Vuur weerstaan ​​zonder het gewicht

De lijst met mechanische functies die composietmaterialen naar verwachting zullen bieden, is bekend en lang:sterkte, stijfheid, taaiheid, duurzaamheid, weersbestendigheid, corrosieweerstand, slagvastheid, brandwerendheid. Deze laatste eis is er een waar composieten al vele jaren aan voldoen. De industrie ziet echter een stijgende vraag naar brandprestaties, aangedreven door de ontwikkeling van elektrische voertuigen (EV's) - zowel op de grond als in de lucht - en een grotere penetratie, ten slotte, in de brandbewuste spoorwegen, de scheepvaart en de bouw markten.

Materiaalleveranciers, zoals hier zal worden onthuld, reageren op die marktaantrekkingskracht, maar de industrie kan niet alleen vertrouwen op traditionele brandwerende oplossingen om aan de eisen van deze markt te voldoen. Zo zijn furanen en fenolharsen al lang oplossingen voor brandwerende composieten. Ze zijn echter verknoopt via condensatiereacties, wat de verwerking bemoeilijkt, waardoor vaak porositeit ontstaat die meerdere bewerkingen vereist om een ​​goede oppervlakteafwerking te bereiken. Ze hebben ook de neiging om broos te zijn. Ondertussen vereisen brandvertragers zoals aluminiumtrihydroxide (ATH), toegevoegd aan harsen om brandweerstand te bieden, doorgaans een lading van 20% per volume, wat een nadelige invloed kan hebben op de verwerking, mechanische eigenschappen en oppervlakteafwerking. Ondertussen zijn gehalogeneerde vlamvertragers, ooit een aantrekkelijk alternatief, nu verboden door pan-Europese regelgeving, waaronder REACH en RoHS. Zo blijft de composietenindustrie nieuwe oplossingen onderzoeken en ontwikkelen.

Brandwerende materialen moeten ook voldoende tijd en bescherming bieden voor inzittenden om te ontsnappen in geval van brand. In de meest veeleisende toepassingen betekent dit niet alleen het voorkomen van de verspreiding van vlammen, het vrijkomen van warmte, de overdracht van temperatuur en de vorming van giftige rook, maar ook het behouden van het draagvermogen van het composietmateriaal gedurende 60 minuten.

FR methoden en maatregelen

In het algemeen branden anorganische vezels (bijv. glas, koolstof, basalt, keramiek) en anorganische matrixmaterialen (bijv. keramiek/koolstof, metalen, polysialaat/geopolymeren) niet, en vele zijn bestand tegen hoge temperaturen. De meeste biologische vezels en polymeermatrices zullen ontleden bij blootstelling aan hoge temperaturen en vuur (Fig. 1) en er kunnen ook ontvlambare gassen en giftige rook vrijkomen. KEVLAR para-aramide en NOMEX meta-aramide organische vezels zijn opmerkelijke uitzonderingen, aangezien het organische vezels zijn met inherent vlambestendige chemische structuren.

De brandprestaties van een composiet worden gemeten aan de hand van verschillende kenmerken, waaronder ontsteking, zelfdovend vermogen, vlamverspreiding, doorbranden, warmteafgifte, rookontwikkeling en rooktoxiciteit. Een andere vaak genoemde eis is de beperking van de zuurstofindex (LOI), die de minimale zuurstofconcentratie (in volumeprocent) meet die nodig is voor verbranding; dus hogere LOI betekent hogere vlamweerstand. De standaardtests voor deze prestatiemetingen verschillen per branche en variëren in testmonstergrootte van kleine coupons tot grootschalige constructies die representatief zijn voor gebruik tijdens gebruik. Meer details vindt u in de online zijbalk "Meten en verbeteren van brandwerendheid in composieten".

Er zijn twee hoofdbenaderingen voor het verbeteren van brandprestaties in composieten:Verhoog de vlamweerstand van de matrix en/of versterkende vezels, of zorg voor een beschermende coating.

