Nová generace masek FFP2 spojuje ochranu, pohodlí a udržitelnost

Automatizovaná zkušební stanice, kterou vyvinulo Fraunhofer IMWS v rámci projektu »BestComfort«, umožňuje rychlé, reprodukovatelné a bez náročných studií na testovacích osobách hodnocení správného tvaru a těsnosti dýchacích masek. © Fraunhofer IMWS / Automatizovaná zkušební stanice vyvinutá ve Fraunhofer IMWS v rámci projektu BestComfort umožňuje rychlé, reprodukovatelné hodnocení správného tvaru a těsnosti dýchacích masek bez nutnosti nákladných studií na testovacích osobách. © Fraunhofer IMWS

Respirační masky jsou již nedílnou součástí každodenního života. Ať už ve zdravotnictví, průmyslové ochraně práce nebo během globálních pandemií – chrání před škodlivými látkami a patogeny. Některé modely však v praxi vykazují slabiny: jsou nepohodlné, nepadnou na každou tvář a jako odpad zatěžují životní prostředí. V nyní dokončeném výzkumném projektu „BestComfort“ vyvinul Fraunhoferův ústav pro mikrostrukturu materiálů a systémů IMWS v Halle (Saale) ve spolupráci s partnery z průmyslu inovativní FFP2 masku, která je ergonomicky optimalizovaná, nabízí nejvyšší ochranu a zároveň je možné ji udržitelně recyklovat.

Zatímco FFP2 masky spolehlivě filtrují částice, mnohé běžné modely se nedaří optimálně přizpůsobit různorodým tvarům lidských obličejů. Vznikají tak netěsnosti, které snižují ochranný účinek. Navíc většina masek je vyrobena z různých materiálů, což téměř znemožňuje jejich recyklaci podle druhu. Projekt „BestComfort“ se zde zaměřuje na spojení ergonomického designu s materiálově vědeckou inovací a udržitelným produktem.

V průběhu dvouletého projektu byly na základě rozsáhlých analýz hlavy a obličeje vyvinuty nové komponenty masek. Hlavní důraz byl kladen na nosní a ušní pásky, které byly konstruovány a testovány v různých variantách. Tyto pásky byly navrženy tak, aby se individuálně přizpůsobily různým tvarům obličeje, snižovaly tlakové body a výrazně zlepšovaly těsnost, čímž se zvyšoval nejen komfort nošení, ale i filtrační účinnost. Současně tým Fraunhofer spolu s firmami A+M GmbH a PORTEC GmbH vyvinul tzv. koncept monomateriálu. Veškeré komponenty masek jsou vyrobeny z polymerových materiálů, jako je polypropylen nebo materiály na bázi polypropylenu. To umožňuje po použití masky ji kompletně a tříděně recyklovat, což významně přispívá k udržitelnosti.

Pro praktické ověření nových konceptů byly využity moderní výrobní metody, jako je 3D tisk, vakuové odlévání a vstřikování. Tyto techniky umožnily rychle realizovat různé návrhy a vyrobit funkční prototypy. Následně byly maskové demonstrátory testovány v rozsáhlých studiích na dobrovolnících. Simulovány byly jak běžné situace, tak fyzická zátěž, a navíc byly provedeny fyziologické studie týkající se tvorby tepla a vlhkosti během nošení.

Klíčovým prvkem výzkumu v rámci Fraunhofer IMWS bylo vývoj automatizovaného měřicího zařízení pro hodnocení tvaru a těsnosti masek. Testovací stanice podle DIN EN 149:2001 umožňuje získávat objektivní data o výkonu masek, aniž by bylo nutné spoléhat na časově náročné studie s dobrovolníky. „To je velká výhoda. Tato automatizace významně přispívá ke zvýšení efektivity ve vývoji produktů a umožňuje reprodukovatelné, standardizované hodnocení za praktických podmínek,“ říká Annika Thormann, vedoucí projektu v Fraunhofer IMWS. Kromě toho materiálově vědecké znalosti v IMWS umožňují detailní charakterizaci použitých materiálů až na úroveň mikrostruktury. Pomocí moderních analytických technik byly zkoumány mechanické, tepelné a mikrostrukturní vlastnosti komponent masek. „V rámci projektu se nám společně s partnery podařilo vyvinout masku, která spojuje ochranu, komfort a udržitelnost. Ukazujeme tak, že high-tech materiálový výzkum a praktický vývoj mohou jít ruku v ruce,“ doplňuje Thormann.

Výsledky projektu byly již představeny na mezinárodních odborných veletrzích, jako je formnext ve Frankfurtu a rapidtec v Erfurtu, a vzbudily velký zájem odborné veřejnosti i průmyslu. První jednání s potenciálními partnery navíc otevírají slibné perspektivy pro další vývoj a zavedení na trh.