Schaumstoffe ohne giftige Flammschutzmittel

Über Flammschutzmittel und ihre Vorteile und Nachteile beim Einsatz im Bauwesen hatte ich ja schon früher einmal ausführlicher geschrieben. Dass die im Bauwesen und allgemein in Kunststoffen traditionell als Flammschutzmittel eingesetzten Brom- und Chlorverbindungen mit diversen griechischen Vorsilben gesundheitlich und ökologisch nicht immer unbedenklich sind, zeigen von offizieller Stelle ausgesprochene Warnungen zur Nutzung dieser Stoffe. Insbesondere bei Bränden können halogenierte Flammschutzmittel durch die Freisetzung von Dioxinen und Kohlenmonoxid gefährlich sein. Wo aber sind die alternativen Flammschutzmittel für Schaum- und Kunststoffe ohne giftige Zusätze?

Die Herstellung und Verwendung von Hexabromcyclododecan (HBCD) wurde erst im Mai von der UN gänzlich verboten. Nur bei der Herstellung von Dämmstoffen – vornehmlich Polystyrol – gilt eine einjährige Übergangsfrist, allerdings mit der Möglichkeit darüber hinaus befristete Ausnahmeregelungen zu beantragen. Eine ziemlich unpolitisch-deutliche Aussage des Umweltbundesamtes (UBA) bestätigt diese generelle Entscheidung:

Das UBA empfiehlt bei der Wärmedämmung auf Materialien zu setzen, bei denen entweder weniger umwelt- und gesundheitsschädliche oder gar keine Flammschutzmittel nötig sind, wie zum Beispiel Mineralwolle. Damit lässt sich HBCD noch schneller aus dem Verkehr ziehen.

Aber auch andere Stoffe wie polybromierten Diphenylethern (PBDE) und polybromierten Biphenylen (PBB), insbesondere Penta-BDE und Octa-BDE, stehen seit mehreren Jahren im Anhang XIV der Verordnung für die Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals (REACH). Sie sind wegen der Gefährdung der Umwelt und zum vorbeugenden Schutz gestillter Säuglinge verboten. Penta-BDE wurde allerdings insbesondere als Flammschutzmittel in größeren Mengen bei der Herstellung von Polyurethan genutzt. Polyurethan ist wiederum ein beliebter Kunststoff, der in Gebäuden auf vielfältige Weise z.B. als Wärmedämmstoff oder als Schaumstoff in Möbeln oder Matratzen verwendet wird.

Wie es vom Umweltbundesamt also schon ausgedrückt wurde, kann es kaum schnell genug gehen, dass man andere, ungiftige Materialien findet, die Kunststoffe effektiv und gesundheitlich unbedenklich gegen zu schnelle Entzündung schützen. Weltweit sind Forscher dabei, Stoffe und Mittel zu untersuchen, die diesem Ziel näher kommen. Lösungen für die Zeit nach dem Verbot schädlicher bzw. giftiger Flammschutzmittel könnten durch Entwicklungen der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) in Berlin und der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) in der Schweiz gefunden worden sein.

Der Forschern der BAM gelang es im Rahmen des Institutsforschungsverbundes ‚FUNgraphen‘ durch den Einsatz von 0,5 bis 2% vom Kohlenstoffmolekül Graphen den Flammschutz von Kunststoffen zu optimieren und das Material schwer entflammbar zu machen. Graphen, in geringen Mengen eingesetzt, verbessert aber nicht nur den Flammschutz, sondern gleichzeitig auch die mechanischen Eigenschaften und die elektrische Leitfähigkeit des zu schützenden Kunststoffes. Zudem konnte durch den Zusatz von Graphen die Zellgröße von Polystyrolschäumen verkleinert werden, wodurch die Wärmedämmwirkung dieser Schaumstoffe verbessert werden kann.

Die Empa hat in Zusammenarbeit mit der Firma FoamPartner offenbar geschafft, wenigstens schon einmal der Polyurethanindustrie ein gutes Stück weiterzuhelfen. Durch die Förderung der Schweizer Kommission für Technologie und Innovation (KTI) wurden neuartige Flammschutzmittel entwickelt, die aus organischen phoshorhaltigen Verbindungen bestehen. Es wurden an der Empa mehrere dieser Phosphoramidate synthetisiert, bei denen ein Phosphoratom im Zentrum steht, und mit dem Polyurethanschaum in verschiedenen Anteilen kombiniert.

Das Ergebnis aus der Schweiz war vielversprechend, zumal die Beimischung den Prozess des Aufschäumens nicht negativ beeinflusst hat. Zudem konnte man zeigen, dass man mit geringeren Mengen dieser Phosphoramidate einen besseren Flammschutz erzielen kann als mit TCPP. Und dass es sich hierbei nicht um eine Ente handelt, zeigt der positiv ausgefallene Peer-Review-Prozess der Fachzeitschrift ‚Industrial & Engineering Chemistry Research‘, die die Forschungsergebnisse veröffentlichen will.

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