Чи можуть вогнестійкі біопластики швидко використовуватися в адитивному виробництві?

Матеріали, які використовуються в електротехніці або електроніці, повинні відповідати високим вимогам. Це особливо важливо, оскільки ці матеріали повинні мати такі властивості, як вогнестійкість. Ці пластмаси необхідні для використання в електротехніці та електроніці, але як щодо негорючих біопластиків? Дослідники Fraunhofer WKI та Fraunhofer IAP цікавляться цим питанням у співпраці з промисловими партнерами й вже змогли відзначити початкові успіхи у ході своїх досліджень не лише у розробці вогнестійких біопластиків, а й у демонстрації сумісності матеріалів з адитивним виробництвом.

До результатів досліджень Інституту Фраунгофера не існувало відомих антипіренів на біологічній основі, які б підходили для розробки біопластиків. Пам'ятаючи про цю проблему, основну увагу було приділено безгалогеновому антипірену, який був би надзвичайно рентабельним у використанні, оскільки він необхідний здебільшого у дуже малих кількостях. На початку дослідницького проєкту з розробки біокомпозитних матеріалів, що підходять як для електротехніки, так і для електроніки, основна увага приділялася виробництву нових антипіренів на біологічній основі. З цією метою були проведені синтези на основі біоспиртів та фосфоровмісних сполук.

Однак для того, щоб коефіцієнт вогнестійкості був наведений в першу чергу, важливо розуміти, що потрібно рівномірне розподілення антипірену в матриці біополімеру PLA. Для досягнення цього зв'язку антипірену з цією матрицею використовувалося зшивання електронним променем, яке є нетермічним процесом. Хоча цей процес надзвичайно поширений, коли йдеться про пластик, він ще не дуже добре апробований з біопластиком. Однак, щоб змінити це, необхідно змінити властивості полімерів.

Враховувати потрібно було не лише вогнестійкість, а й термостійкість. Після незліченних випробувань команда, нарешті, змогла створити спеціальні композити для PLA і полібутиленсукцинату (PBS), що відповідають вимогам вогнестійкості, і дослідники виявили, що цей матеріал можна використовувати в адитивному виробництві, а також у формуванні лиття, відкриваючи широкий спектр застосувань в цих областях. Ці випробування включали UL94 (випробування, що визначає, чи гасить або поширює матеріал полум'я після займання), випробування розжареним дротом (випробування схильності матеріалів до опору займанню, самозагасання полум'я і здатності не поширювати або поширювати вогонь через капання).

Вогнестійкі біопластики можна переробляти для створення компонентів для електротехніки та електроніки за допомогою, наприклад, лиття під тиском (біогранули) та адитивного виробництва (біофіламенти).

Крім того, дослідники Fraunhofer WKI та Fraunhofer IAP провели випробування компаундування неармованих біополімерів та біополімерів, армованих дерев'яними частинками, з безгалогенними, доступними нині антипіренами. Вони змогли визначити, що вони процедурно підходять для PLA та  PBS на біологічній основі як базові полімери. При переробці PLA потрібно використання форми, що нагрівається для досягнення високого ступеня кристалічності і, отже, високої теплоємності.