Update: Alltagsmasken in weiteren Tests

Flauschige Stoffe wie Sommersweat, Fleece oder Nikki, ein guter Sitz und mehrere Lagen Stoff sind wichtig für die Schutzfunktion

14. September 2020

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 ( siehe Pressemeldung „Stoffe, Papiertücher oder Staubsaugerbeutel gegen Corona“). 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.

((Link zur Pressemeldung vom 10.4.2020 incl. Studienergebnis: https://www.mpic.de/4646637/fighting-the-coronavirus-with-fabric-and-paper-towels?c=3477744))

Eine Textilmaske wird auf ihre Abscheideeigenschaften hin überprüft.

Frank Drewnick

Eine Textilmaske wird auf ihre Abscheideeigenschaften hin überprüft.

Frank Drewnick

Kleine Lecks reduzieren Filterwirkung stark
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 (vergl. Abb. 6b zur Abscheideeffizienz der Masken). Notwendig ist dazu allerdings ein geeigneter flauschiger Stoff, der Luft auch in mehreren Lagen gut hindurchlässt.

„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.

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. Quelle: „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

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. Quelle: „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

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).

Drewnick und sein Team haben ihre gesamten Ergebnisse in einer wissenschaftlichen Publikation zusammengefasst, die im Fachmagazin „Aerosol Science and Technology“ erschienen ist und unter https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/02786826.2020.1817846 abgerufen werden kann.