DE2503712A1

DE2503712A1 - Brandschutz-dichtungselemente

Info

Publication number: DE2503712A1
Application number: DE19752503712
Authority: DE
Inventors: Wulf Von Dr Bonin
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1975-01-30
Filing date: 1975-01-30
Publication date: 1976-08-05
Also published as: US4097385A; FR2299045A1; NL7600916A; GB1512219A; BE838014A; LU74259A1; DK37876A; JPS51101396A

Description

p:s ist bekannt, Plattenware oder auch Rohrhalbschalen als Drandschutzelemente zu verwenden,, die aus wasserhaltiger; Alkalisilicaten oder Alkalisilicatgelen bestehen, die gegebenenfalls Verstärkungselemente wie Fasern oder Drahtgewebe enthalten und gegebenenfalls gegen Verdunstung des Wassers schützende Deckschichten aufweisen.

Diese Branaschutzelemente sjnd als starres Halbzeug zu betrachten, das für weite Anwendungsgebiete hervorragend geeignet ist, nicht jedoch für den Sektor brandschützender flexibler Dichtungselemente und Verfugungen, denn das Ausschneiden von z.B. Dichtungsstreifen oder -ringen aus diesem Halbzeug ist sehr arbeitsaufwendig und schafft ungeschützte Oberflächen, die erst mit neuem Oberflächenschutz versehen werden müssen, außerdem führt das Einpressen von solchen starren Dichtungsstreifen leicht zum Bruch des Materials und zu erneuten Oberflächenverletzungen." Dynamisch belastete Dichtungen können aus dem Material nicht hergestellt werden, da es nicht ausreichend flexibel ist.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind flexible Brandaohut2el3rnente, bevorzugt Dichtungselemente -auf Basis von /•lkril.tuiZ.ioatjn, die ohne Schalen oder Gefahr der

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ORIGINAL INSPECTED

Verminderung ihrer Brauchbarkeit stark verformt, z.B. über Rohre gewickelt, in Fugen gepreßt oder in Nuten eingezogen und dynamisch I elastet werden können.

Die erfindungsgemäßen Brandschutz-Dichtungselemente sind dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem flexiblen Schlauch bestehen, der mit einer hochviskosen wäßrigen Alkalisilicatlösung und/oder einem wäßrigen Alkalisilicatgel gefüllt ist.

Derartige Dichtungselemente können leicht um Rohre gewickelt, in Hohlräume eingedrückt oder in Nuten eingezogen bzw. direkt als Fugendichtung verwendet werden, ohne daß eine besondere zusätzliche Manipulation zur Sicherung ihrer Wirkung erforderlich wäre.

Sie sind z.B. als Meterware herstellbar und so besonders rationell in der Anwendung. Schon ein einfaches Abknicken der beim Abschneiden entstehenden Schlauchenden schützt ausreichend vor Verdunstung des Wassers, insbesondere, wenn das Verhältnis von verwendeter Schlauchlänge zu Querschnitt - wie zumeist üblich - groß ist.

Im Brandfalle wird das organische Material des Schlauches zerstört und das freiwerdende Silicatgel bildet eine stark wasserhaltige Barriere, bzw. bildet durch Aufschäumen eine sehr wirksame Schutzschicht.

Die erfindungsgemäßen Brandschutz-Dichtungselemente sind gut einsetzbar zur Verbesserung der Feuersicherheit bei technischen Anlagen, etwa Raffinerien, auf dem Bausektor, im Schiffsbau oder bei der Verkabelung von Geräten.

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Der flexible Schlauch kann beliebige Dimensionen haben, er kann.einen kreisrunden, ovalen, rechteckigen, aber auch sichelartigen oder in sonst beliebiger Art profilierten Längs- und/oder Querschnitt haben. Das Schlauchmaterial sollte weitgehend wasserundurchlässig sein und möglichst beständig gegen wäßriges Alkali; wobei die hier zu fordernden-Beständigkeitswerte im wesentlichen von den vorgesehenen Einsatzbedingungen ablängen.

Es kommen einfache, z.B. geschweißte, extrudisrte oder geblasene Kunststoffschäuche etwa aus Kautschuk, Polychloropren, itfeich-PVC, Polyäthylen u.a. oder euch Schläuche aus besehich- : totem Gewebe od>3r mit Metall oder Gewebe verstärkte Schlauchkcnstruktionen verschiedenster Art in Betracht, wobei lediglich auf eine für eine Montage bei normalen Arbeitstemperaturen etwa zwischen -10 und +4o°C erforderliche ausreichende Flexibilität zu achten ist, prinzipiell wäre etwa auch ein Bleirohr geeignet.

