Eingang zum Volltext in OPUS

Lizenz

Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:kobv:83-opus-36950
URL: http://opus.kobv.de/tuberlin/volltexte/2012/3695/

Seefeldt, Henrik

Fire retardancy of wood-plastic composites

Entwicklung flammgeschützter Wood-Plastic Composites

pdf-Format:
Dokument 1.pdf (2.961 KB)
Print-on-Demand:

Kurzfassung auf Englisch

Up to now only little knowledge has been recorded about the fire behavior and flame retardancy of wood-plastic composites (WPCs). The use of WPCs has increased continuously in recent years. Especially in their main field of application as a decking material, WPCs present a big share of the market. To date no flame-retarded solution has been introduced for WPC materials that fulfils the necessary requirements. But flame-retarded materials are indispensable, especially for indoor use and the protection of escape routes. In this study basic knowledge about the fire behavior of
WPCs is investigated first. Second, the effectiveness and mode of action of different flame-retardant additives is investigated. Special attention is drawn to products made of WPC material. Therefore WPC was further investigated in its main field of application as decking boards.
The fire behavior of materials and products was investigated by means of cone
calorimeter measurements as well as radiant panel tests. Furthermore numerical
simulations were carried out to study the effects of various thermal material
properties on burning behavior. Thermal decomposition was studied using
thermogravimetric methods and spectroscopic investigations. Against this
background, models for thermal decomposition pathways were built for combinations of WPC material with different flame retardants.
WPCs show burning behavior similar to that of pure wood samples with an increased heat release rate due to polymeric fractions. It is shown that all investigated flame retardants had a positive effect on the burning behavior of WPCs. The best results were achieved by the flame retardants ammonium polyphosphate, Paxymer and expandable graphite. Especially in combination with red phosphorus, expandable graphite was highly effective because red phosphorus stabilized formed residue.
Apart from the influence of flame retardants, other influencing factors like geometry and moisture content also played an important role concerning the flame retardancy of WPC decking boards. Indeed, hollow decking boards offer a reduced amount of combustible material, but their flame spread is increased in comparison to solid samples.

Kurzfassung auf Deutsch

Über das Brandverhalten von Wood-plastic Composites (WPCs) und deren
Flammschutz ist bislang wenig bekannt. Die Verwendung von WPCs ist in den
vergangenen Jahren stetig gestiegen. Vor allem in ihrem Hauptanwendungsgebiet
als Bodenbeläge verzeichnen WPC Materialien einen großen Marktanteil. Bis jetzt
existiert jedoch noch keine Flammschutzlösung, die alle nötigen Anforderungen im
Bauwesen erfüllt. Flammgeschützte Materialien sind jedoch vor allem für
Innenanwendungen und im Bereich von Fluchtwegen unabdingbar. In dieser Arbeit
werden zum einen grundlegende Mechanismen über das Brandverhalten von WPCs
aufgeklärt. Zum anderen werden die Wirksamkeit und die Wirkungsweise
verschiedener Flammschutzmitteln in WPC Materialien untersucht. Ein spezielles
Augenmerk wird dabei auch auf Endprodukte aus WPC Materialien gelegt. WPC
wurde dabei in seiner Hauptanwendung als Fußbodenbelag untersucht.
Das Brandverhalten wurde für Materialien und Produkte mit Hilfe von Cone
Calorimeter Untersuchungen und Radiant Panel Tests bestimmt. Zudem wurden
numerische Simulationen genutzt, um den Einfluss verschiedener thermischer
Materialparameter auf das Brandverhalten zu erforschen. Des weiteren wurde das
thermische Zersetzungsverhalten mittels thermogravimetrischer Methoden und
spektroskopischen Untersuchungen ermittelt. Auf dessen Grundlage konnten
Abbaumechanismen für WPC Materialen in Verbindung mit verschiedenen
Flammschutzmitteln erstellt werden.
WPCs zeigen das gleiche Brandverhalten wie Holz, auf Grund des polymeren Anteils
ist jedoch die Wärmefreisetzungsrate während der Verbrennung stark erhöht. Es
konnte gezeigt werden, dass alle untersuchten Flammschutzmittel einen positiven
Effekt auf das Brandverhalten von WPCs hatten. Beste Ergebnisse wurden durch
Ammonium Polyphosphat, Paxymer und expandierbaren Graphit erzielt.
Expandierbarer Graphit war besonders in Verbindung mit rotem Phosphor sehr
wirksam, da der Phosphor den gebildeten Rückstand stabilisierte. Neben dem
Einfluss von Flammschutzmitteln konnte gezeigt werden, dass für WPC
Fußbodendielen auch andere Einflussfaktoren, wie die Geometrie und der
Feuchtigkeitsgehalt eine wichtige Rolle spielen. So weisen Hohlkammerprofildielen im Vergleich zu Vollprofilproben zwar eine verminderte Menge an brennbarem Material auf, die Flammenausbreitung ist jedoch stark erhöht.

Freie Schlagwörter (Deutsch): Flammschutz , Wood-Plastic Composite , WPC , Kombination von Flammschutzmitteln
Freie Schlagwörter (Englisch): Fire retardancy , Wood-plastic composites , WPC , combination of flame retardants
Institut: Institut für Werkstoffwissenschaften und -technologien
Fakultät: Fakultät III - Prozesswissenschaften
DDC-Sachgruppe: Ingenieurwissenschaften
Dokumentart: Dissertation
Hauptberichter: Wagner, Manfred (Prof. Dr.-Ing.)
Sprache: Englisch
Tag der mündlichen Prüfung: 03.07.2012
Erstellungsjahr: 2012
Publikationsdatum: 25.10.2012
Lizenz: Open Access maximal: Typ CC by - Namensnennung erforderlich | Kommerziell ja | Weiterbearbeitung erlaubt | PoD ja