DE102005054375A1 - Schwer brennbares oder nicht brennbares Schaumstoffprofil zur brandschützenden Abdichtung von Bauöffnungen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein schwer brennbares oder nicht brennbares Schaumstoffprofil zur brandschützenden Abdichtung von Bauöffnungen, wobei der Schaumstoff mit einer wässrigen Brandschutzmasse imprägniert ist, die wenigstens einen intumeszierenden Dämmschichtbildner enthält. Erfindungsgemäß umfasst die Brandschutzmasse neben dem wenigstens einen intumeszierenden Dämmschichtbildner einen Nanofüllstoff auf Schichtsilikatbasis und/oder ein Glaspulver als Nanofüllstoff, wobei das Glaspulver derart ausgebildet ist, dass es ab einer vorgegebenen Temperatur schmilzt und dann bei weiterem Temperaturanstieg aushärtet, wobei es aus einem glasartigen Zustand in einen zumindest teilweise kristallinen Zustand übergeht.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schaumstoffprofil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Aus der EP 0 942 107 B1 ist ein Schaumstoffkörper mit flammhemmenden Eigenschaften, insbesondere für die flammhemmende Abdichtung von Fugen und Wanddurchbrüchen in Bauwerken und dergleichen bekannt. Bei der Errichtung von Bauwerken aller Art treten sowohl Anschlussfugen, Wand- und Deckenfugen als auch Stoßfugen auf. Die Fugenbreiten reichen dabei von wenigen Millimetern bis zu mehreren Zentimetern. Eine bekannte Möglichkeit zur Fugenabdichtung sind so genannte Brandschutzschnüre, Brandschutzbänder oder Brandschutzstreifen aus geschäumten Polymeren, insbesondere auf Polyurethanbasis. Diese enthalten intumeszierende Substanzen oder Gemische, welche die Fuge vor Rauch und Feuerdurchtritt verschließen sollen. Als intumeszierende Rohstoffe kommen beispielsweise Blähgraphite vor.
• Der in der EP 0 942 107 B1 offenbarte Schaumstoffkörper besteht im Wesentlichen aus einem Polyurethanschaumstoff, der mit einer wässrigen Tränkung imprägniert ist, wobei die Tränkung Brandschutzmittel enthält. Als Bindemittel dient dabei vorzugsweise eine wässrige Acrylatdispersion.
• Aus der DE 42 11 762 A1 sind intumeszierende, schwer brennbare oder nicht brennbare Schaumstoffprofile zur im Brandfall wirksamen Abdichtung von Bauöffnungen bekannt. Diese Schaumstoffprofile sind mit intumeszierenden Dämmschichtbildnern imprägniert. Im Falle eines Brandes schäumt der Dämmschichtbildner auf und schließt dabei die Fuge oder Öffnung durch eine feste und stabile Sperrschicht brandhemmend ab, so dass die weitere Ausbreitung von Feuer, Rauch oder Hitze unterbunden wird. Als im Brandfall aufschäumende bzw. intumeszierende Brandschutzmassen bzw. Dämmschichtbildner eignen sich gemäß DE 42 11 762 A1 alle im Brandfall aufschäumenden Massen. Solche Massen sind in Form von wässrigen Dispersionen bekannt und enthalten üblicherweise Bindemittel, z. B. Polyvinylacrylat, und Kohlenstoffbildner, z. B. Polyacrylnitril. Bevorzugt sind Massen auf Basis von Blähgraphit. Als Schaumstoffe eignen sich gemäß DE 42 11 762 A1 sowohl offenzellige als auch geschlossenzellige Schaumstoffe. Besonders geeignet sind Kunststoffschäume, wie z. B. Polyurethanschäume.
