DE102005054375B4 - Schwer brennbares oder nicht brennbares Schaumstoffprofil zur brandschützenden Abdichtung von Bauöffnungen - Google Patents

Abstract

Schwer brennbares oder nicht brennbares, einseitig selbstklebend ausgebildetes Schaumstoffprofil in Form einer vorkomprimierten Rollenware zur brandschützenden Abdichtung von Bauöffnungen, wobei das Schaumstoffprofil im komprimierten Zustand in die Bauöffnung einbringbar ist und diese nach erfolgter Rückstellung brandschützend abdichtet, aus einem mit einer wässrigen Brandschutzmasse imprägnierten, offenzellig ausgebildeten Polyurethan-Weichschaumstoff, wobei die Brandschutzmasse Blähgraphit als wenigstens einen intumeszierenden Dämmschichtbildner enthält, welcher derart zerkleinert ist, dass die weichelastischen Eigenschaften des Schaumstoffprofils nicht beeinträchtigt werden, und einen Nanofüllstoff auf Schichtsilikatbasis aus nicht organophil eingestellten natürlichen oder synthetischen Schichtsilikaten mit einer mittleren Partikelgröße von < 5 µm und in einer Menge von 2 bis 3 Gew.-%, bezogen auf 100 Gew.-% Brandschutzmasse, und ein Glaspulver oder homogene Gemische unterschiedlicher Glaspulver als Nanofüllstoff mit einer mittleren Partikelgröße von < 5 µm und in einer Menge von 15 bis 30 Gew.-%, bezogen auf 100 Gew.-% Brandschutzmasse, umfasst, wobei das Glaspulver derart ausgebildet ist, dass es bei 350 °C zu schmelzen beginnt, dann bei weiterem Temperaturanstieg aushärtet und bei 750 °C aus einem glasartigem Zustand in einen kristallinen Zustand übergeht, eine wässrige Dispersion eines Polymers auf Basis eines Acrylsäureesters und Aluminiumtrihydrat als Brandschutzmittel mit einer mittleren Partikelgröße von < 15 µm enthält, die Brandschutzmasse aber keine Phosphorsäuremodifikationen, keine Bromverbindungen, kein Antimontrioxid und keinen roten Phosphor aufweist, wobei das Schaumstoffprofil weichelastisch ist.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein schwer brennbares oder nicht brennbares Schaumstoffprofil zur brandschützenden Abdichtung von Bauöffnungen.
• 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 Schaumstoffprofils 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. Schwer oder nicht brennbare Schaumstoffe, die intumeszierende Dämmschichtbildner und Nanofüllstoffe aufweisen, sind beispielsweise aus der DE 199 12 988 C1 , DE 41 26 702 A1 , DE 40 23 310 A1 , DE 38 08 275 A1 , EP 1 127 908 B1 , EP 0 912 457 B1 , EP 0 873 283 B1 , DE 39 17 518 A1 oder DE 196 20 893 A1 bekannt. Solche Stoffe werden beispielsweise, wie in der DE 199 12 988 C1 , EP 1 127 908 B1 , EP 0 912 457 B1 , EP 0 873 283 B1 oder der DE 39 17 518 A1 offenbart, den Ausgangsmaterialien zur Herstellung des Schaumstoffs zugegeben.
• Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Schaumstoffprofil zur brandschützenden Abdichtung von Bauöffnungen bereitzustellen.
