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Technisches Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Brandschutzmaterial zum Umhüllen eines Kabels oder einer Leitung und/oder zum Ausbilden eines Formteils mit wenigstens einer gekrümmten Oberfläche nach Anspruch 1, ein Verfahren zur Herstellung eines Brandschutzmaterials nach Anspruch 5, ein damit hergestelltes Brandschutzmaterial nach Anspruch 7, und die Verwendung eines Primers in einem Brandschutzmaterial nach Anspruch 9.
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Stand der Technik
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Bekannte Brandschutzmaterialien bestehen beispielsweise aus Glasseide als Grundmaterial, das mit einem Einkomponentenmaterial beschichtet. Das Einkomponentenmaterial (Brandschutzkomponente) bläht sich bei Hitzeeinwirkung auf, wodurch eine Brandschutzwirkung des mit dem Brandschutzmaterial umhüllten, zu schützenden Gutes sichergestellt wird.
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Werden die beschriebenen Brandschutzmaterialien zum Schutz von beispielsweise Stromkabeln oder Leitungen eingesetzt, besteht jedoch die Gefahr, dass sich beim Umwickeln der Kabel oder Leitungen mit den Brandschutzmaterialien oder anderweitigen Biegen der Brandschutzmaterialien Risse in deren Oberfläche ausbilden. Dies kann schließlich dazu führen, dass Feuchtigkeit von außen in die Beschichtung eindringt und das sich bei Hitzeeinwirkung aufblähende Einkomponentenmaterial auswaschen oder anderweitig durch die Feuchtigkeitseinwirkung beeinträchtigt werden kann. Folglich neigt dieses Brandschutzmaterial dazu, witterungsbedingt seine Brandschutzeigenschaften einzubüßen.
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Aufgabe der Erfindung
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Brandschutzmaterial und ein entsprechendes Herstellungsverfahren bereitzustellen, wobei das Brandschutzmaterial zum Schutz von Stromkabeln oder Leitungen geeignet ist, insbesondere hierfür ausreichend biegbar ist, eine hinreichende Brandschutzwirkung aufweist und die Brandschutzwirkung trotz Alterung in ausreichendem Maße aufrechterhalten bleibt.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die Aufgabe wird gelöst mit dem Brandschutzmaterial nach Anspruch 1. Dabei wird ein Brandschutzmaterial zum Umhüllen eines Kabels oder einer Leitung und/oder zum Ausbilden eines Formteils mit wenigstens einer gekrümmten Oberfläche vorgeschlagen. Das Brandschutzmaterial weist ein Trägermaterial und ein erstes Beschichtungsmaterial auf, wobei das erste Beschichtungsmaterial auf dem Trägermaterial aufgebracht ist. Das erste Beschichtungsmaterial bläht sich bei Hitzeeinwirkung auf bzw. schäumt auf. Das erste Beschichtungsmaterial kann ein- oder beidseitig auf dem Trägermaterial aufgetragen sein, wobei eine einseitige Auftragung bevorzugt ist. Das Brandschutzmaterial weist ferner einen Primer auf, wobei der Primer eine Grundierung, einen Härter und einen Verdünner enthält oder daraus besteht.
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Dabei enthält die Grundierung:
- Xylol (CAS-Nr. 1330-20-7), vorzugsweise in einem Massenanteil von 12,5 bis 20 %;
- Kohlenwasserstoffe, C9, Aromate (CAS-Nr. 64742-95-6), vorzugsweise in einem Massenanteil von 5 bis 12,5 %;
- Reaktionsprodukt: Bisphenol-A-Epichlorhydrinharze mit durchschnittlichem Molekulargewicht 700 bis 1100 (CAS-Nr. 25068-38-6), vorzugsweise in einem Massenanteil von 5 bis 12,5 %;
- Butan-1-ol (CAS-Nr. 71-36-3), vorzugsweise in einem Massenanteil von 5 bis 10 %;
- Trizinkbis(orthophosphat) (CAS-Nr. 7779-90-0), vorzugsweise in einem Massenanteil von 5 bis 12,5 %;
- Ethylbenzol (CAS-Nr. 100-41-4), vorzugsweise in einem Massenanteil von 1 bis 5 %;
- 4-Hydroxy-4-methyl-pentan-2-on (CAS-Nr. 123-42-2), vorzugsweise in einem Massenanteil von 1 bis 5 %;
- Lösungsmittelnaphtha (Erdöl), leicht aromatisiert (CAS-Nr. 64742-95-6), vorzugsweise in einem Massenanteil von 0,1 bis 0,25 %; und
- Siliciumdioxid (CAS-Nr. 7631-86-9), vorzugsweise in einem Massenanteil von 1 bis 5 %;
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Dabei enthält der Härter:
- Hexamethylen-1,6-diisocyanat, Homopolymer (CAS-Nr. 28182-81-2), vorzugsweise in einem Massenanteil von 40 % oder mehr;
- Kohlenwasserstoffe, C9, Aromate (CAS-Nr. 64742-95-6), vorzugsweise in einem Massenanteil von 25 bis 40 %;
- Hexamethylen-1,6-diisocyanat (CAS-Nr. 822-06-0), vorzugsweise in einem Massenanteil von 0,25 bis 0,5 %;
- Dimethylbis[(1-oxoneodecyl)oxy]stannan (CAS-Nr. 68928-76-7), vorzugsweise in einem Massenanteil von 0,1 bis 0,25 %; und
- n-Butylacetat (CAS-Nr. 123-86-4), vorzugsweise in einem Massenanteil von 1 bis 5 %;
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Dabei enthält der Verdünner:
- Xylol (CAS-Nr. 1330-20-7), vorzugsweise in einem Massenanteil von 40 % oder mehr;
- Butan-1-ol (CAS-Nr. 71-36-3), vorzugsweise in einem Massenanteil von 20 bis 25 %;
- Ethylbenzol (CAS-Nr. 100-41-4), vorzugsweise in einem Massenanteil von 12,5 bis 20 %; und
- n-Butylacetat (CAS-Nr. 123-86-4), vorzugsweise in einem Massenanteil von 20 bis 25 %;
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Der jeweilige Massenanteil der Bestandteile der Grundierung, des Härters und des Verdünners beziehen sich vorzugsweise auf die Masse des Primers. Das Massenverhältnis der Grundierung zum Härter beträgt 4 bis 6, vorzugsweise 5 zu 1.
