Brandschutzmittel
Kunststoffe sind als organisch-chemische Verbindungen, die Kohlenstoff und Wasserstoff bzw. zusätzlich Sauerstoff und/oder Stickstoff enthalten, mehr oder weniger leicht brennbar. Die steigende Verwendung von Kunststoffen geht seit langem einher mit dem Bemühen, optimal brandgeschützte Kunststoffe zu entwickeln. Als Ergebnis ist festzustellen, dass heute für alle Thermoplaste Brandschutzausrüstungen vorhanden sind, die deren Entzündlichkeit wesentlich verringern.
Es darf jedoch nicht vergessen werden, dass die Wirksamkeit von Brandschutzmitteln im Brandfall von der Dauer und der Intensität der Brandeinwirkung abhängt. Auch ein Erzeugnis mit wirksamster Brandschutzausrüstung kann einem starken und lang andauerndem Brand nicht widerstehen!
Die Anforderungen an Flammschutzmittel sind vielfältig:
Brandschutzmittel sollen in geringen Zusatzmengen den gewünschten Brandschutz erbringen und dauerhaft wirksam sein.
Sie müssen sich leicht und homogen einarbeiten lassen, ohne die Verarbeitungsmaschinen zu korrodieren und ohne mit dem Kunststoff und gegebenenfalls anwesenden anderen Additiven bei den erforderlichen Verarbeitungstemperaturen zu reagieren.
Andererseits muss aber die Brandschutzausrüstung so beschaffen sein, dass im Brandfall eine Zersetzung bzw. Verdampfung des Brandschutzmittels eintritt.
Ferner sollen Brandschutzmittel als solche nicht toxisch sein und im Brandfall die Toxizität der Brandgase weder erhöhen noch zu zusätzlicher Rauchentwicklung führen.
Nach der Einarbeitung darf selbstverständlich kein Ausschwitzen, Ausblühen, Kreiden oder merklicher Geruch festzustellen sein.
Brandgeschützte Kunststoffe sollten in ihren mechanischen, physikalischen, optischen und elektrischen Eigenschaften möglichst wenig von denen des Ausgangskunststoffes abweichen.
Die Brandschutzausrüstung sollte die Verarbeitbarkeit der Kunststoffprodukte nicht beeinträchtigen.
Es ist verständlich, dass diese weitgespannten Forderungen von einem einzigen Brandschutzmittel, und noch dazu für alle Thermoplaste mit ihren vielfältigen Anwendungen, nicht gleichzeitig erfüllt werden können. Man ist vielmehr gezwungen, für jeden Thermoplasten die optimale Brandschutzausrüstung zu gewährleisten.
Abgesehen von speziellen Systemen werden Brandschutzmittel in 3 chemische Verbindungsklassen eingeteilt. Es sind dies chlorhaltige, bromhaltige sowie phosphorhaltige Verbindungen. Die Wirkungsweise von chlor- und bromhaltigen Verbindungen ist identisch. Die bei der Verbrennung von Thermoplasten entstehenden hochreaktiven freien Radikale, die in der Flamme eine Radikalkettenreaktion mit Sauerstoff eingehen, werden unter Temperatureinfluss in weniger reaktive Halogenradikale umgewandelt. So wird die Verbrennung verlangsamt bzw. unterbrochen. Bromverbindungen sind in ihrer Wirkungsweise den Chlorverbindungen deutlich überlegen.
Ein wichtiger Bestandteil von mit Halogenverbindungen brandgeschützten Thermoplasten ist Antimontrioxid. Diese Verbindung dient als Synergist und verstärkt, obwohl selbst kein Brandschutzmittel, die Wirkungsweise der organischen Halogenverbindungen und erlaubt dadurch eine wesentliche Reduktion der Menge des Brandschutzmittels.
Der Brandschutzeffekt von Phosphorverbindungen ist nicht vollständig geklärt. Die vorherrschende Meinung ist die, dass Phosphorverbindungen die Zersetzung des Polymeren im Brandfall erleichtern, wobei die entstehende Phosphorsäure bzw. Polyphosphorsäuren mit dem Kunststoff reagieren und die Verkohlung und damit die Abschirmung der Kontaktfläche sowie die Wasserbildung und die Bildung von nicht brennbaren Gasen begünstigen.