• Diese Aufgabe wird durch ein schwer brennbares oder nicht brennbares, einseitig selbstklebend ausgebildetes Schaumstoffprofil in Form einer vorkomprimierten Rollenware zur brandschützenden Abdichtung von Bauöffnungen gelöst, wobei das Schaumstoffprofil im komprimierten Zustand in die Bauöffnung einbringbar ist und diese nach erfolgter Rückstellung brandschützend abdichtet, aus einem mit einer wässrigen Brandschutzmasse imprägnierten, offenzellig ausgebildeten Polyurethan-Weichschaumstoff, wobei die Brandschutzmasse
  Blähgraphit als wenigstens einen intumeszierenden Dämmschichtbildner enthält, welcher derart zerkleinert ist, dass die weichelastischen Eigenschaften des Schaumstoffprofils nicht beeinträchtigt werden, und
  einen Nanofüllstoff auf Schichtsilikatbasis aus nicht organophil eingestellten natürlichen oder synthetischen Schichtsilikaten mit einer mittleren Partikelgröße von < 5 µm und in einer Menge von 2 bis 3 Gew.-%, bezogen auf 100 Gew.-% Brandschutzmasse, und ein Glaspulver oder homogene Gemische unterschiedlicher Glaspulver als Nanofüllstoff mit einer mittleren Partikelgröße von < 5 µm und in einer Menge von 15 bis 30 Gew.-%, bezogen auf 100 Gew.-% Brandschutzmasse, umfasst, wobei das Glaspulver derart ausgebildet ist, dass es bei 350 °C zu schmelzen beginnt, dann bei weiterem Temperaturanstieg aushärtet und bei 750 °C aus einem glasartigem Zustand in einen kristallinen Zustand übergeht,
  eine wässrige Dispersion eines Polymers auf Basis eines Acrylsäureesters und Aluminiumtrihydrat als Brandschutzmittel mit einer mittleren Partikelgröße von < 15 µm enthält,
  die Brandschutzmasse aber keine Phosphorsäuremodifikationen, keine Bromverbindungen, kein Antimontrioxid und keinen roten Phosphor aufweist,
  wobei das Schaumstoffprofil weichelastisch ist.
• Dadurch können Schaumstoffprofile erhalten werden, die eine Feuerwiderstandsdauer von wenigstens F 30, insbesondere aber von F 90 bis 180 nach DIN 4120-2 erfüllen.
• Als Ausgangsmaterialien für die Schichtsilikate werden vorzugsweise quellfähige Smectite, wie Montmorillonit, Hectorit, Saponit oder Beidellit, eingesetzt.
• Dadurch, dass die mittlere Partikelgröße des Glaspulvers oder des homogenen Gemisches unterschiedlicher Glaspulver weniger als 5 µm beträgt, ist eine besonders gleichmäßige Verteilung im und auf dem Schaumstoff möglich ist und die Feuerwiderstandsdauer des Schaumstoffprofils wird erhöht.
• Vorzugsweise handelt es sich bei dem erfindungsgemäß eingesetzten Glaspulver oder dem homogenen Gemisch unterschiedlicher Glaspulver um ein dem Fachmann unter der Bezeichnung Fritte bekanntes Material, das pulverisiert 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 dem als Nanofüllstoff ausgebildeten Glaspulver oder dem homogenen Gemisch unterschiedlicher Glaspulver zurückzuführen. Es wird davon ausgegangen, dass im Brandfall der Nanofüllstoff auf Schichtsilikatbasis und das als Nanofüllstoff ausgebildete Glaspulver oder das homogene Gemisch unterschiedlicher 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 oder das homogene Gemisch unterschiedlicher Glaspulver verhält sich im Brandfall endotherm und absorbiert entsprechend die Hitze der Flammen.
• Die Brandschutzmasse enthält den Nanofüllstoff auf Schichtsilikatbasis erfindungsgemäß in einer Menge von 2 bis 3 Gew.-%, bezogen auf 100 Gew.-% Brandschutzmasse, wobei schon derart geringe Gewichtsanteile zur deutlichen Eigenschaftsverbesserung hinsichtlich der Brandschutzwirkung des mit der Brandschutzmasse imprägnierten Schaumstoffs führen.
• Die Brandschutzmasse enthält das Glaspulver oder das homogene Gemisch unterschiedlicher Glaspulver in einer Menge von 15 bis 30 Gew.-%, bezogen auf 100 Gew.-% Brandschutzmasse, wobei sich herausgestellt hat, dass die Feuerwiderstandsdauer des Schaumstoffprofils mit zunehmendem Anteil an Glaspulver steigt. Die genannte Mengenbereich hat 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.
• Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Schaumstoffprofil weichelastisch ist. Ein derartiges Schaumstoffprofil ist besonders geeignet, da es im komprimierten Zustand in die Bauöffnung einbringbar ist und diese nach erfolgter Rückstellung sicher abdichtet.
• Gemäß der Erfindung umfasst die Brandschutzmasse als Bindemittel 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.
• Die 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 dem Nanofüllstoff Glaspulver oder dem homogenen Gemisch unterschiedlicher Glaspulver eingesetzt wird. Diese Kombination weist einen ausgeprägten Synergismus bezüglich der Feuerschutzdauer auf.
• Gemäß der Erfindung umfasst die Brandschutzmasse als Brandschutzmittel Aluminiumtrihydrat, wobei die mittlere Partikelgröße des Aluminiumtrihydrats weniger als 15 µm, besonders bevorzugt weniger als 5 µm, beträgt, wodurch die weichelastischen Eigenschaften des Schaumstoffprofils nicht beeinträchtigt werden. Diese Kombination mit einem derartigen Aluminiumtrihydrat weist einen ausgeprägten Synergismus bezüglich der Feuerschutzdauer auf.
• Die Erfindung sieht vor, dass in der Brandschutzmasse keine Phosphorsäuremodifikationen, keine Bromverbindungen, kein Antimontrioxid und keine roter Phosphor enthalten sind.
• Gemäß der Erfindung ist der Schaumstoff ein offenzelliger Polyurethan-Weichschaum. Ein derartiger Schaum weist optimale elastische Eigenschaften mit einem entsprechenden Rückstellvermögen zur brandschützenden Abdichtung von Bauöffnungen auf.
• 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.

Claims (1)

1. Schwer brennbares oder nicht brennbares, einseitig selbstklebend ausgebildetes Schaumstoffprofil in Form einer vorkomprimierten Rollenware zur brandschützenden Abdichtung von Bauöffnungen, wobei das Schaumstoffprofil im komprimierten Zustand in die Bauöffnung einbringbar ist und diese nach erfolgter Rückstellung brandschützend abdichtet, aus einem mit einer wässrigen Brandschutzmasse imprägnierten, offenzellig ausgebildeten Polyurethan-Weichschaumstoff, wobei die Brandschutzmasse Blähgraphit als wenigstens einen intumeszierenden Dämmschichtbildner enthält, welcher derart zerkleinert ist, dass die weichelastischen Eigenschaften des Schaumstoffprofils nicht beeinträchtigt werden, und einen Nanofüllstoff auf Schichtsilikatbasis aus nicht organophil eingestellten natürlichen oder synthetischen Schichtsilikaten mit einer mittleren Partikelgröße von < 5 µm und in einer Menge von 2 bis 3 Gew.-%, bezogen auf 100 Gew.-% Brandschutzmasse, und ein Glaspulver oder homogene Gemische unterschiedlicher Glaspulver als Nanofüllstoff mit einer mittleren Partikelgröße von < 5 µm und in einer Menge von 15 bis 30 Gew.-%, bezogen auf 100 Gew.-% Brandschutzmasse, umfasst, wobei das Glaspulver derart ausgebildet ist, dass es bei 350 °C zu schmelzen beginnt, dann bei weiterem Temperaturanstieg aushärtet und bei 750 °C aus einem glasartigem Zustand in einen kristallinen Zustand übergeht, eine wässrige Dispersion eines Polymers auf Basis eines Acrylsäureesters und Aluminiumtrihydrat als Brandschutzmittel mit einer mittleren Partikelgröße von < 15 µm enthält, die Brandschutzmasse aber keine Phosphorsäuremodifikationen, keine Bromverbindungen, kein Antimontrioxid und keinen roten Phosphor aufweist, wobei das Schaumstoffprofil weichelastisch ist.