DE19704833A1 - Feuerwiderstandsfähiger Öffnungsverschluß - Google Patents

Feuerwiderstandsfähiger Öffnungsverschluß

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Description

Die Erfindung betrifft einen feuerwiderstandsfähigen, ela­ stischen Öffnungsverschluß in Form eines vorgeformten Ver­ bundkörpers.
In brandschutztechnisch klassifizierten Bauteilen (Wände, Decken) sind Öffnungen nicht zulässig, da sich im Falle eines Brandes Feuer und Rauch durch die Öffnungen hindurch in die angrenzenden Räume ausbreiten kann. Insbesondere dann, wenn durch diese Öffnungen Leitungen (Kabel, Rohre) hindurchge­ führt werden, sind an den Werkstoff, der zum Verschluß der Restöffnung verwendet werden soll, besondere Anforderungen zu richten. Für die Abschottung solcher Öffnungen sind bisher bekannt:
Mineralfaserplatten oder lose Mineralfaser in Kombina­ tion mit Brandschutzbeschichtungen und Kitten,
Mörtelprodukte,
Brandschutzkissen sowie
Polyurethan-Schaumkörper.
Diese Produkte haben zum Teil sehr gute Eigenschaften. Ange­ strebt wird jedoch die Kombination einer einfachen Herstel­ lung und Verarbeitung, verbunden mit geringen Materialkosten, mit einem hohen Feuerwiderstand und der Möglichkeit eines raschen Ein- und Ausbaues.
Aus dem deutschen Gebrauchsmuster G 87 16 908.6 ist ein feuer- und rauchdichter Verschluß für Wanddurchbrüche be­ kannt. Dieser Verschluß wird in Form eines konischen Stopfens hergestellt, indem ein feinporiger Zweikomponenten-Schaum­ stoff in einer geeigneten Rohform aufgeschäumt wird. In der Praxis hat sich gezeigt, daß derartige konische Stopfen in der Handhabung schwierig sind, was durch die klebrige Außen­ haut verstärkt wird. Außerdem müssen zahlreiche Hohlformen vorgehalten werden, um verschieden große Stopfen zu erhalten.
In der DE 35 42 326 C1 ist ein schwer entflammbarer Verbund­ schaum aus Polyurethan-Schaumstoffflocken beschrieben. Dieser wird dadurch hergestellt, daß die Schaumstoffflocken mit im Brandfall aufblähbaren Intumeszenzmassen als Binder und/oder Zuschlagstoff vermischt und dann verpreßt werden. Als Zu­ schlagstoff können Intumeszenzmassen in Form von Blähgraphit und als Binder können Intumeszenzmassen in Form eines Epoxid­ harzes mit einem Melamin-Hydrohalogenid als Bindemittel ver­ wendet werden. Der so gewonnene Verbundschaum eignet sich als Verbundschaumplatte zum Auflegen auf zu schützende Flä­ chen.
Gegenstand der Erfindung ist ein feuerwiderstandsfähiger, elastischer Öffnungsverschluß in Form eines vorgeformten Verbundkörpers aus
  • a) mindestens einer Art von elastisch komprimierbaren Partikeln,
  • b) mindestens einem bei Hitzeeinwirkung wirksam werden­ den Blähmittel,
  • c) mindestens einem bei Hitzeeinwirkung wärmewirksamen Bindemittel und
  • d) mindestens einem Klebstoff, durch den die elastisch komprimierbaren Partikel und die anderen Bestand­ teile zu dem Verbundkörper verbunden sind.
Der erfindungsgemäße Öffnungsverschluß läßt sich in einfacher Weise herstellen und zwar weitgehend oder vollständig unter Verwendung von Recyclingmaterial. Der erfindungsgemäße Öff­ nungsverschluß hat hervorragende mechanische Eigenschaften, insbesondere was seine Festigkeit, Abriebbeständigkeit und Elastizität betrifft. Der erfindungsgemäße Öffnungsverschluß hat hervorragende brandtechnische Eigenschaften. Er kann ohne Schwierigkeiten so formuliert werden, daß sein Feuerwider­ stand über F90 nach DIN 4102 liegt. Damit liegt sein Feuerwi­ derstand in der Größe des Feuerwiderstandes von Betonbautei­ len, was besonders vorteilhaft ist.
