Schwerentflammbare Gewebe.VortragDRMST - Schümer

Schwerentflammbare Gewebe für die persönliche Schutzausrüstung in der
Schweißtechnik
von Dr. EBERHARD MÜLLER-STEINECK, SCHÜMER, Schüttorf/Berlin
1. Welche Gewebe bieten die höchste Sicherheit?
Diese Frage lässt sich nicht dadurch beantworten,
dass man auf die geltenden Normen verweist. Selbst
die neue Norm DIN EN ISO 15025 "prüft" die realen
Gefährdungen eines Hochofenarbeiters oder eines
Feuerwehrmannes im Testlabor mit einer kleinen
Flamme von nur 4 cm Höhe (Abb. 1), die ohne
Sauerstoffzufuhr brennt. Die rauhe Wirklichkeit der
Betriebsunfälle und das harmlose Prüfverfahren
passen einfach nicht zusammen. Dasselbe gilt auch
für die Elektroindustrie und die zukünftige Norm ENV
50 354.
Sie werden fragen, warum die Prüfnormen so
schwach sind. Die Antwort ist einfach: Je schwächer
die Prüfnormen sind, um so mehr Gewebe können die
Prüfung bestehen und für Schutzanzüge eingesetzt
werden.
Das höchste heute realisierbare Schutzniveau bietet
ein High-Tech-Baumwollgewebe mit flammhemmender
Ausrüstung, z. B. Schümer-SECAN ® bzw. mit
Antistatik Schümer-SECAN ® -SECURO. Ein solches
Gewebe ist auch vom Preis her sehr interessant. Es
kostet nur etwa die Hälfte eines Gewebes aus
Aramidfasern.
Das heute mögliche Schutzniveau mit einem High-
Tech-Baumwollgewebe verdeutlicht z. B. dieser sehr
schwere Unfall in einem Stahlwerk. Durch einen
Siedeverzug in einem Schmelzkessel entstand eine
Flammenfront vom Boden bis zur Decke. Diese
Flammenfront lief durch die Werkhalle und
(vermutlich) wieder zurück. Der Mitarbeiter in seinem
Schutzanzug wurde von der Flammenfront überrollt.
Das erstaunliche Ergebnis (Abb. 2 bis 4): Der
Unfallanzug weist fast mehr Löcher als
unbeschädigtes Gewebe auf – aber: die Kleidung, die
darunter getragen wurde, ist unbeschädigt und der
Arbeiter erlitt an seinem Körper – soweit er durch den
Schutzanzug bedeckt war – keine Verbrennungen.
Dieses auf den ersten Blick so widersprüchliche
Ergebnis ist einfach zu erklären: Wenn ein
Energiestoß (Flammenfront, Lichtbogen, flüssiges
Metall usw.) auf ein Gewebe trifft, dann entsteht eine
Pyrolyse, die man anschaulich mit dem Cracken von
Erdöl vergleichen kann: Das Gewebe zerfällt in
brennbare Gase, nicht-brennbare Gase sowie Wasser
und bildet eine Kohlenstoffschicht, die bei einer High-
Tech-Baumwolle etwa 40 vH des ursprünglichen
Gewebegewichtes beträgt. Hatte das Gewebe 300
g/qm, dann hat die Kohlenstoffschicht etwa 120 g/qm.
Die Umwandlung des Gewebes in Kohlenstoff
vernichtet Wärmeenergie. Die Kohlenstoffschicht ist
gerüststabil und hat eine hervorragende Isolationswirkung
gegen weitere Energieeinwirkung (z. B. wenn
eine Flammenfront durch eine Wand zurückgeworfen
wird). Die Kohlenstoffschicht ist hautverträglich und
schrumpft nicht. Letzteres ist von großer Bedeutung:
Wenn ein Gewebe nicht schrumpft, dann bleibt die
Luftschicht zwischen der Kohlenstoffschicht des
Schutzanzugs und der Unterkleidung bzw. der Haut
des Unfallopfers erhalten und wirkt als zweite
Isolationsbarriere. Anders und einfach ausgedrückt:
Ein Schutzanzug aus High-Tech-Baumwolle hat an
den Stellen in besonderem Maße geschützt, wo
später die Löcher entstehen.

Abb. 1:
Die linke, kaum sichtbare kleine Flamme ist die Prüfflamme
nach DIN EN ISO 15 025! Die rechte, energiereiche
Flamme ist die Prüfflamme für Schümer-
SECAN ® -Gewebe.
Dieses Gewebe hält auch schwere Unfälle aus, wie
Abb. 2 – 4 zeigen.
Abb. 3:
Das darunter getragene, unbeschädigte Hemd aus
reiner Baumwolle – mit Kohlenstoffabfärbungen von
den Kohlenstoffschichten des Unfallanzugs
Abb. 2:
Schutzanzug nach einem schweren Unfall
Abb. 4:
Die darunter getragene, unbeschädigte lange Unterhosen-Innenseite
aus reiner Baumwolle

Wenn Löcher, z. B. durch das Eingreifen von Helfern,
möglichst sofort nach dem Unfallgeschehen
entstehen, ist das ein weiterer Vorteil: Die Wärme, die
während des Unfalls durch die Kohlenstoffschicht
gedrungen ist, kann dann rückwärts aus dem Körper
wieder abfließen und damit die Tiefenwirkungen der
Verbrennungen abmildern.
Doch Vorsicht: Wenn die Baumwolle nicht auf so
hohem Niveau ausgerüstet ist, dann ist sie im
Brennverhalten auch nicht besser als andere
Gewebe. Und: Unsere High-Tech-Ausrüstung (gitterförmige
Vernetzung der Flammschutz-Chemikalien
unter Ammoniakbegasung) ist eine sehr komplizierte
Sache, erfordert zusätzlich besondere Verfahrenstechniken
und alle 100-120 Produktionsmeter eine
scharfe Kontrolle der Qualität. Wenn dieses Verfahren
beherrscht wird, dann haben die Mitarbeiter an
gefährdeten Arbeitsplätzen den bestmöglichen
Schutz, den schwerentflammbare Gewebe heute
bieten können. Die Abbildungen 5a bis 5d zeigen
einen Praxisversuch der Thyssen-Stahl AG.
Abb. 5 a
Abb. 5 c
Nur die beiden rechten Anzüge sind aus Schümer-
SECAN ® -Geweben. Sie hätten den Träger im
Ernstfall geschützt: Man sieht sehr gut die Wirkung
der Kohlenstoffschichten, die noch nicht
herausgebrochen sind. Erst nach dem Erkalten – also
nach einem Unfall – brechen die Kohlenstoffschichten
auf. Erst dann werden aus den Kohlenstoffschichten
Löcher – z. B. durch das Ausziehen des
Unfallanzuges. Auf die Bilder 2 bis 4 wird nochmal
verwiesen.
2. Trageeigenschaften von Geweben/Feuchtigkeitstransportphänomen
Schümer produziert alle Arten flammhemmender
Gewebe: Von Wollmischungen über Aramide,
Modacryl, Viscose FR usw., bis hin zur High-Tech-
Baumwolle, von der bisher die Rede war.
Unterschiedliche Gewebe haben unterschiedliche
Vorteile, auch im Trageverhalten. Wie empfindet der
Mitarbeiter seine Schutzkleidung? Nur ein
Schutzanzug, der auch getragen wird, kann im
Ernstfall schützen.
Abb. 5 b
Abb. 5 d

Die Sicherheit eines Schutzanzugs hängt allein vom
Gewebe ab – vorausgesetzt, der Konfektionär leistet
sich beim Schnitt keine groben Schnitzer. Wenn der
Schutzanzug auch noch bequem genug geschnitten
ist, dann lautet die Frage: Welches Gewebe erhöht
den Tragekomfort und damit die Akzeptanz des
Schutzanzuges beim Mitarbeiter, der ihn tragen soll?
Eine erste Annäherung zur Beantwortung dieser
Frage sind die Kaufentscheidungen der Millionen von
Konsumenten, die Jahr für Jahr ihre Kleidung in
Kaufhäusern und Modegeschäften kaufen. Im Winter
wird Wolle, für den Sommer wird Kleidung aus
Baumwolle oder Leinen gekauft, kleine Beimischungen
aus synthetischen Fasern schaden nicht.
