Flammhemmende Textilien verstehen: Flammhemmender Mechanismus und Anwendung

Abstrakt: Dieser Artikel stellt hauptsächlich den Verbrennungsmechanismus, die Eigenschaften der thermischen Rissbildung, die Arten und Wirkungsmechanismen von Flammschutzmitteln in flammhemmenden Textilien sowie die Herstellungs- und Prüfverfahren für flammhemmende Fasern und Gewebe vor. Er behandelt verschiedene Aspekte von den Prinzipien der Flammhemmung über Produktionsprozesse bis hin zu Prüfnormen und gibt einen Ausblick auf die zukünftige Entwicklung flammhemmender Textilien, insbesondere die Forschung und Entwicklung von Flammschutzmitteln mit geringer Toxizität und geringer Rauchentwicklung sowie multifunktionalen flammhemmenden Geweben. Der Artikel listet außerdem relevante Normen und Vorschriften aus verschiedenen Ländern und Regionen sowie die von der Firma BEGOODTEX entwickelten Flammschutzprodukte und -technologien auf.

1. Entwicklungshintergrund von flammhemmenden Textilien

Feuer hat im Laufe der Geschichte den menschlichen Fortschritt und die technologische Entwicklung mitgestaltet; gleichzeitig stellt es durch Brände selbst eine große Bedrohung dar. Die European Flame Retardant Association (FERA) berichtet, dass in Europa jährlich über 5.000 Menschen durch Brände ums Leben kommen, was erhebliche sozioökonomische Folgen hat. Deutschland verzeichnet durch Brände Schäden in Höhe von bis zu 6,5 Milliarden Mark, während die wirtschaftlichen Auswirkungen von Bränden in der Europäischen Union 1 % des BIP der Region ausmachen. In China ereignen sich jährlich durchschnittlich 30.000 bis 40.000 Brände mit 2.000 bis 3.000 Todesopfern und wirtschaftlichen Schäden zwischen 200 und 300 Millionen Yuan, die stetig steigen.

Die Anfänge der Flammschutztechnologie reichen bis in die 1930er-Jahre zurück, zunächst mit nicht permanenten Behandlungen, bevor man zu langlebigeren flammhemmenden Materialien überging, wie sie beispielsweise in Militärzelten während des Zweiten Weltkriegs verwendet wurden. In den 1960er-Jahren erließen Länder wie Europa, die USA und Japan jeweils Richtlinien für den Einsatz von Flammschutzmitteln in Textilien, die für bestimmte Bereiche und Produkte die Verwendung flammhemmender Materialien vorschrieben.

2. Bedeutung flammhemmender Textilien

Flammschutz bezeichnet die Eigenschaft eines Materials, die Verbrennung zu verlangsamen oder zu verhindern. Diese Eigenschaft kann inhärent sein oder durch nachträgliche Behandlung erzielt werden. Flammschutzmittel verhindern Kettenreaktionen während des Verbrennungsprozesses, indem sie beispielsweise die Wärmeaufnahme reduzieren, den thermischen Abbauprozess verändern und die Bildung brennbarer Gase verringern.
Forschungen haben gezeigt, dass flammhemmende Textilien die Sicherheit deutlich verbessern können. Beispielsweise verlängern sie im Vergleich zu unbehandelten Textilien die Fluchtzeit um das 10- bis 15-Fache, reduzieren die bei der Verbrennung freigesetzte Hitze und giftigen Gase und verhindern die Entstehung von dichtem Rauch.

3. Vorschriften zur Verbrennungstechnologie für flammhemmende Textilien

In der Textilindustrie werden zur Prüfung der Flammschutzwirkung international anerkannte Methoden eingesetzt, darunter die britische BS-Norm, die deutsche D1N-Norm, die kanadische GCSB-Norm, die US-amerikanische FS-Norm, die japanische J1S-Norm, die französische ANF-Norm, die schwedische S1S-Norm, die chinesische GB-Norm und internationale ISO-Normen. Verschiedene Bereiche und Institutionen, beispielsweise in Ballungszentren oder Bundesstaaten wie New York und Kalifornien in den USA, sowie Behörden wie das Handelsministerium (DOCFF), das Verkehrsministerium (DOT) und militärische Organisationen, verfügen über eigene Prüfstandards und -methoden, die von verschiedenen Gruppen und Verbänden wie der National Fire Protection Association (NFPA), der Association of Textile Chemists and Dyers (AATCC) und der Society for Testing and Materials (ASTM) angewendet werden.

