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22. Feb 2021 // Anwendungsgebiete

Flammhemmende Beschichtungen für Polyurethan-Hartschaum

Wissenschaftler berichten über neuartige flammhemmende Beschichtungen auf Basis von Mischungen aus Polysacchariden und Polyborat.
Die Beschichtungen zeigten eine hohe Flammschutzwirkung.
Bildquelle:  Bjrn Wylezich - stock.adobe.com (Symbolbild).

Unter Verwendung von Mischungen aus amorphem Natriumpolyborat (SPB) und verschiedenen Polysacchariden werden neuartige flammhemmende Beschichtungen für Polyurethan-Hartschaum (RPUF) entwickelt. Basierend auf früheren Forschungen, die berichteten, dass RPUF, das mit einer Mischung aus SPB und Stärke beschichtet ist, eine hohe Flammhemmung aufweist, werden Polysaccharide wie Carboxymethylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Glucomannan, 2-Hydroxypropyl-Guar-Gummi (HPG) und Gellan-Gummi anstelle von Stärke verwendet.

Durch die Beschichtung jeder Mischung auf der Oberfläche hält das RPUF (10 mm Dicke) der Flamme eines Butangasbrenners mit einer Länge von 100 mm für mehr als 12 min stand, und die Rückseitentemperaturen bleiben im Bereich von 100-160°C. Die hohe Flammwidrigkeit wird erfolgreich mit geringeren Klebstoffmengen der Mischungen (8,9-19,1 mg/cm2) erreicht als die der Stärke/SPB-Mischung (51,3 mg/cm2). Auch die Wasserbeständigkeit wird durch die Verwendung von Gellangummi, CMC oder Glucomannan mit NaOH deutlich verbessert.

Die Elutionsrate bei 12-stündigem Eintauchen in Wasser wird durch die Verwendung der Gellan-Gummi/SPB-Mischung signifikant auf 4,8 % unterdrückt, verglichen mit 80,1 % bei Verwendung der Stärke/SPB-Mischung. Die Differentialthermoanalyse und Thermogravimetrie der Beschichtungsmischungen und die rasterelektronenmikroskopischen Beobachtungen der Verbrennungsrückstände legen den flammhemmenden Mechanismus nahe, dass eine kohlenstoffhaltige Schaumschicht aus Polysacchariden durch die Einwirkung der SPB-Schaumschicht entsteht und beide Schaumschichten im Inneren vor Hitze und Sauerstoff schützen.

Die Studie wurde im Journal of Coatings Technology and Research, Volume 18, 2021 veröffentlicht.

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