DE3033788A1

DE3033788A1 - Brandsperre aus gips gegen kabelbraende.

Info

Publication number: DE3033788A1
Application number: DE19803033788
Authority: DE
Inventors: Paul Stewart Barrington Ill. Quigg; William Singer Des Plaines Ill. Reily; Rexford L. Palatine Ill. Selbe; Vincent Martin Naperville Ill. Waropay
Original assignee: United States Gypsum Co
Current assignee: United States Gypsum Co
Priority date: 1979-09-10
Filing date: 1980-09-09
Publication date: 1981-03-12
Also published as: GB2058038B; US4278468A; JPS5650152A; GB2058038A; FR2465302A1; CA1150326A

Description

Die Erfindung betrifft die Herstellung einer Brandsperre aus Gips in Kabelbrücken oder Kabelleisten. Pie Erfindxing bezieht sich nicht auf die Bildung eines Kabelmantels oder einer Kabelhülle^ um einzelne Kabel über deren gesamte Länge, wie zum Beispiel bei der Herstellung von Kraft-, Instrumenten- und Fernemelde-Uabeln und dergleichen, sondern vielmehr auf Anordnungen, wo mehrere solcher fertigen Kabel sich in ihrer gebrriuc.nl ichen Anordnung in einer Bahn (run), in einem Kabelkanal bzw. Kabelbrücke (tray) oder einer Kabelleiste (raceway) befinden und bestimmte Blocks aus einer Gipszusammenset/ung einzeln getrennt in bestimmten Abständen um die Kabelprofile angeordnet sind, um eine Sperre gegen Brände zu bilden, die sich von einer Seite des Blocks zu der anderen Seite ausbreiten.

Die Feuergefahr in Gebieten mit hoher Dichte an Instrumenten— und Nachrichtenkabeln und Kraftübertragungskabeln ist von großer Bedeutung für Stromversorungsunternehmen, automatisierte industrielle Anlagen und amtliche Hegelgesel1 schäften (government regulatory bodies). Kraftstrom-, Instrumenten- und Nachrichtenkabel, die mit brennbaren Hüllen oder Mänteln versehen sind, können einen Ausbreitungsweg für das Feuer bilden. Gesonderte physikalische Sperren, z.B. Böden, Vände und Decken können als Brand— sperren für Kabelbrände in bestimmten Räumen dienen. Jedoch auch bei solchen Sperren können die erforderlichen Lacher, die dazu dienen um die Kabel durch die Vände, Böden oder Decken hindurchtreten zu lassen, noch die Übertragung der Brände in benachbarte Räume bewirken. Daher müssen Kabelbrände in einem Kaum durch die Konstruktion von entsprechend geeigneten "Feuerbremsen" begrenzt werden, die in Abständen entlang der Kabelbahn angeordnet sind.

Die Kabelherstel 1 er haben dieses Problem erkannt und haben ihre Anstrengungen darauf gerichtet, Kabel Isolationen zu entwickeln, die durch eine niedrige Fl amrnausbrei tung und einen reduzierten Ge-

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halt an "brennbaren Stoffen gekennzeichnet sind. Es gab bereits frühere Versuche zur Herstellung isolierender Überzüge oder Mantel im Kabelherstellungprozeß. Beispielsweise beschreibt die US-PS 2 077 282 die Herstellung eines Kabels mit einem innen isolierden Mantel zwischen der Kabelseele und dem äußeren Mantel. Es wird erläutert, daß der isolierende Mantel, der aus einem Ma·=- terial oder einer Mischung aus Borsäure, kalziniertem Gips oder gebranntem Gips, Borax, Magnesiuincarbonat, basischem Magnesiumcarbonat, Ammoniumcarbonat, Aluniiniuinamraoniuinsxilf at oder Carbonaten oder Bicarbonaten der Alkali- und Erdalkalimetalle ausge-

um explosive Gase auszuschalten wählt ist ,/wenn ein Lichtbogen im Kabel auftritt infolge der Zersetzung des Materials durch die Hitze des Lichtbogens. In der Patentschrift ist weiterhin ausgeführt, daß solche Materialfen zum Teil durch inerte Materialien, wie z.B. Asbest, ersetzt werden können. Weiterhin beschreibt die US-PS 2. 207 579 ein feuerresistentes Kabel, worin eine Schicht von versponnenen Glasfaden, die durch eine Schicht geschmolzener Glasi sol iei~ung ge-1 mnden sind, als Isolierschicht zwischen dem inneren Leiter und dem äußeren Mantel, in diesem Falle einer äußeren Metallhülle, angebracht ist. Die US-PS 3 324 232 offenbart ein Übertragungskabel mit einem inneren Mantel auf festem Bornitrid in einer äußeren Bleihülle. Die fernerv_stehende US-PS 3 531 678 offenbart einen Heizdraht, in dem der Heizfaden durch einen Überzug aus Bornitrid umgeben ist, und es wird festgestellt, daß ein solcher Überzug ohne einen äußeren Mantel elektrisch isolierend, jedoch thermisch leitend ist. Solche Materialien basieren somit ganz allgemein auf einem äußeren Mantel eines elektrisch leitenden nicht isolierenden Materials, das eine elektrische Erdung bildet. Es ist jedoch auch bekannt, daß damit erhebliche Kosten verbunden sind und das die Brüchigkeit des inneren Mantels zwischen der Seele und dem äußeren metallischen Mantel die Flexibilität solcher Kabel in beträchtlichem Maße begrenzt.

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Natürlich wurden auch andere Materialien ohne Verwendung des äußeren metallischen Mantels versucht und das Interesse richtete sich allgemein darauf, feuerbeständigere organische Materialien durch den Einfluß von f lairnnherainenden Zusätzen zu erreichen. Es erscheint jedoch nicht möglich, eine organische Kabel isolation herzustellen, die \^rö]lig unbrennbar ist oder die alle bereits in Gebrauch befindlichen hochbrennbaren Kabel ersetzen kann.

Auf einem anderen Anwendungsgebiet ist es auch aus der US—FS 3 393 i16 bekannt, eine Mörtel zusammensetzung zur Vervendung in dünnen Mörtelbeschichtungsüberzügen auf Vandoberflachen,die Strahlungsheizungssysteme verwenden, herzustellen. In solchen Sj'stemen wird ein elektrisches Viderstandse] ement über einer Gipsmörtelbasis befestigt und unter einer dünnen Verputzmörtelschichtoberfläche eingebettet, wobei die Fut zinörtelbeschi chtung kleine Mengen an Glyzerin und Borsäure enthält, die die Bildung einer Oberfläche bewirken, die Temperaturen bis etwa 6p C (15O Fahrenheit) aushalten kann ohne schädliches Zerbrechen und Festigkeitsverschlechterung der 1,5 bis 3 mm (1/16 bis ±/S inch) dicken Putzschicht. Hinsichtlich anderer weiter entfernter Versuche über feuerbeständige Zusammensetzungen, die Gips enthalten, offenbart die US-FS 3 S85 960 Behälter, wie zum Beispiel Begräbnisgewölbe und Stahl schranke mit einer inneren Schicht eines Materials, wie z.B. Glasfibermatten und einer Gipszusammensetzung, die als wesentliche Bestandteile Magnesiumsulf at-Heptahydrat enthalten. In der Patentschrift Et ausgeführt, daß bei Versuchen Borax einen schädlichen Effekt auf das Härten von gebranntem Gips und ein gefährliches Plastifizieren bei hohen Temperaturen bewirkt.

Um nunmehr wiederum auf den Vorschlag eines geeigneten "Feuerbreins" bzw. "Feuerstop"-Materials zur Verwendung in Kabelbrücken

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zurückzukommen, wird darauf hingewiesen, daß hei Kraitstrom-, Nachrichten- und Instrumentierungskabeln, die mit brennbarer Isolierung ummantelt sind und in Kabelschächte oder entlang Kabelschienen verlegt sind, für Brände wie eine Brennstoffquelle wirkt. Es ist nicht immer möglich, entweder eine Kabel i solat i on

.auch herzustellen, die \"öllig unbrennbar ist, noch/alle exi stierenden hochbrennharen Kabel in solchen Kabelbrücken zu ersetzen. Somit wäre es ideal, in bestimmten Abständen entlang solchen Kabelbrücken oder Kabelleisten Sperren anzubringen. Das Mittel der Vahl für solche BrandRperrenwaterial ien umß aussei" der Verhinderung der Flamraausbre i tung einige zusätzliche funktionelle Bedingungen erfüllen. Die kürzlichen Vechsel der elektrischen Vorschriften haben den Abstand der Kabelzwischenräume vermindert sowohl innerhalb der Kabelbrücken als auch zwischen den Reihen der Brücken, wobei der Trend dahingeht, nur noch gerade genügend Zwischenraum zwischen den Kabelbrücken zu erlauben, um einen geeigneten Zugang zur Installation und Vartung der Kabel zu erlauben. Weiterhin erlauben die geänderten elektrischen Vorschriften nunmehr die Installation von Stromleiterkabeln für 600 Volt oder weniger in der gleichen Stromschiene, jedoch ein anderer Abschnitt verbietet das \^?ermisehen Λοη Kabeln für mehr als 600 Volt mit Kabeln für 600 Volt oder weniger in der gleichen Kabelbrükke, wenn nicht die Kabel entweder erstens durch feste nicht brennbare befestigte Sperren getrennt sind oder zweitens vom Typ der metallp]attierten Kabel (MC gleich metal-clad cable) sind.

