DE102006010699A1 - Brandschutzverglasung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine transparente Brandschutzverglasung der Klassifizierung EI (nach DIN EN 13501-2) aus mindestens zwei in Stoßfugenbauweise in einem Rahmen (1, 7) zusammengefügten Brandschutzscheiben (2), die durch den Einsatz einer speziellen Verbunddichtung (4) in den Stoßfugen (3), bestehend aus mindestens zwei Funktionselementen (5, 6), eine hohe Brandwiderstandszeit aufweist, die raumabschließende Verbindung der zusammengefügten Brandschutzscheiben (2) dauerhaft gewährleistet und die in den Branschutzscheiben (2) eingebetteten Füllschichten zuverlässig vor Korrosion schützt.

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf eine Brandschutzverglasung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Bei zahlreichen Gebäudeteilen verlangen die gesetzlichen Brandschutzbestimmungen Feuerschutzbarrieren. Bei Anwendung von Verglasungen in diesen Gebäudeteilen, z.B. als Tür- bzw. Fensterverglasungen, müssen diese ebenfalls den Brandschutzbestimmungen genügen. Man spricht dann von einer Brandschutzverglasung.
• Herkömmliche Fenstergläser, d.h. Kalk/Natron-Gläser, sind als Feuerschutzbarrieren ungeeignet, weil sie bei jeder stärkeren thermischen Belastung zerplatzen. Das Feuer und die entstehende Wärmestrahlung könnten sich ungehemmt ausbreiten. Der Grund dafür liegt in dem relativ hohen thermischen Ausdehnungskoeffizienten und der relativ geringen Zugfestigkeit der Kalk/Natron-Gläser.
• Von der Industrie wurde daher eine Vielfalt von Brandschutz-Verglasungen entwickelt, die einem Feuer zumindest für eine gewisse Zeit einen Widerstand entgegensetzen. Diese Brandschutzverglasungen sind Gegenstand zahlreicher, einschlägiger Schutzrechtsschriften, die auf dem Prinzip basieren, durch Verwendung von besonders hitzefesten transparenten Brandschutz-Scheiben, z.B. aus Glaskeramik oder gehärtetem Glas und vorgegebenen Anordnungen bzw. Halterungen, einen Feuerschutz zu erreichen. Unter dem Begriff Brandschutzverglasungen werden daher Bauteile und Systeme verstanden, die aus einem oder mehreren lichtdurchlässigen Glasscheibenfeldern bestehen, die mit Halterungen und Dichtungen in einem Rahmen eingebaut sind.
• Brandschutzverglasungen haben nicht alle den gleichen Feuerwiderstand. Dieser wird auf den Einsatzfall abgestimmt und in den einschlägigen Bestimmungen durch die sogenannte Feuerwiderstandsklasse zum Ausdruck gebracht. Hinsichtlich ihrer Feuerwiderstandsklassen unterscheidet man EI-, EW- und E-Verglasungen. Durch die Angabe ihrer Feuerwiderstandsdauer in Minuten werden sie zusätzlich charakterisiert (z.B. EI 30, EI 90, E 30). E-Verglasungen verhindern für die entsprechende Zeit nur die Ausbreitung von Feuer und Rauch. EW-Verglasungen müssen zusätzlich den Durchtritt der Wärmestrahlung verhindern. Bei EI-Verglasungen wird darüber hinaus gefordert, dass die Erhöhung der Glasoberflächentemperatur auf der zum Brand abgewandten Seite ein bestimmtes Maß nicht übersteigt.
• Deswegen sind heute für EI-Verglasungen kombinierte Systeme von Brandschutzscheiben und schichtförmig aufgebrachten Füllern zwischen den Scheiben, die im Brandfall aufschäumen, üblich. Diese Füllschichten können sowohl organischer als auch anorganischer Natur sein oder eine Kombination aus beiden darstellen. Ihre Aufgabe ist zum einen die Verzögerung des Wärmedurchganges im Brandfall durch endotherme Prozesse, wie z.B. Verdampfung in den Füllschichten, zum anderen die Bildung eines isolierenden Rückstandes wie z.B. Schaum, der gut am Glas anhaften sollte.
• Derartige bekannte Systeme einer Brandschutzverglasung bestehen daher aus Glasscheiben und Füllschichten im Sandwichaufbau, wobei die im Brandfall aufschäumenden Füllschichten entweder eine bestimmte Menge Wasser sowie organische und/oder anorganische Verbindungen enthalten oder hauptsächlich aus Wasserglas bestehen.