Vezels kan worden behandeld met vlamvertragers (FR) zoals borax/boorzuur mengsels en ammoniumzouten van sterke zuren. Vlamvertraging in matrixharsen kan worden verbeterd door drie basismethoden:het opnemen van een FR-verbinding in de polymere ruggengraat; het mengen van FR-verbindingen, deeltjes en/of nanomaterialen in de hars; of het toevoegen van een opzwellend middel aan de matrix. Opzwellende stoffen zijn stoffen die door hitte worden geactiveerd om uit te zetten en een poreuze, koolstofhoudende verkoling te vormen die het onderliggende composiet thermisch isoleert en de productie van ontvlambare vluchtige stoffen remt. Coatings kunnen FR-additieven of opzwellende middelen gebruiken.

FR-additieven kunnen gebruikmaken van meerdere mechanismen om de ontbinding van composieten, warmteafgifte en vlamverspreiding te vertragen. Additieven kunnen bijvoorbeeld ontleden via een endotherme reactie, waardoor de composiet wordt gekoeld. Deze ontleding kan ook water en niet-brandbare gassen produceren die de concentratie van brandbare gassen verdunnen. Additieven kunnen ook verkolen en/of een gasvormige laag vormen die zuurstof uitsluit en het vuur verstikt. Vaak worden twee of meer FR-middelen synergetisch gecombineerd om de brandprestaties van een composiet te vergroten en te verbreden - de ene FR-compound kan bijvoorbeeld de warmteafgifte verminderen, terwijl de volgende rook vermindert en de derde verkoling produceert.

FR-opties voor infusie

Een systeembenadering is precies wat materiaalleverancier SAERTEX (Saerbeck, Duitsland) heeft nagestreefd met zijn LEO-serie FR-producten, die de niet-krimpende weefsel (NCF) -versterkingen van het bedrijf bevatten, evenals FR-schuimkernen en met ATH gevulde of opschuimende coatings. Het eerste product van de serie, LEO SYSTEM, dat in 2013 werd gelanceerd, combineert FR-behandelde SAERTEX-stoffen met FR-harsen en FR- of opschuimende gelcoats. "We wilden de kloof tussen brandprestaties en mechanische prestaties dichten", legt Jörg Bünker, SAERTEX hoofd R&D/applicatieservice voor LEO, uit. “Met LEO SYSTEM is het mogelijk om een ​​hoog vezelgehalte te krijgen en hoge brandprestaties. We zijn begonnen met een gemodificeerde stof en vinylester-infusiehars die geen ATH of andere vulstoffen gebruikt, maar in plaats daarvan wordt behandeld met vloeibare brandvertragers. Het vermijdt ook alle halogenen en bromiden, dus geen giftige stoffen, dus geen giftige rook of dampen.”

Het SAERTEX LEO-SYSTEEM wordt gebruikt in de vloeren van 66 ICE-hogesnelheidstreinen versie 3 in Duitsland, waardoor het gewicht met 50% is verminderd in vergelijking met eerdere multiplexpanelen (Fig. 2). De composietpanelen zijn gemiddeld 2,4 bij 1,2 m groot en bestaan ​​uit SAERfoam-kern, glasvezel NCF-huiden, LEO-infusievinylesterhars en een LEO-beschermingslaag in de afwerking. Met behulp van vacuüminfusie met herbruikbare siliconenmembranen van Alan Harper Composites (Cornwall, VK), worden de vloerpanelen gemaakt door SMT Montagetechnik (Forst, Duitsland), de exclusieve leverancier van Deutsche Bahn, met een productie van 25.000 m ² van panelen voor de 66 treinen met acht wagons.

Bünker zegt dat LEO SYSTEM goed is ontvangen, "maar sommige klanten wilden epoxy-, polyester- of thermoplastische harsen gebruiken, dus hebben we LEO COATED FABRIC ontwikkeld." SAERTEX brengt de opschuimende coating aan na de fabricage van de stof. “Het impregneert de vezels een beetje, waardoor een goede verbinding met het composiet ontstaat”, legt hij uit. “Het kan niet slijten of afschrapen zoals sommige verfsoorten. In een brandsituatie creëert de opschuimende coating een schuim, waardoor het composiet wordt geïsoleerd van vlam en thermische energie. Het biedt brandwerendheid voor dragende constructies zonder rook of giftige dampen en voldoet aan de hoogste eisen.” LEO COATED FABRIC wordt geleverd op rollen en wordt gebruikt zoals elk ander infuusweefsel. "Het enige waar je op moet letten", waarschuwt Bünker, "is als je het als toplaag vlak voor de vacuümzak gebruikt, omdat je niet door deze laag heen kunt impregneren naar eventuele laminaatlagen eronder."

