Corona-Pandemie: Schutz durch Masken – welches Material filtert besser?

Es gibt sie in allen Farben und Formen: Mund-Nase-Bedeckungen zur Eindämmung der Corona-Pandemie. Welches Material dafür ideal ist, beschäftigt Forscher. Doch schon ein einfacher Trick kann die Dichtheit prüfen.

Tischtücher, OP-Kittel oder Tennissocken: Alltagsmasken können aus verschiedenen Materialien bestehen. Doch halten sie dicht genug?

Am Ende sollen sie ja feine Partikel aus der Atemluft des Trägers auffangen, um andere Menschen vor einer möglichen Ansteckung mit dem Coronavirus zu schützen. Zugleich muss man durch den Stoff aber auch noch gut atmen können.

Der Forscher Frank Drewnick erklärt die Problemstellung so: "Naiv gesagt, geht durch Plastikfolie kein Partikel durch, aber auch keine Luft. Bei einem Sieb ist es umgekehrt – ich muss also etwas finden, wo die offene Fläche möglichst groß ist, die einzelnen Poren aber relativ klein sind."

Verschiedene Materialien und ihre Filterleistung

Drewnick leitet am Max-Planck-Institut für Chemie in Mainz eine Forschungsgruppe, die verschiedene Materialien hinsichtlich ihrer Filterleistung untersucht. Konkret geht es um die sogenannte Abscheideeffizienz, also wie gut Kleinstpartikel in Fasern hängen bleiben. Der Experte hat sich auch genau damit beschäftigt, welche Materialien Partikel in der Größe der Coronaviren gut stoppen und welche weniger gut. Dutzende Materialien haben er und sein Team schon in ihre Testvorrichtungen geklemmt.

Materialien, die tatsächlich zum Filtern gemacht sind, schneiden in den Messungen am besten ab – zum Beispiel die Vliese, die in OP-Masken verarbeitet sind. "Das sind in aller Regel nichtgewebte Stoffe, auch Nonwovens genannt, wo die Fasern wild durcheinander liegen und die damit in aller Regel nicht so große Poren haben, durch welche die Partikel sonst durchkommen können", sagt Drewnick.

Wie man dennoch gut atmen kann

Wenn die Poren so klein sind, wird dann das Atmen zum Problem? Nicht unbedingt, sagt der Experte. Durch diese Stoffe laufen ihm zufolge sehr viele Kanäle, die aber eben sehr klein sind. Das heißt: Die Gesamtfläche offener Poren ist relativ groß, sodass gut Luft durchkommt, dennoch werden Kleinstpartikel gut abgeschieden. Die Fasern in Materialien für OP- und sogenannte FFP-Masken seien zudem statisch aufgeladen, was die Abscheidung der Partikel verbessere.

Zum Hintergrund: Sars-CoV-2-Viren messen 60 bis 140 Nanometer im Durchmesser. Ein Nanometer ist ein Millionstel Millimeter. Die Viren sind wirklich winzig, schwirren aber in aller Regel wahrscheinlich nicht als einzelne Partikel durch die Luft, sondern gebunden. Diese sind zwar größer als die Viren, aber immer noch im Mikrometerbereich und damit mit bloßem Auge kaum bis gar nicht zu sehen.

Baumwollfasern landen im Mittelfeld

Die unterschiedlichen Kombinationen von Baumwollfasern landeten in den Testreihen alle im Mittelfeld, wie Drewnick sagt. "Wobei es hier unter anderem sehr darauf ankommt, wie dicht diese gewebt sind – denn das hat ja Einfluss auf die Größe der Löcher in den Stoffen." Die Abscheideeffizienzen steigen, je fester der Stoff gewebt ist, heißt es im Fazit der Tester.

Das gemeinnützige Portal #Maskezeigen rät jenen, die sich eine Maske nähen wollen, zu Webstoff oder Jerseygarn aus 100 Prozent Baumwolle, der möglichst dicht, aber noch durchlässig genug zum Atmen sein sollte. Zur Prüfung der Dichtheit empfiehlt das Portal, den Stoff gegen eine Lampe zu halten. Je weniger Lichtpunkte man sieht und je kleiner sie sind, desto dichter ist der Stoff – entsprechend soll er den Infos zufolge mehr Schutz bieten.

WHO empfiehlt Masken mit drei Lagen

#Maskezeigen verweist zudem auf eine Empfehlung der Weltgesundheitsorganisation WHO zur idealen Zusammensetzung von Stoffmasken. Die WHO rät zu drei Lagen: innen an Mund und Nase eine wasseraufnehmende (hydrophile) Schicht, in der Mitte eine wasserabweisende (hydrophobe) Schicht aus Nonwovenmaterial wie Baumwolle oder Polypropylen, die Tröpfchen fängt, und ganz außen eine weitere hydrophobe Lage zum Beispiel aus Polyester.

Meist ist es so, dass im Gegensatz zu medizinischen Gesichtsmasken oder partikelfilternden Halbmasken (FFP2/FFP3) die Schutzwirkung von Alltagsmasken nicht nachgewiesen ist – dennoch kann die textile Barriere die Geschwindigkeit des Atemstroms und der Tröpfchen beim Niesen und Husten reduzieren und Partikel teils abfangen. Außerdem schützt sie – zumindest ein Stück – auch ihren Träger.