• Üblicherweise verwendete Füllschichten sind z.B. wässrige Gele aus wasserlöslichen Polymeren, wie z.B. Acrylpolymeren und Wasser (Hydrogele), die Salze enthalten. Sie werden in relativ dicken Schichten zwischen gehärtete Scheiben gebracht, wobei die Wärmeschutzwirkung auf der kontrollierten Verdampfung von Wasser aus dem Gel basiert. Dieser endotherme Prozess führt zu einem Kühleffekt auf der feuerabgewandten Seite.
• Brandschutzverglasungen und Gelbildner auf der Basis von Aluminiumphosphat-Aminsalzen sind zum Beispiel aus EP 0 732 388 B1 bekannt. Im Brandfall blähen sich diese Gele unter Bildung keramischer steifer Schäume sehr stark auf und bilden dicke Isolationsschichten.
• Weit verbreitet sind auch auf wasserhaltigem, amorphem Alkalisilikat, auch Wasserglas genannt, basierende Füllschichten mit organischen Zusätzen aus der Gruppe der mehrwertigen Alkohole (z.B. Glycerin). Es kommen dabei typischerweise Natrium und Kalium enthaltende Wasserglaslösungen mit unterschiedlichen SiO₂/M₂O-Verhältnissen (M steht für Alkali) zum Einsatz, wie sie z.B. in der GB 2 199 535 beschrieben werden. Das Herstellen der Brandschutzverglasung erfolgt durch einen laminaren Aufbau aus Kalk/Natron-Floatgläsern mit dazwischenliegenden Füllschichten aus Wasserglas, dem Alkalisilikat. Im Brandfall zerspringt die der Hitzeeinwirkung ausgesetzte Glasscheibe, während die Füllschicht aus dem Alkalisilikat unter Verdampfen des in ihr enthaltenen Wassers zu einer Schaumschicht aufgebläht wird, die den weiteren Wärmedurchgang verringert. Die aufschäumenden Wasserglas-Füllschichten bilden somit einen thermisch isolierenden Block aus Glas und anorganischem Schaum. Die zugesetzten mehrwertigen Alkohole gewährleisten dabei die Ausbildung eines optimalen, anorganischen Schaumes.
• Brandschutzgläser bilden mit den zugehörigen Rahmen und Befestigungsmitteln eine architektonische und funktionelle Einheit. Entsprechend den fortschreitenden Gestaltungsanforderungen ist seit Jahren ein Trend zur Verringerung der Rahmenfläche in der Gesamtansicht von Brandschutzverglasungen zu verzeichnen.
• Um diesem, überwiegend von Architekten vorgebrachten, Wunsch zu entsprechen, wurden in den letzten Jahren Systeme entwickelt, die auf die allseitige (Rahmen-)Lagerung des Brandschutzglases verzichten und Brandschutzgläser, nur durch eine Fuge getrennt, aneinander reihen.
• Die Funktionalität der gesamten Brandschutzverglasung muß dabei durch eine entsprechende Abdichtung der Fugen sichergestellt werden. Konventionelle Fugenabdichtungen sind hier nicht einsetzbar, da der Raumabschluß im Brandfall bei hohen Temperaturen über die gesamte Klassifizierungszeit erhalten bleiben muß.
• Derartige Brandschutzverglasungen werden beispielsweise in der EP 0 498 021 B1 , der DE 43 12 467 A1 und der EP 1 194 673 B1 beschrieben. In der EP 0 498 021 B1 wird eine Lösung beschrieben, bei welcher die unversiegelten Fugen jeweils durch eine Abdeckleiste geschützt werden. Im Brandfall dichtet der aus der Brandschutzscheibe seitlich austretende Schaum die Fugen thermisch ab.
• Diese bekannte Lösung wird dem eigentlichen Anspruch der Architekten nach großen, zusammenhängenden Sichtflächen nicht ausreichend gerecht, da die notwendige leistenartige Fugenabdeckung visuell als rahmenähnliches Bauteil wahrgenommen wird.
• Die DE 43 12 467 A1 beschreibt eine einfache Abdichtung der Stoßfugen mit einem nichtentflammbaren bzw. selbstverlöschenden Dichtungsmittel, die somit bereits ohne jegliche zusätzliche Abdeckung auskommt.
• Brandschutzverglasungen nach DE 43 12 467 A1 erfüllen zwar die visuellen Forderungen, weisen aber im praktischen Einsatz erhebliche Nachteile auf, da das Dichtungsmaterial vielfältigen Ansprüchen genügen muss:
• • (elastische) Abdichtung der Fugen und des Raumabschlusses im Alltagseinsatz unter Einwirkung von Temperatur, UV-Strahlung, Reinigungsmittel und mechanische Belastungen
• • Ausbildung einer Diffusionssperre zum Schutz der im Brandschutzglas enthaltenen Füllerschichten (Wasserverlust, Korrosion)
• • Im Brandfall die zuverlässige Abdichtung der Glasfugen bei Temperaturen bis zu 1000° C, Druckstößen von über 20 Pa und mechanischer Belastung durch die reagierende Brandschutzscheibe.
• Die Auswahl eines nicht-strukturierten Füllstoffes nach der DE 43 12 467 A1 , in der Praxis überwiegend eines Brandschutzsilicons (DIBT-Zulassung Z-19.14-1031), stellt letztendlich einen Kompromiss zwischen den Bedingungen im Alltagseinsatz und im Brandfall dar. Insbesondere ist dabei das Verhalten der Fugendichtung im Brandfall nicht befriedigend.
• Die Lösung gemäß der EP 1 194 673 B1 arbeitet wahlweise mit einer elastischen Dichtung oder mit einer festen Einlage, welche die gesamte Fugenbreite zwischen den Brandschutzscheiben ausfüllt. Die bekannten Dichtungen sind ebenfalls als Kompromiss zu bewerten. So kann beispielsweise die feste Einlage zwar so gewählt werden, dass im Brandfall eine gute Abdichtung gewährt wird. Aufgrund der Materialeigenschaften der Einlage (steif und geringe Elastizität) bilden sich jedoch in den Fugen zwangsläufig Hohlräume entlang des Brandschutzglases aus. Diese würden zur Korrosion der im Brandschutzglas eingebetteten Funktionsschichten führen, da die seitliche elastische Versiegelung nur eine geringe Diffusionssperre bildet. Daher ist ein zusätzlicher und aufwändiger Schutz der Funktionsschichten in Form eines Sperrmaterials in der Nut jeder einzelnen Funktionsschicht erforderlich.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, bei der eingangs bezeichneten Brandschutzverglasung mit in Stoßfugenbauweise zusammengefügten Brandschutzscheiben die Stoßfugen der Brandschutzverglasung für den Alltagsgebrauch wirksam und dauerhaft abzudichten, die in den Brandschutzscheiben enthaltenen Füller zu schützen und insbesondere im Brandfall höhere Feuerwiderstandszeiten zu erzielen.
• Die Lösung dieser Aufgabe gelingt bei einer Brandschutzverglasung bestehend aus mindestens zwei in einem Rahmen gehaltenen in Stoßfugenbauweise fortlaufend zusammengefügten Brandschutzscheiben und einer Dichtung in den Stoßfugen gemäß der Erfindung dadurch, dass die Dichtung durch eine Verbunddichtung aus mindestens zwei funktional unterschiedlichen Komponenten gebildet ist, und mindestens eine Komponente die Außenseiten der Stoßfugen direkt und ohne Unterbrechung mit den Fugeninnenseiten der Brandschutzscheiben dichtend verbindet.
• Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass durch die Kombination von Eigenschaften unterschiedlicher Werkstoffe eine Verbunddichtung hergestellt werden kann, welche die multivalenten Anforderungen an die Fugendichtung weit besser erfüllt als einkomponentige Materialien, d.h. dass die vielfältigen Ansprüche an die Fugendichtung nur durch einen Verbundwerkstoff zu erfüllen sind. Nun ist es zwar an sich bekannt, dass durch die Kombination von Werkstoffen Verbundwerkstoffe mit neuen Eigenschaften entstehen können. Offensichtlich würde jedoch der Einsatz derartiger Werkstoffe in der Fuge zwischen Brandschutzgläsern einer Brandschutzverglasung erhebliche Schwierigkeiten in der Verglasungsarbeit bewirken und zudem die Fugenbreite ungewollt vergrößern. Darüber hinaus ist bei einem Einsatz von expandierenden Materialien die vorzeitige Verdrängung des elastisch-plastischen Materials zu besorgen, was zu einem Versagen im Brandversuch führt.
• Überraschenderweise hat sich jedoch gezeigt, dass bei Verwendung der erfindungsgemäßen Verbundkomponenten der Raumabschluß der Fuge über die gesamte Zeit der klassifizierten Brandeinwirkung gewährleistet wird. Die gestoßenen Brandschutzglasscheiben verbinden sich über die expandierende Dichtung zu einer Platte und bewirken den Raumabschluß. Die Verarbeitung ist unkompliziert, die Fugenbreite kann klein gehalten werden.
• Durch den Einsatz des biegesteifen, stark expandierenden Materials, eingebettet in ein elastisches Bindemittel lassen sich die Anforderungen an die Stoßfugendichtung sehr gut erfüllen. Die erfindungsgemäße Brandschutzverglasung weist bei guter Alltagstauglichkeit somit auch den Vorteil einer höheren Widerstandsfähigkeit im Brandfall auf.
• Der als bindemittelartiges Material zum Einsatz kommende Werkstoff verschließt die Fuge und bildet nach seiner Aushärtung zu einem elastisch-plastischen Dichtstoff den räumlichen Abschluß im Alltagsgebrauch. In dieses System werden Streifen/Stücke von einem im Brandfall stark expandierenden Materials eingelegt. Die alleinige Dichtungsfunktion kann von diesem Material jedoch nicht übernommen werden, da es steif, bruchanfällig und relativ schlecht zu verarbeiten ist. Dabei kann die Einlage des hoch expandierenden Materials sowohl zentrisch als auch außermittig erfolgen.
• Wahlweise kann der Stoß des Brandschutzglases noch mit einer Folie geschützt werden.
• Im Brandfall stellt der elastische Dichtstoff nur anfangs den Raumabschluß an der Fuge der Verglasung sicher. Mit zunehmender Temperatur erweicht dieser Stoff erfahrungsgemäß, fließt ab, verascht oder kontrahiert. Zu diesem Zeitpunkt wird die Dichtung von den nun zu einem steifen bis festen Schaum expandierenden Einlagen übernommen. Dieser Schaum verbindet die beiden angrenzenden Brandschutzglasscheiben praktisch zu einer Platte und stellt somit den Raumabschluß über die Klassifizierungszeit sicher.
• Mit dieser Verbunddichtung lassen sich Fugenbreiten von 3 bis 15 mm realisieren, in einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Fugenbreite 5 mm.
• Die linienförmige Aneinanderreihung von Brandschutzgläsern ist als Standard zu betrachten. In einer weiteren Ausführungsform können die Brandschutzgläser im Rahmen der Erfindung auch im Winkel zwischen 45° und 180° angeordnet werden. In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Brandschutzgläser im Winkel zwischen 90° und 130° angeordnet.
• In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden die Brandschutzgläser an der stoßenden Kante auf Gehrung geschnitten, wenn der Winkel zwischen den stoßenden Scheiben nicht 180° beträgt.
• Zusammenfassend lassen sich daher nachstehende Vorteile feststellen: Bei gleicher Fugenbreite wird eine erhebliche Reserve an expansions- und haftfähigem Material in die Verbunddichtung eingeführt, die im Brandfall mobilisiert wird. Dadurch sind bei gleicher Alltagsgebrauchstauglichkeit der Konstruktion und unwesentlich erhöhtem Montageaufwand im Brandversuch nach DIN EN 1363 längere Feuerwiderstandszeiten mit stumpf gestoßenen Brandschutzgläsern zu erreichen.
• Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in Unteransprüchen gekennzeichnet, sowie ergeben sich auch aus der Figurenbeschreibung.
• Anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Brandschutzverglasung wird die Erfindung näher erläutert.
• Es zeigen:
• 1 in einer Frontansicht eine metallgerahmte Brandschutzverglasung der Klassifizierung EI nach DIN EN 13501-2 aus drei vertikal in Stoßfugenbauweise plan zusammengesetzten Brandschutzscheiben mit der erfindungsgemäßen Verbunddichtung in den Stoßfugen,
• 2 in einer vergrößerten Ausschnittdarstellung aus 1 die Ausbildung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbunddichtung in der Fuge zwischen zwei aneinander stoßenden Brandschutzscheiben,
• 3 in einer Frontansicht entsprechend 1 eine holzgerahmte Brandschutzverglasung der Klassifizierung EI aus vier, in Stoßfugenbauweise abgewinkelt zusammengesetzten Brandschutzscheiben,
• 4 eine Querschnitts-Ansicht der Brandschutzverglasung nach 3, und
• 5 in einer vergrößerten Ausschnitt-Darstellung aus 4 die Ausbildung in den abgewinkelten Stoßfugen mit einem Verbunddichtungssystem entsprechend 2.
• Die 1 und 2 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen transparenten Brandschutzverglasung mit einem Metallrahmen 1, mit einem U-Profil, innerhalb dem in einer vertikal linienförmigen Ausrichtung drei Brandschutzgläser A, B, C, denen jeweils das Bezugszeichen 2 zugeordnet ist, in Stoßfugenbauweise plan zusammengesetzt sind.
• Als Brandschutzgläser werden vorzugsweise die unter der Marke „Pyranova^®" mit den zugehörigen Bestellangaben auf dem Markt erhältlichen Brandschutzgläser verwendet. Die entsprechenden Angaben mit den beispielhaften Größenanordnungen für die Scheiben A–C' sind in der nachstehenden Tabelle angegeben. Tabelle 1.

  
• Die Breite der Fugen 3 zwischen zwei Brandschutzscheiben 2 (2) beträgt im dargestellten Ausführungsbeispiel 5 mm. In die Fugen wird eine erfindungsgemäß ausgebildete Verbunddichtung 4 eingebracht, welche im dargestellten Ausführungsbeispiel aus zwei Einlagen 5 jeweils mit der Größe 3 × 10 mm², aus einem biegesteifen, bei Hitze stark expandierenden Materials, z.B. dem Produkt mit der Bestellbezeichnung Palusol aus der Kunststoff „Plastics Plus" Familie der Fa. BASF Aktiengesellschaft Global Business Unit Speciality Polymers & Speciality Foams, 67056 Ludwigshafen, eingebettet in einem elastisch-plastischen Dichtstoff 6, z.B. einem Binder mit der Bestellbezeichnung Ottoseal^® S. 94 oder Novasil^® S. 94 der Fa. Herrmann Otto GmbH, Krankenhausstraße 14, 83413 Fridolfing, besteht. Bei diesem Dichtstoff handelt es sich um einen neutral vernetzenden RTV-1 Silicon-Dichtstoff.
• Diese Brandschutzverglasung wurde gemäß der unschlägigen Vorschrift DIN EN 1363 getestet und konnte der Feuerwiderstandsklasse EI mit der Feuerwiderstandsdauer 60 (EI 60) zugeordnet werden.
• Die 3–5 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einem Profil-Holzrahmen 7 mit den Abmessungen 78 × 40 in Verbindung mit zwei Glasleisten 25 × 20, innerhalb dem in einer vertikal linienförmigen Ausrichtung vier Brandschutzscheiben A–D, denen ebenfalls jeweils das Bezugszeichen 2 zugeordnet ist, in Stoßfugenbauweise abgewinkelt zueinander zusammengesetzt sind.
• Die Querschnittsdarstellung nach 4, genommen entlang der Linie I-I in 1, zeigt diese Abwinklungen, welche wie angegeben, im Bereich von 90°–130° liegen, wobei gemäß 5 in den Eckstoßfugen die Brandschutzscheiben 2 auf Gehrung geschnitten sind.
• Als Brandschutzgläser werden vorzugsweise, wie im Fall der ersten Ausführungsform, die unter der Marke „Pyranova^®" mit den zugehörigen Bestellangaben auf dem Markt erhältlichen Brandschutzgläser verwendet. Die entsprechenden Angaben mit den beispielhaften Größenabmessungen für die Scheiben A–D sind in der nachstehenden Tabelle 2 angegeben: Tabelle 2

  
• Die Breite der Fugen 3 (5) beträgt ebenfalls 5 mm. Die Fugenverbunddichtung 4 besteht, wie im ersten Ausführungsbeispiel, aus einer biegesteifen Einlage 5 (3 × 10 mm²) des Produktes Palusol, eingebettet in den elastisch-plastischen Dichtstoff 6, z.B. Ottoseal^® S 94. Gemäß einem durchgeführten, einschlägigen Brandschutztest konnte der Brandschutzverglasung nach dem zweiten Ausführungsbeispiel die Feuerwiderstandsklasse EI mit der Feuerwiderstandsdauer 30 (EL 30) zugeordnet werden.

1

Metallrahmen

2

Brandschutzscheiben (-gläser)

3

Fugen

4

Verbunddichtung

5

Biegesteife Einlagen

6

Dichtstoff (Binder)

7

Holzrahmen

Claims (8)

1. Brandschutzverglasung bestehend aus mindestens zwei in einem Rahmen (1, 7) gehaltenen in Stoßfugenbauweise fortlaufend zusammengefügten Brandschutzscheiben (2) und einer Dichtung in den Stoßfugen (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung durch eine Verbunddichtung (4) aus mindestens zwei funktional unterschiedlichen Komponenten (5, 6) gebildet ist, und mindestens eine Komponente die Außenseiten der Stoßfugen (2) direkt und ohne Unterbrechung mit den Fugeninnenseiten der Brandschutzscheiben (2) dichtend verbindet.
2. Brandschutzverglasung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Komponente aus mindestens einem leicht zu verarbeitenden Material (6), welches zu einem elastisch-plastischen Werkstoff aushärtet, besteht, und als zweite Komponente mindestens ein biegesteifes, im Brandfall optional hochexpandierendes Material (5) vorgesehen ist.
3. Brandschutzverglasung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das biegesteife Material in Form von biegesteifen Einlagen (5), eingebettet in den aushärtenden Werkstoff (6) in die Stoßfugen (3) eingebracht ist.
4. Brandschutzverglasung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in den Stoßfugen (3) jeweils eine Schutzfolie angebracht ist.
5. Brandschutzverglasung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fugenbreite und damit der von der Verbunddichtung (4) ausgefüllte mittlere Zwischenraum 3 bis 15 mm beträgt.
6. Brandschutzverglasung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Brandschutzscheiben (2) in einer Ebene zu einer planen Verglasung zusammengefügt sind.
7. Brandschutzverglasung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die in Stoßfugenbauweise zusammengefügten Brandschutzscheiben (2) in einem Winkel von 45° bis 180° zueinander angeordnet sind.
8. Brandschutzverglasung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanten der in Stoßfugenbauweise zusammengefügten Brandschutzscheiben (2) auf Gehrung geschnitten sind.