umweltschonendere Flammschutzmittel aus Phosphor- und Siliziumoxid-Additiven
umweltschonendere Flammschutzmittel aus Phosphor- & Siliziumoxid-Additiven,© DWI

Umweltfreundlicher Flammschutz für Carbonfaser-verstärkte Kunststoffe

Die Situation

Faserverbundkunststoffe bilden das Rückgrat des Leichtbaus. Durch Verschärfungen der Brandschutzbestimmungen, wie etwa durch die Norm EN 45545 „Bahnanwendungen – Brandschutz in Schienenfahrzeugen“ bedarf es aber neuer umweltschonender Flammschutzmittel im Bereich der Textilindustrie und der Kunststofftechnik. Daher suchen Unternehmen verstärkt nach umweltfreundlichen Flammschutzlösungen.

Das Projekt

In einem aktuellen Projekt haben das DWI und die Universität Bayreuth jetzt einen Flammschutz für Epoxy-basierte Carbonfaser-verstärkte Kunststoffe (CFK) entwickelt. Dieser fußt auf einer Kombination von Phosphor- und Siliziumoxid-Additiven, die im mikro- und nanoskaligen Bereich oder in Form molekularer Bausteine eingesetzt werden.

Mit dem Flammschutz wurden gleich mehrere Ziele erreicht: Zum einen sind die Additive umweltfreundlich. Zum zweiten lässt sich das Material mit Injektionsverfahren verarbeiten, wobei die hervorragenden mechanischen Eigenschaften der Komposite erhalten bleiben. Die flammenhemmende Wirkung wird bei einem Brand durch die Bildung von gasundurchlässigen, glasartigen Barriereschichten erreicht. Damit erlischt das Bauteil von selbst.

Ein weiteres Ziel war die Verringerung der nötigen Menge an Additiven. Dies wurde durch die synergistische Wirkung der Phosphor- und Siliziumoxide erreicht. Das heißt, die Eigenschaften dieser beiden Stoffe verstärken sich gegenseitig. Deswegen benötigt man insgesamt weniger davon. Die Menge der Additive konnte auf unter 10 Gewichtsprozent reduziert werden. Die Flammschutzwirkung erfüllt die Vorgaben der Normen U94-V0 sowie EN 45545.

Der Nutzen für den Mittelstand

Die Projektergebnisse können einen Beitrag zur Erweiterung der Produktpalette effizient flammfest ausgerüsteter Materialien liefern. Für einen schnellen und direkten Transfer der Forschungsergebnisse in bereits etablierte Prozesse bietet das Projekt eine Rezeptur mit bereits existierenden kommerziellen Flammschutzmitteln, die im großen Maßstab erhältlich sind. Das verringert den Herstellungsaufwand.

Ansprechpartner

Dr. Sebastian Wollnitz
wollnitz@dwi.rwth-aachen.de
+49 241 80 23181

Fördergeber

Finanzielle Förderung über das Forschungskuratorium Textil als Mitglied der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungseinrichtungen (AiF) aus Haushaltsmitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie im Rahmen des Programms zur Förderung der "Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF)" 19737 N.