Het derde product, SAERcore LEO, "is een microsandwichmateriaal dat bestaat uit gehakte strengmat (glasvezel) aan beide zijden van een speciaal FR-gemodificeerde polypropyleen (PP) kern", zegt Bünker. "Deze materiaalcombinatie is gemakkelijk te draperen en zorgt voor een goede harsstroom tijdens de infusie." SAERcore LEO wordt in een vormgereedschap geplaatst met een tegenvorm in een light resin transfer molding (light RTM) proces. "Je kunt de onderdeeldikte aanpassen via de holte tussen de mal en de contramatrijs", merkt hij op, "en je kunt vooraf berekenen hoeveel hars je wilt hebben." SAERcore LEO is verkrijgbaar in verschillende dichtheden en diktes en kan worden gebruikt met vinylester-, epoxy- en polyesterharsen. "Je kunt ATH aan de hars toevoegen als je FR-methoden wilt combineren", zegt Bünker. “Het materiaal is het meest gebruikt bij polyester RTM-toepassingen. We hebben voorgesteld om een ​​gevulde hars en gelcoat van Scott Bader te gebruiken, omdat dit is getest en goed werkt.”

Alle drie de producten van SAERTEX LEO voldoen aan de Europese norm EN 45545 voor spoorwegtoepassingen, inclusief de strengste HL3-klasse voor metro- en hogesnelheidstreinen. SAERcore LEO wordt gebruikt door de wereldwijde leverancier van spoorproducten BARAT Group (Saint Aignan, Frankrijk) om toegangsdeuren te produceren voor Stadler's (Bussnang, Zwitserland) SMILE hogesnelheidstreinen. De deuren hebben complexe gegoten delen, uit één stuk gemaakt met behulp van RTM met FR-harsen.

SAERTEX LEO-producten hebben ook ASTM E84 doorstaan ​​voor bouwtoepassingen en werden gebruikt door Carbures Civil Works Spain (Puerto de Santa Maria, Cadiz) om gevulde panelen te infuseren voor het lichtgewicht dak van het Pavilion of Inspirations in het hoofdkantoor van de Norman Foster Foundation (Madrid, Spanje). "Dit type toepassing past ook goed bij SAERTEX GECOAT STOF omdat ze meestal grote, platte panelen gebruiken met isolatie-eisen die vergelijkbaar zijn met scheepsschotten, bijvoorbeeld die een bepaald temperatuurprofiel verplicht stellen na 30 en 60 minuten blootstelling aan vuur," Bünker zegt.

Opzwellende sluiers

Een andere brandwerende oplossing voor toepassing in composieten zijn opschuimende sluiers. Tecnofire is een familie van opschuimende niet-geweven producten gemaakt door Technical Fiber Products (TFP, Burneside Mills, VK en Schenectady, NY, VS) met behulp van een nat-legproces (Fig. 1). Gemaakt in rolvorm, de producten variëren van 0,4-10 mm in dikte (0,5-2,0 mm is de meest voorkomende). De maximale breedte is 50 inch en het kan worden gesneden in tapes van slechts 0,25 inch breed. Tecnofire kan worden gebruikt met pultrusie-, RTM- en vacuüminfusieprocessen met een reeks harsen, waaronder epoxy, vinylester, onverzadigde polyester, thermoplasten en FR-gemodificeerde systemen van Ashland (Columbus, OH, VS) en Polynt (Carpentersville, IL, VS).

"Wanneer Tecnofire-materialen 190°C bereiken, worden ze geactiveerd en unidirectioneel uitgezet in de z-richting tot 35 keer hun oorspronkelijke dikte", legt Scott Klopfer, bedrijfsontwikkelingsmedewerker van TFP, uit. “Die uitzetting, die onomkeerbaar is, vormt een isolerende verkoolde laag. Tecnofire wordt meestal gebruikt aan het oppervlak van een onderdeel, waar het tijdens een brand zou worden blootgesteld aan hitte en vlammen.” Tecnofire is speciaal ontworpen om stabiel te zijn tijdens brand en om onderliggende constructies te beschermen.

