PU-Beschichtungen können durch phosphorhaltige Flammschutzmittel zersetzt werden

Mit Hilfe chemisch instrumenteller Verfahren kann ein tiefer Einblick in das Zusammenspiel verschiedener Abbauprozesse von Flammschutzmitteln und einer Polymerbeschichtung gewonnen werden. Unter klimatisch ungünstigen Bedingungen kann eine Langzeitstabilität der Funktionsbeschichtung nur bedingt gewährleistet sein, das zeigen diese Verfahren ganz deutlich.

Die Anwendung von mehreren phosphorhaltigen Flammschutzmitteln in polyurethanbeschichteten Textilien ist aufgrund der Oxidations- beziehungs Hydrolyse-Empfindlichkeit, als kritisch zu betrachten, schreiben Sebastian Eibl und Matthias Müller des Wehrwissenschaftlichen Institut für Werk- und Betriebsstoffe in der Fachzeitzeitschrift „Technische Textilien“.

Polyurethane (PU) werden ja in der Textilindustrie sehr vielfältig eingesetzt, finden sich etwa in Klebstoffen, Elastikfäden und Schäumen. Um bei Textilien die Entflammbarkeit zu reduzieren, wurden früher meist halogenierte Flammschutzmittel in Kombination mit dem Antimontrioxid eingesetzt. Mögliche toxikologische und ökologische Auswirkungen führten zur Entwicklung von phosphorhaltigen Alternativen. Zur Optimierung der flammhemmenden Eigenschaften wurden zudem oft mehrere Flammschutzmittel kombiniert. Das zeigt sich nun als negativ bei der Haltbarkeit der PU-Beschichtungen.

Mehr Schaden als Nutzen für Beschichtungen?

Bei verschiedenen untersuchten Materialien kam es zu einer Schädigung der PU-Beschichtung wobei Farbveränderungen, Klebrigkeit und Geruchsentwicklung sowie Korrosion bei metallischen Anwendungen auftraten.

Eine Schädigung der PU-Beschichtung kann man zum Beispiel als Folge eines Oxidations- und Hydrolyse-Prozesses während der Lagerung von Funktionstextilien im gefalteten Zustand erkennen. Dabei kommt es zu einer Umsetzung der phosphorhaltigen Flammschutzmittel zu o-Phosphorsäure.

Bereiche, die im gefalteten Zustand eines Textils bevorzugt Kontakt mit (Außen-)Luft aufweisen, zeigen niedrigere pH-Werte, beziehungsweise einen höheren o-Phosphorsäuregehalt. Bei sehr stark geschädigten Beschichtungen wird eine Umwandlung von bis zu 46 Prozent der vorhandenen Flammschutzmittel in o-Phosphorsäure und das mit einem pH-Wert von 2,0 beobachtet.

Durch die Unbeständigkeit des Polyurethans gegenüber starken Säuren kann daher die auftretende Klebrigkeit auf eine Abbaureaktion des Polyurethans zurückgeführt werden, so die Autoren.

Insgesamt betrachtet handelt es sich also um einen konzertierten Abbauprozess, bei dem sich Hydrolyse und Oxidation der Flammschutzmittel, beziehungsweise der Abbau des Polyurethanpolymers gegenseitig beschleunigen. Eine vollständige Funktionalität der Textilbeschichtung ist daher in Bezug auf den erforderlichen Flammschutz auf Dauer nicht ausreichend gewährleistet.