Nouvelle génération de masques FFP2 allie protection, confort et durabilité

Le banc d'essai automatisé, développé au Fraunhofer IMWS dans le cadre du projet « BestComfort », permet d’évaluer rapidement, de manière reproductible et sans études coûteuses sur des sujets la compatibilité et l’étanchéité des masques respiratoires. © Fraunhofer IMWS / The automated test bench developed at Fraunhofer IMWS as part of the BestComfort project enables the fit and tightness of respiratory masks to be assessed quickly, reproducibly, and without the need for costly test subject studies. © Fraunhofer IMWS

Les masques de protection respiratoire ne peuvent plus être ignorés dans la vie quotidienne. Que ce soit dans le secteur de la santé, dans la protection industrielle ou lors de pandémies mondiales – ils protègent contre les substances nocives et les agents pathogènes. Cependant, certains modèles présentent des faiblesses en pratique : ils sont inconfortables, ne s’adaptent pas à toutes les formes de visage et génèrent des déchets qui nuisent à l’environnement. Dans le cadre du projet de recherche récemment achevé « BestComfort », l’Institut Fraunhofer pour la microstructure des matériaux et des systèmes IMWS à Halle (Saale), en collaboration avec des partenaires industriels, a développé un masque FFP2 innovant, ergonomiquement optimisé, offrant une protection maximale et pouvant être recyclé de manière durable.

Alors que les masques FFP2 filtrent de manière fiable les particules, de nombreux modèles commerciaux ne parviennent pas à s’adapter de manière optimale à la diversité des formes de visage humaines. Cela entraîne des fuites, réduisant l’efficacité de la protection. De plus, la plupart des masques sont composés de plusieurs matériaux différents, ce qui rend leur recyclage en tri séparé presque impossible. Le projet « BestComfort » s’attaque à ce problème en combinant une conception ergonomique avec une innovation dans la science des matériaux et un design de produit durable.

Au cours d’une période de deux ans, de nouvelles composants de masque ont été développés sur la base d’analyses approfondies de la tête et du visage. L’attention s’est portée sur les arceaux pour le nez et les oreilles, qui ont été conçus et testés en différentes variantes. Ces arceaux ont été conçus pour s’adapter individuellement à différentes géométries faciales, réduire les points de pression et améliorer considérablement l’étanchéité, augmentant ainsi à la fois le confort de port et l’efficacité du filtre. Parallèlement, l’équipe du Fraunhofer, en collaboration avec A+M GmbH et PORTEC GmbH, a développé un concept dit de « monomatériau ». Toutes les composants du masque sont fabriqués à partir de matériaux polymères tels que le polypropylène ou des matériaux à base de polypropylène. Cela permet de recycler entièrement et de manière triée les masques après utilisation, contribuant ainsi de manière significative à la durabilité.

Pour tester ces nouveaux concepts dans des conditions proches de la pratique, des procédés de fabrication modernes tels que l’impression 3D, la coulée sous vide et l’injection ont été utilisés. Ces méthodes ont permis de réaliser rapidement différentes conceptions et de produire des prototypes fonctionnels. Ensuite, les démonstrateurs de masques ont été soumis à des tests approfondis auprès de volontaires. Des situations quotidiennes ainsi que des efforts physiques ont été simulés, et des examens physiologiques ont été réalisés pour étudier la chaleur et l’humidité générées lors du port.

Un élément central du travail de recherche au sein du Fraunhofer IMWS a été le développement d’une station de mesure automatisée pour évaluer l’ajustement et l’étanchéité des masques. La station d’essai conforme à la norme DIN EN 149:2001 permet de recueillir des données objectives sur la performance des masques, sans dépendre systématiquement d’études longues et coûteuses avec des volontaires. « C’est un grand avantage. Cette automatisation contribue grandement à l’efficacité du développement de produits et permet une évaluation reproductible et standardisée dans des conditions proches de la pratique », explique Annika Thormann, responsable du projet au Fraunhofer IMWS. De plus, l’expertise en science des matériaux du Fraunhofer IMWS permet une caractérisation approfondie des matériaux utilisés, jusqu’au niveau de la microstructure. À l’aide de techniques d’analyse modernes, les propriétés mécaniques, thermiques et microstructurales des composants du masque ont été étudiées. « Dans le cadre du projet, nous avons réussi, avec nos partenaires, à développer un masque alliant protection, confort et durabilité. Nous montrons ainsi que la recherche en matériaux de haute technologie et le développement pratique peuvent aller de pair », ajoute Thormann.

Les résultats du projet ont déjà été présentés lors de salons professionnels internationaux tels que la formnext à Francfort et la rapidtec à Erfurt, où ils ont suscité un vif intérêt auprès du public spécialisé et de l’industrie. Des premiers échanges avec des partenaires potentiels ouvrent également des perspectives prometteuses pour le développement ultérieur et l’introduction sur le marché.