Flammschutzmittel reduzieren oder verhindern das Entflammen oder Brennen von Kunststoffen. Der Verbrennungsprozess wird physikalisch oder chemisch in der Fest-, Flüssig- oder Gasphase gehemmt oder sogar verhindert.

Feuerwehreinsatz

Damit ein Brand gar nicht erst entsteht, werden Kunststoffe mit Flammschutz-Additiven ausgestattet. (BIldquelle: chrissgrey-Fotolia.com)

„Physikalische Prozesse wirken durch Kühlen (endotherme Prozesse) oder Verdünnen des Substrats und der brennbaren Gase (Aluminium- und Magnesiumhydroxid) oder durch Ausbilden einer Schutzschicht, die das Substrat vor Wärme- und Sauerstoffangriff schützt (Phosphor- und Stickstoff-Verbindungen). Chemische Prozesse, die in der Gasphase ablaufen, verhindern den Verbrennungsprozess, indem sie die energiereichen H und OH Radikale durch die aus Flammschutzmitteln stammenden Halogenwasserstoffsäuren, Antimontrioxid und Bruchstücke aus Phosphorverbindungen entfernen  („Flammenvergiftung“). In der festen Phase bewirkt das Flammschutzmittel die Ausbildung einer Kohleschicht auf der Oberfläche des Polymeren durch Dehydratisierung, Bildung von Doppelbindungen, die durch Cyclisierung und Vernetzung eine kohlenstoffartige Schicht bilden (Phosphor- und Stickstoff-Verbindungen und intumeszierende Systeme).“[1]

Wirkungsweise und Auswahlkriterien von Flammschutzmitteln

Flammschutzmittel lassen sich in Gruppen kategorisieren:

  • Aluminium- und Magnesiumoxidhydrate, die in der Hitze Wasser abspalten und die Oberfläche unterhalb ihrer Entzündungstemperatur kühlen.
  • Anorganische Feststoffe wie beispielsweise Zinkborate oder Ammoniumphosphate, die auf der Oberfläche eine sich  nur schwer entflammbare dünne, wärmedämmende Sperrschicht aufbauen, um den Zutritt von Luftsauerstoff zu verhindern.
  • Organische Chlor- und Bromverbindungen, die als Radikalfänger wirken. Sie brechen die Radikal-Kettenreaktion ab, die die Verbrennung unterhält und hemmen den Brennprozess in der Gasphase.
  • Halogenierte organische Phosphor-Verbindungen, die jedoch aufgrund ihrer toxischen Wirkung immer seltener eingesetzt werden.[2]

Für den Brand- und Flammschutz von Kunststoffen muss das gewählte Flammschutzmittel zum Kunststoff passen, denn das Additiv ist Teil der Rezeptur. Das Additiv kann auch die mechanischen oder physikalischen Eigenschaften unerwünscht beeinflussen, sodass die Materialentwicklung hier gefordert ist. Hinzu kommen Aspekte, die die Anwendung oder die Entsorgung des Kunststoff-Produkts betreffen.[1]

Märkte und Nachfrage von Flammschutzmitteln

Maßgeschneiderter Flammschutz für Kabel

Flammschutzmittel machen polymere Anwendungen in der Energieversorgung und für Elektronikprodukte sicher und verfügbar. In diesen Anwendungen erfüllen Flammschutzmittel wichtige Funktionen: Sie verringern das Brandrisiko, verzögern die Ausbreitung von Bränden, verlängern dadurch die Fluchtzeiten und bieten vielfältigen Schutz für Menschen, Sachwerte und die Umwelt. (Bildquelle: ra2 studio-Fotolia.com)

Die zunehmende Elektrifizierung in nahezu allen Branchen, wie Automobilindustrie, Personennahverkehr, Medizintechnik, lässt auch die Nachfrage nach Flammschutzmitteln steigen. In einer Studie aus dem Jahr 2016 von Ceresana dazu heißt es, dass für den Schutz von Kunststoffprodukten, Elektrogeräten, Baumaterialien und Textilien derzeit weltweit pro Jahr rund 2,15 Mio. t Flammschutzmittel eingesetzt werden. Global betrachtet sind die Bau- sowie die Elektro- und Elektronikindustrie (E&E) die wichtigsten Absatzmärkte für Flammschutzmittel: Nahezu 53 Prozent der weltweiten Nachfragemengen kommen aus diesen beiden Bereichen. In großen Mengen werden Flammschutzmittel für Dämmschaumstoffe aus expandiertem Polystyrol (EPS) und Polyurethan (PUR) eingesetzt, aber auch zum Beispiel bei Bauprodukten aus Gummi, in Klebstoffen sowie Farben und Lacken. Drittgrößter Einzelmarkt für Flammschutzmittel ist der Einsatz in Kabeln, gefolgt von Produkten für die Fahrzeugindustrie. Mit Zuwächsen von nahezu drei Prozent pro Jahr zeichnen sich die Bereiche Fahrzeuge und E&E durch überdurchschnittliche Zuwächse aus.[3]

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Dr. Etwina Gandert

Über den Autor

Dr. Etwina Gandert

ist Redakteurin Plastverarbeiter.

etwina.gandert@huethig.de