Besser für den Brandschutz - Wacker Chemie AG


Besser für den Brandschutz

Additive machen viele Kunststoffe schwerer entflammbar. Oft erschweren sie aber auch die Verarbeitung. Mit GENIOPLAST® Pellet S hat WACKER ein Silikonadditiv entwickelt, das nicht nur die brandhemmende Wirkung bestimmter flammhemmender Füllstoffe in Polyolefincompounds verstärkt, sondern auch das Extrudieren erleichtert. Ein doppelter Vorteil, der die Produktion von thermoplastischen Compounds verbessert, wie sie in Kabelummantelungen, aber auch in Aluminiumverbundplatten für den Hoch- und Fahrzeugbau zum Einsatz kommen.

Es ist ein schwer auflösbarer Widerspruch: Sicherheit zählt zwar zu den Grundbedürfnissen des Menschen. Doch von dem, was für Sicherheit sorgt, wollen wir in der Regel wenig bis nichts merken. Sicherheit soll gegeben sein, im Idealfall unsichtbar. Beispiel Brandschutz. Feuerlöscher, Rauchmelder und Sprinkleranlagen sorgen durchaus für ein Sicherheitsgefühl, wenn wir sie sehen. Stehen aber auffallend viele Schutzeinrichtungen um uns herum, rufen sie die Erinnerung an mögliche Gefahren wach. Die gefühlte Sicherheit sinkt.

Brandschutz ist nicht die einzige Forderung, die beim Hochbau erfüllt werden muss. Energetische, gestalterische und wirtschaftliche Aspekte spielen ebenfalls eine große Rolle und müssen miteinander in Einklang gebracht werden. Im modernen Hochbau haben sich unter anderem Aluminiumverbundplatten für die Fassadengestaltung etabliert. Ihre Vorteile liegen auf der Hand: Sie lassen sich leicht transportieren und verarbeiten, durch entsprechende Außenbeschichtungen lassen sie sich nahezu beliebig gestalten, sie trotzen auch widrigen Wetterbedingungen und durch eine ausreichende Isolierschicht tragen sie zum Wärmeschutz bei.

Doch gerade hier ist eine besondere Herausforderung entstanden: Damit die Aluminiumplatten nicht als Kältebrücke fungieren und zur Auskühlung des Gebäudes beitragen, wird zur Isolierung sandwichartig eine Kunststoffschicht zwischen zwei Aluminiumschichten eingebracht. Sie trennt die beiden Außenplatten thermisch voneinander. Typischerweise kommen hier Polyethylene zum Einsatz. Diese sind aber brennbar.
Damit sie die Brandschutzeigenschaften der Platte nicht verschlechtern, werden flammhemmende Füllstoffe wie Aluminium- und Magnesiumhydroxid eingearbeitet.

„Deren Anteil kann bis zu 70 Prozent betragen“, sagt Dr. Klaus Pohmer, Leiter des Global Business Development im Bereich Performance Silicones der Wacker Chemie AG. „Solch hochgefüllte Kunststoffe sind schwerer zu verarbeiten“, erklärt er. So steigen die Drücke, mit denen das sogenannte Compound – hier etwa die Mischung aus Polyethylen und Aluminiumhydroxid – im Extruder gemischt und herausgedrückt wird. Dadurch schnellt nicht nur der Stromverbrauch der Maschine in die Höhe. Vielmehr steigt auch die thermische Belastung der Mischung so stark, dass sich ein Teil des Aluminiumhydroxids zersetzt. Außerdem kommt es am Extruderkopf zur sogenannten Bartbildung: Am Rand der Düse setzt sich unkontrolliert Material ab.

Doch diese Schwierigkeiten lassen sich lösen. Compounds finden in nahezu allen Bereichen Anwendung. Zum Einsatz kommen sie dort, wo bekannte sortenreine Kunststoffe nicht die gewünschten Eigenschaften haben. Statt aufwändig neue, spezialisierte Kunststoffe zu entwickeln, werden lieber bekannte Materialien wie Polyethylen und Polypropylen mit Füllstoffen und Additiven so verändert, dass sie zur Anwendung passen. In der Regel führt das schneller zum Ziel. So entstehen Kunststoffe, die beispielsweise in Lichtbeständigkeit, Oberflächeneigenschaften, physikalischer und chemischer Stabilität oder eben der flammhemmenden Wirkung optimiert sind.

Als Zusatzstoffe kommen einfache Materialien wie Kalk und Talkum, aber auch komplexe organische Verbindungen zum Einsatz. An Bedeutung gewinnen Silikone: Sie verbessern insbesondere die Verarbeitungseigenschaften des Materials. Sie vermindern die Reibung und erleichtern so etwa die Verarbeitung von Thermoplasten. Im Vergleich zu organischen Additiven mit ähnlicher Wirkung sind sie thermisch beständig.

Mit GENIOPLAST® Pellet S hat WACKER ein Siliconadditiv entwickelt, das sich mit geringem Aufwand in die unterschiedlichsten Kunststoff-Compounds einarbeiten lässt. Es besteht aus einer granulierten, hochkonzentrierten Siliconpolymer-Formulierung mit einem Silicongehalt von 70 Prozent. Als Trägermaterial dient eine pyrogene Kieselsäure, deren Eigenschaften auf das eingesetzte Polydimethylsiloxan abgestimmt sind.

Pelletiertes Siliconadditiv GENIOPLAST® Pellet S mit einem Silicongehalt von 70 Prozent

Verarbeitet wird es einfach durch Zugabe zum Grundkunststoff in einen Doppelschneckenextruder oder in einen Co-Kneter und anschließender Extrusion. Die pyrogene Kieselsäure bewirkt, dass das Additiv mit sämtlichen Thermoplasten und thermoplastischen Elastomeren kompatibel ist.

In hochgefüllten Compounds mit flammhemmender Wirkung vereinfacht GENIOPLAST® Pellet S bereits ab Anteilen von bis zu einem Prozent die Verarbeitung. Bei einer Zugabe von ein bis drei Prozent verbessern sich außerdem die Oberflächeneigenschaften und die Brandschutzwirkung entsprechender Kunststoffe. So konnte WACKER Chemie in umfangreichen Tests zwei äußerst erwünschte Eigenschaften belegen:
GENIOPLAST® Pellet S sorgt in Polyolefincompounds mit flammhemmenden Füllstoffen dafür, dass im Brandfall weniger Wärme freigesetzt wird, sodass der Brand nicht zusätzlich angefeuert wird, sowie die gefährliche Rauchbildung reduziert wird.

Compounds mit GENIOPLAST® setzen beim Verbrennen weniger Wärme frei als Kunststoffe ohne das Siliconadditiv.

Die Cone-Kalorimetrie, eine wichtige Methode für die Untersuchung des Brandverhaltens, zeigt, dass beim Verbrennen eines Compounds mit GENIOPLAST® Pellet S die Wärmefreisetzung über einen längeren Zeitraum gestreckt, der Spitzenwert der Wärmeentwicklung abgesenkt und die gesamte Wärmeabgabe verringert sowie weniger Rauch entwickelt wird. Der Grund hierfür liegt in der kompakteren und weniger spröden Asche. Sie setzt sich als Kruste auf dem brennenden Material ab.

„Der Brandrückstand von Compounds mit GENIOPLAST® Pellet S behindert so den Sauerstofftransport und den Wärmedurchgang. Beide Wirkungen stehen einer schnellen Ausbreitung bei einem Brand entgegen.“

Dr. Klaus Pohmer Leiter Global Business Development Performance Silicones

GENIOPLAST® Pellet S verstärkt damit die Wirkung von flammhemmenden Füllstoffen wie Aluminiumtrihydroxid hervorragend. Gerade in Verbindung mit der Erleichterung in der Verarbeitung bietet es sich als Additiv für hochgefüllte Kunststoffe an, die die Auswirkungen von Bränden bremsen sollen. Zwei echte Vorteile. Der eine steigert die Effizienz in der Produktion, der andere kann Leben retten. Und in Aluminiumverbundplatten verarbeitet, macht GENIOPLAST® Pellet S Brandschutz auch unsichtbar.