Das bei Hitzeeinwirkung wirksam werdende Blähmittel führt im Brandfalle zu einer Volumenvergrößerung und sorgt für einen besonders dichten Abschluß der Öffnung. Ferner werden zusätz­ liche Hohlräume geschaffen, die die Wärmeisolation vergrö­ ßern. Das mindestens eine bei Hitzeeinwirkung wärmewirksame Bindemittel wird unter Einwirkung von Hitze klebrig und sorgt dafür, daß die einzelnen Bestandteile des Verbundkörpers im Brandfalle zusammenhalten und nicht zerbröseln. Mit Vorteil sind mindestens zwei bei verschiedenen Temperaturen ansprin­ gende wärmewirksame Bindemittel vorgesehen. Als wärmewirksame Bindemittel eignen sich insbesondere organische Thermoplaste, die bei niederen Temperaturen schmelzen, anorganische Schmelzkleber, wie Borate, Ammoniumpolyphosphat, das über einen weiten Temperaturbereich erweicht und gleichzeitig flammhemmende Eigenschaften besitzt, sowie Glas, das seine Klebeeigenschaften bei höheren Temperaturen entwickelt. Das Glas liegt insbesondere zur Vermeidung einer Entmischung der Rohstoffe vorzugsweise in feinteiliger Form, insbesondere in Form von Fasern, Mikrohohlkugeln oder Glasmehl, vor.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind als Blähmittel mindestens zwei bei verschiedenen Temperaturen aufblähende Blähmittel vorgesehen. Auch hierdurch können die Bläheigen­ schaften über einen weiten Temperaturbereich gesteuert wer­ den. Als Blähmittel eignet sich insbesondere Blähgraphit und, wenn eine Aufblähung auch bei hohen Temperaturen erwünscht ist, auch ungeblähter Vermiculit und/oder Perlit.
Zur Herstellung des Verbundkörpers können die einzelnen Be­ standteile in feinteiliger Form vorgemischt werden, wonach die Mischung mit dem Kleber versehen wird, vorzugsweise indem dieser auf die bewegte Mischung aufgesprüht wird. Die mit dem Kleber benetzte Mischung wird daraufhin vorzugsweise unter Einwirkung von Wärme zu einem Block verpreßt, wobei die Wärme insbesondere mit Hilfe eines Dampfstoßes gleichmäßig in die Mischung eingebracht werden kann.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt das mindestens eine Blähmittel und das mindestens eine wärmewirk­ same Bindemittel in Form eines beide Bestandteile enthalten­ den Granulats vor. Dadurch wird eine sehr gleichmäßige Ver­ teilung der Bestandteile im Öffnungsverschluß erhalten, wo­ durch sich sehr gleichmäßige mechanische und brandtechnische Eigenschaften ergeben. Besonders geeignete Granulate dieser Art sind in der DE 39 30 722 A1 als Quellmittelzusammenset­ zung beschrieben. Auf den Inhalt dieser Druckschrift wird hier ausdrücklich Bezug genommen. In der Regel sind die Ver­ bundkörper zusammengesetzt aus 10-50 Gew.-%, insbesondere ca. 40 Gew.-% an elastisch komprimierbaren Partikeln, 20-70 Gew.-%, insbesondere 40-60 Gew.-% aus der Kombination von wärmewirksamem Blähmittel und wärmewirksamem Bindemittel sowie 0,5-20 Gew.-%, insbesondere ca. 10 Gew.-% Kleber. Die Kombination aus wärmewirksamem Blähmittel und wärmewirksamem Bindemittel spaltet sich in der Regel auf in 40-80 Gew.-%, insbesondere 30-50% Blähmittel, insbesondere Blähmittel­ mischung, und 60-20 Gew.-%, insbesondere 70-50 Gew.-% Binde­ mittel, insbesondere Bindemittelmischung.
Der die Bestandteile des Verbundkörpers zusammenhaltende Klebstoff ist bei einer bevorzugten Ausführungsform ein Di­ isocyanat, insbesondere Diphenylmethandiisocyanat, das vor­ zugsweise mit Wasser abgebunden ist. Zum Abbinden kann das Wasser des Dampfstoßes oder das wäßrige Medium, mit dem der Kleber zudosiert wird, verwendet werden. Bei einer anderen, ebenfalls bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der die Bestandteile des Verbundkörpers zusammenhaltende Kleb­ stoff ein Thermoplast, insbesondere ein in wäßrigem Medium, zum Beispiel als Dispersion, aufbringbarer Thermoplast. Die­ ser kann gleichzeitig als wärmewirksames Bindemittel dienen. Beispiele für solche Thermoplaste sind Polyvinylacetat/Ethy­ len-Copolymere und Polyvinylacetat/Ethylen/Vinylchlorid- Terpolymere.
Der erfindungsgemäße Öffnungsverschluß ist vorzugsweise porös und weist insbesondere eine rauhe Oberfläche auf. Dadurch ist er einerseits besonders gut komprimierbar. Auf der anderen Seite bringt die rauhe Oberfläche eine gute Haftung in den zu verschließenden Öffnungen.
Interessanterweise hat sich herausgestellt, daß der erfin­ dungsgemäße Öffnungsverschluß trotz seiner heterogenen Zusam­ mensetzung die Eigenschaften eines homogenen Körpers besitzt. Dies ist zum Teil dadurch bedingt, daß die Teilchengröße der einzelnen Bestandteile, insbesondere der elastisch verformba­ ren Partikel, verschieden ist, wodurch eine gleichmäßige und dichte Packung ermöglicht ist. Die elastisch komprimierbaren Partikel können im wesentlichen massiv sein, wie Gummistücke oder Korkstücke. Sie sind jedoch vorzugsweise porös. So ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der Verbundkörper ein Verbundschaumkörper, und die elastisch komprimierbaren Par­ tikel sind Schaumstoffpartikel. Als komprimierbare Partikel eignen sich auch Faserknäuel. Auch können Fasern und andere komprimierbare Partikel in Kombination miteinander vorliegen. Die elastisch komprimierbaren Partikel sind bei bevorzugten Ausführungsformen offenporig, wie dies bei Faserknäueln und offenporigen Schaumstoffpartikeln der Fall ist. Bei solchen offenporigen Partikeln können kleinere Bestandteile der Mi­ schung in die Poren teilweise eindringen, wodurch die Homoge­ nität weiter gefördert wird. Die Teilchengröße der einzelnen Bestandteile kann innerhalb weiter Grenzen variieren. Bei den komprimierbaren Partikeln liegt sie in der Regel zwischen 1 und 20 mm, insbesondere 1 und 5 mm. Die übrigen Bestandteile können in Form von Pulvern oder Partikeln mit einer Teilchen­ größe von 0,001-10 mm, vorzugsweise 0,1-5 mm, insbeson­ dere 0,3-5 mm, vorliegen.
Die erfindungsgemäßen Öffnungsverschlüsse sind, wie oben be­ reits erwähnt, vorzugsweise aus größeren Blöcken hergestellt. Aus diesen können Platten geeigneter Dicke geschnitten wer­ den. Dies ist in einfacher Weise möglich, da das Material der Verbundkörper leicht schneidbar ist, zum Beispiel mit Mes­ sern, Scheren oder Heißdrähten. Auch ein Ausstanzen ist mög­ lich. Dadurch können, ohne daß besondere Formen vorrätig ge­ halten werden müssen, beliebige Größen und Gestalten an Öff­ nungsverschlüssen hergestellt werden. Dabei anfallender Ver­ schnitt kann in einfacher Weise recycelt werden, indem er bei der Produktion von neuem Verbundkörper als elastisch kompri­ mierbare Partikel verwendet wird. Da diese Partikel dann schon die wärmewirksamen Bindemittel und Blähmittel enthal­ ten, kann deren Menge entsprechend zurückgenommen werden. Es ist mit Vorteil auch möglich, in den Öffnungsverschlüssen Durchbrechungen und Ausnehmungen für die Hindurchführung von Leitungen vorzubereiten, zum Beispiel durch teilweises Stan­ zen.
Die Dichte der erfindungsgemäßen Öffnungsverschlüsse liegt in der Regel bei 200-600 kg/m3, insbesondere 250-400 kg/m3.
Da die Dichte der Ausgangsmaterialien in der Regel bei ca. 1 liegt, enthalten die Öffnungsverschlüsse entsprechend 800-400, insbesondere 750-600 l Gas/m3. Der Elastizitätsmodul der Öffnungsverschlüsse liegt in der Regel bei 1.103 bis 1.105 N/m2, vorzugsweise bei 4 bis 10.103 N/m2, insbeson­ dere bei ca. 7.103 N/m2. Die Öffnungsverschlüsse besitzen vorteilhafterweise eine Stauchhärte (bei 40% Stauchung) von 1.102 bis 1.103 N/mm2, vorzugsweise 1,3 bis 5.102 N/mm2, insbesondere ca. 1,7.102 N/mm2. Die Shore-A- Härte der Öffnungsverschlüsse liegt bevorzugt im Bereich von 10-40, vorzugsweise 12 bis 20, insbesondere ca. 15. Diese mechanischen Eigenschaften lassen sich durch Steuerung der Herstellungsbedingungen in geeigneter Weise variieren.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Beispielen in Verbindung mit den Unteransprüchen. Hierbei können die einzelnen Merk­ male jeweils für sich und zu mehreren Kombinationen miteinan­ der bei einer Ausführungsform der Erfindung verwirklicht sein.
Beispiel 1
Es wird eine trockene Mischung hergestellt aus folgenden Bestandteilen:
45 Gewichtsteilen Schnitzel aus Polyurethan-Weich­ schaum mit unterschiedlicher Teil­ chengröße im Bereich von 1-7 mm,
10 Gewichtsteilen Zinkborat als anorganischer Schmelz­ kleber,
12,5 Gewichtsteilen Glasmikrohohlkugeln,
9,5 Gewichtsteilen Ammoniumpolyphosphat und
13 Gewichtsteilen Blähgraphit.
Während die Mischung weiter vermischt wird, werden ihr 10 Gewichtsteile Diphenylmethandiisocyanat, das in Wasser dispergiert ist, zugedüst. Danach wird die Mischung in einer beheizten Preßform durch mehrere Dampfstöße auf ca. 150°C erwärmt, wodurch sie zu einem porösen Schaumstoffverbundkör­ per mit einer Dichte von 300 kg/m3 verpreßt und verfestigt wurde.
Der dabei erhaltene Verbundkörper hatte eine Shore-A-Härte von 15, einen Elastizitätsmodul von 6.103 N/m2 und eine Stauchhärte (40%) von 2.102 N/mm2.
Die Schnittflächen waren porös und nicht klebrig. Sie hatten eine gleichmäßig schwarz-graue Farbe, wobei einzelne Blähgra­ phitteilchen zu erkennen waren. Aus dem Verbundkörper wurden Platten geschnitten, aus denen wiederum die gewünschten For­ men der Öffnungsverschlüsse (Zylinder, Quader und derglei­ chen) ausgestanzt wurden. Für die Bildung von Kabeldurchfüh­ rungen wurden verschieden große Löcher so vorgestanzt, daß die jeweiligen Lochkerne an der Baustelle ohne Werkzeug von Hand herausgedrückt werden konnten.
Die Öffnungsverschlüsse konnten ohne Bruchgefahr gebogen und zusammengedrückt werden. Sie sind so fest, daß sie mit dem Hammer in Öffnungen eingeschlagen und ohne Bruch- oder Zer­ reißgefahr aus den Öffnungen wieder herausgezogen werden konnten.
Aus den Verbundkörpern können zylinderförmige Teile mit Dicke 6 cm geschnitten werden. Diese Zylinder eignen sich zur Ab­ schottung von Bohrungen in Bauteilen, durch welche Elektro­ kabel geführt werden. Werden zwei dieser Zylinder in eine Bohrung in einer 120 mm dicken Betonwand eingebaut, durch welche Elektrokabel von bis zu 20 mm Durchmesser geführt wer­ den, so läßt sich hiermit ein Feuerwiderstand von mehr als 120 Minuten nach DIN 4102, Teil 9, erreichen.
Beispiel 2
Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei zunächst ein Blähmittel und wärmewirksames Bindemittel enthaltendes Granulat herge­ stellt wurde. Hierzu wurden:
25 Gew.-% Polyvinylacetat in Form eines feinen Granulats,
35 Gew.-% Blähgraphit,
30 Gew.-% Glasmikrohohlkugeln mit einem Schmelz­ beginn von ca. 700°C sowie
9,5 Gew.-% Borax und
0,5 Gew.-% hydrophobe Kieselsäure
unter Erwärmen miteinander vermischt, wobei das thermopla­ stische Polyvinylacetat erweicht und eine Bindung der Mi­ schung herbeiführte. Nach dem Erkalten wird der erhaltene Kuchen zu einem Granulat mit einer Teilchengröße von 1-3 mm granuliert. 50 Gewichtsteile dieses Granulats wurden mit 40 Gewichtsteilen Polyurethan-Weichschaumschnitzeln sorgfäl­ tig vermischt, wonach 10 Gewichtsteile Polyvinylacetat/Ethy­ lencopolymer-Pulver zugegeben wurden. Diese Mischung wird in eine Form eingefüllt, auf 120°C aufgeheizt, 15 Minuten bei dieser Temperatur belassen und dann auf Raumtemperatur abge­ kühlt. Aus dem erhaltenen Verbundkörper bzw. den daraus ge­ schnittenen Platten wurden wiederum Öffnungsverschlüsse aus­ geschnitten bzw. ausgestanzt. Diese hatten ähnliche physika­ lische Eigenschaften wie in Beispiel 1. Bei Zugabe von Wasser quollen die Verschlüsse an der Oberfläche auf, was zu einem Verschließen und damit Abdichten der Porosität der Öffnungs­ verschlüsse an ihren Oberflächen führte.
Beispiel 3
Es wird eine trockene Mischung hergestellt aus 45 Gew.-% eines Quellmittelgranulats nach DE 39 30 722 A1, welches bereits wärmewirksame Bindemittel enthält, und 50 Gew.-% eines auf eine Größe von 1-3 mm gemahlenen Kautschukschaumes. Diese Mi­ schung wird mit 5 Gew.-% Diphenylmethandiisocyanat, welches 1 : 1 mit Wasser verdünnt ist, besprüht. Dieses Vorprodukt wird in einer beheizten Preßform mit mehreren Dampfstößen auf ca. 170°C erwärmt, wodurch es sich zu einem Verbundkörper mit Dichte 380 kg/m2 verfestigt. Der Verbundkörper besitzt einen Elastizitätsmodul von 2.104 N/m2 und eine Stauchhärte (40%) von 2,5.102 N/mm2. Aus dem Verbundkörper werden im Querschnitt trapezförmige Körper zugeschnitten, die zur Ab­ dichtung der Trapezblechsicken oberhalb von Wänden innerhalb von Gebäuden verwandt werden können. Bei einem Brandversuch nach DIN 4102, Teil 2, besitzen die Verbundkörper bei einer Dicke von 120 mm eine Feuerwiderstandsdauer von mehr als 2 Stunden.

Claims (16)

1. Feuerwiderstandsfähiger, elastischer Öffnungsverschluß in Form eines vorgeformten Verbundkörpers aus
  • a) mindestens einer Art von elastisch komprimierbaren Partikeln,
  • b) mindestens einem bei Hitzeeinwirkung wirksam werdenden Blähmittel,
  • c) mindestens einem bei Hitzeeinwirkung wärmewirksamen Bindemittel, und
  • d) mindestens einem Klebstoff, durch den die elastisch komprimierbaren Partikel und die anderen Bestand­ teile zu dem Verbundkörper verbunden sind.
2. Öffnungsverschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß mindestens zwei bei verschiedenen Temperaturen anspringende wärmewirksame Bindemittel vorgesehen sind.
3. Öffnungsverschluß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als das mindestens eine wärmewirksame Bindemittel organische Thermoplaste, und/oder anorga­ nische Schmelzkleber, wie insbesondere Ammoniumpolyphos­ phat, Zinkborat und/oder Glas vorgesehen sind.
4. Öffnungsverschluß nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß als Blähmittel minde­ stens zwei bei verschiedenen Temperaturen aufblähende Blähmittel vorgesehen sind.
5. Öffnungsverschluß nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß als Blähmittel Bläh­ graphit und ggf. ungeblähter Vermiculit und/oder Perlit vorgesehen sind.
6. Öffnungsverschluß nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Blähmittel und das mindestens eine wärmewirksame Binde­ mittel in Form eines beide Bestandteile enthaltenen Granulats vorliegen.
7. Öffnungsverschluß nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der die Bestandteile des Verbundkörpers zusammenhaltende Klebstoff ein Diiso­ cyanat, insbesondere Diphenylmethandiisocyanat (MDI) ist, das insbesondere mit Wasser abgebunden ist.
8. Öffnungsverschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der die Bestandteile des Verbundkörpers zusammenhaltende Klebstoff ein in wäßrigem Medium aufbringbarer Thermoplast ist, der gleich­ zeitig als wärmewirksames Bindemittel dient.
9. Öffnungsverschluß nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbundkörper porös ist und eine rauhe Oberfläche besitzt.
10. Öffnungsverschluß nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbundkörper ein Verbundschaumkörper ist und die elastisch komprimier­ baren Partikel Schaumstoffpartikel sind.
11. Öffnungsverschluß nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß er durch Schneiden oder dergleichen aus einem größeren Verbundkörper geformt ist.
12. Öffnungsverschluß nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Elastizitäts­ modul von 1.103 bis 1.105 N/m2, insbesondere ca. 7.103 N/m2, besitzt.
13. Öffnungsverschluß nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Stauchhärte (40%) von 1.102 bis 1.103 N/mm2, insbesondere ca. 1,7.102 N/mm2, besitzt.
14. Öffnungsverschluß nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Shore-A-Härte von 10-40, insbesondere von ca. 15, besitzt.
15. Öffnungsverschluß nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß seine Dichte im Bereich von 200-600 kg/m2, insbesondere 250-400 kg/m2, liegt.
16. Öffnungsverschluß nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß sein Feuerwiderstand 30-120 Minuten (nach DIN 4102) ist.
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