Masker Gas

Latar Belakang

Masker gas adalah perangkat yang dirancang untuk melindungi pemakainya dari uap berbahaya, debu, dan polutan lainnya. Masker dapat dirancang untuk membawa pasokan udara segar internalnya sendiri, atau dapat dilengkapi dengan filter untuk menyaring kontaminan berbahaya. Jenis terakhir, yang dikenal sebagai Respirator Pemurni Udara (APR), terdiri dari bagian wajah yang ketat yang berisi satu atau lebih kartrid filter, katup pernafasan, dan penutup mata transparan. APR pertama dipatenkan pada tahun 1914 oleh Garret Morgan dari Cleveland, Ohio, seorang penemu Afrika-Amerika juga dikreditkan dengan perbaikan besar dalam sinyal lalu lintas. Ketika Cleveland Waterworks meledak pada tahun 1916, Morgan menunjukkan nilai penemuannya dengan memasuki terowongan berisi gas di bawah Danau Erie untuk menyelamatkan pekerja. Perangkat Morgan kemudian berkembang menjadi masker gas, yang digunakan dalam Perang Dunia I untuk melindungi tentara dari bahan kimia yang digunakan dalam peperangan.

Sejak awal itu, ada kemajuan signifikan dalam teknologi masker gas, khususnya di bidang alat bantu filtrasi baru. Selain itu, masker dibuat lebih nyaman dan pas dengan plastik modern dan senyawa karet silikon. Saat ini APR digunakan untuk menyaring banyak zat di udara yang tidak diinginkan, termasuk asap industri beracun, cat yang diuapkan, polusi partikulat, dan beberapa gas yang digunakan dalam perang kimia. Masker ini diproduksi dalam beberapa model, ada yang hanya menutupi mulut dan hidung dan ada pula yang menutupi seluruh wajah, termasuk mata. Mereka mungkin dirancang untuk keperluan militer dan industri tetapi, meskipun kedua jenis ini memiliki desain yang serupa, topeng militer harus memenuhi standar yang berbeda dari yang digunakan dalam industri. Artikel ini akan fokus pada pembuatan jenis masker wajah penuh yang digunakan untuk aplikasi industri.

Bahan Baku

Masker gas wajah penuh terdiri dari kartrid filter, penutup wajah fleksibel, lensa mata transparan, dan serangkaian tali pengikat untuk menahan perangkat dengan pas di tempatnya. Kartrid filter adalah tabung plastik dengan lebar 3-4 inci (8-10 cm) dan kedalaman 1 inci (2,5 cm), yang berisi alat bantu filtrasi. Filter berbasis karbon biasanya digunakan karena dapat menyerap sejumlah besar gas organik, terutama uap dengan berat molekul tinggi seperti yang digunakan dalam perang kimia. Namun, uap anorganik biasanya tidak teradsorpsi kuat pada karbon. Sifat penyerapan karbon dapat ditingkatkan dengan menghamili partikel dengan reaktan tertentu atau katalis dekomposisi. Karbon yang diolah secara kimia seperti itu dikenal sebagai "karbon aktif". Jenis karbon aktif yang digunakan dalam kartrid filter tertentu tergantung pada jenis kontaminan industri tertentu yang akan disaring. Misalnya, karbon yang diolah dengan kombinasi kromium dan tembaga, yang dikenal sebagai "karbon Whetlerite," telah digunakan sejak 1940-an untuk menyaring hidrogen sianida, sianogen klorida, dan formaldehida. Hari ini, karena kekhawatiran tentang toksisitas kromium, kombinasi molibdenum dan trietilendiamin digunakan sebagai gantinya. Jenis karbon aktif lainnya menggunakan perak atau oksida besi dan seng untuk menjebak kontaminan. Karbon yang diolah dengan natrium, kalium, dan alkali digunakan untuk menyerap uap limbah (hidrogen sulfida), klorin, dan gas berbahaya lainnya.

Bagian "rok", atau penutup wajah, dari topeng digunakan untuk menahan komponen lain di tempatnya dan untuk memberikan segel yang aman di sekitar area wajah. Tergantung pada desain masker, katup pernafasan dapat dimasukkan ke bagian wajah. Katup satu arah ini memungkinkan gas buang dikeluarkan tanpa membiarkan udara luar masuk ke dalam masker.

