Het Opbouwen van een Brandtest‑Kader voor Circulaire Kunststoffen: Het Werk van CREPIM binnen het CIRCOPLAST project
Het CIRCOPLAST‑project richt zich op een dubbele uitdaging: het verbeteren van de recycleerbaarheid van kunststoffen die gebromeerde vlamvertragers bevatten, en tegelijk het ontwikkelen van duurzamere, biogebaseerde brandvertragende oplossingen die passen binnen de circulaire economie. In dit kader speelt CREPIM (Center for Research and Studies on Material Fire Retardant Processes) een belangrijke rol dankzij zijn erkende expertise in het brandgedrag van polymeren. Brandveiligheid is immers een cruciale parameter voor de toegang tot bepaalde gereguleerde markten (elektrische en elektronische apparatuur, bouwsector, spoorwegen, maritieme sector, luchtvaart), en CREPIM beoordeelt dagelijks de brandreactie-eigenschappen die toegang tot deze markten mogelijk maken.
CREPIM is op verschillende niveaus betrokken bij dit project: brandkarakterisering van gerecycleerde kunststoffen, formulatie en verwerking van vlamvertragende polymeren en modelmengsels, evaluatie van brand- en rookprestaties volgens internationale normen, en ondersteuning bij de ontwikkeling van biogebaseerde vlamvertragers, in het bijzonder ligninegebaseerde oplossingen. Het doel is om gerecycleerde kunststoffen opnieuw te kunnen inzetten in toepassingen met een hogere toegevoegde waarde (elektrische apparatuur, bouw, transport), terwijl wordt voldaan aan de wettelijke eisen inzake brandveiligheid.
In de eerste projectsemesters focusten CREPIM en CENTEXBEL op het opstellen van essentiële referentiematerialen voor het evalueren van ontgiftings- en decontaminatieprocessen. Twee experimentele ABS‑mengsels (acrylonitril‑butadieen‑styreen), elk met een bekend gehalte aan ofwel decabroomdifenylether of decabroomdifenylethaan, werden door CREPIM geproduceerd met behulp van een dubbelschroefsextruder. Deze formulaties met gekende samenstelling dienen als uitgangspunt voor het onderzoeken van de efficiëntie van extractietechnieken voor gebromeerde vlamvertragers en zijn gedeeld met de CIRCOPLAST‑partners voor verdere analyse.
Foto’s: Linkerafbeelding - dubbelschroef co-rotating extruder voor het produceren van kilogram‑schaalmengsels Rechterafbeelding - micro‑extruder voor mengsels op gramschaal
De rol van CREPIM omvat ook het definiëren van een gestandaardiseerde brandteststrategie die aansluit bij industriële en regelgevende vereisten. Hiervoor zijn vier testmethoden geselecteerd voor het CIRCOPLAST‑project:
-
Limiting Oxygen Index (ISO 4589‑2) voor het bepalen van de ontvlambaarheid
-
Verticale UL94‑test voor het karakteriseren van vlamverspreiding
-
Cone calorimeter (ISO 5660‑1) voor het meten van warmtevrijgave, verbrandingskinetiek en rookemissie
-
Buisovenproef (NF X 70‑100) voor het meten van de toxiciteit van gasvormige verbrandingsproducten
Deze brandreactietests worden eerst uitgevoerd op virgin kunststoffen om een basislijn vast te leggen, waarna gerecycleerde polymeren en aangepaste formulaties worden onderzocht. Het doel is om ligninederivaten zo vroeg mogelijk in polymeermatrices te integreren en hun brandvertragend potentieel te evalueren.
De ISO 4589‑2‑test bepaalt de maximale zuurstofconcentratie waarbij een materiaal niet langer dan 3 minuten blijft branden en waarbij de vlam zich niet meer dan 50 mm voortplant. Het belangrijkste criterium is het zelfdovend vermogen van het materiaal. Deze test wordt onder andere gebruikt voor het evalueren van de ontvlambaarheid van elektrotechnische apparatuur in de spoorwegsector (EN 45545‑2).
Foto: ISO 4589‑2‑apparatuur bij CREPIM
De verticale UL94‑test is een brede, internationale standaard voor een eerste indicatie van de ontvlambaarheid van kunststoffen in elektrische en elektrotechnische toepassingen. Er bestaan drie prestatieniveaus: V‑0, V‑1 en V‑2 (hoog naar laag). Hoewel deze test geen realistische brandsituatie nabootst, is hij eenvoudig uit te voeren en wereldwijd erkend.
De ISO 5660‑1 cone calorimeter werd ontwikkeld door NIST (VS) en meet de bijdrage van een materiaal aan een brand via zuurstofconsumptie. Ze levert talrijke parameters: ontbrandingstijd, duur, warmtevrijgave, rookproductie, massaverlies en verbrandingskinetiek. Het is een referentiemethode voor brandreactie‑evaluatie.
Foto: detail van een staal dat wordt getest volgens ISO 5660‑1 bij CREPIM
De NF X 70‑100 buisovenproef analyseert de massa van toxische gassen die vrijkomen tijdens verbranding of pyrolyse. Daarbij worden concentraties bepaald van o.a. CO, CO₂, HBr, HCl, HCN, HF, SO₂ en NOx. De test wordt uitgevoerd in een buisoven op circa 600 °C (variërend tussen 400–800 °C). Het staal wordt 20 minuten blootgesteld, waarna de geproduceerde gassen worden verzameld en gekwantificeerd. De emissie wordt uitgedrukt in mg/g materiaal, uitgaande van een staal van 1 gram.
