DIY-Atemschutzmasken: Update zur Filterleistung

Max-Planck-Institut für Chemie DIY-Atemschutzmasken: Update zur Filterleistung

24.09.2020 Von Dr. Susanne Benner*

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Stoffe, Papiertücher, Kaffeefilter oder Staubsaugerbeutel gegen Corona? Viele Materialien, die sich im Haushalt finden, halten Partikel und Tröpfchen ab, sodass sie das Ansteckungsrisiko mit dem Coronavirus verringern können. Wie gut deren Filterleistung wirklich ist, haben Forscher vom Max-Planck-Institut für Chemie bereits im April angefangen zu testen – nun liefern sie weitere, detailliertere Testergebnisse über die Filterleistung bestimmter Stoffe und deren Verarbeitung in Alltagsmasken.

Forscher haben verschiedenste Alltagsmaterialien auf ihre Eignung als Mund-Nasen-Maske untersucht. (Symbolbild)(Bild: gemeinfrei) — Forscher haben verschiedenste Alltagsmaterialien auf ihre Eignung als Mund-Nasen-Maske untersucht. (Symbolbild)
(Bild: gemeinfrei)

Kleine Lecks reduzieren Filterwirkung der Gesichtsmaske stark

Maske sollte dicht anliegen und aus mehreren Lagen Stoff bestehen

Bereits im April startete das Team um Frank Drewnick, Gruppenleiter am Max-Planck-Institut für Chemie, eine durch die Covid-19-Pandemie spontan initiierte Forschungsreihe. Darin untersuchten sie verschiedenste Alltagsmaterialien auf ihre Eignung als Mund-Nasen-Maske.

Die Fortführung der Testreihe bringt nun weitere Erkenntnisse: Die Filterwirkung wird maßgeblich durch den dichten Sitz am Gesicht bestimmt. Zudem wirkt sich die Anzahl der Stofflagen erheblich auf die Filterleistung aus. Mit einigen flauschigen Materialien konnten die Forscher mit mehreren Stofflagen übereinander eine so gute Filterwirkung erzielen, dass diese Masken sogar den Träger schützen könnten. Letzteres müsste aber in weiteren Tests gezielt untersucht werden und war nicht Bestandteil der aktuellen Forschungsreihe.

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Eine Textilmaske wird auf ihre Abscheideeigenschaften hin überprüft.(Bild: Frank Drewnick)

Die Abbildung 6b (S.24 im Paper) zeigt die berechnete Abscheideeffizienz für Masken, bei denen so viele Lagen Material aufeinander gestapelt wurden (Anzahl über jedem Balken), bis man genauso leicht oder schwer durch den Material-Stapel atmen kann, wie durch eine Standard-OP-Maske. Die Materialien sind entsprechend ihrer Abscheidegüte geordnet, sodass (von links nach rechts) die ersten Materialien Partikel am effektivsten abscheiden, während die letzten dazu am wenigsten geeignet sind. Das bedeutet, dass alle Materialien, die vor „Surgical Mask1“ (Platz 14) in der Grafik erscheinen, bei gleicher „Durchatembarkeit“ Partikel besser abscheiden als die OP-Maske. (Bild: „Aerosol filtration efficiency of household materials for homemade face masks: influence of material properties, particle size, particle electrical charge, face velocity, and leaks”, Frank Drewnick, Julia Pikmann, Friederike Fachinger, Lasse Moormann, Fiona Sprang, Stephan Borrmann, Aerosol Science and Technology, 2020, doi:10.1080/02786826.2020.1817846)

Kleine Abdeckungslecks – große Wirkung

Die aktuellen Ergebnisse zeigen deutlich, dass schon kleinste Abdeckungslecks einen Abfall der Filterwirkung um 50 Prozent oder mehr bewirken. Dies gilt vor allem für Partikel, die kleiner als fünf Mikrometer sind. Dabei reichen Lecks von nur wenigen Prozent der Maskenfläche aus, um die gesamte Filterwirkung der Maske erheblich zu verschlechtern.

Außerdem zeigen die neuen Messungen, dass das Übereinanderlegen mehrerer Stofflagen die Filterwirkung von selbstgemachten Gesichtsmasken sowohl für kleine als auch für größere Partikel ganz erheblich steigern kann, ohne dass das Atmen durch das Maskenmaterial schwer fällt. Sie filtern dann so gut, oder sogar besser, wie beispielsweise professionelle OP-Masken. Notwendig ist dazu allerdings ein geeigneter flauschiger Stoff, der Luft auch in mehreren Lagen gut hindurchlässt.

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Günstige, gute verfügbare Materialien

„Wenn man eine Maske mit mehreren Lagen aus Sommersweat, Fleece oder Nikki so herstellt, dass sie überall dicht am Gesicht anliegt, dann werden Partikel erstaunlich effizient abgefangen “, fasst Frank Drewnick die neusten Forschungserkenntnisse zusammen.

In den Materialien, die laut den Tests gut abgeschnitten haben, sieht der Atmosphärenforscher einen weiteren Vorteil: Sie sind vergleichsweise günstig und gut verfügbar. So können sie auch in Regionen, in denen die Versorgungslage hinsichtlich Gesichtsmasken schwierig ist, helfen, die Pandemie durch selbstgemachte Masken einzudämmen. Gut abgeschnitten haben: Sommersweat (French Terry), Fleece, Mikrofasertuch (Microfiber), Filz (Felt) und Nicki (Velour).

Originalpublikation: Frank Drewnick, Julia Pikmann, Friederike Fachinger, Lasse Moormann, Fiona Sprang, Stephan Borrmann: Aerosol filtration efficiency of household materials for homemade face masks: influence of material properties, particle size, particle electrical charge, face velocity, and leaks; Aerosol Science and Technology, 2020, doi:10.1080/02786826.2020.1817846

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Dieser Artikel ist zuerst erschienen auf unserem Schwesterportal www.laborpraxis.vogel.de.

* Dr. S. Benner: Max-Planck-Institut für Chemie, 55128 Mainz

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