Lensa mata yang digunakan dalam masker gas tahan bahan kimia, lensa plastik bening. Fungsi utama mereka adalah untuk memastikan penglihatan pemakainya tidak terganggu. Tergantung pada lingkungan industri di mana masker akan digunakan, lensa mata mungkin harus diperlakukan secara khusus agar tahan pecah, tahan kabut, atau untuk menyaring jenis cahaya tertentu. Sebagian besar produsen masker gas tidak membuat lensa mata mereka sendiri; sebaliknya mereka dicetak dari plastik polikarbonat oleh pemasok luar dan dikirim ke produsen untuk perakitan.

Tali elastis yang menahan topeng di wajah biasanya terbuat dari karet silikon. Tali tambahan dapat ditambahkan untuk memungkinkan topeng digantung dengan nyaman di leher selama istirahat dalam pekerjaan.

Desain

Desain topeng itu sendiri bervariasi menurut aplikasi industri. Beberapa topeng dirancang dengan diafragma bicara, beberapa dibuat untuk menerima filter tambahan, dan yang lainnya dibuat untuk dihubungkan ke suplai udara eksternal. Meskipun desain dasarnya tidak berbeda untuk jenis masker tertentu, jenis filter yang digunakan akan bervariasi tergantung pada tujuan penggunaan produk. Pabrikan menyediakan berbagai gaya topeng dan filter kartrid. Ketika mereka menerima pesanan untuk jenis topeng tertentu, mereka dapat merancang topeng yang memiliki fitur yang sesuai.

Manufaktur
Proses

1. Tabung terbuat dari plastik styrene, yang tahan terhadap air dan lainnya bahan kimia, memiliki stabilitas dimensi yang baik, dan dirancang khusus untuk pencetakan injeksi. Injection moulding adalah proses di mana plastik cair disuntikkan ke dalam cetakan di bawah tekanan tinggi. Cetakan yang digunakan untuk tabung masker gas terdiri dari dua potongan logam berbentuk cakram yang dijepit bersama. Resin plastik dicairkan dengan pemanasan dan kemudian disuntikkan ke dalam cetakan melalui plunger injeksi. Cetakan kemudian mengalami tekanan tinggi. Kebanyakan mesin injeksi memampatkan cetakan dengan tekanan berkisar antara 50-2.500 ton (51-2.540 metrik ton). Setelah plastik cair dikompresi, air pendingin dipaksa melalui saluran dalam cetakan untuk mendinginkan dan mengeraskan plastik. Tekanan dilepaskan, kedua bagian cetakan dipisahkan, dan tabung yang sudah jadi dikeluarkan.

   Styrene adalah resin termoplastik, yang berarti dapat dicairkan berulang kali, sehingga potongan-potongan bekas dapat dikerjakan ulang untuk membuat tabung tambahan. Oleh karena itu, sangat sedikit plastik yang terbuang dalam proses ini. Proses pencetakan serupa dilakukan untuk membuat layar melingkar kecil yang muat di dalam tabung. Layar dirancang untuk menahan karbon aktif pada tempatnya di dalam kartrid. Saat tabung berjalan di jalur perakitan, satu layar dimasukkan, tabung diisi dengan filtrat yang sesuai, kemudian layar kedua dimasukkan ke tempatnya.