Frühere Versuche zur Herstellung von Brandsperren in elektrischen Kabelbrücken und Kabelleisten haben sich bisher konzeniriert entweder auf organische SiIikonzusammensetzungen, die recht teuer sind, oder auf Urethanschaumzusammensetzungen, zu denen eine flammhernmende Chemikalie zugesetzt worden ist, die aber hinsichtlich ihrer l.eistungscharakteristiken noch nicht ganz zufriedenstellend waren. Natürlich könnte man zunächst daran denken,

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für eine solche Verwendung sich einem anorganischen zementartigen Material zuzuwenden, aber die bisherigen Versuche varen im hohen Maße unbefriedigend, da die meisten anorganischen zementariigen Materialien entweder beim Trocknen stark schrumpfen oder nach dem Härten nicht genügend expansiv sind, um bei der Verwendung rißfrei oder lückenlos /u bleiben. Außerdem können solche Zusauniense t /unren 7i;ar hinreichend flüssig sein, um die Kabel zu umgeben und die Leerstellen und Zwischenräume unterhalb und zwischen den Kabeln innerhalb der gepackten Brücken zu füllen, dann aber sind sie so flüssig, das sie entlang der Kabelbrücke und weg von dem zu füllenden Gebiet fließen. Anorganische zementartige Materialien, wie z.B. Portlandzement, leiden an einem wichtigen die Vervendung ausschließenden Effekt, da die Brandsperrzusaminensetzung hinreichend tauchfähig und von begrenzter Festigkeit, sein muß, so daß ein Teil der Brandbremse/ Brandstop leicht zum Ersetzen, zur Keparatur oder zum wei'eren 7urügen von Kabeln in die Brücke oder Leiste entfernt werden kam. Es ist zu manchen Zeiten nach der endgültigen Fertigstellung einer anfänglichen Kabelleiste erforderlioh, entweder ein vorhandenes Kabel zu entfernen oder weitere zusätzliche Kabel hinzuzufügen. Gewöhnlicher Portlandzement entwickelt eine Trockengußdruckfestigkeit oberhalb von 422 kg/cm"⁵ (6000 pounds per square inch). Normale Gießlinge aus Gipsputz zeigen etwa 141 kg/cm (2000 p.s.i.). Durch anorganische zementar+.ige Materialien, wie z.B. Portlandzement, wird eine völlige Zerstörung des gesamten Kabelleistenabschnittes verursacht, wenn man versucht, die Brandbremse zum Ersetzen von ein oder mehr Kabeln in der Kabelleiste zu entfernen. Auch wird durch das Gewicht solcher Materialien in der Brandbremse ein Verziehen oder Zusammenbruch der Kabelbrücke verursacht.

Zusammenfassend sind somit die zweckmäßigen Lrforderniss für ein "Brandbx-emsen"-Material dahingehend, daß das Material völlig unbrennbar sein sollte, ein wesentliches Absinken der Värme verur-

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Sachen sollte, hei der Amiendung die Kahel völlig umgehen sollte und alle Leerstellen und Zwischenräume füllen sollte, hinreichend viskos sein sollte, um den Querfluß entlang der Kabelhrücke oder Kahelleiste auf ein Minimum zu beschränken, leicht entfernbar sein sollte, um das Hinzufügen oder Entfernen von Kabeln in der Kabelbrücke zu erlauben, relativ homogen und bruchfrei sein sollte, von niedriger Dichte sein sollte, um keine zusätzliche Stütze der Kabelgruppen zu erfordern, beim Trocknen und Härten nicht schrumpfen sollte und schließlich keinen schädlichen Effekt auf die Kabel, zusätzliche Isolation, Hülle oder Mantel der Kabel oder Kabelleiste selbst haben sollte.

Die vorliegende Erfindung erfüllt die oben genannten Bedingungen und schafft eine gut eingestellte Gips-Bindemi ttel-7,usammensetzungjdie mit Wasser gemischt als Brandbremse/Brandstop in elelttrischen Kraftstrom-, Instrumenten-, Fernmelde- und ähnlichen Kabelsystemen .verwendbar ist. Der Ausdruck "Brandstop" bedeutet hier Durchlässe in Wänden/Decken und Mauern, durch die die elektrischen Kabel von einem Raum in einen anderen hindurchgeführt sind und worin die Brandbremse die Durchlaßöffnungen ausfüllt. Der Ausdruck "Brandbremse" bedeutet einen Block, der in einem Teil einer elektrischen Kabelbrücke gebildet ist, um Brandbremsen in regelmäßigen bestimmten Abständen entlang des Verlaufs einer Kabelbrücke oder einer elektrischen Kabelleiste in einem Raum zu bilden. Ganz allgemein betrifft die vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer durch eine Brandbremse geschützt-en elektrise-heB Kabelleiste oder Kabelbrücke in Form eines getrennten Blocks aus einer gut eingestellten Gips-Bindemittel-Zusammensetzung. Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wurde gefunden, daß ein solcher Schutz durch eine eingestellte Gips-Bindemittel-Zusawmensetzung gewährleistet werden kann, die, ausgedrückt auf Prozentbasis, etwa wie folgt zusammengesetzt ist:

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BAD OBIGINAU

Bestandteile Trockenzusammensetzung

AlIg. Bereich

Bevorzugte Bereiche Vermiculit Perlit

co

CD

O CO cn

ro > σ

Gips

DiatomeenerdeAggregat

zweites Aggregat:

Vermiculit Perlit

Glyzerin

Borsäure

Korrosionsinhibitor

Gips-Verzögerer

30 - 80 f,

10 - kO Io 10 - 30 fn

0,05.- 1,23 fr. bezogen auf Gips

0,05-0,7 1"

bezogen auf Gips

0-3 1" bezogen auf Gips

0-3 Io bezogen auf Gips

20 fo

35 $

35 %

38

0,7 ff 0,7 5» ,

bezogen auf Gips bezogen auf

Gips ι

Or

0 , 07# 0 , 07",O

bezogen auf Gips bezogen auf Gips

0,33 1- 0,3'i#

bezogen auf Gips bezogen auf Gips

0,123 ^r,r 0,1 life

bezogen au Γ Gips bezogen auf Gip.«

CD OJ •00

Kasse Zusamniensetzune

Anwendung durch Auftragen: iOOMs 150 Gewichtsteile Wasser pro 100 Gewichtsteile trockener Zusammensetzung.

Anwendung durch Einstemmen (caulking): etwa 120 bis 140 Gewichtsteile Wasser pro 110 Gewichtsiei 1 e trockener Zusajunienset"ung, wodurch eine Setzfestigkeit von 101,6 bis i:>2,h ram (k bis 6 inch) erzielt wird.

Anwendung durch Pumpen: J20 bis 17O Gewinhtsteile Kasser auf 100 Gewichtsteile trockener Zusammensetzung.

Die obigen Mischungen ergeben eine gut eingestellte und fein abgestimmte Zusammensetzung, die im feuchten Zustand pseudoplastische Fließcharakteristiken aufweisen und in trockenem Zustand nach dem Härten wesentliche niedrige Festigkeitscharakteristiken aufweisen, um ein leichtes Entfernen für die Reparatur und die Einfügung von neuen Kabeln zu gewährleisten, wesentliche niedere Charakteristiken, um ihre Anordnung in Kabelbrücken zu ermöglichen, ohne eine strukturelle Verstärkung der Kabelbrücke zur Aufnahme des zusätzlichen Gewichtes zu erfordern und die sowohl eine anfängliche Wärmeresistenz in der Gegenwart von Flammen und eine restliche Festigkeit aufweist,um die Zusammensetzung nach der Beendigung der Flammeneinwirkung einesFe^ers zusammen zu halten. Weiterhin muß die feuchte Zusammensetzung hinsichtlich der Härtungszeit adjustiert werden, um eine hinreichende Arbeitszeit zum Eindringen in alle Zwischenräume zwischen die Kabel zu gewährleisten und um eine Anbringung von Hand in kritischen Arbeitsstellungen zu erlauben, und sie wird deshalb mit den üblichen Verzögerern versetzt,- um je nach der Anbringung von Hand oder mechanischen Aushärtezai ten von zehn Minuten bis 3 Stunden zu erzielen. Die pseudoplastische Charakteristik, wonach die wässrig aufgeschlämmte Nasse fließt, wenn mechanische Energie, wie z.B. Vibration, intensives mechanisches Mischen und dergleichen auf sie einwirkt, das Material jedoch zur Ruhe kommt

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oder aufhört zu fließen, wenn die mechanische Energie endet oder nicht vorhanden ist, ist wesentlich dafür, daß die wässrige Aufschlämmung in alle Zwischenräume zwischen den Kabeln und der Brücke oder den V.'änden/Decken und dergleichen eindringt und sie verschließt. Viele der obigen Charakteristiken sind den normalerweise wesentlichen Charaki eri stiken von Gips-rBi ndemii tel-7usanmienset/ungen entgegengesetzt, da sie üblicher Weise zu einer hier unerwünschten gewähnlichen hohen trockenen Druckfestigkeit aushärten, beim Erhitzen dem Schrumpfen und Brechen ausgesetzt sind (insbesondere in großen Massen) und im allgemeinen keinen pseudoplastischen Fluß zeigen.

