So wählen Sie das richtige flammhemmende Garn für Ihre Schutzstoffe aus

Innere vs. behandelte flammhemmende Garne: Grundlegende Technologien verstehen

Innere Flammwidrigkeit vs. flammhemmende Garne: Wesentliche Unterschiede

Flammbeständige Fasern, die auf molekularer Ebene wirken, bieten dauerhaften Schutz, ohne dass zusätzliche Chemikalien erforderlich sind. Materialien wie Modacryl und para-Aramid löschen sich tatsächlich selbst ab, sobald sie Feuer fangen, und behalten ihre Leistungsfähigkeit auch nach Jahren der Nutzung bei. Im Gegensatz dazu beruhen Stoffe, die mit flammhemmenden Mitteln behandelt wurden, auf chemischen Substanzen, die auf die Oberfläche aufgebracht werden und im Normalgebrauch abnutzen, besonders nach wiederholtem Waschen. Behandeltet Baumwolle beispielsweise kann laut einer Studie des Textile Institute aus dem vergangenen Jahr bereits nach fünfzig industriellen Wäschen etwa 40 Prozent ihrer Brandschutzfunktion verlieren. Dagegen bieten die inhärent beständigen Fasern über die gesamte Lebensdauer des Bekleidungsstücks oder textilen Produkts hinweg weiterhin ihren Schutzeffekt.

So wirken flammhemmende Eigenschaften: Verkohlung und Hitzebeständigkeit

Fasern bilden bei intensiver Hitze von Natur aus eine schützende Kohleschicht, die als Isolation gegen Flammen wirkt und den Zersetzungsprozess verlangsamt. Diese Art von Barriere bietet einen besseren Hitzeschutz, ohne gefährliche Dämpfe freizusetzen. Einige Garne funktionieren anders, da ihnen während der Behandlung Chemikalien zugesetzt werden. Diese Zusatzstoffe setzen Substanzen wie Phosphor- oder Stickstoffverbindungen frei, die verhindern, dass sich Brände in der umgebenden Luft ausbreiten. Nehmen wir beispielsweise Aramidfasern: Diese Materialien halten Temperaturen von etwa 500 Grad Celsius stand, bevor sie durch einen Prozess namens Carbonisierung entflammen. Behandeltes Polyester hingegen funktioniert auf eine ganz andere Weise und basiert auf einem Verfahren, das als Radikalabbruch bekannt ist. Allerdings neigt diese Methode dazu, sich nach wiederholter Hitzeeinwirkung abzubauen.

Thermisches Abbauverhalten und LOI-Werte bei gängigen flammhemmenden Fasern

Der begrenzende Sauerstoffindex (LOI) misst die minimale Sauerstoffkonzentration, die erforderlich ist, um die Verbrennung aufrechtzuerhalten, wobei höhere Werte eine bessere Flammwidrigkeit anzeigen. Inherente Fasern übertreffen behandelte Alternativen durchgängig:

Der hohe LOI von Modacryl macht es ideal für Anwendungen bei Lichtbogenüberschlag, während die extreme Hitzebeständigkeit von Para-Aramid es für langfristige Belastung im Feuerwehr- und Industriebereich geeignet macht.

Wichtige flammfeste Faserarten und optimale Mischstrategien

Häufige flammfeste Faserarten (Nomex®, Kevlar®, PBI, Modacryl, Vectran™)

Flammgeschützte Stoffe sind stark auf spezialisierte Fasern für ihre Leistungseigenschaften angewiesen. Nehmen wir Nomex und Kevlar, diese Aramidmaterialien schmelzen nicht, selbst wenn sie intensiver Hitze ausgesetzt sind; sie halten Temperaturen von etwa 500 Grad Celsius stand, weshalb sie häufig in Bereichen mit starker thermischer Belastung eingesetzt werden. Dann gibt es PBI oder Polybenzimidazol, das auffällt, weil es bei beeindruckenden 760 Grad Celsius stabil bleibt und dennoch seine Flexibilität behält. Dies macht es besonders nützlich für Feuerwehrausrüstungen, die sowohl Schutz als auch Beweglichkeit erfordern. Für diejenigen, die kostengünstigere Optionen suchen, bietet Modacryl guten Lichtbogenschutz, da sein Grenzsauerstoffindex über 28 Prozent liegt. Und nicht zu vergessen ist Vectran, das zusätzlichen Schutz vor Schnittverletzungen bietet, sodass Handschuhe und Schürzen aus diesem Material länger halten, insbesondere beim Arbeiten in der Nähe von Funken oder rauen Oberflächen.

