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Seit vielen Jahren befindet sich eine größer werdende Anzahl an Löschmitteln in Benutzung. Diese Löschmittel sind normalerweise auf 1–2 Brandklassen ausgelegt und auch nur dort sicher und effektiv anwendbar.
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Das Löschmittel Wasser ist geeignet für die Brandklasse A. Das Löschmittel hat gegenüber anderen Löschmitteln Vorteile: es ist preisgünstig, nicht giftig, pH-neutral, nicht ätzend, meistens ausreichend vorhanden und einfach zu fördern. Wasser darf nicht bei brennenden Metallen benutzt werden, da die enorme Hitze das Wasser chemisch aufspalten würde – der enthaltene Sauerstoff würde das Feuer explosionsartig anfachen und der Wasserstoff verbrennen; unter Umständen kann es auch durch die Mischung des Wasserstoffes mit Luftsauerstoff zur Bildung von hochexplosivem Knallgas kommen (die allgemein verbreitete Auffassung, dass die Hauptgefahr die Knallgasbildung beträfe, ist nicht zutreffend. Sondern: Heißes Leichtmetall = Reduktionsmittel → Aufspaltung der Wassermoleküle → exotherme Redoxreaktion Leichtmetall + Sauerstoff). Bei Schornsteinbränden würde Wasser wegen der im Schornstein sehr beengten Raumverhältnisse unter großem Druck verdampfen (1 Liter Wasser ergibt 1.700 Liter Wasserdampf) und den Schornstein zerstören. Bei Bränden von Fetten und Ölen mit Temperaturen oberhalb von 100°C ist zu beachten, dass Wasser bei Kontakt sofort verdampft und das brennende Öl mitreißt und verspritzt. Der entstehende Ölnebel hat eine große Oberfläche, damit eine große Angriffsfläche für den Luftsauerstoff und verbrennt explosionsartig („Fettexplosion”). Die elektrische Leitfähigkeit von Wasser birgt die Gefahr, mit Hochspannung in Kontakt zu kommen und einen elektrischen Schlag zu erleiden. Ein Netzmittel ist ein Zusatz zum Löschwasser für die Herabsetzung der Oberflächenspannung des Wassers. Die fertige Mischung wird ”Netzwasser” genannt. Als Netzmittel werden normalerweise Schaummittel verwendet – sie werden dann lediglich niedriger dosiert und keine Luft zugemischt. Übliche Mehrbereichsschaummittel, die zur Schaumerzeugung mit 3% zugemischt werden, können z. B. bereits in einem Bereich von ca. 0,5–1% als Netzmittel eingesetzt werden.
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Wenn eine hohe Haftfähigkeit und eine höhere Viskosität des Löschwassers erforderlich erscheint, können Gelbildner zugesetzt werden. Diese Zusätze basieren in der Regel auf Superabsorbern und können als Pulver oder Emulsion vorgehalten werden. Gelbildner sollen beispielsweise bei sogenannten „DSD-Bränden” (Brände von gelagertem Verpackungsabfall) gute Erfolge erzielen und ermöglichen bei Schüttgütern die Schaffung einer luftdichten Sperrschicht, die deutlich stabiler ist als ein Schaumteppich, länger bestehen bleibt und deutlich weniger Wasser an das Brandgut abgibt. Der Wasserverbrauch ist bei bestimmten Feuerszenarien erheblich geringer.
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Löschschaum ist ein Löschmittel, das durch Zusetzen eines Schaummittels zum Wasser mit anschließend zugeführter Luft erzeugt wird. Löschschaum wirkt erstickend, indem er eine luftundurchlässige Schicht über den brennbaren Stoff legt. Je nach dem Verhältnis des Wasser-Schaummittel-Luft-Gemisches werden drei Arten unterschieden.
