Fraunhofer LBF: Normenkonformer halogenfreier Flammschutz für Post-Consumer-Rezyklate in spezifischen Anwendungen

Für die Charakterisierung der Rezyklate und der Compounds kommen im Fraunhofer LBF verschiedene Verfahren zum Einsatz, beispielsweise erfolgen Flammwidrigkeitsprüfungen nach UL 94 für Probekörper - (Bild: Fraunhofer LBF, Raapke).

Die Erfüllung der Sicherheitsstandards von Post-Consumer-Rezyklaten, insbesondere hinsichtlich des Flammschutzes, gilt als große Herausforderung. Die Ausrüstung mit wirksamen Flammschutzmitteln gilt als unerlässlich. Expertenteams am Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF beschäftigen sich intensiv mit den EU-Vorgaben und der Notwendigkeit des Flammschutzes in spezifischen Anwendungen. Dabei stehen technische und strategische Überlegungen im Vordergrund, von deren Antworten viele Branchen profitieren können.

In vielen Anwendungen wie im Automobilbau, in der Elektronik und Elektrotechnik, in Kabeln und Folien müssen Kunststoffe flammgeschützt sein. Zu diesem Zweck untersuchen die Forschenden eine breite Palette von Kunststoffen aus verschiedenen Quellen (PCR und PIR). Dazu gehören Polypropylen (PP) und Polycarbonat/Acrylnitril-Butadien-Styrol (PCABS) aus WEEE, PP und lineares Polyethylen niedriger Dichte (LLDPE) aus dem Verpackungsbereich, Polyamid 6 aus maritimen Anwendungen, Polyamid 66 aus Produktionsabfällen und PET aus bedruckten Verpackungsfolien. Je nach Anwendung werden die Rezyklate mit halogenfreien Flammschutzmitteln, Glasfasern, Verarbeitungshilfen und Stabilisatoren compoundiert.

Flammschutz nachgewiesen
Mit angepassten Additivrezepturen konnten für alle Kunststoffarten aus unterschiedlichen Abfallströmen zufriedenstellende Flammschutzeigenschaften erreicht werden. Für Folien aus Polypropylen (PP) und Polyethylen (LLDPE) konnte eine Klassifizierung nach DIN 4102 - B2 für Baustoffe erreicht werden. Glasfaserverstärktes Polyamid 6 (PA 6), Polyamid 66 (PA 66) und Polyethylenterephthalat (PET) sowie ungefülltes PA 66 und PCABS erreichten die Klassifizierung UL 94 V-0.

Die aktuellen Ergebnisse zum Flammschutz von Kunststoffrezyklaten seien vielversprechend. Die Untersuchungen würden zeigen, dass Rezyklate unterschiedlicher Art und Herkunft wirksam flammhemmend ausgerüstet werden können. Diese Ergebnisse ebnen den Weg für weitere Untersuchungen und Entwicklungen zur Verbesserung der Flammschutzeigenschaften von Kunststoffrezyklaten. Hersteller und Nutzer von Rezyklaten können so zu einer nachhaltigeren und sichereren Zukunft für Kunststoffrecyclinginitiativen beitragen.

Methoden zur Charakterisierung von Rezyklaten
Die compoundierten Materialien werden durch Spritzgießen und Foliengießen zu Probekörpern verarbeitet und anschließend umfassend auf ihr Brandverhalten und ihre mechanischen Eigenschaften untersucht. Darüber hinaus werden die Materialien einer thermischen Alterung unterzogen, um die zeitliche Veränderung der Eigenschaften zu analysieren.

Zur Charakterisierung der Rezyklate und Compounds werden verschiedene Methoden wie Thermogravimetrische Analyse (TGA), Differential Scanning Calorimetry (DSC) und Oxidation Induction Temperature (OIT) eingesetzt.

Schwerentflammbarkeitsprüfungen werden nach UL 94 für Prüfkörper und DIN 4102-B2 für Folien sowie Untersuchungen zum Brandverhalten im Kegelkalorimeter (ISO 5660) durchgeführt. Zur Beurteilung des elektrischen Brandverhaltens werden Comparative Tracking Index (CTI) nach DIN EN 60112 und Glow-Wire Ignition Temperature (GWIT) nach IEC 60695-2-13 geprüft. Die Bestimmung der Festigkeitseigenschaften erfolgt nach DIN EN ISO 527 und die thermische Alterung im Umluftofen bei verschiedenen Temperaturen nach ISO 4577.

Weitere Informationen: www.lbf.fraunhofer.de

Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF, Darmstadt

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