Materialzusammensetzung und Mischleistung (Baumwolle, Polyester, antistatische Garne)

*Inherente Flammwidrigkeit (IFR)

Die Mischung von Baumwolle mit flammhemmenden Behandlungen nutzt deren natürliches Verkohlungsverhalten während der Verbrennung, während Polyester-IFR-Mischungen die Formstabilität und Abriebfestigkeit verbessern. Antistatische Garne mit Kohlenstoffkern werden häufig in Schutzausrüstung für elektrische Gefahren integriert, um statische Aufladung abzuleiten und das Risiko von Lichtbogenentladungen zu verringern.

Fasergestaltung und Mischung bei FR-Geweben: Optimierung von Schutz und Tragekomfort

Beim Schutzkleidungssektor geht es beim Mischen verschiedener Fasern hauptsächlich darum, den idealen Kompromiss zwischen Sicherheit, Langlebigkeit unter extremen Bedingungen und ausreichendem Tragekomfort über den ganzen Arbeitstag zu finden. Ein Beispiel hierfür ist eine Mischung, die hauptsächlich aus Modacryl (ca. 85 %) mit einem Zusatz von Baumwolle (ca. 15 %) besteht. Diese Kombination verleiht der Kleidung gemäß dem Standard ASTM F1506 eine recht hohe Lichtbogenbeständigkeit von 35 cal/cm² und bietet zudem eine bessere Feuchtigkeitsaufnahme als die meisten anderen Materialien, wodurch sich die Arbeiter während längerer Schichten wohler fühlen. Dann gibt es Kombinationen aus Nomex® und Kevlar®, die Zugkräfte von über 200 Newton gemäß ISO 13934 problemlos aushalten. Solche Mischungen eignen sich hervorragend für Personen, die bei schweren Schweißarbeiten zusätzlichen Schutz benötigen. Eine weitere interessante Entwicklung in jüngster Zeit ist die Kombination von PBI mit Kohlenstofffasern. Dadurch verringert sich das Gewicht der Kleidung um etwa 22 %, ohne dass dabei die Widerstandsfähigkeit gegenüber Hitze beeinträchtigt wird. Hersteller integrieren außerdem zunehmend feuchtigkeitstransportierende Materialien und speziell gewebte Stoffe, die besser am Körper anliegen. Dies trägt dazu bei, die Anforderungen an die Atmungsaktivität gemäß NFPA 2112 zu erfüllen, und sorgt letztendlich dafür, dass die Arbeiter ihre Schutzausrüstung regelmäßig tragen, statt nach Ausreden zu suchen, sie nicht anzuziehen.

Haltbarkeit und Langlebigkeit: Bewertung der Leistung nach wiederholtem Gebrauch und Waschen

Lebensdauer und Auswirkungen des Waschens auf FR-Gewebe: Fokus auf flammgeschützte Baumwolle

Flammgeschützte Baumwolle degradiert bei Wäsche schrittweise aufgrund von chemischem Auslaugen. Die industrielle Wäsche beschleunigt diesen Abbau durch hohe Wassertemperaturen, alkalische Reinigungsmittel und mechanische Beanspruchung. Unabhängige Prüfungen zeigen einen erheblichen Rückgang der Flammwidrigkeit:

Inhärente Fasern wie Aramid und Modacryl bleiben von diesen Bedingungen unbeeinflusst und bewahren ihre strukturelle und schützende Integrität über Hunderte von Waschzyklen hinweg.

