TY - THES

T1 - Entwicklung von auf Magnesiumhydroxid basierenden flammgeschützten hochviskosen Polypropylencompounds für Lüftungsrohre

AU - Sartori, Marco

N1 - gesperrt bis 31-10-2029

PY - 2024

Y1 - 2024

N2 - Entwickelt und charakterisiert wurde ein flammgeschütztes, halogenfreies Polypropylencompound, das für den Einsatz in der Lüftungsrohrproduktion geeignet sein soll. Jeweils 4 Polypropylen (PP)- und Magnesiumhydroxidtypen (MH) wurden mit dem Ziel untersucht, ein Compound herzustellen, das in einer Brandprüfung nach UL 94V als V0 eingestuft wird. Anhand je eines ausgewählten PP- und MH-Typs wurde anschließend der Einfluss weiterer mineralischer Additive oder Vernetzer auf Viskosität, Flammbeständigkeit, mechanische Eigenschaften und Farbe untersucht. Zu Beginn wurden Kleinstmengen unter 1 kg auf einem Innenkneter hergestellt, Platten gepresst und diese untersucht. Die Rezepturen wurden charakterisiert und verglichen, wobei aus Zeit- und Kostengründen nicht jede Rezeptur vollständig charakterisiert wurde. Durchgeführte Untersuchungen waren die Bestimmung der Melt Flow Rate (MFR), Viskositätsbestimmung mittels Kegel-Platte- und Platte-Platte- Rheometer, UL 94 Brandprüfungen, temperierte Zugprüfungen bei drei verschiedenen Temperaturen, die Bestimmung der Wärmeformbeständigkeitstemperatur und Mikroskopie. In insgesamt 6 Durchläufen konnte so am Innenkneter eine schrittweise Verbesserung der Rezeptur erreicht werden. Die beiden vielversprechendsten Rezepturen wurden erfolgreich an einem Compounder verarbeitet und erneut charakterisiert. Dabei wurden nur geringe Unterschiede zu den am Kneter verarbeiteten Mischungen festgestellt. Für Rohre, die einem FM 4922 Test unterzogen werden, kann daher eine Rezepturempfehlung abgegeben werden. Die Bedenken, dass es bei sehr hoher Polymerviskosität in Kombination mit über 50 Gewichtsprozent (wt%) mineralischem Füllstoff nicht möglich sein könnte, ein homogenes Compound herzustellen, ohne das Polymer in hohem Maß zu schädigen, haben sich nicht bestätigt. Nach Feststellung geeigneter Parameter, die ausreichend Scherung erzeugten, konnten sowohl am Innenkneter als auch am Compounder Mischungen mit geringem Maß an Inhomogenitäten erzeugt werden. Überraschend waren die stark ausgeprägten farblichen Unterschiede der Compounds verursacht durch die Beschichtungen des MHs. Des Weiteren stellte sich heraus, dass Masterbatches, welche niedrigviskose Trägerpolymere beinhalten, eine wesentliche Verschlechterung der Rezeptur im Bereich der Brandbeständigkeit, aber auch der mechanischen Eigenschaften bewirken.

AB - Entwickelt und charakterisiert wurde ein flammgeschütztes, halogenfreies Polypropylencompound, das für den Einsatz in der Lüftungsrohrproduktion geeignet sein soll. Jeweils 4 Polypropylen (PP)- und Magnesiumhydroxidtypen (MH) wurden mit dem Ziel untersucht, ein Compound herzustellen, das in einer Brandprüfung nach UL 94V als V0 eingestuft wird. Anhand je eines ausgewählten PP- und MH-Typs wurde anschließend der Einfluss weiterer mineralischer Additive oder Vernetzer auf Viskosität, Flammbeständigkeit, mechanische Eigenschaften und Farbe untersucht. Zu Beginn wurden Kleinstmengen unter 1 kg auf einem Innenkneter hergestellt, Platten gepresst und diese untersucht. Die Rezepturen wurden charakterisiert und verglichen, wobei aus Zeit- und Kostengründen nicht jede Rezeptur vollständig charakterisiert wurde. Durchgeführte Untersuchungen waren die Bestimmung der Melt Flow Rate (MFR), Viskositätsbestimmung mittels Kegel-Platte- und Platte-Platte- Rheometer, UL 94 Brandprüfungen, temperierte Zugprüfungen bei drei verschiedenen Temperaturen, die Bestimmung der Wärmeformbeständigkeitstemperatur und Mikroskopie. In insgesamt 6 Durchläufen konnte so am Innenkneter eine schrittweise Verbesserung der Rezeptur erreicht werden. Die beiden vielversprechendsten Rezepturen wurden erfolgreich an einem Compounder verarbeitet und erneut charakterisiert. Dabei wurden nur geringe Unterschiede zu den am Kneter verarbeiteten Mischungen festgestellt. Für Rohre, die einem FM 4922 Test unterzogen werden, kann daher eine Rezepturempfehlung abgegeben werden. Die Bedenken, dass es bei sehr hoher Polymerviskosität in Kombination mit über 50 Gewichtsprozent (wt%) mineralischem Füllstoff nicht möglich sein könnte, ein homogenes Compound herzustellen, ohne das Polymer in hohem Maß zu schädigen, haben sich nicht bestätigt. Nach Feststellung geeigneter Parameter, die ausreichend Scherung erzeugten, konnten sowohl am Innenkneter als auch am Compounder Mischungen mit geringem Maß an Inhomogenitäten erzeugt werden. Überraschend waren die stark ausgeprägten farblichen Unterschiede der Compounds verursacht durch die Beschichtungen des MHs. Des Weiteren stellte sich heraus, dass Masterbatches, welche niedrigviskose Trägerpolymere beinhalten, eine wesentliche Verschlechterung der Rezeptur im Bereich der Brandbeständigkeit, aber auch der mechanischen Eigenschaften bewirken.

KW - Polypropylene

KW - Magnesium Hydroxide

KW - Flame retardant

KW - Polypropylen

KW - Magnesiumhydroxid

KW - Flammschutz

M3 - Masterarbeit

ER -