Ungiftige Inhaltsstoffe

Neuer Flammhemmer vor Markteintritt

26.09.2017 | RAINER KLOSE
Chemiker der Empa haben einen neuen Syntheseweg für  umweltfreundliche Flammschutzmittel entwickelt und patentiert. Diese sind für Matratzen und Polster geeignet. Anders als bisherige Flammschutzmittel aus chlorhaltigen Chemikalien ist die neue Stoffklasse ungiftig und effizient. Zwei Industriepartner der Empa bringen die Neuentwicklung nun auf den Markt.
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Matratzen in Hotels waren bislang oft mit giftigen Flammschutzmittel geschützt. Nun wird es gesünder – und umweltfreundlicher: Empa-Forscher entwickelten eine umweltschonende und ökonomische Synthese für ungiftige Flammschutzmittel. Nun beginnt die Produktion. Bild: iStockphoto
Das an der Empa entwickelte umweltfreundliche Flammschutzmittel namens EDA-DOPO geht in Serienproduktion. Entscheidend für diesen Erfolg ist das neu entwickelte, besonders ökonomische und ökologische Syntheseverfahren, das auch die Herstellung anderer DOPO-Derivate vereinfacht. Die Firma Metadynea Austria GmbH wird den Stoff herstellen, die weltweit tätige FoamPartner Gruppe wird bei entsprechender Nachfrage daraus flammhemmende Polyurethan-Schaumstoffe (PU) für Polster und Matratzen produzieren. Nachdem das neue Produktionsverfahren für DOPO-Derivate im Juni 2017 patentiert wurde, hat die Metadynea Austria GmbH bis heute bereits rund 1.5 Tonnen des Flammschutzmittels produziert.
Ungiftig – auch im Brandfall
Damit ist ein erster Schritt getan, um herkömmliche, halogenierte Flammschutzmittel zu ersetzen. Diese bisher gebräuchlichen Mittel sind bisweilen giftig und erzeugen im Brandfall giftige Gase. Das an der Empa entwickelte EDA-DOPO – ein Derivat des bekannten Flammschutzmittels DOPO (9,10-Dihydro-10-oxa-phosphaphenatrenoxid) – tut dies nicht. Dennoch erfüllen Schaumstoffe, die EDA-DOPO enthalten, die höchste Flammschutz-Klassifikation (UL 94 HB).
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Schaumstoffprobe mit EDA-DOPO im Empa-Labor. Bild: Empa
Der Flammschutzexperte Sabyasachi Gaan entwickelte EDA-DOPO an der Empa in zwei Jahren Forschungsarbeit im Rahmen des Eureka SUSPUR-Projekts. Den Anstoss dazu gab die FoamPartner Gruppe, die ihr Sortiment mit umweltfreundlich ausgerüsteten, flammgeschützten PU-Schaumstoffen ausbauen wollte. Derzeit ist die Firma alleiniger Lizenznehmer für EDA-DOPO für die PU-Schaumherstellung. Die Substanz wird ausschliesslich von der Metadynea Austria GmbH hergestellt.
Für öffentliche Räume vorgeschrieben
Flammhemmende Polster sind vor allem für Bereiche vorgeschrieben, an denen sich viele Menschen aufhalten: Flugzeuge, Bahnen und Busse, Hotels und Gaststätten. Flammschutzmittel verhindern eine Entzündung, etwa mit Zigaretten oder durch Vandalismus. Doch auch hier werden die Umweltstandards immer strenger. Ausdünstungen von Flammschutzmitteln in die Umgebungsluft und die Atmosphäre sind unerwünscht; ebenso werden die giftigen Gase, die beim Brand entstehen können, immer weniger akzeptiert. Viele Staaten haben halogenierte Flammschutzmittel denn auch bereits verboten. Daher wächst auf der ganzen Welt der Bedarf nach modernen, unschädlichen Alternativen.
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Sabyasachi Gaan (links) entwickelte das neue Flammschutzmittel namens EDA-DOPO. Bild: Empa
EDA-DOPO ist seit April 2018 nach der europäischen Chemikalienverordnung REACH zertifiziert und darf seither in der EU gehandelt und in Verkehr gebracht werden.
Informationen

Dr. Sabyasachi Gaan
Empa, Advanced Fibers
Tel. +41 58 765 76 11

Thomas Zich
Metadynea Austria GmbH
Tel. +43 664 94 90 315

Heribert Perler
FoamPartner Fritz Nauer AG
Tel. +41 55 253 66 42


Redaktion / Medienkontakt
Rainer Klose
Empa, Kommunikation
Tel. +41 58 765 47 33


Wozu brauchen wir Flammschutzmittel?

PU-Schaumstoffe begegnen uns im Alltag an vielen Orten: Sie stecken in der Isolation von Hausfassaden und Kühlschränken, in Autositzen, Wohnzimmersofas und Schuhsohlen. PU besteht aus Kohlenstoff-, Wasserstoff-, Stickstoff- und Sauerstoffatomen. Die in den Poren des Schaumstoffs eingeschlossene Luft enthält ebenfalls Sauerstoff. Der Schaumstoff ist also – wie die meisten organischen Polymere – leicht brennbar und muss je nach Anforderung mit Flammschutzmitteln versehen werden, um die Feuergefahr zu senken. In den vergangenen Jahrzehnten verwendeten Schaumstoffhersteller meist chlorierte Phosphate als Flammschutzmittel, das sind preisgünstige Substanzen, die den Produktionsprozess nicht stören.

Doch viele dieser chlorierten Flammschutzmittel sind toxisch und können im Laufe der Zeit aus dem Schaumstoff ausdünsten und in die Umgebungsluft gelangen. In vielen Ländern sind diese Stoffe daher bereits verboten. Die Industrie sucht nach umweltfreundlichen und unschädlichen Alternativen. Das Geschäft ist bedeutend: Weltweit werden pro Jahr knapp 20 Millionen Tonnen PU-Schaumstoff produziert. Ein grosser Teil davon soll mit Flammschutzmitteln ausgerüstet werden.

EDA-DOPO erfüllt ökonomische und ökologische Kriterien besonders gut und erzielt die höchste Flammschutz-Klassifikation UL 94 HB. Das Flammschutzmittel verträgt sich ebenfalls gut mit dem Produktionsprozess für PU-Schaumstoffe: Es mischt sich gut mit Polyol, einem Ausgangsstoff des PU-Schaumstoffs, und bildet eine stabile Dispersion. Am Ende des Produktionsprozesses entsteht ein Schaumstoff, in dessen Poren das feste Flammschutzmittel EDA-DOPO fein verteilt ist.