Um gilt abgestimmte und ausgeivegene Charakteristiken zu erhalten, die für die Virkung der Gips-Zusammensetzung als Brandstop/Brandbremse wesentlich sind, muß die Gips—Zusammensetzung präzise eingestellt werden sowohl hinsichtlich der wesentlichen Bestandteile als auch der Mengenverhältnisse dieser Bestandteile in der Zusammensetzung, insbesondere der Hauptbestandteile an Binder und gemischten inerten leichtgewichtigen Aggregaten. Dies ist erforderlich, um sicherzustellen, daß die Zusammensetzung im feuchten Zustand die geeignete Konsistenz sowohl zum Pumpen als aiich zum Sprühen (für die meachnische Anwendung) oder Auftragen (für die Anwendung von Hand) aufweist, wobei sie pseudo— plastische Charakteristiken zeigt; und da3 die Zusammensetzung im trockenen Zustand eine gehärtete Dichte von etwa 0,40 bis 0,56 g/cm (25 bis 35 pounds per cubic foot) und eine Druckfestigkeit im Bereich von 3,50 bis 21,0 kg/cm (50 bis 500 pounds per square inch) aufweist.

Der einzige Binder der in der vorliegenden Zusammensetzung benötigt wird, um zufriedenstellende Brandstop/Brandbremserj-Eigenschaften in Verbindung mit einer leichten Entfernbarkeit im Nichtbrandfalle zu gewährleisten, ist gebrannter Gips oder

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Kalziumsulfathemihydrat. Somit erfordern die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen nicht die Beigabe weiterer anorganischer zementartiger Binder, wie. z. B. Portlandzement oder hoch aluminiumhaltige Zemente und auch nicht den Zusatz von organischen Bindern, wie z.B. Harnstoffforrialdehydpolyisere, klebende Silikonpolymere und dergleichen. Der Gips zur YerKendung in den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen j st im allgemeinen in seiner ß-Form zugegen, die gewöhnlich gebrannter Gips (plaster of Paris) genannt wird und normalerweise eine Konsistenz von oberhalb etwa 800 cm·⁵, vorzugsweise etwa $5 bis 100 cm aufweist, um einen hohen Wasserbedarf und geeignete Pluß- und Ab— Setzeigenschaften der gesaraten Zusammensetzung zu gewährleisten. Es scheint keine obere Grenze für die normale Konsistenz des Gipsbestandteils außer der kommerziellen Verfügbarkeit zu geben. Die gesamte Zusammensetzung von Bindern, Aggregaten und wahlweisen Materialien h^a"t eine eingestellte normale Konsisteiz von vorzugsweise etwa 120 bis 170 cm . Dabei bedeutet "normale Konsistenz" hinsichtlich der eingestellten Zusammensetzung oder einer der speziellen Bestandteile die Minimuromenge an Wasser in Kubizentimetern, die gerade ausreicht, um aus J00 g trockenen Materials eine gießfähige Aufschlämmung zu bilden. Diese Definition ist in der Gipsindustrie allgemein üblich, um die Menge von Wasser in Kubikzentimetern zu beschreiben, die zu 100 g gebranntem Gips hinzugefügt werden muß, um eine gießfähige Aufschlämmung zu bilden. Ein Verfahren zur Ausführung von Messungm normal Konsistenz für jeden speziellen gebrannten Gips ist in dem Artikel "U.S.G. Methods of Testing Gypsum Cement and Plasters" von Robert Hamilton, Seite 68 bis 71 und 93 der Zeit- * schrift Ceramic Industry, Band 71, Nr. i, Juli 1980 beschrieben.

Da der Binder der wesentliche Faktor hinsichtlich der Druckfestigkeit der gehärteten Mischung ist, ist die Menge des Gipsbinders wichtig, um eine Druckfestigkeit nach dem Härten im

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allgemeinen Bereich von etwa 5,5 bis 21,0 kg/cm^ (50 bis JOO p.s.i.) und bevorzugt von 7,0 bis 14,0 gk/cm³ (lOO bis 200 p.s.i.) zu erhalten. Der Gipsbestandteil muß in einer Mindest-Menge zugegen sein, die eine ausreichende Festigkeit gewährleistet, um die trockene gehärtete Zusammensetzung zusammenzuhalten und der üblichen Abnutzung und Abtragung der Brandsperre zu widerstehen, d.h. vorzugsweise e1wa 10,5 kg/cm"" (l50 p.s.i.). Venn wesentlich kleinere Mengen an Gips als in dem oben beschriebenen Bereich verwendet werden, sinkt die Druckfestigkeit

unterhalb 3₉5 kg/cm (50 p.s.i.), und sie ist im allgemeinen nicht mehr ausreichend, um Schaden bei der normalen Handhabung am Ort, wenn es einer Zerbröckelung unterworfen wird, zu

von
vermeiden. Bei der Verwendung/wesentlich größeren Anteilen an Gips am unteren Ende des Konsistenzbereiches der Zusammensetzung ergibt sich eine trockene Druckfestigkeit von mehr als lh kg/cm (200 p.s.i.), wodurch Brandsperren erhalten werden, die nur schwer ohne Zerstörung oder Beschädigung der Kabel innerhalb des Isabel brückenteil s, der durch die Brandstelle bedeckt wird, zu vermeiden. Generell wird besonders bevorzugt, daß die gehärtete eingestellte Zusammensetzung

eine trockene Druckfestigkeit von etwa S,S bis 11,2 kg/cm

bis l60 pounds per square inch) aufweist, und dies wird insbesondere gewährleistet durch Verwendung der bevorzugten Nen— gen an Gipsbestandteil in der Zusammensetzung mit einer normalen Konsistenz von etwa 85 bis 100 cm ; natürlich können kleine Modifikationen hinsichtlich der allgemeinen Menge des Gipsbindebestandteiles oder hinsichtlich der Verwendung eines Gipses mit einer leicht höheren oder niedrigen Normalkonsistenz vorgenommen werden, vorausgesetzt, daß die Menge des anteiligen Wassers und der Typ und die Menge der eingemischten leichtgEwichtigen Aggregate entsprechend eingestellt werden, so daß das notwendige Kriterium der feuchten Fließfähigkeit und Pseudoplastizität in Verbindung mit der trockenen Dichte nach dem Aushärten und der Druckfestigkeit aufrechterhalten wird.

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Die leiehtgewichtigen inerten Aggregatsbestandteile der gemischten Zusammensetzung umfassen eine Kombination von Djaloineonerde und beliebiger leichtgevichtiger Aggregate, die in Gipsbindeinitteln inert sind, und die entweder aufgeblättert sind oder nicht veiter expandieren, wenn sie der Hitze eines Feuers in irgendeinem wesentliche Maße ausgesetzt sind (größer als etwa 1 fo des Volurcens), und die eine trockene Schüttdichte im Bereich von O₅OSO bis 0,320 g/cm'' (5-20 pounds per cubic foot) und ein Vasseraufnahraevermögen von etwa dem 0,7 bis Vierfachen jedes Gewichts an Wasser aufweisen.

Der Diatomeenerdebestandteil zur Verwendung in der vorliegenden Ex-findung, der im Handel auch als Diatomit oder Kieselgur bezeichnet wird, ist das unkal zinierte sil iziurnhal tige Steinaggregat von sedimentärem Natursteinursprung mit einer Vasserauf nahmekapazität von etwa dem 1,5 bis Vierfachen seines Gewichts an Yasser. Solche Materialien sind weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß sie im wesentlichen die fossilen Rückstände von Diatomeen umfassen und eine Schüttdichte von etwa 0,0SO bis 0,256 g/cnr(5 bis 16 pounds per cubic foot), feuchte Dichten von etwa 0,l60 bis 0,480 g/cm"⁵ (lO bis 30 pounds per cubic foot) und spezifische Dichten von 1,9 bis 2,35 aufweisen. Vorzugsweise werden die feineren Grade der Diatomeenerde in der vorliegenden Erfindung verwendet, die/ eine ^Teilehengröße haben, daß etwa 95 % ein Sieb von 0,044 mm Maschenweite (325 mesh U.S. Standard Seive) hindurchfallen.