Vereinigte Staaten

Seit 1953 gilt in den Vereinigten Staaten der Flammable Fabrics Act (FFAP), der vorschreibt, dass Textilien bestimmte technische Anforderungen an die Entflammbarkeit erfüllen müssen. Zu den zugehörigen Normen gehören unter anderem:

• NFPA 701: Ein von der National Fire Protection Association entwickelter Brandprüfstandard für Textilien und Folienmaterialien, der in erster Linie die Verbrennungseigenschaften von Materialien bei Einwirkung von Flammen prüft.
• NFPA 2112 konzentriert sich auf die Richtlinien für flammhemmende Kleidung in industriellen Umgebungen wie dem Öl- und Gassektor, wo Schutzkleidung von entscheidender Bedeutung ist, um sich vor kurzen Stößen intensiver Hitze durch Flammen zu schützen.
• CFR 1615/1616: Bundesvorschriften legen in Amerika Brandschutzstandards für Kinderpyjamas fest, indem sie detailliert beschreiben, welche Materialien verwendet werden dürfen und wie schnell sich Flammen darauf ausbreiten können.

Kanada

Kanada hat die Gefahrstoffverordnung und verwandte Vorschriften (z. B. für Kinderschlafanzüge, Teppiche, Zelte usw.) erlassen, die von Health Canada umgesetzt werden, um sicherzustellen, dass alle Textilien die Anforderungen an den Flammschutz erfüllen. Teilweise zugehörige Normen:

• CAN/ULC-S102: Brandprüfverfahren für Baumaterialien und Bauteile, einschließlich Inneneinrichtung.
• CAN/CGSB 4.2 Nr. 27.5: Brennverhalten von Bettungsmaterialien.

Japan

In Japan gibt es keine spezifischen Anforderungen an den Flammschutz von Bekleidung, jedoch gelten für Teppiche und Vorhänge in Gebäuden Flammschutzstandards. Diese schreiben vor, dass Textilien, die in bestimmten Bereichen verwendet werden, die vorgeschriebenen Flammschutzeigenschaften erfüllen und mit Brandschutzetiketten gekennzeichnet sein müssen. Beispielsweise gilt die Norm JIS L 1091 für Heimtextilien (Vorhänge, Bettwäsche).

Australien

Jeder australische Bundesstaat hat unterschiedliche technische Vorschriften. Westaustralien hat den Fair Trade Act 1987 und die Children's Evening Dress Standards 1988 erlassen; Tasmanien den Flammable Clothing Act 1973 und die Flammable Clothing Regulations 2002; New South Wales die Fair Trade (General Requirements) Regulations 2002. Diese Vorschriften legen fest, dass die Flammschutz- und Prüfmethoden für Kinderabendbekleidung (wie Pyjamas, Bademäntel usw.) der Nummern 00–14 der Norm AS/NZS 1249 entsprechen müssen.

Vereinigtes Königreich

Im Vereinigten Königreich gelten Vorschriften zur Flammschutzmittelsicherheit für Abendgarderobe. 1985 traten die „Evening Wear (Safety Regulations)“ als Ersatz für die „Womens Sleepwear (Safety Regulations)“ in Kraft. 1987 wurden diese Vorschriften geändert und auf alle Arten von Abendgarderobe ausgeweitet. Laut diesen Vorschriften muss Abendgarderobe für Kinder im Alter von 3 Monaten bis 13 Jahren der Norm BS5722 entsprechen und ein dauerhaftes Etikett tragen, das angibt, ob sie die Brandschutznorm erfüllt. Abendgarderobe, die mit Flammschutzmitteln behandelt wurde, muss mit Warnhinweisen zu Waschanweisungen und den gemäß BS5651 zu verwendenden Reinigungsmitteln versehen sein, bevor Tests oder Bewertungen ihrer Eigenschaften durchgeführt werden. (Teilliste der Normen)

• BS5815 wird vorwiegend zur Beurteilung der Feuerbeständigkeit von Möbeln eingesetzt, um zu gewährleisten, dass die Materialien im Brandfall Sicherheit bieten.
• BS5852 CRIB 5 ist ein Prüfstandard, der die Feuerbeständigkeit von Möbeln und Füllmaterialien auf einem Niveau bewertet, das den Brandschutzanforderungen entspricht.
• BS5867 TYP C ist eine Brandschutznorm, die speziell für Vorhänge und dekorative Innentextilien entwickelt wurde; eine Typ-C-Klassifizierung bedeutet, dass das Material bei Einwirkung von Flammen Feuerbeständigkeit aufweist.
• BS7175 Source 7: Bewertung der Feuerbeständigkeit von Bettwaren. Source 7 ist ein hoher Standard für den Brandschutz, der häufig für Bettwaren in öffentlichen Einrichtungen verwendet wird.