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Der Erfinder hat überraschend festgestellt, dass durch das Vorhandensein eines Primers eine gute Haftung des ersten Beschichtungsmaterials auf dem Trägermaterial erzielt wird.
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Ferner ist beobachtet worden, dass selbst nach dem Aufbringen des Primers auf das erste Beschichtungsmaterial, das sich bereits auf dem Trägermaterial befindet, eine gute Haftung des ersten Beschichtungsmaterials auf dem Trägermaterial erzielbar ist. Dies liegt vermutlich daran, dass der Primer von außen durch das erste Beschichtungsmaterial diffundiert und seine Haftwirkung zwischen dem ersten Beschichtungsmaterial und dem Trägermaterial entfaltet.
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Das erste Beschichtungsmaterial bläht sich bei Hitzeeinwirkung auf bzw. schäumt auf und entfaltet auf diese Weise eine Hitzeschutzwirkung. Eine Beeinträchtigung der Hitzeschutzwirkung des ersten Beschichtungsmaterials durch den Primer findet dabei nicht statt. Überraschenderweise bewirkt der Primer mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung keine oder keine relevante chemische Veränderung des ersten Beschichtungsmaterials. So bewirkt der erfindungsgemäße Primer im Gegensatz zu anderen Primern keine oder keine nennenswerte Zunahme der Steifigkeit des ersten Beschichtungsmaterials, wobei das Biegen des Brandschutzmaterials erschwert würde.
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Zudem vermeidet das Vorhandensein des Primers die Entstehung von Rissen im ersten Beschichtungsmaterial oder vermindert die Bildung von Rissen erheblich, wenn das Brandschutzmaterial zu einer Hülle für Kabel oder Leitungen gebogen oder gekrümmt wird. Hierdurch wird ein Eindringen von Feuchtigkeit mit den erwähnten negativen Folgen vermieden oder zumindest vermindert. Folglich behält das Brandschutzmaterial bei seinem Einsatz als Umhüllung eines Kabels oder einer Leitung auch bei Feuchtigkeitseinfluss seine Brandschutzeigenschaften. Damit ist das erfindungsgemäße Brandschutzmaterial bei Einsatz im Außenbereich witterungsbeständig und bei Einsatz im Innenbereich unempfindlich gegenüber z.B. Löschmaterial, wie Wasser aus einer Sprinkleranlage.
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Mittels des erfindungsgemäßen Brandschutzmaterials, insbesondere wenn dieses in einer schlauchartigen Gestalt vorliegt, lässt sich auf einfache Weise ein montagefreundlicher Brandschutz von Kabeln oder Rohrleitungen bewerkstelligen. Die bisherigen kastenförmigen Brandschutzkanäle lassen sich vorteilhaft durch das erfindungsgemäße Brandschutzmaterial ersetzen, wobei das erfindungsgemäße Brandschutzmaterial aufgrund seiner Biegsamkeit auch einen geringeren Platzbedarf im Vergleich zu den herkömmlichen Brandschutzkanälen aufweist.
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Das erfindungsgemäße Brandschutzmaterial ist biegsam, biegbar und/oder in eine Gestalt formbar oder bringbar, welche röhrenförmig oder im Wesentlichen röhrenförmig ist. Das erfindungsgemäße Brandschutzmaterial lässt sich zudem einfach montieren und weist eine geringere Eigenmasse im Vergleich zu den herkömmlichen Brandschutzkanälen auf, was Vorteile bei der mechanischen Stabilität unter Hitzeeinwirkung hat.
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Das erfindungsgemäße Brandschutzmaterial kann, vorzugsweise in schlauchförmiger Gestalt, bei der Verlegung von Kabeln oder Rohrleitungen (Neuinstallation) zum Umhüllen derselben eingesetzt werden. Es kann aber auch zum nachträglichen Schutz bereits bestehender Kabel, Rohrleitungen oder Kabelkanälen oder dergleichen verwendet werden. Diese Möglichkeit bestand bei den bisher eingesetzten Brandschutzkanälen aufgrund deren Platzbedarf oder Montagebeschränkungen zumeist nicht. Dabei kann das zu schützende Gut im montierten Zustand mit einem flächigen Abschnitt des Brandschutzmaterials überlappend umhüllt werden. Das Brandschutzmaterial kann dann vorzugsweise mechanisch, bspw. mittels eines verzinkten Bindedrahts oder Spannschellen, befestigt werden.