"We hebben veel vrijheid in wat we in dit materiaal kunnen stoppen, inclusief verschillende soorten vezels en deeltjes", legt Klopfer uit. “Voor elke toepassing maken we de samenstelling op maat. We kunnen bijvoorbeeld ATH als poeder toevoegen tijdens het Tecnofire-productieproces en dit gelijkmatig door het materiaal verspreiden.” Hij contrasteert dit met het traditionele proces van het toevoegen van ATH aan de matrixhars, wat een verhoogde viscositeit kan veroorzaken. "De ATH kan ook ongelijkmatig migreren of filteren tijdens het gietproces", zegt Klopfer. "Tecnofire vermijdt deze problemen."

TFP heeft sinds de oprichting van Tecnofire in 2005 meer dan 100 versies gemaakt, waarvan 10 tot 15 soorten commercieel in gebruik zijn. Men heeft er al epoxyhars in gegoten, verkrijgbaar in vellen van 4 bij 8 ft, zoals multiplex. "Dit is gemaakt voor een industrie waar ze een soort fineermateriaal nodig hadden", legt hij uit. “Het is een van de hoogste expanders. We hebben ook een gepatenteerde versie die elektrisch wordt geactiveerd met behulp van met metaal gecoate vezels voor een geleidend, brandwerend composiet. Maar wat de kwaliteit ook is, Tecnofire wordt een integraal onderdeel van het composiet.”

Toepassingen zijn onder meer doorlopende profielen met ingebouwde brandbeveiliging voor gebruik in daksystemen, raam- en deurkozijnen, stalen balkbekledingen en modulaire composiet behuizingskits. "Het wordt ook gebruikt voor deuren met een classificatie van 45 en 90 minuten en biedt een oplossing om te voldoen aan de UL 10C positieve druktests van deurmontages", zegt Klopfer. “Deze norm zorgt ervoor dat deuren intact blijven om verspreiding van vlammen en hete gassen tussen kamers te voorkomen. Aan het einde van de test moet de deur bestand zijn tegen een hogedrukwaterbrandslang en toch intact blijven om op zijn plaats te blijven.”

Zie "

Bio-gebaseerde FR-prepregs

Polyfurfurylalcohol (PFA) is een thermohardende hars die voldoet aan fenolische prestaties met een betere oppervlakteverwerking en duurzaamheid. De productie begint met hemicellulose afgeleid van biomassa - maïskolven, rijst- en haverschillen of suikerrietafval (bagasse) - dat wordt omgezet in furan-gebaseerde furfurylalcohol en vervolgens gepolymeriseerd (via zure katalysatoren of temperatuur) tot PFA. "Glas/fenol is al zo lang het go-to-materiaal, maar als je gewichtsvermindering wilt versnellen, kijk je naar koolstofvezel en PFA", zegt Gareth Davies, commercieel manager bij prepreg-leverancier Composites Evolution (Chesterfield, VK ). De Evopreg PFC-prepregs combineren PFA-hars en versterkingen zoals vlas, glas, aramide, basalt of koolstofvezel, en hebben FAR 25.583 vlam-, rook- en toxiciteitstests (FST) voor vliegtuiginterieurs doorstaan, evenals EN 45545 klasse HL3 voor rail.

Een ander bedrijf dat PFA-prepregs aanbiedt, is SHD Composites (Sleaford, Lincolnshire, VK). Het bedrijf werd in 2010 opgericht door Steve Doughty, een 20-jarige procesontwikkelaar bij Advanced Composites Group. SHD Composites is aanzienlijk gegroeid en heeft fabrieken toegevoegd in Slovenië en Mooresville, NC, VS. Het biedt twee op PFA gebaseerde fenolharsproducten:FR308 en PS200.

