Prinzip
In den letzten Jahren hat die Besorgnis über die Umwelt- und Gesundheitsrisiken durch halogenbasierte Flammschutzmittel in Kunststoffen zugenommen. Daher erfreuen sich halogenfreie Flammschutzmittel aufgrund ihrer sichereren und nachhaltigeren Eigenschaften zunehmender Beliebtheit.
Halogenfreie Flammschutzmittel wirken, indem sie die Verbrennungsprozesse unterbrechen, die bei der Einwirkung von Feuer auf Kunststoffe auftreten.
1. Dies erreichen sie durch physikalische und chemische Eingriffe in die bei der Verbrennung freigesetzten brennbaren Gase. Ein gängiger Mechanismus ist die Bildung einer schützenden Kohlenstoffschicht auf der Oberfläche des Kunststoffs.
2. Bei Hitzeeinwirkung reagieren halogenfreie Flammschutzmittel chemisch und setzen dabei Wasser oder andere nicht brennbare Gase frei. Diese Gase bilden eine Barriere zwischen dem Kunststoff und der Flamme und verlangsamen so die Brandausbreitung.
3. Die halogenfreien Flammschutzmittel zersetzen sich und bilden eine stabile, verkohlte Schicht, die als Kohleschicht bezeichnet wird und als physikalische Barriere wirkt, die die weitere Freisetzung brennbarer Gase verhindert.
4. Halogenfreie Flammschutzmittel können zudem die brennbaren Gase verdünnen, indem sie freie Radikale und flüchtige brennbare Bestandteile ionisieren und abfangen. Diese Reaktion unterbricht wirksam die Verbrennungskettenreaktion und reduziert so die Brandintensität weiter.
Ammoniumpolyphosphat ist ein phosphor- und stickstofffreies, halogenfreies Flammschutzmittel. Es zeichnet sich durch eine hohe Flammschutzwirkung in Kunststoffen aus und ist ungiftig sowie umweltfreundlich.
Kunststoffanwendung
Flammhemmende Kunststoffe wie FR PP, FR PE, FR PA, FR PET, FR PBT usw. werden häufig in der Automobilindustrie für Fahrzeuginnenausstattungen wie Armaturenbretter, Türverkleidungen, Sitzkomponenten, Schaltschränke, Kabelrinnen, feuerbeständige Schalttafeln, Schaltanlagen und für den Transport von Wasser und Gasleitungen verwendet.
Flammschutzstandard (UL94)
UL 94 ist ein von den Underwriters Laboratories (USA) herausgegebener Standard für die Entflammbarkeit von Kunststoffen. Der Standard klassifiziert Kunststoffe anhand ihres Brennverhaltens in verschiedenen Ausrichtungen und Materialstärken, von der geringsten bis zur höchsten Flammschutzklasse, in sechs verschiedenen Kategorien.
| UL 94-Klassifizierung | Definition der Bewertung |
| V-2 | Bei einem Bauteil, das senkrechte Tropfen aus brennbarem Kunststoff zulässt, erlischt der Brand innerhalb von 30 Sekunden. |
| V-1 | An einem vertikalen Teil hört das Brennen innerhalb von 30 Sekunden auf, sodass Tropfen aus Kunststoff zurückbleiben, die nicht entzündet sind. |
| V-0 | An einem vertikalen Teil hört das Brennen innerhalb von 10 Sekunden auf, sodass Tropfen aus Kunststoff zurückbleiben, die nicht entzündet sind. |
Bezugsformulierung
| Material | Formel S1 | Formel S2 |
| Homopolymerisation PP (H110MA) | 77,3 % | |
| Copolymerisation PP (EP300M) | 77,3 % | |
| Schmierstoff (EBS) | 0,2 % | 0,2 % |
| Antioxidans (B215) | 0,3 % | 0,3 % |
| Anti-Tropf-Funktion (FA500H) | 0,2 % | 0,2 % |
| TF-241 | 22-24% | 23-25% |
| Mechanische Eigenschaften basierend auf einem Zusatz von 30 Vol.-% TF-241. Mit 30 % TF-241 wird die Norm UL94 V-0 (1,5 mm) erreicht. | ||
| Artikel | Formel S1 | Formel S2 |
| Vertikale Entflammbarkeitsrate | V0(1,5 mm | UL94 V-0 (1,5 mm) |
| Sauerstoffindex (%) | 30 | 28 |
| Zugfestigkeit (MPa) | 28 | 23 |
| Bruchdehnung (%) | 53 | 102 |
| Entflammbarkeitsrate nach dem Kochen in Wasser (70 °C, 48 h) | V0 (3,2 mm) | V0 (3,2 mm) |
| V0 (1,5 mm) | V0 (1,5 mm) | |
| Biegemodul (MPa) | 2315 | 1981 |
| Schmelzindex (230℃, 2,16 kg) | 6,5 | 3.2 |