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Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Brandschutzmaterials sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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So kann das Trägermaterial ein Fibersilikat, vorzugsweise ein Calciumsilikat und/oder ein Siliziumsilikat, enthalten oder daraus bestehen. Zudem oder alternativ kann das Trägermaterial als ein geflochtener Garn, ein Gewebe, ein geflochtener Zopf oder eine Gitterstruktur ausgebildet sein.
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Fibersilikat ist ein hochtemperaturbeständiges Material, das sich insbesondere als Flechtwerk oder Garn durch eine geringe Dichte und damit eine geringe massenbezogene Belastung des zu schützenden Gutes auszeichnet.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform kann das erste Beschichtungsmaterial ein Einkomponentenmaterial enthalten oder daraus bestehen. Dabei enthält das Einkomponentenmaterial vorzugsweise folgende Stoffe:
- Triphenylphosphat (CAS-Nr. 115-86-6), vorzugsweise in einem Massenanteil von < 1 %;
- Nonylphenolethoxylat (CAS-Nr. 9016-45-9), vorzugsweise in einem Massenanteil von < 1 %;
- Ammoniumhydroxid (CAS-Nr. 1336-21-6), vorzugsweise in einem Massenanteil von < 1 %;
- Pyrithionzink (CAS-Nr. 13463-41-7), vorzugsweise in einem Massenanteil von 0,1 bis 0,2 %;
- Terbutryn (CAS-Nr. 886-50-0), vorzugsweise in einem Massenanteil von 0,1 bis 0,2 %; und
- Zinkoxid (CAS-Nr. 1314-13-2), vorzugsweise in einem Massenanteil von 0,1 bis 0,2 %.
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Dabei kann sich der jeweilige Massenanteil vorzugsweise auf die Masse des Einkomponentenmaterials beziehen.
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Wenn das erste Beschichtungsmaterial das Einkomponentenmaterial wie vorstehend beschrieben enthält oder daraus besteht, zeichnet es sich durch gute Aufbläh- bzw. Aufschäumeigenschaften und damit durch eine gute Brandschutzwirkung aus.
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In einer weiteren Ausführungsform kann das Brandschutzmaterial ferner ein zweites Beschichtungsmaterial aufweisen. Das zweite Beschichtungsmaterial kann auf dem Primer oder auf einem Gemisch aus dem Primer und dem ersten Beschichtungsmaterial aufgebracht sein. Dabei kann das zweite Beschichtungsmaterial ein erstes Zweikomponentenmaterial, ein zweites Zweikomponentenmaterial und vorzugsweise den Verdünner enthalten oder daraus bestehen.
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Das erste Zweikomponentenmaterial (2K1) enthält vorzugsweise folgende Stoffe:
- Xylol (CAS-Nr. 1330-20-7), vorzugsweise in einem Massenanteil von 1 bis 5 %;
- Ethylbenzol (CAS-Nr. 100-41-4), vorzugsweise in einem Massenanteil von 1 bis 5 %;
- leichte, aromatische Lösungsmittelnaphtha (Erdöl) (CAS-Nr. 64742-95-6), vorzugsweise in einem Massenanteil von 0,5 bis 5 %;
- 1,3,3-Trimethyl-N-(2-methylpropyliden)-5-[(2-methylpropyliden)amino]cyclohexanmetylamin (CAS-Nr. 54914-37-3), vorzugsweise in einem Massenanteil von 0,25 bis 0,5 %;
- Dimethylbis[(1-oxoneodecyl)oxy]stannan (CAS-Nr. 68928-76-7), vorzugsweise in einem Massenanteil von 0,1 bis 0,25 %;
- n-Butylacetat (CAS-Nr. 123-86-4), vorzugsweise in einem Massenanteil von 12,5 bis 15 %;
- 2-Methoxy-1-methylethylacetat (CAS-Nr. 108-65-6), vorzugsweise in einem Massenanteil von 1 bis 5; und
- Ethyl-3-ethoxypropionat (CAS-Nr. 763-69-9), vorzugsweise in einem Massenanteil von 1 bis 5 %.
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Das zweite Zweikomponentenmaterial (2K2) enthält vorzugsweise folgende Stoffe:
- Hexamethylen-1,6-diisocyanat Homopolmyer (CAS-Nr. 28182-81-2), vorzugsweise in einem Massenanteil von 40 % oder mehr;
- Aromate, Kohlenwasserstoffe, C9 (CAS-Nr. 64742-95-6), vorzugsweise in einem Massenanteil von 25 bis 40 %;
- Hexamethylen-1,6-diisocyanat (CAS Nr. 822-06-0), vorzugsweise in einem Massenanteil von 0,25 bis 0,5 %;
- Dimethylbis[(1-oxoneodecyl)oxy]stannan (CAS-Nr. 68928-76-7), vorzugsweise in einem Massenanteil von 0,1 bis 0,25 %; und
- n-Butylacetat (CAS-Nr. 123-86-4), vorzugsweise in einem Massenanteil von 1 bis 5 %.
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Der jeweilige Massenanteil der Bestandteile des ersten Zweikomponentenmaterials und des zweiten Zweikomponentenmaterials bezieht sich dabei vorzugsweise auf die Masse des zweiten Beschichtungsmaterials. Der Verdünner macht vorzugsweise den restlichen Massenanteil des zweiten Beschichtungsmaterials aus.
