01.09.2019
Grafik zur schnellen Entwicklung von flammgeschützten thermoplastischen Polyurethanen

Grafik zur schnellen Entwicklung von flammgeschützten thermoplastischen Polyurethanen

Quelle: Publikation A. Sut, E. Metzsch-Zilligen, M. Großhauser, R. Pfaendner, B. Schartel. Polym Test 74, 196–204, 2019

Die thermische Instabilität der Urethanbindung resultiert in der leichten Entflammbarkeit von Polyurethanen. Die Entwicklung von Halogen-freien Flammschutzmitteln für thermoplastische Polyurethane (TPU) ist deshalb eine besonders anspruchsvolle Aufgabe. In dem gemeinsam mit dem LBF durchgeführten, industrienahen Projekt wurde das Rapid Mass Kalorimeter als beschleunigtes Bewertungsverfahren für den erreichten Flammschutz vorgeschlagen. Vergleiche von systematisch variierten Materialreihen, Untersuchungen mit verschiedenen Brandtests und der Pyrolyse mit gekoppelten thermoanalytischen Methoden erlauben konsistente Beschreibungen der Wirkungsweise von synergistischen Multikomponentsystemen. Der charakteristische zweistufige Abbau von TPU fördert das Tropfverhalten in Entflammbarkeitstest wie z.B. in der UL 94-Brennkammer sowie die Ausbildung von intensiven Lachenbränden im Cone Kalorimeter. Wir stellen die Notwendigkeit heraus, diesem TPU-spezifischen Brandverhalten Rechnung zu tragen und den Flammschutz spezifisch auf den jeweiligen Brandtests auszulegen. Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurden 68 verschiedene Formulierungen mit unterschiedlichen Flammschutzkonzepten für drei TPU Basismaterialien (Ether- und Ester-basiert mit unterschiedlicher Härte) untersucht. Für das sehr interessante ternäre System Aluminiumdiethylphosphinat, Melamincyanurat und Melaminpolyphosphat wurden die Anteile der einzelnen Komponenten variiert und so die synergistische Struktur-Eigenschafts-Beziehung über der Zusammensetzung beschrieben.

Danksagung: Das IGF-Vorhaben 19078N der Forschungsvereinigung Forschungsgesellschaft Kunststoffe e.V., Haardtring 100 in 64295 Darmstadt, zum Thema „Schnelle Entwicklung von flammgeschützten Formulierungen für thermoplastische Polyurethane“ wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsförderung und-entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Rapid mass calorimeter as a high-throughput screening method for the development of flame-retarded TPU (open access)
A. Sut, E. Metzsch-Zilligen, M. Großhauser, R. Pfaendner, B. Schartel
erschienen in Polymer Degradation and Stability, Volume 156, Pages 43-58, 2018

Synergy between melamine cyanurate, melamine polyphosphate and aluminum diethylphosphinate in flame retarded thermoplastic polyurethane (open access)
A. Sut, E. Metzsch-Zilligen, M. Großhauser, R. Pfaendner, B. Schartel
erschienen in Polymer Testing, Volume 74, Pages 196–204, 2019
BAM, Fachbereich Technische Eigenschaften von Polymerwerkstoffen