Reine Synthetiks sind selten und kommen meist nur
bei Sportbekleidung vor oder wenn sie dem geltenden
Schönheitsideal entsprechen, z. B. die Strümpfe der
Damen. Wenn die Badehose aus Synthetikfasern,
aber die Sommerhose aus Baumwolle gekauft wird,
dann wollen die Käufer mit der unterschiedlichen
Wahl dasselbe erreichen: sich wohlfühlen, ein
angenehmes Mikroklima auf der Haut spüren.
Naturfasern haben eine "Löschblattfunktion" – sie
saugen Feuchtigkeit auf, speichern sie und geben sie
gleichmäßig ab. Synthetikfasern haben so gut wie
keine "Löschblattfunktion" – die Feuchtigkeit muss
sich an der Faser entlang bewegen. In Zahlen:
Gewebe aus synthetischen Fasern können keine oder
max. 4 Prozent ihres eigenen Gewichtes an
Feuchtigkeit speichern, Baumwolle kann sehr viel
speichern und fühlt sich bei 20 Prozent noch fast
trocken an.
Experimentell kann man diese "Löschblattfunktion"
überprüfen: Man nehme Gewebestreifen aus
Naturfaser und Chemiefaser und tauche sie mit dem
unteren Ende in ein Glas Wasser: der Gewebestreifen
aus Chemiefaser zeigt kaum ein Aufsteigen des
Wassers, beim Gewebestreifen aus Naturfaser steigt
das Wasser dagegen sehr hoch. Man umschreibt dies
bei den Naturfasern mit den Begriffen Kapillaraktivität
und Feuchtigkeitstransportphänomen. Es ist dasselbe
Phänomen, dass dafür sorgt, dass der Baum seine
Nährstoffe von der Wurzel bis ins höchste Blatt
transportieren kann.
Eine nasse Badehose aus Synthetik wird akzeptiert,
weil sie schnell trocknet. Eine Sommerhose aus
einem (dickeren) Synthetikgewebe wird nicht
akzeptiert, weil sie schon bei mäßigem Schwitzen
innen feucht wird und lange Zeit feucht bleibt – und
auf der Haut klebt - es fehlt die Kapillarwirkung. Eine
Sommerhose aus Baumwolle bleibt auch bei
stärkerem Schwitzen subjektiv trocken, weil der
Schweiß kontinuierlich aufgesogen und zur
Außenseite transportiert wird. Dort verdunstet der
Schweiß. Dies ist ein wichtiger Vorgang, weil
Verdunstung Kälte erzeugt und so das Mikroklima auf
der Haut in der Balance hält.
Die geringe Aufnahmefähigkeit von Flüssigkeiten
könnte für die Synthetiks z. B. in der Mineral-
ölindustrie von Vorteil sein. Gedacht ist an die Fälle,
wo ein Schwall Benzin den Schutzanzug trifft und in
Brand gerät. Allerdings müsste das Synthetikgewebe
so dicht gewebt sein, dass das brennende Benzin
nicht bis zur Unterkleidung vordringen kann und diese
– falls sie nicht flammhemmend ausgerüstet ist – in
Brand setzt. Deshalb wird die Empfehlung gegeben,
bei derartigen Gefährdungen einen Kittel aus
Synthetiks zu tragen, darunter jedoch einen
schwerentflammbaren Schutzanzug aus High-Tech-
Baumwolle. Dieser sollte auch noch hydrophob, also
wasserabweisend ausgerüstet sein.
3. Sonderfall: Aluminiumindustrie
Die hervorragenden Eigenschaften von High-Tech-
Baumwolle gelten nicht für die Aluminiumindustrie.
Das liegt an der Oberflächenspannung des
Aluminiums. Sie führt dazu, dass Aluminium wie ein
Kuhfladen auf Baumwolle und auch auf Synthetiks
kleben bleibt, aber nicht auf Geweben mit Wolle.
Aluminium perlt auf Wolle ebenso ab wie
Wassertropfen.
Unsere Versuchsreihen haben ergeben, daß für die
Gewinnung und Verarbeitung von Aluminium eine
Mischung aus 30 % Wolle, 50 % Viscose FR und
20 % Polyamid 6.6 optimal ist.
Dieses Produkt wird unter dem Namen Schümer
alutec erfolgreich vermarktet.
4. Sonderfall: Antistatik
Explosionsgefährdete Bereiche wie z. B. in der
Mineralölindustrie oder beim Schweißen von
Gasrohren benötigen eine Antistatik, die vermeidet,
dass statische Aufladungen auf dem Gewebe
entstehen, die einen Funken auslösen und damit zu
einer Verpuffung oder Explosion führen können.
