DE102017107904A1

DE102017107904A1 - Schutzbehälter zur Aufnahme entzündungsempfindlicher Gegenstände

Info

Publication number: DE102017107904A1
Application number: DE102017107904.1A
Authority: DE
Inventors: Oliver Töpfer; Burkhard Sommer
Original assignee: Rheinische Vermiculite GmbH
Current assignee: Rheinische Vermiculite GmbH
Priority date: 2017-04-12
Filing date: 2017-04-12
Publication date: 2018-10-18
Also published as: EP3609584A2; WO2018189303A3; WO2018189303A2

Abstract

Es wird ein Schutzbehälter zur Aufnahme entzündungsempfindlicher Gegenstände beansprucht, welcher aus einem Boden, Seitenwänden und gegebenenfalls auch einer oberen Abschlusswand besteht, wobei der Boden zur Traglastverbesserung verstärkt ist und der dadurch gekennzeichnet ist, dass der Boden aus mindestens einer mit ihrer Oberseite dem Behälterinneren zugewandten Platte aus expandiertem Vermiculite und einer die Platte von unten her verstärkenden Stützstruktur besteht. Mit dem erfindungsgemäßen Schutzbehälter ist es möglich, entzündungsempfindliche Gegenstände sicher zu transportieren, das Vermiculitematerial des Bodens ist eine Platte aus expandiertem Vermiculite, so dass diese Platte Funken, die bei einem möglichen selbstentzündlichen Vorgang entstehen, oder auch Flammen davon abhält, aus dem Behälter herauszutreten und in der Umgebung Schaden anzurichten.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schutzbehälter zur Aufnahme entzündungsempfindlicher Gegenstände bestehend aus einem Boden, Seitenwänden und bei Bedarf einer oberen Abschlusswand, wobei der Boden zur Traglastverbesserung verstärkt ist.
Der Transport von entzündlichen und brennbaren Substanzen ist besonderen Vorschriften unterworfen. Auch Batterien für Elektrofahrzeuge und -werkzeuge zählen zu Gegenständen, die als leicht entzündlich gelten und im internationalen Transportrecht als Gefahrgut eingestuft sind. Besonders Lithiumbatterien fallen aufgrund der Zersetzungsgefahren innerhalb der einzelnen Zelle und eines komplexen Brand- und Explosionsverhalten bei Schädigung unter die Gefahrgutvorschriften, z. B. wird in einem Störfall einer Lithium-Ionen Batterie auch hochgiftiges HF gasförmig freigesetzt. Beim gewerblichen Versand und Transport von Lithium-Ionen-Batterien sind daher besondere Vorschriften einzuhalten.
So ist es notwendig, dass die für den Transport verwendeten Verpackungen die Batterien komplett umschließen, und dass die Batterien gegen Kurzschluss gesichert sind. Eine weitere Anforderung ist, dass die Batterien gegen eine unbeabsichtigte Bewegung gesichert werden. Auch sollen die Batterien so verpackt oder geschützt sein, dass ein Kontakt mit leitfähigen Werkstoffen innerhalb derselben Verpackung nicht zu einem Kurzschluss führen kann.
Beim Transport von entzündlichen und brennbaren Substanzen ist es wünschenswert, den Transport so zu gestalten, dass diese Güter derart verpackt sind, dass die sich unter Umständen bildende Hitze oder Flammen bereits in der Verpackung eingedämmt oder ganz unterdrückt werden können, so dass es außerhalb der Verpackung dieser Güter zu keinem Schaden durch übermäßige Hitze oder Flammen kommt. Zudem sollten austretende Flüssigkeiten vom Verpackungsmaterial aufgenommen werden und austretende Gase vom Verpackungsmaterial adsorbiert werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Behälter zur Verfügung zu stellen, in welchem entzündliche oder brennbare Güter verpackt und transportiert werden können und wobei die Umgebung im Falle einer Entzündung oder Entflammung dieser transportierten Güter so abgeschirmt wird, dass die Umgebung keinen Schaden trägt. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist demgemäß ein Schutzbehälter zur Aufnahme entzündungsempfindlicher Gegenstände bestehend aus einem Boden, Seitenwänden und gegebenenfalls auch einer oberen Abschlusswand, wobei der Boden zur Traglastverbesserung verstärkt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden mindestens umfasst

- eine mit ihrer Oberseite dem Behälterinneren zugewandten Platte aus Vermiculite,
- eine die Platte von unten her verstärkende Stützstruktur.

