Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Halogenfreie Kunstleder mit reaktiv vernetzenden Flammschutzmitteln

Das Vorhaben befasst sich mit einem neuartigen Ansatz zum Flammschutz halogenfreier Kunstleder. Als Projektziel soll ein Kunstleder hergestellt werden, welches mit Hilfe von reaktiven Flammschutzmitteln flammhemmend ausgerüstet wird.

Reaktive Flammschutzmittel sollen während der Herstellung in verschiedenen Schichten (Zwischenstrich, Deckstrich) des Kunstleders eingebaut werden. Dafür sind reaktive phosphorhaltige Substanzen geeignet, die während der Herstellung zunächst auch als Vernetzer bzw. Kettenverlängerer dienen. Im fertigen Kunstleder liegen diese dann fest eingebunden vor und dienen als flammschutzaktive Komponente. Diese sollen in verschiedene Prepolymere, wie beispielweise reaktive High-Solid-Prepolymere, eingebaut werden. Der reaktive Einbau von Flammschutzmitteln bringt Vorteile mit sich. Die kovalente Einbindung verhindert eine Migration bzw. Emission aus dem Polymer, was bei vielen additiven Flammschutzmitteln ein großes Problem darstellt. Die flammschutzaktiven Bestandteile liegen gleichmäßig verteilt in den ausgerüsteten Schichten vor, wodurch die gleiche Flammschutzwirkung bei geringerer Menge an eingesetztem Flammschutzmittel als bei additivem Flammschutz erreicht werden soll.

Durch den reaktiven Flammschutz sollte es möglich sein ebenfalls eine hohe mechanische Stabilität zu erhalten. Da Flammschutzmittel und Vernetzer in einer Komponente vorliegen, wird zudem somit eine Komponente bei der Kunstlederherstellung eingespart.

Die verbesserten Produkteigenschaften der angestrebten Kunstleder, bei gleichzeitiger Kosteneinsparung bei deren Herstellung, sollen es den kmU der Textilbeschichtungsbranche möglich machen, innovative Produkte auf den Markt zu bringen, um ihre Wettbewerbsfähigkeit zu verbessern. Um es interessierten Unternehmen zu ermöglichen die zu entwickelnden Produkte zeitnah in die Produktion überführen zu können, sollen alle eingesetzten Hilfsmittel bereits auf dem Markt verfügbar sein.

Ergebniszusammenfassung:

Das Ziel des Projektes war es, technologisch anwendungsbereite Polyurethansysteme für die Herstellung von brandgehemmtem, halogenfreiem Kunstleder zu entwickeln. Der zugrundeliegende innovative Ansatz bestand darin, reaktive Flammschutzmittel (rFSM) als Vernetzer in Beschichtungen, die auf High Solids oder wässrigen Polyurethandispersionen basieren, zu verwenden.

Dieses Konzept der chemischen ‚Einbindung‘ des Flammschutzmittels in das Polyurethan konnte mit ausgewählten High Solids prinzipiell umgesetzt werden. Jedoch zeigte sich, dass der originale Vernetzer – je nach System – nur partiell durch das reaktive Flammschutzmittel substituiert werden kann. Der angestrebte Effekt der Brandhemmung wurde bei folienartigen Materialien erreicht. Anders war die Situation im Fall des Verbundmaterials ‚Kunstleder‘. Hier führte bisher nur die Kombination eines High Solids mit einem rFSM zu einem Kunstleder mit verbessertem Brandverhalten.

Darüber hinaus wurde festgestellt, dass einige Eigenschaften der mit rFSM hergestellten Materialien nicht das Niveau herkömmlich präparierter Vergleichsmaterialien erreichten (u. a. mechanische Kennwerte, Emissionswerte, Hydrolysebeständigkeit).

Die erarbeiteten Erkenntnisse stellen eine wichtige Vorleistung für zukünftige Entwicklungsarbeiten dar. Weitere, ergänzende Grundlagenuntersuchungen sind aber zwingend notwendig: i) hinsichtlich der Wirkmechanismen der rFSM bei ‚isolierten‘ Kunstlederschichten und beim Verbundmaterial und ii) in Bezug auf bestimmte Diskrepanzen in den Ergebnissen unterschiedlicher Methoden der Charakterisierung des Brennverhaltens.

Über das Material Kunstleder hinaus bestehen potentielle Anwendungsmöglichkeiten bei Erzeugnissen aus Textilien mit einer Polyurethanbeschichtung (Schutzkleidung, Matratzenbezüge) und bei Bodenbelägen oder Faltenbälgen.