De FR308 is ontwikkeld als een fenolische vervanging voor het interieur van vliegtuigen en voldoet aan alle FST-vereisten van vliegtuigen, evenals aan EN 45545 HL3 voor het spoor. PS200, dat voldoet aan de brandbeveiligingseisen voor vliegtuigbatterijen die zijn opgelegd door de European Aviation Safety Agency (EASA), wordt al gebruikt bij fabrikanten van vliegtuigen voor algemene luchtvaart. In een laboratoriumtest die thermische runaway-omstandigheden voor lithium-ionbatterijen nabootste, bewees een prototype batterijdoos gemaakt met PS200 zijn prestaties. "Hoewel de binnentemperatuur 1100 °C bereikte, kwam de buitenkant nooit boven de 250 °C en de doos is nooit verbrand of vergaan", zegt Nick Smith, technisch directeur van SHD Composites. Het bedrijf werkt nu samen met verschillende ingenieursbureaus voor elektrische voertuigen aan batterijkasten voor auto's en andere soorten voertuigen.

Zowel PS200 als FR308 zijn geformuleerd om te verwerken als een epoxy, meestal uithardend bij 120-130°C in één uur. Beide voldoen ook aan BS 476, de Britse materiaalspecificatie voor bouwinterieurs, die Smith ziet als een omvangrijke opkomende markt.

Smith benadrukt het spoor als een andere markt voor PFA-materialen die zich snel ontwikkelt. "We bieden op vrij grote projecten", voegt hij eraan toe. Davies is het daarmee eens en citeert verschillende exposities op de InnoTrans International Trade Fair for Transport Technology 2018 in Berlijn, waaronder de CETROVO-metrotrein van 's werelds grootste fabrikant van rollend materieel, China Railway Rolling Stock Corp. (CRRC, Beijing), die is voorzien van een koolstofvezelcomposiet carrosserie, draaistelframe en uitrustingskasten in de bestuurderscabine. Ondertussen heeft Composites Evolution samengewerkt met de fabrikant van composietconstructies Bercella (Varano de Melegari, Italië) om een ​​lichtgewicht composietsteun voor railstoelen te ontwikkelen (Fig. 3). "Het is een vrij dik, zwaar onderdeel in metaal", zegt Davies. Het 1 meter lange onderdeel van koolstofvezel Evopreg weegt echter minder dan 5 kg. "Vermenigvuldig de gewichtsbesparing met het aantal stoelsteunen per treinwagon, en het herontwerp van composiet vermindert de asbelasting aanzienlijk."

Biobased PFA prepreg wordt ook gebruikt in een deurblad van met koolstofvezel versterkt kunststof (CFRP) sandwichpaneel, ontwikkeld door TRB Lightweight Structures (Huntingdon, VK). Vergeleken met gelijmde aluminium deurbladen, vermindert dit duurzame alternatief van CFRP, met een kern van 100% gerecycled schuim, het gewicht met 35% - van 40 tot 26 kg - tegen vergelijkbare onderdeelkosten. Het lichtgewicht deurblad van TRB voldoet aan EN 45545 HL3 met een verwachte levensduur van 40 jaar, biedt superieure weerstand tegen vermoeidheid en lagere onderhoudskosten in vergelijking met aluminium, evenals een lichter deurbedieningssysteem voor verdere gewichts- en energievoordelen.

Hoewel zowel Composites Evolution als SHD Composites ook FR-epoxies bieden, zegt Davies dat wat betreft testgegevens "ze niet de volledige FST-prestaties kunnen leveren die worden geboden door op PFA gebaseerde harsen, en dat ze duurder zijn." Smith merkt op dat FR-epoxies nog steeds een hogere taaiheid hebben, "maar PFA-harsen hebben een betere taaiheid dan fenolen, en we werken aan formuleringen om dat verder te verbeteren. Ook vertragen de brandvertragers in FST-epoxies de effecten van vuur, maar ze zullen nog steeds branden en giftige dampen afgeven. Wanneer PFA verbrandt, komt er alleen CO₂ vrij — er wordt geen giftig gas geproduceerd.”

PFA's kunnen ook beter presteren dan traditionele fenolen in oppervlakteafwerking. "Dit is een groot probleem in vliegtuiginterieurs", legt hij uit. “Fabrikanten willen de eerste keer een betere kwaliteit van onderdelen zonder dat er nabewerkingen nodig zijn. Historisch gezien waren FR-composieten moeilijker te verwerken, waardoor meerdere rondes oppervlaktevoorbereiding nodig waren vanwege de porositeit. PFA-systemen bieden een verbeterde oppervlakteafwerking met verhoogde glans. Dit wordt bevestigd door het Horizon 2020-project IntAir, waaruit bleek dat de directe vervanging van PFA-prepreg door fenol de gietcyclustijd met 34% verminderde, handmatige afwerking met 70% en de kosten van de uiteindelijke interieurcomponenten met 58%.

