Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Neue REACH-konforme flammgeschützte EPDM/Gewebe-Verbünde mit hoher dynamischer Belastbarkeit

Das Forschungsvorhaben richtet sich auf die Entwicklung und Anwendung umweltfreundlicher und REACH-konform flammgeschützter EPDM/Gewebe-Verbünde, die im Schienenverkehr für Faltenbälge als Verbindung von Wagons eingesetzt werden sollen. Da solche Verbünde einer hohen dynamischen Belastung unterliegen, werden gegenüber dem Stand der Technik (notwendige Mengen ≥50 wt%) nur minimale Mengen an Zusatzstoffen eingesetzt und so die vorteilhaften Eigenschaften von EPDM möglichst wenig beeinflusst.

Für die Lösung des Problems werden Cyclophosphazen-basierte Bausteine in Kombination mit nano-SiO2 eingesetzt. Aufgrund ihrer synergistischen Wirkung werden Mengen von max. 15 wt% für einen optimalen Flammschutz hinsichtlich Brandausbreitung, Wärmefreisetzung sowie Rauchgasdichte und -toxizität angestrebt. Ein solcher Ansatz kann nur in Verbindung mit der Entwicklung geeigneter EPDM-Formulierungen erfolgen. In diese wird die Flammschutzausrüstung in Form besonders weicher Polyphosphazenteilchen (niedriger Tg) homogen, d. h., mit guter Mischbarkeit eingebracht und, mit dem Ziel hoher dynamischer Belastbarkeit und der Vermeidung von Migrationseffekten die reaktive Einbindung in das Elastomer angestrebt. Auftragung und Anbindung an die textilen Träger sowie die Prüfung der Brand- und Verbundeigenschaften vervollständigen den Lösungsansatz.

Ein hohes Transferpotential der Ergebnisse ist durch die Auswahl der Bausteine für den Flammschutz sowie der Elastomer-Formulierung aus vorrangig kommerziell verfügbaren, bereits über REACH zugelassenen Bausteinen gegeben. Der Nutzen für KMU als Basisunternehmen in allen Bereichen der Wertschöpfungskette für Faltenbälge (FSM, Kautschukmischungen, EPDM/Textilverbünden) liegt in der Festigung und Erweiterung der Markposition in über den Schienenverkehr hinausgehenden Anwendungen wie flexible Personenübergänge in der Flughafentechnik, in Bussen, Straßenbahnen etc., aber auch im Maschinenbau, der Architektur oder der Fördertechnik (Transportbänder).

Ergebniszusammenfassung:

Innerhalb des Projektes wurden EPDM-Basen mit hohen mechanischen Eigenschaften und einem hohen Flammschutz entwickelt, die eine Einstufung HL1 nach DIN EN 45545-2, Anforderungssatz R1 und R7 erreichen. Die entwickelten Flammschutzmischungen weisen unterschiedliche Eigenschaften in Bezug auf Mechanik und Flammschutz auf, wobei die mechanischen Kennwerte sehr gute Ergebnisse erzielen. Lediglich der MARHE-Wert stellt bei den Flammschutzmischungen auf EPDM-Basis ein Problem dar, sodass keine Einstufung HL2 nach DIN EN 45545-2, R1 und R7 erreicht wurde. Diese EPDM-Mischungen erfüllen voraussichtlich weitere Anforderungssätze der DIN EN 45545-2 wie z.B. nach R22, R23 und R24. Die Ergebnisse auf der Basis von EPDM stellen ein gutes Resultat dar, da auch für halogenfreie Flammschutzmischungen mit einer Einstufung HL1 ein großer Bedarf besteht.

Neue Flammschutzmittel auf Basis von Cyclotriphosphazen (CTP) konnten synthetisiert, charakterisiert und bereits in EPDM getestet werden. Dabei erzielten alle getesteten Polymere eine brandhemmende Wirkung im LOI-Test und einen negativen Einfluss auf die Vernetzungsreaktion, der weiterer Untersuchungen bedarf. Zusätzlich zu den bereits getesteten Polymeren konnten weitere Additive auf Basis von anorganischen Partikeln und CTP hergestellt werden, wodurch noch weitere potentieller Flammschutzmittel für Tests zur Verfügung stehen.

Als alternatives Polymer für EPDM wurde eine Flammschutzmischung auf EVA-Basis entwickelt, die alle wesentlichen, prioritär geforderten Werte des Anforderungskatalogs erfüllt, ausgenommen den LOI ≥32%. Die Mischung wurde in einem Technikums-Versuch hergestellt und brandtechnisch sowie mechanisch geprüft. Alle mechanischen Kennwerte waren innerhalb der Grenzwerte. Die Flammschutzmischung erreichte HL2, der Verbund HL1, wobei der Verbund noch optimiert werden kann. Aufgrund der insgesamt sehr guten Ergebnisse der Flammschutzmischung, folgt ein Produktionsversuch bei einem PA-Mitglied erfolgen.