CH708354B1 - Brandschutzbauteil - Google Patents
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Abstract
Das Brandschutzbauteil (1) weist mindestens ein Brandschutzglas (2) und einen Rahmen (3) auf. Das Brandschutzglas ist in einer Aufnahme (12) des Rahmens gehalten, so dass stirnseitig des Brandschutzglases ein Falzraum (14) bleibt, wobei der Rahmen mindestens zwei thermisch getrennte Profile aufweist. Das Brandschutzglas ist mit einem Klebstoff (10) in der Aufnahme (12) fixiert.
Description
Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein Brandschutzbauteil, aufweisend mindestens einen Rahmen und mindestens ein Brandschutzglas.
[0002] EP 1 582 686 zeigt eine Rahmenkonstruktion für Brandschutzelemente mit einem Rahmen und einem Flächenelement (z.B. Brandschutzglas), wobei zwischen dem Rahmen und dem Flächenelement ein metallischer Halter angeordnet ist. Des Weiteren kann sich zwischen dem Rahmen und dem metallischen Halter eine intumeszierende Schicht befinden, welche im Brandfall beim Überschreiten einer Schwelltemperatur aufschäumt und den metallischen Halter gegen das Flächenelement drückt. Durch den metallischen Halter wird jedoch eine Wärmebrücke gebildet, die zwangsläufig eine Erhöhung der Temperatur auf der feuerabgewandten Seite des Brandschutzelements hervorruft. Im Brandfall kann sich der metallische Halter ausserdem durch die starke Hitzeeinwirkung und die Belastung mit dem Flächenelement verbiegen. Dadurch ist es möglich, dass die intumeszierende Schicht nicht mehr gasdicht abschliesst und es zu einem unerwünschten Gas- und/oder Temperaturdurchtritt zur feuerabgewandten Seite kommt.
[0003] Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Brandschutzbauteil zur Verfügung zu stellen, welches im Brandfall eine Temperatur- bzw. Energieübertragung von der feuerzugewandten Seite zur feuerabgewandten Seite des Brandschutzbauteils verringert.
[0004] Diese Aufgabe löst ein Brandschutzbauteil mit einem Brandschutzglas und einem Rahmen wie in Patentanspruch 1 definiert.
[0005] Das Brandschutzglas ist ein Glas mit feuerwiderstandsfähigen Eigenschaften, dabei muss das Brandschutzglas nicht ausschliesslich aus Glasmaterial bestehen, es kann beispielsweise auch einen Kunststoff (d.h. insbesondere ein Polymer, allenfalls mit bspw. anorganischen Füllern) aufweisen, z.B. Acrylglas als Teil eines Verbundglases. Das Brandschutzbauteil kann auch als Brandschutzverglasung bezeichnet werden.
[0006] Das Brandschutzbauteil weist mindestens einen Rahmen und mindestens ein Brandschutzglas beispielsweise in Form einer Brandschutzscheibe oder einer Verbund-Brandschutzscheibe auf. Das Brandschutzglas ist in einer Aufnahme des Rahmens gehalten, so dass stirnseitig des Brandschutzglases ein Leerraum bleibt. Dieser Leerraum wird auch als Falzraum bezeichnet. Der Rahmen weist mindestens zwei thermisch getrennte Profile auf - je eines auf der Brandseite und eines auf der der feuerabgewandten Seite, wobei nicht von vorneherein feststehen muss, welche Seite die Brandseite und welche die feuerabgewandte Seite ist - wobei die Profile bspw. über mindestens einen Verbindungssteg miteinander verbunden sein können; alternativ können sie auch lediglich über das Brandschutzglas und bspw. über ein Raumelement (Wand oder dergleichen) miteinander verbunden sein. Das Brandschutzglas ist mit einem Klebstoff in der Aufnahme fixiert.
