Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Submikrone Flammschutzmittel für spezielle Anwendungsgebiete textiler Bodenbeläge

Mit dem in der klassischen Rückenbeschichtung textiler Bodenbeläge seit vielen Jahren verwendeten Flammschutzmittel Aluminiumtrihydroxid in seiner üblichen Form werden diese Anforderungen nicht oder nur schwer erfüllt.

Ziel des Forschungsvorhabens ist es, durch den Einsatz umweltfreundlicher, toxikologisch unbedenklicher, halogenfreier Hochleistungsmetallhydroxide im Submikronbereich das Brandverhalten in den Bereichen Objektbodenbelag, dekorative Wand- und Deckenbekleidung und Bodenbeläge in Schienenfahrzeugen zu erfüllen und zu verbessern. Der Begriff „submikron“ steht für einen Partikelgrößenbereich von 100 - 500 nm. Vertreter der Hochleistungsmetallhydroxide sind Aluminiumhydroxid in den Modifikationen Aluminiumtrihydoxid (ATH), Aluminiumoxidhydroxid (AOH) sowie Magnesiumhydroxid (MDH).

Bei den Hydroxiden beeinflusst die Partikelgröße den flammhemmenden Effekt: Je feinteiliger das Hydroxid vorliegt, desto schneller wird im Brandfall Wasser abgespalten und Wasserdampf freigesetzt. Eine geeignete Kombination der submikronen Metallhydroxide mit Flammschutzmittelsynergisten in wenigen Gewichtsprozenten kann die Einsatzmenge an Metallhydroxiden erheblich reduzieren (bis zu 40 %) und/oder den flammhemmenden Effekt verbessern.

Diese Metallhydroxide werden als Additive in Beschichtungssysteme auf Latex-Basis homogen eindispergiert und auf die textilen Flächen mittels Rakelbeschichtung appliziert. Eine zweite Methode ist, die Hydroxide über einen Extruder in thermoplastische Hotmelts wie Ethylen-Vinylacetat oder Polyurethane einzuarbeiten und über Hotmeltapplikation zu applizieren.

Durch ein verbessertes Brandverhalten von getufteten und genadelten Produkten kann der Objektbereich stabilisiert und der Wandbelagsmarkt erschlossen werden. Kleine und mittelständische Hersteller von textilen Bodenbelägen sowie thermisch/akustischen Isolierungen können in Deutschland, um im Markt zu bestehen, qualitativ sehr hochwertige Produkte für spezielle Anwendungsbereiche entwickeln.

Ergebniszusammenfassung:

Ziel des Projektes war der Nachweis, dass durch Metallhydroxide (z. B. Aluminiumtrihydroxid, ATH) in submikroner Form der Flammschutzmitteleinsatz im Beschichtungscompound textiler Bodenbeläge auf bis zu 25 % reduziert werden kann. Gleichzeitig sollten damit gleiche oder bessere flammhemmende Eigenschaften erzielt werden als mit Metallhydroxiden nach dem Stand der Technik mit 60 % - 70 % Füllstoff im Compound.

Abhängig vom Bindersystem (Ethylen-Vinyl-Acetat, Latex) bzw. Hotmelt (Ethylen-Vinyl-Acetat, Polyolefin), vom Substrat (textile Beläge) und der Beschichtungstechnologie (Direkt- und Hotmeltbeschichtung) kann die Menge an Metallhydroxid durch Substitution der mikronen Aluminiumtrihydroxide durch submikrone Metallhydroxide sowie deren Kombinationen auf 25 % - 30 % gesenkt werden. Das beste Ergebnis hinsichtlich Brennverhaltens wurde mit Dispersionen aus Supron® U 2368 mit 25 % mikronem Magnifin® H-10, einer Kombinationen aus 15 % submikronem ACTILOX® 200 SM + 10 % Magnifin® H-3 + 5 % Cloisite 20 oder einer Kombination aus 10 % ACTILOX® 200 SM + 10% Magnifin® H-10 erreicht. Auch mit Hotmelt-Rückenbeschichtungen können schwer entflammbare Produkte für den Objekt- und Wandbereich hergestellt werden. Für die Anwendung im Flugzeug und an der Wand reichen die untersuchten Konzentrationen an submikronen Metallhydroxiden nicht aus, um den Anforderungen an das Brennverhalten zu genügen.

Jährlich werden in Deutschland ca. 51,52 Mio. m² textile Beläge 28 851 t ATH in Rückenbeschichtungen verarbeitet. Wenn bei nur 20 % der Beläge das mikrone ATH durch submikrone Metallhydroxide substituiert wird und gleichzeitig die Flammschutzmittelkonzentration in den Beschichtungen (800 g/m²) auf 25 % reduziert werden kann, entsteht eine Einsparung von ca. 3 709 t/a Metallhydroxid.

Die neuen Flammschutzcompounds eignen sich außerdem zur flammhemmenden Beschichtung von Transport- und Förderbändern, Standard- und Abdeckplanen, Bootsabdeckungen oder von Matratzendrell und Polstergeweben.