4. Thermische Zersetzung von Textilien

Das Brennverhalten von Textilien hängt von ihrer Art, Struktur und Zusammensetzung ab. Sie lassen sich in verschiedene Gruppen einteilen, z. B. nicht brennbar, schwer entflammbar, feuerhemmend, brennbar und entzündlich. Für den Verbrennungsprozess sind drei Elemente erforderlich: eine Wärmequelle, Sauerstoff und brennbare Materialien. Textilien entzünden sich durch Wärmequellen. Sobald die Temperatur der Wärmequelle einen bestimmten Wert erreicht, beginnen die Fasern zu zerfallen und setzen brennbare Gase frei, die sich mit Sauerstoff verbinden und entzünden. Der Verbrennungsprozess von Textilien umfasst mehrere Phasen: Zunächst erwärmt sich das Material, bevor es schmilzt, Risse bekommt und sich zersetzt, bevor es schließlich durch Oxidation Feuer fängt.

Faserarten	Name der Faser	Nahe der Flamme	In den Flammen	Lass die Flamme	Restform
Zellulosefaser	Bambuszellstofffasern	Nicht schmelzend und nicht schrumpfend	Brennt schnell	Brennen lassen	Eine kleine Menge sanftes Dunkelgrau
	Bambusfaser	Nicht schmelzend und nicht schrumpfend	Brennt schnell	Brennen lassen	Eine kleine Menge sanftes Grau
	Klebstoff	Nicht schmelzend und nicht schrumpfend	Brennt schnell	Brennen lassen	Eine geringe Menge an weichem, gräulich-weißem Grau
	Baumwolle und Kapok	Nicht schmelzend und nicht schrumpfend	Brennt schnell	Brennen lassen	Eine geringe Menge an weichem Grau-Schwarzgrau
	Flachs	Nicht schmelzend und nicht schrumpfend	Brennt schnell	Brennen lassen	Eine kleine Menge seidenenstreifenförmig grau-weiß grau
Proteinfaser	Sojaproteinfaser	Vertrag	Beim Brand entsteht schwarzer Rauch.	Brennen lassen	Knusprig schwarz und grau, mit wenigen harten Stücken
	Milcheiweißfaser	Schmelzen und Locken	Locken, schmelzen, verbrennen	Brennend, manchmal selbstzerstörerisch	Schwarz, im Grunde knusprig,
	Schalenkordfaser	Nicht schmelzend und nicht schrumpfend	Schnell verbrennen, nicht schmelzen und die ursprüngliche Kreisform beibehalten.	Brennen lassen	Schwarz und grau, zerbrechlich
	Wolle, Seide	Kontraktion oder Krümmung	Allmählich abbrennen	Nicht leicht zu entzünden	Knackiges Schwarzgrau
Synthetische Faser	Polyesterfaser	Kontraktion, Schmelzen	Erst schmelzen, dann verbrennen	Es gibt viel schwarzen Rauch und geschmolzene Flüssigkeit tropft herab	Glasig, dunkelbraun, harte Kugel
				Die Schmelztropfen sind dunkelbraun.
	Polyamidfaser	Kontraktion, Schmelzen	Erst schmelzen, dann verbrennen	Es gibt Schmelztropfen, und die Schmelztropfen sind braun.	Glasig, dunkelbraun, harte Kugel
	Acrylfasern	Kontraktion, Mikroschmelzen, Versengen	Schmelzverbrennung	Es gibt kleine, glühende Funken.	Knusprige, schwarze, harte Stücke
	Polyvinylalkoholfaser	Kontraktion, Schmelzen	Verbrennung	Weiter brennen	Knusprige, schwarze, harte Stücke
	Polypropylenfaser	Langsame Kontraktion	Schmelzverbrennung	Es gibt Schmelztropfen, und die Schmelztropfen sind milchig-weiß.	Harter, gelbbrauner Ball

Zellulosefasern

Cellulosefasern sind ein Material, das sich beim Erhitzen verändert und dabei feste Rückstände sowie Flüssigkeiten und brennbare Gase freisetzt. Die Art und Weise, wie sich die Fasern unter Hitzeeinwirkung zersetzen, bestimmt, ob sie weiterbrennen oder nicht. Bei der Verbrennung von Cellulose treten zwei Arten der Verbrennung auf: eine mit Flammen und eine ohne (Schwelen).

