La complexité des mécanismes de filtration en milieu fibreux

Dans ce contexte de précipitation vers la recherche de nouveaux media de filtration textiles, je souhaiterais rappeler la complexité des mécanismes de filtration en milieu fibreux et celle de mettre au point ces fameux textiles.

Les structures textiles développées pour les applications masques médicaux et masques de protection respiratoires (FFP) s’appuient sur des technologies très pointues (meltblown) et un compromis efficacité/perméabilité à l’air optimisé. L’idée que toute l’industrie « de la mode et du luxe » puisse développer des substituts, facilement et dans l’urgence, est un non-sens (surtout pour les FFP2). Le machine meltblown requiert un lourd investissement, produit des millions de m² par jour à très faible coût, est très peu versatile, et ne peut se permettre de ne pas produire entre deux épidémies.

La démarche qui se met aujourd’hui en place est donc de viser une performance minimum acceptable, mais en aucun cas n’offrira les garantis des masques certifiés (un utilisateur averti en vaut deux).

Comme le montre la figure (simulations réalisées à partir de véritables mesures), l’efficacité de filtration de particules en suspension dans l’air d’un textile dépend fortement de la taille des particules en question. Et comme on peut le voir, tout devient plus compliqué dans une zone comprise entre 0.1 et 2 µm. Un textile de 94% d’efficacité à 3 µm peut laisser passer 60% des particules de taille 1 µm…

La pirouette est sûrement de revenir sur le fait que le COVID-19 ne se transmet pas par les particules en suspension dans l’air… donc de redéfinir la norme à utiliser.
Nous avons déjà travaillé au laboratoire sur des solutions alternatives aux media meltblown, y compris des solutions sans charge électrostatique indispensable à la performance des FFP2.

On relève le défi ?
Philippe VROMAN

In this context of a rush to find new textile filtration media, I would like to recall the complexity of filtration mechanisms in fibrous media and the complexity of developing these famous textiles.
The textile structures developed for medical mask and respiratory protection mask (FFP) applications are based on very advanced technologies (meltblown) and an optimized efficiency/air permeability compromise. The idea that the whole “fashion and luxury” industry can develop substitutes, easily and in an emergency, is nonsense (especially for FFP2). The meltblown machine requires a heavy investment, produces millions of m² per day at very low cost, is not very versatile, and cannot afford not to produce between two epidemics.
The approach that is being implemented today is therefore to aim for a minimum acceptable performance, but in no case will it offer the guarantees of certified masks (an informed user is worth two).
As shown in the figure (simulations based on real measurements), the filtration efficiency of airborne particles in a textile depends strongly on the size of the particles in question. And, as can be seen, everything becomes more complicated in a zone between 0.1 and 2 µm. A textile with 94% efficiency at 3 µm can let through 60% of the 1 µm sized particles…
The pirouette is surely to go back to the fact that VIDOC-19 is not transmitted by airborne particles… therefore to redefine the standard to be used.
We have already worked in the laboratory on alternatives to meltblown media, including solutions without the electrostatic charge that is essential to the performance of FFP2.
Are we up to the challenge?

Philippe VROMAN