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Das Vorhandensein des zweiten Beschichtungsmaterials hat den Vorteil, dass das Aufblähen bzw. Aufschäumen des ersten Beschichtungsmaterials beschleunigt wird, sodass die Brandschutzwirkung des ersten Beschichtungsmaterials schneller hergestellt wird. Weiter stellt das zweite Beschichtungsmaterial vorteilhaft eine Schutzschicht für das erste Beschichtungsmaterial dar, beispielsweise gegen mechanische Verletzungen von außen.
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Der erfindungsgemäß vorgeschlagene Primer ist zudem chemisch kompatibel mit dem zweiten Beschichtungsmaterial, so dass auch das zweite Beschichtungsmaterial in seinen chemischen Eigenschaften nicht oder nicht nennenswert beeinträchtigt oder verändert wird. Vielmehr bewirkt der Primer eine Verbesserung der Haftung des zweiten Beschichtungsmaterials auf dem ersten Beschichtungsmaterial, so dass die mechanische Stabilität des Brandschutzmaterials insgesamt verbessert wird.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird ferner gelöst durch das Verfahren nach Anspruch 5. Dabei gelten die Vorteile des erfindungsgemäßen Brandschutzmaterials für das erfindungsgemäße Verfahren analog.
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So wird ein Verfahren zur Herstellung eines Brandschutzmaterials, vorzugsweise des Brandschutzmaterials nach einem der Ansprüche 1 bis 4, vorgeschlagen, wobei das Verfahren wenigstens die Schritte aufweist:
- (a) Bereitstellen eines Trägermaterials;
- (b) Aufbringen eines ersten Beschichtungsmaterials auf das Trägermaterial;
wobei das Aufbringen des ersten Beschichtungsmaterials vorzugsweise durch Tauchen, Rollen oder Spritzen erfolgt;
wobei sich das erste Beschichtungsmaterial bei Hitzeeinwirkung aufbläht bzw. aufschäumt; und
vorzugsweise Abbinden lassen für wenigstens 1 Stunde (h), vorzugsweise wenigstens 2 Stunden; und
- (c) Aufbringen eines Primers auf das in Schritt (b) erhaltene, beschichtete Trägermaterial; und
vorzugsweise Abbinden lassen für wenigstens 1 Stunde, vorzugsweise wenigstens 2 Stunden;
wodurch das Brandschutzmaterial erhalten wird.
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Dabei ist der Primer der Primer nach Anspruch 1 oder wie er vorstehend bzw. in Anspruch 1 definiert worden ist. Das Trägermaterial ist vorzugsweise das Trägermaterial nach Anspruch 2 oder wie es vorstehend bzw. in Anspruch 2 definiert worden ist. Zudem ist das erste Beschichtungsmaterial vorzugsweise das erste Beschichtungsmaterial nach Anspruch 3 oder wie es vorstehend bzw. in Anspruch 3 definiert worden ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch eine einfache Handhabung und eine hohe Flexibilität aus.
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In einer weiteren Ausführungsform weist das Verfahren ferner den Schritt auf:
- (d) Aufbringen eines zweiten Beschichtungsmaterials auf das in Schritt (c) erhaltene Brandschutzmaterial; und
vorzugsweise Abbinden lassen für wenigstens 1 Stunde, vorzugsweise wenigstens 2 Stunden.
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Dabei ist das zweite Beschichtungsmaterial vorzugsweise das zweite Beschichtungsmaterial nach Anspruch 4 oder wie es vorstehend bzw. in Anspruch 4 definiert worden ist.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird ferner durch das Brandschutzmaterial gemäß Anspruch 7, hergestellt mit dem Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, gelöst. Dabei gelten alle Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens und des erfindungsgemäßen Brandschutzmaterials wie vorstehend beschrieben (gemäß den Ansprüchen 1 bis 4) analog.
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In einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsform kann das Brandschutzmaterial in Gestalt eines Schlauches oder Rohres oder eines Formteils mit wenigstens einer gekrümmten Oberfläche vorliegen. Dabei kann der Innendurchmesser oder Innenkreisdurchmesser des Schlauches oder Rohres oder der gekrümmten Oberfläche vorzugsweise zwischen 5 und 100 mm, weiter vorzugsweise zwischen 10 und 60 mm, insbesondere zwischen 10 und 50 mm, betragen.
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Das erfindungsgemäße Brandschutzmaterial eignet sich insbesondere zum Schutz von Kabeln und Leitungen, also zum Umhüllen von rohrförmigen Gegenständen mit einem verhältnismäßig kleinen Durchmesser, insbesondere im Bereich von 10 bis 50 mm. Bei derartigen Umhüllungen kann das Brandschutzmaterial auch Krümmungen mit kleinen Radien ausbilden. Dabei wird die Rissbildung insoweit unterdrückt, dass die Brandschutzwirkung des erfindungsgemäßen Brandschutzmaterials auch bei äußerem Einfluss von Feuchtigkeit, wie z.B. Niederschlag im Freien oder Beaufschlagung mit Spritzwasser in geschlossenen Räumen, aufrechterhalten wird.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird ferner durch die Verwendung nach Anspruch 9 gelöst. Dabei wird die Verwendung eines Primers in einem Brandschutzmaterial oder bei der Herstellung eines Brandschutzmaterials vorgeschlagen, wobei der Primer der Primer nach Anspruch 1 ist oder wie er vorstehend bzw. in Anspruch 1 definiert worden ist. Dabei weist das Brandschutzmaterial ein erstes Beschichtungsmaterial auf, wobei sich das erste Beschichtungsmaterial bei Hitzeeinwirkung aufbläht bzw. aufschäumt. Es gelten die in Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen, den Primer enthaltenden Brandschutzmaterial genannten Vorteile für die erfindungsgemäße Verwendung analog.