Die Diatomeenerde scheint in den im folgenden beschriebenen Mengen in der vorliegenden Zusammensetzung ein wesentlicher Bestandteil zu sein, um eine genügend feuchte "Handhabbarkeit" oder "Fettigkeit" zu gewährleisten und um der Zusammensetzung

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in Verbindung mit geeigneten Mengen gebranntem Gips und ¥asser die gewünschten erforderlichen pseudoplastischen Fließeigenschaften zu verleihen. Hinsichtlich der oben ausgefahren Mengenverhältnisse an gebranntem Gips und l-rasser ahat die Zusammensetzung bei Anwesenheit von veniger als 10 £ Diatoraeenerde im al!gemeinen ungenügende pseudoplastische Charakteristiken für das Verarbeiten durch Pumpen und hinsichtlich "Fettigkeit", um ein vollständiges Eindringen der Zusammensetzung während der Anwendung zu ermöglichen. Beträgt die Menge an Diatonieenerde wesentlich mehr als 40 Gew.-^i der Zusammensetzung, so hat dies stark nachteilige Auswirkungen auf die trockene Dichte und die Druckfestigkeit der gehärteten Zusammensetzung. Es muß auch darauf hingewiesen werden, daß, wenn der Diatoraeenerdebestandteil wesentlich ist, um der feuchten Zusammensetzung Zähflüssigkeit zu verleihen, sie auch zur Feuerbeständigkeit (refractorinous strength) und Druckfestigkeit der gehärteten Zusammensetzung

beiträgt. Der Diatomeenerdebestandteil ist ein Standardprodukt von kommerzieller Verfügbarkeit unter einer Vielzahl von Handelsnamen und bestimmungsgemäßen Qualitäten, wie z.B. Dicalitediatomit und Celatomdiatomit. Ein bevorzugtes Material ist Dicalite SA 3 von der Grefco Inc. oder Celatom CS 2531 von Kagle-Picher Industries, Inc..

Der zweite leichtgewichtige inerte Aggregatbestaniteil ist wesentlich für die Ausgewogenheit der Zusammensetzung hinsichtlich der primären Trockendichte nach dem Härten und zweitens auch hinsichtlich der feuchten Konsistenz und des Vassergehaltes der wässrigen Aufschlämmung. Diese Materialien müssen eine Kapazität zum Absorbieren und Festhalten größer Mengen an Flüssigkeit in der wässrigen Aufschlämmung haben. Im allgemeinen werden expandiertes Vermiculit, expandiertes Perlit, Mikronkugeln aus Glas, Wollastonit und dergleichen bevorzugt, insbesondere in feineren Teilchengrößenbereichen, beispielsweise so, daß 30 h durch ein Sieb von 0,3 mm Maschenweite (50 mesh U.S. Standard

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hindurchfallen. Vermiculit und Perlit sind zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung besonders bevorzugt, und sie sollten in expandierter Form verwendet werden, da andernfalls die gehärtete Zusammensetzung sich bei Einwirkung der Flammen eines Feuers selbst expandieren und dadurch ein Brechen und Auseinanderbersten der gehärteten Zusammensetzung verursachen. Da expandierter Vermiculit oder Perlit große Mengen an Flüssigkeit absorbiert und doch flußfähig bleibt, beeinflussen sie die Konsistenz der gesamten Zusammensetzung mehr als die oben genannte Diatomeenerde, haben jedoch weniger Einfluß auf die Zähflüssigkeit, Fettigkeit und das Absetzen der feuchten Zusammensetzung. Deshalb hat die Verwendung von mehr als etwa 10 bis 30 Gew.-^b in der gemischten Zusammensetzung oder niedrigErer Mengen einen sehr negativen Effekt auf die zusammengesetzte Mischung sowohl im Zustand der feuchten Aufschlämmung als auch im trockenen gehärtetem Zustand. Es scheint auch, daß die Teilchengrößenverteilung des sehr feinen Gipsmörtels und des relativ größeren zweiten Aggregats und der wesentlich größeren Diatomeenerde die Zähflüssigkeit, Fettigkeit, das Absetzen und die Gleitcharakteristiken der feuchten Zusammensetzung beeinflussen. Vie bereits ausgeführt wurde, werden für das zweite Aggregat die verfügbaren kleineren Teilchengrößenbereiche bevorzugt, obgleich gröbere Grade wie beispielsweise eine Korngröße, bei der 60 % durch ein Sieb von 0,59 mm Maschenweite (30 mesh U.S. Standard) zurückgehalten werden, in den erfindungsgemäßen Mischungen als zweites Aggregat zufriedenstellend sind. "Wesentlich gröbere Anteile oder Grade an leicht-gewichtigem Aggregat mit wesentlich höheren Prozentanteilen gröberer Teilchen, als oben ausgeführt, werden im allgemeinen nicht bevorzugt, da sie der wässrigen Aufschlämmung das Eindringen und vollständige Ausfüllen kleiner Zwischenräume und Öffnungen zwischen den Kabel], Kabelbündeln, Kabel-

nichf gestatten

brücken oder Kabeil ei stei/. Weitere inerte Füllstoffe, die keine niedrigen Schüttdichten oder hohe Wasseraufnahraekapazi-

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täten haben, dürfen nicht in wesentlichen Mengen zugegen sein, da die Gegenwart von beträchtlichen Mengen an Sand, Flugachse oder dergl eichen einen ausordentlich negativen Effekt sowohl

einen laui

auf die feuchte Aufschlämmung als auch/die trockene ausgehärtete zusammengesetzte Mischung haben« Natürlich variieren die speziellen Mengen des übrigen inerten leicht gewichtigen Aggregate neben dem bevorzugten Vermiculit oder dem bevorzugten Perlit, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, mit ihren verschiedenen Wasseraufnahipekapazi t äten und den losen Schüttdichten- Jedoch können geeignete Mengen eines besonderen Aggregats leicht bestimmt werden, wenn davon eine spezielle Menge hinzugefügt wird und dann variierende Mengen eindosiert werden, bis die Zusammensetzung eine normale Konsistenz im geeigneten Bereich hat xmd das gehärtet Material eine bevorzugte gehärtet Dichte von 0,40 bis Q56 g/cm (25 bis 55 pounds ppr cubic foot) und eine bevorzugte trockene Druckfestigkeit von 7,0 bis 14,0 kg/cm (lOO bis 200 p.sJ.) hat.

Da Kraftübertragungskabel , insbesondere von hoher Kapazität, im allgemeinen eine gewisse Wärme erzeugen, werden Glyzerin und Borsäure zu der Zusammensetzung hinzugefügt, um eine gewisse Kalzinierungsinhibition zu bewirken. Diese Materialien werden in der US-PS 3 393 II6 als Kalzinationsinhibitoren in dünnen Gipsmörtelüberzügen zur Verwendung bei niedrigeren Temperaturen beschrieben. Jedoch sind die Kriterien für die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung hiervon beträchtlich verschieden. Zunächst werden dicke gehärtete Blocks verwendet. Zweitens und dies ist von noch größerer Wichtigkeit, haben Untersuchungen ergeben, daß Temperaturen der Kabelseele von 70 C (15s Fahrenheit) bei einer normalen kontinuierlichen Arbeitsweise normal sind und daß die Temperaturen der Kabelseele bei höherer Belastung 90⁰C (i94° Fahrenheit) erreichen können.

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Aus diesem Grund müßten die gemischten Zusammensetzungen, wem sie gehärtet als Brandsperre eingesetzt werden, einen größeren Schutz gewährleisten, als in der oben genannten Patentschrift angegeben wird. Die Untersuchung verschiedener erfindgunsgemäßer Zusammensetzungen "bei zii erwartendai möglichen Vei"wendungstemperaturen von 93,3°C (200° Fahrenheit) und auch bei 115,6⁰C (2^0° Fahrenheit) zeigten einen Zusammenhang zwischen der Menge an Glyzerin/Rorsäure-Zusai.jinensetzung bei verschiedenen Temperaturen und einige Untersuchungen zeigten, daß bei Einsatz von Glyzerin/Borsäure allein eine größere Kalzination stattfand, woraus zu schließen ist, daß andere Bestandteile in der Zusammensetzung einen zusätzlichen Effekt in Verbindung mit Glyzerin und Borsäure zum Schutz der Zusammensetzungen bei diesen Temperaturen haben.