Der Zersetzungsprozess lässt sich in drei Phasen unterteilen:

1. Der anfängliche Durchbruch erfolgt bei Temperaturen unter 370 °C

2. Der Hauptdurchschlag erfolgt zwischen 370 °C und 430 °C

3. Die endgültige Zersetzungsphase erfolgt oberhalb von 430 °C

In der Crackphase (bei Temperaturen über 430 °C) wird das Verbrennungsverhalten maßgeblich von den Crackprodukten bestimmt. Forschungsergebnisse zeigen, dass eine Verringerung der Bildung brennbarer Elemente die Verbrennungsgefahren wirksam senken kann. Beispielsweise entstehen bei der Pyrolyse von Baumwollfaserntel28 brennbare Substanzen; im Gegensatz dazu werden bei flammhemmend behandelten Baumwollfasern Art und Menge der Pyrolyseprodukte deutlich reduziert.

Polyesterfasern

Polyesterfasern brennen ähnlich wie andere synthetische Polymermaterialien. Bei Hitzeeinwirkung zersetzen sie sich und setzen dabei brennbare Gase frei, die die Brandausbreitung beschleunigen. Um die Ausbreitung des Feuers zu verhindern, ist es wichtig, die Freisetzung dieser Gase während der Zersetzung zu minimieren, die Reaktionen in der Luft zu verlangsamen, die vom Feuer erzeugte Wärme zu absorbieren oder die Branddauer durch Sauerstoffmangel zu begrenzen.

Weitere Details finden Sie auf Wie flammhemmende Technologie in Polyestergewebe angewendet wirdKlicken Sie hier, um weitere Informationen zu erhalten.

5. Mechanismen von Flammschutzmitteln verstehen

Flammschutzmechanismen in Textilien

1. Schmelztheorie (Oberflächenbedeckungstheorie)

Einige Substanzen, wie Borax und Borsäure, schmelzen beim Erhitzen und bilden einen glasartigen Film auf der Faseroberfläche. Dadurch wird die Luftzufuhr unterbrochen und die Verbrennung gehemmt. Phosphide können die Verkohlung fördern, während Bromide sich unter Bildung nicht brennbarer Gase zersetzen. Dies führt entweder zu einer weiteren Unterbrechung der Luftzufuhr oder zur Verdünnung brennbarer Gase und somit zu einer flammhemmenden Wirkung.

2. Wärmeabsorptionseffekt

Flammschutzmittel reduzieren die Temperatur von Polymeroberflächen und Verbrennungszonen durch Wärmeabsorption, Dehydratisierung, Phasenänderung oder Zersetzung und verlangsamen dadurch den thermischen Zersetzungsprozess.

3. Dehydratationstheorie

Phosphorbasierte Flammschutzmittel bilden bei Kontakt mit Flammen Pyrophosphat, welches eine starke Dehydratisierungswirkung hat und zur Karbonisierung von Fasern beiträgt. Der entstehende Karbonisierungsfilm isoliert effektiv die Luft und reduziert die Freisetzung brennbarer Gase.

4. Flammschutzmittel in kondensierter Phase

Die flammhemmende Wirkung der kondensierten Phase wird durch Verzögerung oder Unterbrechung des thermischen Zersetzungsprozesses von Materialien erreicht; gängige Methoden sind:

• Flammschutzmittel verzögern oder verhindern die thermische Zersetzung von brennbaren Gasen und freien Radikalen in der festen Phase.
• Durch die Verwendung anorganischer Füllstoffe wird es dem Material erschwert, die thermische Zersetzungstemperatur durch Wärmespeicherung und -leitung zu erreichen.
• Flammschutzmittel zersetzen sich beim Erhitzen und absorbieren Wärme, wodurch der Temperaturanstieg verlangsamt wird.
• Die Oberfläche von flammhemmenden Materialien bildet eine poröse Kohlenstoffschicht, die als Isolierung und Sauerstoffbarriere dient und so verhindert, dass brennbare Gase in die Gasphase gelangen und die Verbrennung unterbrechen.

5. Flammschutzmittel in der Gasphase

Die Flammschutzwirkung in der Gasphase unterdrückt Verbrennungsreaktionen in der Gasphase durch das Einfangen und Eliminieren freier Radikale wie H · und HO · und kontrolliert so effektiv den Verbrennungsprozess.

6. Staubpartikel oder Wandeffekte

Freie Radikale können ihre Aktivität verlieren, wenn sie mit Staubpartikeln oder Gefäßwänden in Kontakt kommen, wodurch die Geschwindigkeit von Gasphasenreaktionen verringert und somit die Verbrennung gehemmt wird.

7. Tropfeneffekt

Beim Erhitzen schmelzen thermoplastische Fasern. Dadurch verringert sich ihre Oberfläche im Kontakt mit der Luft, und es können sich Tröpfchen von der Flamme ablösen, was die Verbrennungsgeschwindigkeit verringert. Um die Flammschutzwirkung zu optimieren, wirken typischerweise verschiedene Mechanismen synergistisch zusammen und verbessern so die Gesamtleistung.