• Die Herstellung der Schaumstoffprofile erfolgt gemäß DE 42 11 762 A1 durch Imprägnieren der Schaumstoffe mit im Brandfall aufschäumenden bzw. intumeszierenden Dämmschichtbildnern. Die Imprägnierung gelingt beispielsweise durch Tauchen der Schaumstoffe bzw. Schaumstoffprofile in eine Lösung oder Dispersion des Dämmschichtbildners, bevorzugt mit Hilfe von Tauch- oder Quetschwalzen, anschließendes Abquetschen der überschüssigen Dispersion zwischen Walzen bis zum gewünschten Imprägnierungsgrad und anschließendes Trocknen. Durch Variation des Walzendruckes kann der Imprägnierungsgrad, das heißt die Menge des vom Schaumstoff aufgenommenen Dämmschichtbildners, variiert werden. Bei hohen Konzentrationen der verwendeten Dispersionen wird das Schaumstoffprofil zusätzlich zur Imprägnierung bzw. bei Schaumstoffen mit überwiegend geschlossenzelliger Struktur an Stelle der Imprägnierung, mit dem Dämmschichtbildner allseitig beschichtet. Durch die Imprägnierung und gegebenenfalls zusätzliche Beschichtung ist es möglich, große Mengen an Dämmschichtbildnern in bzw. auf die Schaumstoffe zu bringen, wodurch im Brandfall ein extrem hoher Brandschutz erreicht wird. Es ist auch möglich, die Schaumstoffe unter Druck bzw. im Vakuum oder mit Hilfe einer Sprüheinrichtung zu imprägnieren bzw. zu beschichten. Das Schaumstoffprofil kann sehr einfach durch Einschieben in eine Fuge montiert werden. Aufgrund der Flexibilität bzw. Elastizität des Schaumstoffprofits gleicht dieses auch Unebenheiten an den Bauteilen aus und liegt dicht und fest an diesen an. Eine zusätzliche Abdichtung ist nicht notwendig.
• Nachteilig an den bekannten Schaumstoffprofilen ist jedoch, dass diese üblicherweise keine besonders hohe Feuerwiderstandsdauer nach DIN 4102 aufweisen.
• Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Feuerwiderstandsdauer gattungsgemäßer Schaumstoffprofile zur brandschützenden Abdichtung von Bauöffnungen zu erhöhen.
• Diese Aufgabe wird bei einem Schaumstoffprofil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
• Erfindungsgemäß ist der Schaumstoff des Schaumstoffprofils mit einer wässrigen Brandschutzmasse imprägniert, die neben wenigstens einem intumeszierenden Dämmschichtbildner einen Nanofüllstoff auf Schichtsilikatbasis und/oder Glaspulver als Nanofüllstoff umfasst, wobei das Glaspulver derart ausgebildet ist, dass es ab einer vorgegebenen Temperatur schmilzt und dann bei weiterem Temperaturanstieg aushärtet, wobei es aus einem glasartigen Zustand in einen zumindest teilweise kristallinen Zustand übergeht.
• Dadurch können Schaumstoffprofile erhalten werden, die eine Feuerwiderstandsdauer von wenigstens F 30, insbesondere aber von F 90 bis 180 nach DIN 4120-2 erfüllen.
• Bei den Nanofüllstoffen auf Schichtsilikatbasis handelt es sich um organisch nicht modifizierte, also nicht organophil eingestellte Schichtsilikate, die aus natürlichen oder synthetischen Schichtsilikaten hergestellt werden. Als Ausgangsmaterialien für die diese Schichtsilikate werden vorzugsweise quellfähige Smectite, wie Montmorillonit, Hectorit, Saponit oder Beidellit, eingesetzt. Vorzugsweise beträgt die mittlere Partikelgröße des Nanofüllstoffs auf Schichtsilikatbasis weniger als 10 μm, besonders bevorzugt weniger als 5 μm.
• Das erfindungsgemäß als Nanofüllstoff eingesetzte Glaspulver ist derart ausgebildet, dass es ab einer vorgegebenen Temperatur schmilzt und dann bei weiterem Temperaturanstieg aushärtet, wobei es aus einem glasartigen Zustand in einen zumindest teilweise kristallinen Zustand übergeht. Selbstverständlich umfasst der Begriff Glaspulver auch homogene Gemische unterschiedlicher Glaspulver. Vorzugsweise ist das Glaspulver derart ausgebildet, dass es bei 350 °C zu schmelzen beginnt und bei 750 °C vom glasartigen Zustand in den kristallinen Zustand übergeht. Vorzugsweise beträgt die mittlere Partikelgröße des Glaspulvers weniger als 10 μm, besonders bevorzugt weniger als 5 μm, wodurch eine besonders gleichmäßige Verteilung im und auf dem Schaumstoff möglich ist und die Feuerwiderstandsdauer des Schaumstoffprofils erhöht wird.
• Vorzugsweise handelt es sich bei dem erfindungsgemäß eingesetzten Glaspulver um ein dem Fachmann unter der Bezeichnung Fritte bekanntes Material, das pulversiert wurde. Bei einer Fritte handelt es sich umgangssprachlich um ein Glas, das in einem Fritteofen geschmolzen, abgeschreckt und zerkleinert wurde und dann als Pulver in den Handel kommt.