[0007] Ein Klebstoff, auch als Kleber bezeichnet, ist ein organischer oder anorganischer Werkstoff, welcher Elemente (insbesondere flächig) durch Haftung miteinander verbindet. Der Klebstoff kann beispielsweise ein Leim, ein anderer vor dem Aushärten lösungsmittelhaltiger Klebstoff oder Dispersionsklebstoff, ein chemisch härtender Klebstoff (insbesondere ein Polymerisationsklebstoff), oder ein Schmelzklebstoff, insbesondere ein Thermoplast oder ein anderer geeigneter Klebstoff sein, auch Kombinationen sind denkbar. Auch sogenannte reaktive Hot-Melts, welche nach thermoplastischer Applikation chemisch vollständig aushärten und zu einem Duroplast umgewandelt werden, sind denkbar. Insbesondere sind Kleber mit einem hohen thermischen Zersetzungspunkt geeignet. Der Klebstoff kann beispielsweise ein Silikonkleber sein, beispielsweise ein Kleber gemäss Norm DIN EN 15 434:2010-07 (Norm für Dichtstoffe und Kleber für geklebte Verglasungen). Es kann aber auch jeder andere Klebstoff (z.B. aus der eingangs erwähnten Auflistung) verwendet werden. Die Art des Klebstoffs ist sekundär - wichtig ist seine dichtende und/oder klebende Funktion während des Brandes.
[0008] Wenn der Klebstoff thermoplastische Eigenschaften aufweist und sich beim Erwärmen verflüssigt, ist er bspw. so angeordnet, dass er im Brandfall vor einer direkten Wärme- bzw. Feuereinwirkung geschützt ist.
[0009] Eine thermische Trennung der Profile des Rahmens in Kombination mit einer Fixierung des Brandschutzglases durch den Klebstoff bewirkt, dass ein Wärme- bzw. Energieübergang von der feuerseitigen Seite zur feuerabgewandten Seite des Brandschutzglases verringert wird, wobei ein eventueller Verbindungssteg aus einem Material besteht, das eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweist. Auf diese Weise ist es möglich, dass das Profil auf der feuerabgewandten Seite thermisch wenig beansprucht wird und das Brandschutzglas mit dem Klebstoff weiterhin funktionstüchtig am Profil fixiert bleibt. Gegebenenfalls kann ein Verbindungssteg auch im Brandfall schmelzen (wenn er aus einem Thermoplast gefertigt ist) und dadurch die thermische Trennung im Brandfall weiter unterstützen.
[0010] Im Gegensatz dazu hätte beispielsweise ein einstückiges Rahmensystem den Nachteil, dass die Wärme schneller auf die feuerabgewandte Seite transportiert wird. Dadurch würde es zu einer vorzeitigen Beeinträchtigung der Fixierung durch den Klebstoff kommen, da sich der Klebstoff vorzeitig erwärmt und schmelzen oder sich zersetzen kann, wodurch sich das Brandschutzglas aus dem Rahmensystem lösen kann. Des Weiteren werden durch einseitige Hitzebelastungen in einem einstückigen Rahmensystem Spannungen aufgebaut, welche die Fixierung durch den Klebstoff verringern oder sogar lösen können.
[0011] Aus dem Stand der Technik wie beispielsweise EP 1 582 686 sind thermisch getrennte Rahmensysteme bekannt, in denen ein Flächenelement mit Hilfe eines metallischen Halters gehalten wird. Metalle besitzen eine Wärmeleitfähigkeit von ungefähr (10-400) W/(m x K). Durch den metallischen Halter entsteht somit zwangsläufig eine mindestens punktuelle Wärmebrücke zwischen den Profilen des Rahmensystems. Auf diese Weise wird das Profil auch auf der feuerabgewandten Seite thermisch belastet, und so induzierte Spannungen können zu einem Versagen des Brandschutzelementes führen. Des Weiteren können aufgeheizte metallische Halter aufgrund von hohen Belastungen im Brandfall ihre Form und damit ihre haltende Wirkung verlieren.
