Ist Spandex brennbar? Analyse der Verbrennungseigenschaften von Elastan

Spandex (auch bekannt als Elastan oder Lycra) ist für seine unvergleichliche Elastizität und seinen hohen Tragekomfort bekannt und wird daher häufig in Sportbekleidung, medizinischen Textilien und Heimtextilien eingesetzt. Doch ist diese Hochleistungsfaser im Brandfall sicher? Brennt sie oder ist sie selbstverlöschend? Dieser Artikel analysiert eingehend die chemischen Eigenschaften von Spandex, seine Brennbarkeitsklasse (LOI), die drei wichtigsten Verfahren zur Flammschutzbehandlung sowie die Prüfnormen, um Ihnen die Anwendungsmöglichkeiten und Sicherheitsvorteile von flammhemmendem (FR) Spandex näherzubringen.

Wichtigste Erkenntnisse:

• Spandex (Elastan) ist ein leicht entzündlich Synthetische Faser mit einem niedrigen Sauerstoffindex (LOI) von 18-20%.
• Aufgrund seiner chemischen Struktur aus Polyurethan verbrennt es schnell, schmilzt und erzeugt gefährliche, geschmolzene Tropfen.
• Flammhemmendes Spandex (FR) wird mit drei Hauptmethoden hergestellt: Copolymerisation (von Natur aus FR), Additivmischung oder Oberflächenveredelung.
• „Inherently FR“ (Copolymerisation) bietet den beständigsten und zuverlässigsten Feuerschutz, der über 50 Waschzyklen anhält.
• FR Spandex ist für die Sicherheit bei Schutzkleidung (EN ISO 11612) und Heimtextilien (NFPA 701) unerlässlich.

Brennt Spandex (Elastan) tatsächlich?

Ja, Spandex ist eine leicht entzündliche, hochelastische Kunstfaser.

Chemisch gesehen ist Spandex (Elastan) eine Polyurethanfaser. Aufgrund seiner Molekularstruktur mit vielen Kohlenstoff-Wasserstoff-Bindungen zersetzt es sich beim Erhitzen leicht und setzt dabei brennbare Gase frei. Bei Kontakt mit offener Flamme krümmt sich Spandex schnell, schmilzt und verbrennt, wobei schwarzer Rauch und geschmolzene Tropfen entstehen. Diese Tropfen können andere Materialien entzünden und schwere Sekundärverbrennungen der Haut verursachen. Darüber hinaus zersetzt sich brennendes Polyurethan unter Bildung giftiger Gase wie Isocyanate und verströmt einen stechenden, beißenden Geruch.

Warum ist Spandex leicht brennbar? Eine Analyse der chemischen Struktur

Der Hauptgrund für die Entflammbarkeit von Spandex liegt in seiner chemischen Polyurethanstruktur, die einen hohen Kohlenwasserstoffgehalt aufweist und eine niedrige thermische Zersetzungstemperatur besitzt.

Spandex besteht hauptsächlich aus Weichsegment-Polyether oder Polyester-Polyurethan. Diese Struktur weist zwei entscheidende Schwächen hinsichtlich der Feuerbeständigkeit auf:

1. Hoher Kohlenwasserstoffgehalt: Die Molekülketten enthalten eine große Anzahl von –CH₂–, –O– und –NH– Gruppen, die allesamt brennbare Komponenten sind.
2. Niedrige thermische Zersetzungstemperatur: Spandex hat einen relativ niedrigen Zündpunkt und beginnt sich bei etwa 230–260 °C thermisch zu zersetzen. Es zerfällt schnell und setzt brennbare Gase wie Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffe frei, was zu einer sehr schnellen Verbrennung führt.

Verbrennungseigenschaften von Spandex

Das spezifische Verhalten von Spandex beim Verbrennen unterscheidet sich deutlich von dem anderer Fasern:

Eigentum	Verbrennungsverhalten von Spandex (Polyurethan).
Zündschwierigkeiten	Leicht zu entzünden
Brenngeschwindigkeit	Schnell
Flammenfarbe	Hellgelbe Flamme
Verbrennungsrückstand	Geschmolzene schwarze Perlen
Geruch	Stechend, beißend (giftige Dämpfe)

Entflammbarkeitsklasse von Spandex: Was ist sein Sauerstoffindex (LOI)?

Der Sauerstoffindex (LOI) von Spandex liegtteletwa 18–20 %, wodurch es als leicht entzündliches Material eingestuft wird.

Der LOI (Limiting Oxygen Index) ist der wichtigste Messwert zur Bestimmung der Entflammbarkeit eines Materials. Er gibt die minimale Sauerstoffkonzentration an, die für die Aufrechterhaltung der Verbrennung erforderlich ist. Da die Sauerstoffkonzentration in der Luft etwa 21 % beträgt, brennt jedes Material mit einem LOI unter 21 % nach der Entzündung an der Luft weiter.

Der LOI-Wert von Spandex liegt weit unter diesem Sicherheitsgrenzwert von 21 %, was bedeutet, dass es in der Luft selbstständig brennen kann und nicht selbstverlöschend ist.

LOI-Vergleich: Spandex vs. andere Fasern

Im Vergleich zu herkömmlichen Textilfasern ist Spandex leicht entflammbar. Klicken Sie auf die verschiedenen Fasern in der untenstehenden Tabelle, um detaillierte Informationen zu ihren Verbrennungs- oder Flammschutzeigenschaften zu erhalten:

Fasertyp	LOI (Grenzsauerstoffindex)	Entflammbarkeitsklasse
Spandex (Polyurethan)	18–20%	Brennbar
Baumwolle	18%	Brennbar
Polyester	20–22%	Brennbar
Nylon	20–22%	Brennbar
Acryl	18.5%	Leicht entzündlich
FR Polyester	≥28%	Flammhemmend
Modacryl	28–32%	Flammhemmend
Aramid	28–30%	Flammhemmend / Selbstverlöschend
Fiberglas	>100%	Nicht brennbar

Wie wird Spandex flammhemmend hergestellt? Die drei wichtigsten technischen Verfahren

Da Spandex von Natur aus entflammbar ist, muss es chemischen Modifizierungs- oder Veredelungsverfahren unterzogen werden, um flammhemmende Eigenschaften zu erzielen. Diese Technologien beruhen im Wesentlichen auf drei Mechanismen: Gasphasenverdünnung, Isolierung durch eine Kohleschicht und Abfangen freier Radikale. Kommerziell erhältliches FR-Spandex wird hauptsächlich über die folgenden drei Verfahren hergestellt:

Route 1: Copolymerisationsmodifizierung (inhärent FR)

Dies ist die fortschrittlichste und stabilste Methode. Während der Spandex-Polymerisation werden flammhemmende Monomere (wie DOPO-Derivate oder Phosphatpolyole) mit Phosphor, Stickstoff oder Silicium hinzugefügt, wodurch die flammhemmenden Elemente dauerhaft in die Molekülkette integriert werden. Dies ist die Kerntechnologie von Begoodtex FR Spandex und gewährleistet dauerhafte, waschbeständige Sicherheit. Erfahren Sie mehr über unsere Inhärent flammhemmendes Spandex-Gewebe.

• Vorteile: Die FR-Eigenschaft ist dauerhaft, stabil, wandert nicht und ist waschbeständig (über 50 Waschzyklen).
• Nachteile: Hohe Kosten, komplexer Syntheseprozess und möglicherweise eine leichte Verringerung der Elastizität.
• Wirkung: Der LOI-Wert kann auf 28–30 % erhöht werden, wodurch eine „flammhemmende“ Klassifizierung erreicht wird.

Route 2: Additives Flammschutzmittel (Physikalische Mischung)

Dabei werden flammhemmende Pulver oder Flüssigkeiten (wie Phosphor, Stickstoff oder zusammengesetzte Flammschutzmittel) physikalisch in die Spandex-Spinnlösung oder das Polymersystem eingebracht.

• Vorteile: Relativ einfacher Prozess und geringere Kosten.
• Nachteile: Die Flammschutzmittel können leicht migrieren (auslaugen) und weisen eine geringe Waschbeständigkeit auf (die Leistung kann sich nach 10 Wäschen verschlechtern).
• Wirkung: Der LOI-Wert wird auf 24–27% erhöht.

Route 3: Oberflächenbehandlung mit Flammschutzmittel (Nachbearbeitung)

Dabei wird eine flammhemmende Beschichtung oder Imprägnierung auf die Oberfläche der fertigen Spandexfaser oder des Spandex-haltigen Gewebes (z. B. eines Poly-Spandex-Mischgewebes) aufgebracht. Gängige Systeme sind Phosphor-Stickstoff-Ausrüstungen (PN-Ausrüstungen, z. B. Pyrovatex, Proban) oder Silikonbeschichtungen.

• Vorteile: Geeignet für Mischgewebe, mit minimalen Auswirkungen auf Elastizität und Griff.
• Nachteile: Die geringste Waschbeständigkeit; die Leistung lässt typischerweise nach 20-30 Wäschen nach.

Wie wird die Flammschutzleistung von Spandex getestet? Gängige Methoden und Standards

Bei Entflammbarkeitstests liegt der Fokus primär auf der Brenngeschwindigkeit, der Selbstverlöschzeit, dem Schmelz-/Tropfverhalten und der Massenverlustrate. um festzustellen, ob der Stoff bestimmte Sicherheitsstandards erfüllt. Unterschiedliche Anwendungsbereiche entsprechen unterschiedlichen Prüfstandards:

• NFPA 701 (USA): Hauptsächlich verwendet für Vorhänge, Gardinen und andere hängende Textilien. Erfordert, dass die Probe innerhalb von 2 Sekunden nach Entfernen der Flamme selbstverlöschend ist, mit einem Massenverlust von weniger als 40 % und ohne brennende Tropfen.
• EN ISO 11612 (EU): Die Norm für Schutzkleidung. Zu den Prüfungen gehört unter anderem die Bestimmung des Wärmedurchgangsindex (HTI) nach 10 Sekunden Kontakt mit einer 650 °C heißen Flamme.
• FMVSS 302 (Automobil): Der US-Standard für Materialien im Fahrzeuginnenraum. Erfordert eine horizontale Brenngeschwindigkeit von maximal 100 mm/min.
• BS 5852 (UK): Wird zur Beurteilung des Brandverhaltens von Polstermöbeln (wie Sofas) verwendet.

Typische Anwendungsszenarien für Spandex

Der Hauptvorteil von Spandex liegt in seiner hohen Elastizität (Dehnbarkeit auf das 5- bis 8-fache seiner ursprünglichen Länge) und seiner ausgezeichneten Rückstellfähigkeit. Es wird selten allein verwendet. Stattdessen wird es als funktionelle Komponente (typischerweise 2–25 %) mit Fasern wie Baumwolle, Polyester und Nylon gemischt und findet breite Anwendung in Bekleidung, Heimtextilien und industriellen Anwendungen.

Anwendungen für Bekleidung (2 %–25 % Elasthan)

• Sportbekleidung/Aktivbekleidung: Bietet hohe Dehnbarkeit, Schweißresistenz und Atmungsaktivität für Yogahosen, Radsportbekleidung, Kompressionsbekleidung und Bademode (5%–20% Spandex).
• Jeans-/Stretchhosen: Bietet Komfortdehnung und Knitterschutz (2%–5% Spandex).
• Dessous/Shapewear: Erfordert eine weiche, eng anliegende Passform zur Körperformung (10%–25% Spandex).
• Socken/Strümpfe: Sorgt für Formstabilität und verhindert Ausleiern (2%–10% Elastan).

Heimtextilien und industrielle Anwendungen (2%–10% Spandex)

• Wohnungseinrichtung: Wird in dehnbaren Sofabezügen, Matratzenbezügen und Sitzmöbelstoffen verwendet, um die Passform zu verbessern und Faltenbildung zu verhindern. Bei Verwendung in öffentlichen Räumen (wietel, Theatern) müssen sie flammhemmend behandelt sein, um den Normen NFPA 701 oder BS 5852 zu entsprechen.
• Industrieschutz: Gemischt mit FR-Baumwolle oder Aramid (z. B. 97 % FR-Baumwolle + 3 % FR-Spandex), um den Tragekomfort und die Bewegungsfreiheit der Schutzkleidung zu verbessern (erfüllt EN ISO 11612).
• Medizinische Textilien: Wird für elastische Kompressionsverbände und Orthesen verwendet, um eine stabile Druckkontrolle zu gewährleisten.
• Fahrzeuginnenausstattung: Wird für Flugzeug-, U-Bahn- und Autositzbezüge verwendet, die flammhemmend behandelt sein müssen, um Normen wie FMVSS 302 zu erfüllen.

Fazit: Spandex ist entflammbar, kann aber mit flammhemmender Technologie sicher verwendet werden.

Spandex ist zwar eine brennbare Faser (LOI 18%–20%), aber durch dauerhafte Flammschutztechnologien (insbesondere Copolymerisation oder Hochleistungsveredelung) kann Brandsicherheit erreicht werden, während gleichzeitig die Elastizität erhalten bleibt.

In Zeiten, in denen die Sicherheit von Textilien immer wichtiger wird, können Unternehmen je nach Anwendungsbereich verschiedene flammhemmende Lösungen wählen. Für industrielle Schutzkleidung ist ein inhärent flammhemmendes Spandex-Gemisch mit flammhemmender Baumwolle/Aramid die optimale Wahl. Für Heimtextilien ist eine dauerhafte flammhemmende Beschichtung gemäß NFPA 701 erforderlich. Flammhemmendes Spandex erweist sich als ideale Lösung, um Komfort und Sicherheit zu vereinen.

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