Flammgeschütztes Glasfaservorimpregnat

Flammhemmendes Glasfaservorkonfektioniertes Material (B-5): Doppelte Garantie für Brandsicherheit und strukturelle Stabilität im Bereich des Schienenverkehrs

In Bereichen wie dem Schienenverkehr und der Hochleistungs-Ausrüstung, die eine strenge Feuerbeständigkeit und strukturelle Zuverlässigkeit erfordern, hat sich das B-5 flammgeschützte Glasfaservorkonfektionat mit seiner Kernkombination aus „spezieller flammhemmender Harzmatrix + Hochleistungs-Glasfaser“ zu einer Schlüsselmateriallösung entwickelt. Dieses Produkt verwendet ein spezielles flammhemmendes Harz als Bindesystem und wird mittels präziser Vorkonfektionierungstechnologie mit Glasfaser kombiniert. Die Flammwidrigkeit entspricht dem höchsten Standard V0 nach UL94 und unterdrückt effektiv die Ausbreitung von Flammen sowie die Freisetzung giftiger Rauchgase. Es behält nicht nur die Vorteile herkömmlicher Glasfasermaterialien wie hohe Steifigkeit und Korrosionsbeständigkeit bei, sondern eignet sich dank hervorragender flammhemmender Eigenschaften auch für Anwendungen wie Karosseriestrukturen und Innenausstattungskomponenten im Schienenverkehr. Damit werden die Einsatzbeschränkungen herkömmlicher Glasfaservorkonfektionate mit geringer Feuerbeständigkeit überwunden und eine robuste Sicherheitsbarriere für den öffentlichen Personenverkehr geschaffen.

Kernvorteile: Multidimensionale Durchbrüche bei hochwertigem Flammenschutz, stabiler Leistung und Anpassung an Einsatzszenarien

1. Flammhemmende Leistung nach UL94 V0-Niveau, Errichtung der zentralen Schutzlinie für Brandschutz im Schienenverkehr

Die Kernwettbewerbsfähigkeit des flammgeschützten Glasfaservorkonvoluts B-5 liegt in seiner hochwertigen flammhemmenden Leistung auf UL94 V0-Niveau, einem entscheidenden Indikator zur Bewertung der Brandsicherheit von Materialien. Es wird gefordert, dass das Material die Flamme innerhalb von 10 Sekunden löscht, nachdem es zweimal für jeweils 10 Sekunden entzündet wurde, und dass keine schmelzenden Tropfen das darunterliegende entfettete Baumwollmaterial entzünden. Die Erzielung der flammhemmenden Wirkung ergibt sich aus dem dreifachen technischen Konzept eines speziellen flammhemmenden Harzsystems:

• Effiziente flammhemmende Inhaltsstoffe: hinzufügen halogenfreier, umweltfreundlicher Flammschutzmittel (wie phosphor- und stickstoffhaltige Verbundflammschutzmittel) zum Harz, um das Problem der Freisetzung giftigen Chlorwasserstoffgases beim Brennen herkömmlicher halogenhaltiger Flammschutzmittel zu vermeiden, was den zentralen Sicherheitsanforderungen des Schienenverkehrs für Personen entspricht; Gleichzeitig werden Flammschutzmittel durch nanoskalige Dispergiertechnologie gleichmäßig im Harz verteilt, wodurch sichergestellt wird, dass jedes Stück Prepreg eine einheitliche Flammwidrigkeit aufweist und keine lokalen Brandrisiken entstehen.
• Flammschutzmechanismus durch Kohlerückstand: Während der Verbrennung bildet das Harzsystem schnell eine dichte verkohlte Schicht, die Sauerstoff und Wärme effektiv isoliert, verhindert, dass Flammen das Glasfasersubstrat weiter angreifen, und die Rauchentwicklung reduziert. Laut Tests beträgt die Rauchdichtrating (SDR) des B-5 Prepregs während der Verbrennung nur 15 (herkömmliches Glasfaser-Prepreg liegt bei etwa 60), und die Rauchgiftigkeit erreicht die SR2-Stufe (äußerst geringe Toxizität) gemäß dem Schienenfahrzeug-Standard EN45545, wodurch im Brandfall wertvolle Zeit für die Evakuierung gewonnen wird.
• Tropfgeschütztes Design: Durch Zugabe von tropfhemmenden Additiven wird das Problem gelöst, dass herkömmliche flammhemmende Materialien bei der Verbrennung leicht schmelzende Tropfen bilden, wodurch verhindert wird, dass diese umliegende Gegenstände entzünden und das Feuer sich ausbreitet. Diese Eigenschaft kann das Risiko einer Brandausbreitung erheblich verringern und die allgemeine Brandsicherheit in Innenräumen von Schienenfahrzeugen wie Sitzlehnen und Abteiltrennwänden verbessern.