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Löschpulver sind Gemenge sehr fein zerteilter fester Chemikalien, die eine Verbrennung unterbinden. Die Unterbindung geschieht entweder durch Erstickung (Brandklassen A + D) und/oder Inhibition (Brandklasse B + C). Es werden drei Arten differenziert: Einsatz und Wirkung von Löschpulvern
| Bezeichnung | Geeignet für Brandklasse | Löschwirkung |
| ABC-Pulver | A, B, C – alles (außer Fett und Metallbrand) | Inhibition (Flammen), Ersticken (Glut) |
| BC-Pulver | B, C – Flüssigkeiten (außer Fett) und Gase | Inhibition |
| D-Pulver | D – Metallbrand | Ersticken |
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Nachdem durch das Montreal-Protokoll die verbliebenen Halone 1211 (Bromchlordifluormethan) und 1301 (Bromtrifluormethan) vom Markt verschwunden sind, haben einige Unternehmen (z. B. DuPont, 3M, Great Lakes Chemical Corporation) heute wieder „neue” Halone zu Feuerlöschzwecken im Programm, die hinsichtlich ihrer ozonschädigenden Wirkung (ODP) problemlos sein sollen. Zumindest teilweise haben diese Halone auch bereits eine EU-Zulassung erhalten.
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Pulverlöschmittel sind derzeit die einzigen Materialien mit einer „Breitbandfunktion”.
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Folgende Brandklassen sind derzeit nach
EN2 definiert.
| Brandklasse* | Beschreibung* | Löschmittel | Hinweis |
| A | Brände fester Stoffe, hauptsächlich organischer Natur, die normalerweise unter Glutbildung verbrennen. | Wasser, wässrige Lösungen, Schaum, ABC-Pulver, Löschgel, verschiedene Kleinlöschgeräte wie z. B. Löschdecke oder Feuerpatsche | |
| B | Brände von flüssigen oder flüssig werdenden Stoffen. | Schaum, ABC-Pulver, BC-Pulver, Kohlenstoffdioxid | auch Stoffe, die durch die Temperaturerhöhung flüssig werden |
| C | Brände von Gasen. | ABC-Pulver, BC-Pulver, Kohlenstoffdioxid nur in Ausnahmefällen (hierfür gibt es sehr selten speziell konstruierte Sonderfeuerlöscher mit Gasstrahldüse), Gaszufuhr durch Abschiebern der Leitung unterbinden | Brände von Gasen in der Regel erst dann löschen, wenn die Gaszufuhr unterbunden werden kann, da sich sonst ein explosionsfähiges Gas-Luft-Gemisch bilden kann. |
| D | Brände von Metallen. | Metallbrandpulver (D-Pulver) sowie als Behelfslöschmittel trockener Sand, trockenes Streu- oder Viehsalz, trockener Zement, Grauguss-Späne | Bei Bränden der Klasse D niemals Wasser als Löschmittel verwenden. |
| F | Brände von Speiseölen/-fetten (pflanzliche oder tierische Öle und Fette) in Frittier- und Fettbackgeräten und anderen Kücheneinrichtungen und -geräten | Fettbrand-Löscher mit Speziallöschmittel (zur Verseifung) oder geeignetes Löschspray | Bei Bränden der Klasse F niemals Wasser als Löschmittel verwenden. |
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Im Bereich neuartiger Löschmittel wurden einige Literaturstellen gefunden, die Alternativen zu den bisher genannten Materialien aufweisen.
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So beschreibt beispielsweise Offenlegungsschrift 2 023 374 ein Trockenpulver-Feuerlöschmittel, welches unterschiedliche Pulver (Carbonate, Borax, Magnesiumoxide, ...) enthält und mithilfe von Klebemitteln auf gebracht werden soll. Als Hauptkomponente wird Perlit genannt. Da dieses Material extrem hygroskopisch ist, ist die Lagerfähigkeit eingeschränkt. Zudem muss, da es eine sehr große aktive Oberfläche besitzt viel „wasserhaltiges Klebemittel” eingesetzt werden. Dieses kann im Brandfall aber als Sauerstoffdepot für den Brand dienen und insbesondere Metallbrände weiter anfeuern. Diese Klebemittel befinden sich bereits auf dem Pulver und sollen auf dem Brandherd aufgeschmolzen werden und so das Pulver verkleben. Die organischen Klebemittel verbrennen allerdings schon bei niedriger Brandtemperatur. Das vorgeschlagene Natriumammoniumphosphat schmilzt zu langsam auf, so dass es auch hier zum Abrieseln des Pulvers kommt.
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In
EP 0395322 B1 werden ein Verfahren zum Löschen des Metallfeuers und ein dazugehöriges Feuerlöschmittel beschrieben. Hierbei werden eine Mischung aus Boroxid und hydrophobierte Glasperlen von 20–200 μm eingesetzt. Dabei kommen zwischen 70 und 95% Boroxid zum Einsatz. Bei den verwendeten Glaskugeln handelt es sich um sogenannte Cenospheres (Abfallstoffe aus der Kohleverbrennung), die naturgemäß in ihren Eigenschaften stark schwanken und reaktiv unkontrolliert arbeiten. Diese Partikel sind hydrophobiert um eine Verklebung im Lager zu vermeiden. Das erfindungsgemäße Löschpulver ist allerdings nicht „klebefähig” und somit nur für horizontale Brände geeignet.
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Offenlegungsschrift
DE 3830122 A1 beschreibt ein Brandbekämpfungsmaterial auf Basis gemahlenen Glasmaterials, welches hydrophobiert wird. Die Partikelgrößen liegen unter 120 μm. Weiterhin werden Vollglaskugeln mit einer Größe von unter 50 μm verwendet, welche ebenfalls hydrophobiert sind. Letztendlich kommt hier nur massives Material zum Einsatz, welches hohe Dichten hat und „hydrophobiertem Sand” entspricht.
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Im
US Patent 3475322 wird eine Pulvermischung aus matallophilen Verbindungen wie SiC und Zirkonborid in Kombination mit Glashohlkugeln einer Größe von kleiner 35 μm eingesetzt. Auch in diesem Falle handelt es sich, wie bei allen bisher beschriebenen Materialien um staubförmige Pulver.
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In einer neueren Veröffentlichung (
DE 10 2006 019 739 A1 ) wird eine „temperaturfestes” Rundgranulat und eine „Sprühanlage” beschrieben. Die Erfindung nutzt eine Kombination aus Cenospheres und Borosilikatglas. Wichtig ist hierbei, dass das Glasgranulat einen Mindestaluminiumoxidanteil von 10%, besser von > 30% besitzen muss. Idealerweise wird nur Borosilikatglas (Anspruch 6) genutzt.
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Problemstellung:
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Keines der gefundenen Löschmittel ist in der Lage brandklassenübergreifend eingesetzt zu werden.
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Zudem bergen die diversen existierenden Löschmittel viele Nachteile. Durch Rauch- und Nebelentwicklung werden der Löschvorgang und die Rettung erschwert. Flüssige Löschmittel verursachen im Allgemeinen zusätzliche Schäden am Objekt, deren ökonomischer Wert oft den des Brandes übersteigt. Es müssen unterschiedliche Löschmittel für die 5 unterschiedlichen Brandklassen bevorratet und ausgetauscht werden. Zudem sind diese Materialien nicht recyclingfähig und die Kosten der Entsorgung sind immens. Löschpulver verursachen extreme Kolatteralschäden in der Löschumgebung. Des Weiteren sind insbesondere die Pulver und Hohlglaskugeln nicht „haftfähig”, d. h. Pulver rieseln an senkrecht stehenden Brandflächen wirkungslos ab. Selbsterhaltende Brände wie Thermitbrände oder Bengalo-Brände sind damit bisher nicht eindämmbar. Zudem bergen Löschpulver für Metallbrände, wie Zement, Natriumchlorid u. ä die Gefahr, dass physi- oder chemiesorbiertes Wasser zersetzt wird und den Brand explosionsähnlich anfeuert. Es konnte auch kein Löschmittel gefunden werden, in dem eine gewisse „Intelligenz” (das Mittel erkennt Temperaturbereiche und reagiert darauf) verbaut ist.
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Während der Forschungsarbeiten an einem Hochtemperaturisolationswerkstoff auf Basis von Blähglasgranulaten wurde überraschenderweise gefunden, dass Blähgläser sich durch Aufbringen einer Schicht bzw. Infiltrieren mit unterschiedlichen Materialien in der Schmelztemperatur steuern lassen. Im Gegensatz zu Pulvermischungen wie in
EP 0395322 B1 oder
DE 10 2006 019 739 A1 beschrieben, liegt beim erfindungsgemäßen Löschmittel die schmelzpunktsteuernde Komponente als Schicht auf der Oberfläche der einzelnen Blähglaskugeln. So setzen beispielsweise Borsalze in dem erfindungsmäßen Löschmittel die Schmelztemperatur der Blähglasgranulate von ca. 800°C auf 500°C herunter, wohingegen diverse Phosphate die Schmelztemperaturen deutlich nach oben schieben. Da diese Granulate ebenfalls im passiven Brandschutz eingesetzt werden, lag die Überlegung nahe, Granulate mit bestimmter Schmelztemperatur oder auch eine Mischung von Granulaten unterschiedlicher Schmelztemperatur als Löschmittel einzusetzen.
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Die Löschwirkung der Blähglasgranulate beruht im Allgemeinen auf einem komplexen Mechanismus.
Stufe 1: Aufschmelzen und Ausbildung eines Glasschmelzefilms auf dem Brandherd (Energievernichtung durch Schmelzen)
Stufe 2: Ersticken. Nach Ausbilden des Schmelzefilms wird der Sauerstofftransfer zum Brandgut unterbunden.
Stufe 3: Isolierung. Durch einen sehr guten Isolationswert von 0,07–0,10 W/mK wird ein Übertrag von Hitze in die Umgebung unterbunden, so dass umliegende Gegenstände „passiv” geschützt werden.
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Durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Materials, nämlich an der Oberfläche zielgerichtet veredelte Blähgläser, erkennt das Löschmittel drei Temperaturbereiche. Die bor-veredelte Fraktion schmilzt ab 400–450°C, s. d. bereits bei sehr niedrigen Brandtemperaturen der wichtige Glasfilm ausgebildet wird. Die, im SiO2-Anteil optimierte Fraktion schmilzt bei 700–800°C und wird als Sicherheitspuffer bei Hochtemperaturbränden eingesetzt. Die Hochtemperaturfraktion (Schmelzpunkt. > 1.300°C) wird i. d. R. nie bzw. extrem selten schmelzen müssen und dient hauptsächlich der thermischen Isolation.
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Durch geschicktes Kombinieren der drei modifizierten Blähglasgranulat-Fraktionen lässt sich ein maximaler Temperaturbereich abdecken. Somit können „klassische” Holzbrände ebenso gelöscht werden wie Metallbrände (Klasse A und D).
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Da die Blähglasgranulate bzw. die modifizierten Varianten sehr leicht sind (Dichten ab 40 g/l–600 g/l) schwimmt dieses Löschmittel auf allen Flüssigkeiten auf. Somit kann auch auf Flüssigkeiten die beschriebene Löschwirkung einsetzen. (Klasse B und F)
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Durch Kombination unterschiedlicher Korngrößen kann eine maximal dichteste Kugelpackung erzeugt werden. Dabei werden die Diffusionswege für Brandgase und leichtentzündliche Gase maximal verlängert, so dass eine weitere Durchmischung mit Sauerstoff zu einem brennbaren Gemisch weit vom Hitzeherd weggeschoben wir (hier wirkt natürlich auch die Isolationswirkung der Granulate). Somit ist dieses Löschmittel ebenfalls für Gasbrände (Klasse C) geeignet.
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Früher wurde auch Brandklasse E geführt, die elektrische Niederspannungsanlagen bis 1 kV abdeckte. Auch Brände in solchen Anlagen lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Löschmittel unterdrücken (Gleiche Wirkung wie Mischung aus Klasse A und F). Zudem erhöht das modifizierte Blähglasgranulat den elektrischen Widerstand, so dass ein „Durchschlagen” von Strom wirkungsvoll unterbunden wird.
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Das erfindungsgemäße Löschmittel kann als Schüttgut alle Brandklassen übergreifend löschen. Dabei werden erfahrungsgemäß max. 5% (die untersten Lagen des modifizierten Granulates) verbraucht – aufschmelzen und Verkleben der weiteren Lagen mit der Schmelze), so dass gut 95% erneut genutzt werden können. Der Abfall und die Entsorgung werden somit drastisch reduziert.
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Werden Korngrößen < 1 mm eingesetzt, so können diese problemlos mit herkömmlichen Löschanlagen und Handlöschern (im Folgenden Löschapparatur), auf den Brandherd aufgebracht werden. Positiver Nebeneffekt bei Handlöschgeräten: Das Gewicht des Feuerlöschers reduziert sich (bei einem 6 l Löscher) um ca. 4,5 kg und ermöglicht somit eine einfacherer Handhabung.
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Eine weitere Modifizierung kann „an” der Löschapparatur stattfinden. Durch Anbringen (innerhalb oder außerhalb des Löschapparates) einer Patrone oder eines Vorratsraumes, die mit einem klebenden – vorzugsweise anorganischen – Material (hier als Binder definiert) gefüllt ist, kann das aus der Löschapparatur austretende Löschmittel, mit diesem Binder benetzt werden und somit an unterschiedlichen Flächen und Neigungen direkt auf dem Brandherd haften bleiben. In der einfachsten Variante wird der Binder mittels des entstehenden Unterdrucks aus dem Vorratsgefäß gesaugt. In komplexeren Varianten kann das Vorratsgefäß selbst unter Druck stehen oder der Binder „mechanisch” gepumpt werden. Die „anorganische” Natur dieses Binders ist sehr vorteilhaft, da anorganische Materialien durch die Brandtemperatur nicht zerstört werden. Ihre adhädierende Wirkung bleibt erhalten. Der Binder selbst wird durch Temperatureinwirkung (und somit Übergang vom Rohbinder zu einem glasartigen oder keramischen oder glaskeramischen Werkstoff) in eine stabile Phase überführt, die die „klebende” Wirkung trotz Temperatureinwirkung aufrechterhält. Organische Materialien würden bereits bei < 300°C und damit vor Bildung des Schmelzfilms durch das Löschmittel thermisch zersetzt. Dies führt zum Abrieseln des Löschmittels. Somit kann der Brand nicht weiter bekämpft werden. Als anorganische Binder eignet sich eine Reihe bekannter Systeme, angefangen von Wassergläsern, über Zemente (insbes. Sulfatzemente), Silane, Siloxane, Phosphate, Sol-Gel Systeme, Phosphonate, u. s. w.
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Vorteil dieser erfindungsgemäßen Anwendung ist, dass mit dieser Modifikation der Brandherd lokal bekämpft werden kann. Die Reinigungsarbeiten werden minimiert (kein überschüssiges Schüttgut muss aufgesammelt werden), elektrische Anlagen werden geschont (Löschpulver z. B. zerstört durch „stauben” mehr Anlagen als der Brand selbst). Löscharbeiten und Rettung wird durch „fehlende” Nebelbildung (Reaktion herkömmlicher Löschmittel) erleichtert. Die Düse und das Löschmittel können in herkömmlichen Handlöschern aber auch in automatisierten Anlagen eingesetzt werden.
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Beispiele:
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Beispiel 1: Modifizierte Blähglasgranulate als Schüttgut
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100 g einer Mischung aus 25% eines 400°C Granulates (Bor-modifiziert), 25% eines 800° Granulates (reiner Rohstoff) und 50% eines 1.200°C Granulates (Phosphat-modifiziert) werden auf 50 g brennende Magnesiumspäne (Temperatur ca. 2.900°C) geschüttet. Der Brand erlischt augenblicklich. Die Umgebung wird sofort auf Raumtemperatur gekühlt. Es entsteht eine Druse in der das glühende Magnesium lagert und abkühlen kann. Dieser Abkühlvorgang dauert 5–10 Minuten. Dennoch kann bereits 30 Sekunden nach Löschen eine Oberflächentemperatur von klein 50°C festgestellt werden.
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Beispiel 2: Modifiziertes Blähglasgranulat als Schüttgut.
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Bor-modifiziertes Blähglasgranulat (250 g) wird auf 2 Liter brennendes Öl (Gusspfanne, Durchmesser 40 cm) geschüttet. Der Brand erlischt sofort. Das Löschmittel schwimmt auf dem Öl. Es entstehen keine Spritzer oder „Mikroexplosionen”
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Beispiel 3: Modifiziertes Blähglas als „klebendes Löschmittel”
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Ein Pulverlöscher der Firma Minimax wird demontiert, das Pulver entnommen. Vor dem Druckventil wird eine Bohrung angebracht und ein 20 ml Behälter mit TEOS (Tetraethylorthosilicat) mit einem 1 mm dünnen Schlauch mit dieser Bohrung verbunden. Danach wird der Löscher mit dem erfindungsgemäßen Löschmittel (Korngrößen < 1 mm) gefüllt und wieder verschlossen. Eine Holzwand (1 × 2 m) wir in der Mitte mittels Brennpaste entzündet. Nach einigen Minuten misst der Brandherd ca. 30 cm im Durchmesser. Dann wird aus 2–2,5 m Entfernung der modifizierte Pulverlöscher eingesetzt. Ein ca. 60 cm messender Löschfächer trifft die Wand. Die mit TEOS benetzten Granulatkugeln bleiben, aufgrund ihrer Klebrigkeit, an der Oberfläche des Ziels kleben. Es baut sich eine gut 2 cm dünne Granulatschicht auf, die das Feuer wirkungsvoll erstickt.
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Das erfindungsgemäße Löschmittel vereint viele Vorteile:
- – Ökonomisch günstiges Ausgangsmaterial (z. B. recycling-Glas)
- – Diverse Korngrößen und Varianten.
- – Sicheres Bekämpfen aller Brandarten
- – Geringer Materialbedarf
- – Gut 95% des Löschmittels können erneut verwendet werden (starke Kostenreduktion)
- – Ca. 95% des Löschmittels besteht aus Siliziumdioxid, welches einfach und sicher entsorgt werden kann.
- – Durch die geringe Dichte schwimmt das Löschmittel (auch auf brennenden Flüssigkeiten auf) und kann dort die Wirkung entfalten wo es gebraucht wird. Die Flüssigkeit selbst wird durch das Löschmittel nicht negativ beeinflusst, so dass eine anschließende Entsorgung nicht notwendig ist.
- – Durch den Einsatz unterschiedlich modifizierter Blähglasgranulate kann ein sehr großer Temperaturbereich mit einem einzigen Löschmittel abgedeckt werden.
- – Durch seine thermische Isolierwirkung wird die Umgebung des Brandes sicher vor Hitzestrahlung und somit vor dem Überspringen des Brandes geschützt.
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Alle genannten Nachteile bestehender Löschmittel lassen sich durch das erfindungsgemäße Material beheben.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0395322 B1 [0011, 0017]
- DE 3830122 A1 [0012]
- US 3475322 [0013]
- DE 102006019739 A1 [0014, 0017]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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