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Paper des Monats
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Der steigende Einsatz von Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoffen (Wood Plastic Composite, WPC) erfordert das Wissen um seine spezifischen Eigenschaften, insbesondere dem Brand risiko.
Dabei können Flammschutzmittel die Entflammbarkeit, Wärmeabgabe und die Brandausbreitung des Materials verringern.
Deshalb sind der gezielte und effiziente Einsatz und die Kenntnis über die Wirkungsweise der Flammschutzmittel im WPC für den Brandschutz von enormer Bedeutung. Dazu gehört auch die Rauchentwicklung im Brandfall. Rauch beeinflusst aufgrund seiner Toxizität und seiner Sichttrübung die Fluchtmöglichkeit der betroffenen Personen. In der Rauchkammer nach ISO 5659-2 wird die Rauchentwicklung von flachen Werkstoffproben ermittelt. Die Rauchgastoxizität bzw. die Rauchgaszusammensetzung wird mithilfe der FTIR (Fourier Transformierte Infrarot)-Spektroskopie ermittelt. Frei werdende Partikel schädigen die Atemorgane und beeinflussen damit auch die Fluchtfähigkeit von Personen im Brandfall. Aussagen zur Partikelemission können mithilfe eines an die Rauchkammer gekoppelten Partikelanalysators getroffen werden. Im Rahmen dieser Arbeit wurden verschiedene flammgeschützte WPC-Systeme hinsichtlich ihres Rauchverhaltens in der Rauchkammer untersucht. Die Ergebnisse zu emittierten toxischen Gasen, Partikeln und zur Rauchentwicklung werden vorgestellt und in Abhängigkeit von den eingesetzten Flammschutzmitteln im WPC diskutiert.
Flame retardants (FR) are inevitable additives to many plastics. Halogenated organics are effective FRs but are controversially discussed due to the release of toxic gases during a fire or their persistence if landfilled. Phosphorus-containing compounds are effective alternatives to halogenated FRs and have potential lower toxicity and degradability. In addition, nitrogencontaining additives were reported to induce synergistic effects with phosphorus-based FRs. However, no systematic study of the gradual variation on a single phosphorus FR containing both P−O and P−N moieties and their comparison to the respective blends of phosphates and phosphoramides was reported. This study developed general design principles for P−O- and P−N-based FRs and will help to design effective FRs for various polymers. We synthesized a library of phosphorus FRs that only differ in their P-binding pattern from each other and studied their decomposition mechanism in epoxy resins. Systematic control over the decomposition pathways of phosphate (PO(OR)3), phosphoramidate (PO(OR)2(NHR)), phosphorodiamidate (PO(OR)(NHR)2), phosphoramide (PO(NHR)3), and their blends was identified, for example, by reducing cis-elimination and the formation of P−N-rich char with increasing nitrogen content in the P-binding sphere. Our FR epoxy resins can compete with commercial FRs in most cases, but we proved that the blending of esters and amides outperformed the single molecule amidates/diamidates due to distinctively different decomposition mechanisms acting synergistically when blended.
Gegenüber dem Neubauentwurf können bei der Bewertung von bestehender Bausubstanz Sicherheitsreserven genutzt werden, da Unsicherheiten, die beim Bau auftreten können, besser bekannt oder nicht mehr vorhanden sind. Können solche Unsicherheiten genauer bewertet werden, z. B. durch die Feststellung der genauen Lage der Spannglieder bei einer Spannbetonbrücke, so können Sicherheitsbeiwerte reduziert werden, ohne dass es dabei zu Auswirkungen auf das normativ festgelegte Zuverlässigkeitsniveau kommt. Mittlerweile sind Prüfmethoden an Bauwerken wirtschaftlich einsetzbar und auch so leistungsfähig, dass die für die Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit wesentlichen Parameter identifiziert werden können. Ein wesentlicher Punkt ist hierbei die Integration derartiger Messergebnisse in Rechenmodelle, die für die Nachrechnung des Bauwerks verwendet werden. Dies können sowohl semiprobabilistische Rechenmodelle als auch vollprobabilistische Modelle sein. Bei semiprobabilistischen Methoden können aus den Messergebnissen Teilsicherheitsbeiwerte berechnet und abgeleitet werden, die dann in den bekannten Nachweisformaten gemäß den Eurocodes und der Nachrechnungsrichtlinie berücksichtigt werden. Bei vollprobabilistischen Nachweisen können die Messdaten in Form von Verteilungsdichtefunktionen mit gemessenen Variationskoeffizienten direkt in das Rechenmodell eingehen. In einer dreiteiligen Aufsatzreihe werden die Messverfahren und die Nutzung der Ergebnisse bei der Nachrechnung vorgestellt. Der vorliegende Teil 1 zeigt die Möglichkeiten des Einsatzes von zerstörungsfreien Prüfverfahren und bewertet deren Leistungsfähigkeit. Messen heißt wissen. Dieses Wissen spiegelt die Realität wider und soll den Tragwerksplaner bei der Entscheidungsfindung über die Sicherheit und Zuverlässigkeit von Bestandsbauwerken unterstützen.
To exploit application fields beyond packaging for biodegradable materials, flame retardancy and increased mechanical strength are usually required. This work focuses on the flammability of a thermoplastic starch/polyester blend reinforced with natural fibers derived from Mexican industry processes wastes, such as keratin fibers from the tannery industry, coconut fibers (coconut industry), and agave tequilana fibers and henequen fibers from tequila industry. Different fiber contents as well as combinations of varying contents of aluminum trihydroxide, expandable graphite, aluminum diethylphosphinate or ammonium polyphosphate are investigated. It is the goal to propose sustainable waste fibers as adjuvants improving the flame retardancy. This work provides the proof of principle for sustainable biodegradable flame retarded biocomposites.