Brandschutz im Kunststoff

So erfolgreich sich die verschiedensten Kunststoffe auch etabliert haben mögen – wenn es brennt, zeigen die meisten dieser vielseitigen Werkstoffe ein anderes Gesicht: Sie schmelzen und nähren das Feuer wie Erdöl, aus dem sie letztlich hergestellt wurden. Um dies zu verhindern, werden ihnen verschiedene Flammschutzmittel zugesetzt. Doch führt dies zu einigen Nachteilen: So verschlechtern sich häufig die mechanischen Eigenschaften und die elektrische Isolierwirkung der Kunststoffe. Insbesondere bromierte und chlorierte Zusatzstoffe wandern durch das Material und können dann metallische und elektronische Bauteile schädigen. Zudem sind sie gesundheitlich bedenklich und stören beim Recycling. Aus Sicherheitsgründen kann jedoch auf Flammschutzmittel nicht verzichtet werden. Kunststoffe, die von sich aus schwer entflammbar und selbstverlöschend sind, entwickelt das Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP. Für ihre neuen Ansätze und Werkstoffe erhielten Wissenschaftler der Arbeitsgruppe um Dr. Gerald Rafler im vergangenen November den mit 30 000 Mark dotierten Friedrichspreis für neue Technologien, der vom Unternehmen Stöbich Brandschutz GmbH gestiftetet wurde. Verliehen wird er von der Arbeitsgemeinschaft AiF »Otto von Guericke«. Die Markteinführung der neuen Werkstoffe prüft und bereitet das österreichische Unternehmen Agrolinz Melamin GmbH bereits vor.

»Die Mikroverkapselung von Flammschutzmitteln ist eine von drei Strategien, die wir verfolgen«, erklärt Rafler. »Die Hüllen der mikroskopisch winzigen Kügelchen bestehen aus nichtschmelz- und schwer entflammbaren Melaminharzen wie man sie von Pfannengriffen oder Steckdosen kennt. Die Flammschutzmittel bleiben im Inneren und werden nur noch im Brandfall freigesetzt. Auch Substanzen, die sich mit dem umgebenden Kunststoff sonst nicht vertragen, werden eingekapselt verwendbar. Beispiele hierfür sind Stickstoff, Kohlendioxid und Verbindungen, die erst bei Hitzeeinwirkung Löschgase entwickeln.« Gasgefüllte Mikrokapseln sind druckstabil und sie überstehen Prozesse der Kunststoffverarbeitung wie Extrudieren, Granulieren oder Spritzgießen ohne zu platzen.

Zwei weitere Konzepte der IAP-Wissenschaftler: Mit schmelzgesponnenen Melaminfasern stellen sie faserverstärkte Polymere her. Diese Verbundwerkstoffe sind einfacher zu verarbeiten und zu recyceln als ihre glasfaserverstärkten Konkurrenten. Und schließlich produzieren sie aus Melaminharzen hochfeste Schäume, die sich erst bei Temperaturen oberhalb von 360 °C langsam zersetzen