Prinzipien verschiedener Flammschutzmittel

Es gibt verschiedene Arten von Flammschutzmitteln, die sich hauptsächlich in halogenierte, phosphatbasierte, anorganische und expandierende Flammschutzmittel unterteilen lassen. Der Wirkungsmechanismus der einzelnen Flammschutzmittelarten ist unterschiedlich.

1. Flammschutzmechanismus von halogenierten Flammschutzmitteln

Beim Erhitzen zersetzen sich halogenierte Flammschutzmittel und setzen nicht brennbare Gase frei, meist Halogenwasserstoffe. Diese gelangen an die Oberfläche des Materials und bilden eine Schutzschicht, die den Sauerstoff von der Verbrennungsreaktion abschirmt. Sowohl Halogenwasserstoffe als auch freie Radikale verbinden sich zu reaktionsschwachen Chlor- oder Bromradikalen, was die Verbrennungsgeschwindigkeit weiter verringert.

2. Flammschutzmechanismus anorganischer Phosphate

Phosphorhaltige Flammschutzmittel wirken durch Dehydratisierung und Karbonisierung. Phosphate bilden bei hohen Temperaturen Polyphosphat-Glaskörper, die das Material umschließen und verhindern, dass Sauerstoff an die Oberfläche gelangt und die Verbrennung fördert. Ionenpaare können die flammhemmende Wirkung in Kombination mit Metallphosphaten und -chloriden zusätzlich verbessern.

3. Flammschutzmechanismus von Phosphatester-Flammschutzmitteln

Phosphatester-Flammschutzmittel mindern die Entflammbarkeit von Materialien durch die Bildung nichtflüchtiger Phosphorsäuren und Metaphosphorsäuren, die die Dehydratisierung katalysieren, sowie einer isolierenden Kohlenstoffschutzschicht.

4. Synergistischer Effekt von Antimontrioxid und halogenierten Flammschutzmitteln

Antimontrioxid und halogenierte Flammschutzmittel können zusammenwirken, um einerseits Wärme zu absorbieren, freie Radikale zu verbrauchen, die bei der Verbrennung des Harzes entstehen, die Oberflächentemperatur oder die Freisetzungsrate brennbarer Gase in der Brandphase zu reduzieren und andererseits den Synergieeffekt zu optimieren.

5. Flammschutzmechanismus von Phosphor-Stickstoff-Flammschutzmitteln

Phosphor-/Stickstoff-Flammschutzmittel erzeugen durch Expansion eine karbonisierte Schaumschicht. Diese dient der Wärmeisolierung, der Sauerstoff- und Rauchunterbrechung sowie dem Schutz vor geschmolzenen Tropfen. Die Schaumkohlenstoffschicht, ein poröses Material aus Polyurethan-Hartschaum, isoliert die Brandquelle und verhindert deren Ausbreitung. Sie verlangsamt die Verbrennung und behebt so dieses Problem.

6. Produktionswege für flammhemmende Textilien

Es gibt im Wesentlichen zwei Ansätze, um Fasern und Textilien flammhemmend zu machen: die Fasern selbst für dauerhafte Flammwidrigkeit zu modifizieren oder flammhemmende Ausrüstungen auf die Materialoberfläche aufzubringen. Bei Fasern wie Baumwolle und Leinen werden nachträgliche Ausrüstungsverfahren zur Flammhemmung eingesetzt, entweder durch Adsorption, Abscheidung oder chemische Bindung, um das Flammschutzmittel auf dem Gewebe oder Garn zu fixieren und so die flammhemmenden Eigenschaften zu gewährleisten. Synthetische Fasern wie Polyester und Acryl können bereits beim Spinnen mit Flammschutzmitteln versehen werden. Diese können anschließend durch Copolymerisation oder Mischung weiter modifiziert werden, um ihre flammhemmenden Eigenschaften zu verbessern. Alternativ kann die Flammhemmung von Fasern auch durch nachträgliche Ausrüstungsbehandlungen zur Erhöhung der Feuerbeständigkeit erreicht werden. Im Vergleich zu anderen Methoden ist das Aufbringen von Flammschutzmitteln nach der Herstellung einfacher, erfordert geringere Investitionen und führt zu schnelleren Ergebnissen, was es zu einer praktikableren Option für die Einführung neuer Produktlinien macht. Nachbearbeitungstechniken können die Festigkeit und das Aussehen der Stoffe sowie ihre flammhemmenden Eigenschaften im Vergleich zur Modifizierung von unbehandeltem Seidengewebe beeinflussen.