Beständigkeit gegenüber industrieller Wäsche und Erhaltung flammwidriger Eigenschaften

Um die Zuverlässigkeit sicherzustellen, muss die industrielle Wäsche den Anforderungen der ASTM F2757-22 entsprechen, die einen Zugfestigkeitsverlust von 15 % und eine Erhaltung der Flammwidrigkeit von 85 % nach 50 Wäschen vorschreibt. Wichtige Faktoren, die die Leistung von behandelten Geweben beeinflussen, sind:

• pH-Wert : Neutrale Waschumgebungen (pH 6,5–7,5) minimieren die chemische Zersetzung
• Weichspülerverzicht : Kationische Weichspüler hinterlassen entflammbare Rückstände auf den Fasern
• Zyklusdauer : Kürzere 8-Minuten-Waschgänge erhalten 23 % mehr Flammhemmung als 12-Minuten-Zyklen

Gemäß ISO 6330:2023-Bestimmungen behalten intrinsisch flammhemmende Fasern nach 200 Wäschen noch 90 % ihres ursprünglichen LOI-Werts bei, im Vergleich zu lediglich 34 % bei behandeltem Baumwollgewebe unter gleichen Bedingungen.

Passende flammhemmende Garne anhand von Gefahrenstufen und Anforderungen auswählen

Auswahlkriterien für flammhemmende Textilien in hochriskanten Umgebungen

Die Wahl des richtigen flammhemmenden Garns hängt von drei entscheidenden Kriterien ab:

1. Schwere der Wärmebelastung – Zum Schutz vor Lichtbogenblitzen sind ATPV-Werte ≥ 8 cal/cm² erforderlich; bei Gefahren durch geschmolzene Metalle ist eine schnelle, isolierende Verkohlung notwendig.
2. Branchenkonformität – Stellen Sie die Konformität mit EN ISO 11612 für industrielle Hitze oder NFPA 2112 für Flash-Feuer-Schutz sicher.
3. Materialgeeignetheit – Aramid-Blends zeigen bei anhaltender Hochtemperatur die beste Leistung, während Modacryl-Baumwoll-Hybride ein ausgewogenes Verhältnis von Atmungsaktivität und Lichtbogenschutz für längeren Tragekomfort bieten.

Materialauswahl basierend auf vorgesehenem Einsatz und Leistungsanforderungen

Moderne Textilingenieure kombinieren Hochleistungssynthetiken wie oxidiertes Polyacrylnitril, das einen LOI von etwa 53 % aufweist, mit natürlichen Fasern, um die optimale Balance zwischen Schutz und Tragekomfort zu erreichen. Wenn Arbeiter bei Tätigkeiten wie Schweißen Bewegungsfreiheit benötigen, können diese dehnbaren flammhemmenden Garne mindestens 30 % gedehnt werden und halten dabei immer noch gut mechanischen Belastungen über 250 Newton stand, selbst nach etwa fünfzig industriellen Wäschen. In der Umgebung von Wärmekraftwerken sieht die Situation jedoch anders aus. Die Betreiber bevorzugen hier in der Regel intrinsisch flammhemmende Fasern, da diese konstanten UV-Strahlen und Dampfbedingungen besser standhalten. Die behandelten Varianten halten unter diesen rauen Bedingungen einfach nicht so lange, sondern verschleißen zwischen 12 und 15 Prozent schneller als die intrinsischen. Langfristig bedeutet dies, dass sie nicht mehr die wichtigen IEC-61482-2-Normen erfüllen, die für die Sicherheitszertifizierung in der Branche erforderlich sind, um 40-kA-Lichtbogenbelastungen zu bewältigen.

Frequently Asked Questions (FAQ)

Was ist der Unterschied zwischen inhärenten und behandelten flammhemmenden Garnen?

Inhärente flammgeschützte Garne sind auf molekularer Ebene so konzipiert, dass sie sich ohne zusätzliche Chemikalien selbst löschen, während behandelte Garne auf extern aufgebrachte chemische Behandlungen angewiesen sind, um flammhemmende Eigenschaften zu bieten.

Wie verhalten sich inhärent flammgeschützte Fasern im Laufe der Zeit?

Inhärente flammgeschützte Fasern behalten ihre Schutzeigenschaften über die gesamte Lebensdauer der Bekleidung bei, auch bei wiederholtem Tragen und Waschen.

Warum verschleißen behandelte flammhemmende Stoffe schneller?

Behandelte Stoffe sind auf Oberflächenchemikalien angewiesen, die durch normale Nutzung abgenutzt werden, insbesondere nach wiederholtem industriellen Waschen.

Welche Faktoren beeinflussen die Leistung von flammhemmenden Textilien beim Waschen?

Waschbedingungen wie pH-Wert, Verwendung von Weichspülern und Dauer des Waschzyklus können die flammhemmenden Eigenschaften von behandelten Textilien erheblich beeinträchtigen.