Als Alkalisilicat sind alle Alkalisilicate prinzipiell geeignet, vorzugsweise jedoch Kalium- oder aus Kostengründen insbesondere Natriumsilicate mit einem Verhältnis von Me₂O (Me = Alkalimetall) zu SiOp von 1:1 bis 1:4, wobei der Bureich 1:1,5 bis IO bevorzugt wird.

Diese Silicate werden entweder in Form von viskosen Lösungen mit Feststoffgehalten über JG %, vorzugsweise über 4o %, eingesetzt oder zweckmäßigerweise in wäßrige SiIicatgele überführt. Die Überführung in den Gelzustand verhindert, daß die Silicatlösung im Falle einer Verletzung des Schlauches oder auch.im Brandfalle unkontrolliert . ausläuft.

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Die Überführung in den Gelzustand geschieht durch Zusatz von gelierenden Agentien, deren Wirkung zumeist auf einer Reaktion mit dem Alkali des Silicates unter Freisetzung von höher kondensierten Silieaten, bzw. Polykieselsäuren beruht, jedoch auch kolloidchemische Ursachen haben kann.

Solche Substanzen sind Iiteratürbekannt, beispielsweise eignen sich CO₂, SO₂, festes Alkalisilicat selbst, Natriumsilicofluorid, Magnesiumphosphate, Zinkphosphat, Formamid. Glycerintriacetat, Formaldehyd, Ester der Mono-, Di- oder Trichloressigsäure, Oxalester, Benzoylchlorid oder besonders gut neben Propylenglykol-bis-chloressigsäureester, Pyrokohlensäuredläthylester, da sie gestatten, durch differenzierte Zugabe zur Silicatlösung deren "Verfestigungsprozeß innerhalb kurzer, aber nicht zu kurzer Reaktionszeiten gut zu steuern.

Die zugesetzte Menge an Gelierungsmittel hängt nicht nur von der Konzentration und Zusammensetzung der Silicatlösung ab, sondern auch von der angestrebten Konsistenz der letztlich im Schlauch befindlichen Silicatlösung bzw. des SiIicatgels, wobei die 'übergänge zwischen hochviskoser Lösung und Gel fließend sind. Die erforderlichen Zusatzmengen an Härtungs- bzw. Geliermittel können leicht im Vorversuch ermittelt werden.

Als weitere Hilfsmittel beispielsweise zur Verbesserung der Einmischbarkeit können Emulgatoren oder zur Konsistenzveränderung auch Füllstoffe, Fasern oder auch Farbstoffe, oder zusätzliche Treibmittel, wie z.B. Kohlenwasserstoffe, Zucker oder Azoverbindungen zugesetzt werden. Das Verdampfen oder die Zersetzung dieser Stoffe bei Feuereinwirkung kann den Aufschäumprozeß der entstehenden Barriere noch, verbessern.

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Am zweckmäßigsten wird der als Außenhülle des Brandschutz-Dichtungselementes vorgesehene Schlauch mit der Silicatlösung bzw. ihrer Abmischung mit Hilfsmitteln wie Härtern, Emulgatoren, Füllstoffen und gegebenenfalls Treibmitteln in einem Stadium gefüllt, wo diese Lösung oder Abmisehung dünnflüssiger ist als späterhin im /.nwendungsfalle, also etwa im dünnflüssigen heißen Zustand, während bei Atkühlung dann das Erstarren erfolgt oder bei Verwendung von
Geliermitteln mit ausreichender Topfzeit vor dem Gelierprozeß.

Das Einfüllen selbst gelingt am besten z.B. durch Eingießen, Einpressen oder Einsaugen in den Schlauch.

Anhand der folgenden Beispiele soll der Erfindungsgegenstand noch näher erläutert werden:

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Zur Demonstration des Brandschutz-Dichtungselementes wird als Schlauchmaterial ein extrudierter Polyäthylenschiauch mit einer Wandstärke von ca. 0,5 mm und einem Innendurchmesser von ca. 8 mm verwendet. Selbstverständlich könnte auch ein anderes Schlauchmaterial eingesetzt werden. Das Schlauchmaterial, sowie seine Geometrie sind bei ausreichender -Flexibilität keine kritischen Merkmale.