[0012] Ausführungsformen des Brandschutzbauteiles weisen als einzige Verbindung zwischen den Profilen des Rahmens einen Verbindungssteg auf. Diese Verbindung ist elastisch, da ein solcher Verbindungssteg aus Kunststoff gefertigt sein kann. Kunststoffe besitzen eine Wärmeleitfähigkeit von (0.02-0.5) W/(m x K). Dieser Wert ist um zwei Grössenordnungen kleiner als derjenige von metallischen Leitern. Dadurch wird der Wärmeübertrag im Vergleich zum Stand der Technik mit metallischen Haltern deutlich reduziert, was induzierte Spannungen am Rahmen mindestens auf der feuerabgewandten Seite des Brandschutzbauteils deutlich reduzieren kann.
[0013] Des Weiteren haben Ausführungsformen des Brandschutzbauteils den Vorteil, dass der Klebstoff mindestens auf der feuerabgewandten Seite aufgrund der wie oben beschriebenen sehr guten thermischen Trennung der Profile thermisch nicht bzw. nur gering beeinträchtigt wird. Dadurch wird es möglich, dass das Brandschutzglas durch den Klebstoff im Rahmen fixiert bleibt und keine zusätzlichen Spannungen entstehen. Mit anderen Worten: In Ausführungsformen des Brandschutzbauteils bleiben die Profile auch im Brandfall thermisch getrennt, da weder über einen ggf. vorhandenen Verbindungssteg noch über den fixierenden, flexiblen Klebstoff eine Wärmebrücke zwischen den getrennten Profilen entstehen kann. Dadurch wird es möglich, eine Aufheizung der feuerabgewandten Seite des Brandschutzglases zu minimieren und eine Feuerresistenzzeit des Brandschutzbauteils zu verlängern.
[0014] Es hat sich insbesondere überraschend gezeigt, dass eine Klebverbindung eine ausreichende Elastizität aufweist, um kleinere und mittlere Unterschiede bei den thermischen Ausdehnungen der beiden Profile sowie des Brandschutzglases aufzunehmen. Im Brandfall, wenn die Unterschiede unter Umständen gross sein können, wird der Kleber auf der Brandseite sich zuerst lösen oder zersetzen, wodurch ermöglicht wird, dass auf der feuerabgewandten Seite das Brandschutzglas nach wie vor gut im Rahmen hält und, im Gegensatz zu einem metallischen Clip, der bei einer brandbedingten Verformung ganz versagen kann, immer noch für eine stabile Halterung der Brandschutzscheibe sorgt.
[0015] Der Klebstoff kann während einer gesamten Feuerresistenzzeit das Brandschutzglas am Rahmen haftend halten und fixieren. Die Feuerresistenzzeit ist die Zeit, während der das Brandschutzbauteil im Brandfall beziehungsweise im Brandtest funktionstüchtig bleibt. Das bedeutet, dass während der Feuerresistenzzeit durch das Brandschutzbauteil unter anderem eine wärmedämmende Wirkung und eine teilweise Gasabdichtung gewährleistet wird.
[0016] Die Verwendung von Klebstoff zur Fixierung ist besonders vorteilhaft, da der Klebstoff auch im fixierenden Zustand eine gewisse Flexibilität besitzt. Diese Flexibilität wird vor allem im Brandfall benötigt, da sich der Rahmen und das Brandschutzglas unterschiedlich stark ausdehnen. Durch die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten kommt es zu einer Verzerrung einer Fixierungsstelle zwischen Rahmen und Brandschutzglas. Diese Verzerrung übt eine zusätzliche Belastung auf die Stabilität der Fixierung (durch entstehende Spannung) aus. Der fixierende Klebstoff kann die Spannungen aufnehmen und hält das Brandschutzglas auch im Brandfall im Rahmen fixiert.
[0017] Der Falzraum zwischen dem Rahmen und der Stirnseite des Brandschutzglases ermöglich insbesondere auch im Brandfall eine unterschiedliche Ausdehnung von Rahmen und Brandschutzglas, ohne dass sie (Rahmen und Brandschutzglas) gegeneinander drücken und zusätzlich Spannungen erzeugen.
[0018] Der Klebstoff fixiert das Brandschutzglas während der gesamten Feuerresistenzzeit dicht am Rahmen in der Aufnahme. Dadurch wird es möglich, dass auch Teile des Rahmens, wie beispielsweise eine Glashalteleiste im Brandfall abschmelzen können, ohne dass die Fixierung des Brandschutzglases darunter leidet.
[0019] Die Aufnahme nimmt einen Randbereich des Brandschutzglases auf, auf diese Weise wird ein Randeinstand gebildet - das heisst, der Randeinstand ist der Randbereich des Brandschutzglases, der sich in der Aufnahme befindet. Der Randeinstand wird durch die Stirnseite des Brandschutzglases und einen Randbereich des Brandschutzglases in der Nähe der Kante gebildet.
[0020] Eine aufschäumbare Dichtung kann stirnseitig des Brandschutzglases angeordnet sein, so dass ein Aufschäumen einen durch den Falzraum gebildeten Durchgang mindestens teilweise verschliesst. Der Klebstoff bewirkt insbesondere, dass beispielsweise der Rahmen im Zusammenspiel mit der aufschäumbaren Dichtung einen unerwünschten Gasdurchtritt von der feuerzugewandten Seite her unterbindet, da er das Brandschutzglas fest im Rahmen fixiert und die Bildung von Spalten als Öffnungen zum Feuer verhindert wird.
[0021] Die Dichtung schäumt erst ab einer gewissen Temperatur, beispielsweise oberhalb von etwa 100 °C auf. Je nach Chemismus der schäumenden Dichtung (bspw. Silikate, Phosphate, Blähgraphite oder Vermiculite) beginnt die Dichtung bei 100 °C bis zu 400 °C zu schäumen.
[0022] Das heisst, dass erst im Brandfall die Dichtung aufgeschäumt wird. Beim Aufschäumen vergrössert sich das Volumen der Dichtung (Dichte verringert sich) und der Falzraum zwischen der Stirnseite des Brandschutzglases und dem Rahmen wird mindestens teilweise gasdicht geschlossen. Dadurch wird es möglich, einen Gasübertritt auf die feuerab-gewandte Seite zu verhindern und so freien Öffnungen und/oder Spalten entgegenzuwirken. Des Weiteren gelangt kein brandfördernder Sauerstoff auf die feuerzugewandte Seite des Brandschutzglases beziehungsweise des gesamten Brandschutzbauteils.
[0023] Die aufgeschäumte Dichtung kann das Brandschutzglas durch von der Stirnseite her elastisch ausgeübten Druck auch mechanisch stabilisieren.
[0024] Des Weiteren kann die aufgeschäumte Dichtung auch thermisch isolierend wirken. So schützt sie unter anderem auch den Klebstoff auf der feuerabgewandten Seite vor einer Zersetzung durch Verbrennen oder bei der Verwendung von thermoplastischem Kleber vor einem Abschmelzen. Dadurch wird es möglich, dass das Brandschutzglas während der gesamten Feuerresistenzzeit mindestens auf der feuerabgewandten Seite am Rahmen fixiert bleibt. Das bedeutet, dass brandseitig auch eine Glashaltekante abgeschmolzen werden kann, ohne die Fixierung im Rahmen zu schwächen.
[0025] Das Brandschutzglas ist ein Flächenelement, das zwei im Wesentlichen parallele grosse Flächen aufweist, welche auch Flachseiten genannt werden. Die Kanten der beiden Flachseiten sind über eine Stirnseite miteinander verbunden. Dabei weist die Stirnseite eine kleinere Fläche auf als die Flachseiten, und eine Dimension entspricht der Dicke des Brandschutzglases. Mit «Stirnseite» ist in diesem Text die umlaufende Oberfläche zwischen den Flachseiten, welche auch «Kante» oder «Schmalseite» eines Brandschutzglases bzw. eines Scheibenverbunds genannt wird, bzw. eine Fläche davon, gemeint. Ein Randbereich des Brandschutzglases, der im Rahmen angeordnet ist, kann auch als Randeinstand bezeichnet werden [0026] Der Kleber kann beispielsweise ein «structural sealant»-Kleber sein, wie er für «structural glazing» bekannt ist. Solche Kleber haben eine besonders hohe Elastizität bei sehr guten Hafteigenschaften. Das heisst, dass beispielsweise bei Temperaturunterschieden entstehende unterschiedliche Ausdehnungen besonders gut durch den Klebstoff ausgeglichen werden.
[0027] Dadurch wird es auch möglich, eine gute Fixierung des Brandschutzglases im Rahmen ohne Öffnungen oder Hohlräume zwischen Rahmen, Klebstoff und Brandschutzglas zu erwirken. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass wie bei der Verwendung eines Metallclips gemäss Stand der Technik Öffnungen entstehen, die die Gasdichtheit der Brandschutzverglasung negativ beeinflussen können.
[0028] Der Klebstoff kann beispielsweise mindestens einen Randbereich des Brandschutzglases in der Aufnahme fixieren. Dabei ist der Klebstoff hauptsächlich an der Flachseite des Randeinstands und nicht stirnseitig des Brandschutzglases angeordnet. Dadurch wird es möglich, dass die aufschäumende Dichtung im Brandfall stirnseitig direkt gegen das Brandschutzglas drücken kann und nicht indirekt gegen den Klebstoff wirken muss.
[0029] Der Klebstoff kann an mehreren Stellen den Randeinstand am Rahmen fixieren, dabei ist es möglich, dass der Klebstoff an gegenüberliegenden Flachseiten angeordnet ist. Es ist selbstverständlich auch möglich, dass der Klebstoff versetzt auf den beiden Flachseiten des Randeinstandes angeordnet ist.
[0030] Der Klebstoff kann beispielsweise auch vollumfänglich entlang des gesamten lateralen (flachseitigen) Randeinstandes angeordnet sein und so das Brandschutzglas im Rahmen fixieren. Dadurch wird es möglich, die aufgeschäumte Dichtung in ihrer gasabdichtenden Wirkung zu unterstützen.
[0031] Unabhängig von der Art der Anordnung (gegenüberliegend, versetzt, vollumfänglich) des Klebstoffes im Rahmen entlang des lateralen (flachseitigen) Randeinstandes muss der Klebstoff das Brandschutzglas mindestens auf der feuerabgewandten Seite am Rahmen fixieren.
[0032] Das Brandschutzglas kann beispielsweise eine Verbund-Brandschutzscheibe aufweisen. Eine Verbund-Brandschutzscheibe weist mindestens zwei transparente Träger (Scheiben), insbesondere Glasscheiben auf, zwischen welchen eine Brandschutzschicht angeordnet ist. Die Brandschutzschicht absorbiert im Brandfall Energie und schützt so die feu-erabgewandte Scheibe vor einem Aufheizen und/oder Zerspringen. Die Brandschutzschicht kann beispielsweise ein Hydrogel, ein Alkalisilikat oder ein anderes transparentes Material aufweisen. Die Brandschutzschicht kann im Brandfall aufschäumend sein, sie kann auch kühlend und/oder isolierend wirken oder alle diese Eigenschaften in sich vereinigen.