2. Bagian wajah dibuat dengan cetakan injeksi dari karet silikon. Karet silikon memiliki stabilitas yang luar biasa, tahan terhadap suhu tinggi, dan dapat menyesuaikan diri dengan lekukan di wajah dan kepala. Ini juga termoplastik dan dapat dicetak ulang sesuai kebutuhan. Proses pencetakan sangat mirip dengan yang dijelaskan di atas. Setelah dicetak, rok harus dikeluarkan dari cetakan, dan setiap tepi yang kasar harus dibersihkan dengan tangan sebelum komponen lain dapat dipasang.
3. Potongan-potongan dirakit di jalur perakitan otomatis sebagian dengan dua hingga empat pekerja lini mengawasi prosesnya. Tabung filter yang telah selesai dipasang pada bagian muka dan lensa mata dimasukkan dan ditahan dengan perekat. Akhirnya tali pengikat dan pita dipasang ke bagian muka dengan paku keling logam. Ketika perakitan selesai, masker diberikan pemeriksaan kualitas akhir. Ketika topeng melewati pemeriksaan, mereka diidentifikasi dengan tanda yang sesuai sesuai dengan Standar Nasional Amerika untuk Identifikasi Kartrid dan Tabung Respirator Pemurni Udara. Masker yang sudah jadi dikemas untuk pengiriman. Wadah yang digunakan untuk mengemas masker juga harus mencantumkan identitas masker. Selain itu, masker harus dirancang agar mudah diakses jika masker mungkin digunakan dalam keadaan darurat.

Produk Sampingan/Limbah

Tergantung pada jenis perawatan kimia yang terkena karbon aktif, karbon aktif dapat diklasifikasikan sebagai limbah kimia. Ini adalah kasus dengan beberapa filtrat, seperti karbon yang diolah dengan krom. Proses pencetakan injeksi yang digunakan untuk tabung dan potongan muka menghasilkan sedikit limbah karena resin yang hilang dapat dicairkan kembali dan digunakan kembali. Lensa diproduksi oleh vendor luar, sehingga produsen masker gas tidak perlu membahas masalah limbah polikarbonat.

Kontrol Kualitas

Masker gas, dan respirator pemurni udara secara umum, diatur oleh Kode Peraturan Federal (CFR). Peraturan ini menentukan jenis masker yang akan digunakan untuk aplikasi tertentu. Contoh berbagai jenis masker yang diakui oleh CFR termasuk alat bantu pernapasan mandiri, respirator partikulat pemurni udara non-tenaga, respirator kartrid kimia, dan masker debu. Peraturan menetapkan jenis pengujian yang tepat yang harus dilakukan untuk memastikan kualitas produk jadi. Jenis pengujian tergantung pada aplikasi akhir masker, yaitu jenis kontaminan yang diharapkan untuk disaring. CFR menentukan jenis kontaminan yang harus diuji dengan gas, dan juga menetapkan kondisi di mana pengujian harus dilakukan. Misalnya, beberapa masker harus terpapar kontaminan untuk waktu yang lama. Lainnya harus diuji di bawah kondisi suhu dan kelembaban tertentu. Ini dilakukan dengan menarik aliran udara yang terkontaminasi dengan jumlah racun yang diketahui melalui masker. Jumlah waktu yang dibutuhkan kontaminan untuk menjenuhkan filter dan mulai melewatinya kemudian diukur.

Pengujian dilakukan pada beberapa titik dalam proses manufaktur. Ada pemeriksaan awal barang masuk untuk memastikan memenuhi spesifikasi kualitas minimum. Ini termasuk filtrat, resin yang digunakan untuk pencetakan, dan lensa mata yang sudah jadi saat diterima. Tabung harus diuji setelah perakitan untuk memastikannya memiliki segel yang tepat dan filter karbon berfungsi. Masker diuji sekali lagi setelah semua komponen telah dirakit. Topeng terakhir dapat ditempatkan pada kepala manekin untuk memastikan segelnya kencang dan topeng mempertahankan segelnya saat bergerak.

Masa Depan

Selama 80 tahun terakhir, teknologi dasar masker gas telah diuji berulang kali, sehingga tidak mungkin berubah di masa depan. Tantangan bagi industri APR adalah mengembangkan produk untuk tujuan khusus, seperti respirator bayi atau masker untuk orang dengan luka di kepala dan cedera disabilitas lainnya. Masa depan produk ini juga bergantung pada kemajuan ilmu material, yang memungkinkan produksi produk yang lebih kecil dan lebih ringan. Faktanya, upaya penelitian saat ini dalam kimia karbon diharapkan menghasilkan pengembangan tabung filter yang hanya setengah ukuran standar saat ini dan lebih efektif. Perbaikan ini dan lainnya dalam bahan akan menghasilkan generasi baru perangkat respirator untuk keperluan industri, serta untuk aplikasi medis dan militer.