Neues Additiv schützt Holzwerkstoffe vor Flammen

Weltweit steigen die Anforderungen an den Brandschutz – speziell bei öffentlichen Gebäuden oder beim Fahrzeugbau. Diese Entwicklung führt dazu, dass immer mehr ansonsten geeignete Materialien wie beispielsweise Holz in vielen Bauwerken oder Verkehrsmitteln nicht mehr einsetzbar sind und durch andere Produkte substituiert werden müssen.

Ziel des von der KTI (Kommission für Technologie und Innovation) bezuschussten Forschungsprojekts war es daher, ein Flammschutzmittel zu entwickeln, welches den Brandwiderstand von solchen Materialien erhöht, ohne dabei die positiven Eigenschaften der Werkstoffe zu beeinträchtigen.

Farbloses, ungiftiges Additiv

Das neue Flammschutzmittel mit dem Produktnamen AFA (Anti-Flame-Additive) erfüllt diese Vorgaben: Es ist farblos und lässt sich mit wasserbasierten Lacken oder UV-Schutzlacken mischen und ist nicht nur als Lackschicht, sondern auch als Additiv in Holzwerkstoffplatten einsetzbar.

Zudem ist es frei von Brom und Bor, enthält keine halogenierten, organischen Verbindungen. Es erzeugt keine giftigen Ausdünstungen und entfaltet bereits ab einer Konzentration von zehn Prozent seine flammhemmende Wirkung.

AFA basiert auf der von der Empa entwickelten Substanz EDA-bis-TEPT einem Flammschutzmittel aus der Klasse der Organophosphonate. Es kombiniert Phosphor- und Stickstoffanteile in einem einzigen Molekül und hat flammhemmende Auswirkungen auf Cellulose.

Das neue entwickelte Additiv hat in internen Tests bereits seine Wirksamkeit gezeigt und ist seit 2018 mit einer Patentanmeldung geschützt. Derzeit werden Anwendungstests durchgeführt, so wird zum Beispiel die Beimischung von AFA zu verschiedenen marktüblichen Baustoffen und Lacksystemen erprobt.

Zulassungsverfahren läuft

Erste Tests mit grossen Holzwerkstoff-Plattenherstellern sind sehr positiv verlaufen. Ebenso mit dem weltweit drittgrössten Hersteller von HPL (High Pressure Laminates). Nachdem das AFA bei der Herstellung in die Celluose eingebracht worden ist, wird ein Entflammen des Werkstoffs zuverlässig verhindert. In einem weiteren Schritt wird AFA die für eine Zulassung nötigen Brandschutz- und Zulassungstests durchlaufen.

Forschungspartner der Empa ist bei diesem Projekt die Bruag Fire Protection AG, eine Schwesterfirma der Bruag AG mit Sitz in Güttingen, TG. Als Produzent von glatten und perforierten witterungsbeständigen Fassadenplatten und Balkonbrüstungen sowie dekorativen Elementen wie etwa Raumteiler, Treppengeländer oder Akustiklösungen für den Innenbereich, welche hauptsächlich auf Holzwerkstoffen basieren, ist die international tätige Bruag AG direkt von verschärften Brandschutzrichtlinien betroffen.

So wurde beispielsweise in der Schweiz Anfang 2015 eine neue Brandschutzvorschrift im Bauwesen eingeführt. Auch international steigen die Ansprüche an den Brandschutz stetig. Zugleich werden Umweltrichtlinien verschärft, was herkömmliche Brandschutzmittel nach und nach aus dem Markt drängt.

Aufgrund dieser Entwicklungen ist die Bruag AG stetig auf der Suche nach geeigneten flammhemmenden Mitteln. Weil auf dem Markt jedoch kein passendes Produkt verfügbar war, hat Bruag entschieden, selbst die Initiative zu ergreifen. In der Empa fand das in Produkt- und Prozessinnovationen erfahrene Unternehmen die ideale Forschungspartnerin.

EDA-DOPO ist REACH registriert

Ein weiteres, an der Empa entwickeltes Flammschutzmittel heisst EDA-DOPO und ist bereits einen Schritt weiter auf dem Weg zum kommerziellen Einsatz. EDA-DOPO gehörtzur Klasse der Phosphonamidate, enthält keine umweltschädlichen Halogene und ist seit Herbst vergangenen Jahres in der EU-Chemikaliendatenbank REACH registriert.

Die Registrierung eines neu entwickelten Stoffs ist sehr aufwändig und stellt einen wichtigen Meilenstein für die kommerzielle Vermarktung dar: REACH-registrierte Stoffe gelten als sicher für Menschen und Umwelt. Sie dürfen ohne Gefahrgutklasse auch in grösseren Mengen EU-weit transportiert werden und sind auch in Wohngebäuden, öffentlichen Gebäuden und in öffentlichen Verkehrsmitteln einsetzbar.

Aktuell wird EDA-DOPO für Matratzenschäume eingesetzt. Anwendungen in der Beschichtungstechnologie sowie in der Kunststoffherstellung werden derzeit untersucht.

Dr. Sabyasachi Gaan
Empa, Advanced Fibers
Tel: +41 58 765 76 11
Sabyasachi.Gaan@empa.ch

https://www.empa.ch/web/s604/eda-dopo-reach