TY - CONF A1 - Schartel, Bernhard A1 - Lin, Xuebao A1 - Tan, Yi A1 - Wachtendorf, Volker A1 - Klack, Patrick A1 - Schoch, R. A1 - Lang, M. A1 - Tröppner, O. A1 - Bosse, M. T1 - Weathering resistance of halogen-free flame retardancy in thermoplastics N2 - Weathering resistance of halogen-free flame retardancy in thermoplastics - Durability of fire retardancy - Impact of different exposure condition - Degradation with respect to different fire tests T2 - 17th SKZ Conference on Trends in Fire Safety and Innovative Flame Retardants for Plastics CY - Online Meeting DA - 18.05.2021 KW - Durability KW - Flame retardant KW - Aluminum hydroxide (ATH) KW - Weathering KW - Cable KW - TPU KW - EVA KW - Polyamide 6.6 KW - Aluminium diethylphosphinate PY - 2021 AN - OPUS4-52680 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Hupp, Vitus A1 - Flothmeier, K. A1 - Schartel, Bernhard A1 - Hartwig, A. T1 - Vereinfachte Methoden zur Abschätzung des Brandverhaltens von Haftklebebändern und Haftklebverbindungen N2 - Im Rahmen des laufenden IGF Projektes 20762 N wurde der Einfluss von Haftklebebändern auf das Brandverhalten von Klebverbunden Untersucht. Dabei wurden sowohl kommerziell verfügbare Klebebänder mit unterschiedlichem Brandverhalten als auch Modellhaftklebebänder mit neuartigen Flammschutzmitteln eingesetzt. Zunächst wurde das Brandverhalten der Klebebänder adressiert und anschließend der Einfluss jenes Brandverhaltens auf Brandeigenschaften von entsprechend geklebten Verbunden analysiert. Im Bezug auf die Entflammbarkeit besitzt das Klebeband im Inneren eines Klebverbundes nur einen geringen Einfluss auf das Brandverhalten und die Eigenschaften des Substrates dominieren. Im sich entwickelnden Brand, hier simuliert durch das Cone Calorimeter, sind deutliche Unterschiede zwischen massivem und geklebten Bauteil zu erkennen. Dabei wirkt die Klebfuge je nach Substrat und Klebebandbeschaffenheit unterschiedlich. Weitere Untersuchungen zu flammgeschützten Haftklebstoffen sollen erfolgen und somit neue Wege in der Haftklebstoffentwicklung aufzeigen. T2 - 21. Kolloquium: Gemeinsame Forschung in der Klebtechnik CY - Online meeting DA - 02.03.2021 KW - Haftklebstoff KW - Flammschutz KW - Klebtechnik KW - Klebeband PY - 2021 AN - OPUS4-52226 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schartel, Bernhard T1 - Flammschutzmittel in PUR: Eine alte, aktuelle und zukünftige Herausforderung N2 - Überblick über die Herausforderungen, Anforderungen und Lösungswege für den Flammschutz von Polyurethanwerkstoffen (thermoplastisches und elastomeres Polyurethan (TPU, PUR), PUR Hard- und Weichschäume, PIR, PUR Coatings). Die Werkstoffcharakteristika wie Pyrolyse, effektive Verbrennungswärme, Rückstandsausbeute, Verarbeitungsparameter und kg-Preis definieren die Anforderungen an Flammschutzlösungen. Der Flammschutz ist spezifisch für das Material ausgelegt, aber auch für die verschiedenen Anwendungen (Automobilbau, Schienenfahrzeuge, Bauwesen, Elektrotechnik, usw.), d.h. um spezielle Brandtests zu bestehen. Die Pyrolyse und das Brandverhalten von PUR und PUR-Schäumen sowie der flammgeschützten Varianten wird diskutiert. Die gängigen Flammschutzmittel(-kombinationen) werden zusammengefasst und mit Beispielen belegt. T2 - PUR Forum, Flammenschutz in der Polyurethanverarbeitung CY - Online meeting DA - 05.05.2021 KW - Polyurethan KW - Pyrolyse KW - Flammschutz KW - Expandierbarer Graphit KW - Schaum KW - TPU PY - 2021 AN - OPUS4-52590 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Mieller, Björn A1 - Schulz, Bärbel A1 - Rabe, Torsten T1 - Tailoring the spring constant of ceramic helical compression springs N2 - Ceramic springs combine attractive properties for applications in machinery, metrology, and sensor technology. They are electrically insulating, non-magnetic, provide a linear stress-strain behavior, and are stable at high temperatures and in corrosive environments. Generally, the precise dimensioning of a ceramic spring with respect to the spring constant is challenging. Different models are described, but many of these calculations do not match the actual spring properties. We demonstrate a reliable approach for the dimensioning and manufacturing of helical compression springs with a rectangular winding cross-section. Based on the German standard DIN 2090, which is referring to metallic springs, the spring constant can be calculated based on shear modulus, diameter, height, widths, and number of windings. Different ceramic springs were produced by milling of sintered hollow cylinders of zirconia, alumina and silicon nitride. The experimental spring constants are in very good agreement with the calculated values. Spring constants of zirconia springs were varied over three orders of magnitude between 0.02 N/mm and 5 N/mm by purposeful adaption of the spring geometry. The combination of dimensioning based on DIN 2090 and precise hard machining offers a reliable technology for the fabrication of tailored ceramic springs for special applications. T2 - 45th International Conference and Exhibition on Advanced Ceramics and Composites (ICACC 2021) CY - Online meeting DA - 08.02.2021 KW - Ceramics KW - Hard machining KW - Spring constant PY - 2021 AN - OPUS4-52136 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - 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 - JOUR A1 - Chan, Yin Yam A1 - Ma, C. A1 - Zhou, F. A1 - Hu, Y. A1 - Schartel, Bernhard T1 - Flame retardant flexible polyurethane foams based on phosphorous soybean-oil polyol and expandable graphite N2 - A phosphorous soybean-oil–based polyol was derived via epoxidation and ring opening reaction as an alternative to petrochemical-based polyol for the synthesis of flexible polyurethane foams (FPUFs). 