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Sacrifice Few to Save Many: Fire Protective Interlayers in Carbon- Fiber-Reinforced Laminates

  • The fire protection of carbon-fiber-reinforced polymer (CFRP) laminates often relies on flame-retardant coatings, but in some applications, their efficacy may diminish upon direct fire exposure due to rapid pyrolysis. This study introduces an innovative approach by integrating protective interlayers within the laminate structure to enhance the fire resistance. Various materials, including ceramic composite WHIPOX, titanium foil, poly(etherimide) (PEI) foil, basalt fibers, rubber mat, and hemp fibers, were selected as protective interlayers. These interlayers were strategically placed within the laminate layout to form a sacrificial barrier, safeguarding the integrity of the composite. Bench-scale fire resistance tests were conducted, where fire (180 kW/m2) was applied directly to the one side of the specimen by a burner while a compressive load was applied at the same time. Results indicate significant prolongation of time to failure for CFRP laminates with protective interlayers,The fire protection of carbon-fiber-reinforced polymer (CFRP) laminates often relies on flame-retardant coatings, but in some applications, their efficacy may diminish upon direct fire exposure due to rapid pyrolysis. This study introduces an innovative approach by integrating protective interlayers within the laminate structure to enhance the fire resistance. Various materials, including ceramic composite WHIPOX, titanium foil, poly(etherimide) (PEI) foil, basalt fibers, rubber mat, and hemp fibers, were selected as protective interlayers. These interlayers were strategically placed within the laminate layout to form a sacrificial barrier, safeguarding the integrity of the composite. Bench-scale fire resistance tests were conducted, where fire (180 kW/m2) was applied directly to the one side of the specimen by a burner while a compressive load was applied at the same time. Results indicate significant prolongation of time to failure for CFRP laminates with protective interlayers, which is up to 10 times longer. This innovative approach represents a potential advance in fire protection strategies for CFRP laminates, offering improved resilience against fire-induced structural failure.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:Weronika Tabaka, Dietmar Meinel, Bernhard Schartel
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):ACS Omega
Jahr der Erstveröffentlichung:2024
Organisationseinheit der BAM:7 Bauwerkssicherheit
7 Bauwerkssicherheit / 7.5 Technische Eigenschaften von Polymerwerkstoffen
8 Zerstörungsfreie Prüfung
8 Zerstörungsfreie Prüfung / 8.5 Röntgenbildgebung
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Verlag:ACS
Jahrgang/Band:9
Ausgabe/Heft:22
Erste Seite:23703
Letzte Seite:23712
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurbau
Freie Schlagwörter:Carbon fibre reinforced; Composites in fire; Fire resistance; Fire retardant interlayers; Laminate design
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Infrastruktur
Infrastruktur / Fire Science
Infrastruktur / Leichtbau
DOI:10.1021/acsomega.4c01408
URN:urn:nbn:de:kobv:b43-601943
ISSN:2470-1343
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Lizenz (Deutsch):License LogoCreative Commons - CC BY - Namensnennung 4.0 International
Datum der Freischaltung:06.06.2024
Referierte Publikation:Nein
Schriftenreihen ohne Nummerierung:Wissenschaftliche Artikel der BAM
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