• Die genannte hohe Feuerwiderstandsdauer ist auf einen synergistischen Effekt zwischen dem in der Brandschutzmasse enthaltenen Dämmschichtbildner und dem Nanofüllstoff auf Schichtsilikatbasis und/oder dem als Nanofüllstoff ausgebildeten Glaspulver zurückzuführen. Es wird davon ausgegangen, dass im Brandfall der Nanofüllstoff auf Schichtsilikatbasis und/oder das als Nanofüllstoff ausgebildete Glaspulver ein dreidimensionales Netzwerk bildet und so eine Krustenbildung auf dem Schaumstoffprofil fördert. Dadurch wird der brandfördernde Eintritt von Sauerstoff in das Schaumstoffprofil und mithin die Entstehung toxischer Brandgase verhindert. Vorteilhaft wird außerdem die Rauchentwicklung reduziert. Insbesondere das Glaspulver verhält sich im Brandfall endotherm und absorbiert entsprechend die Hitze der Flammen.
• Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Brandschutzmasse den Nanofüllstoff in einer Menge von 1 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise in Mengen von 2 bis 3 Gew.-% bezogen auf 100 Gew.-% Brandschutzmasse enthält.
• Schon derart geringe Gewichtsanteile führen zur deutlichen Eigenschaftsverbesserung hinsichtlich der Brandschutzwirkung des mit der Brandschutzmasse imprägnierten Schaumstoffs.
• Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Brandschutzmasse das Glaspulver in einer Menge von 1 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise in Mengen von 10 bis 40 Gew.-%, besonders bevorzugt in Mengen von 15 bis 30 Gew.-%, jeweils bezogen auf 100 Gew.-% Brandschutzmasse enthält.
• Es hat sich herausgestellt, dass die Feuerwiderstandsdauer des Schaumstoffprofils mit zunehmendem Anteil an Glaspulver steigt. Die bevorzugten Mengenbereiche haben sich als besonders geeignet zur brandschützenden Abdichtung von Bauöffnungen erwiesen, ohne dass ein negativer Einfluss auf die übrigen gewünschten Eigenschaften des Schaumstoffprofils zu befürchten ist.
• Weiterhin ist vorgesehen, dass das Schaumstoffprofil weichelastisch ist. Ein derartiges Schaumprofil ist besonders geeignet, da es im komprimierten Zustand in die Bauöffnung einbringbar ist und diese nach erfolgter Rückstellung sicher abdichtet.
• Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Brandschutzmasse ein Bindemittel, bevorzugt eine wässrige Dispersion eines Polymers auf Basis eines Acrylsäureesters. Besonders bevorzugt handelt es sich hierbei um eine wässrige Dispersion eines Polyacrylsäurebutylesters. Zweckmäßigerweise umfasst die Brandschutzmasse wenigstens ein weiteres Bindemittel, insbesondere eine wässrige Dispersion eines Polymers eines Acrylsäureesters und/oder Acrylnitrils.
• Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der intumeszierende Dämmschichtbildner Blähgraphit ist, der derart zerkleinert ist, dass die weichelastischen Eigenschaften des Schaumstoffprofils nicht beeinträchtigt werden.
• Expandierbares Graphit, auch als Blähgraphit bezeichnet, ist als Flammschutzmittel bekannt. Nachteile beim Einsatz von Blähgraphit insbesondere bei Polyurethanen sind jedoch starke Docht- und Flugaschenbildung sowie eine hohe Rauchgasdichte im Brandfall. Es hat sich herausgestellt, dass diese Nachteile merklich reduziert werden, wenn Blähgraphit im zerkleinerten Zustand und in Kombination mit dem Nanofüllstoff auf Schichtsilikatbasis und/oder dem Nanofüllstoff Glaspulver eingesetzt wird. Diese Kombination weist einen ausgeprägten Synergismus bezüglich der Feuerschutzdauer auf.
• Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung umfasst die Brandschutzmasse als Brandschutzmittel Aluminiumtrihydrat, das derart zerkleinert ist, dass die weichelastischen Eigenschaften des Schaumstoffprofils nicht beeinträchtigt werden. Diese Kombination mit einem derart zerkleinerten Aluminiumtrihydrat weist einen ausgeprägten Synergismus bezüglich der Feuerschutzdauer auf. Vorzugsweise beträgt die mittlere Partikelgröße des Aluminiumtrihydrats weniger als 15 μm, besonders bevorzugt weniger als 5 μm.
• Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass in der Brandschutzmasse keine Phosphorsäuremodifikationen, keine Bromverbindungen, kein Antimontrioxid und keine roter Phosphor enthalten sind.
• Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Schaumstoff ein Polyurethan-Schaum, vorzugsweise Polyurethan-Weichschaum. Ein derartiger Schaum weist optimale elastische Eigenschaften mit einem entsprechenden Rückstellvermögen zur sicheren Abdichtung von Bauöffnungen auf. Vorzugsweise ist der Schaumstoff offenzellig ausgebildet.
• Zur Herstellung der Brandschutzmasse werden die Inhaltsstoffe mittels eines Rührers miteinander vermischt. In einer Tränkanlage wird anschließend der Rohschaum, der als Tafel- oder Rollenware aus einem Polyurethan-Blockschaum erhalten wird, mit der Brandschutzmasse auf ein vorgegebenes höheres Raumgewicht imprägniert. Anschließend oder nach einer Komprimierung der imprägnierten Tafel- oder Rollenware wird diese auf vorgegebene Anwendungsmaße zugeschnitten.
• Bei dem erfindungsgemäßen Schaumstoffprofil handelt es sich vorzugsweise um ein Brandschutzband in Form einer vorkomprimierten Rollenware oder in Form einer Streifenware. Das Schaumstoffprofil ist vorzugsweise einseitig selbstklebend ausgebildet.
• Das Schaumstoffprofil kann selbstverständlich auch in anderen Variationen ausgestaltet werden. Auch andere Anwendungsgebiete des Schaumstoffprofils, z. B. als Füllung von Brandschutzkissen, sind denkbar.

Claims (10)

1. Schwer brennbares oder nicht brennbares Schaumstoffprofil zur brandschützenden Abdichtung von Bauöffnungen, wobei der Schaumstoff mit einer wässrigen Brandschutzmasse imprägniert ist, die wenigstens einen intumeszierenden Dämmschichtbildner enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Brandschutzmasse neben dem wenigstens einen intumeszierenden Dämmschichtbildner einen Nanofüllstoff auf Schichtsilikatbasis und/oder ein Glaspulver als Nanofüllstoff umfasst, wobei das Glaspulver derart ausgebildet ist, dass es ab einer vorgegebenen Temperatur schmilzt und dann bei weiterem Temperaturanstieg aushärtet, wobei es aus einem glasartigem Zustand in einen zumindest teilweise kristallinen Zustand übergeht.
2. Schaumstoffprofil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brandschutzmasse den Nanofüllstoff in einer Menge von 1 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise in Mengen von 2 bis 3 Gew.-%, jeweils bezogen auf 100 Gew.-% Brandschutzmasse enthält.
3. Schaumstoffprofil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Brandschutzmasse das Glaspulver in einer Menge von 1 bis 40 Gew.-%, vor zugsweise in Mengen von 10 bis 40 Gew.-%, besonders bevorzugt in Mengen von 15 bis 30 Gew.-%, jeweils bezogen auf 100 Gew.-% Brandschutzmasse enthält.
4. Schaumstoffprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaumstoffprofil weichelastisch ist.
5. Schaumstoffprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Brandschutzmasse ein Bindemittel, vorzugsweise eine wässrige Dispersion eines Polymers auf Basis eines Acrylsäureesters, besonders bevorzugt eine wässrige Dispersion eines Polyacrylsäurebutylesters umfasst.
6. Schaumstoffprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Brandschutzmasse wenigstens ein weiteres Bindemittel, insbesondere eine wässrige Dispersion eines Polymers eines Acrylsäureesters und/oder Acrylnitrils umfasst.
7. Schaumstoffprofil nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der intumeszierende Dämmschichtbildner Blähgraphit ist, der derart zerkleinert ist, dass die weichelastischen Eigenschaften des Schaumstoffprofils nicht beeinträchtigt werden.
8. Schaumstoffprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Brandschutzmasse als Brandschutzmittel Aluminiumtrihydrat umfasst.
9. Schaumstoffprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaumstoff ein Polyurethan-Schaum, vorzugsweise ein Polyurethan-Weichschaum ist.
10. Schaumstoffprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaumstoff offenzellig ausgebildet ist.