Schematische Darstellung von PBT mit flammgeschützter Deckschicht und Brandprüfung im Cone Calorimetry Test
Quelle: BAM
In vielen Branchen – von Automobil und Schienenbahn bis hin zu Haushaltsgeräten – sind mit Glasfasern verstärkte thermoplastische Werkstoffe unverzichtbar. Glasfaserverstärkte Polybutylenterephthalat (PBT)-Verbundwerkstoffe sind stabil, leicht und einfach zu verarbeiten, aber wie die meisten Polymere auch leicht entflammbar. Herkömmliche Strategien zu Flammschutz (FR) basieren auf der Zugabe großer Mengen von Additiven zum Polymermaterial, was häufig zu einer Verringerung der mechanischen Leistungsfähigkeit, einer Erhöhung der Dichte und einem Anstieg der Kosten führt.
Unsere Studie präsentiert eine effiziente Alternative: Anstatt Flammschutzmittel im gesamten Material zu verteilen, konzentrieren wir sie nur in einer obersten Schicht – an der Stelle, die die Flammen als erstes erreichen. Diese gezielte Platzierung bietet einen wirksamen Brandschutz und bewahrt gleichzeitig die mechanische Integrität des darunterliegenden Verbundwerkstoffs. Wir haben mehrere Kombinationen von Flammschutzmitteln getestet und mit herkömmlichem, vollständig gefülltem, glasfaserverstärktem PBT verglichen.
Brandversuche haben gezeigt, dass bei flammhemmenden Systemen, die eine Rückstandsschutzschicht ausbilden, die konzentrierte Deckschicht einen besseren Schutz bietet als ein vollständig gefülltes Material, obwohl der Gesamtgehalt an Flammschutzmitteln reduziert ist. Bei Hitzeeinwirkung bildet sich eine stabile Barriere, die die Pyrolyse verlangsamt, die Wärmeabgabe reduziert und das darunter liegende Laminat abschirmt.
Unsere Ergebnisse zeigen, dass die gezielte Platzierung von Flammschutzmitteln herkömmliche Ansätze in der Industrie übertreffen kann, wodurch die Brandsicherheit verbessert, der Chemikalieneinsatz reduziert, die Kosten gesenkt und die Performance aufrechterhalten werden kann. Die Studie zeigt, dass eine dünne, gut konzipierte Schutzschicht wirksamer sein kann als das Einmischen von Additiven in das gesamte Material – was beweist, dass in diesem Fall weniger tatsächlich mehr ist.
Less is More: Optimised Fire Performance in Glass Fibre‑reinforced Polybutylene Terephthalate Laminates with a Concentrated Flame‑Retardant Top Layer
Weronika Tabaka, Bernhard Schartel
Composites Part C: Open Access, 2025