Produktionswege für flammhemmende Fasern

Flammhemmende Fasern erhalten ihre flammhemmenden Eigenschaften durch die direkte Zugabe von Flammschutzmitteln während des Faserherstellungsprozesses. Zu den wichtigsten Verfahren zählen Copolymerisation, Mischen, Pfropfcopolymerisation, Flammschutzmittelabsorption, Halogenierung der Faseroberfläche und Nachbehandlung.

1. Co-PolymerisationDie Zugabe von Verbindungen mit flammhemmenden Elementen (Phosphor, Halogen, Schwefel usw.) als Comonomere der Polymerketten verbessert die Flammwidrigkeit der Fasern. Dieses Verfahren bietet den Vorteil einer lang anhaltenden Flammwidrigkeit der Fasern, jedoch kann die hohe Polymerisationstemperatur Nebenreaktionen verursachen und die Eigenschaften des Polymers beeinträchtigen.
2. MischverfahrenBei diesem Verfahren wird das Flammschutzmittel der Schmelze (dem Fasergemisch im geschmolzenen Zustand) zugesetzt. Dafür müssen die Flammschutzmittel thermisch stabil, mit dem Polymer verträglich und faserfunktionsverträglich sein. Es werden Hochtemperatur-Flammschutzmittel benötigt, die mit Polymeren harmonieren und die Fasereigenschaften nicht beeinträchtigen.
3. PfropfcopolymerisationVerbindungen mit Phosphor und Halogen werden mittels chemischer Verfahren oder Hochenergiestrahlung auf die Molekülketten der Fasern aufgepfropft, um die Flammschutzwirkung zu verbessern [9–12]. Pfropfcopolymerisation: Phosphor- und Halogenverbindungen werden mittels chemischer Verfahren oder Hochenergiestrahlung auf die Molekülketten der Fasern aufgepfropft, um die Flammschutzwirkung zu erhöhen.
4. Flammschutzmittel-Absorptionsverfahren: die Adsorption von Flammschutzmitteln an Fasern, was einfach, aber weniger effektiv ist.
5. Halogenierung der FaseroberflächeDurch strahlungsinduzierte Chlorierungsbehandlung erhält die Faseroberfläche Flammschutzmittel.
6. NachbearbeitungsmethodeDas Flammschutzmittel wird gleichmäßig auf die Oberfläche von Fasern oder Textilien aufgetragen. Diese Methode ist einfach und leicht anzuwenden, die flammhemmende Wirkung ist jedoch nicht von Dauer und kann die Textur und Farbe des Gewebes beeinträchtigen.

Produktionswege für flammhemmende Textilien

Flammhemmende Textilien werden üblicherweise durch nachträgliche Oberflächenveredelung und Anwendung verschiedener Ausrüstungsverfahren hergestellt, um die Fasern flammhemmend zu machen. Gängige flammhemmende Ausrüstungsverfahren umfassen Imprägnierung und Einbrennen, Ausziehfärbung, Beschichtung, Sprühen usw.

1. Eintauch- und RollbackmethodeDie gängigste Methode zur Flammschutzbehandlung besteht aus dem Einweichen in Flammschutzmitteln, dem Trocknen und dem Einbrennen. Dabei kann dasselbe Bad wie bei anderen Beschichtungsverfahren (z. B. Softfinish) verwendet werden
2. Erschöpfendes FärbeverfahrenDer Stoff wird in einer Flammschutzmittellösung getränkt und anschließend getrocknet. Dieses Verfahren eignet sich für hydrophobe Kunstfasern und wird üblicherweise im selben Bad gefärbt. Die Flammschutzwirkung ist bei dieser Methode jedoch gering.
3. BeschichtungsverfahrenFlammschutzmittel werden mit Vernetzungsmitteln oder Klebstoffen vermischt und auf Textilien aufgetragen. Gängige Beschichtungsverfahren sind das Rakelbeschichten, das Gießen und das Walzenbeschichten.
4. SGebetsmethode:Es wird für schwere Textilien eingesetzt und ist nicht für herkömmliche Ausrüstungsanlagen geeignet. Die flammhemmende Ausrüstung erfolgt manuell oder maschinell per Sprühverfahren. Sprühverfahren: Es eignet sich für schwere Textilien, die für herkömmliche Ausrüstungsanlagen ungeeignet sind. Die flammhemmende Ausrüstung wird manuell oder maschinell per Sprühverfahren aufgebracht.