5-wt.% and 10-wt.% of expandable graphite (EG) were added to further improve flame retardancy. The mechanical properties (tensile strength and compression stress) of the foams were investigated. Thermogravimetric analysis (TGA) coupled with Fourier-transform infrared (FTIR) were conducted to evaluate the pyrolysis; limiting oxygen index (LOI), UL 94 and cone calorimeter were performed to analyze the fire performance of the foams; smoke density chamber was used to investigate the smoke released during burning. When 10-wt.% of EG was used, the flame retardancy of the foams was much enhanced due to the synergistic effect between phosphorus and EG. The char yield was three times higher (54wt.%). The fire load MARHE approached 100 kWm−2, half of the value expected for a superposition. The combination of phosphorous polyols and EG is proposed as strategy for future flame retarded FPUFs. KW - Phosphorous soybean-oil–based polyol KW - Flexible polyurethane foam KW - Expandable graphite KW - Flame retardancy KW - Smoke measurement PY - 2021 DO - https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2021.109656 SN - 0141-3910 VL - 191 SP - 9656 PB - Elsevier Ltd. AN - OPUS4-52907 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Suárez Ocano, Patricia A1 - Gadelmeier, C. A1 - Gratzel, U. A1 - Agudo Jácome, Leonardo T1 - High temperature and low stress creep behavior of the refractory chemically complex alloy AlMo 0.5 NbTa 0.5 TiZr N2 - The refractory chemically complex alloy (rCCA) AlMo0.5NbTa0.5TiZr, with a density of 7.4 g/cm3, shows a compressive ultimate strength of 772 MPa at 1000 °C, comparatively surpassing Ni-base and other rCCAs. Its dual-phase microstructure, with a high volume fraction (≈ 62%) of cuboidal and plate-like particles coherently embedded in a continuous matrix, resembles the well-known pattern of the γ/γ" in Ni-base superalloys. Its developers have thus implied that it could stand as structural alloy for high temperature (HT) applications. Here, we report the HT creep properties and the underlying microstructural changes of the rCCA AlMo0.5NbTa0.5TiZr to propose deformation and degradation micromecanisms for this regime. The material was produced by arc-melting and subsequently heat treated in argon: at 1400 °C for 24 h plus a hot isostatic pressure treatment at 1370 °C and 170 MPa for 4 h, with a cooling rate of 10 K/min. Miniaturized tensile specimens (≈ 28 x 7 x 2 mm) were cut and polished to a quality of 1 μm. Creep tests were conducted in vacuum in the respective temperature and stress range 800-1200 °C and 30-120 MPa. For observation, thin slices were extracted from the gauge length, away from the fracture surface, grinded to a thickness of 100 μm, and electropolished to electron transparency. The microstructure was observed on the electropolished specimens using scanning (S) as well as transmission (T) electron microscopy (EM). The Norton plot gives Norton exponents of about 3.1 and 3.2 for temperatures of 1000 and 1100 °C, respectively. Curiously, creep rate minima are very close for a stress level of 30. The starting microstructure reflects a macroscopically lean coarse grain structure and a microscopically fine-meshed basketweave structure with coherency dislocations only around coarsened particles usually close to subgrain boundaries. Results are discussed on the base of variations of this starting microstructure after interrupted and ruptured creep tests. T2 - 15th International Conference on Creep and Fracture of Engineering Materials and Structures CY - Online meeting DA - 14.06.2021 KW - Creep behavior KW - Chemically complex alloy KW - Cow stress PY - 2021 AN - OPUS4-53388 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Chan, Yin Yam A1 - Ma, C. A1 - Zhou, F. A1 - Hu, Y. A1 - Schartel, Bernhard T1 - Flame retardant flexible polyurethane foams using phosphorous soybean-oil-based polyol and expandable graphite N2 - A phosphorous soybean-oil-based polyol was synthesized, successfully incorporated into flexible polyurethane foam (FPUF) and synergistically combined with expandable graphite. T2 - 18th European Meeting on Fire Retardant Polymeric Materials, FRPM21 CY - Budapest, Hungary DA - 29.08.2021 KW - Bio-based KW - Polyurethane KW - Foam KW - Expandable graphite KW - Synergy PY - 2021 AN - OPUS4-53199 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Hupp, Vitus A1 - Schartel, Bernhard A1 - Flothmeier, K. A1 - Hartwig, A. T1 - Adhesive Tapes in Construction and Passenger Transport - Blessing of Curse in Fires? N2 - The influence of pressure sensitive adhesive (PSA) tapes as adhesive layers on the burning behaviour of bonded materials has been investigated. Single-sided tapes as an outer connection between construction materials have large influence on flammability, flame spread and fire resistance. In contrast, double sided tapes only take a small impact on the flammability but can drasticly change the burning behaviour in developing fires. T2 - 18th European Meeting on Fire Retardant Polymeric Materials, FRPM21 CY - Budapest, Hungary DA - 29.08.2021 KW - Adhesive KW - Fire Retardant KW - Pressure sensitive adhesive (PSA) KW - Flammability PY - 2021 AN - OPUS4-53204 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -