Kopplung eines Partikelanalysators an die Rauchkammer
Quelle: BAM, Fachbereich Technische Eigenschaften von Polymerwerkstoffen
Aufgrund der geringen Dichte, ihrer Korrosionsbeständigkeit, thermischen und mechanischen Eigenschaften werden Polymere als Werkstoffe im Leichtbau, Bauprodukten und Elektrotechnik eingesetzt. Durch ihr geringes Gewicht und gute Isolationswirkung reduzieren sie signifikant den CO2-Ausstoß im Verkehrs- und Wohnungs-Sektor. Jedoch sind die meisten Polymere leicht entflammbar und brennbar, weshalb sie mit Flammschutzmitteln versetzt werden. Oft wird dadurch der Rauch erhöht, was durch Rauchminderer reduziert werden kann.
Im Transportwesen werden, wie bspw. der europäischen Schienenverkehrsnorm EN 45545-2, Bauteile auf Wärme- und Rauchfreisetzung für ihre spezifischen Anwendung untersucht. Dabei wird der Rauch anhand der optischen Dichte und der Toxizität der Gase klassifiziert, jedoch werden die Brandpartikel nicht weiter betrachtet. Diese stellen ein hohes Risiko dar, da Partikel kleiner 10 µm in die Lunge, und kleiner 2,5 µm in den Blutkreislauf gelangen können. Durch unseren neunen Versuchsaufbau - die Kopplung eines Partikelanalysators an die Rauchkammer - ist es möglich, zusätzlich die Rauchpartikel kleiner 10 µm zu detektieren und deren Risiko anhand der Größen-Fraktionen abzuschätzen.
In der Studie werden industriell genutzte Rauchminderer in einem flammgeschütztem Polyamide 6.6, das im Fahrzeugbereich eingesetzt wird, in verschiedenen Brandszenarien untersucht. Anhand des Rauch- und Brandverhaltens werden Wechselwirkungen ermittelt, welche einen guten Flammschutz und eine niedrige Rauchemission begünstigen. Der Einfluss auf die Partikelemission steht im Fokus der Untersuchung, um das Gefahrenpotential für Personen im Transportwesen abzuschätzen. Dieses generelle Wissen kann als Grundlage für zukünftige Materialentwicklungen genutzt werden, um die Sicherheit im Brandfall dieser Materialien zu erhöhen.
Es konnte gezeigt werden, dass das Abbauverhalten des Polymers maßgeblich das Brand- und die Rauchverhalten beeinflusst. Die Wechselwirkung von Flammschutzmittel und Rauchminderer verbesserten den Flammschutz und reduzierten die Rauchdichte und -toxizität. Die Wirkungsweise des Flammschutzmittels änderte sich und toxische Ausgangsprodukte wurden durch Vernetzungsreaktionen im Rückstand gebunden. Durch die bessere Barrierewirkung des Rückstandes, verlängerte sich der Verbleib der Abbauprodukte in der Pyrolysezone, was die Partikelgröße und die Rauchdichte reduzierte.
No business as usual: The effect of smoke suppressants commonly used in the flame retardant PA6.6 on smoke and fire properties
Sebastian M. Goller, Simone Krüger, Bernhard Schartel
veröffentlicht in Polymer Degradation and Stability, 2023, Band 209, Aufsatznummer 110276.
BAM Abteilung Bauwerksicherheit
BAM Fachbereich Technische Eigenschaften von Polymerwerkstoffen