Filtern
Erscheinungsjahr
- 2016 (3) (entfernen)
Dokumenttyp
- Zeitschriftenartikel (2)
- Monografie (1)
Schlagworte
- Flame retardancy (2)
- Burning behavior (1)
- Charring (1)
- Epoxy (1)
- Fire retardancy (1)
- Halogen free (1)
- High-temperature properties (1)
- Nano structures (1)
- Polymer-matrix composites (1)
- Pyrolysis (1)
- Thermogravimetric analysis (TGA) (1)
- Thermoplastic resin (1)
- Wood plastic composite (1)
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.
The functionalization of a natural sodium montmorillonite (MMT) with (3-glycidyloxypropyl)trimethoxysilane by a silylation procedure is presented, and its use as nanofiller in the melt compounding of low density polyethylene (LDPE) nanocomposites. In particular, the effects on the thermal stability and flame retardant properties of melt compounded LDPE nanocomposites are analyzed, with and without magnesium hydroxide (MH) as an additional conventional flame retardant. The purpose was to investigate possible synergistic effects between the two inorganic fillers on fire behavior. The obtained organosilylated clay showed higher interlayer spacing than the original MMT and good thermal stability, higher than that of many commercial organoclays modified with alkylammonium salts. Its addition to LDPE allowed the production of hybrids with nanoscale dispersion of the filler, as demonstrated by X-ray diffraction. The simultaneous presence of MH, which strongly interacts with the nanoclay, hindered intercalation of the polymer chains between the clay galleries and clay layer exfoliation within the LDPE resin.
The investigation of the thermal and burning behavior of the LDPE nanocomposites indicated that the organosilylated clay alone shows only a limited residual protection layer effect. In combination with MH the nanocomposites have a small adverse effect on the reaction to small flame as measured by the Oxygen index and UL 94 testing, and, surprisingly, no effect on the peak heat release rate in the cone calorimeter. The quality of the fire residue was lacking on the microscopic scale. The ternary LDPE/MH/ organoclay systems investigated did not open the door to reducing MH content in halogen-free flame retardant LDPE yet, but demand further research.
Condensed-phase mechanisms play a major role in fire-retardant polymers. Generations of development have followed the concept of charring to improve fire properties. Whereas the principal reactions are believed to be known, the specific description for multicomponent systems is lacking, as is the picture across different systems. A two-step approach is proposed in general, and also presented in greater detail. The second step covers the specific reactions controlling charring, whereas the actual reactants are provided in the preceding step. This model consistently incorporates the variety of structureproperty relationships reported. A comprehensive case study is presented on seven phosphorus flame retardants in two epoxy resins to breathe life into the two-step approach.