TY - BOOK A1 - Schoch, R. A1 - Schartel, Bernhard A1 - Wachtendorf, Volker A1 - Tan, Yi A1 - Lin, Xuebao A1 - Tröppner, O. A1 - Lang, M. A1 - Hochrein, T. A1 - Bastian, M. T1 - Langzeit- und Witterungsstabilität von halogenfreiem Flammschutz in Polymeren N2 - Die Forderung, dass der Flammschutz von Kunststoffen nicht nur zum bei der Herstellung der jeweiligen Produkte, sondern auch über die gesamte Einsatzdauer im geforderten Maß wirksam ist, stellt eine große Aufgabe dar. Ferner ist die Anforderung für viele Produkte in der Praxis neu, da bisher vor allem der Einfluss der Flammschutzmittel auf die Stabilität der Polymerwerkstoffe, nicht aber die Stabilität des Flammschutzes untersucht wurde. Das Langzeitverhalten halogenfreier Systeme ist bis heute wenig untersucht, insbesondere weil Phosphor- und Stickstoff-basierte Systeme die oxidative Beständigkeit von Polymeren weniger zu beeinflussen scheinen als halogenhaltige FSM. Die Frage, wie zuverlässig der Flammschutz wirkt, wenn Kunststoffe einige Jahre im Innen- und Außenbereich im Einsatz sind und dabei wechselnden Beanspruchungen ausgesetzt waren, wurde bislang nur vereinzelt untersucht. Mögliche Auswirkungen von Witterungseinflüssen auf flammgeschützte Polymerwerkstoffe sind, dass die Flammschutzmittel selbst abbauen, ausgewaschen werden, oder auch durch Wechselwirkung mit den eingesetzten Additiven oder mit den Alterungsprodukten der Polymermatrix in ihrer Wirkung nachlassen. Hier bestand großer Forschungsbedarf, um an den Punkt zu gelangen, die Beständigkeit der Flammschutzeigenschaften eines Produktes über seine gesamte Lebensdauer zuverlässig garantieren zu können. Diese Fragestellung greift das durchgeführte Forschungsvorhaben auf. Ziel war die Untersuchung der Langzeitstabilität der Flammschutzwirkung von halogenfrei flammgeschützten Polymerwerkstoffen unter diversen Witterungseinflüssen. Dazu wurden die Schädigungsmechanismen der Polymerwerkstoffe und der Flammschutzmittel sowie die auftretenden Wechselwirkungen analysiert, um ein Verständnis für die ablaufenden Prozesse zu entwickeln und Empfehlung für die Reduzierung der Alterung zu erarbeiten. Gegenstand der Untersuchungen waren anwendungsrelevante Flammschutz-Konzepte, die miteinander verglichen wurden. Die Erarbeitung von Struktur-Eigenschafts-Beziehungen ermöglichte die Beschreibung der Empfindlichkeiten und den Vergleich zwischen den Systemen. Darauf basierend wurden für die FSM spezifische Leitlinien für die Optimierung der Langzeitstabilität des Flammschutzes erstellt. N2 - The requirement that the flame retardancy of plastics is still effective to the required degree not only at the time of manufacture of the respective products, but also over the entire period of use, is a major challenge in view of the very long periods of time involved. In addition, the requirement is new for many products in practice, as up to now the influence of flame retardants on the stability of the polymer materials has been investigated, but not the stability of the flame retardant itself. The long-term behaviour of halogen-free systems has been little studied to date, especially because phosphorus- and nitrogen-based systems seem to have a much smaller influence on the oxidative stability of polymers than halogene containing flame retardants. The question of how reliable flame retardancy is when plastic products have been in use for several years indoors and outdoors and have been exposed to a wide range of climatic stresses has only been investigated in isolated cases. Possible effects of weathering on flame-retarded polymer materials are that the flame retardants themselves degrade, migrate or are washed out, or that their effect diminishes through interaction with other additives used or with the ageing products of the polymer matrix. At this point, there was a great need for research in order to reach the point where the stability of the flame retardant properties of a product can be reliably guaranteed over its entire service life. This question is taken up by the research project carried out. The aim of the research project was the systematic investigation of the long-term stability of the flame-retardant effect of halogen-free flame-retardant polymer materials under various weather conditions. For this purpose, the predominant damage mechanisms of the polymers and the flame retardants as well as the interactions occurring were analysed in order to develop an understanding of the processes taking place and to work out recommendations for reducing ageing. Subject of the investigations were different applicationrelevant flame retardant concepts, which were compared with each other. The development of structure-property relationships enabled the description of the specific sensitivities and the comparison between the different systems. Based on this, specific guidelines for the optimisation of the long-term stability of the flame retardants were developed for the different flame retardants. KW - Durability KW - Flame retardant KW - Flammschutz KW - Weathering KW - Ethylene-vinyl acetate KW - Cables KW - Polyamid KW - Langzeitstabilität PY - 2021 SN - 978-3-8440-7781-0 SN - 2364-754X SP - 1 EP - 222 PB - Shaker CY - Düren AN - OPUS4-54274 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - BOOK A1 - Schubert, Martina A1 - Schartel, Bernhard A1 - Lang, M. A1 - Yin, Huajie A1 - Dittrich, Bettina A1 - Heidemeyer, P. A1 - Bastian, Martin T1 - Wirkungsweise von