Gegebenenfalls kann ein Härtekontrollmittel, im allgemeinen ein Härtungsverzögerer, aber manchmal auch ein Beschleuniger oder Mischungen von Härtungskontrollmitteln in die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung aufgenommen werden. Die Härtekontrollzusätze, die in den erfindungsgemäßen Gips-Bindemittel—Zusammensetzungen verwendet werden können, können beliebige der aus dem Stand der Technik bekannten Mittel für die Kontrolle der Härfezeiten von Gipszusammensetzungen sein. Diese umfassen Härteverzögerer, wie die handelsüblichen keratinartigen Verzögerer, Natriumeitrat, Zitronensäure, Weinsäure, Rochellesalze (Kaliumnatriumtartrat) und dergleichen. Die Menge jedes speziellen Verzögeres hängt von seiner speziellen Wirksamkeit als Verzögerer ab, sie variiert jedoch allgemein über den Bereich von etwa 0 bis 05, Gew.-^, bezogen auf das Geweht des Gipses. In einer besonders bevorzugten Zusammensetzung, in der etwa 60 Gew.-% gebrannter Gips verwendet wird, ist für die Anwendung von Hand kein Härter in der Zusammensetzung anwesend und bei der maschinellen Anwendung

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0,75 bis 0,125 Gew.-^, bezogen auf das Gewicht der gesamten Zusammensetzung (0,045 bis 0,75 Gew.-£, bezogen auf das Gewicht des Gipsbestandteiles) zugegen; in einer weiteren besonders bevorzugten Zusammensetzung, in der 35 Gew.—£ gebrannter Gips enthalten ist, sind für die Anwendung von Hand keine Verzögerer anwesend, während für die maschinelle Anwendung bei einer üärtezeit von 70 Minuten 0,05 Gew.-^, bezogen auf die gesamte Zusammensetzung (und 0,14 £· bezogen auf das Gewicht des Gipsbestandteils) an Härtern zugegen sind.

Gegebenenfalls Kann ein Korrosionsinhibitor in die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung aufgenoir.inen werden, um die Verminderung möglicher korrosiver Effekte der Zusammensetzung auf Kabelbrücken aus Aluminium oder galvanisiertem Stahl zu unterstützen. Alle möglichen kommerziell verfügbaren Materialien für eine solche Verwendung, die mit wässrigen Systemen verträglich sind, können in den üblichen Mengen verwendet werden. Beispielsweise können NatriummetaboratoctQhydrat oder Nateiumtetraborat enthaltende Zusammensetzungen oder Natriumnitrit enthaltende Zusammensetzungen, im Handel verfügbare Mischungen von Bornitriden, wie sie z.B. unter der Handelsmarke FERNOX der Newage Industries verfügbar sind, die verschiedenen Glycolether oder Mischungen der genannten Stoffe verwendet werden.

Die erfindungsgemässen trockenen Gipszusasmensetzungen werden durch Vermischen der verschiedenen Komponenten in trockenem Zustand in den angegebenen Mengenverhältnissen hergestellt. Da Glycerin im allgemeinen in flüssigem Zustand verfügbar ist und die Mengen an Glycerin und Borsäure nur gering sind, werden sie vorzugsweise durch Vorvermischen mit einem der leichtgewichtigen Aggregate, bevor die leichtgewichtigen Aggregate in den Rest der gemischten Bestandteile eingemischt werden, hergestellt. Nach dem Vermischen kann die trockene Gipszusammensetzung über lange Zeiten gelagert werden, bis sie dann bei ihrer gewünschten Verwendung als Brandbremse mit Wasser vermischt wird. Die trockenen Gipszusammensetzungen haben eine gute Lagerzeit, und ver-

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mischt mit Wasser ergeben sie gute Brandsperren-Zusai:niiensetzungen, die insbesondere sowohl für die Anwendung von ITand oder auch durch Maschinen geeignet sind. Vie i:a Stand der Technik "bekannt ist, muss ein gebrannter Gips, der von Hand angewendet werden soll, zur Erzielung einer guten Ergiebigkeit (spreading) eine dickere Konsistenz haben als gebrannter Gips für die maschinelle Anwendung. Dementsprechend nüssen die von Hand angewendeten Gipse Plastizität- und Fettigkeitscharakteristiken für ein zufriedenstellendes Verarbeiten und Auftragen besitzen, und die maschinell verarbeiteten Gipse müssen bessere Fliesscharakteristiken haben, wenn ihnen Energie zugeführt wird. Es wurde gefunden, dass die Gips-Bindemittel-Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung ausgezeichnete VerarbeitungεCharakteristiken aufweisen, insbesondere hinsichtlich der Pseudo-Plastizität, Fettigkeit und Plastizitätsqualitäten. Die Variation der Vassermengen in den angegebenen Bereichen gewährleistet die Kontrolle des Grades der gewöhnlichen Plastizität und Fettigkeit, die eine besondere Zähflüssigkeit bei der Anwendung von Hand ergeben.

Die Menge von Vasser, die mit der trocken vorgemischten Zusammensetzung zur Ausbildung der Brandbremse vermischt werden muss, hängt in erster Linie davon ab, ob eine maschinelle oder eine Anwendung von Hand in Betracht gezogen wird. Die Art der Anwendung bestimmt auch weitestgehend die erforderliche Härtungszeit für die Zusammensetzung und die Mengen oder Arten der wahlweisen Verzögerer-Bestandteile.

Die Härtungszeit der wässrigen Aufschlämmung, die im allgemeinen durch den Standard-Vicat-Härtungstest bestimmt wird, der in der Gipsindustrie allgemein bekannt ist, variiert im allgemeinen zwischen etwa Io Minuten und etwa 3 Stunden oder wenig mehr, je nach Art der beabsichtigten Anwendungszwecke. Für das Anwenden von Hand oder durch Spachtelanwendung ist eine niedrigere Konsistenz und eine kürzere Härtungszeit erwünscht, um das Aufbringen aufeinanderfolgender Schichten der angewandten Auf-

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schlänimung zu ermöglichen, um die gewünschte Dicke der Brandsperre zu erhalten. Dies ist besonders vorteilhaft bei Anwendungen in Brandsperren, vo kleine Chargen der Aufschlämmung gemischt werden und von ITand verarbeitet werden, um mit dem Ausfüllen eines Wand- oder Deckendui'chlasses zu beginnen. Beim Aus-M] den einer Brandbremse werden im allgemeinen höhere Konsistenzen und längere Häriungszeiten erwünscht sein, iim das Pumpen der Zusammensetzungen durch längere Schläuche und ein Verarbeiten ohne vorzeitiges Aushärten zu ermöglichen.

Die dem System zugeführte mechanische Energie zur Ausbildung der pseudoplastischen Eigenschaften während der Anwendung von Hand

.ergibt sich aus dem liegt in der Vermischung mit Wasser/Giessen, Verarbeiten und,.

Auftragen während der Anwenduns; diejenige während der maschinel-

sich aus d~em

len Anwendung ergibt/ Vermischen, Pumpen und Versprühen. "Weitere mechanische Energie, die nach der ersten Anwendung der Gipszusammensetzung eingebracht werden kann, ist leicht verfügbar durch Vibrieren der Zusammensetzung oder durch mechanische Einwirkung oder durch Behandeln der Kabelbrücken oder der anschliessenden Wandabschnitte mit einem Gummihammer. Eine solche Einwirkung wird aufrecht erhalten, solange das Material fliesst, und wird während der sichtbaren Erhärtung der Zusammensetzling am Ort fortgesetzt, bis das Gebiet bis zum Überfliessen gefüllt ist.

Es wurde gefunden, dass beim Einbringen durch enge Öffnungen (poke-through penetrations) zufriedenstellende Brandbremsen aus den Zusammensetzungen erhalten werden, wenn eine Dicke von etwa 5o mm (2 inches.) Tiefe von der Oberfläche der Wand etc. aufgebaut wird. Für die Anwendungen als Brandsperre ist im allgemeinen ein Block von etwa 50 mm (2 inches) Dicke über den Kabeln erwünscht und mindestens 6 - 12 mm {l/k bis i/2 inch) auf dem Boden einer festen Kabelbodenbrücke, vorzugsweise sind Dicken bis aufwärts zu 25 mm (l inch) wünschenswert. Die schwierigste Situation hinsichtlich des Eindringens der Aufschlämmung ist nach den Untersuchungen dann gegeben, wenn die Kabel in der Ka-

