Entwicklung einer selbstintumeszierenden Brandschutzbeschichtung auf Epoxidbasis mit einem geeigneten Massenverhältnis von APP und Cu2O

Die aktuelle Forschung beweist, dass die optimale Zusammensetzung (EP/24APP/16Cu2O) mit einem APP/Cu2O-Massenverhältnis von 6/4 in EP zu einer signifikant besseren Brandsicherheit führt, wie aus den Ergebnissen des Labormaßstab-Simulationsgroßfeldtests und der Kegelkalorimetrie hervorgeht. Diese Erkenntnisse bieten eine wichtige Referenz für die Entwicklung von intumeszierenden Brandschutzbeschichtungen mit hoher Brandsicherheit

Durch die Formulierung einer Kombination aus Ammoniumpolyphosphat (APP) und Kupfer(I)oxid (Cu2O) in Epoxidharz (EP) wurde eine neuartige selbstaufschäumende Brandschutzbeschichtung auf Epoxidbasis entwickelt. Die Auswirkungen verschiedener Kombinationen auf die Brandschutzleistung von Stahlblechen wurden in einem simulierten Großplattenversuch im Labormaßstab bewertet. Formulierungen mit unterschiedlichen Massenverhältnissen von APP zu Cu2O im Bereich von 10:0 bis 2:8 zeigen eine gute Feuerschutzleistung für Stahlplatten. Während die endgültige Gleichgewichtstemperatur auf der Rückseite des ungeschützten Stahlblechs 529 °C erreichte, überstieg sie bei den geschützten Blechen mit 2 mm dicken Beschichtungen 282 °C nicht, was deutlich unter der Versagenstemperatur von Stahl (ca. 500 °C) liegt. Die niedrigste endgültige Gleichgewichtstemperatur auf der Rückseite des beschichteten Stahlblechs betrug 234,5 °C für die optimale Formulierung (EP/24APP/16Cu2O) mit einem APP/Cu2O-Massenverhältnis von 6/4 in EP.

Veranstaltungstipp: Funktionelle Beschichtungen

Beschichtungen sollen inzwischen nicht mehr nur gut aussehen und vor Korrosion schützen. So gut und wichtig beide Eigenschaften sind, viele Kund:innen wollen mehr. Viele dieser Anforderungen lassen sich mit dem Begriff „Funktionale Beschichtungen“ beschreiben. Beliebte Schlagwörter, die hier oft fallen, sind anti-Eis, anti-Graffiti, Selbstheilung oder die oft genannte Haifischhaut. Manche dieser Eigenschaften sind inzwischen gut erforscht und am Markt etabliert, andere haben noch praktische Hürden zu überwinden. Welche funktionellen Beschichtungen zu welcher dieser Kategorien gehören, vermittelt Ihnen das FARBE UND LACK // Seminar „Funktionelle Beschichtungen“ am 26.11.2024 in Essen. Es bleibt kein Geheimnis, welche Mechanismen hinter den verschiedenen modernen Funktionalitäten stecken und welche Rolle die Nanotechnologie spielt. Wenn Sie Ihren Kund:innen Beschichtungen mit dem gewissen Extra liefern wollen, sollten Sie dieses Seminar besuchen.

Interessanterweise ist der Wert des Sauerstoffgrenzwertes (LOI) (46,8 %) für die optimierte Formulierung (EP/24APP/16Cu2O) nicht der höchste und liegt unter dem Wert der Formulierungen (EP/40APP/0Cu2O) und (EP/32APP/8Cu2O). Das Brandverhalten der optimierten Formulierung (EP/24APP/16Cu2O) und des Kontroll-EP wurde mithilfe der Kegelkalorimetrie verglichen. Die wichtigsten Brandgefährdungsparameter wie die maximale Wärmefreisetzungsrate, die gesamte Rauchentwicklung und die maximale CO-Produktion sind bei EP/24APP/16Cu2O um 80,0 %, 59,5 % bzw. 75,0 % niedriger als bei EP. Dies deutet darauf hin, dass die EP/24APP/16Cu2O-Formulierung eine deutlich bessere Brandsicherheit bietet als die EP-Kontrolle allein. Eine mögliche Wirkungsweise der Kombination von APP/Cu2O in Bezug auf das Ausdehnungsverhältnis und den Wärmedämmungsgrad der gebildeten intumeszierenden Holzkohleschicht kann vorgeschlagen werden. Somit hat diese Arbeit einen Bezugspunkt für die Entwicklung intumeszierender Brandschutzbeschichtungen mit hoher Brandsicherheit geliefert.

Die Forschungsarbeit wurde im Journal of Coatings Technology and Research Volume 21, Seiten 547-558, (2024) veröffentlicht.