halogenfreien Flammschutzmitteln in WPC N2 - Das Ziel des Forschungsvorhabens war die Untersuchung der Wirkungsweise von halogenfreien Flammschutzmitteln in WPC. Eine große Anzahl verschiedener Flammschutzmittel wurde hinsichtlich ihrer Wirkmechanismen umfassend untersucht, um ein Verständnis für die ablaufenden Prozesse zu entwickeln. Hierbei wurden verschiedene Brandtests eingesetzt, um die Materialien bezüglich verschiedener Applikationen (E&E, Transportwesen, Bauwesen) zu beleuchten. Die verschiedenen Untersuchungen liefern aber auch ein umfassendes Bild vom Brandverhalten in den verschiedenen Eigenschaften, wie Entflammbarkeit und Brandausbreitung. Die prinzipiellen Ansätze wurden anhand von verschiedenen Flammschutzmitteln beleuchtet, ihre Pyrolyse und ihre Performance in verschiedenen Brandtests gegenübergestellt. Bei der angestrebten geringen Zusatzmenge ist durch den Zusatz eines einzigen Flammschutzmittels keine zufriedenstellende Reduktion der Brandeigenschaften zu erwarten. Multikomponentensysteme zur Steigerung der Effizienz sind angezeigt. Einige prinzipielle Kombinationsmöglichkeiten wurden für alle Hauptflammschutzmittel durchgespielt. Die teilweise deutlichen Verbesserungen zeigen Wege zur erfolgreichen Produktentwicklung auf. So konnten bei den Spritzgießcompounds Eigenschaften erzielt werden, die eine UL 94 V0 Klassifizierung ermöglichen. Ein Einsatz der im Forschungsvorhaben hergestellten Compounds als Baustoff ist aufgrund des Brandverhaltens in den baustoffspezifischen Prüfungen nicht möglich. Hier sind weitere Flammschutz-Konzepte zu erproben. Gleitmittel nehmen bei den untersuchten Extrusionscompounds keinen Einfluss auf das Brandverhalten. Haftvermittler nehmen ebenfalls keinen signifikanten Einfluss auf das untersuchte Brandverhalten, können aber zu einer veränderten Verteilung der Füllstoffe und damit zur Ausbildung einer effektiveren Schutzschicht führen. Feinere Holzpartikel schneiden bei den Brandprüfungen besser ab als grobe Holzpartikel. Bei Einsatz von grobem Holz wird eine schlechtere Rückstandsstruktur ausgebildet, was das Brandverhalten negativ beeinflusst. Der Einsatz von vorbehandeltem Holz brachte nicht die erwartete Verbesserung. Die neu konzipierte Aufbereitungsanlage auf Basis des Planetwalzenextruders konnte erfolgreich in Betrieb genommen werden. Vergleichende Versuche mit dem Doppelschneckenextruder zeigten, dass der PWE-Aufbau eine gute Alternative zur etablierten DSE-Aufbereitung darstellt. Zusätzlich wurden an Compounds vielversprechender Flammschutzansätze weitere Materialprüfungen (Biegeversuch, Schlagversuch, Wasseraufnahme) durchgeführt, um den Einfluss der FSM auf die spezifischen Eigenschaften der WPC zu beleuchten. N2 - The objective of the research project was to investigate the effect of halogen-free flame retardants in WPC. A large number of different flame retardants was thoroughly examined regarding their effect mechanisms to develop an understanding for the processes taking place. Different fire tests were used to examine the materials with respect to the different applications (E&E, transportation, construction). Additionally, the different investigations provide a comprehensive picture of the fire behavior regarding the different properties, such as flammability and fire spread. The fundamental approaches were examined by means of different flame retardants and their pyrolysis and performance were compared in different fire tests. A satisfactory reduction of the fire properties by adding only one flame retardant cannot be expected with the intended low added amount. Multi-component systems to increase the efficiency are indicated. Some basic combination options were tried out for all main flame retardants. The partially considerable improvements illustrate ways for successful product development. This way, properties could be achieved in injection molding compounds, which allow for a UL 94 V0 classification. It is not possible to use the compounds introduced in the research project as building material due to the fire behavior in the building material specific tests. Further flame protection concepts need to be tested in this area. Slip agents do not have an influence on the fire behavior of the examined extrusion compounds. Adhesion promoters also do not have a significant influence on the examined fire behavior but can lead to a change in the distribution of the fillers and thus to the formation of a more effective protective layer. Finer wood particles performed better in the fire tests than coarse wood particles. When using coarse wood, an inferior residual structure is formed, which has an adverse effect on the fire behavior. The use of pretreated wood fibers did not bring the expected improvement. The newly conceived processing technique based on a planetary roller extruder (PRE) was successfully put into operation. Comparative tests with twin-screw extruders (TSE) showed that the PRE configuration is a good alternative to the established TSE processing. Additionally, further material testing (bending test, impact test, water absorption) was performed on promising flame retarded compounds to examine the influence of the fire retardants on the specific properties of the WPC. KW - Wood plastic composite KW - Halogen free KW - Flame retardancy PY - 2016 SN - 978-3-8440-4645-8 SN - 2364-754X SP - 1 EP - 88 PB - Shaker Verlag CY - Aachen AN - OPUS4-37482 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -