DE102005049788B4

DE102005049788B4 - Intumeszierende Brandschutzplatte

Info

Publication number: DE102005049788B4
Application number: DE200510049788
Authority: DE
Inventors: Karl Zimmermann; Thomas Berghaus; Lars Volkmer
Original assignee: KARL ZIMMERMANN GmbH
Current assignee: KARL ZIMMERMANN GmbH
Priority date: 2005-10-18
Filing date: 2005-10-18
Publication date: 2010-05-20
Anticipated expiration: 2025-10-19
Also published as: DE102005049788A1

Abstract

Intumeszierende Brandschutzplatte bestehend aus
a) einem Kern aus Polyurethan (4) und einem intumeszierenden Gemisch, wobei das intumeszierende Gemisch wenigstens ein Cyanursäurederivat, wenigstens ein Zuckerpolyol, wenigstens ein Ammoniumpolyphosphat, wenigstens einen Blähgraphit und Aluminiumhydroxid umfasst, und wobei das intumeszierende Gemisch homogen im Polyurethan verteilt ist, und
b) wenigstens zwei brennbaren, außen angeordneten Deckschichten (1) aus Papier, Pappe und/oder Karton und wobei die Deckschichten nicht mittels eines Klebers mit dem Kern verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine intumeszierende Brandschutzplatte sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.
Brandschutzplatten werden im Wesentlichen im präventiven Brandschutz als Konstruktionselement und Verkleidungselement eingesetzt, wobei diese mit weiteren Eigenschaften wie Schallschutz, Wärme-/Kälteisolation und/oder Schwingungsdämpfung ausgestattet sein können. Insbesondere werden Brandschutzplatten als Abschottungen, Luftkanäle, Trennwände, Doppelböden, Ständerböden, Installationskanäle, Schachtwände, Unterdecken, Einhausungen und Auskleidungen verwendet.
Brandschutzplatten können in verschiedensten Einsatzgebieten Anwendung finden, wie im Baugewerbe, in Industrieanlagen, im Schiffsbau, in Nutzfahrzeugen, im Flugzeugbau und im Schienenverkehrswesen.
Als Mindestanforderungen hinsichtlich behördlicher Nachweise, die Brandschutzplatten erfüllen müssen, gelten die Brandschutzanforderungen nach DIN/EN/ASTM z. B. Klassifizierung nach Feuerwiderstandsdauer, die Verhinderung von Brandübertritt und Rauchgasausbreitung. Montagefreundlichkeit, Sauberkeit bei Einbau, geringes Gewicht, Flexibilität und einfache Schneidbarkeit sind weitere wichtige Kriterien einer praxisgerechten Brandschutzplatte.
In den oben aufgezählten Bereichen kommen folgende Systeme momentan zum Einsatz

– Mineralwolle ggf. mit Beschichtung intumeszierend und nicht intumeszierend (Plattenformat)
– Polyurethan (Stein, Stopfen etc.)
– nicht intumeszierende Kunststoff-Brandschutzplatten
– intumeszierende Kunststoff-Brandschutzplatten mit Metalldeckschicht
– Mineralische Platten wie Kalziumsilikat (Platten), Gipskarton, Schaumbeton und Vermiculit
– Metall

So ist beispielsweise in DE 100 42 580 A1 (Hilti AG) eine flexible Brandschutzplatte mit einer Kunststoffmatrix und anorganischem Füllstoff, sowie deren Verwendung zum Brandschutz offenbart. Der grobkörnige anorganische Füllstoff umfasst bevorzugt Körner aus einem geschäumten mineralischen Material, beispielsweise Körner aus Bimsstein, Gasbeton, Wasserglasschaum, Geopolymeren, Sepiolith, Flugasche, Gips, geschäumtem Blähton, Perlite und/oder Vermiculit, oder aber auch Hohlkügelchen aus silikatischem Material oder Glas.
Auch wenn diese Brandschutzplatten bereits eine gute Isolation, geringe Dichte, gute Dämmung und hohe Stabilität im Brandfall zeigen, haben diese jedoch ein eingeschränktes Brandschutzvermögen wegen fehlender Intumeszenz, keine leichte Schneidbarkeit mit einem Cuttermesser speziell bei Rundungen und zeigen insbesondere keine Flexibilität wegen des hohen Anteils an anorganischem Füllstoff.
Außerdem ist aus US 4,467,577 A (3M) eine intumeszierende Verbundstruktur bekannt, die Feuer hemmende Materialien mit daran auflaminierten rückhaltenden Schichten umfasst, um die beim Erhitzen des laminierten intumeszierenden Verbundstoffs gebildete feuerfeste Carbonschicht formstabil zu kontrollieren. Die während der Intumeszenzreaktion gebildete Carbonschicht wird in einer Richtung gebenden Weise gebildet, wodurch bewirkt wird, dass möglicherweise vorhandene Hohlräume optimal ausgefüllt werden. Die rückhaltenden Schichten müssen somit im Brandfall erhalten bleiben, um die Ausbreitung des intumeszierenden Materials zu kontrollieren.
Auch wenn die intumeszierende Verbundstruktur eine sehr hohe Stabilität und im Brandfall statische Belastbarkeit zeigt, ist diese Verbundstruktur wegen der rückhaltenden Schichten und einem sehr zähen Kernmaterial nicht flexibel, hat eine schlechte Wärmeisolation, ist nur mit Spezialwerkzeug schneidbar, hat eine hohe Dichte und Intumeszenz kann nur lateral stattfinden. Ein Verschließen der Öffnungen ist somit zwar möglich, die Bildung einer schützenden Carbonschicht zur Verstärkung der Isolationswirkung bleibt jedoch aus.
WO 2005/003479 A2 offenbart eine Bauverbundplatte, umfassend einen Kern mit einem Paar Hauptflächen, wobei der Kern ein intumeszierendes Material umfasst oder wobei eine intumeszierende Verkleidung auf mindestens eine der Flächen direkt aufgebracht ist.
Bevorzugt wird eine Gipsplatte oder eine andere äußere Verkleidung aufgebracht, die die intumeszierende Umhüllung bedeckt.
Diese Verbundplatte zeigt somit wegen der stabilen äußeren Verkleidung eine wünschenswerte Stabilität, hat jedoch eine hohe Dichte und ist nur mit Spezialwerkzeug schneidbar.
DE 196 52 352 A1 offenbart brandgeschützte Verbundsysteme, enthaltend eine Schaumstoffschicht zwischen zwei Wandflächen, wobei die Schaumstoffschicht an den Rändern, an der Oberfläche und/oder im Inneren als Raumteiler mit Profilen, Gittern oder Netzen versehen ist, welche mit einer intumeszierenden Masse getränkt, beschichtet oder auf andere Weise in Kontakt gebracht sind oder im Wesentlichen aus einem intumeszierenden Verbundmaterial besteht. Unter Verbundsystemen mit einer Schaumstoffschicht zwischen zwei Bandflächen gemäß DE 196 52 352 A1 sollen alle Bausysteme verstanden werden, in denen Schaumstoffschichten durch Wände oder Deckschichten vom Außenraum abgetrennt sind.
Diese Verbundsysteme sind wiederum durch den Einbau zwischen zwei Wandflächen nicht flexibel und nur mit Spezialwerkzeug zu bearbeiten.
DE 36 22 897 A1 offenbart eine Brand- und Schallschutzkassette, bestehend aus einer oder mehreren Intumeszenzbrandschutzbahnen und einer oder mehreren Schallschutzbahnen, dadurch gekennzeichnet, dass die an sich brennbaren Brand- und Schallschutzbahnen von einer nicht brennbaren Umhüllung umgeben werden, die im Brandfall die Verfüllung der Hohlräume der Schallschutzbahnen mit stabilisiertem Thermoschaum ermöglicht (siehe Anspruch 1 von DE'897 ).
Diese Brand- und Schallschutzkassette ist wiederum nicht flexibel und nur mit Spezialwerkzeug bearbeitbar.
DE 199 21 037 A1 offenbart eine zurichtbare Schnellbau- und Schaltafel in Sandwich-Struktur, aus einem Kernmaterial, das stauch- und scherfest ist und beidseitig mit einer zugfesten Außenschicht beschichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Außenschichten mit einem Klingen-Handwerkzeug entsprechend der gewünschten Zurichtung durchtrennbar ist, das Kernmaterial, in etwa der Schnittkante folgend, sauber abbrechbar ist und mindestens die andere Außenschicht nach Abknicken sauber abbrechbar ist. Das Kernmaterial kann aus Hartschäumen, Balsa-Hirnholzscheiben, Kork oder gebundenem, faserigen und/oder kernigem Material bestehen.
Diese Schnellbau- und Schaltafel zeigt somit keinerlei Brandschutz.
DE 199 04 982 A1 offenbart plattenförmige Wandelemente für eine Wandkonstruktion, umfassend ein erstes Deckblech und ein zweites Deckblech und ein zwischen einander zugewandten Innenseiten der Deckbleche angeordnetes Füllmaterial, sowie die zugehörige Wandkonstruktion.
Dieses Wandelement ist wegen der Verwendung von Deckblechen daher wiederum nicht flexibel, nur mit Spezialwerkzeug bearbeitbar und hat keine Brandschutzeigenschaften.
DE 35 24 332 A1 offenbart eine Brandschutzplatte, bestehend aus A) einer Kernschicht aus einem offenzelligen Material A₁, das zumindest teilweise mit einer Masse A₂ imprägniert ist, die im Brandfall aufbläht, und B) stabilen Deckschichten, wobei das offenzellige Material A₁ überwiegend organischer Natur ist, und die Masse A₂ überwiegend im Inneren der Kernschicht imprägniert ist.
Die Brandschutzplatte ist wiederum wegen der stabilen Deckschichten nicht flexibel und nur mit Spezialwerkzeug bearbeitbar.
DE 41 37 241 A1 betrifft ein als „Sandwichelement” ausgebildetes, dünnwandiges Schall- und Feuerschutzelement, bestehend aus einem äußeren Mantel und einem zwischen den Mantelteilen zur Aufnahme von Feuerschutzmittel dienendem Hohlraum, der durch Distanzelemente bestimmt ist. Der Grundaufbau des Schall- und Feuerschutzelements besteht aus einem Mantel, der beispielsweise aus Stahlblech oder Aluminiumblech geschaffen ist. In dem Hohlraum können dann Hemm-/Dämmmaterialien, wie Steinwolle, Glaswolle, Schaummaterial etc. in flüssiger oder fester Form eingebracht werden.
Dieses Sandwichelement ist daher wiederum wegen des Mantels aus Stahlblech oder Aluminiumblech und der in den Hohlraum eingefüllten Materialien nicht flexibel und nur mit Spezialwerkzeug bearbeitbar.
Außerdem sind Mineralwollplatten mit geringer Dichte kommerziell erhältlich, die leicht schneidbar sind, in Kombination mit einem Anstrich der Frontansicht über gute Brandschutzeigenschaften verfingen und relativ kostengünstig sind, jedoch im Brandfall nicht intumeszieren, außer der Anstrich ist intumeszierend. Die Montage ist wegen der starken Faserbildung beim Schneiden oder Reißen unangenehm und wegen des notwendigen Anstrichs der gesamten Ansichtsfläche unsauber. Zu beachten ist eine Mindestdicke des Anstrichs und ein mögliches Sicherheitsrisiko bei Unterschreiten der Dicke. Fugen und Zwickel müssen mit Brandschutzmasse zwecks Rauchgasdichtigkeit abgedichtet werden. Die Plattenformate lassen bei geringer Belegung der Öffnung einen schnellen Verschluss zu. Die Wiederbelegbarkeit oder Nachbelegbarkeit, d. h. die Möglichkeit, ein bestehendes Schottsystem zu zerlegen, weiteres Belegungsmaterial, wie Kabel, Rohre, Trassen oder Ähnliches, durchzuführen und die Öffnung mit dem selben Schottmaterial wieder zu verschließen, ist möglich.
Des Weiteren werden Mineralwollplatten mit einer aufkaschierten Deckschicht, beispielsweise einer Aluminiumfolie oder einer dünnen Blechplatte als Konstruktionselement zur Umkleidung von Lüftungskanälen, Schaltschränken oder Ähnlichem in der Praxis eingesetzt.
Kommerziell eingesetzt wird weiterhin weicher Brandschutzschaum aus Polyurethan (PUR) mit geringer Dichte, sehr guter Schneidbarkeit, sehr guten Brandschutzeigenschaften, starker Intumeszenz, allerdings mit einem hohen Preis. Diese PUR-Brandschutzprodukte werden in Stein-, Stopfenform oder als Montageschaum eingesetzt. Sie sind sehr montagefreundlich, flexibel, passen sich an Rohre und Kabel an und sind sehr sauber zu verarbeiten. Zwickel und Fugen werden zwecks Rauchgasdichtigkeit mit einer Brandschutzmasse abgedichtet. Die Wiederbelegbarkeit des Systems ist wegen der herausnehmbaren und wieder einsetzbaren Steine/Stopfen sehr gut.
Auf dem Mark erhältlich sind außerdem nicht intumeszierende Kunststoffplatten. Es handelt sich dabei um eine Brandschutzplatte mit geringer Dichte. Sie lässt sich wegen ihrer Härte vergleichsweise schlecht schneiden, die Brandschutzeigenschaften sind an die Anforderungen in den USA angepasst und somit hinsichtlich Stabilität (Wasserstrahltest) sehr gut, jedoch in Bezug auf die Temperaturbeständigkeit relativ schlecht. Das Preisniveau liegt zwischen PUR und Mineralwolle. Die Montage ist wegen der Harte der Platte und der mäßigen Schneidbarkeit eingeschränkt. Ein sehr passgenaues Schneiden des Materials mit einem Messer ist schwierig, aber notwendig. Fugen und Zwickel werden mit Putty (knetbare Brandschutzmasse) abgedichtet. Die Plattenformate lassen bei geringer Belegung der Öffnung einen schnelleren Verschluss zu, ein zweilagiger Einbau ist notwendig. Eine Wiederbelegbarkeit ist wegen der Harte des Materials und der schlechten Schneidbarkeit stark eingeschränkt.
Kommerziell erhältlich sind des Weiteren intumeszierende Platten mit Metalldeckschicht. Es handelt sich dabei um eine Brandschutzplatte mit sehr hoher Dichte. Die Ursache für die hohe Dichte ist eine Metallummantelung, die der Platte eine sehr hohe Stabilität für den in den USA geforderten Wasserstrahltest verleiht. Sie ist nur unter Aufwand mit speziellen Werkzeugen schneidbar, die Brandschutzeigenschaften sind auf US-Standards abgestimmt, sie intumesziert im Brandfall und liegt preislich zwischen Mineralwolle und PUR. Die Montage ist wegen der Metallschicht sehr aufwendig, eine Wiederbelegung nur schwer möglich.
In der Praxis werden auch mineralische Platten eingesetzt. Es handelt sich dabei um Brandschutzplatten, welche aus mineralischen Baustoffen hergestellt werden. Eingesetzt werden diese zur Beplankung von Ständerwänden, Umhausungen sowie Auskleidungen, Errichtung von Luft- und Installationskanälen sowie Unterdecken. Diese sind nicht brennbar bzw. schwer entflammbar, haben ein hohes Gewicht, sind nur mit speziellem Werkzeug schneidbar und kostengünstig.
In Europa müssen Brandschutzsysteme den Brandschutzanforderungen der DIN/EN genügen, welche im Wesentlichen eine Temperaturweiterleitung von Feuerseite nach Luftseite um max. 180 K an definierten Stellen erlaubt. Zusätzlich muss gewährleistet werden, dass Feuer und Rauchgase nicht durchtreten können.
In den USA müssen Brandschutzsysteme den Brandschutzanforderungen der UL nach u. a. ASTM-Norm genügen. Im Gegensatz zu Europa findet in den USA eine Unterteilung der Prüfung in ein F-Rating und ein T-Rating statt. Das F-Rating legt keinen Wert auf Temperaturen, sondern definiert mit Hilfe eines sog. Wasserstrahltests die Stabilität des Brandschutzsystems nach einem Brand. Das T-Rating berücksichtigt zusätzlich eine Temperaturweiterleitung ähnlich dem europäischen System. Zusätzlich muss gewährleistet werden, dass Feuer und Rauchgase nicht durchtreten können.
Außerdem ist aus DE 35 24 332 A1 eine Brandschutzplatte bekannt, die mit zwei Deckschichten aus Holz, gebundenen Holzwerkstoffen, Metall, Kunststoffen, Glas, Keramik oder faserarmierten Massen ausgestattet ist, die mit Klebern auf den Kern aufgeklebt sind, wobei der Kern aus Polyurethan und einem intumeszierenden Gemisch besteht.
Wie vorstehend dargelegt, haben alle bekannten Systeme einen oder mehrere gravierende Nachteile wie schlechte Schneidbarkeit, hohes Gewicht, sehr unangenehme Montage durch Faserbildung und/oder starke Staubentwicklung, schlechte Wiederbelegbarkeit, hoher Preis, schwierige Herstellung, fehlende Flexibilität, geringe statische Belastbarkeit und aufwändiges Beschichten.
Ausgehend von der DE 35 24 332 A1 liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Brandschutzplatte zur Verfügung zu stellen, die leicht bearbeitbar bzw. schneidbar ist, ein niedriges Gewicht hat, einfach zu montieren ist, eine gute Wiederbelegbarkeit hat, kostengünstig und einfach herstellbar ist und eine hohe Flexibilität bei gleichzeitiger statischer Belastbarkeit hat. Weiterhin soll ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Brandschutzplatte zur Verfügung gestellt werden.
Die Lösung der Aufgabe ist eine Brandschutzplatte gemäß dem Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 17. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen enthalten.
Der Kern aus Polyurethan kann aus jedem geeigneten Polyol und Polyisocyanat, gegebenenfalls unter Verwendung üblicher Katalysatoren und weiterer üblicher Hilfsstoffe, wie Aminkatalysatoren, Stabilisatoren und/oder Kettenverlängerer, hergestellt werden. Als Polyisocyanate sind beispielsweise aliphatische, cycloaliphatische, araliphatische, aromatische und/oder heterocyclische Polyisocyanate verwendbar, wie in EP 0 400 402 A1 beschrieben. Bevorzugt sind die technisch leicht zugänglichen Polyisocyanate, wie das 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat, 2,4- und 2,6-Toluylendiisocyanat, insbesondere bevorzugt 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat, sowie beliebige Gemische dieser Isomeren.
Als Polyole werden bevorzugt solche mit einem Molekulargewicht M_w von 100 bis 10000 verwendet, insbesondere mit 2 bis 8 Hydroxylgruppen, insbesondere bevorzugt Polyetherpolyol.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird der Kern aus Polyurethan unter Verwendung von 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat und Polyetherpolyol hergestellt.
Das im Kern homogen verteilte intumeszierende Gemisch umfasst wenigstens ein Cyanursäurederivat, wenigstens ein Zuckerpolyol, wenigstens ein Ammoniumpolyphosphat, wenigstens einen Blähgraphit und Aluminiumhydroxid.
Unter Cyanursäurederivaten im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind Cyanursäure und/oder deren Derivate zu verstehen; dies sind Verbindungen, die sich von Cyanursäure oder Isocyansäure ableiten lassen. Solche sind z. B. Cyanamid, Dicyanamid, Dicyandiamid, Guanidin und dessen Salze, Biguanid, Melamincyanurat, Cyansäuresalze und Cyansäureester und -amide. Besonders bevorzugt ist Cyanursäureamid (Melamin).
Die Cyanursäure bzw. das Cyanursäurederivat hat in dem intumeszierenden Gemisch die Funktion, als Gasbildner zu wirken und zersetzt sich im Brandfall zu nichtbrennbaren Gasen. Dies führt zu einem Aufblähen der entstehenden Kohlestrukturen, was zu Intumeszenz führt. Technisch wird Melamin durch Erhitzen von Dicyanamid in flüssigem Ammoniak auf etwa 220°C bei 50 bis 60 bar gewonnen.
Unter Zuckerpolyolen im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind Polyole zu verstehen, die durch Reduktion von vier bis sechswertigen Monosacchariden entstehen. Das wenigstens eine Zuckerpolyol ist bevorzugt ein 4- bis 6-wertiger Alkohol. Insbesondere bevorzugt hat das Zuckerpolyol 3 bis 8 Kohlenstoffatome und 4 bis 6 OH-Gruppen. Das wenigstens eine Zuckerpolyol ist bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Threit, Erythrit, Pentaerythrit, Arabit, Aldonit, Xylit, Sorbit, Mannit, Dulcit, Formit, und Gemischen davon, insbesondere Pentaerythrit. Das Zuckerpolyol enthält somit bevorzugt außer C-, H- und O-Atomen keine weiteren Heteroatome, insbesondere ist kein phosphorhaltiges Zuckerpolyol enthalten.
Das Zuckerpolyol dient in dem intumeszierenden Gemisch als Kohlenstofflieferant, wobei die OH-Gruppen im Brandfall mit Säuregruppen reagieren können. Technisch wird Pentaerythrit aus Acetaldehyd und Formaldehyd in einer aldolartigen Addition zu Trimethylolacetaldehyd und nachfolgender Reduktion hergestellt.
Das wenigstens eine Ammoniumpolyphosphat ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist ein Ammoniumsalz der verschieden Polyphosporsäuren, beispielsweise der Metaphosphorsäure, der Orthophosphorsäure oder höher kondensierter Phosphorsäuren, die in der Regel als Gemisch vorliegen. Bevorzugt ist somit das wenigstens eine Ammoniumpolyphosphat ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Ammoniummetaphosphorsäure, -orthophosphorsäure, Ammoniumsalzen von höher kondensierten Phosphorsäuren und Gemischen davon.
Das Ammoniumpolyphosphat dient in dem intumeszierenden Gemisch als Säurelieferant, wobei im Brandfall Phosphorsäure entsteht, die mit dem Polyol einen Ester bilden kann und damit die Bildung eines Karbonschaums bewirkt. Technisch wird Ammoniumpolyphosphat durch Erhitzen von Ammoniumphosphat hergestellt.
Als der wenigstens eine Blähgraphit kommen beispielsweise bekannte Einlagerungsverbindungen von Wasser, Schwefelsäure, Salpetersäure, Essigsäure, Lewissäuren und/oder sonstigen starken Säuren in Graphit in Frage. Diese werden auch als Graphitsalze bezeichnet. Bevorzugt sind erfindungsgemäß Blähgraphite, die bei Temperaturen von beispielsweise 100 bis 350°C unter Aufblähen charakteristische gasförmige Substanzen, wie SO₂, SO₃, CO₂, H₂O, NO, oder andere charakteristische gasförmige Substanzen, abgeben. Bevorzugt ist somit der Blähgraphit ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus unmodifiziertem Blähgraphit, Einlagerungsverbindungen von Wasser, Schwefelsäure, Salpetersäure, Essigsäure, Lewissäuren und/oder sonstigen starken Säuren in Graphit und Gemischen davon in Frage.
Der Blähgraphit kann beispielsweise in Form von Blättchen mit einem maximalen Durchmesser im Bereich von 0,01 bis 5 mm, bevorzugter 0,1 bis 5 mm, insbesondere 0,5 bis 3 mm und/oder 0,03 bis 3 mm vorliegen.
Der wenigstens eine Blähgraphit hat bevorzugt eine Korngröße im Bereich von wenigstens etwa 10 μm, bevorzugter von etwa 10 bis etwa 5000 μm, bevorzugter von etwa 10 μm bis etwa 2000 μm, insbesondere etwa 10 bis etwa 1500 μm. Bevorzugt hat der Blähgraphit eine Korngrößenverteilung d₅₀ = 44 μm und/oder d_17,5 < 300 μm und d_82,5 größer/gleich 300 μm. Für die vorliegende Erfindung geeignete Blähgraphite sind im Handel erhältlich.
Der Blähgraphit hat in dem intumeszierenden Gemisch den Zweck, als Krustenbildner und -stabilisator zu wirken. Durch mehr oder weniger starkes Aufblähen des Graphits entsteht eine lockere und gut isolierende bis dichte und hohe Stabilität verleihende Struktur. Dadurch ist Blähgraphit maßgeblich für die Brandschutzwirkung verantwortlich.
Aluminiumhydroxid kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung synthetisch durch Fällen aus Aluminiumsalzlösung mit Ammoniak oder Alkalihydroxid und nachfolgendem Trocknen hergestellt werden. Aluminiumhydroxid ist auch als mineralisches Produkt (z. B. Tonerde) erhältlich.
Aluminiumhydroxid ist in dem intumeszierenden Gemisch als Flammschutzmittel wirksam. Im Brandfall spaltet sich Wasser ab und entzieht der Umgebung Energie. Durch die Verdampfung des Wassers tritt eine Verdrängung des Sauerstoffs im Gasraum ein.
Insbesondere bevorzugt umfasst das intumeszierende Gemisch Melamin, Pentaerythrit, Amoniumpolyphosphat, Blähgraphit und Aluminiumhydroxid und besteht in einer besonders bevorzugten Ausführungsform daraus. Bevorzugt ist das intumeszierende Gemisch halogenfrei.
Unter einer homogenen Verteilung des intumeszierenden Gemischs im Kern aus Polyurethan im Sinne der Erfindung wird eine annähernd gleichmäßige Verteilung des intumeszierenden Gemischs im gesamten Volumen des Kerns verstanden. So ist beispielsweise bevorzugt die Abweichung der Konzentration an intumeszierenden Gemisch im Kern pro 1 cm³ im Vergleich zu dem selben Volumen an anderer, bevorzugter an jeder anderen Stelle des Trägers ≤ (kleiner/gleich) 20%, bevorzugter ≤ (kleiner/gleich) 10%, bevorzugter ≤ (kleiner/gleich) 5%, insbesondere ≤ (kleiner/gleich) 1%.
Der Kern der erfindungsgemäßen Brandschutzplatte umfasst bevorzugt etwa 10 bis etwa 98 Gew.-%, bevorzugter etwa 30 bis etwa 65 Gew.-% des intumeszierenden Gemischs und etwa 2 bis 90 Gew.-%, bevorzugter etwa 35 bis etwa 70 Gew.-% Polyurethan, bezogen auf das Gesamtgewicht des Kerns. Bevorzugt sind gegebenenfalls etwa 0 bis etwa 10 Gew.-% Hilfsstoffe, bezogen auf das Gesamtgewicht des Kerns, anwesend.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das intumeszierende Gemisch 0,025 bis 90 Gew.-% Cyanursäurederivat, 0,025 bis 90 Gew.-% Zuckerpolyol, 0,025 bis 90 Gew.-% Amoniumpolyphosphat, 0,025 bis 90 Gew.-% Blähgraphit und 0,025 bis 90 Gew.-% Aluminiumhydroxid.
Hilfsstoffe können beispielsweise handelsübliche Benetzungsmittel, Entschäumer, Konservierungsmittel, Lösungsmittel, Farbpigmente, Verdickungsmittel, Thixotropierungsmittel, Zellregulatoren, Zellstabilisatoren, Katalysatoren, Trocknungsmittel und/oder Treibmittel sein.
Bevorzugt hat der Kern eine Dichte von etwa 50 g/dm³ bis etwa 400 g/dm³, insbesondere etwa 100 g/dm³ bis etwa 400 g/dm³. Insbesondere bevorzugt hat der Kern 25 Vol.-% bis 94 Vol.-% Hohlräume in Form von Blasen, wobei die Blasen bevorzugt einen mittleren Durchmesser von etwa 0,1 mm bis 5 mm haben. Dies bedeutet, dass im Kern – abgesehen von der sich durch die Herstellung des Polyurethans bildenden Schaumstruktur – bevorzugt keine weiteren Hohlräume vorgesehen werden. Des Weiteren ist der Kern aus Polyurethan bevorzugt faserfrei.
Der Kern aus Polyurethan hat im Brandfall die Funktion, eine sehr starke Intumeszenz und daraus resultierende Isolation der Belegungsmaterialien zu gewährleisten. In eingebautem Zustand sorgt der Kern aus Polyurethan für eine geringe Dichte, gute Schneidbarkeit, Faserfreiheit, Flexibilität und Komprimierbarkeit.
Des Weiteren umfasst die erfindungsgemäße Brandschutzplatte wenigstens zwei brennbare, außen angeordnete Deckschichten. Bevorzugt umfasst die erfindungsgemäße Brandschutzplatte zwei Deckschichten aus demselben Material, es kann jedoch auch eine Deckschicht aus einem und die andere Deckschicht aus einem davon verschiedenen Material sein.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet brennbar im Allgemeinen die chemische Eigenschaft des Materials, mit Sauerstoff unter Freisetzung von Licht- oder Wärmeenergie zu reagieren. Das Material der Deckschichten umfasst somit eine organische Substanz, die bei Prüftemperaturen von bis zu 100°C keine Brandbarriere darstellt, sondern durch Verbrennung ihre ursprüngliche Form verliert. Insbesondere bevorzugt ist das brennbare Material ein Material der Baustoffklassen B1, schwer entflammbar, und/oder B2, normal entflammbar, bestimmt nach DIN 4102-1 1998-05 Brandverhalten von Bauteilen und Baustoffen, Teil 1, Baustoffe.
Die Deckschichten bestehen aus Papier, Pappe und/oder Karton. Unter „Papier” im Sinne der vorliegenden Beschreibung wird ein flächiger, im Wesentlichen, z. B. 60 bis 95%, aus Fasern vorwiegend pflanzlicher Herkunft bestehender Werkstoff verstanden, der durch Entwässerung einer Faserstoffaufschwemmung auf einem Sieb gebildet wird. Dabei entsteht ein Faserfilz, der anschließend verdichtet und getrocknet wird. Bevorzugt umfasst Papier im Sinne der vorliegenden Erfindung Fasern, Hilfsstoffe und Wasser. Neben pflanzlichen Fasern aus Zellstoff, Holzstoff (Holzschliff) und Hadern (z. B. Baumwolle, Hanffasern) können tierische, mineralische oder synthetische Fasern anwesend sein. Die Herstellung kann in an sich bekannter Weise erfolgen.
Papiere mit etwa 150 bis 600 g/m² werden im Sinne der vorliegenden Erfindung als Karton, Papiere mit mehr als 600 g/m² als Pappe bezeichnet.
Insbesondere bevorzugt sind die Deckschichten direkt auf jeweils einer Seite des Kerns angeordnet, d. h. ohne weitere Zwischenschichten.
Bevorzugt hat die erfindungsgemäße Brandschutzplatte eine Dicke von etwa 10 bis etwa 100 mm, bevorzugter etwa 25 bis 35 mm.
Die Deckschichten der erfindungsgemäßen Brandschutzplatte haben bevorzugt jeweils eine Dicke von etwa 0,2 bis 5 mm, bevorzugter von etwa 0,5 bis etwa 1,5 mm, insbesondere von etwa 0,9 bis etwa 1,1 mm falls das Material der Deckschichten Papier, insbesondere Pappe oder Karton, ist. Die Dicke der Deckschichten in Kombination mit der Brennbarkeit der Deckschichten ermöglicht es, dass die Deckschichten zwar während der Bearbeitung und des Einbaus eine ausreichende Stabilität der Brandschutzplatte gewährleisten, jedoch im Brandfall abbrennen, um die brandschützende Wirkung des Kerns zu gewährleisten. Dabei lassen sich wesentliche Produktvorteile überraschenderweise durch den Einsatz von brennbaren Materialien, wie Pappe, als Deckschichten erzielen.
Die Deckschichten der erfindungsgemäßen Brandschutzplatte haben die Funktion, im Brandfall und nach dem Brand eine sehr hohe Stabilität zu gewährleisten. Dies ist besonders im Hinblick auf den in USA zum Standardprüfumfang gehörenden Wasserstrahltest wichtig. Des Weiteren dienen die Deckschichten der Komprimierung und Stabilisierung der Carbonschicht während und nach dem Brand.
Im eingebauten Zustand haben die Deckschichten die Funktionen, eine ausreichende Stabilität für die Montage der Brandschutzplatten sowie zum sicheren Verschluss der Wandöffnung z. B. durch Schrauben trotz weichen PUR-Systems zu gewährleisten und die Witterungsbeständigkeit zu steigern. Vorteilhaft ist außerdem die Möglichkeit, die Deckschichten zu bedrucken, zu beschichten, anzustreichen und/oder zu verkleiden, um die Brandschutzplatte in die Umgebungsarchitektur zu integrieren.
Die erfindungsgemäße Brandschutzplatte hat, unabhängig voneinander, bevorzugt ein Biegemodul E_f von höchstens 100 MPa, bevorzugter von etwa 5 bis 70 MPa, insbesondere etwa 20 bis 50 MPa, besonders bevorzugt etwa 20 bis 40 MPa, eine maximale Biegespannung –fM von höchstens 6 MPa, bevorzugter etwa 0,01 bis 1 MPa, insbesondere 0,2 bis 0,6 MPa, Wärmeleitfähigkeit von höchstens etwa 10 [W/mK], bevorzugter etwa 0,01 bis 1 [W/mK], insbesondere etwa 0,05 [W/mK] bis etwa 0,5 [W/mK], eine Luftschalldämmung von mindestens etwa 5 dB, bevorzugter etwa 10 bis etwa 80 dB, insbesondere etwa 20 bis 40 dB, einen Druckverformungsrest von höchstens etwa 20%, bevorzugter etwa 1 bis 15% und/oder eine Feuerwiderstandsdauer von wenigstens etwa 30 min., bevorzugter wenigstens etwa 90 min bestimmt nach DIN 4102-2 1977-09 Brandverhalten von Bauteilen und Baustoffen, Teil 2, Bauteile, Begriffe, Anforderungen und Prüfungen. Insbesondere in dieser Ausführungsform der Brandschutzplatte hat diese im Vergleich zu herkömmlichen Brandschutzplatten überlegene Eigenschaften bezüglich des Einbaus und der Bearbeitung, da diese flexibel und stabil ist, und dennoch leicht.
Das Biegemodul und die maximale Biegespannung werden nach DIN EN ISO 178 2003-06 Bestimmung der Biegeeigenschaften, die Wärmeleitfähigkeit nach DIN 52612-2 1984-06 Wärmeschutztechnische Prüfungen, Teil 2, Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit mit dem Plattengerät; Weiterbehandlung der Messwerte für die Anwendung im Bauwesen, die Luftschalldämmung nach DIN EN 20140-3 1995-05 Akustik-Messung der Schalldämmung in Gebäuden und von Bauteilen, Teil 3, Messung der Luftschalldämmung von Bauteilen in Prüfständen und DIN EN ISO 717-1 1997-01 Akustik-Bewertung der Schalldämmung in Gebäuden und von Bauteilen, Teil 1, Luftschalldämmung und der Druckverformungsrest nach DIN EN ISO 1856 2001-03 Weichelastische polymere Schaumstoffe, Bestimmung des Druckverformungsrests, bestimmt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die erfindungsgemäße Brandschutzplatte zusätzlich c) wenigstens eine Wabenplatte, die zwischen den Deckschichten und dem Kern und/oder im Kern angeordnet ist, umfassen. Insbesondere bevorzugt ist die wenigstens eine Wabenplatte im Kern eingebettet. Bevorzugt sind ein oder zwei Wabenplatten im Kern eingebettet.
Die Wabenplatte besteht bevorzugt aus Papier, insbesondere Pappe und/oder Karton. Die Waben sind bevorzugt sechseckig mit einer Entfernung der parallel liegenden Stege von etwa 5 bis etwa 50 mm, bevorzugt etwa 10 bis etwa 30 mm.
Die Wabenplatte dient zur Steigerung der mechanischen Festigkeit bei der Montage und/oder beim Verschließen von Öffnungen und/oder beim Wasserstrahltest.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die erfindungsgemäße Brandschutzplatte zusätzlich d) wenigstens eine Fasermatte umfassen, die zwischen den Deckschichten und dem Kern und/oder im Kern angeordnet ist. Insbesondere bevorzugt ist die wenigstens eine Fasermatte im Kern eingebettet. Bevorzugt sind ein oder zwei Fasermatten im Kern eingebettet.
Die Fasermatte besteht bevorzugt aus Glasfasern. Dabei sind bevorzugt viele sehr dünne Glasfasern zu einer Faser gebündelt. Der Verlauf der gebündelten Fasern ist maschenförmig (quadratisch) mit einem Abstand von etwa 2 bis etwa 10 mm, bevorzugt etwa 4 bis etwa 6 mm. Das Glasfaserbündel ist bevorzugt nicht rund, sondern lateral breiter als vertikal.
Die Fasermatte dient zur zusätzlichen Steigerung der mechanischen Festigkeit bei der Montage und/oder beim Verschließen von Öffnungen und/oder beim Wasserstrahltest. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform besteht die erfindungsgemäße Brandschutzplatte aus den folgenden Schichten in der genannten Reihenfolge:

A) erste äußere Deckschicht,
B) gegebenenfalls eine erste Fasermatte
C) Kern mit darin gegebenenfalls angeordneter wenigstens einer Wabenplatte
D) gegebenenfalls zweite Fasermatte
E) zweite äußere Deckschicht.

Die erfindungsgemäße Brandschutzplatte besteht aus den folgenden Schichten in der genannten Reihenfolge von 1:

A) erste äußere Deckschicht
C) Kern
E) zweite äußere Deckschicht

Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Brandschutzplatte umfassend die Schritte:

i) Bereitstellen wenigstens zweier Deckschichten, gegebenenfalls wenigstens einer Fasermatte und gegebenenfalls wenigstens einer Wabenplatte,
ii) Einlegen der ersten Deckschicht sowie gegebenenfalls wenigstens einer Fasermatte und gegebenenfalls wenigstens einer Wabenplatte in eine Werkzeugform mit den gewünschten Abmessungen für die Brandschutzplatte,
iii) Hinzufügen eines Polyol-Isocyanat-Gemischs, geeignet zur Herstellung von Polyurethan, sowie eines intumeszierenden Gemisches,
iv) Einlegen gegebenenfalls wenigstens einer Fasermatte (2) und gegebenenfalls wenigstens einer Wabenplatte (3) und der zweiten Deckschicht (1) in eine Werkzeugform mit den gewünschten Abmessungen für die Brandschutzplatte,
v) Verschließen der Werkzeugform, und
vi) Aufschäumen und Aushärten des Polyol-Isocyanat-Gemischs.

