Intelligenter und nachhaltiger Flammschutz für Schaumstoffe in Bauanwendungen

  • Oligomere und reaktive Phosphorverbindungen für Polyurethan und Polyisocyanurat
  • Polymere, bromhaltige Flammschutzmittel für expandiertes und extrudiertes Polystyrol
Köln
LANXESS AG
Evolutionäre Entwicklung von Flammschutzmitteln (FR, flame retardants) – die Zukunft gehört polymeren und reaktiven Systemen. Foto: LANXESS AG

Die brandhemmende Ausrüstung von Polyurethan- (PUR-) und Polystyrol- (PS-) Schaumstoffen für die Baubranche steht im Zentrum der Polymeradditiv-Präsentation von LANXESS auf der internationalen Fachmesse für Kunststoff und Kautschuk (K 2019) vom 16. bis 23. Oktober in Düsseldorf. Diesen Schwerpunkt hat der Spezialchemie-Konzern mit Bedacht gewählt, denn die Gebäudedämmung mit Schaumstoffelementen bietet nach wie vor ein enormes Potenzial für Energieeinsparungen und damit nachhaltigen Klimaschutz. Effizienter Flammschutz ist dabei unverzichtbar.

„Organische Flammschutzmittel sind ein wesentlicher Eckpfeiler unseres Polymeradditiv-Portfolios. Wir gehören auf diesem Gebiet zu den weltweit führenden Anbietern. Ausgehend von unseren seit Jahrzehnten bewährten phosphorhaltigen Verbindungen haben wir diese Position in den vergangenen Jahren konsequent und nachhaltig ausgebaut“, erläutert Karsten Job, Leiter des Geschäftsbereichs Polymer Additives von LANXESS.

Maßgeschneidert für Substrat und Anwendung

„Universallösungen sind, wie so oft, auch beim Flammschutz nur selten zu realisieren“, sagt Dr. Thomas Facklam, Leiter Global Application Technology im Geschäftsbereich Polymer Additives von LANXESS. Vielmehr gehe es darum, auf die spezifischen Eigenschaften der Polymere, die entsprechenden Verarbeitungstechnologien und das jeweilige Anwendungsprofil abgestimmte, maßgeschneiderte Systeme zu entwickeln. Dafür steht bei LANXESS ein breites Sortiment von Flammschutzadditiven zur Verfügung. Die Anforderungen an ihr ökologisches und toxikologisches Profil sind ständig gewachsen und haben zu einem regelrechten Generationswechsel geführt. Früher vorrangig eingesetzte monomere Verbindungen werden aufgrund ihrer unerwünschten Flüchtigkeit und Migrationsfähigkeit heute mehr und mehr durch Oligomere oder Polymere ersetzt. Reaktive Flammschutzmittel binden sich kovalent an das Substrat und werden so zuverlässig immobilisiert. Diese aktuellen Entwicklungen haben wesentlich zu einem deutlich besseren Nachhaltigkeitsprofil moderner Flammschutzmittel beigetragen.

Effizienter Schutz für Polyurethan-Schaumstoffe

Organische Phosphorverbindungen sind das Mittel der Wahl für den effizienten Flammschutz von Polyurethan-Hartschaum, um den vielfältigen Brandschutzanforderungen in allen Teilen der Welt entsprechen zu können. Dabei sind der oligomere Alkylphosphatester Levagard 2000 sowie das niedrigviskose, reaktive Phosphonat Levagard 2100 dem konventionellen TCPP (Levagard PP, Tris[2-chlorisopropyl]phosphat) in Bezug auf die Flammenhöhe in PIR-(Polyisocyanurat)-Brandversuchen gemäß EN ISO 11925-2 (DIN 4102-B2) durchaus ebenbürtig. Zudem sind die modernen Alternativen kaum bzw. nicht flüchtig und zeigen darüber hinaus nur geringe Weichmacherwirkung, was speziell für PUR-Hartschaumstoffe vorteilhaft ist.

Auch PHT4-Diol (Tetrabromphthalatdiol), eine OH-funktionelle, bromierte Verbindung, eignet sich für den Einsatz in PUR-Hartschaumstoffen, ohne deren mechanische Eigenschaften zu beeinträchtigen. Als reaktives Molekül bindet es wie Levagard 2100 kovalent an die Polymerketten.

Polymerer Flammschutz für geschäumtes Polystyrol

Polymere, bromierte Flammschutzmittel haben nach dem Verbot des zuvor für expandiertes (EPS) und extrudiertes (XPS) Polystyrol verbreitet eingesetzten Hexabromcyclododecan (HBCD) dieses in der Europäischen Union erfolgreich substituiert. „Emerald Innovation 3000 von LANXESS hat an dieser Substitution in Europa erheblichen Anteil“, erklärt Facklam. Davon zeugt nicht zuletzt die 2017 vollzogene Kapazitätserweiterung auf derzeit 14.000 Tonnen pro Jahr. „Auch weltweit besitzt das Produkt ein bedeutendes Marktpotenzial, das wir zum Beispiel in China gerade zu erschließen beginnen“, ergänzt er.

Das Produkt wird basierend auf einer von Dow Global Technologies LLC einlizenzierten Technologie durch Bromierung eines alternierenden Polystyrol-Butadien-

Copolymers hergestellt und besitzt eine Molmasse von über 100.000 g/mol. Seine flammhemmende Wirkung im Hinblick auf den Sauerstoffindex (OI gemäß EN ISO 4589) und nach EN ISO 11925-2 entspricht bei gleichem Bromgehalt der von HBCD. Die Formulierungs- und Verfahrensanpassung im Zuge der Substitution gelingt dank umfangreicher anwendungstechnischer Erfahrung.

Aufgrund der hohen Molmasse ist trotz der hohen Beständigkeit der bromierten Copolymeren das Potenzial zur Bioakkumulation sehr gering. Das hohe Molekulargewicht zusammen mit einer hohen chemischen Stabilität ergibt nach heutigem Kenntnisstand ein insgesamt vorteilhaftes human- und ökotoxikologisches Profil.

Weitere Innovationen in der Pipeline

„Innovative phosphor- und bromorganische Verbindungen werden auch in Zukunft tragende Säulen eines nachhaltigen Flammschutzes gerade im Baubereich sein“, beschreibt Job seine Erwartungen. Bromhaltige Systeme zeichnen sich dabei durch eine besonders hohe Effizienz aus. Gerade die polymeren und reaktiven Flammschutzadditive entsprechen den aktuellen Anforderungen an Umwelt- und Gesundheitsschutz, ohne dass dies zu Abstrichen beim Brandschutzverhalten führen würde. Bereits heute gehört eine Vielzahl der Flammschutzmittel von LANXESS zu diesen beiden Produktgruppen. Die technischen Entwicklungszentren von LANXESS in Leverkusen und im US-amerikanischen Naugatuck, Conneticut, arbeiten daher intensiv daran, solche Systeme künftig auch für weitere Polymerklassen zur Verfügung zu stellen.

Ausführliche Informationen zu den Produkten des Geschäftsbereichs Polymer Additives bietet der Internetauftritt http://add.lanxess.com.

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