Details

Autor(en) / Beteiligte

• Tomiak, Florian

Titel

Verarbeitung und Brandverhalten blähgraphitgefüllter polymere

Ort / Verlag

ProQuest Dissertations & Theses

Erscheinungsjahr

2024

Link zum Volltext

• ProQuest

Quelle

ProQuest Dissertations & Theses A&I

Beschreibungen/Notizen

• Kunststoffe tragen im Brandfall substanziell zur Wärme- und Rauchgasentwicklung bei und erfordern daher für den Einsatz in brandkritischen Anwendungen spezielle Flammschutzmodifikationen. Die Flammschutzmodifikation thermoplastischer Polymere wird heute üblicherweise über Additivierung erreicht. Da halogenhaltige Flammschutzadditive aufgrund gesundheitlicher und ökologischer Bedenken zunehmend durch halogenfreie Additive ersetzt werden, sind neue Lösungskonzepte erforderlich. Eine vielversprechende, halogenfreie Alternative sind Lösungen deren Flammschutzmechanismus auf der Ausbildung eines stark intumeszierenden Rückstands basiert. Blähgraphite stellen ein solches System dar. Die Flammschutzwirkung von Blähgraphiten ist maßgeblich vom Expansionsvermögen der Partikel abhängig. Aufgrund der geringen Lagenstabilität der Graphenschichten kann es während der Auf- und Weiterverarbeitung und bei hohen, hydro-dynamischen Belastungen jedoch zur Schädigung der Blähgraphitpartikel kommen.Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde die Verarbeitungsstabilität von Blähgraphiten untersucht und der Einfluss verarbeitungsbedingter Partikelschädigungen auf das Brandverhalten bewertet. Die Untersuchungen erfolgten experimentell durch systematische Prozessvariationen in der Compoundierung (Doppelschneckenextruder) und im Spritzguss. Es konnte gezeigt werden, dass der Grad auftretender, partikulärer Schädigung maßgeblich von dem Erreichen einer kritischen, hydrodynamischen Belastung von etwa 0,1 MPa abhängig ist. Hydrodynamische Belastungen entstehen durch die Fließbewegung polymerer Schmelzen und sind daher wesentlich von den viskoelastischen Eigenschaften des Matrixpolymers abhängig. Besonders hochviskose Polymere erzeugen hohe Belastungsniveaus mit der Folge einer substanziellen Schädigung integrierter Blähgraphite. Bezugnehmend auf die resultierende Flammschutzwirkung wirkt sich der Grad partikulärer Schädigung maßgeblich negativ auf die Wärmefreisetzungsrate und die Gesamtwärmeentwicklung aus. Die Flashover-Neigung (Petrella Index) sowie Ergebnisse aus UL-94 und LOI Brandprüfungen bleiben hingegen, weitgehend unabhängig vom Schädigungsgrad, gleich.