Bei Atemschutzmasken entscheidet nicht allein der Maskenkörper über Sicherheit und Tragekomfort. Auch vermeintlich einfache Komponenten wie Kopf- und Nackenbänder übernehmen eine wesentliche Funktion: Sie halten die Maske zuverlässig in Position und sorgen dafür, dass sie sich an unterschiedliche Kopfformen anpassen lässt. Gerade bei Anwendungen in der Feuerwehr oder in spezialisierten Industriebereichen müssen diese Bauteile deshalb hohen mechanischen Anforderungen standhalten.

Für einen Hersteller von Atemschutzmasken fertigt KREMER spezielle Kopf- und Nackenbänder als Elastomer-Formteile aus Silikon. Im Mittelpunkt der Entwicklung standen dabei drei Anforderungen: eine hohe Elastizität und Reißfestigkeit, ein für den Hautkontakt geeigneter Werkstoff sowie eine wirtschaftliche Fertigung der unterschiedlichen Bandvarianten.

Kopf- und Nackenbänder übernehmen eine wichtige Haltefunktion

Die Aufgabe der Bänder erscheint zunächst einfach: Die Atemschutzmaske muss am Kopf des Anwenders arretiert werden. Technisch betrachtet ergeben sich daraus jedoch verschiedene Anforderungen.

Die Bänder müssen sich ausreichend dehnen lassen, damit die Maske komfortabel aufgesetzt und an unterschiedliche Kopfformen angepasst werden kann. Gleichzeitig dürfen sie sich unter der dauerhaft wirkenden Zugbelastung nicht unkontrolliert längen oder beschädigt werden. Besonders wichtig ist außerdem eine hohe Reißfestigkeit. Schließlich werden die Bänder bei jedem Auf- und Absetzen der Maske mechanisch beansprucht.

KREMER fertigt hierfür mehrere speziell auf die Konstruktion der Atemschutzmaske abgestimmte Silikon-Formteile. Pro Maske werden ein Kopfband und zwei Nackenbänder benötigt. Über die einzelnen Bänder wird die Maske an verschiedenen Punkten gehalten und kann dadurch sicher am Kopf positioniert werden.

Bei den als Riffelbänder ausgeführten Bereichen übernimmt die Geometrie zusätzlich eine funktionale Aufgabe. Die strukturierte Oberfläche ermöglicht im Zusammenspiel mit den entsprechenden Aufnahme- und Verstellelementen eine definierte Positionierung der Bänder. Damit wird aus einem scheinbar einfachen Gummiband ein konstruktiv genau abgestimmtes Funktionsteil.

Silikon verbindet Elastizität mit hoher Reißfestigkeit

Für die Bänder kommt ein Silikon mit hoher Reißfestigkeit und einem hohen Bruchdehnungswert zum Einsatz. Diese Kombination ist für die Anwendung besonders wichtig.

Ein hoher Bruchdehnungswert bedeutet, dass sich das Elastomer stark dehnen lässt, bevor es zum Materialversagen kommt. Das unterstützt sowohl das Aufsetzen der Maske als auch die Anpassung an unterschiedliche Anwender. Gleichzeitig muss das Material den im Betrieb auftretenden Zugkräften dauerhaft widerstehen.

Auch der direkte Kontakt mit dem Anwender spielt bei der Werkstoffauswahl eine wichtige Rolle. Die Bänder liegen während des Einsatzes teilweise unmittelbar auf der Haut auf. In geeigneter Materialqualität ist Silikon physiologisch unbedenklich und deshalb für Anwendungen interessant, bei denen Elastomerbauteile mit menschlicher Haut in Berührung kommen.

Hinzu kommen typische Eigenschaften von Silikon wie seine dauerhafte Elastizität sowie eine gute Alterungs-, Ozon- und Witterungsbeständigkeit. Gerade bei langlebigen technischen Produkten können diese Eigenschaften ein wichtiger Faktor bei der Werkstoffentscheidung sein.

Formteil statt einfaches Gummiband

Die Anwendung zeigt auch, warum bei solchen Komponenten nicht nur vom „Gummiband“ gesprochen werden sollte. Die Kopf- und Nackenbänder sind geometrisch definierte Elastomer-Formteile, deren Abmessungen und Oberflächenstrukturen auf das Gesamtsystem der Atemschutzmaske abgestimmt sind.

Für Konstrukteure bedeutet das: Neben Länge, Breite und Materialstärke müssen auch Übergänge, Radien und strukturierte Bereiche berücksichtigt werden. Gleichzeitig beeinflusst die Bauteilgeometrie die spätere Werkzeugauslegung und damit unmittelbar die Herstellkosten.

Deshalb lohnt es sich, Konstruktion, Werkstoff und Fertigungsverfahren bereits in einer frühen Projektphase gemeinsam zu betrachten. Bei Silikonformteilen kann eine fertigungsgerechte Auslegung entscheidend dazu beitragen, eine technisch zuverlässige und gleichzeitig wirtschaftliche Serienlösung zu realisieren.

Kombi-Werkzeug produziert komplette Sets im richtigen Verhältnis

Ein besonderer Schwerpunkt des Projekts lag auf der wirtschaftlichen Werkzeugauslegung. Für eine Atemschutzmaske werden ein Kopfband und zwei Nackenbänder benötigt. Die Nackenbänder fallen somit grundsätzlich in der doppelten Stückzahl an.

Das speziell auf diesen Bedarf abgestimmte Kombi-Werkzeug bildet dieses Verhältnis direkt ab: Pro Fertigungszyklus entstehen drei Kopfbänder und sechs Nackenbänder. Damit produziert das Werkzeug die Teile im Verhältnis 1:2 und somit äquivalent zum tatsächlichen Bedarf pro Maske.

Für den technischen Einkauf bietet dieses Konzept mehrere Vorteile. Die benötigten Einzelteile werden synchron produziert, der Fertigungsprozess wird effizienter und der Aufwand für Mengenplanung und Lagerhaltung kann reduziert werden. Gleichzeitig lässt sich die Werkzeugkapazität gezielt auf den tatsächlichen Bedarf der späteren Baugruppe abstimmen.

Das Beispiel zeigt, dass wirtschaftliche Optimierung bei Elastomer-Formteilen nicht zwangsläufig am Bauteil selbst stattfinden muss. Häufig liegt ein wesentlicher Hebel in einem durchdachten Werkzeugkonzept.

Bauteil, Material und Werkzeug gemeinsam betrachten

Kopf- und Nackenbänder für Atemschutzmasken sind ein gutes Beispiel dafür, wie viele Anforderungen auch in scheinbar einfachen Elastomerbauteilen zusammenkommen. Hohe Dehnbarkeit, Reißfestigkeit, Hautkontakt und eine exakt definierte Geometrie müssen ebenso berücksichtigt werden wie die wirtschaftliche Serienfertigung.

KREMER begleitet solche Projekte deshalb nicht nur bei der Auswahl des geeigneten Elastomers. Auch Bauteilgeometrie, Werkzeugkonzept und die später benötigten Stückzahlen werden in die technische Betrachtung einbezogen.