Langzeit- und Witterungsstabilität von halogenfreiem Flammschutz in Polymeren

  • 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 dieDie 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.zeige mehrzeige weniger
  • 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.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.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:R. Schoch, Bernhard SchartelORCiD, Volker WachtendorfORCiD, Yi Tan, Xuebao Lin, O. Tröppner, M. Lang, T. Hochrein, M. Bastian
Dokumenttyp:Monografie
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Deutsch
Jahr der Erstveröffentlichung:2021
Organisationseinheit der BAM:7 Bauwerkssicherheit
7 Bauwerkssicherheit / 7.5 Technische Eigenschaften von Polymerwerkstoffen
Herausgeber (Institution):SKZ - Das Kunststoff-Zentrum
Verlag:Shaker
Verlagsort:Düren
Erste Seite:1
Letzte Seite:222
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurbau
Freie Schlagwörter:Flammschutz; Langzeitstabilität; Polyamid
Cables; Durability; Ethylene-vinyl acetate; Flame retardant; Weathering
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Infrastruktur
Infrastruktur / Fire Science
Material
Material / Degradation von Werkstoffen
ISSN:2364-754X
ISBN:978-3-8440-7781-0
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei im Netzwerk der BAM verfügbar ("Closed Access")
Datum der Freischaltung:02.02.2022
Referierte Publikation:Nein
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