Verfahren zur flammhemmenden Ausrüstung verschiedener Fasergewebe

1. PolyesterfaserPolyester ist ein brennbarer Werkstoff, der durch Copolymerisation, Mischen, Spinnen von Verbundwerkstoffen und Nachbehandlungsverfahren flammhemmend behandelt wird. Die Flammhemmung durch Copolymerisation ist zwar überlegen, aber auch kostspielig. Das Mischverfahren hingegen ist einfacher und kostengünstiger, erzielt aber eine geringere flammhemmende Wirkung als die Copolymerisation. Dies liegt daran, dass beim Mischen der Synergieeffekt von Flammschutzmittel und Polymer fehlt.
2. Nitrilchlorierte FaserAls gebundene flammhemmende Faser mittels Copolymerisationsverfahren mit Mischverfahren (Copolymerisation) werden Fasern mit guten Flammschutzeigenschaften hergestellt. Dies gelingt durch die Copolymerisation chlorhaltiger Monomere (z. B. Vinylidenchlorid mit Acrylnitril). Wie im Fall der Copolymerisation chlorierter Monomere wie Vinylidenchlorid mit Acrylnitril werden verbesserte flammhemmende Funktionalitäten in die Fasern eingebracht.
3. BaumwollstoffDa es sich primär um ein leicht entflammbares Gewebe handelt, ist eine flammhemmende Ausrüstung erforderlich. Es gibt zwei Arten von flammhemmenden Ausrüstungen: nicht wirksame (z. B. Phosphat, Ammoniumchlorid) und wirksame (z. B. Tetrahydroxymethylphosphatchlorid). Eine flammhemmende Ausrüstung sollte daher unbedingt integriert werden.
4. WollstoffWolle besitzt von Natur aus eine relativ hohe Flammschutzwirkung. Ist jedoch eine noch höhere Flammschutzwirkung erforderlich, muss die Wolle flammhemmend ausgerüstet werden. Konventionelle Verfahren verwenden hierfür Komplexe und/oder freie Komplexe von Titan, Zirkonium oder Hydroxysäuren, um die Flammschutzwirkung zu erhöhen, ohne den Griff der Wolle nennenswert zu verändern. Typische Wollausrüstungen bestehen aus Titan- und Zirkonschlamm oder Hydroxysäuren, die mit den Fasern Komplexe bilden und so die Flammschutzwirkung verbessern, ohne den Griff der Wolle zu verändern.
5. HanfstoffeCellulose (ein Kohlenhydratpolymer, das den Hauptbestandteil von Hanffasern bildet) ist leicht entzündlich und entzündet sich schnell. Hanffasern weisen hingegen eine sehr niedrige Bruchtemperatur auf. Daher ist es unerlässlich, die Fasern mit phosphorhaltigen Flammschutzmitteln zu behandeln, um durch Erhöhung der Karbonisierungstemperatur und Verringerung der Bildung brennbarer Gase eine flammhemmende Wirkung zu erzielen. Hanfgewebe: Hanffasern, die zu Textilien versponnen werden können, sind aufgrund ihrer Brennbarkeit und der niedrigen Bruchtemperatur leicht zu zerbrechen. Phosphorhaltige Flammschutzmittel werden daher häufig eingesetzt, um den Karbonisierungsprozess und die Freisetzung von Asche zu fördern und so die Flammenbildung und die Bildung brennbarer Gase zu reduzieren und somit eine flammhemmende Wirkung zu erzielen.
6. NylongewebeDie flammhemmende Ausrüstung von Nylongewebe ist komplexer als die von Baumwollgewebe. Bevorzugte Flammschutzmittel sind schwefelhaltige Flammschutzmittel wie Thioharnstoff und Ammoniumthiocyanat, die eine hohe flammhemmende Wirkung auf Nylon erzielen.
7. Polyester-/BaumwollmischgewebeDie flammhemmende Ausrüstung von Polyester-Baumwoll-Mischgeweben ist aufgrund der unterschiedlichen Eigenschaften der beiden Fasern schwieriger. Jede Faser benötigt eine andere flammhemmende Behandlung, und es werden komplementäre Flammschutzmittel eingesetzt. Die flammhemmende Behandlung ist in der Regel für jede Komponente erforderlich, dies kann jedoch durch den Einsatz synergistischer Flammschutzmittel erfolgen.

7. Prüfverfahren für flammhemmende Textilien

Methode zur Bestimmung des Sauerstoffindex (LOI)

Dieses Verfahren ermittelt die minimale Sauerstoffkonzentration, die erforderlich ist, damit sich Textilien in einem Sauerstoff-Stickstoff-Gemisch entzünden. Ein höherer LOI-Wert deutet auf flammhemmende Eigenschaften hin. Obwohl dieser Ansatz wertvoll ist, findet er in der alltäglichen Fertigungspraxis keine breite Anwendung.

