Feuerhemmende Beschichtung mit nachwachsenden Rohstoffen

Eine Beschichtung könnte die Entflammbarkeit von Polyurethanschaumstoff verringern

14.02.2019 - USA

Forscher der Texas A&M University entwickeln eine neuartige flammhemmende Beschichtung aus erneuerbaren, ungiftigen Materialien, die in der Natur weit verbreitet sind und einen noch wirksameren Brandschutz für mehrere weit verbreitete Materialien bieten könnten.

Dr. Jaime Grunlan, der Linda & Ralph Schmidt '68 Professor am J. Mike Walker '66 Department of Mechanical Engineering bei Texas A&M, leitete die kürzlich veröffentlichte Forschung.

Eine erfolgreiche Entwicklung und Implementierung der Beschichtung könnte einen besseren Brandschutz für Materialien wie Polstermöbel, Textilien und Isolierungen bieten.

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"Diese Beschichtungen bieten die Möglichkeit, die Entflammbarkeit des Polyurethanschaums, der in einer Vielzahl von Möbeln in den meisten Wohnungen der Menschen verwendet wird, zu verringern", stellte Grunlan fest.

Das Projekt ist das Ergebnis einer kontinuierlichen Zusammenarbeit zwischen Grunlan und einer Forschergruppe am KTH Royal Institute of Technology in Stockholm, Schweden, unter der Leitung von Lars Wagberg. Die auf die Verwendung von Nanocellulose spezialisierte Gruppe lieferte Grunlan die Zutaten, die er zur Ergänzung seines wasserbasierten Beschichtungsverfahrens benötigte.

In der Natur wirken sowohl die Zellulose - ein Bestandteil des Holzes und verschiedener Meerestiere - als auch der Ton - ein Bestandteil von Boden- und Felsformationen - als mechanische Verstärkung für die Strukturen, in denen sie sich befinden.

"Die Einzigartigkeit dieser aktuellen Studie liegt in der Verwendung von zwei natürlich vorkommenden Nanomaterialien, Ton-Nanoplättchen und Cellulose-Nanofibrillen", sagte Grunlan. "Nach bestem Wissen und Gewissen wurden diese Inhaltsstoffe noch nie zur Herstellung eines Hitzeschildes oder einer flammhemmenden Beschichtung als mehrschichtiger dünner Film aus Wasser verwendet."

Zu den Vorteilen, die sich aus der Anwendung dieser Methode ergeben, gehören die Fähigkeit der Beschichtung, eine ausgezeichnete Sauerstoffbarriere gegenüber Kunststofffolien - die häufig für Lebensmittelverpackungen verwendet werden - zu schaffen, und ein besserer Brandschutz zu niedrigeren Kosten als andere, giftigere Inhaltsstoffe, die traditionell mit flammhemmenden Mitteln behandelt werden.

Um die Beschichtungen zu testen, trugen Grunlan und seine Kollegen den flexiblen Polyurethanschaum - oft in Möbelkissen verwendet - auf und setzten ihn mit einem Butanbrenner dem Feuer aus, um den Schutzgrad der angebotenen Compounds zu bestimmen.

Während der unbeschichtete Polyurethanschaumstoff bei Flammeneinwirkung sofort schmilzt, verhinderte der mit der Beschichtung der Forscher behandelte Schaum, dass das Feuer weiter als das Oberflächenniveau beschädigt wurde, so dass der Schaum darunter unbeschädigt blieb.

"Die Nanobrick-Wandstruktur der Beschichtung reduziert die Temperatur des darunter liegenden Schaums, was die Verbrennung verzögert", sagte Grunlan. "Diese Beschichtung dient auch dazu, die isolierende Verkohlung zu fördern und die Freisetzung von Dämpfen zu reduzieren, die ein Feuer erregen."

Nach Abschluss der Forschung sagte Grunlan, der nächste Schritt für das gesamte flammhemmende Projekt sei die Überführung der Methoden in die Industrie zur Umsetzung und Weiterentwicklung.

Originalveröffentlichung

Shuang Qin, Maryam Ghanad Pour, Simone Lazar, Oruç Köklükaya, Joseph Gerringer, Yixuan Song, Lars Wågberg, Jaime C. Grunlan; "Super Gas Barrier and Fire Resistance of Nanoplatelet/Nanofibril Multilayer Thin Films"; Adv. Mater. Interfaces; 2019

https://www.chemie.de/news/155819/feuerhemmende-beschichtung-mit-nachwachsenden-rohstoffen.html