Het elimineren van organische materialen

Er zijn ook nieuwe composiettechnologieën die brandwerendheid bereiken door volledig af te zien van organische materialen en uitsluitend te vertrouwen op anorganische vezels en polymeren. Traditioneel hebben anorganische polymeren de neiging duur en/of moeilijk te verwerken te zijn. Sommige zijn ook broos en/of gevoelig voor kerf- en stootschade. Polysiloxaan, polysilaan en polysialaat/geopolymeer kunnen echter worden gemengd tot een hars of worden gesynthetiseerd in de ruggengraat van organische polymeren, evenals de anorganische basismonomeren. Deze benadering is met succes toegepast in FR-ontwikkelingswerk met polypropyleen, polyethyleen, epoxy, polyvinyl, polyester, polyamide en polyurethaanharsen. Vooral geopolymeren lijken potentieel te bieden in huidig ​​onderzoek.

CFP Composites (Solihull, VK) combineert gehakte koolstofvezels en anorganische hars om te produceren wat het FR.10 noemt, dat zeven uur durende brandweerstandstests bij 1.500 ° C heeft doorstaan ​​en bijna geen rook of gas uitstraalt (Fig. 4). De materialen bieden een kosteneffectief, structureel alternatief voor metaal dat licht van gewicht is — 2 mm dikke FR.10 weegt minder dan 3 kg/m ² en een dikte van 5 mm is minder dan 6 kg/m ² . FR.10 heeft ook structurele tests doorstaan ​​onder belasting, bestand tegen directe vlammen bij 1.200°C gedurende twee uur, zonder doorbranden, terwijl het voldoende thermische isolatie biedt om een ​​blote hand volledig in contact te brengen op de achterkant. Het is verkrijgbaar in platen van 1,3 bij 0,8 m met een dikte tot 20 mm en kan eenvoudig worden samengevoegd of verlijmd met conventionele bevestigingsmiddelen of lijmen.

Het proces dat wordt gebruikt om FR.10 te maken, combineert de gehakte vezels en anorganische hars in een met water gevuld mengsel. Deze mix wordt vervolgens vrijgegeven, waardoor in seconden volledig met hars doordrenkte platte en netvormige preforms met een vezelstructuur in de x-, y- en z-richting worden geproduceerd. Deze worden vervolgens overgebracht naar een pers van 1000 MT en geperst om vlakke platen of gevormde onderdelen te vormen. "We kunnen zeer snel lichtgewicht onderdelen produceren, zonder afval", zegt CFP Composites-directeur Simon Price. Dit proces is wereldwijd gepatenteerd en maakt lagere kosten mogelijk dan conventionele composieten, terwijl de anorganische samenstelling hogere brandprestaties levert. "De twee belangrijkste hindernissen voor de acceptatie van composieten in de bouw/constructie, zware schepen en olie en gas zijn kosten- en brandvoorschriften", zegt Price. "We openen nieuwe toepassingen voor composieten, ter vervanging van metalen of keramiek."

Een andere nieuwe oplossing is fi:resist voor gepultrudeerde onbrandbare profielen. Het is ontwikkeld door FISCO GmbH (Zusmarshausen, Duitsland), een joint venture die in 2015 werd opgericht tussen de Duitse bevestigingsspecialist Fischer (Waldachtal) en de fabrikant van bedrijfswagens, Sortimo (Zusmarshausen). Op het Europese netwerk voor lichtgewicht toepassingen op zee (E-LASS) Seminar Day 2018 (26 juni, Pornichet, Frankrijk), beschreef Fisco-productmanager David Thull fi:resist als het gebruik van 100% anorganische materialen die geen dampen produceren bij blootstelling aan vlammen. Bovendien behouden de matrix en glasvezels naar verluidt hun sterkte tot respectievelijk 1000°C en 600°C. Het materiaal biedt ook een hoge thermische isolatie en voldoet naar verluidt aan de eisen van DIN 4102-1 en EN 13501-1 voor de strengste klasse A1-constructiematerialen.