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beibrücke vollkommen in Reihe nebeneinander liegen und sich "berühren. In dieser Situation erlaubt ein Beiseitedrücken der Kabel um ein kleines Stück, z.B. 6 ram (l/k inch) leicht das Einbringen und ermöglicht eine Bodenversiegelung mit der Gipszusair.üiensetzung. Wenn aber "Leiter"-oder "Stuf en¹¹—Kabelbrücken verwendet werden, die geschlitzte Öffnungen am Boden aufweisen, anstelle einer Kabelbrücke mit festem Boden, ist es erwünscht, die Bodenöffnungen zeitweilig zu verschliessen, wie z.B. durch Aufbringen irgend eines festen Folienmaterials auf dem Boden der Kabelbrücke. Es ist bevorzugt, dass die Folien aufgebogene Kanten von etwa 6-25 nun (l/k bis 1 inch) aufweisen, um einen gewissen Zwischenraum zwischen dem Boden der Piabeibrücke zu lassen, so dass sie mit Aufschlämmung gefüllt werden können. Für diesen Zweck kann ein Stück einer Metallfolie, Plastikfolie, Hartfaserplatte, Gipsplatte oder Fiberglasplatte u. dgl. verwendet werden. Gefütterte Glasfasermatten und sogar Metallgitter enger Maschenweite können verwendet werden, um den Boden solcher Kabelbrücken vom Leiter-Typ zu bedecken. Die beste Möglichkeit zum Aufbringen von genügend Aufschlämmung auf den verschlossenen Boden der Kabelbrücke ist die, eine bestimmte Menge Aufschlämmung auf eine Folie mit aufrechten Kanten aufzubringen und dann die Folie fest haftend an der Brücke zu umwickeln oder festzuspannen. Alternativ kann die Folie auch ohne Zwischenraum direkt um den Boden der Kabelbrücke gewickelt werden, um ein Herauslecken der Aufschlämmung aus der Kabelbrücke wählend der maschinellen Anwendung zu vermeiden, oder sie kann 12 bis 15 mm (l/2 bis 1 inch) unterhalb der Kabelbrücke angebracht werden und Aufschlämmung in die Kabelbrücke gesprüht oder gepumpt werden, gegebenenfalls auch in die Bodenplatte, bevor sie an der Kabelbrücke befestigt wird.Es wurde gefunden, dass es für diese Anwendung wünschenswert ist, die ¥assernenge so zu vergxössern, dass sie etwa Io ecm oberhalb der normalen, für die Maschinenanwendung der Aufschlämmung geeigneten Konsistenz liegt, wobei die Aufschlämmung bei sehr leichten Vibrationen leicht und vollständig durch Öffnungen fliesst, die 3 mm (l/S inch) weit sind. Bei einer Konsistenz für die Anwendung von Hand wurde am

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unteren Ende der für die Pumpenanwendung normalen Konsistenz beträchtliches Vibrieren oder Stampfen erforderlich, um den Fluss zu induzieren, insbesondere, wenn eine teilweise Bodenplatte ohne Kanten, die einen Abstand vom Boden der Kabelbriikke bewirken, verwendet wird. Plastikfolien, insbesondere klare Pl exiglas-Aciylfolien werden bevorzugt, da sie eine visuelle Anzeige der Füllung des Bodenrrebietes und ein leichtes Entfer—

vorhandenen
nen der nicht ständig/ Folien von der teilweise getrocksneten Gipszusammensetzung im Vergleich zu anderen Materialien ermöglichen, die die Tendenz haben, festzukleben und die schwache, frischgehärtete Gipsoberfläche beim Entfernen zu beschädigen.

Für das Aufspachteln von Hand, bei dem eine geeignete Menge von V'asser mit der Gipszusammensetzung gemischt wird, ist es bei der Anwendung in Gebieten zum Einstampfen (poke-through areas) bei Kabeldurchbrüchen in Kauern, Wänden und Decken bevorzugt, eine Basis in die Wandöffnung einzubringen, gegen die die Aufschlämmung gespachtelt wird. Eine solche Basis kann gebildet werden, indem ein Stück eines elastischen oder kompressiblen isolierenden Materials, wie z.B. eine Matte aus Mineralwolle, mit einer leichten Übergrösse hinsichtlich der öffnung geschnitten wird lind etwa 5o mm (2 inches) in die Öffnung von der Vorderseite der Mauer usw. gestossen wird. Andere Materialien zur Ausbildung einer geeigneten Basis umfassen Gipsplatten, Ilartplatten, Metallgitter, Plastikfolien und dergleichen. Bei Verwendung eines Mineralwolle—Isolationsfilzes als Basis ist es besonders wünschenswert eine Verkleidung gegen den Filz zu setzen, insbesondere, wenn grosse öffnungen betroffen sind, um die vom Spachtel benötigte Kraft um den Filz mit·der wässrigen Aufschlämmung zu befeuchten, zu vermindern. Eine solche Verkleidung kann einfach sein, um die Vorderseite des Filzes mit Wasser zu benetzen, oder eine kleine Menge eines üblichen Benetzungsmittels die im Bauhandel bekannt sind, zu enthalten.. Ein weiteres Verfahren ist es, ein Metallmörtelgitter an der Vorderseite eines solchen isolierenden Filzes anzubringen, um eine strukturell stärkere Basis für die Auf-

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nähme der Kässrigen Gipszusammensetzung zu bilden oder einen polymeren LatexÜberzug, wie z.B. Plasterwe]d-Laiex, vorzusehen, der auf den Isolationsfilz aufgebracht wird, um die Spachielung zu versehliessen und zu verstärken, wie im Rauhandel gut bekannt ist. Schliesslich kann als weitere Spachtelanvendung die Gipszusamraensetzung auf der. Boden einer Kabelbrücke mit offenem Boden aufgebracht werden, um die Kabel zu verschliessen und vollständig zu bedecken. Es wurde gefunden, dass die Spach-

. i s t

telbarkeit abhängig von der Konsistenz/; etwa der mittlere Bereich des empfohlenen Konsistenzbereiches für die Anwendung durch Spachteln ist besonders bevorzugt, da sich am unteren Ende des Bereichs ein Reissen und Aufrollen der dicken Aufschlämmung ergeben kann und am oberen Ende ein Verlust an Fettigkeit mit wachsender Fliessfähigkeit und einer grösseren Tendenz zum Überfliessen und \^rersehütten zu beobachten ist. Der wünschenswerteste Konsistenzbereich für die Anwendung durch Spachteln unter Verwendung einer erfindungsgemässen Zusammensetzung mit einer Normalkonsistenz von IAo ecm scheint etwa 25 bis 35 ecm unterhalb diesen Konsistenz zu liegen. Bei dieser Einstellung kann die wässrige Aufschlämmung leicht bis auf eine Dicke von etwa 25 bis 38 mm (l - 1 l/2 inches) auf vertikale Oberflächen ohne Schichtbildung gespachtelt werden. Bei anderen Konsistenzen sollten nacheinander Schichten von geringerer Dicke angewendet werden, um zu vermeiden, dass die Aufschlämmung an vertikalen Oberflächen abgleitet, und um eine komplette Füllung zwischen dem Vandsubstrat und dem rückwärtigen Substrat zu ermöglichen.

Die folgenden Beispiele erläutern verschiedene, spezielle Ausführungsformen der Zusammensetzungen und des Verfahrens der vorliegenden Erfindung. Die Beispiele dienen lediglich der Erläuterung und sollen die Erfindung in keiner Weise beschränken. Beispielsweise sind in den bevorzugten Zusammensetzungen spezielle leichtgewichtige Aggregate und Beschleuniger oder \^rerzögerer und Korrosionsinhibitoren für den Gips beispielhaft genannt. Dies soll der Erläuterung dienen, und es ist für den Fachmann offen-

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sichtlich, dass andere, für diese Zwecke bekannte Materialien an ihrer Stelle verwendet werden können. Tn Beispiel 1 werden zwei bevorzugte Zusammensetzungen Laboratoriumsbrandtestbedingungen natürlicher Grössenordnungen in verschiedenen elektri— s chen Kabelsysteinen unterworfen.

Beispiel 1

Bevorzugte Zusammensetzungen winden in verschiedenen Brandtests verschiedener Kabelanordnnngen unter simulierten Brandbedingungen auf ihre Wirksamkeit als Brandsperre untersucht. Bei den Uni ersuchungen wurden die oben genannten bevorzugten Zusammensetzungen verwendet.

Versuchsreihe 1 - Brandsperre in einer horizontalen Kabelbrücke

Für einen Brandtest eines horizontalen Kabellaufes wurde ein Abschnitt einer Kabelbrücke auf vier Stahlfüssen o,6 m (2 feet) oberhalb des Bodens eines Brandtestofens befestigt. Die Brandkanmer war 2,13 m (7 feet) breit mal 2,44 m (8 feet) lang mal 1,83 πι (6 feet) hoch und mit zwei Gebläseauslassöffnungen versehen und hatte eine Beobachtungsseitenwand, durch die Feuer und Bauch beobachtet werden konnten. Eine Kabelbrücke vom Leiter-Typ aus galvanisiertem Stahl von 16 Gauge Standardmass, 45 cm (18 inches) Weite und Io cm (4 inches) Tiefe mit 25 mm (i inch) Stufenabstand wurde für diesen Test ausgewählt, da die Bodenöffnungen eine konstante Luftquelle für das brennende Kabel bildeten und da dieser Kabelbrückentyp repräsentativ für die realen Bedingungen in vielen älteren Anlagen ist. Ein 13 cm (5 feet) langer Abschnitt der Kabelbrücke wurde an den Füssen befestigt und 4o jeweils ISo mm (7 feet) lange, 6oo V-Kontrollkabel mit einem Durchmesser von 19 mm (3/4 inch) und 4 Leitern eines 7-Strang-Kupferdrahtes (io AWG) mit Butylkautschuk-Isolierung und Polyvinylchloridüberzug wurden in die Kabelbrücke eingebracht, so dass jedes Kabel sich vom Ende aus erstreckend und 25 mm abwärtshängend vom Ende der Kabelbrücke erstreckte, wobei ein Zwischenraum zwischen den Kabeln in/fler Brücke für die Luftzirkulation gelassen wurde. Die herabhängenden Enden der Kabel

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wurden über drei Erdgasbrenner am Boden der Band kamm er positioniert.

