый уровень фильтрации — необходимо использовать специально предназначенные для этого материалы. А подручные материалы способны лишь задержать достаточно крупную пыль, так что используемый мной фильтрующий слой из ветроизоляционной мембраны можно считать скорее основой для дополнительных наполнителей фильтра.
Из подобных материалов для внутреннего слоя фильтра можно упомянуть геотекстиль, укрывной материал спанбонд разной степени плотности (агроволокно), различные виды других нетканых фильтрующих материалов толщиной в несколько миллиметров, материал мешков для пылесоса и т.п.
При выборе данных материалов следует руководствоваться их доступностью, ценой, задачами по фильтрации.
Какими могут быть наполнители? Разными, в зависимости от задач. Это может быть активированный уголь для поглощения запахов и паров растворителей и т.п., засыпанный в кармашковый фильтр из мембраны или геоволокна/агроволокна и закрытый снаружи таким же вторым слоем геотекстиля.
Это могут быть бумажные полотенца или протирочный материал типа войлока/ваты для поглощения крупной пыли при строительных работах и аэрозолей при опрыскивании деревьев. Это могут быть нетканые или тканые рулонные материалы для протирания и уборки и т.п.
Вообще, есть несколько разных принципов фильтрации пыли и загрязнений воздуха:
1 — Принцип сита. Сито с определенной ячейкой задерживает все что крупнее ячейки и пропускает все что мельче. Самый примитивный способ фильтрации, самое быстрое забивание фильтра и выход его из строя.
Для многослойных волокнистых нетканых фильтров:
2 — Эффект зацепления. Он проявляется, если линия тока воздуха проходит близко (на расстоянии порядка толщины волокна или ближе) к фильтровальному волокну. Частицы прилипают к волокнам.
3 — Эффект инерции проявляется для крупных частиц. Благодаря большой инерции частицы большого диаметра не способны огибать волокна, следуя по искривлённой траектории в потоке воздуха, и задерживаются в одном из них. Поэтому они продолжают прямолинейное движение до непосредственного столкновения с препятствием. Этот эффект увеличивается с уменьшением пространства между волокнами и увеличением скорости воздушного потока.
4 — Эффект диффузии представляет собой столкновение мельчайших частиц загрязнений, с диаметром меньше 0,1 мкм, с частицами газа с последующим замедлением первых при прохождении через фильтр. Такие частицы начинают совершать движения в стороны от линий воздушного потока на расстояния, превышающие их диаметр. Такое поведение подобно броуновскому движению и увеличивает вероятность того, что частица остановится окончательно под действием одного из вышеуказанных механизмов. При низких скоростях воздушного потока этот механизм становится доминирующим.
Диффузионный механизм преобладает при фильтрации частиц с диаметрами меньше 0,1 мкм. Зацепление и инерция преобладают для частиц более 0,4 мкм в диаметре. Частицы размером порядка 0,2–0,3 мкм фильтруются не столь эффективно, они называются Most Penetrating Particle Size (MPPS). Класс фильтра определяется именно по MPPS.
5 — Отдельного упоминания заслуживают специальные фильтрующие материалы с электростатическими свойствами типа полотна Петрянова, применяемые в системах вентиляции. Принцип электростатической фильтрации иной, нежели у упомянутых выше материалов, он основан на притягивании пыли и аэрозоли специальным электростатически заряженным материалом, что позволяет добиться рекордной фильтрации без ухудшения прохождения воздуха через фильтр.
Также в качестве основного фильтрующего материала можно попробовать приспособить какой то из готовых имеющихся HEPA фильтров для пылесосов, вентиляции и т.п., автомобильный фильтр, обрезав его, вставив в корпус фильтра и просиликонив по стыку со стенками бутылки. Выбор из чего сделать фильтр зависит от задач и доступных материалов. Достаточным для медицинского применения считается фильтрация на уровне респираторов N95 — фильтрация 95% частиц.
Из EPA/HEPA фильтров этому соответствует класс E11 и выше.
Итак, респиратор готов, осталось сделать лямки на голову. Для этого подойдет любая резинка для белья и т.п. У меня такой под рукой не оказалось, и я сделал полоски из все той же велосипедной камеры, прикрепив их степлером к респиратору.
DIY респиратор просто обязан подвергаться доработке и апргейду!
Из доступных апгрейдов приходит в голову улучшение обтюратора при помощи приклеивания силиконовым герметиком на ребро лицевой части респиратора разрезанной вдоль силиконовой трубочки или проклеивание и пристреливание степлером согнутой пополам полоски пенополиэтилена из рулонного утеплителя или подкладки под ламинат.
Можно также заменить выпускной клапан на клапан от использованного одноразового респиратора, отрезав его от старого респиратора и приклеив на термоклей или силиконовый герметик к самодельному респиратору. От использованного одноразового респиратора также можно взять и резинки на голову, чтобы не вырезать их из велосипедной камеры. Ну или найти такую резинку где то в запасах для шитья.
Также можно наклеить на носовую часть полумаски металлическую или алюминиевую полоску толщиной 1 мм, длиной 8–10 см и шириной 5–7 мм, чтобы сгибая ее, обеспечить более плотное прилегание полумаски к лицу в районе носа. Впрочем, у меня особой необходимости в этом не возникло.
Ну и основной апгрейд, конечно же, состоит в подборе основного фильтрующего материала в зависимости от ваших задач.
В окончательном виде респиратор выглядит так:
Видео по созданию респиратора:
