DE102011078872A1

DE102011078872A1 - Brandschutzanordnung und Verfahren zur Herstellung einer solchen

Info

Publication number: DE102011078872A1
Application number: DE102011078872A
Authority: DE
Inventors: Heinz B. Mader
Original assignee: AGM MADER GmbH
Current assignee: AGM MADER GmbH
Priority date: 2010-07-08
Filing date: 2011-07-08
Publication date: 2012-04-05

Abstract

Eine Brandschutzanordnung, insbesondere für Holzbauteile (12), ist mit einem Tragelement (10, 20) und einer wenigstens feuerhemmenden Schutzplatte (50), die zumindest stoffschlüssig mit dem Tragelement (10, 20) verbunden ist, versehen. Der Stoffschluss wird durch einen wenigstens feuerhemmenden Klebeschaum (70) bewirkt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brandschutzanordnung, insbesondere für Holzbauteile, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Brandschutzanordnung.
Um im Holzbau auf einfache Weise mehrere Holzbauteile miteinander kraftschlüssig zu verbinden, werden im Bereich der Verbindungsstelle herkömmliche Nagelplatten beziehungsweise Nagelbinderplatten in die Holzbauteile eingepresst. Die Befestigung der Nagelplatten lässt sich am Einbauort selbst oder vorab im Rahmen der Herstellung vorgefertigter Bauteile durchführen. Beispielsweise können auf diese Weise Dachträger mit großen Stützweiten vorab gefertigt und anschließend nach Transport zur Einbaustelle schnell und einfach montiert werden. Derartige Nagelplattenverbindungen werden beispielsweise häufig beim Neubau von Industriebauten oder Gewerbegebäuden eingesetzt. Die Nagelplatten können derart montiert werden, dass sie von außen sichtbar oder unsichtbar sind.
Insbesondere an den Außenseiten von Holzbauteilen angebrachte Nagelplatten haben den Nachteil, dass im Falle eines Brandes in vergleichsweise kurzer Zeit ein Totalversagen der Tragkonstruktion, wie beispielsweise einem Dachträger, eintritt. Dies liegt vor allem daran, dass bei einem Brand zunächst bei einer Temperatur bis etwa 250°C die Hitze über die aus Stahlblech bestehende Nagelplatte und die Nagelelemente in das Holzbauteil eingeleitet wird und dort eine Verkohlung und anschließend eine Verkoksung der Holzbereiche um die einzelnen Nagelelemente herum bewirkt. Nach einem innerhalb weniger Minuten eintretenden Anstieg der Temperatur in einen Bereich von 600°C bis 1000°C erweicht die aus Stahlblech bestehende Nagelplatte, wodurch es zu einem plötzlichen Totalversagen der Holztragkonstruktion kommt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brandschutzanordnung anzugeben, bei der im Falle eines Brandes eine längere Standsicherheit erreicht werden kann. Ferner soll für die Brandschutzanordnung ein zugehöriges Herstellverfahren angegeben werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist wird eine Brandschutzanordnung gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 14 vorgeschlagen. Bevorzugte Ausgestaltungen der Brandschutzanordnung werden in den Ansprüchen 2 bis 13 definiert.
Durchgeführte Brandprüfungen haben gezeigt, dass eine Schutzwirkung, das heisst die Verhinderung des Eindringens von zündfähigen Temperaturen in das Holz, nur möglich ist, wenn die feuerhemmende Schicht entsprechend ausgebildet ist.
Da der Bereich des Holzes, der nicht durch eine Auflage geschützt ist, sofort zu brennen beginnt, ist es notwendig den Schutzbereich um den „Nagelbereich” zu erweitern. Dies wird vorzugsweise über die Schaffung nagelfreier Bereiche an den Rändern und im Mittelbereich der Tragplatte erreicht. Auf diese Weise wird über längere Zeit verhindert, dass ein Abbrand des Holzes unter der Tragplatte erfolgt.
Unter der Definition „feuerhemmend” soll die Schutzplatte im Sinne der vorliegenden Erfindung aus einem Baustoff, Werkstoff, Material beziehungsweise Zusammensetzung gebildet sein, der zumindest schwer entflammbar im Sinne der Klasse B1 der Norm DIN 4102 Teil 1 ist. Gegebenenfalls kann die Schutzplatte auch die brandschutztechnisch höheren Anforderungen der Klasse A1 oder A2 erfüllen, das heisst beispielsweise auch aus nicht brennbarem Material gebildet sein. Vorzugsweise erfüllt eine derartige Schutzplatte auch zumindest die Anforderungen der Feuerwiderstandsklasse F30 oder die höheren Anforderungen der Feuerwiderstandsklassen F60 bis F180. Auf diese Weise kann die Holztragkonstruktion seine Funktion im Brandfall für mindestens 30 Minuten (Klasse F30) oder auch länger erfüllen.
In der Regel ist es aber bereits von großem Vorteil, wenn das Bauwerk wenigstens 30 Minuten insoweit tragfähig ist, dass darin befindliche Personen das Bauwerk verlassen beziehungsweise evakuiert werden können und mehr Zeit für Löschversuche besteht.
Die Schutzplatte kann auch als Brandschutzplatte oder Beschichtung bezeichnet werden und dient im Wesentlichen dazu, dass die Hitze nicht über die Tragplatte in die Nagelelemente und somit das Innere der Holzbauteile geleitet wird und dass die Tragplatte eine längere Widerstandsdauer erhält. Mit anderen Worten wird so eine Verkohlung oder Verkoksung im Inneren der Holzbauteile verhindert und die Erweichung der Tragplatte verhindert oder hinausgezögert.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Schutzplatte aus einem Gefüge gebildet, das ein Bindemittel und ein Granulat aufweist, wobei das Granulat im Wesentlichen Fasern, Späne und/oder Pulver umfasst. Das Granulat kann beispielsweise auch Steinwolle umfassen. Zur Gefügeverbindung kann als Bindemittel ein Klebstoff verwendet werden. Die Herstellung der Schutzplatte erfolgt dabei durch Verpressen der Granulat-Bindemittel-Mischung.
Vorzugsweise umfasst das Granulat oder Gefüge Mineralfasern und/oder Holzfasern und/oder Holzspäne. Beispielsweise kann die Schutzplatte aus einer gepressten Faser und/oder Spanplatte gebildet sein. Derartige Baustoffe sind kostengünstig und vielfältig erhältlich. Vorteilhafterweise umfasst das Granulat im Wesentlichen oder vollständig Mineralfasern.
In bevorzugter Ausgestaltung weist die Tragplatte eine Vielzahl von Öffnungen auf, wobei in wenigstens eine Öffnung ein Vorsprung der Schutzplatte eingreift. Diese Öffnungen können unabhängig von den Nagelelementen in der Tragplatte gebildet sein oder aufgrund durch Ausstanzen und Umbiegen gebildeter Nagelelemente vorhanden sein. Infolge des wenigstens teilweisen Hineinragens des Vorsprunges in die Öffnung kann eine formschlüssige Verbindung zwischen Tragplatte und Schutzplatte erreicht werden. Als besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn der Vorsprung in die wenigstens eine Öffnung eingepresst ist. Dies führt zu einer weiter verbesserten formschlüssigen Verbindung zwischen Schutzplatte und Tragplatte. Das Einpressen kann bereits im Rahmen der Herstellung der Schutzplatte erfolgen.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Tragplatte eine Innenseite und eine Außenseite auf, wobei die Schutzplatte auf der Außenseite und/oder Innenseite vorgesehen ist. Unter der Innenseite wird vorliegend die den zu verbindenden Bauteilen zugewandte Seite und dementsprechend unter der Außenseite die den Bauteilen abgewandte Seite verstanden. Ferner kann die Tragplatte eine Seitenfläche aufweisen, die mit der Schutzplatte bedeckt ist. Bei der Seitenfläche handelt es sich vorzugsweise um die seitliche umlaufende Stirnfläche der Tragplatte. Um einen besonders hohen Brandschutz erreichen zu können, ist die Tragplatte allseitig mit der Schutzplatte versehen oder abgedeckt. Mit anderen Worten sind hierbei sämtliche Bereiche der Tragplatte mit der Schutzplatte ummantelt oder eingekapselt.
In bevorzugter Ausgestaltung weist die Schutzplatte eine Dicke von circa 1 mm bis circa 40 mm, vorzugsweise von circa 1 mm bis circa 20 mm auf. Vorzugsweise ist die Dicke der Schutzplatte auf die Dicke der Tragplatte und/oder die Länge der Nagelelemente abgestimmt. Vorteilhafterweise kann ein vorbestimmter Verhältniswert zwischen diesen einzelnen Bezugsgrößen festgelegt werden. Auf diese Weise können je nach statischen und/oder brandschutztechnischen Anforderungen an die Nagelplatte verschiedene Bausätze von Nagelplatten mit jeweils zugehöriger Schutzplatte zusammengestellt werden. Mit anderen Worten umfasst die Erfindung auch einen Bausatz von Bauteilen umfassend eine Tragplatte mit einer Vielzahl von Nagelelementen und eine zugehörige Schutzplatte. Eine derartige modulare Bauweise ist auch in Hinblick auf das Herstellverfahren von Vorteil. So kann mittels eines Werkzeuges eine großformatige Schutzplatte hergestellt und anschließend rasterartig zerteilt werden, beispielsweise in vorbestimmte, auf entsprechend zugehörige Nagelplattenabmessungen abgestimmte Standardabmessungen. Ferner kann eine solche Schutzplatte zunächst mit einer entsprechenden Tragplatte stoff- und/oder formschlüssig verbunden werden und dann die so gebildete großformatige Nagelplatte in einzelne Nagelplatten zerteilt werden.
Ferner kann die Schutzplatte mit einem Korrosionsschutz und/oder mit einem Farbstoff versehen beziehungsweise versetzt sein. So kann zugleich einem ausreichenden Korrosionsschutz oder zumindest einer Hemmung der Korrosion Rechnung getragen werden. Ferner kann auch den Anforderungen hinsichtlich moderner Architektur und deren optischer Betonung bestimmter Bauteile Rechnung getragen werden. Vorzugsweise kann hierzu ein Werkstoff eingesetzt werden, der die beiden Anforderungen hinsichtlich Korrosionsschutz und Farbgebung erfüllt.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltungsform sind die Nagelelemente durch Ausstanzen und Umbiegen vorbestimmter Bereiche der Tragplatte gebildet. Alternativ oder zusätzlich dazu kann vorgesehen sein, dass Nagelelemente an der Tragplatte angeschweißt sind. Hinsichtlich der Anordnung der Nagelelemente können diese in Reihen angeordnet sein, wobei diese Reihen auch versetzt zueinander angeordnet werden können.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltungsform sind die Nagelelemente so angeordnet, dass ein Mittelbereich der Tragplatte frei von Nagelelementen ist. Vorzugsweise ist die Fläche des nagelfreien Mittelbereichs größer als die Fläche des Bereiches, über den die Nagelelemente verteilt sind. Alternativ oder zusätzlich kann die Tragplatte einen oder mehrere Randstreifen oder Randzonen aufweisen, die frei von Nagelelementen sind. Vorzugsweise ist ein umlaufender Randstreifen frei von Nagelelementen. Vorteilhafterweise ist die Randzone und/oder der Mittelbereich mindestens so breit ist wie die Nägel lang sind.
In vorteilhafter Weiterbildung werden die die Nagelelemente bildende Bereiche in die Tragplatte gestanzt und aus der Ebene der Tragplatte gebogen.
Ferner kann die Tragplatte in ein Werkzeug eingelegt und die Schutzplatte auf die den Nagelelementen abgewandten Aussenseite der Tragplatte zur Verbindung von Tragplatte und Schutzplatte gedrückt werden. Vorzugsweise wird die Schutzplatte derart auf die Tragplatte gedrückt, dass die Schutzplatte im Bereich wenigstens einer Öffnung der Tragplatte in die Öffnung hineingedrückt wird. Vorteilhafterweise wird die Schutzplatte im Bereich jeder Öffnung der Tragplatte in die jeweilige Öffnung eingepresst. Der Vorgang des Drückens erfolgt vorteilhafterweise durch Heißpressen.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen weiter erläutert. Dabei zeigen schematisch:
1 eine Holztragkonstruktion mit einer erfindungsgemäßen Nagelplatte mit Schutzplatte;
2, 3 perspektivische Darstellungen der Nagelplatte mit Schutzplatte gemäß 1;
4 einen Querschnitt durch die Nagelplatte mit Schutzplatte gemäß den 1 bis 3,
5 eine Ansicht von unten auf die Nagelplatte mit Schutzplatte gemäß den 1 bis 3,
6 eine Ansicht von unten auf eine alternative Ausführungsform der Nagelplatte mit Schutzplatte,
7 eine Holztragkonstruktion mit einem erfindungsgemäßen Bauelement;
8 einen Schnitt durch die Holztragkonstruktion entlang der Linie II-II in 7;
9 eine perspektivische Darstellung des Bauelementes gemäß 7,
10 einen Querschnitt durch das Bauelement gemäß den 7 bis 9,
11 eine vergrößerte Ansicht des Details V aus 8,
12 einen Brandraum-Temperaturen-Verlauf eines ersten Brandversuchs in einem weiteren Ausführungsbeispiel,
13 einen Brandraum-Temperaturen-Verlauf eines zweiten Brandversuchs,
14 Ansichten und Schnittdarstellungen eines ersten Versuchskörpers mit Lage der Temperaturmessstellen 1 bis 4,
15 Objekt-Temperaturen-Verlauf der Temperaturmessstellen 1 bis 4 des ersten Versuchskörpers,
16 Ansichten und Schnittdarstellungen eines zweiten Versuchskörpers mit Lage der Temperaturmessstellen 1 bis 4,
17 Objekt-Temperaturen-Verlauf der Temperaturmessstellen 1 bis 4 des zweiten Versuchskörpers,
18 Ansicht der beflammten Seite des ersten Versuchskörpers vor dem Brandversuch,
19 Ansicht der beflammten Seite des zweiten Versuchskörpers vor dem Brandversuch, und
20 Ansicht der beflammten Seite des zweiten Versuchskörpers nach dem Brandversuch, wobei nach dem Brandversuch mit Wasser abgelöscht wurde und eine Mineralfaserplatte entfernt wurde.
1 zeigt eine Holztragkonstruktion, wobei zur Verbindung von fünf Holzbauteilen 12 ein als Nagelplatte 10 ausgebildetes Tragelement in die Holzbauteile 12 eingepresst ist. Die 2 bis 5 zeigen sodann diese Nagelplatte 10 im Detail mittels verschiedener Ansichten.
Wie aus den 2 und 3 hervorgeht, umfasst die Nagelplatte 10 eine Tragplatte 20 mit einer Vielzahl von an der Tragplatte 20 befestigten Nagelelementen 40, die in Reihen benachbart zueinander angeordnet sind. Die einzelnen Reihen sind so angeordnet, dass sie nur an zwei seitlichen Bereichen (Nagelzonen) vorgesehen sind. Ein Mittelbereich 29 der Tragplatte 20 und ein Seitenbereich 28 in Form eines Randstreifens der Tragplatte 20 sind frei von Nagelelementen 40.
Sämtliche Nagelelemente 40 sind durch Ausstanzen und Umbiegen vorbestimmter Bereiche der Tragplatte 20 gebildet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Nagelelemente 40 in einem Winkel von etwa 90° zur Ebene der Tragplatte 20 ausgerichtet und haben eine Länge von etwa 10 bis etwa 20 mm. Je nach Anwendungsfall kann der Winkel und die Länge auch variieren, beispielsweise auch nur für bestimmte Gruppen oder Reihen von Nagelelementen 40 (siehe 5, 6). Alternativ oder zusätzlich könnten die Nagelelemente 40 an der Tragplatte 20 angeschweißt sein.
Die sich bei der Herstellung der Nagelelemente 40 durch das Stanzen und Umbiegen wenigstens eines Abschnittes des späteren Umrisses des jeweiligen Nagelelements 40 ergebenden Öffnungen 30 weisen ein erstes Ende 32 und ein zweites Ende 34 auf (siehe 5). An das erste Ende 32 schliesst jeweils das Nagelement 40 an. Das zweite Ende 34 ist etwa dreiecksförmig ausgebildet. Die Umrandung der Öffnung 30 wird im Wesentlichen durch ein Stanzwerkzeug festgelegt. Das Nagelelement 40 hat ein erstes Ende 42, das mit der Tragplatte 20 verbunden ist und ein zweites freies Ende 44. Das freie Ende 44 ist entsprechend dem zweiten Ende 34 der Öffnung 30 etwa dreiecksförmig ausgebildet. Dadurch können die Nagelelemente 40 einfacher in die Holzbauteile 12 eingepresst werden. Zwischen den Öffnungen 30 bilden verbleibende Plattenbereiche 27 der Tragplatte 20 quasi Stege oder Streifen, die im eingebauten zur Kraftübertragung zwischen den Holzbauteilen 12 dienen. Ferner umfasst die Tragplatte 20 eine Innenseite 22, eine Außenseite 24 und eine Seitenfläche 26. Die Innenseite 22 ist im montierten Zustand der Nagelplatte 10 den Holzbauteilen 12 zugewandt. Dementsprechend ist die Außenseite 24 den Holzbauteilen 12 abgewandt. Die Seiten- oder Stirnfläche 26 verläuft in Umfangsrichtung der Tragplatte 20 umlaufend.
Wie sich aus den 2 bis 4 ergibt, liegt auf der Außenseite 24 der Tragplatte 20 eine wenigstens feuerhemmende Schutzplatte 50 auf und ist mittels eines wenigstens feuerhemmenden Klebeschaums 70 stoffschlüssig mit der Tragplatte 20 verbunden. Die Schutzplatte 50 weist eine Dicke von ca. 1 mm bis 20 mm, vorzugsweise von ca. 5 mm bis 10 mm, auf und ist aus einem aus Mineralfasern sowie Klebstoff als Bindemittel umfassenden Gefüge gebildet. Diese Schutzplatte 50 kann auch als Brandschutzplatte bezeichnet werden und erfüllt mindestens die an die Feuerwiderstandsklasse F30 gestellten Anforderungen, das heisst sie hält in einem Brandfall wenigstens 30 Minuten stand.
Wie den 2, 4 und 5 zu entnehmen ist, dringt der Klebeschaum 70 im Bereich jeder Öffnung 30 der Tragplatte 20 zur zusätzlichen formschlüssigen Verbindung von Schutzplatte 50 und Tragplatte 20 in die jeweilige Öffnung 30 hinein beziehungsweise greift in die Öffnungen 30 ein. Der so gebildete Vorsprung 72 kann eine Höhe aufweisen, die kleiner als, größer als oder gleich der Tiefe der zugehörigen Öffnung 30 ist. In 2 ist die Höhe der Vorsprünge geringfügig kleiner als die Tiefe der Öffnung 30 oder entspricht im Wesentlichen der Tiefe der Öffnung 30.
Zusätzlich kann die Tragplatte 20 mit weiteren Öffnungen 31 versehen sein. Vorzugsweise sind diese Öffnungen 31 in einem Seitenbereich 28 und/oder in einem Mittelbereich 29 in die Tragplatte 20 eingebracht. Die Öffnungen 31 sind ebenfalls durch Ausstanzen gebildet. In die Öffnungen 31 greifen wiederum Vorsprünge 72 des Klebeschaums 70 und/oder Vorsprünge 52 der Schutzplatte 50 ein, um eine zusätzliche formschlüssige Verbindung zu erzielen. Vorteilhafterweise sind die Vorsprünge 52, 72 in die Öffnungen 31 eingepresst.
Weiterhin kann die Schutzplatte 50 vollflächig oder abschnittsweise mit der Tragplatte 20 verbunden sein. Weiterhin kann die Schutzplatte 50 mit einer korrosionsbeständigen oder korrosionshemmenden Schutzschicht und/oder einem Farbstoff versehen sein.
Zur Herstellung der bausatzartig aus Tragplatte 20 mit Nagelelementen 40 und Schutzplatte 50 zusammengesetzten Nagelplatte 10 wird die Tragplatte 20 formschlüssig und/oder stoffschlüssig mit der Schutzplatte 50 verbunden.
Hierzu werden vorab die bereits oben erwähnten vorbestimmten Bereiche der Tragplatte 20 soweit erforderlich gestanzt und die gestanzten Bereiche zur Bildung der Nagelelemente 40 aus der Ebene der Tragplatte 20 gebogen.
Sodann wird die Tragplatte 20 in ein Werkzeug eingelegt und anschließend die Schutzplatte 50 derart auf die Außenseite 24 der Tragplatte 20 gedrückt beziehungsweise gepresst, dass die formschlüssige und/oder mittels des Klebeschaums 70 bewirkte stoffschlüssige Verbindung zwischen Tragplatte 20 und Schutzplatte 50 entsteht. Alternativ oder zusätzlich kann auch bei einem Heißpressen unter Verwendung eines Bindemittels eine stoffschlüssige Verbindung erzielt werden.
Bei diesem Pressvorgang wird ausreichender Druck eingesetzt, so dass die Schutzplatte 50 im Bereich vorzugsweise aller Öffnungen 30 und 31 in die jeweilige Öffnung 30 bzw. 31 hineingedrückt beziehungsweise hineingepresst wird. Auf diese Weise kommt es zu einer formschlüssigen Verbindung zwischen Tragplatte 20 und Schutzplatte 50, so dass grundsätzlich auf eine zusätzliche stoffschlüssige Verbindung verzichtet werden kann.
Die derart gebildete Nagelplatte 10 ist mit ihrer Tragplatte 20 somit auf der im Brandfall herkömmlicherweise feuerbeaufschlagten Außenseite mit der feuerhemmenden Schutzplatte 50 versehen, wobei die Verbindung von Schutzplatte 50 und Tragplatte 20 im Brandfall zumindest für einen längeren Zeitraum erhalten bleibt. So kann im Brandfall wertvolle Zeit für das Verlassen oder Evakuieren eines Gebäudes sowie für die Löscharbeiten gewonnen wird.
Die vorbeschriebene geschützte Nagelplatte 10 lässt sich beispielsweise für die in 1 gezeigte Holztragkonstruktion zur Verbindung der Holzbauteile 12 verwenden.
In einer weiteren Ausführungsform (nicht dargestellt) kann zusätzlich zur Außenseite 24 auch die Seitenfläche 26 mit der Schutzplatte 50 oder einem separaten Schutzplattenstreifen aus dem gleichen Werkstoff wie die Schutzplatte 50 abgedeckt oder bedeckt werden. Diese Verkleidung der Seitenfläche 26 kann beispielsweise auch durch das Aufdrücken beziehungsweise Aufpressen der Schutzplatte 50 erzielt werden. Um diese Abdeckung der Seitenflächen 26 zu erreichen, werden die Plattenabmessungen der Schutzplatte 50 mit einem ausreichenden Übermaß, d. h. mit größeren Abmessungen als die Plattenabmessungen der Tragplatte 20 bereitgestellt.
6 zeigt eine weitere Ausführungsform der Nagelplatte 10, bei der drei Reihen von Nagelelementen 40 und die zugehörigen Öffnungen 30 vorgesehen sind. In dem Seitenbereich 28 in Form eines umlaufenden Randstreifens sind mehrere Öffnungen 31 vorgesehen. In den Öffnungen 30 und 31 befinden sich die Vorsprünge 52, die durch das Aufpressen der Schutzplatte 50 in die Öffnungen 30, 31 zur formschlüssigen Verbindung von Schutzplatte 50 und Tragplatte 20 hineingepresst sind.
Wie 3 zu erkennen gibt kann bei allen Ausführungsformen zum Schutz der Faserschicht der Schutzplatte 50 eine Abdeckung 60 vorgesehen sein.
Die Abdeckung 60 kann als Dekorschicht ausgeführt sein, beispielsweise in Form eines Furniers.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel wird nachfolgend anhand der 7 bis 11 beschrieben.
7 zeigt eine Holztragkonstruktion, wobei zum Brandschutz der Verbindung von Bauteilen 12 in Form von fünf Holzbauteilen ein erfindungsgemäßes Bauelement 10 vorgesehen ist. Dieses Bauelement 10 umfasst beidseitig die Holzbauteile 12.
Das Bauelement 10 umfasst als einen Tragkörper 20 eine Lochplatte und als Formkörper 50 eine Schutzplatte in Form einer Brandschutzplatte. Diese Lochplatte 20 umfasst in mehreren Reihen benachbart zueinander angeordnete Löcher beziehungsweise Öffnungen 30. Die Öffnungen 30 können zumindest in Teilbereichen der Lochplatte 20 zur Hindurchführung von Befestigungselementen 32 dienen, um mittels des Bauelements 10 die Bauteile 12 zu schützen.
Ferner umfasst die Tragplatte 20 eine Innenseite 22, eine Außenseite 24 und eine Seitenfläche 26. Die Außenseite 24 ist im montierten Zustand den Holzbauteilen 12 zugewandt. Die Innenseite 22 ist den Holzbauteilen 12 abgewandt. Die Seiten- oder Stirnfläche 26 verläuft in Umfangsrichtung der Tragplatte 20 umlaufend.
Zwischen den Öffnungen 30 bilden verbleibende Plattenbereiche 28 der Tragplatte quasi Stege oder Streifen, die im eingebauten Zustand zur Formstabilität des Bauelements 10 dienen.
Wie sich aus den 8 bis 10 ergibt, liegt die Schutzplatte 50 auf der Innenseite 22 der Tragplatte 20 auf und ist mittels des Klebeschaums 70 stoffschlüssig mit der Tragplatte 20 verbunden. Die Schutzplatte 50 ist vorzugsweise aus einem Mineralfasern sowie Bindemittel umfassenden Gefüge gebildet und weist eine Dicke von circa 1 mm bis circa 20 mm, vorzugsweise von circa 5 mm bis circa 12 mm, auf. Diese Schutzplatte 50 erfüllt die an Baustoffe der Klasse B1 der DIN 4102 Teil 1 gestellten Anforderungen. Auf diese Weise kann die Holztragkonstruktion gemäß 7, bei der mehrere Holzbauteile 12 mittels einer Nagelbinderplatte miteinander verbunden sind, im Brandfall wenigstens 30 Minuten Stand halten. Weiterhin ergibt sich infolge der in der Materialzusammensetzung enthaltenen Mineralfasern eine quellhemmende Wirkung, wodurch die Schutzplatte 50 auch einen Quellschutz bewirkt.
Wie sich insbesondere der 10 entnehmen lässt, bildet der Klebeschaum 70 im Bereich einer Vielzahl oder aller Öffnungen 30 der Tragplatte 20 einen Vorsprung 72, der zur zusätzlichen formschlüssigen Verbindung von Schutzplatte 50 und Tragplatte 20 in die jeweilige Öffnung 30 hineinragt. Der jeweilige Vorsprung 72 kann eine Höhe aufweisen, die kleiner als, größer als oder gleich der Tiefe der zugehörigen Öffnung 30 ist. In 10 ist die Höhe der Vorsprünge geringfügig kleiner als die Tiefe der Öffnung 30 oder entspricht im Wesentlichen der Tiefe der Öffnung 30.
Um den Formkörper, insbesondere die Schutzplatte 50, herzustellen, wird ein Gemenge aus Fasern, Spänen und/oder Pulver mit einem Bindemittel vermischt und durch Trocknen zu einer Formmasse verarbeitet. Nach dem Trocknen weist die Formmasse einen Feuchtegehalt von etwa 2 Gew.-% bis etwa 20 Gew.-% auf. Aus dieser „getrockneten” Formmasse wird dann der Formkörper 50 bei einer Temperatur von etwa 50°C bis etwa 250°C geformt. Bei Versuchen wurden gute Ergebnisse bei einer Temperatur von etwa 80°C bis etwa 220°C erreicht. Die besten Ergebnisse wurden bei Versuchen mit Temperaturen von etwa 100°C bis etwa 200°C erzielt.
Der für die Formgebung, beispielsweise mittels Pressen, zu wählende Temperaturbereich wird je nach Zusammensetzung des Gemenges ausgewählt. So kann bei Spanplatten eine höhere Temperatur eingesetzt werden als bei Faserplatten. Beispielsweise haben Versuche mit Spanplatten gezeigt, dass eine Presstemperatur von etwa 200°C bei einer Presszeit von 2 min. geeignet ist, sofern in dieser Zeitdauer die Temperatur im Kernbereich des Formkörpers etwa 150°C nicht überschreitet. Hingegen ist bei Faserplatten, insbesondere auf Mineralfaserbasis, eine niedrigere Temperatur von bis zu etwa 180°C möglich.
Je nachdem welche der vorgenannten Temperaturbereiche bzw. Temperaturen eingesetzt wird, werden nach dem Trocknen unterschiedliche Feuchtegehalte für die Formmasse beziehungsweise nach dem Formen unterschiedliche Restfeuchtegehalte für den Formkörper 50 erreicht.
Insbesondere liegt der Bereich des Feuchtegehaltes der Formmasse nach dem Trocknen im Bereich von etwa 5 Gew.-% bis etwa 12 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von etwa 7 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-%.
Um eine geeignete Formmasse zu erhalten, werden im Folgenden drei Varianten erläutert:
Bei der ersten Variante umfasst das Gemenge als Bestandteile im Wesentlichen etwa 25 Gew.-% bis etwa 50 Gew.-% Holzfasern und etwa 0 Gew.-% bis etwa 25 Gew.-% Mineralfasern. Bei einer zweiten Variante umfasst das Gemenge etwa 50 Gew.-% bis etwa 65 Gew.-% Holzspäne und etwa 0 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-% Holzmehl. Das Gemenge gemäß Variante 3 umfasst etwa 35 Gew.-% bis etwa 50 Gew.-% Mineralfasern und etwa 0 Gew.-% bis etwa 15 Gew.-% Graphit und/oder Glimmer.
Bei allen drei vorgenannten Varianten wird dem jeweiligen Gemenge als Bindemittel eine Zusammensetzung mit den Bestandteilen Acryl, Copolymer und Wasser beigemengt. Alternativ kann als Bindemittel eine modifizierte Acylat-Styrol-Copolymer-Emulsion (erhältlich unter dem Handelsnamen ”NeoCryl XK-Serie”) mit einem Gewichtsanteil an Acylat, Styrol und Copolymer von etwa 50 Gew.-% bis etwa 75 Gew.-% und einem Gewichtsanteil von Wasser von etwa 25 Gew.-% bis etwa 50 Gew.-% verwendet werden. Gemenge und Bindemittel werden sodann in einer Mischvorrichtung im kalten Zustand vermischt bis eine feuchte Masse beziehungsweise ein Brei erhalten wird.
Diese „feuchte” Masse wird bei den Varianten 1 und 3 anschließend bei einer Temperatur von bis zu etwa 50°C getrocknet und anschließend in Partikel mit einer Maximalgröße bzw. Maximallänge von etwa 1 mm zerkleinert. Dieses Zerkleinern kann durch Schreddern oder Mahlen erfolgen. Bei der Variante 2 erfolgt auch ein Trocknungsvorgang, jedoch nicht der Zerkleinerungsvorgang, da die Späne bereits in ausreichend kleiner Partikelgröße vorliegen.
Nach dieser Behandlung wird die nun in Form eines trockenen Pulvers oder in Form von trockenen Spänen vorliegende Formmasse in ein Formwerkzeug eingebracht. Hierbei kann etwa das 1,5- bis 2-fache Volumen an Formmasse (im Vergleich zum späteren nach dem Pressvorgang erhaltenen Volumen der Formmasse) eingebracht werden. Nach Schließen des Formwerkzeuges wird bei allen Varianten mit einem Pressdruck von etwa 20 bis 50 bar und einer Temperatur von im Bereich von etwa 50°C bis etwa 250°C, insbesondere bei einer Temperatur in den oben genannten Bereichen, der Pressvorgang durchgeführt. Die zeitliche Dauer des Pressvorganges ist derart gewählt, dass die Dicke des späteren Formkörpers 50 eine Pressdauer von mindestens einer Minute veranschlagt wird. Nach Abschluss des Pressvorganges und einem zumindest teilweise Abkühlen bis auf etwa maximal 80°C kann der Formkörper 50 aus dem Formwerkzeug entnommen werden.
In bevorzugter Ausgestaltung ist der Hohlraum des Formwerkzeuges entsprechend ausgebildet, so dass ein plattenförmiger Formkörper 50 formbar ist.
Nachfolgend wird auf Basis des mittels des oben erläuterten Verfahrens hergestellten Formkörpers 50 ein Verfahren zur Herstellung des Bauelementes 10 erläutert. Diese beiden Verfahren können auch zu einem gemeinsamen Verfahren kombiniert werden.
Der hergestellte Formkörper 50 ist plattenartig geformt und stellt die in den Figuren gezeigte Schutzplatte 50 dar. Um nun die gewünschte Verbindung zwischen dem Tragkörper 20 in Form der Tragplatte und dem Formkörper 50 (Schutzplatte) erreichen zu können, wird ein Presswerkzeug bereit gestellt. Nach Öffnen des Presswerkzeuges wird die Lochplatte 20 in das Presswerkzeug eingelegt. Anschließend wird der Formkörper 50 auf die Innenseite 22 der Lochplatte 20 aufgelegt. Nach Schließen des Presswerkzeuges wird über eine vorbestimmte Zeitdauer und mit einem vorbestimmten Pressdruck die Schutzplatte 50 derart auf die Lochplatte 20 aufgepresst, dass Lochplatte 20 und Schutzplatte 50 formschlüssig und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
Die stoffschlüssige Verbindung kann einerseits durch eine entsprechende Beschaffenheit der Formmasse oder des Formkörpers oder durch eine nachträgliche Aufbringung einer Klebeschicht auf die Innenseite 22 oder die Schutzplatte 50 erreicht werden.
Die formschlüssige Verbindung kann zusätzlich dadurch erreicht werden, dass während des Pressens im Bereich der Öffnungen 30 befindliche Bereiche des Formkörpers 50 in die jeweilige Öffnung bzw. Ausnehmung 30 der Tragplatte 20 hineingedrückt werden. Auf diese Weise werden Vorsprünge 52 ausgebildet, die eine zusätzliche formschlüssige Verbindung zwischen Lochplatte 20 und Schutzplatte 50 bewirken.
Das derart gebildete wenigstens feuerhemmende und/oder wenigstens quellhemmende Bauelement 10 ist somit im Brandfall auf der feuerbeaufschlagten Außenseite mit dem Formkörper 50 (Schutzplatte) derart geschützt, dass diese Verbindung auch im Brandfall über einen längeren Zeitraum erhalten bleibt. So kann im Brandfall wertvolle Zeit für das Verlassen oder Evakuieren eines Gebäudes sowie für die Löscharbeiten gewonnen werden.
11 zeigt eine vergrößerte Ansicht des Details V aus 8.
Die Schutzplatte 50 ist auf die Lochplatte 20 aufgepresst. Dabei erstrecken sich die Vorsprünge 52 in mehrere oder alle Öffnungen 30. Auf diese Weise wird eine formschlüssige Verbindung von Lochplatte 20 und Schutzplatte 50 erreicht. Im montierten Zustand gemäß 11 befindet sich an der Aussenseite der Schutzplatte 50 die Lochplatte 20. Im Brandfall verhindert die Schutzplatte 50 infolge ihrer guten feuerhemmenden Wirkung und über die Lochplatte 20, dass hohe Temperaturen in die Bauteile 12 eingetragen werden.
Die 12 bis 20 beschreiben die Ergebnisse eines Brandversuchs einer Brandschutzanordnung nach einem weiteren Ausführungsbeispiel.
Die Versuchskörper bestanden jeweils aus einem 500 × 500 × 50 mm großen Grundkörper aus einer Mehrschichtplatte aus Nadelholz, auf deren Innenseite (beflammte Seite) die eigentlichen Prüfelemente aufgebracht waren. Der Prüfkörper des ersten Brandversuchs ist in 14, der des zweiten Brandversuchs in 16 zeichnerisch dargestellt. Die Zeichnungen der Prüfkörper wurden uns von der Firma MAPURA GmbH zugesandt.
Der erste Probekörper bestand aus dem genannten Grundkörper, auf den zwei Vollholzteile (Fichte) mit den Abmessungen 160 × 160 × 40 mm aufgeschraubt wurden. Auf deren Oberflächen war jeweils eine Nagelbinderplatte (113 × 133 mm/20 mm-Nägel) eingeschlagen. Ein weiteres Vollholzteil mit den Abmessungen B × L × H = 80 × 340 × 160 mm war ebenfalls auf dem Grundkörper aufgeschraubt.
Die Oberseiten der Nagelbinderplatten wurden mit Mineralfaserplatten der Firma Rockwool abgedeckt. Es wurde eine Mineralfaserplatte des Typs Floorrock GP ohne Alukaschierung (14, Meßstelle 1) und eine Platte des Typs Steelprotect Board mit Alukaschierung (14, Meßstelle 2) verwendet. Die Dicke der beiden Mineralfaserplatten betrug 20 mm. Seitlich waren die beiden Vollholzteile ebenfalls durch Mineralfaserstreifen geschützt. Das Vollholzteil 80 × 340 × 160 mm wurde fünfseitig mit Mineralfaserplatten des Typs Steelprotect Board mit Alukaschierung mit einer Dicke von mm 25 eingekleidet.
Beim zweiten Probekörper wurden auf dem Grundkörper vier Vollholzteile (Fichte) mit den Abmessungen 160 × 160 × 40 mm aufgeschraubt. Auf zwei dieser Vollholzteile waren wie beim ersten Brandversuch baugleiche Nagelbinderplatten eingeschlagen. Die beiden anderen Vollholzteile wurden nicht mit Nagelbinderplatten versehen. Die Oberseite der vier Vollholzteile wurde mit einer Mineralfaserplatte des Typs Steelprotecl Board mit Alukaschierung mit einer Dicke von 40 mm abgedeckt. Seitlich waren die Vollholzteile ebenfalls durch Mineralfasersteifen geschützt.
Alle verwendeten Mineralfaserplatten wurden mit linienförmig aufgebrachtem PUSchaumkleber der Firma MAPURA aufgeklebt.
Für die Brandversuche sind die vorstehend beschriebenen Probekörper so vor die seitliche Öffnung des Kleinbrandprüfstandes gestellt und mit Klemmvorrichtungen in Position gehalten worden, daß die Seiten mit den Nagelbinderplatten beflammt wurden. Die Außenseite des Grundkörpers (Mehrschichtplatte) war mit Bohrungen zur Durchführung von Thermoelementen versehen.
1. Brandversuch
Die Objekt-Meßstellen wurden in den Probekörper eingesteckt, so daß der Temperaturverlauf im Inneren der Vollholzkörper ermittelt werden konnte. Die verwendeten Thermodrähte des Typs K waren an den Kabelenden miteinander verdrillt. Die Objekt-Meßstellen 1 (Floorrock GP ohne Alukaschierung) und 2 (Steelprotect Board mit Alukaschierung) wurden von der Oberfläche des Grundkörpers aus gemessen ca. 70 mm tief eingesteckt, so daß die Temperaturmessung unmittelbar vor den Nägeln der jeweiligen Nagelbinderplalte stattfand. Die Objekt-Meßstellen 3 und 4 waren von der Oberfläche des Grundkörpers ca. 150 mm tief eingesteckt und befanden sich in der Mitte des Vollholzteils, siehe 14.
2. Brandversuch
Bei dem zweiten Brandversuch wurden ebenfalls Thermodrähte des Typs K verwendet. Die Enden der Thermodrähte waren gemäß DIN 4102 Teil 2 auf Kupferplättchen 0'''12 mm aufgelötet. Zwei der vier Thermoelemente (16, Meßstellen 1 und 2) waren direkt unter der Nagelbinderplatte angebracht, und die beiden andern (16, Meßstellen 3 und 4) auf den Vollholzteilen Die Versuchsdauer des ersten Versuchs betrug 60 Minuten, die des zweiten Versuchs 30 Minuten. Der Brandraum wurde mit Heizöl EL nach DIN 51603 Teil 1 beflammt. Die mit einem Mantelthermoelement gemessenen Brandraumtemperaturen wurden gemäß der Einheitstemperaturzeitkurve nach DIN 4102 Teil 2 gesteigert. Die erhaltenen Meßkurven sind in den 12 und 13 dokumentiert. Die Ofentemperatur zu Beginn des Brandversuchs betrug 20°C. Der in halber Höhe der Versuchskörper gemessene Brandraumüberdruck betrug 10 ± 2 Pa.
Die Objekt-Meßstelien 1 bis 4 des ersten Brandversuchs sind aus der 14 zu entnehmen. Die zugehörigen Temperaturkurven sind in der 15 dargestellt. Die Objekt-Meßstelien 1 bis 4 des zweiten Brandversuchs sind aus der 16 zu entnehmen. Die zugehörigen Temperaturkurven sind in der 17 dargestellt.
Die Probekörper wurden vor dem jeweiligen Brandversuch fotografisch dokumentiert, siehe 18 und 19. Der Probekörper des zweiten Brandversuchs wurde direkt nach dem Brandversuch aus dem Kleinprüfstand ausgebaut und mit Wasser abgelöscht. Die Mineralfaserplatte wurde entfernt, so daß die beflammte Seite des Versuchskörpers fotografisch dokumentiert werden konnte, siehe 20.
Bezugszeichenliste

10: Nagelplatte/Bauelement
12: Holzbauteil/Bauteil
20: Tragplatte/Drahtkörper
22: Innenseite
24: Aussenseite
26: Seitenfläche
27: Plattenbereich
28: Seitenbereich/Plattenbereich
29: Mittelbereich
30: Öffnung
31: Öffnung
32: erstes Ende/Befestigungselement
34: zweites Ende
40: Nagelelement/Nagelbinderplatte
42: erstes Ende
44: zweites Ende
50: Schutzplatte/Formkörper
52: Vorsprung
60: Abdeckung
70: Klebeschaum
72: Vorsprung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

Norm DIN 4102 Teil 1 [0008]
DIN 4102 Teil 1 [0064]
DIN 4102 Teil 2 [0090]
DIN 51603 Teil 1 [0090]
DIN 4102 Teil 2 [0090]

Claims

Brandschutzanordnung, insbesondere für Holzbauteile (12), mit einem Tragelement (10, 20) und einer wenigstens feuerhemmenden Schutzplatte (50), die zumindest stoffschlüssig mit dem Tragelemet (20) verbunden ist, wobei der Stoffschluss durch einen wenigstens feuerhemmenden Klebeschaum (70) bewirkt wird.
Brandschutzanordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Klebeschaum (70) ein Volumenschaum, vorzugsweise auf Basis von Polyurethan, ist.
Brandschutzanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebeschaum (70) die Erfordernisse der Brandschutzklasse B1 gemäß DIN 4102/1 erfüllt.
Brandschutzanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragelement ein Holzbauteil und/oder ein metallisches Verbindungselement, vorzugsweise eine Nagelplatte (10, 20), ist.
Brandschutzanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzplatte (50) aus einem Gefüge gebildet ist, das ein Bindemittel und ein Granulat aufweist, wobei das Granulat im Wesentlichen Fasern, Späne und/oder Pulver umfasst.
Brandschutzanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Granulat Holzfasern, Holzspäne und/oder Mineralfasern umfasst.
Brandschutzanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragelement (10, 20) eine Vielzahl von Öffnungen (30, 31) aufweist, wobei in wenigstens eine Öffnung (30, 31) ein Vorsprung (52, 72) der Schutzplatte (50) und/oder des Klebeschaums (70) eingreift.
Brandschutzanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (52, 72) in die Öffnung (30, 31) eingepresst ist.
Brandschutzanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragelement (10, 20) eine Innenseite (22) und eine Aussenseite (24) aufweist, wobei die Schutzplatte (50) auf der Aussenseite (24) und/oder Innenseite (22) vorgesehen ist.
Brandschutzanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragelement (10, 20) eine Seitenfläche (26) aufweist, die mit der Schutzplatte (50) bedeckt ist.
Brandschutzanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzplatte (50) eine Dicke von circa 1 mm bis circa 40 mm, vorzugsweise von circa 1 mm bis circa 20 mm, aufweist.
Brandschutzanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragelement (10, 20) mit Nagelelementen (40) versehen ist, die durch Ausstanzen und Umbiegen vorbestimmter Bereiche der Tragelemente (10, 20) gebildet sind und/oder dass die Nagelelemente (40) an dem Tragelement (10, 20) angeschweißt sind.
Brandschutzanordnung einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mittelbereich und/oder ein Randstreifen des Tragelements (10, 20) frei von Nagelelementen (40) ist.
Verfahren zur Herstellung einer Brandschutzanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragelement (10, 20) zumindest stoffschlüssig mit der Schutzplatte (50) mittels eines wenigstens feuerhemmenden Klebeschaums (70) verbunden wird.