Methodenetablierung und Untersuchungen der Pyrolyseprozesse intumeszierender Brandschutzbeschichtungen mittels gekoppelter thermogravimetrischer und -mechanischer Analyse (TGA-FTIR-MS und TMA) sowie DSC-Mikroskopie

Jeske, Helene

Um Bauteile vor der zerstörerischen Kraft des Feuers zu schützen wurde im Laufe der Zeit Feuerschutz entwickelt, wobei die hier im Fokus stehende Entwicklung darin bestand, unterschiedliche Werkstoffe mittels eines sogenannten dämmschichtbildenden (intumeszierenden) Brandschutzlackes zu beschichten. Diese bestehen i.d.R. aus polymeren Bindemitteln, anorganischen Säureverbindungen (Säurespender), kohlenstoffreichen Polyhydroxyverbindungen (Kohlenstoffspender) und Treibmitteln (Gasspender), die bei Brandfall innerhalb eines engen Temperaturprofils eine aufgeblähte und isolierende Schicht ausbilden, so dass die Entflammung des darunterliegenden Substrats verzögert oder sogar verhindert wird. Unabhängig vom Substrat ist das Einsatzgebiet weit gefächert und somit die Auswahl der Komponenten untereinander von großem Interesse. Nach wie vor basiert die Entwicklung von Brandschutzbeschichtungen jedoch nach dem Prinzip „Trial and Error“, was einen hohen Arbeits-, Zeit- und Kostenaufwand erfordert. Im Rahmen dieser Arbeit wurden Methoden zur Untersuchung der Einflüsse von unterschiedlichen Spendern und deren Pyrolyseprozesse mittels Thermoanalyse, TGA-FTIR-MS, TMA und DSC-Mikroskopie erfolgreich erarbeitet. Aus den einzelnen Ergebnissen wurde abschließend eine Anleitung zu den Auswahlkriterien von Einzelkomponenten vorgeschlagen. Die notwendigen Ergebnisse, wie Reaktivität der Kohlenstoffspender, Zersetzungsbereiche der Einzelkomponenten, Kombinationsmessungen, Rückstandanalyse nach TGA-Messungen und Aufschäumversuche aus TMA und DSC-Mikroskopie Messungen wurden dazu herangezogen. Mit Hilfe der Ergebnisse dieser Arbeit können im Vorfeld schnell Aussagen über die Effektivität der Einzelkomponenten getroffen werden, ohne bis dato aufwändige sowie arbeits- und kostenintensive Beschichtungs- und Brandversuche durchführen zu müssen.

To protect structural components from fire destruction, fire protection was developed as time passed. In the process the surface of different materials by intumescent fire retardant coatings was focused in this development. Usually these coatings consist of polymeric binder, inorganic acid salts (acid donors), carbon-rich organic compounds (carbon donors) and foaming agents (gas donors), and, in the event of fire, form an isolating bloated layer within a narrow temperature range so that the ignition of the subjacent substrate is delayed or even prevented. Independent of the substrate characteristics the field of application is diversified and the choice of chemicals of big interest. The development of intumescent fire retardant coatings is still based on the principle äTrail and Errorô, which is work-, time- and cost-intensive. In this thesis methodology for assay of influences of different donors and their pyrolysis processes were acquired successfully by using thermoanalysis, TGA-FTIR-MS, TMA and DSC-microscopy. Based on single results an instruction for the selection criteria of chemicals was proposed finally. Therefor the required results, such as the reactivity of the carbon-rich organic compounds, the range of thermal degradation, measurements of combined chemicals, the analysis of residues after TGA measurements and the expansion behavior done by TMA and DSC-microscopy were used. Using the results of this thesis effectiveness of single components can be predicted fast beforehand without performing work- and cost-intensive formulation, coating and burning tests.

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Jeske, Helene: Methodenetablierung und Untersuchungen der Pyrolyseprozesse intumeszierender Brandschutzbeschichtungen mittels gekoppelter thermogravimetrischer und -mechanischer Analyse (TGA-FTIR-MS und TMA) sowie DSC-Mikroskopie. 2012.

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