(A) Bevorzugte Perlit-Zusamraensetzung

Ein 45 cm (l8 inch) langes Stück eines Kabelbrückenabschnittes mit festem Boden vurde an einer Kabelbrücke vom Vannentyp 5o mn (2 inch) vom Ende befestigt, um es so dem Feuer a\iszuset:-'en, c'ass es zeitweilig die Stufenöffnungen bedeckte, v/o die Schlanmsperrenzusamiaensetzung aufgegossen wirde. Für diese Versuchsreihe wurden 15 Gewichtsteile der bevorzugten, mit Perlit verwischten Gipszusamraensetzung gemischt mit 21 Gewichtsteilen Ivasser, und zur Ausbildung einer Brandsperre über die Kabel gegossen. Das Beklopfen der Kabelbrücke mit einem Gummihammer während des Aufbringens ermöglichte der Gipszusanimensetzung, vollständig um die Kabel herum in die Kabelbrücke zu fliessen. Die eingegosgne Gipszusanimensetzung füllte völlig die hö cm (l8 inches) Veite der Kabelbrücke und in der Längsrichtung -Ίο cm (lh inches), Io cm (k inches) in der Tiefe und h5 cm (lS inches) in der Veite. Die eingegossene Gipszusannnensetzung wurde mit Hilfe von Gebläsezirkulation bei Raumtemperatur fünf Tage lang vor dem Brandtest getrocknet.

l.'ährend des Brandtests wurden alle drei Gasbrenner direkt unterhalb der Kabelenden gezündet, und es wurde beobachtet, dass die Kabelisolation langsam zu brennen begann. Fünf Minuten nach Testbeginn war der Brand heftig genug, so dass die Erdgasbrenner abgeschaltet werden konnten. Die Kabel isolation brannte nun/Trei, d.h. ohne weitere Zündung, wobei grosse Mengen an schwarzem Rauch entwickelt wurden. Das Feuer brannte noch über einen Zeitraum von einer Stunde und zehn Minuten, bis alles brennbare Material der Kabelumhüllung bis zur Brandsperre verbraucht war und das Feuer von selbst verlosch. Die Kabelbrücke wurde aus dem Ofen genommen und abkühlen gelassen.. Die Kabel konnten leicht von Hand aus der Kabelbrücke entfernt werden. Beim Entfernen der Kabel zeigte sich, dass die Gipszusammensetzung alle Leerstellen zwischen den Kabeln bis zum Boden der Kabelbrücke auf eine Länge

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von etwa 35 cm {lh inches) gefüllt hatte. Die Untersuchung nach dem Test zeigte, dass die Kabelhüllen bis zur Brandsperre völlig zerstört raren, aber nach 25 mm (i inch) innerhalb der Gipszusanmensetzung nicht angegriffen waren, und dass die Kabel am "kalten" Ende des Kabelbrückenabschnittes nicht angegriffen waren.

(b) Bevorzugte Vermculit-Zusamiaensetzung

Der Brandtest mit der horizontalen Kabelbrücke wurde unter \^rerwendung der bevorzugten Vermicul it-Zusarninensetzung als Gips-Brandbrerasmaterial wiederholt. Der Bj-andtest wurde rit der gleichen Ausrüstung und dem gleichen Verfahren wie in der Versuchsreihe 1 wiederholt, ausser dass die KontroJlkabel stücke einen

sowie Durchmesser von 25 πιπί (1 inch) hatten,/9 Leiter, sowie 7 Strang— Kupferdraht mit Butylkautschuk-Isolation und Polyvinylchloridumhüllung. Es wird angenommen, dass durch den Kabelhersteller feuerhemmende Chemikalien in dieses Kabel eingeführt worden waren.

Für die Versuchsreihe wurden Ansätze λ⁷οη 15 Gewichtsteilen der gemischten Gipszusar.miensetzung mit 21 Gewi cht stei 1 en Wasser vermischt, wobei eine normale Arbei tslionsistenz von 14o ecm erhallen wurde. Der eingegossene Gips bildete eine Gips—Brandsperre \oii kö cm (18 inches) Weite mal ho cm (l6 inches) Länge mal Io cm (k inches) Tiefe in der Kabelbrücke, die "O cr.i (3o inches) vom Ende der Kabelbrücke vom Leiter-Typ begann. Die Brandpserre wurde trocknen gelassen und unier erhitzter Gebläseluft (etwa 93 C= 2oo FchrenheiO 27 Tage lange vor dem Brandtest getrocknet, bei dem die erzeugte ITitze und der V.'ermeanstieg in einem Kraftkontrollkabel n;it Stromdurchriuss über den Zeitverlauf simuliert wurde.Die üöntgenstiahlen-Diffraktionsanalyse der Brandsperr-/usaminensetzung zur Zeit des Brandtests zeigte, dass der Gipsanteil in das Iiemihydrat zuriickverwandelt worden war.

B_ei diesem Brandtest wurden zwei zusätzliche Gasbrenner hinzugefügt, da die Untersuctnmgen der in diesem Test venvendeteii Kabel zeigten, dass das Feuer sich nicht leicht oder schnell an ihnen

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ausbreitete. Die zusätzlichen Brenner wurden am Ofenboden o,3o m (l foot) näher an der Brandsperre entlang jeder Seite der Kabelbrücke angebracht. Die drei Brenner, die, wie in der Versuchsreihe 1, an den hängenden Enden der Kabel angebracht varen, Kurden gezündet, und es wurde beobachtet, dass die Kabel isolation zu rauchen begann und dann langsam brannte, vobei der Brand sich langsam in Richtung zur Brandsperre ausbreitete. Nach einer Testdauer von einer Stur.de und 5o Minuten wurde einer der zusätzlichen Brenner gezündet, so dass nunmehr \ier Brenner brannten. Nach zwei Stunden und Ip Minuten Testverlauf wurde einer der Brenner unter den Kabel enden abgeschaltet, und nach drei Stunden lind 2o Minuten wurden alle Brenner abgeschaltet. Das Feuer brannte im Test noch fünf Stunden und ^h Minuten und verlosch dann von selbst. Die Isolierung bis zur Brandsperre war dann verbraucht, aber das Feuer hatte sich nicht unterhalb der Brandbremse ausgebreitet, und die Kabel auf der anderen Seite zeig^en keine sichtbare aussere Blasenbildung oder ein Abschmelzen der Umhüllung oder Isolierung. Nach dem Kühlen !tonnten die Kabel leicht von Hand von der Brandsperre entfernt werden. Die Untersuchung der/iipsbrandsperre zeigte einige kleine Hisse entlang der Länge des Blocks, die sich in den Gipsblock hinein zu den oberen Kabeln fortsetzte. Durch die Erhitzung durch das Feuer expandieren die Metallkabel und verwerfen sich, und es ist anzunehmen, dass die Spannung der thermischen Erpansion der Leiter diese Risse verursachte.

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Claims

Patentansprüche

.) Gips-Zement-Zusammensetzung zur Verwendung a]s Brandsperre in elektrischen Kabeln, dadurch gekennzeichnet, daß si e eine trockene Dichte von etwa Ο,ΊΟ bis etwa 0,5^ g/cm"' (25 bis 55 pounds per cubic foot) und eine trockene Druckfestigkeit

Γ)

nach dem Härten von unterhalb etwa 21 kg/cm" (5OO pounds j'er square inch) aufweist, die in Gewichtsteilen enthält:

etwa 50 bis 80 Teile Kalzsumsulfathemihydrat;

etwa 10 bis ^O Teile Diatomeenerde-aggregat init einer Schüttdichte von etwa 0,080 bis etwa 0,256 g/cm·⁵ (5 bis l6 pounds per cubic foot) und ein Wasseraufnahmevermögen vom etwa 1,5 bis vierfachen seines Gewichts an liasser;

etwa 10 bis etwa 50 Teile eines /"..eilen Λ cc ro rats π; 11 einer trockenen Schüttdichte von etwa 0,^0 bis etwa 0,520 g/cm^ (5 bis 20 pounds per cubic foot) und eir; Vass.eraufnahn-.evermögen von; etwa 0,7 bis etwa Vierfachen seines Gewichts an Vasser;

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und bezogen auf das Gewicht des ITeinihydrats etwa 0,05 "bis 1,25 Gewichtslei Ie Glyzerin und etwa o,05 bis 0,7 Gewichtsteile Borsäure.

2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfest i gkeit nach dem Karten etwa 7,00 bis 14,0 kg/cm' (100 Ms 200 pounds per square inch) beträgt.

3. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfestigkeit nach dem Härten 9,β bis l60 pounds per square inch) bei ragt.

die Druckfestigkeit nach dem Härten 9,β bis 11,2 kg/cm (140

k. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Diatomeenerde eine Teilchengröße aufweist, so daß etwa 95 £ durch ein Sieb von 0,0-'j-'finm Maschenweite (325 l^T.S. Standard mesh) hindurchgeht.

5. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Aggregat eine solche Teilchengröße hat, daß etwa 30 £ durch ein Sieb von 0,50 ium Maschenweite (50 U.S. Standard mesh) hindurchgeht.

6. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kalziumsulfathemihvdrat eine normale Konsistenz von mehr als etwa SO cc. aulweisen.

7. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie etwa 60 Teile Kalziumsul fatheiiiihydrat, etwa 20 Teile Dialomeenerde, etwa 20 Teile Vermiculit, etwa o,7 Gewichtstejle Glyzerinheinihydrat und etwa 0,07 Gewichtsteile Borsäureheniihydrat aufweist.

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8. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie etwa 35 Teile Kai ziumsulf athemihydrat, etwa 55 Diatoiaeenerde, etwa 28 Teile Perlit, etwa 0,7 Gewicht .steil e Glyzerinherailiydrat und etwa 0,07 Gewichtstei1e Borsaurehemihyuiat aufweist.

9. Härtbare pseudoplastische Kasse, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine wässrige Aufschlämmung der Zur-am:: cn set zung nach Anspruch 1 enthält.

10. Härtbare Masse nach Anspruch Q,zur Verwendung durch Pumpen, dadurch gekennzeichnet, daß sie etwa 120 bis etwa 170 Gewiehtsteile wasser pro 100 Gewicht st eile trockener Gips-Zement—Zusammensetzung entbält.

11. Härtbare Masse nach Anspruch 9 zur Verwendung beim Auftragen mit einem Spachtel, dadurch gekennzeichnet, daß sie etwa 100 bis etwa 130 Gewichtsteile Vasser auf 100 Gewicht steile trockener Gips-Zement-Zusammensetzung enthält.

12. Brandsperrblock für elektrische Kabel, dadurch gekennzeichnet, daß er aus gehärteten Feststoffen aus einer wässrigen Aufschlämmung λ'οη Vasser und trockener Gips-Zement-Zusammensetzung besteht, die auf trockener Gewichtsbasis wie folgt zusammengesetzt ist:

etwa 30 bis etwa 80 Teile Kaiziumsulfathemihydrat,

etwa 10 bis etwa 40 Teile Diatomeenerde-Aggregat nit einer Schüttdichte von etwa 0,080 bis etwa 0,256 g/cm'' (5 bis 16 pounds per cubic foot) und einem V.'p.sf-eraufnahmevennögen vom etwa 1,5 bis etwa Vierfachen seines Gewichts an 1,'asser,

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etwa 10 bis etwa 30 Teile eines zweiten Aggregats mit einer Schüttdichte von etwa 0,0SO bis 0,520 g/cnr (5 bis 20 pounds per cubic foot) und einem Wasseraufnahmevermögen vom etwa 0,7 bis etwa Vierfachen seines Gewichts an Wasser sowie einer Teilchengröße, bei den etwa 30 % durch ein Sieb von 0,30 mm Maschenweite (50 U.S. Standard mesh) hindurchgehen,

und, bezogen auf das Gewicht des Hemihydrate, etva 0,05 bis 1,25 Gewichtsteile Gylzerin und etwa 6,05 bis 0,7 Gewichtsteile Borsäure.

13. Brandsperrblock nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Diätonieenerde eine solche Teilchengröße hat, daß etwa 95 /f durch ein Sieb mit 0,'i'i mn Maschenweite (325 U.S. Standard mesh) hindurchgehen.

\k. Rrandsperrblock nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Aggregat eine solche Teilchengröße hat, daß etwa 30 £ durch ein Sieb von 0,50 mm >5aschenweite (50 U.S. Standard mesh) hindurchgehen.

15. Brandsperrblock nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Kalziurasulfathemihydrat eine normale Konsistenz von mehr als 80cc. aufweist.

16. Verfahren zur Herstellung einer Brandsperre in elektrischen Kabelsystemen, worin ein Brandsperrblock in regelmäßigen Abständen entlang des Verlaufs des elektrischen Kabels vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Brandsperre aus den gehärteten Feststoffen einer wässrigen Aufschlämmung von Wasser, Kaiziumsulfathemidrat, Diatomeenerde-Aggregat reit einer Schüttdichte von etwa 0,0?0 bis 0,256 g/cm"⁵

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(5 bis l6 pounds per cubic foot) und einem Wasseraufnahmevermögen von etwa 1,5 bis Vierfachen seines Gewichts an i Wasser, und einem zweiten Aggregat mit einer trockenen '■ Schüttdichte von etwa 0,080 bis 0,520 g/cm'' (5 bis 20 pounds ' per cubic foot) und einem Wasseraufnahraevermögen vom etwa 0,7 bis etwa Vierfachen seines Gewichts an Wasser gebildet < ist, wobei die Sperre eine trockene Druckfestigkeit von etwa 7,0 bis 21,0 kg/cm (lOO bis 300 pounds per square inch) ι und eine trockene Dichte von etwa 0,^;i0 bis 0,56 g/cm (25 bis 35 pounds per cubic foot) aufweist.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Ilemihydrat eine normale Konsistenz von mindestens 80 cc. aufweist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:

Bildung einer wässrigen Aufschlämmung der trockenen Zusammensetzung, enthaltend, bezogen auf den Prozentsatz der Gewichtsteile der Basiszusammensetzung, etwa 30 bis 80 ¹Zo Kalziumsulfathemihydrat, etwa 10 bis h0 '} Diatomeenerde-Aggregat, etwa 10 bis 30 £. eines zweiten Aggregats, und, bezogen auf das Gewicht des ITetnihydrats etwa 0,05 bis 1,25 Gew.-$ Glyzerin und etwa 0,05 bis 0,7 Gew.-^₁" Borsäure, und

Anwendung mechanischer Energie zum Fließen der Aufschlämmung tind zum Füllen der Zwischenräume zwisehen den Kabeln.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die trockene Zusammensetzung mit Wasser in einem Mengenverhältnis von etwa 100 bis 130 Gewichtsteile Wasser auf 100 Gewichtsteile trockener Zusammensetzung gemischt wird und die wässrige Aufschlämmung auf den Teil des elektrischen Ilabelsystems aufgetragen wird, in dem die Brandsperre gebildet werden soll.

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19. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die trockene Zusammensetzung mit Wasser im Verhältnis von etwa 130 Dis 15O Gewichts"teilen Wasser pro 100 Gewichtsteile trockener Zusammensetzung gemischt wird und die wässrige Aufschlämmung in den Teil des Kabels gepumpt wird, in

dem die Brandsperre gebildet werden soll.

20. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die wässrige Aufschlämmung während der Aufbringung um den Teil des Kabels herum, auf dem die Brandsperre gebildet werden soll, in Vibrationen versetzt wird.

21. Verfahren nach Anspruch l6 zur Herstellung eines leicht entfernbaren Brandsperrblocks als Brandschneise in eleltrischen Kabeln, Kraftstromkabeln, Instrumentenkabeln und Fernmeldekabeln, gekennzeichnet durch:

Bilden einer wässrigen Aufschlämmung aus einer trockenen Zusammensetzung enthaltend, in GeK.-/c bezogen auf die Basiszusammensetzung, etwa 30 bis SO fc Kaiziumsulfathemihydrat, etwa 10 bis 40 # Diatomeenerde-Aggregat, etwa 10 bis 30 /£ eines zweiten Aggregats und, bezogen auf das Gewicht des Hemihydrate etwa 0,05 bis 1,25 Gew.-$ Glyzerin und etwa 0,05 bis etwa 0,7 Gew.—# Borsäure, und

Einwirkung mechanischer Energie, wodurch die Aufschlämmung in die Kabel fließt und den Verlauf des Kabels mindestens über eine Länge von 25,4 cm (lO inches) füllt.

22. Verfahren nach Anspruch l6 zur Herstellung eines leicht entfernbaren Brandsperrblocks als Brandstop in elektrischen,

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Kraftstrom-, Instrumente- und Fernmeldekabeln, gekennzeichnet durch:

Einbringen der Aufschlämmung in die Kabel bis zu einer Dicke von etwa 50,S min (e inches), so daß sie sich mindestens über 25,^ mm (lO inches) des Kabellaufes erstreckt ,

Ausüben mechanischer Energie, wodurch die Aufschlämmung fließt und die Zwischenräume in Kabel füllt,

und Vorsehen einer Hülle an zumindest einem Teil des Kabels, um Herauslecken der Aufschlämmung zu vermeiden, wobei die Hülle mindestens eine Matte aus Mineralwolle mit einer Dichte von 0,06k g/cm {h pounds per cubic foot) umfaßt.

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