Mit dem erfindungsgemäßen Schutzbehälter ist es möglich, entzündungsempfindliche Gegenstände sicher zu transportieren. Das Vermiculitematerial des Bodens ist eine Platte aus expandiertem Vermiculite, so dass diese Platte Funken, die bei einem möglichen selbstentzündlichen Vorgang entstehen, oder auch Flammen davon abhält, aus dem Behälter herauszutreten und in der Umgebung Schaden anzurichten. Die Stützstruktur, die die Platte von unten her verstärkt, dient der Traglastverbesserung, so dass auch schwerere Gegenstände und Lasten transportiert werden können, z. B. Batterien.
Der Boden des erfindungsgemäßen Schutzbehälters ist eine Platte aus expandiertem Vermiculite. Formkörper aus expandiertem Vermiculite sind aus dem Stand der Technik bekannt. Sie werden durch ein Pressverfahren hergestellt, wobei Wasserglas als Bindemittel eingesetzt wird. Gegebenenfalls können weitere Inhaltsstoffe enthalten sein, insbesondere solche, die brandhemmende Eigenschaften, im allgemeinen Sprachgebrauch auch als Flammschutzmittel oder Brandschutzmittel bezeichnet, und auch absorptive Eigenschaften gegenüber austretenden Flüssigkeiten und Gasen aufweisen und diese binden und neutralisieren können.
Die weiteren Wände des Behälters, insbesondere die Seitenwände, sind vorzugsweise ebenfalls aus einem Brandschutzmaterial gefertigt, vorzugsweise auch aus expandiertem Vermiculite. Die obere Abschlusswand kann aus einem anderen Material bestehen, gegebenenfalls auch eine andere Struktur haben, wobei aber vorzugsweise auch die obere Abschlusswand brandhemmende Eigenschaften aufweist und besonders bevorzugt aus einem Material auf Basis von Vermiculite besteht.
Die Stützstruktur, die die Platte von unten her verstärkt, ist vorzugsweise ein Metallrost, ein Flächengebilde aus mit Glasfaser verstärktem Kunststoff oder ein Flächengebilde mit Kohlenstofffaser verstärktem Kunststoff. Die Stützstruktur erstreckt sich vorzugweise horizontal mindestens über den größten Teil der Grundfläche der Platte. Es hat sich als besonders bevorzugt erwiesen, wenn die Stützstruktur als Armierung in das Material der Platte eingebettet ist. Diese Armierung kann in an sich bekannter Weise während des Herstellungsverfahrens der Platte aus expandiertem Vermiculite mit eingearbeitet bzw. im Material der Platten eingebettet werden. Ist die Stützstruktur ein Metallrost, kann die Platte in einer alternativen Ausführungsform auf dem Metallrost aufsitzen.
In einer möglichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Stützstruktur an ihren Außenrändern mit Verbindungselementen versehen, welche dazu dienen, den Boden mit den Seitenwänden zu verbinden. Diese Verbindungselemente können beispielsweise an der Stützstruktur ausgebildete und nach außen abstehende Laschen sein.
Der erfindungsgemäße Schutzbehälter weist neben dem Boden auch Seitenwände auf. Diese Seitenwände sind vorzugsweise als Seitenplatten ausgestaltet, welche ebenfalls aus expandiertem Vermiculitematerial bestehen. Auch die Seitenplatten können zur Verbesserung ihrer Festigkeit eine verstärkende Stützstruktur aufweisen. Üblicherweise ist die Dicke der Seitenplatten etwas geringer als die Dicke des Bodens. Sofern eine verstärkende Stützstruktur in den Seitenwänden eingearbeitet ist oder an die Seitenwände sich anschließt, kann diese Stützstruktur weniger stark als die Stützstruktur im Boden dimensioniert sein.
Die obere Abdeckung des Schutzbehälters kann beispielsweise wie die Seitenplatten ausgestaltet sein. In einer möglichen Ausführungsform wird die obere Abdeckung von einem kassettenartig unterteilten Flächenelement, wie es nachfolgend als Schutzelement beschrieben wird, oder einem anderen flexiblen Material, das als Abdeckung geeignet ist, gebildet.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist der Schutzbehälter gemäß der vorliegenden Erfindung an einer oder mehrerer den dem Behälterinneren zugewandten Innenseiten der Seitenwände und gegebenenfalls des Bodens brandaktive Schutzelemente auf. Dieses Schutzelement ist vorzugsweise ein kassettenartig unterteiltes Flächenelement, wobei sich in den einzelnen Kassetten jeweils ein brandhemmendes Material befindet. Das brandhemmende Material, das in dem Schutzelement enthalten ist, ist vorzugsweise ein brandhemmender Füllstoff, insbesondere Rohvermiculite, expandiertes Graphit, ein Intumeszentsystem oder eine Kombination der voranstehenden gegebenenfalls auch in Kombination mit weiteren Komponenten. Dieses Schutzelement hat zusätzliche brandhemmende Eigenschaften.