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Dabei kann das Brandschutzmaterial ein Trägermaterial aufweisen, wobei der Primer vorzugsweise auf das Trägermaterial aufgebracht wird bzw. ist oder in einer Schicht auf dem Trägermaterial angeordnet wird bzw. ist. Dabei kann das Trägermaterial das Trägermaterial nach Anspruch 2 sein oder wie es vorstehend bzw. in Anspruch 2 definiert worden ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verwendung kann das erste Beschichtungsmaterial auf dem Trägermaterial aufgebracht oder in einer Schicht auf dem Trägermaterial angeordnet sein. Dabei kann der Primer auf das erste Beschichtungsmaterial aufgebracht werden oder sein oder kann in einer Schicht auf dem ersten Beschichtungsmaterial angeordnet sein oder kann ein Gemisch mit dem ersten Beschichtungsmaterial ausbilden. Zudem oder alternativ kann das erste Beschichtungsmaterial das erste Beschichtungsmaterial nach Anspruch 3 sein oder das erste Beschichtungsmaterial wie es vorstehend bzw. in Anspruch 3 definiert worden ist, sein.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verwendung kann das Brandschutzmaterial ferner ein zweites Beschichtungsmaterial aufweisen. Dabei kann das zweite Beschichtungsmaterial auf dem Primer aufgebracht sein oder auf den Primer aufgebracht werden oder in einer Schicht auf dem Primer angeordnet sein oder angeordnet werden oder ein Gemisch mit dem Primer ausbilden. Zudem oder alternativ kann das zweite Beschichtungsmaterial das zweite Beschichtungsmaterial nach Anspruch 4 sein oder das zweite Beschichtungsmaterial, wie es vorstehend bzw. in Anspruch 4 definiert worden ist, sein.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verwendung kann das Brandschutzmaterial ferner ein zweites Beschichtungsmaterial aufweisen. Dabei kann das zweite Beschichtungsmaterial auf den Primer aufgebracht sein oder aufgebracht werden oder auf das Gemisch aus dem Primer und dem ersten Beschichtungsmaterial aufgebracht sein oder aufgebracht werden. Dabei kann das zweite Beschichtungsmaterial in einer Schicht auf dem Primer oder auf dem Gemisch aus dem Primer und dem ersten Beschichtungsmaterial angeordnet sein oder werden. Zudem oder alternativ kann das zweite Beschichtungsmaterial das zweite Beschichtungsmaterial nach Anspruch 4 sein oder das zweite Beschichtungsmaterial, wie es vorstehend bzw. in Anspruch 4 definiert worden ist, sein.
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Weitere Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß kann die Grundierung G des Primers P insbesondere die Grundierung mit der Bezeichnung „Seevenax Grundierung 113-74“ (Fa. Mankiewicz Gebr. & Co., Hamburg), der Härter H der Härter mit der Bezeichnung „Seevenax 115-74“ (Fa. Mankiewicz Gebr. & Co., Hamburg) und der Verdünner V ein Verdünner der Bezeichnung „Verdünner 903-76“ (Fa. Mankiewicz Gebr. & Co., Hamburg) sein.
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Erfindungsgemäß kann das erste Beschichtungsmaterial S1 das Einkomponentenmaterial 1K mit folgender Zusammensetzung enthalten:
- Triphenylphosphat (CAS-Nr. 115-86-6), Massenanteil von < 1 %;
- Nonylphenolethoxylat (CAS-Nr. 9016-45-9), Massenanteil von < 1 %;
- Ammoniumhydroxid (CAS-Nr. 1336-21-6), Massenanteil von < 1 %;
- Pyrithionzink (CAS-Nr. 13463-41-7), Massenanteil von 0,1 bis 0,2 %;
- Terbutryn (CAS-Nr. 886-50-0), Massenanteil von 0,1 bis 0,2 %; und
- Zinkoxid (CAS-Nr. 1314-13-2), Massenanteil von 0,1 bis 0,2 %;
wobei sich der jeweilige Massenanteil auf die Masse des Einkomponentenmaterials 1K bezieht.
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Erfindungsgemäß kann das zweite Beschichtungsmaterial S2 als erstes Zweikomponentenmaterial 2K1 einen Decklack der Bezeichnung „ALEXIT-Decklack 467-76 383N feuerrot 3000 matt“ (Fa. Mankiewicz Gebr. & Co., Hamburg) enthalten. Ferner kann das zweite Beschichtungsmaterial S2 als zweites Zweikomponentenmaterial 2K2 einen Härter der Bezeichnung „ALEXIT-Härter / Hardener 405-74“ (Fa. Mankiewicz Gebr. & Co., Hamburg) enthalten.