2. Hohe Steifigkeit und Korrosionsbeständigkeit, die Sicherheit und strukturelle Zuverlässigkeit ausbalancieren

Als Glasfaservorimpregnat weist B-5 nicht nur hervorragende flammhemmende Eigenschaften auf, sondern beeinträchtigt auch nicht die strukturellen Vorteile des Glasfasermaterials selbst. Durch die Optimierung des Harz- und Glasfaserdurchtränkungsprozesses wurden die mechanischen Eigenschaften und die Umweltbeständigkeit des Verbundwerkstoffs auf industrieführendes Niveau gebracht

• Kernmechanische Eigenschaften: Nach den Tests weist das Verbundmaterial aus B-5 flammhemmendem Glasfaservorimpregnat eine Zugfestigkeit von über 300 MPa, eine Biegefestigkeit von über 450 MPa und einen Biegemodul von 25 GPa auf, was weit über gewöhnlichen flammhemmenden Kunststoffen liegt (wie beispielsweise flammhemmendem ABS mit einer Zugfestigkeit von etwa 50 MPa). Im Bereich des Schienenverkehrs kann es bei Verwendung als Träger für Seitenwände und Gepäckablagen tägliche Belastungen wie Passagieransammlungen und Gepäckbeladung standhalten und verformt sich nach langfristiger Nutzung kaum; bei Einsatz in Sitzgestellen kann es durch hohe Steifigkeit Sitzkomfort gewährleisten und gleichzeitig strukturellen Schäden durch zufällige Stöße entgegenwirken.
• Herausragende Korrosionsbeständigkeit: Glasfaser weist selbst die Eigenschaften der Beständigkeit gegen Säuren, Laugen und Salzsprühnebel auf. In Kombination mit speziellem flammhemmendem Harz wird die Korrosionsbeständigkeit weiter verbessert. In feuchten Umgebungen des Schienenverkehrs, wie unterirdischen Tunneln und Küstenstrecken, können Bauteile aus dem B-5-Prepreg Wasserdampf-Erosion widerstehen und haben eine Nutzungsdauer von über 15 Jahren, was um 50 % länger ist als bei herkömmlichen metallischen Bauteilen wie verzinkten Stahlplatten, wodurch die Wartungskosten im Betrieb des Schienenverkehrs erheblich reduziert werden. Wenn es beispielsweise für Kabeltrassen an der Unterseite von Zugwagen verwendet wird, kann es Metallkorrosion durch Regenwasser und Staub vermeiden und gewährleistet so den sicheren und stabilen Betrieb des Stromversorgungssystems.
• Geringes Gewicht: Die Dichte des B-5-Prepregs beträgt etwa 1,8 g/cm³, was nur ein Viertel der von Stahl und zwei Drittel der von Aluminiumlegierungen entspricht. Bei der Nachfrage nach Leichtbau bei Schienenfahrzeugen kann die Verwendung dieses Materials das Gewicht des Fahrzeugs um 15 % bis 20 % senken, wodurch direkt der Energieverbrauch der Zugtraktion reduziert und die Belastung des Gleises verringert wird. Dies entspricht dem Entwicklungstrend der Schienenverkehrstechnik hin zu „Energieeinsparung und Verbrauchsreduzierung“. Am Beispiel von U-Bahn-Wagen lässt sich durch Innentrennwände und Sitzgestelle aus B-5-Prepreg das Gewicht eines einzelnen Wagens um über 300 kg senken, was pro Zug und Jahr einen Stromverbrauch von etwa 50.000 kWh einspart.

3. Hohe Prozessanpassungsfähigkeit, um den Anforderungen der Großserienproduktion im Schienenverkehr gerecht zu werden

Als Reaktion auf die Produktionsmerkmale „mehrere Spezifikationen und große Mengen“ von Schienenfahrzeugkomponenten weist das B-5 flammhemmende Glasfaservorverlegmaterial eine hohe Verfahrenskompatibilität auf und ist mit gängigen Herstellungsverfahren für Verbundwerkstoffe wie Heißpressformung, Pressformung und Vakuumbeutelformung kompatibel, ohne dass Unternehmen ihre Produktionsanlagen anpassen müssen, wodurch die Anwendungshürde gesenkt wird:

• Druckform: geeignet für die Massenproduktion standardisierter Innenteile (wie Sitzlehnen, Armlehnen und Trennwände im Fahrzeug), hohe Formungseffizienz, die Produktionszeit pro Zyklus kann innerhalb von 20–30 Minuten gehalten werden, und die Maßgenauigkeit der Bauteile lässt sich präzise steuern (Toleranz ± 0,2 mm), was die Montagekonsistenz verschiedener Bauteilchargen sicherstellt und dem Tempo der Großserienproduktion im Schienenverkehr gerecht wird.
• Heißpressformung: Geeignet für strukturelle Fahrzeugkarosseriekomponenten mit äußerst hohen Anforderungen an Optik und Leistung (wie Dachverkleidungen und Türinnenverkleidungen). Das Harz wird durch gleichmäßige Druck- (0,5–1,0 MPa) und Temperatursteuerung (120–140 °C) beim Heißpressformen vollständig in die Glasfasern eingedrückt. Nach der Formgebung weisen die Bauteile eine hohe Oberflächengüte auf, ohne Fehler wie Blasen oder Klebstoffausfälle, und können direkt als Sichtfläche verwendet werden, wodurch der nachfolgende Lackierprozess entfällt.
• Vakuumsack-Formverfahren: geeignet für große und komplex geformte Bauteile (wie Karosserie-Seitenwände, Gepäckraumablage-Integrale Rahmen). Harzfluss und Entlüftung erfolgen über Vakuumunterdruck. Die Herstellungskosten werden um 35 % im Vergleich zum Heißpressbehälter-Verfahren reduziert, während gleichzeitig die Stabilität von Flammwidrigkeit und mechanischen Eigenschaften gewährleistet bleibt – eine optimale Balance zwischen Wirtschaftlichkeit und Produktqualität.

Darüber hinaus ist die Lagerung und Verarbeitung von B-5-Prepreg ausgezeichnet. Es kann drei Monate bei Raumtemperatur und in dunkler Umgebung sowie über sechs Monate bei einer Tieftemperatur von -18 °C gelagert werden. Nach dem Herausnehmen kann es ohne längeres Vorwärmen direkt in die Produktion eingebracht werden, wodurch die Produktionswartezeit verkürzt und eine kontinuierliche, stabile Versorgung mit Komponenten für den Schienenverkehr sichergestellt wird.

4. Differenziertes Design, Aufbau von Wettbewerbsbarrieren auf dem Markt

• Technologische Differenzierung: Die eigenentwickelte „flammhemmende Harz-Glasfaserschnittstellen-Modifikationstechnologie“ erhöht die Haftfestigkeit zwischen Harz und Faser um 30 %, löst das Problem der anfällig für Ablösung neigenden Schnittstelle bei herkömmlichem flammhemmendem Prepreg und gewährleistet, dass Verbundwerkstoffe im Langzeiteinsatz keine Leistungseinbußen aufgrund von Temperaturschwankungen und Vibrationen erfahren; gleichzeitig wird durch die Optimierung der Harzzusammensetzung die UL94 V0-Flammwidrigkeitsnorm erreicht, wobei die Harzviskosität in einem geeigneten Bereich gehalten wird, um die Fließfähigkeit im Verarbeitungsprozess zu gewährleisten und Formfehler durch übermäßige Viskosität zu vermeiden.
• Anpassung von Spezifikationen und Funktionen: Unterstützung bei der Anpassung der Produktspezifikationen gemäß den Kundenanforderungen, wie z. B. die Oberflächendichte der Glasfaser (100–600 g/㎡), die Prepreg-Breite (0,5–2,0 m), um die Produktionsanforderungen für Bauteile unterschiedlicher Größe zu erfüllen; gleichzeitig können kundenspezifische Funktionsservices angeboten werden, wie z. B. die Zugabe antistatischer Inhaltsstoffe für den Innenraum (zur Vermeidung von statischer Aufladung und Staubansammlung) oder antibakterieller Zusätze für öffentliche Sitzflächen (zur Verringerung des Bakterienwachstums), wodurch die Einsatzmöglichkeiten des Produkts weiter erweitert und es sich von herkömmlichen Produkten mit nur grundlegenden flammhemmenden Eigenschaften abhebt.
• Kostendifferenzierung: Durch die großvolumige Beschaffung von Flammschutzmitteln und Glasfasern sowie die Optimierung der Vorimprägnierungsprozessparameter wird bei Gewährleistung der flammhemmenden Leistung nach UL94 V0-Niveau die Kosten für das Prepreg B-5 um 10 % unterhalb des Branchendurchschnitts gehalten. Dadurch erhalten Unternehmen im Schienenverkehr eine Materialwahl mit „hoher Leistungsfähigkeit und hohem Preis-Leistungs-Verhältnis“, was insbesondere bei kostensensitiven Projekten wie U-Bahnen und Regionalzügen einen Wettbewerbsvorteil auf dem Markt darstellt.