Nanofaser-Filter sind die Zukunftstechnologie für filtrierende Halbmasken (z.B. FFP2). Eine aktuelle Studie zeigt1: Die Nanofasern-Membranen filtern auch noch dann zuverlässig, wenn das Material – etwa durch die Ausatemluft – feucht wird. Sie trocknen besonders schnell, sind somit rasch wieder einsatzbereit, und reduzieren das Risiko für Hautirritationen. Nicht zuletzt sind die modernen Membranen besonders Luft- und Feuchtigkeit-durchlässig, was einen hohen Tragekomfort und ein gutes Abatmen von CO2 bedeutet.
Gesichtsmasken sind nachgewiesen wirksame und daher wichtige Maßnahmen zur Eindämmung der Corona-Pandemie.2 Seit 25. Jänner 2021 müssen Masken der Schutzklasse FFP2 verpflichtend in öffentlichen Verkehrsmitteln, im Einzelhandel etc. getragen werden. Diese Halbmasken filtern mindestens 94 Prozent der Schadstoffe aus der Luft – gewöhnliche Mund-Nasen-Bedeckungen haben eine wesentlich geringere Filterleistung. „Die höhere Schutzwirkung von FFP2-Masken kommt durch mehrere oder dickere Schichten an speziellem Filtermaterial zustande, wodurch die Masken dichter werden“, informiert OA Assoc.Prof. Priv.Doz. Dipl.-Ing. Dr. Hans-Peter Hutter, Facharzt für Hygiene und Mikrobiologie. Das erklärt, weshalb FFP2-Masken meist weniger atmungsaktiv und komfortabel sind als ein Mund-Nasen-Schutz.
Nur trockene Masken schützen
Die Filterwirkung konventioneller FFP2-Masken funktioniert zu ca. 40 Prozent aber auch durch Elektrostatik (sog. Elektretfilter). Hutter: „Das Filtermaterial – zumeist aus Polypropylenfasern – wird elektrostatisch aufgeladen. Damit können nicht nur größere, sondern auch kleinste Aerosol-Tröpfchen angezogen werden und bleiben am Filtervlies haften. Dies funktioniert aber nur so lange, wie das Material trocken ist, denn Feuchtigkeit ist quasi der Feind für die Elektrostatik.“ Aber Achtung: „Die Ausatemluft enthält Feuchtigkeit, die sich in der Maske sammelt und mit der Zeit die Schutzmasken durchnässt – insbesondere bei höherer Belastung. Dadurch wird das physikalische Wirkprinzip außer Kraft gesetzt.“ Für eine verlässliche Schutzwirkung ist es somit wichtig, dass diese Masken trocken sind. Dazu kommt, dass ein feucht-warmes Mikroklima in der Maske eine bakterielle Besiedelung des Materials begünstigt.
Neue Nanofaser-Technologie
Eine neue Technologie sind Masken mit einer sogenannten Nanofaser-Membran. Nanofasern sind besonders dünn, haben eine feinere Struktur und einen gleichmäßigeren Poren-Durchmesser als Elektretfilter-Masken – und sie brauchen keine Elektrostatik, um zu wirken. Nanofasern funktionieren aufgrund der Feinheit ihrer Faserstruktur auf rein mechanischer Basis und sind dadurch „immun“ gegen Feuchtigkeit.
Abgesehen davon trocknen Nanofaser-Masken deutlich schneller als herkömmliche FFP2-Masken (10 Min. versus ca. 3 Std.). Laut der Vergleichsstudie1 zur Wiederverwendbarkeit von FFP2-Masken blieb die Effizienz jener mit Nanofaserfilter auch nach 10-maliger Reinigung mit Ethanol aufrecht, während sie bei den Elektretfilter-Masken deutlich abnahm.
Hoher Tragekomfort
Die Durchlässigkeit von Luft und Feuchtigkeit sowie ein rasches Entweichen von Kohlendioxid (CO2) haben Einfluss auf den Atmungs- und damit den Tragekomfort. „Durch die dünnen und gleichmäßigen Nanofaser-Filter können Wasserdämpfe, wie sie bei der Ausatmung entstehen, effizient abgeleitet werden. Auch die Luftdurchlässigkeit ist höher als bei herkömmlichen Masken – was eine besonders gute Atmungsaktivität bedeutet“, erklärt Hutter. CO2-Moleküle passieren schneller als durch die eher schwammartige Struktur, das dickere Material und den ungleichmäßigen Porendurchmesser herkömmlicher Filter. Nanofaser-Masken sind mit nur rund 4g auch sehr leicht.
Das Fazit des Public Health-Experten: „Es gibt unterschiedliche Techniken in der Herstellung von FFP2-Masken. Nanofaser-Filter zählen zu den innovativsten Technologien, was Masken mit hoher Schutzwirkung für kleine Partikel wie SARS-CoV-2 betrifft. Besonders dann, wenn Masken über einen längeren Zeitraum getragen werden, sind neben einer verlässlich anhaltenden Schutzwirkung auch hoher Tragekomfort und Atmungsaktivität wichtige Themen.“
Literatur
1 Sana Ullah S et al. Reusability Comparison of Melt-Blown vs Nanofiber Face Mask Filters for Use in the Coronavirus Pandemic. ACS Appl. Nano Mater. 2020, 3, 7231−7241
2 Eikenberry SE et al. To mask or not to mask: Modeling the potential for face mask use by the general public to curtail the COVID-19 pandemic. Infectious Disease Modelling 5 (2020) 293e308