Vertikale Brennmethode

Die Wirksamkeit der Flammeneigenschaften wird beurteilt, indem untersucht wird, wie Textilien brennen, wie lange es dauert, bis sie sich entzünden, und wie groß der Schaden unter bestimmten Flammenbedingungen ist. Dieses Verfahren wird häufig zur Prüfung verschiedener feuerfester Textilien eingesetzt und ist insbesondere in chinesischen Normen weit verbreitet, wo es eine wichtige Rolle spielt.

45°-Schrägbrennverfahren

Beurteilen Sie die Feuerbeständigkeit des Stoffes, indem Sie messen, wie lange er brennt und wie groß die beschädigte Fläche ist, wenn er in einem Winkel von 45 Grad gehalten wird.

Oberflächenbrennverfahren

Wir testen die Feuerbeständigkeit der Stoffe, indem wir messen, wie und wie lange sich die Flamme auf einer ebenen Fläche ausbreitet.

8. Entwicklungstrends von flammhemmenden Textilien

Der aktuelle Stand der globalen flammhemmenden Textilien

In den letzten Jahren wurden weltweit bemerkenswerte Fortschritte in der Flammschutztechnologie für Textilien erzielt. Verschiedene Forschungseinrichtungen und Unternehmen arbeiten an Materialien und Verfahren zur Verbesserung der Flammschutzwirkung, beispielsweise an flammhemmenden Polypropylen-Masterbatches und Verbundlösungen mit flammhemmenden und antistatischen Eigenschaften. Der Schwerpunkt dieses Forschungsprojekts liegt auf der Entwicklung von Hochleistungs-Flammschutzfasern und deren Anwendung, insbesondere von Fasern mit hohen Flammschutzeigenschaften und deren Einsatz in Mischgeweben. Diese Fasern weisen einen Sauerstoffindex von 45 bis 50 auf.

Verschiedene Nationen haben zudem eine Reihe von Flammschutzmitteln mit gleichzeitig außergewöhnlichen feuerfesten Eigenschaften entwickelt. So hat beispielsweise BEGOODTEX Aquafyreguad™ entwickelt, eine Produktlinie von Flammschutzmitteln, die für verschiedene Arten von Natur- und Kunstfasern geeignet ist.

Entwicklung TFragmente von Flahm RVerzögerungsmittel TExtile

1. Die Entwicklung flammhemmender Fasern stärken

Flammhemmende Fasern werden derzeit nur in geringen Mengen produziert und eingesetzt. Zukünftig müssen leistungsfähigere und multifunktionale flammhemmende Fasern entwickelt werden, da sie in Spezialbranchen wie dem Militär und der Feuerwehr Anwendung finden können. Die Ausbeute und das Anwendungsgebiet flammhemmender Fasern sind derzeit noch gering. Daher sind zukünftig umfangreiche Forschungs- und Entwicklungsarbeiten im Bereich flammhemmender Fasern erforderlich. Besonders die Entwicklung leistungsstarker und hochfunktionaler flammhemmender Fasern mit ihren wenigen Spezialtechnologien bietet vielversprechende Perspektiven für militärische Anwendungen und die Brandbekämpfung.

2. Multifunktionale Forschung

Aktuell können die meisten flammhemmenden Textilien lediglich ihre flammhemmende Funktion erfüllen. Das chinesische Unternehmen BEGOODTEX hat Folgendes angekündigt: flammhemmende Multifunktionsgewebe, wie zum Beispiel: Flammhemmend & antibakteriell (FRANtiBact ™), Flammhemmend & wasserdicht (FRANTiAqua ™), Flammhemmend GRS (GRSFRTex ™), Flammhemmend & UV-beständig (FRANTIUV ™), Flammhemmend & lichtundurchlässig (AntiLightFR ™), Flammhemmend & antistatisch (FRStaticGuard ™), Flammhemmend & medizinisch geeignet (FRMediGuard ™).

3. Forschung und Entwicklung von Flammschutzmitteln mit geringer Toxizität und geringer Rauchentwicklung

Der Trend der Zukunft geht hin zur Entwicklung von Flammschutzmitteln mit geringer Toxizität, geringer Rauchentwicklung und ohne Umweltbelastung. BEGOODTEX hat kürzlich umweltfreundliche, biologisch abbaubare ECO-Naturfasern wie FR 100% Baumwolle und FR 100% Viskose auf den Markt gebracht. Diese Fasern sind frei von Formaldehyd und Chemikalien, reizen die Haut nicht und sind hypoallergen. Die neuen ECO-Naturfasern von BEGOODTEX sind umweltfreundlich, biologisch abbaubar, formaldehydfrei, chemikalienfrei, reizen die Haut nicht und verursachen keine Ermüdung.