Die Füllung des Schlauches erfolgt durch Einsaugen der Silicatlösung bzw. -abmischung.

Füllung 1:

Es wird eine ca. 6o %-ige wäßrige Lösung eines Natriumsilicates (Na₂O : SiO₂ ca. 1:2) bei ca. bO°C eingefüllt. Die bei dieser Temperatur fließfähige Lösung erstarrt bei Raumtemperatur zu einer zähen Masse.

Füllung 2:

Die bei Füllung 1 verwendete Lösung wird auf 45 % verdünnt und mit einem pulverisierten Natriumsilicat, Zusammensetzung Na₅O : SiO₂ ca. 1 : 25 bei 15°C im Gewichtsverhältnis 1 : 0,5 verrührt. Der entstandene Brei wird sofort in den Schlauch eingefüllt. Im Laufe der Zeit verdickt der Schlauchinhalt zu einer steifen flexiblen Masse.

Füllung 3:

100 Gew.-Teile einer ca. 3b %-igen wäßrigen Natriumsilicatlösung (Na₂O : SiC₂ ca. 1 : 3) werden mit 1 Gew.-Teil Emulgator (Na-Alkylsulfonat) und mit 10 Teilen 1,2-Propylenglykol-bis-Chloressigsäureester bei 20⁰C verrührt und die homogenisierte Mischung sofort in den Schlauch eingefüllt, wo sie nach ca. 15 Minuten zu einem Gel erstarrt.

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Füllung 4:

ICC Gew.-Teile einer ca.. 54 %-lgen NatriumsilieatlÖsung (Na₂O : SiO₂ ca. 1 : 2,2) werden mit 10 Teilen Azodiisobutyronitril verrührt und bei 45⁰C- in den Schlauch eingefüllt, wo die Mischung bei Raumtemperatur nach zwei Tagen zu einem Gel erstarrt ist.

Füllung 5:

100 Gew.-Teile der bei Füllung 4 verwendeten Silicatlcsung werden mit 4 Gew.-Teilen Pyrokohlensäurediäthylester intensiv bei 30⁰C verrührt und sofort in den Sehlauch gefüllt, wo das Material in 10 Minuten zu einem zähen Gel erstarrt.

Füllung 6:

100 Gew.-Teile der bei Füllung 4 und IOC Gew.-Teile der bei Füllung 5 verwendeten Silicatlösung werden mit 1 Gew.-Tei-l Na-Alkylsulfonat und b Teilen Pyrokohlensäurediäthylester intensiv verrührt und in den Sehlauch abgefüllt, wo die Mischung nach 10 Minuten zu einem Gel erstarrt.

Zur Demonstration der Schutzwirkung wird in eine Stahlplatte von ca. 5 mm Dicke ein Zickzack-Schlitz und ein Schlitz in Form einer Schlangenlinie eingefräst, Breite ca. 6 mm. In diese Schlitze wird der jeweils zu prüfende gefüllte Schlauch möglichst abdichtend eingedrückt. Dann wird die Platte von der einen Seite her mit einem Bunsenbrenner so beflammt, daß die mit dem erfindungsgemaßen Dichtungsmaterial ausgefüllten Schlitze der Flamme ausgesetzt sind.

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In allen Fällen wird der ursprüngliche Schlitz nach Zerstörung des Schlauchhüllenmaterials von einer aufschäumenden Silicatmasse ausgefüllt, die einen Durchtritt der Flamme verhindert.

Bei einem anderen Demonstrationsversuch wird¹ ein ca» 5 cm Durchmesser aufweisendes Eisenrohr mit dem gefüllten Schlauch umwickelt und in eine passende Durchführung in einer Schamotteplatte eingeschoben, so daß eine gewisse aber nicht vollständige Abdichtung der Durchführung gegeben ist. Bei Beflammung mit einer Brennerflamme wird die Durchführung bei Zerstörung des Schlauchhullenmaterials durch aufschäumendes Material völlig abgedichtet, so daß kein Flammendurchtritt erfolgt.

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Claims

Patentanspruch:

Brandsehutz-Dichtungselemente, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem flexiblen, beliebig geformten Schlauch bestehen, der mit einer wäßrigen Alkalisilicatlösung und/oder einem wäßrigen Alkalisilicatgel gefüllt ist.

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