Nanobeschichtung schützt Textilien vor dem Entflammen

Umweltfreundlicher Flammenhemmer kann selbst dünne Baumwollstoffe vor Feuer schützen, indem er tief in die Fasern eindringt.

Denver (USA) - Baumwollstoffe brennen schnell und heiß - bei Gardinen lässt dies Wohnungen schnell in Flammen aufgehen, bei Kleidung sorgt es für schwere Brandverletzungen. Jetzt haben Forscher einen neuartigen Flammenhemmer entwickelt, der direkt in den Fasern sitzt und bei Brandhitze zu einem schützenden Schaum aufquillt. Anders als heutige Stoffbeschichtungen bleiben die behandelten Textilien weich und flexibel und sind ungiftig für Mensch und Umwelt. So eignen sie sich sogar für Kinderkleidung, berichten die Forscher auf dem 242. Jahrestreffen der "American Chemical Society". Der Hemmstoff löscht zwar nicht die Flammen, schützt aber das Material vor dem Entzünden, bremst das Ausbreiten eines Feuers und verschafft den Rettern damit Zeit.

"Die wasserbasierten Bestandteile in dieser neuen Beschichtung sind für Menschen sehr viel weniger giftig als die sogenannten 'halogenierten' oder 'bromierten' Flammenhemmer der Vergangenheit", sagt Jaime C. Grunlan von der Texas A&M University, "und sie sind umweltfreundlicher." Sein Team hatte aufquellende Brandschutzmittel, mit denen bislang vor allem Wände und Balken eingestrichen werden, näher unter die Lupe genommen. Kommt ihnen einen Flamme zu nahe, so entstehen in diesen Dämmschichtbildnern winzige Bläschen. Das Kunststoffmaterial wird dadurch zu einer abschirmenden Schaumschicht.

Aufgebaut ist es aus wechselnden Schichten von positiv und negativ geladenen Polymeren - aus einer Kombination von Polynatriumphosphaten, die in der EU als Lebensmittelzusatzstoff zugelassen sind, und Polyallylaminen. Die Schichten sind Nanometer dünn, rund 50.000 übereinander nur so dick wie ein menschliches Haar. Dadurch können die Schichten tief in einzelne Baumwollfasern eindringen, wenn sie nacheinander aufgetragen werden. Herkömmliche Flammhemmer hingegen sitzen als dicke Schicht außen auf Faserbündeln. Sie bremsen zwar die Ausbreitung der Flammen, das Gewebe selbst verkohlt aber trotzdem. Bei der neuen Nanobeschichtung ist dies anders: Als Reaktion auf die Flamme schäumt sie auf und verhindert ein Entzünden und Verkohlen - außer direkt an der Brandstelle bleibt das Gewebe weiß. Unter dem Rasterelektronenmikroskop bestätigte sich die Bläschenbildung an und in den Fasern. Der Zusatz macht das Gewebe nur um vier Prozent schwerer.

"Diese dämmschichtbildende Nanobeschichtung reduziert erstmals drastisch die Entflammbarkeit von Baumwolle", schreiben Grunlan und sein Team. Zudem könne sie Eltern die Sorgen vor Gift in den Flammschutzhemmern nehmen, mit denen derzeit Kinderpyjamas, Spielzeuge oder auch Autositze für Kinder versehen werden. Inzwischen arbeiten die Forscher daran, ihre Beschichtung so stabil zu machen, dass sie auch nach häufigem Waschen erhalten bleibt. Außerdem könnten andere Polymere in der Schutzmischung dafür sorgen, dass sie noch weicher und flexibler im Gewebe sitzt als bisher. Aber auch auf anderen Materialien können sich die Forscher die Beschichtung gut vorstellen, etwa auf leicht brennbaren Polyestern und Schaumstoffen.