Expertenteams im Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF befassen sich intensiv mit den EU-Vorschriften und der Notwendigkeit des Flammschutzes beim Einsatz recycelter Kunststoffe in anspruchsvollen Anwendungen.
In zahlreichen Anwendungen, wie dem Automobilbau, der Elektronik und Elektrotechnik, Kabeln und Folien, müssen Kunststoffe flammhemmend sein. Zu diesem Zweck untersuchen die Forscher am Fraunhofer LBF, Darmstadt, eine breite Palette von Kunststoffen aus verschiedenen Quellen (PCR und PIR). Dazu gehören PP und PC/ABS aus WEEE sowie PP und LLDPE aus dem Verpackungsbereich, PA 6 aus maritimen Anwendungen, PA 66 aus Produktionsabfällen und PET aus bedruckten Verpackungsfolien. Je nach individueller Anwendung werden die Rezyklate mit halogenfreien Flammschutzmitteln, Glasfasern, Verarbeitungshilfen und Stabilisatoren compoundiert.
Die Charakterisierung der Rezyklate und der Compounds kommen im Fraunhofer LBF verschiedene Verfahren zum Einsatz. (Foto: Fraunhofer LBF/Raapke)
Beständigkeit gegen Flammen nachgewiesen
Mit angepassten Additivrezepturen wurden für alle Kunststoffarten aus unterschiedlichen Abfallströmen zufriedenstellende Flammschutzeigenschaften erreicht. Für Folien aus PP und LLDPE konnte eine Klassifizierung nach DIN 4102 – B2 für Baustoffe erzielt werden. Glasfaserverstärktes PA 6, PA 66 und PET sowie ungefülltes PA 66 und PC/ABS erreichten die Klassifizierung UL 94 V-0.
Die aktuellen Ergebnisse hinsichtlich des Flammschutzes von Kunststoffrezyklaten sind vielversprechend. Die Forschungen zeigen, dass Rezyklate unterschiedlicher Art und Herkunft wirksam flammhemmend behandelt werden können. Diese Ergebnisse ebnen den Weg für weitere Untersuchungen und Entwicklungen zur Verbesserung der Brandschutzeigenschaften von recycelten Kunststoffen.
Methoden zur Charakterisierung von Rezyklaten
Die zusammengesetzten Werkstoffe werden durch Spritzgießen und Foliengießen zu Probekörpern weiterverarbeitet und anschließend umfassend auf ihren Flammschutz und ihre mechanischen Eigenschaften hin untersucht. Darüber hinaus werden die Materialien einer thermischen Alterung unterzogen, um die Veränderung der Eigenschaften über die Zeit zu analysieren.
Für die Charakterisierung der Rezyklate und der Compounds kommen verschiedene Verfahren zum Einsatz, darunter Thermogravimetrische Analyse (TGA), Differenzkalorimetrie (DSC) und Oxidationsinduktionstemperatur (OIT).
Flammwidrigkeitsprüfungen erfolgen nach UL 94 für Probekörper und DIN 4102-B2 für Folien sowie Untersuchungen des Brandverhaltens im Kegelkalorimeter (ISO 5660). 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 getestet. Die Bestimmung der Festigkeitseigenschaften erfolgt nach DIN EN ISO 527, und die thermische Alterung wird in einem Umluftofen bei unterschiedlichen Temperaturen gemäß ISO 4577 durchgeführt.