Ohne an eine Theorie gebunden sein zu wollen, wird davon ausgegangen, dass die Verwendung eines Kerns aus Polyurethan in Verbindung mit den speziellen Deckschichten zur optimalen Schneidbarkeit der erfindungsgemäßen Brandschutzplatte führt, wobei der Kern keinen statischen Anforderungen gerecht wird. Zum Erreichen der notwendigen Stabilität kommen die beiden, bevorzugt gleichen Deckschichten, beispielsweise aus Pappe, zum Einsatz. Sie sind leicht schneidbar, haben eine hohe Festigkeit bei geringer Dicke und Dichte und führen durch langsames Verbrennen im Brandfall zu einer leichten Kompression der Karbonschicht. Dadurch wird verhindert, dass die ansonsten teilweise sehr lockere Karbonschicht zu Lasten der Brandschutzeigenschaften zerfällt. Die Intumeszenzhöhe wird dabei anders als bei z. B. Metall nur geringfügig vermindert, sodass in Summe (Stabilität und Temperaturweiterleitung, also F-Rating und T-Rating) eine Steigerung der Brandschutzqualität erreicht wird.
Gleiches gilt auch für Phenol- und Melaminharzschaum als Deckschichten. Neben den beiden Deckschichten kann des Weiteren eine im Polyurethanschaum liegende Wabenplatte, beispielsweise aus Papier, insbesondere Pappe und/oder Karton, zum Einsatz kommen. Sie sorgt für zusätzliche Stabilität der Brandschutzplatte als Bauteil und verhindert zudem ein Ablösen der intakten Polyurethanschicht vom sich bildenden Karbonschaum während eines Brandes. Die leichte Schneidbarkeit der Brandschutzplatte wird durch die Wabenplatte, insbesondere, wenn die Wabenplatte aus Papier, insbesondere Pappe und/oder Karton ist, nicht beeinträchtigt. Die geringe Wärmeleitfähigkeit der Wabenplatte aus Papier, insbesondere Pappe und/oder Karton im Vergleich zu z. B. Aluminium und die sehr guten Isolationswerte des Schaums unterstützen zusätzlich zur Karbonschaumbildung durch Schutz der feuerabgewandten Deckschicht die Stabilität der Brandschutzplatte und ermöglichen dadurch das Bestehen der UL-Prüfungen (Wasserstrahltest).
Die erfindungsgemäße Brandschutzplatte ist insbesondere gekennzeichnet durch hohe Flexibilität, leichte Schneidbarkeit (mit Cuttermesser), geringe Dichte (50–400 g/dm³), gute Isolation (0,05 bis 0,5 W/mK), Erfüllung der Brandschutzfunktion (Feuerwiderstandsdauer mindestens S 30, bevorzugter S 90, nach DIN 4102 ff, F-, T-Rating nach ASTM E 119, E 814), gute Schalldämmung (20–40 dB), statische Belastbarkeit (Biegemodul 20–40 MPa), einfaches Herstellverfahren und geringe Kosten.
Die hohe Flexibilität der erfindungsgemäßen Brandschutzplatte hat große Bedeutung wegen deren Anpassungsnotwendigkeit an Belegungsmaterial und Rahmenkonstruktion zur rauchgasdichten Abschottung bei häufig schwierigen örtlichen und baulichen Gegebenheiten.
Die leichte Schneidbarkeit, wie mit Cuttermesser hat große Bedeutung wegen deren Anpassungsnotwendigkeit an Belegungsmaterial und Rahmenkonstruktion zur rauchgasdichten Abschottung bei häufig schwierigen örtlichen und baulichen Gegebenheiten, da mit Cuttermesser nahezu beliebige Schnitte leicht durchgeführt werden können.
Die niedrige Dichte (50–400 g/dm³) hat große Bedeutung wegen geringerer körperlicher Belastung, Kraft- und Zeitersparnis.
Die gute Wärmeisolation (0,05–0,5 W/mK) ist von großer energetischer Bedeutung, da die Brandschutzplatten einen Teil einer Raumtrennung darstellen können und es daher zum Energiesparen wichtig ist, dass eine gute Wärmeisolation gegeben ist.
Eine gute Schalldämmung (20–40 dB) hat eine große Bedeutung für den Komfort, da die Brandschutzplatten einen Teil einer Raumtrennung darstellen können und es daher wichtig sein kann, dass eine gute Schalldämmung gegeben ist.
Eine gute statische Belastbarkeit (Biegemodul 20–40 MPa) kann sogar, wie beispielsweise in den USA zulassungsrelevant sein. In jedem Fall ist eine gute statische Belastbarkeit wünschenswert.
In einer bevorzugten Anwendung der erfindungsgemäßen Brandschutzplatte kann eine Öffnung innerhalb einer beispielsweise 10 cm dicken Wand mit zwei erfindungsgemäßen Brandschutzplatten verschlossen werden. Dazu werden jeweils 3 cm dicke Brandschutzplatten wandbündig montiert, was bedeutet, dass ein 4 cm dicker Luftspalt in der Mitte der Wand bleibt. Dieser hat zusätzlich isolierende Wirkung. Im Schnitt betrachtet, besteht das Brandschutzsystem aus vier Deckschichten, 2 PUR-Kernen und einem Luftspalt (also zwei erfindungsgemäßen Brandschutzplatten und einem Luftspalt). Bei Feuereinwirkung wird die feuerzugewandte Deckschicht, z. B. aus Pappe, bei Prüftemperaturen bis zu 1000°C verbrannt. Die stabilisierende Wirkung der Pappe, die für den Raumabschluss notwendig ist – der Kern ist weich geschäumt und hätte alleine keine raumabschließende Stabilität – geht damit verloren. Der im Kern enthaltene Blähgraphit beginnt ab rund 170°C zu expandieren und bildet mit den restlichen Materialien einen zunächst eher lockeren Carbonschaum. Dieser hat die Funktion, Flammen abzuhalten und die Temperaturweiterleitung zu behindern. Diese Intumeszenzreaktion beginnt an der Feuerseite und zieht sich durch den kompletten Aufbau, sodass auch die zweite und später die dritte Pappschicht verbrennen oder verkohlen und die stabilisierende Wirkung verlieren. Die vierte Pappschicht (an der Luftseite) bleibt am längsten bestehen und sorgt dafür, dass die Carbonschicht nur in Richtung Feuer intumesziert, sie behält ihre stabilisierende Wirkung bei. Dadurch kommt es zu einer Verdichtung des Carbonschaums, es entsteht eine Art Gradient, beginnend mit lockerer Carbonschicht an der Feuerseite bis hin zu dichter und fester Carbonschicht im Inneren der Wand und besonders an der noch existierenden Pappaußenschicht. So kommt es überraschenderweise dazu, dass die brennbaren Außenschichten im Brandfall die Intumeszenz nicht behindern und dennoch für genügende Stabilität zur Gewährleistung des Raumabschlusses und zum Bestehen des Wasserstrahltests in USA sorgen.
1 zeigt eine Skizze einer erfindungsgemäßen Brandschutzplatte im Vertikalschnitt.
2 zeigt eine Skizze einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brandschutzplatte im Vertikalschnitt.
3 zeigt eine Skizze einer weiteren erfindungsgemäßen Brandschutzplatte im Vertikalschnitt.
4 zeigt eine schematisierte Darstellung der Schritte i) und ii) des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Brandschutzplatte.
5 zeigt eine schematisierte Darstellung der Schritte iii) und iv) des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Brandschutzplatte.
6 zeigt eine schematisierte Darstellung der Schritte v) und vi) des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Brandschutzplatte.
In der Ausführungsform nach 1 hat die Brandschutzplatte jeweils eine Deckschicht A) und E) und einen Kern C).
In einer weiteren Ausführungsform nach 2 hat die Brandschutzplatte eine Dicke von 30 mm und weist zwei außen angeordnete Deckschichten aus Pappe 11 auf, die eine Dichte von 500 bis 1300 g/dm³ und jeweils eine Dicke von 1 mm haben. Außerdem hat die Brandschutzplatte einen Kern aus Polyurethan 41 und einem intumeszierenden Gemisch, das gegebenenfalls halogenfrei ist und der Kern hat eine Dicke von 28 mm. In den Kern eingebettet weist die Brandschutzplatte eine Wabenplatte 31 aus Pappe auf, die ein Flächengewicht von 100–500 g/m² und eine Zellweite von 15 mm hat.
In der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Brandschutzplatte nach 3 weist diese zwei außen angeordnete Deckschichten 1 und einen Kern aus Polyurethan 4 mit darin homogen verteiltem intumeszierenden Gemisch auf. Unmittelbar unter den Deckschichten 1 sind jeweils eine Fasermatte 2 in den Kern aus Polyurethan 4 eingebettet. Sich unmittelbar an die Fasermatten 2 anschließend sind außerdem zwei Wabenplatten 3 in den Kern eingebettet.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Brandschutzplatte kann mit einfachen Mitteln durchgeführt werden. Wie in 4 gezeigt, werden nach maßgerechtem Zuschnitt der Deckschichten 1, der Fasermatte 2 und der Wabenplatte 3, diese in der skizzierten Reihenfolge, ggf. ohne die Fasermatte 2 und gegebenenfalls ohne die Wabenplatte 3, in die Werkzeugform eingelegt und anschließend mit einem Polyol-Isocyanat-Gemisch 5 benetzt.
Sofort nach Zugabe und Verteilung des Polyol-Isocyanat-Gemischs 5 werden zunächst die Wabenplatte 3 und/oder die Fasermatte 2 sowie die Deckschicht 1 in der in 5 gezeigten Reihenfolge in die Form gelegt und danach wird die Werkzeugform mit einem Deckel 6 verschlossen, wie 6 zu entnehmen.
Das Polyol-Isocyanat-Gemisch 5 beginnt kurz nach dessen Einfüllung aufzuschäumen, füllt den Raum der Werkzeugform aus und presst die oben liegenden Wabenplatte 3 und/oder Fasermatte 2 und die Deckschicht 1 gegen den Deckel 6. Nach Ende der Aufschäum- und Aushärtezeit kann der entstandene Plattenverbund leicht aus der Form entfernt werden. Die bei der Reaktion zum Polyurethan auftretenden Kräfte sind so gering, dass keine besonderen statischen Anforderungen an die Werkzeugform gestellt werden müssen. Ein bei Polyurethanschäumen übliches Anhaften an der Werkzeugform findet praktisch nur an der sehr geringen, umlaufenden Berührungsfläche statt. Die eingelegte Deckschicht 1 dient bei der Herstellung als Trennmittel. Die Werkzeugform kann zum einfacheren Ablösen der Seitenwand mit Teflon beschichtet werden.
Durch die geometrisch sehr einfache Werkzeugform, unproblematische Entformung durch ein produkteigenes Trennmittel (Deckschichten 1), eine kurze Aufschäum- und Aushärtezeit und die optische Verdeckung eventuell entstandener, brandschutzirrelevanter Unregelmäßigkeiten des technisch sehr anspruchsvoll herzustellenden Polyurethanschaums durch die Deckschichten 1, kann eine sehr hohe Prozesssicherheit mit geringem technischen, zeitlichen und finanziellen Aufwand realisiert werden.
Die erfindungsgemäße Brandschutzplatte zeichnet sich im Wesentlichen aus durch hohe Flexibilität hinsichtlich Montage, leichte Schneidbarkeit, geringes Gewicht, Stabilität im eingebauten Zustand und im Brandfall, statische Belastbarkeit, sehr gutes Brandverhalten im Form von Feuerwiderstandsdauer und durch ein sehr einfaches Herstellungsverfahren.
Die Erfindung wird nunmehr anhand eines Beispiels näher erläutert.
Beispiel 1
Der Aufbau der erfindungsgemäßen Brandschutzplatte (Karl Zimmermann in Tabelle 1) besteht aus zwei Außenschichten aus Pappe, ohne Fasermatte und ohne Wabenplatte, wobei die Plattendicke 30 mm und die Dicke der Außenschichten aus Pappe 1 mm betrug. Die Herstellung erfolgte indem zunächst eine Außenschicht aus Pappe in eine Werkzeugform in zugeschnittener Form eingelegt wurde. Sodann wurde das Gemisch aus Polyisocyanat, Polyol und intumeszierenden Gemisch hinzugefügt und sodann die zweite Außenschicht aus Pappe aufgelegt. Sodann wurde die Werkzeugform verschlossen und das Polyurethan ausreagiert. Dadurch wurde eine erfindungsgemäße Brandschutzplatte mit den in Tabelle 1 genannten Eigenschaften erhalten.
Die Prüfkörper wurden mit einer Bandsäge nach Absprache mit der Prüfanstalt in die entsprechende Form geschnitten. In Vergleich dazu wurden herkömmliche Brandschutzplatten der Firmen 3 M und Hilti getestet, nämlich von 3 M: CS-195+ Composite Sheet und von Hilti: Brandschutzplatte CP 675, wobei die in Tabelle 1 genannten Eigenschaften erzielt wurden.

Die Ergebnisse eines Vergleichs der Eigenschaften der erfindungsgemäßen Brandschutzplatte mit herkömmlichen Brandschutzplatten können der Tabelle 1 entnommen werden. Tabelle 1

Gegenüberstellung attributiver Eigenschaften
Eigenschaft		3 M	Hilti	Karl Zimmermann	Bemerkung
Drei-Punkt-Biegetest DIN EN ISO 178 2003-6	E_f (Biegemodul) [MPa]	709	454	32	Drei-Punkt-Biegetest: Ein Probestreifen der Platte wird auf zwei Punkte gelegt und in der Mitte des Streifens von oben mit einer Kraft gebogen. Gemessen wird die Kraft bei einer Dehnung von 0,25–0,5% und die Maximalspannung.
Drei-Punkt-Biegetest DIN EN ISO 178 2003-6	σ-fm [MPa] max. Biegespannung	5,0	3,3	0,4
Druckverformungsrest [%] DIN EN ISO 1856 2001-03		29	45	6	Die Platten werden um 25% gestaucht und anschließend nach Entspannung die verbleibende Verformung gemessen.
Wärmeleitfähigkeit [W/mK] DIN 52612-2 1984-06		x	x	0,1	Auf einer Plattenseite wird eine Temperatur erzeugt und auf der anderen Seite die T-Steigerung gemessen. Mit Hilfe der Dicke des Probekörpers kann die Wärmeleitfähigkeit berechnet werden.
Luftschalldämmung [dB] in Anlehnung an DIN EN 20140-3 1995-05 DIN EN ISO 717-1 1997-01		x	x	31	Die Brandschutzplatte wird in eine Öffnung montiert, die zwei Räume trennt. In einem Raum steht ein Sender, im anderen ein Empfänger. Die Dämmung des Schalls durch das Probematerial wird bestimmt.

Bei der Biegespannung liegt die Kraft, die zum Verformen der erfindungsgemäßen Brandschutzplatte aufgebracht werden muss, um mehr als eine 10er Potenz geringer als bei herkömmlichen Brandschutzplatten von 3 M und Hilti. Beim Druckverformungsrest zeigt sich, dass die erfindungsgemäße Brandschutzplatte nach Zusammendrücken auf 94% des Ausgangsvolumens zurückgeht, im Vergleich zu 55% bei Hilti und 71% bei 3 M.
Beide Messungen belegen das hohe Maß an Flexibilität der erfindungsgemäßen Brandschutzplatte, die für die Montagefreundlichkeit entscheidend ist.

Claims

Intumeszierende Brandschutzplatte bestehend aus a) einem Kern aus Polyurethan (4) und einem intumeszierenden Gemisch, wobei das intumeszierende Gemisch wenigstens ein Cyanursäurederivat, wenigstens ein Zuckerpolyol, wenigstens ein Ammoniumpolyphosphat, wenigstens einen Blähgraphit und Aluminiumhydroxid umfasst, und wobei das intumeszierende Gemisch homogen im Polyurethan verteilt ist, und b) wenigstens zwei brennbaren, außen angeordneten Deckschichten (1) aus Papier, Pappe und/oder Karton und wobei die Deckschichten nicht mittels eines Klebers mit dem Kern verbunden sind.
Brandschutzplatte nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Kern (4) eine Dichte von etwa 50 g/dm³ bis etwa 400 g/dm³ aufweist.
Brandschutzplatte nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Brandschutzplatte eine Dicke von etwa 10 bis etwa 100 mm hat.
Brandschutzplatte nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Deckschichten (1) jeweils eine Dicke von etwa 0,2 bis etwa 10 mm haben.
Brandschutzplatte nach Anspruch 4, wobei die Deckschichten (1) eine Dicke von etwa 0,5 bis etwa 3,0 mm haben.
Brandschutzplatte nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei diese ein Biegemodul E_f von höchstens 100 MPa aufweist.
Brandschutzplatte nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei diese eine maximale Biegespannung σ-fM von höchstens 6 MPa aufweist.
Brandschutzplatte nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei diese einen Druckverformungsrest von höchstens 20% aufweist.
Brandschutzplatte nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei diese eine Wärmeleitfähigkeit von höchstens etwa 1 [W/mK] hat.
Brandschutzplatte nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei diese eine Luftschalldämmung von mindestens 20 dB aufweist.
Brandschutzplatte nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei diese eine Feuerwiderstandsdauer von wenigstens etwa 30 min., bevorzugter etwa 90 min. aufweist.
Brandschutzplatte nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei diese zusätzlich c) wenigstens eine Wabenplatte (3) umfasst, die zwischen den Deckschichten (1) und dem Kern (4) und/oder im Kern (4) angeordnet ist.
Brandschutzplatte nach Anspruch 12, wobei die Wabenplatte (3) aus Papier, Pappe und/oder Karton besteht.
Brandschutzplatte nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei diese zusätzlich d) wenigstens eine Fasermatte (2) umfasst, die zwischen den Deckschichten (1) und dem Kern (4) und/oder im Kern (4) angeordnet ist.
Brandschutzplatte nach Anspruch 14, wobei die Fasermatte (2) Glasfasern umfasst.
Brandschutzplatte nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei in dem Kern wenigstens eine Wabenplatte (3) angeordnet ist.
Verfahren zur Herstellung einer Brandschutzplatte nach einem der vorstehenden Ansprüche, bestehend aus den Schritten i) Bereitstellen wenigstens zweier Deckschichten (1) aus Papier, Pappe und/oder Karton, ii) Einlegen der ersten Deckschicht (1) in eine Werkzeugform mit den gewünschten Abmessungen für die Brandschutzplatte, iii) Hinzufügen eines Polyol-Isocyanat-Gemischs (5), geeignet zur Herstellung von Polyurethan, sowie eines intumeszierenden Gemisches, iv) Einlegen der zweiten Deckschicht (1) in eine Werkzeugform mit den gewünschten Abmessungen für die Brandschutzplatte, v) Verschließen der Werkzeugform, und vi) Aufschäumen und Aushärten des Polyol-Isocyanat-Gemischs (5), wobei ein Polyurethan erhalten wird, in dem das intumeszierende Gemisch homogen verteilt ist.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei in Schritt i) zusätzlich wenigstens eine Fasermatte (2) und/oder wenigstens eine Wabenplatte (3) bereitgestellt und in Schritt ii) und/oder iv) in eine Werkzeugform eingelegt wird/werden.