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Brandschutzprüfung des erfindungsgemäßen Brandschutzmaterials
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Von einer bauaufsichtlich anerkannten Prüf-, Überwachungs- und Zertifizierungsstelle wurde eine Brandschutzprüfung eines Kabels in Anlehnung an IEC 60331-21: 1999-04 durchgeführt. Dabei wurde das Kabel einmal ohne Umhüllung und einmal umhüllt mit dem erfindungsgemäßen Brandschutzmaterial geprüft. Zweck der Prüfung war es, den Isolationsgehalt des Kabels ohne bzw. mit Umhüllung aus dem erfindungsgemäßen Brandschutzmaterial unter Flammeneinwirkung zu bestimmen. Dabei weist das untersuchte Brandschutzmaterial die folgende Zusammensetzung auf: Fibersilikat als Trägermaterial, einen Primer der Zusammensetzung (einschließlich Mengenangaben) gemäß Anspruch 1, ein ersten Beschichtungsmaterial (einschließlich Mengenangaben) gemäß Anspruch 3 und einem zweiten Beschichtungsmaterial (einschließlich Mengenangaben) gemäß Anspruch 4.
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Bedingungen: Probekabel: Sienopyr FR (L)M2XH 4×10 schwarz 0.6/1kV (Hersteller: PRYSMIAN Kabel und Systeme GmbH), Nennspannung bis 0,6/1 kV, Prüfspannung 1000 V AC (Phase - Phase), Prüfdauer: 90 min.
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Versuchsdurchführung Brandschutzprüfung
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Das jeweilige Probekabel von 1,2 m Länge wurde gerade gerichtet und zwischengelagert. Im Test #1 wurde das Kabel ohne Brandschutzmaterial geprüft. Im Test #2 wurde das Kabel einlagig umhüllt mit dem erfindungsgemäßen Brandschutzmaterial geprüft. Im Test #3 wurde das Kabel in eine Kabelrinne eingebracht, wobei die Kabelrinne mit dem erfindungsgemäßen Brandschutzmaterial einlagig umhüllt wurde. Das Probekabel wurde in die Kabelrinne auf der dem Brenner zugewandten Seite positioniert (Test #3). Der elektrische Anschluss der Probekabel erfolgte entsprechend der IEC 60331-21. Die vier Adern des Kabels wurden mit L1, L2, L3 und N verbunden. Die Spannung zwischen den Phasen betrug 1000 V AC. Die Kabelhalterung bzw. Kabelrinne wurde geerdet. Der Stromfluss je Leiter von 0,25 A wurde durch vier Lastwiderstände realisiert. Der Isolationserhalt mit einem LED-Tableau angezeigt. Das Kabel wurde über einen Zeitraum von 90 Minuten bzw. bis zum Kurzschluss mit einem Brenner entsprechend IEC 60331-11 beflammt. Die Temperatur der Flamme (750 bis 800 °C) entsprach ebenfalls vorgenannter Norm. Der Prüfung wurde in der Box entsprechend IEC 61034-1 durchgeführt. Alle weiteren Vorgaben der o. g. Norm wurden ebenfalls eingehalten. Spätestens nach 90 Minuten wurde der Brenner abgestellt.
Tabelle 1: Versuchsauswertung Brandschutzprüfung:
| Test | Beschreibung | Kurzschluss oder Leiterbruch während 90 min Beflammung | Isolationserhalt gemäß Norm erfüllt |
| #1 | Kabel ohne Brandschutzmaterial | ja, nach 9:45 min | nein |
| #2 | Kabel einlagig umhüllt mit erfindungs gemäßem Brandschutzmaterial | nein | ja |
| #3 | Kabel in Kabelrinne, mit Kabelrinne einlagig umhüllt mit erfindungs gemäßem Brandschutzmaterial | nein | ja |
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Ergebnisse Brandschutzprüfung
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Test #1: Das Probekabel ohne Brandschutzmaterial hat die Anforderungen der Prüfung nicht erfüllt. Bereits nach 9:45 Minuten wurden durch einen Kurzschluss die Sicherungen ausgelöst.
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Test #2: Das Probekabel, das mit dem erfindungsgemäßen Brandschutzmaterial einlagig umhüllt war, hat die Anforderungen der Prüfung in Anlehnung an IEC 60331-21: 1999-04 (90 min) erfüllt, da während der 90 minütigen Beflammung und der Abkühlphase von 15 min. weder die Sicherungen noch Leuchten ausfielen.
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Test #3: Das Probekabel, das in eine Kabelrinne eingelegt war, welche mit dem erfindungsgemäßen Brandschutzmaterial einlagig umhüllt war, hat die Anforderungen der Prüfung in Anlehnung an IEC 60331-21: 1999-04 (90 min) erfüllt, da während der 90-minütigen Beflammung und der Abkühlphase von 15 min. weder die Sicherungen noch Leuchten ausfielen.
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Lebensdaueranalyse des erfindungsgemäßen Brandschutzmaterials bei Außenbedingungen
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Gegenstand der Untersuchung ist die Lebensdaueranalyse des erfindungsgemäßen Brandschutzmaterials bei Außenbedingungen gemäß den von der European Organisation for Technical Assessment (EOTA) in folgenden Referenzdokumenten zur Beurteilung von Brandschutzprodukten festgelegten Kriterien und Verfahren:
- - ETAG 026-2 Version August 2011
Fire Stopping and Fire Sealing Products. Part 2: Penetration Seals
- - EOTA Technical Report 024 Version July 2009
Characterisation, Aspects of Durability and Factory Production Control for Reactive Materials, Components and Products
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Die Bewertung ist vom Institute de Tecnologia de la Construcción de Cataluña; (ITeC) vorgenommen worden. Die Versuche sind in einem akkreditierten Labor durchgeführt worden.
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Hintergrund und Bedingungen der Lebensdaueranalyse
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Im Rahmen der Lebensdaueranalyse wurde ein erfindungsgemäßes Brandschutzmaterial mit der identischen Zusammensetzung wie das vorstehend, bei der Brandschutzprüfung beschriebene und untersuchte Brandschutzmaterial untersucht. Die Einsatzwitterungsbedingungen entsprechen dem in den vorstehend angegebenen Referenzdokumenten definierten Typ X (Verwendung im Freien), insbesondere EOTA TR 024 Abschnitt 4.2.3. Die Bewertung dieser Kategorie berücksichtigt folgende Einflussgrößen und in der angegebenen Reihenfolge:
- - UV-Exposition
- - Regen
- - Temperaturen zwischen -20°C und 70°C
- - Hohe Luftfeuchtigkeit
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Die Methoden zur Bewertung der Lebensdauer basieren auf einer Produktlebensdauer von 10 Jahren.
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Methodik der Lebensdaueranalyse
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Ziel der Analyse ist der Nachweis, ob eine wesentliche Beeinträchtigung der Brandschutzeigenschaften des erfindungsgemäßen Brandschutzmaterials infolge der klimatischen Einflüsse eintritt. Zu diesem Zweck werden Gewebeproben beschleunigten Alterungszyklen ausgesetzt, wie nachfolgend beschrieben. Anschließend werden die thermische Effizienz dieser gealterten Gewebeproben sowie der Kontrollproben des erfindungsgemäßen Brandschutzmaterials, die nicht den Alterungszyklen ausgesetzt worden sind, ermittelt, um die Ergebnisse zwischen beiden Probearten zu vergleichen. Zur Prüfung der thermischen Effizienz wird das Brandschutzmaterial auf Stahlplatten gelegt und die Proben der externen Feuerkurve gemäß EN 1363-23 ausgesetzt, um die Temperaturerhöhung der vom Gewebe geschützten Stahlplatten zu bestimmen. Es werden die Zeit, bis die Stahlplatten eine Temperatur von 280 °C und 400 °C erreichen, und die Ausdehnungshöhe bestimmt. Vor der Prüfung der thermischen Effizienz werden an den gealterten Proben die Dicke, die flächenbezogene Masse und das Aussehen bestimmt, sowohl vor als nach den Alterungszyklen.
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Die für die beschleunigte Alterung vorgesehenen Proben sind den Bedingungen für den Typ X gemäß EOTA TR 024 Abschnitt 4.2.3 ausgesetzt worden. Die Alterung ist in zwei aufeinanderfolgenden Phasen durchgeführt worden:
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Phase 1: UV-Kammer
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Exposition der Proben in UV-Kammer während 28 Tage unter den Bedingungen gemäß EN ISO 4892-3 mit einer Kombination A.2 mit Lampen vom Typ 1A (siehe Tabelle 1 der Norm) und gemäß Zyklus Nr. 3 (siehe Tabelle 4) (vgl. EN ISO 4892-3: 2006 Plastics. Methods of exposure to laboratory light sources. Part 3: Fluorescent UV lamps (ISO 4892-3:2006).
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Die Exposition besteht aus 112 ununterbrochenen Zyklen, ein Zyklus umfasst:
- - 5 h Trockenphase (50 ± 3)°C und relative Luftfeuchte unter 15 %
- - 1 h Wasserbesprühung bei einer Kammertemperatur von (25 ± 3)°C
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Die UV-Strahlung (45 W/m2, 290 nm bis 400 nm) wird während aller Zyklen aufrechterhalten.
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Phase 2: Klimakammer
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Die Exposition der Proben in der Klimakammer während 14 Tage erfolgte gemäß dem in nachstehender Tabelle 2 definierten, hydrothermischen Zyklus.
Tabelle 2: Hydrothermische Zyklen (rF = relative Luftfeuchtigkeit).
| Tag | Phase |
| | 1 (6h) | 2 (6 h) | 3 (6h) | 4 (6h) |
| 1 und 2 | (20 ± 3)°C, Sättigung rF | (70 ± 3)°C, (20 ± 5)% rF | (20 ± 3)°C, Sättigung rF | (70 ± 3)°C, (20 ± 5)% rF |
| 3 und 4 | (20 ± 3)°C, Sättigung rF | (30 ± 3)°C, (40 ± 5)% rF | (40 ± 3)°C, Sättigung rF | (30 ± 3)°C, (40 ± 5)% rF |
| 5, 6 und 7 | (- 20 ± 3)°C | (40 ± 3)°C, Sättigung rF | (- 20 ± 3)°C | (40 ± 3)°C, Sättigung rF |
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Der hydrothermische Zyklus wird zweimal durchgeführt, bis eine kontinuierliche Exposition von 14 Tagen erreicht wird.
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Ergebnisse der Lebensdaueranalyse
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In der Tabelle 3 sind die Auswirkungen infolge der beschleunigten Alterung der gealterten Proben vor und nach den Expositionszyklen wie vorstehend beschrieben aufgeführt.
