Brandschutz ohne Chlor und Co.

Es war am 11. April 1996: Am Flughafen in Düsseldorf kam es bei Schweißarbeiten zu einem Schwelbrand. Zuerst kokelten bloß Schaumstoffplatten aus Polystyrol vor sich hin, die als Dämmmaterial in einer Zwischendecke verbaut worden waren. Von dort breitete sich der Brand dann aber rasch aus und erfasste weite Teile der Ankunftsebene im Terminal A. 17 Menschen fanden bei dieser Katastrophe den Tod.

Flammschutzmittel im Dämmmaterial sollen verhindern, dass es überhaupt soweit kommt. An der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) in St. Gallen erforscht Sabyasachi Gaan solche Substanzen. Nicht für den Kunststoff Polystyrol, sondern vor allem für weiche Schäume aus Polyurethan, kurz PU.

"Solche Schaumstoffe werden zum Beispiel in der Auto-Industrie verwendet für die Sitze. Und in der Möbelherstellung als Polster. Wir arbeiten zwar auch mit anderen Materialien, mit Kunstfasern und Hochleistungs-Polymeren. Aber in unserer jüngsten Veröffentlichung geht es um diese weichen Schäume aus Polyurethan."

Es gibt bereits eine ganze Reihe von Chemikalien, die verhindern sollen, dass solche Schaumstoffe sofort in Flammen aufgehen, wenn zum Beispiel ein heißer Zigarettenstummel auf einen Autositz fällt. Diese Substanzen leiten sich im Fall der PU-Schäume üblicherweise von der Phosphorsäure ab. Die meisten von ihnen sind mehrfach halogeniert, enthalten also Chlor oder manchmal auch Brom. Und das ist ein deutlicher Nachteil in Sachen Chemikaliensicherheit, erklärt der Experte von der Empa.

"Einige dieser chlorhaltigen Phosphate haben sich in mehreren Studien als krebserregend erwiesen. Außerdem sind sie giftig für viele Mikroorganismen und Wasserbewohner. Doch das ist noch nicht alles, denn sie sind auch flüchtig. Werden die Schaumstoffe zu warm, dann treten diese Flammschutzmittel aus und lagern sich auf der Oberfläche der Materialien ab. Das ist keine angenehme Vorstellung - wenn man mit dem Auto unterwegs ist und solche Substanzen aus dem Sitzpolster ausdampfen. Gerade weil sie so giftig sind."

Sabyasachi Gaan und sein Team haben daher Flammschutzmittel entwickelt, die ohne Chlor auskommen. Auch diese Verbindungen sind chemisch mit der Phosphorsäure verwandt. So zum Beispiel beschreiben die Forscher im Fachblatt "Industrial & Engineering Chemistry Research" die Synthese von Phosphoramidaten, von organischen Verbindungen, die neben dem Phosphor auch Stickstoff enthalten. Um deren Eignung als Brandschutzmittel zu testen, haben die Chemiker die Phosphoramidate in frisch aufgeschäumtes Polyurethan eingemischt. Tatsächlich unterdrückten einige dieser Substanzen eine Flamme genauso gut wie kommerziell erhältliche Produkte – und manche waren sogar noch besser. Neben den Phosphoramidaten haben die Chemiker aus St. Gallen noch weitere stickstoffhaltige Flammhemmer synthetisiert und einige davon auf ihre Umweltverträglichkeit untersucht.

"Wir haben schon erste Tests durchgeführt, sogenannte Microtox-Tests. Damit prüfen wir, wie die Substanz auf Mikroorganismen im Wasser wirkt. Das Ergebnis war: Unsere Flammschutzmittel sind recht ungiftig. Wir haben noch nicht alle überprüft. Aber für diejenigen, die gut als Flammschutzmittel wirken, würde ich sagen: Sie sind nicht toxisch."

Ob sich die Phosphoramidate und andere umweltfreundliche Flammschutzmittel aus der Laborküche der Empa am Markt etablieren können, wird auch von ihrem Preis abhängen. Sabyasachi Gaan jedenfalls gibt sich zuversichtlich, denn die Ausgangsubstanzen für die Synthese dieser neuartigen Stoffe seien auch nicht viel teurer als die diejenigen, die im Moment für die Herstellung etablierter Flammhemmer genutzt würden.