Kommt es innerhalb des Behälters zu einer Entzündung oder einem Brand, so gibt das Rohvermiculite bei hohen Temperaturen Kristallwasser ab und das Volumen des Rohvermiculites steigt deutlich an, d. h. es bildet sich sogenanntes expandiertes Vermiculite. Durch das Ansteigen des Volumens wird das brennende Gut durch Brandschutzmaterial eingehüllt, so und die Brandschutzleistung des Behälters weiter insgesamt verbessert.
Das Schutzelement kann in seiner Füllung bis zu 100 % Rohvermiculite enthalten, vorzugsweise sind 20 bis 80 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des in dem Flächenelement enthaltenen Materials, Rohvermiculite und besonders bevorzugt 40 bis 60 Gew.-%. Das Rohvermiculite kann eine Körnung 0, 1, 2, 3 oder 4 aufweisen, wobei Körnungen 0, 1, 2 oder 3 bevorzugt sind und insbesondere die Körnungen 2 oder 3 oder Mischungen davon eingesetzt werden.
Sofern in dem Schutzelement ein Gemisch aus Rohvermiculite und expandiertem Vermiculite enthalten ist, ist das expandierte Vermiculite vorzugsweise in einer Menge bis zu 60 Gew.-%, besonders bevorzugt in einer Menge von 5 bis 50 Gew.-% und insbesondere in einer Menge von 10 bis 40 Gew.-%, bezogen auf die Menge des enthaltenen Materials, enthalten. Das expandierte Vermiculite hat vorzugsweise eine Körnung von 0, 1, 2, 3 oder 4, bevorzugt sind Körnungen 0, 1, 2 oder 3 und besonders bevorzugt Körnungen 2 oder 3 oder Mischungen daraus.
Die silikatische Struktur des expandierten Vermiculites und Rohvermiculites trägt dazu bei, aus dem brennenden gelagerten Gegenstand austretende Flüssigkeiten und Gase zu binden und zu neutralisieren. Da Rohvermiculite bei schneller Wärmeausbreitung expandiert und sich dadurch das Volumen des Schutzelements erhöht, kann ein schneller Einschluss des Gegenstandes erfolgen, was zum Ersticken des Brandherdes beitragen kann.
Als weitere Komponenten können in dem Schutzelement Keramisierungsmittel und Treibmittel enthalten sein. Geeignete Keramisierungsmittel sind beispielsweise Phosphorhaltige Substanzen, wie Phosphate, Phosphinate, roter Phosphor, beispielsweise gebunden in einem PE-Masterbatch, Phosphorsäure-Derivate, sowie Silicium-haltige Strukturen, wie Silikate, Silane und Siloxane, oder Boratglas. Das Keramisierungsmittel kann in einer Menge bis zu 25 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des in dem Schutzelement enthaltenen Material, enthalten sein, insbesondere in einer Menge von 5 bis 20 Gew.-% und insbesondere von 8 bis 15 Gew.-%. Das Keramisierungsmittel kann, wenn das Rohvermiculite expandiert, eine Verfestigung des schüttfähigen, im Schutzelement enthaltenen Materials generieren und somit einen Einschluss des gelagerten Gegenstandes bewirken.
Das Treibmittel kann ein beliebiges Treibmittel sein und beispielsweise ausgewählt sein aus stickstoffhaltigen Substanzen, wie Melaminen, Cyanuraten, Melamincyanuraten, Melaminpolyphosphaten (MPP) oder Ammonium-basierten Substanzen (APP). Das Treibmittel kann eine weitere Volumenvergrößerung bewirken, insbesondere dann, wenn nur geringe Mengen Rohvermiculite enthalten sind. Das Treibmittel kann in einer Menge bis zu 15 Gew.-%, vorzugsweise von 3 bis 10 Gew.-% und besonders bevorzugt in einer Menge von 5 bis 8 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des im Schutzelement enthaltenen Materials, enthalten sein.
Liegt das Schutzelement in Form eines kassettenartig unterteilten Flächenelements vor, so ist die Grundstruktur des Flächenelements vorzugsweise ein textiles Flächenmaterial aus zwei Materiallagen, die zur Bildung der Kassetten entlang von Nahtabschnitten miteinander verbunden sind. Die Nähte können Klebenähte oder genähte Nähte sein. Zwischen den Nahtabschnitten befindet sich das brandhemmende Material.
In einer möglichen Ausgestaltung liegt das brandhemmende Material im Schutzelement als schüttfähiges Material vor. Eine solche Schüttung hat den Vorteil, dass zusätzlich eine Polsterung des zu lagernden oder transportierten Gegenstands gegen z. B. Stöße erzielt wird.
Auch das Material, aus dem die Grundstruktur des Flächenelements besteht, sollte ein brandhemmendes Material sein. Vorzugsweise ist dies ein Vlies oder Gewebe aus einer Mineralfaser, die zusätzlich gas- und flüssigkeitspermeabel ist.
In den beigefügten Figuren sind mögliche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dargestellt. Es zeigen:

1: eine perspektivische Darstellung des beanspruchten Schutzbehälters;
2: den Schutzbehälter aus 1 mit einem an einer Seitenplatte angeordneten Schutzelement;
3: eine Bodenplatte;
4: ein Metallrost.

1 zeigt einen Schutzbehälter zur Aufnahme entzündungsempfindlicher Gegenstände mit einem Boden 2 und Seitenwänden 3, wobei in der hier gezeigten Darstellung nur zwei der vier möglichen Seitenwände dargestellt sind. Die obere Abschlusswand ist hier nicht dargestellt. Der Boden 2 besteht aus einer mit ihrer Oberseite dem Behälterinneren zugewandten Platte aus expandiertem Vermiculite und einer die Platte von unten her verstärkenden Stützstruktur 5. In der hier dargestellten Ausführungsform ist die Stützstruktur 5 als Armierung in das Material der Platte eingebettet, d. h. es ist von oben und von unten vom expandierten Vermiculite umschlossen. In der hier gezeigten Ausführungsform erstreckt sich die Stützstruktur über den größten Teil der Grundfläche. An ihren Außenrändern ist die Stützstruktur 5 mit Verbindungselementen 6 versehen, die derart ausgestaltet sind, dass der Boden mit den Seitenwänden über diese Verbindungselemente verbunden werden kann.
2 zeigt den Schutzbehälter 1 aus 1, wobei an einer dem Behälterinneren zugewandten Innenseite der Seitenwände ein brandhemmendes Schutzelement 7 angeordnet ist. Das dargestellte Schutzelement 7 ist in der hier dargestellten Ausführungsform ein kassettenartig unterteiltes Flächenelement, wobei in den einzelnen Kassetten, die Hohlräume bilden, schüttfähiges Material aus brandhemmendem Material enthalten sind. Die Grundstruktur dieses Flächenelements 7 wird von einem textilen Flächenmaterial aus zwei Materiallagen gebildet, die zur Bildung der Kassetten 8 ausschließlich entlang von Nahtabschnitten 9 miteinander verbunden sind. Zwischen den Nahtabschnitten 9 befindet sich das schüttfähige brandhemmende Material. Auf diese Weise dient das Schutzelement 7 als Aufprallschutz.
3 zeigt einen Boden 2 des erfindungsgemäßen Schutzbehälters 1. Dieser Boden 3 ist vorzugsweise eine Platte aus Vermiculite, in die eine Stützstruktur eingearbeitet ist. Eine mögliche Ausgestaltung einer Stützstruktur in Form eines Metallgitters ist in 4 dargestellt. Die Stützstruktur erstreckt sich üblicherweise über die Grundfläche des Bodens 2 und ist an ihren Außenrändern mit Verbindungselementen 6 versehen, so dass der Boden mit den Seitenwänden nach Art eines Stecksystems miteinander verbunden werden kann. Die obere Abdeckung (hier nicht dargestellt) kann ausgestaltet sein wie die Seitenwände, sie kann auch von den als Schutzelement für die Innenauskleidung des Schutzbehälters 1 verwendete Flächenelement 7 oder einem anderen flexiblen Material, das als Abdeckung geeignet ist, gebildet werden.
Bezugszeichenliste

1: Schutzbehälter
2: Boden
3: Seitenwände
4: Platte aus Vermiculite
5: Stützstruktur
6: Verbindungselemente
7: Schutzelement
8: Kassette
9: Nahtabschnitt

Claims

Schutzbehälter zur Aufnahme entzündungsempfindlicher Gegenstände bestehend aus einem Boden, Seitenwänden und gegebenenfalls auch einer oberen Abschlusswand, wobei der Boden zur Traglastverbesserung verstärkt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden aus mindestens einer mit ihrer Oberseite dem Behälterinneren zugewandten Platte aus expandiertem Vermiculite und einer die Platte von unten her verstärkenden Stützstruktur besteht.
Schutzbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstruktur ein Metallrost, ein Flächengebilde aus mit Glasfaser verstärktem Kunststoff oder ein Flächengebilde mit Kohlenstofffaser verstärktem Kunststoff ist und sich horizontal mindestens über den größten Teil der Grundfläche der Platte erstreckt.
Schutzbehälter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der die Stützstruktur als Armierung in das Material der Platte eingebettet ist.
Schutzbehälter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstruktur ein Metallrost ist und die Platte auf dem Metallrost aufsitzt.
Schutzbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstruktur an ihren Außenrändern mit Verbindungselementen versehen ist, welche den Boden mit den Seitenwänden verbinden.
Schutzbehälter nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch nach außen von an der Stützstruktur abstehende Laschen als Verbindungselemente.
Schutzbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwände Seitenplatten sind, die ebenfalls aus Vermiculite und gegebenenfalls Bindemittel und weiteren Komponenten bestehen, welche ebenfalls durch eine eingebettete Metallstruktur oder GFK- oder CFK-Struktur verstärkt sein kann.
Schutzbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden, die Seitenwände und die obere Abschlusswand aus expandiertem Vermiculite in Kombination mit Wasserglas bestehen.
Schutzbehälter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das expandierte Vermiculite eine Körnung 0, 1, 2, 3 oder 4 aufweist, bevorzugt eine Mischung der Körnungen 2 oder 3.
Schutzbehälter zur Aufnahme entzündungsempfindlicher Gegenstände bestehend aus einem Boden, Seitenwänden und einer oberen Abschlusswand, wobei der Boden zur Traglastverbesserung verstärkt ist, dadurch gekennzeichnet, dass an den dem Behälterinneren zugewandten Innenseiten der Seitenwände brandhemmende Schutzelemente angeordnet sind.
Schutzbehälter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Schutzelement ein kassettenartig unterteiltes Flächenelement ist, wobei in den einzelnen Kassetten jeweils schüttfähiges Material aus brandhemmendem Material enthalten ist.
Schutzbehälter nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundstruktur des Flächenelements ein textiles Flächenmaterial aus zwei Materiallagen ist, die zur Bildung der Kassetten ausschließlich entlang von Nahtabschnitten miteinander verbunden sind, wobei sich zwischen den Nahtabschnitten das schüttfähige brandhemmende Material befindet.
Schutzbehälter nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das in den Kassetten (Hohlräumen) enthaltene brandhemmende Material ausgewählt ist aus Vermiculite, organischen brandhemmenden Materialien und/oder ein oder mehreren von Vermiculite verschiedenen mineralisch basierten brandhemmenden Materialien sowie Keramisierungsmittel und/oder Treibmittel enthalten ist.
Schutzbehälter nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das textile Flächenmaterial ein Gewebe oder Vlies aus einer Mineralfaser ist.