Tabelle 3: Auswirkungen der Alterung
| Eigenschaft | Proben vor Prüfung | Proben nach UV-Kammer | Proben nach hydrothermischen Zyklen | Gesamtverlust |
| flächenbezogene Masse (kg/m2) | 2,407 | 2,357 | 2,350 | 2,36 % |
| Dicke1 (mm) | 1,64 | 1,62 | 1,47 | 10,3 % |
| Aussehen | - | vereinzeltes Auftreten von Stellen mit weißem Pulver auf der Deckschicht nach der Alterung in der UV-Kammer |
| 1 Aufgrund der heterogenen Natur und der Rauheit der Produktoberfläche besteht eine große Dispersion bei der Bestimmung der einzelnen Dicken. Es sind Mittelwerte angesetzt worden, allerdings sind die Ergebnisse als Richtwerte zu betrachten. |
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Anschließend werden die gealterten Proben (nach den Zyklen gemäß Tabelle 2) und die Kontrollproben (die nicht den Alterungszyklen ausgesetzt worden sind) einer Prüfung zur thermischen Effizienz unterzogen, um die Schutzzeiten beider Probenarten zu vergleichen.
Tabelle 4: Prüfung der thermischen Effizienz (alle Werte sind Mittelwerte aus 10 untersuchten Proben)
| Proben | Zeit 1 (Minuten) bis zum Erreichen der Bewertungstemperatur | Endausdehnungshöhe 2 (mm) | Ausdehnungsverhältnis 3 |
| | T = 280 °C | T = 400 °C | | |
| Kontrolle | 27,6 | 63,2 | 27,4 | 18,9 |
| gealtert | 26,9 | 58,1 | 28,5 | 20,0 |
| 1 Um die Ergebnisse der Kontrollproben und der gealterten Proben vergleichen zu können, sind die Ergebnisse mit der flächenbezogenen Masse korrigiert worden, wobei ein linearer Ansatz angenommen wurde. |
| 2 Sowohl die Werte zur Ausdehnungshöhe wie das Ausdehnungsverhältnis sind infolge der hohe Dispersion der Einzelwerte als Richtwerte zu verstehen. |
| 3 Verhältnis zwischen Endausdehnungshöhe und Dicke vor der Prüfung |
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Auswertung der Lebensdaueranalyse
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Gemäß den in den vorstehend angegebenen Referenzdokumenten werden folgende Bewertungskriterien definiert:
- (a) Die mittlere Zeit zum Erreichen der Bewertungstemperatur der gealterten Proben darf nicht kleiner sein als 85 % der mittleren Zeit bei den Kontrollproben.
- (b) Die Einzelzeit zum Erreichen der Bewertungstemperatur aller gealterten Proben darf nicht kleiner sein als 80 % der mittleren Zeit bei den Kontrollproben.
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Die Bewertungsergebnisse gemäß diesen Kriterien sind in Tabelle 5 aufgeführt.
Tabelle 5: Verhalten der gealterten Proben
| Bewertungskriterium | Bewertungstemperatur | Bewertung |
| | T = 280 °C | T = 400 °C | |
| (a) mittlere Zeiten | 97,4% | 92,0% | Kriterium wird erfüllt |
| (b) Einzelzeiten | alle Proben > 89 % | 1 Probe = 78 %, alle übrigen Proben > 86 % | Kriterium wird erfüllt (siehe nachstehenden Kommentar) |
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Der Mittelwert der zum Erreichen der Bewertungstemperatur der gealterten Proben (vorstehendes Bewertungskriterium (a)) erforderlichen Zeit beträgt bei beiden Bewertungstemperaturen wenigstens 92 %, womit das Bewertungskriterium (a) erfüllt ist.
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Bei der Betrachtung der Einzelzeiten (vorstehendes Bewertungskriterium (b)) erreichen alle Proben die Bewertungstemperatur in Höhe von 280 °C in jeweils wenigstens 89 % der mittleren Zeit der Kontrollproben. Bezüglich der Bewertungstemperatur von 400 °C liegen alle Proben bis auf eine einzige bei > 86 %. Damit wird auch das Bewertungskriterium (b) mit einer Ausnahme problemlos erfüllt. Die einzige Probe, die das Bewertungskriterium (b) nicht erfüllt, weist eine flächenbezogene Masse von 2,26 kg/m2 (2,21 kg/m2 nach Alterung) auf. Dies ist der niedrigste Wert aller Proben. Der flächenbezogene Masseverlust des Produkts infolge der Alterungszyklen ist akzeptabel.
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Somit ist kein negativer Alterungseinfluss hinsichtlich der Enddicke der Proben nach der Prüfung der thermischen Effizienz (Endausdehnungshöhe) festzustellen. Die Dickenbestimmungen sind infolge der ungleichmäßigen Produktoberfläche als Richtwerte zu verstehen, sowohl für das anfängliche Gewebe als auch für das expandierte Brandschutzmaterial nach der Prüfung der thermischen Effizienz.
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Demzufolge ist das untersuchte, erfindungsgemäße Brandschutzmaterial zur Verwendung bei Witterungsbedingungen vom Typ X (Verwendung im Freien) bei einer geplanten Lebensdauer von 10 Jahren als geeignet zu betrachten.
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Zusammenfassend wird festgestellt, dass das erfindungsgemäße Brandschutzmaterial sowohl die Voraussetzungen der Brandschutzprüfung als auch der Lebensdaueranalyse erfüllt. Somit bietet das erfindungsgemäße Brandschutzmaterial bei der Verwendung zum Umhüllen eines Kabels oder einer Leitung einen ausreichenden Brandschutz, der aufgrund einer hinreichenden Vermeidung der Rissbildung beim Ausbilden von Radien, insbesondere engen Radien, dank der Verwendung des Primers auch bei witterungsbedingtem Einsatz aufrecht erhalten bleibt.