Thull beschrijft het gebruik van fi:resist voor brandwerende kabelkanalen, waardoor grotere overspanningen met minder steunen mogelijk zijn dankzij de hoge structurele prestaties van het materiaal. Andere voorgestelde toepassingen zijn onder meer scheidingswanden op schepen, dekken en rails voor scheepsbalkons en brandwerende roldeuren. Hij zegt dat toekomstige toepassingen kunnen worden uitgebreid naar de auto- en ruimtevaartindustrie. Fi:resist werd in 2016 bekroond met een JEC Innovation Award in de categorie bouw en infrastructuur.

Voortdurende ontwikkeling

Nanokleien zijn een ander gebied van belangrijke ontwikkeling, met potentieel voor hoge FR-prestaties tegen lage kosten. Ze bevorderen de vorming van verkoling en vanwege hun zeer kleine deeltjesgrootte en hun vermogen om op submicronschaal te dispergeren, zijn kleinere hoeveelheden nanoklei nodig in vergelijking met additieven op macroschaal. Wanneer ze uniform in een harssysteem worden gedispergeerd, kunnen nanokleihoeveelheden van 5-10 gew.% de piekwarmteafgifte met 70% verminderen. Het eerste werk aan grafeen-nanoplaatjes (BNP's) en koolstofnanobuisjes (CNT's) heeft ook positieve resultaten opgeleverd.

Hoewel door de EU gefinancierde ontwikkelingsprogramma's zoals MAT4RAIL en FIBRESHIP belangrijke mijlpalen nastreven op het gebied van nieuwe FR-materialen en verbeterde composietprestaties, zijn er tal van andere initiatieven met een hoog potentieel. Bijvoorbeeld:

• Programma van de Amerikaanse marine om PMR-15 te vervangen door een duurzame op resveratrol gebaseerde ftalonitrilhars;
• Hybride polymeer/anorganische schuimen ontwikkeld in India die, zonder FR-additieven, zelfdovend zijn, niet druipen of bezwijken van vlammen en een 75% lagere piekwarmteafgifte vertonen dan commercieel verkrijgbare brandvertragende polyurethanen gemaakt met behulp van ijssteigers en water als oplosmiddel/porogeen;
• MAI Sandwich-vliegtuiginterieurs bestaande uit schuimkern en CFRP-laminaten, allemaal gemaakt met Ultrason E polyethersulfon van BASF (Ludwigshafen, Duitsland), verwerkt tot 1-3 m ² panelen in minder dan 5 minuten via geautomatiseerd thermovormen en overmolding voor FST-conforme zijwanden, bagagebakken, deuren en kombuiscomponenten.

(Meer details in de online zijbalk, "Het meten en verbeteren van de brandwerendheid in composieten")

"Ons doel is dat door een verscheidenheid aan hoogwaardige materialen te leveren, brandvertraging niet het belangrijkste probleem wordt voor de klant, die zich in plaats daarvan kan concentreren op het voldoen aan de behoeften van het project in het algemeen", zegt Bünker van SAERTEX. De composietenindustrie als geheel is inderdaad goed op weg om dat doel te bereiken.

Referenties

"Vlamvertragende polymeercomposieten" door Mahadev Bar, R. Alagirusamy en Apurba Das, afdeling Textieltechnologie, Indian Institute of Technology Delhi, New Delhi, India. Vezels en polymeren 2015, Vol.16, No.4, blz. 705-717.

"TR 18001 - Een literatuuroverzicht van brandeigenschappen van natuurlijke vezels" door Asanka Basnayake, Juan Hidalgo, Luigi Vandi en Michael Heitzmann, UQ Composites Group, University of Queensland, Australië. april 2018.

"Composieten en vuur:ontwikkelingen en nieuwe trends in vlamvertragende additieven" door Belén Redondo, afdeling Composieten van AIMPLAS, Plastics Technology Centre, Valencia, Spanje.

CompositesWorld webinar "Enhancing Composite Fire Protection Using Advanced Nonwovens", gepresenteerd door TFP op 31 januari 2018.