Eine gute Antistatik ist für keinen Buntweber ein
Problem: Durch die Beimischung von 1 – 2 % Karbon-
oder Stahlfasern kann jedem Gewebe eine gute
Antistatik gegeben werden. Bei Stahlfasern ist darauf
zu achten, dass sie ummantelt sind, damit sie bei den
Wäschen nicht brechen, aus dem Gewebe austreten
und so der antistatische Effekt mit zunehmenden
Wäschen - sozusagen "schleichend" – verloren geht.
5. Sonderfall: Feuerwehren
Die Berufsfeuerwehren tragen meist Schutzanzüge
aus Aramidfasern und die Freiwilligen Feuerwehren
Schutzanzüge aus High-Tech-Baumwolle oder
Aramid-Viscose FR-Mischungen. Das führt zu dem
kuriosen Ergebnis, dass die Freiwilligen Feuerwehren
für den Ernstfall besser geschützt sind als die
Berufsfeuerwehren. Wie ist das zu erklären?
Es gibt zwei Gründe: Die Arbeit der Feuerwehren
besteht zu über 90 % aus technischen Hilfeleistungen

– der Ernstfall ist selten. Die Feuerwehrkleidung aus
Chemiefasern ist – wie oben schon gesagt –
wesentlich teurer als eine Feuerwehrkleidung aus
High-Tech-Naturfasern und das wird mit Qualität
gleich gesetzt. Und letztlich entscheidet die
Marketing-Stärke darüber, ob Chemiefasern oder
Naturfasern als Gewebe eingesetzt werden.
6. Entwicklungsziel: Bioaktive Schutzkleidung
Oft wird in Schutzanzügen bei hohen Temperaturen
gearbeitet – und das "riecht" man. In Zukunft wird das
nicht mehr so sein müssen. Es sind bereits
verschiedene Entwicklungen auf dem Markt, die
bakteriostatisch und antimikrobiell wirken, d. h. das
Wachstum von Bakterien und Mikroorganismen
hemmen. Die ideale Ausrüstung müsste eine größere
Anzahl von Bakterien, Hefen und Pilzen betreffen,
aber absolut harmlos gegenüber Menschen, Tieren
und Pflanzen sein. Insbesondere sollte die jedem
Menschen eigene Mikroflora seiner gesunden Haut
möglichst wenig verändert werden.
Schweißgeruch entsteht durch die bakterielle
Zersetzung des an sich geruchlosen Schweißes. Die
organischen Substanzen, die im Schweiß
vorkommen, werden durch die Bakterien in kleine,
aber geruchsintensive Moleküle wie Buttersäure,
Valeriansäure und ähnliche zersetzt. Man muss
wissen, dass Bakterien unter besonders günstigen
Bedingungen extrem schnell wachsen: ihre Anzahl
kann sich alle 20 Minuten verdoppeln.
Die auf dem Markt befindlichen Ausrüstungen – z. B.
Sanitized für den Hygieneschutz von Textilien mit
Hautkontakt – arbeiten und wirken nach der
Gleichung: Kein Bakterienwachstum auf dem Textil
bedeutet keine bakterielle Zersetzung von Schweiß,
also auch kein Geruch nach Schweiß. Schümer bietet
diese Ausrüstung auch für High-Tech-Baumwolle an.
7. Eine Schlussbemerkung zum Hauptthema
"Persönliche Schutzausrüstung"
Wenn ein Mitarbeiter durch einen Unfall schweren
Schaden erleidet oder sogar getötet wird, trifft den
zuständigen Sicherheitsbeauftragten dann keine
Mitschuld, wenn das Gewebe die vorgeschriebenen
Normen erfüllt. Bei Normen wird unterstellt, dass sie
dem Stand der Technik entsprechen. Aber jede
Sicherheitsfachkraft muss wissen, dass heute bei
flammhemmend ausgerüsteten Geweben ein Schutzniveau
möglich ist, dass außerordentlich weit oberhalb
der geltenden Normen liegt. Da dieses Schutzniveau
sehr preiswert zu realisieren ist, sollte sie getroffene
Entscheidungen neu überdenken.