Pourquoi les sacs d’aspirateur sont les masques faciaux les plus efficaces

Vous vous êtes probablement habitué à porter un masque facial en public. Et vous portez probablement un masque en tissu, car il nous a été demandé de conserver les masques N95, FFP3 et autres masques de «qualité clinique» pour Les travailleurs du domaine de la santé. Ceci malgré que la science ne sache pas comment les masques en tissu fonctionnent.

Pour surmonter cela, une équipe dont je fais partie à l’Université de Cambridge a décidé de tester divers tissus pour voir dans quelle mesure ils protégeraient le porteur et le public lorsqu’ils étaient utilisés dans des masques faciaux. Un élément de l’efficacité des masques en tissu peut être découvert en regardant dans quelle mesure divers matériaux bloquent les particules de la taille d’un virus (de 0,2 à 1,0 micromètre).

Tandis que certains recherche avait déjà étudié la capacité du tissu à agir comme un filtre, ce travail précédent ne portait que sur une petite sélection de tissus et d’articles ménagers, tels que des torchons, des foulards et des T-shirts. Cependant, ces premières études ont montré que les tissus pouvaient être prometteurs comme matériaux de masque. Par exemple, un Étude 2013 ont constaté qu’un t-shirt en coton était capable de filtrer 69% des particules pendant une respiration normale.

Néanmoins, ces études n’ont laissé que des conseils limités à ceux qui fabriquent et achètent des masques en tissu. Le tissu est disponible dans toutes sortes de fibres et de types. Quel est le meilleur pour les masques faciaux? Si vous superposez deux tissus qui filtrent chacun avec une efficacité de 40%, cela vous protégera-t-il de 80% des particules virales?

Ces études n’ont pas non plus évalué la capacité de blocage des virus d’un tissu dans les types de situation où les virus sont le plus susceptibles de se propager, comme la toux. Bien qu’une personne malade puisse émettre des virus en respirant normalement, elle est susceptible d’expulser un nombre beaucoup plus élevé de particules lorsqu’elle tousse ou éternue, où l’air se déplace à une vitesse beaucoup plus élevée. Si un masque en tissu doit vous protéger efficacement ou protéger les autres, il doit bloquer les particules à des vitesses beaucoup plus élevées que celles testées précédemment.

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Simuler la toux

Alors, notre équipe conçu une expérience pour examiner dans quelle mesure 20 tissus et articles ménagers couramment disponibles pourraient filtrer les particules de la taille d’un virus à la vitesse de la toux. Nous avons conçu un appareil pour contenir un échantillon de tissu d’un pouce de diamètre. De l’air a ensuite traversé cet échantillon à environ 16,5 mètres par seconde – la vitesse moyenne d’une toux adulte lorsqu’elle quitte la bouche.

Deux compteurs de particules mesuraient ensuite la concentration de petites particules dans l’air avant et après sa traversée du tissu. Nous avons ensuite comparé ces concentrations pour obtenir l’efficacité de filtration du matériau. Nous l’avons fait dix fois pour chaque tissu. A titre de comparaison, un masque N95 et un masque chirurgical ont également été testés.

Nous avons également effectué un test supplémentaire pour voir si les tissus présenteraient une baisse de performance lorsqu’ils étaient mouillés. Sept millilitres d’eau, environ la quantité expirée en une heure, ont été pulvérisés sur certains des échantillons de tissu. Ces échantillons ont ensuite été testés cinq fois de plus à l’état humide.

Bien qu’il soit utile de connaître l’efficacité de filtration des types de tissus individuels, la plupart des masques en tissu sont constitués d’au moins deux couches de tissu. Nous voulions également savoir comment la stratification du tissu affecte la filtration. Ainsi, après avoir testé des couches individuelles de tissu, nous avons ensuite superposé le tissu en combinaisons de masques possibles pour des tests supplémentaires.

Différences matérielles

Notre étude a montré que chaque masque, qu’il s’agisse d’un masque N95 ou d’un masque en tissu, filtre moins de petites particules lorsqu’il est exposé à de l’air à haute vitesse (toux / éternuements) par rapport à l’air à vitesse normale (respiration régulière). Pendant les fortes vitesses de toux, même les masques N95 ne filtraient que 53% des petites particules. Les masques chirurgicaux filtraient moins que cela, environ 48%.

Les tissus lourds à faible perméabilité, comme le denim, ont fourni la meilleure protection; cependant, ils se sont avérés difficiles à respirer et ne sont donc pas idéaux pour les masques. Nos tests ont indiqué que les tissus les plus appropriés comprenaient de la laine feutrée, avec une efficacité de filtration de 36%, et du coton matelassé, avec une efficacité de 35%. Les tissus qui n’ont pas bien fonctionné comprenaient le tricot de jersey de coton (efficacité de 25%), le lycra extensible (21%) et les t-shirts légers (11%).

Nous avons également testé des sacs d’aspirateur, qui sont conçus pour capturer les petites particules et sont facilement disponibles pendant la pandémie. Ceux que nous avons testés étaient très efficaces pour filtrer les particules. Un jetable filtre HEPA Le sac était efficace à 61% et un sac filtrant lavable à 44%. Bien que ceux-ci soient extrêmement prometteurs, on ne sait pas encore s’il est sûr de se couvrir le visage avec ces matériaux.

Lorsqu’ils sont mouillés, les masques N95 et chirurgicaux ont subi une diminution notable de l’efficacité de la filtration – respectivement sept et cinq points de pourcentage. Les tissus et les sacs sous vide n’ont pas montré une diminution aussi importante, et certains matériaux ont même amélioré leurs performances lorsqu’ils sont mouillés, probablement en raison du rétrécissement des fibres ou d’un changement des propriétés électrostatiques.

Enfin, nous avons constaté que nous avons obtenu des rendements de filtration beaucoup plus élevés en superposant des tissus. L’interfaçage fusible – un matériau apprêté avec de la colle qui est collé sur d’autres tissus pour les rigidifier, par exemple dans les cols et les poignets – s’est avéré un ajout utile. Par exemple, un masque avec une couche de coton matelassé, une couche de molleton épais et deux couches d’interfaçage fusible était capable de filtrer les particules avec une efficacité d’environ 60%. C’était plus que le masque N95!

Mais rappelez-vous: ce n’est pas parce qu’un tissu ou une combinaison de tissus peut bien filtrer les particules qu’il fonctionnera aussi bien pour une utilisation dans un masque. Les tissus et les couches de tissu avaient tendance à être plus difficiles à respirer que le matériau de masque N95, et ceci peut rendre un masque fabriqué à partir de ceux-ci plus susceptible de fuir et / ou plus difficile à mettre en place. De plus, tous ces pourcentages ne représentent que la capacité du tissu à filtrer les particules et ne prennent pas en compte l’effet de l’ajustement d’un masque, qui est essentiel pour bien se protéger, ainsi que les autres.

Cet article est republié à partir de La conversation par Eugenia O’Kelly, Doctorant, département d’ingénierie, Université de Cambridge sous une licence Creative Commons. Lis le article original.