[0033] Das Brandschutzglas kann auch als anderes Verbundglas mit einer Brandschutzglasscheibe, bspw. als Isolierglas oder angriffshemmende Brandschutzscheibe, bspw. wie in DE 20 2012 012 285.1 gelehrt, ausgebildet sein. Im Fall des Isolierglases ist ein Hohlraum zwischen mindestens zwei beabstandeten Scheiben mit Luft oder mit Edelgas gefüllt. Die Scheiben können dabei thermisch vorgespannte Glasscheiben sein. Das Brandschutzglas muss nicht zwingend aus Glas bestehen, es kann auch einen geeigneten Kunststoff aufweisen.
[0034] Als weitere Alternative kann das Brandschutzglas als Einscheiben-Sicherheitsglas, gegebenenfalls mit Beschichtung, ausgebildet sein.
[0035] Der Rahmen kann mindestens zwei thermisch getrennte Profile aufweisen, wobei die thermisch getrennten Profile insbesondere als Aluminiumprofile ausgestaltet sein können. Die thermisch getrennten Profile können wie der Rahmen selbst verschiedene Materialen wie beispielsweise Stahl, Aluminium, Kunststoff oder Holz aufweisen. Sie können auf verschiedene Weise ausgestaltet sein, um die Aufnahme für das Brandschutzglas zu bilden.
[0036] Weitere bevorzugte Ausführungsformen gehen aus den abhängigen Patentansprüchen hervor.
[0037] Im Folgenden wird der Erfindungsgegenstand anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen, welche in der beiliegenden Zeichnung dargestellt sind, näher erläutert. Es zeigt schematisch:
Claims (12)
1. Brandschutzbauteil (1), aufweisend mindestens einen Rahmen (3) und mindestens ein Brandschutzglas (2), wobei das Brandschutzglas (2) in einer Aufnahme (12) des Rahmens (3) gehalten ist, so dass stirnseitig des Brandschutzglases (2) ein Falzraum (14) bleibt, wobei der Rahmen (3) mindestens zwei thermisch getrennte Profile aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Brandschutzglas (2) mit einem Klebstoff (10) in der Aufnahme fixiert ist.
2. Brandschutzbauteil (1) gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die thermisch getrennten Profile Aluminiumprofile sind.
3. Brandschutzbauteil (1) gemäss einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Brandschutzbauteil (1) eine im Brandfall aufschäumbare Dichtung (11) stirnseitig des Brandschutzglases (1) aufweist, so dass die aufgeschäumte Dichtung einen durch den Falzraum (14) gebildeten Durchgang mindestens teilweise verschliesst.
4. Brandschutzbauteil (1) gemäss einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff (10) mindestens einen Randbereich des Brandschutzglases (2) in der Aufnahme (12) fixiert.
5. Brandschutzbauteil (1) gemäss Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff (10) zwei gegenüberliegende Randbereiche des Brandschutzglases in der Aufnahme (12) fixiert.
6. Brandschutzbauteil (1) gemäss Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff (10) das Brandschutzglas (2) vollumfänglich in der Aufnahme (12) fixiert.
7. Brandschutzbauteil (1) gemäss einem der Ansprüche 3-6, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff (10) im Brandfall mindestens auf der brandabgewandten Seite durch die im Brandfall aufschäumbare Dichtung geschützt ist.
8. Brandschutzbauteil (1) gemäss einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Brandschutzglas (2) eine Brandschutzglasscheibe, eventuell mit einer Beschichtung, ist.
9. Brandschutzbauteil (1) gemäss einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass das Brandschutzglas (2) eine Verbund-Brandschutzscheibe oder eine Isolier-Brandschutzscheibe ist.
10. Brandschutzbauteil (1) gemäss einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass das Brandschutzglas (2) einen Verbund mit mindestens einer zwischen zwei Scheiben (20) angeordneten Brandschutzschicht (21) aufweist.
11. Brandschutzbauteil (1) gemäss einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei thermisch getrennten Profile durch mindestens einen Verbindungssteg (13) miteinander verbunden sind.
12. Brandschutzbauteil (1) gemäss Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungssteg (13) einen Kunststoff aufweist.
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