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Feuerschutzmaterial und dessen Verwendung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Feuerschutzmaterial aus einem
flächigen Trägermaterial mit einer Vielzahl von durchgehenden Öffnungen und einer
eine Dämmschicht bildenden Brandschutzmittelbeschichtung, wobei die durchgehenden
Öffnungen im Brandfall durch die auf schäumende Dämmschicht geschlossen werden.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Schutz von Gegenständen
gegen Brandeinwirkung, eine Konstruktion zum Feuerschutz, sowie die Verwendung des
Feuerschutzmaterials zum Schutz von Gegenständen gegen Brandeinwirkung.
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Feuerschutzmaterialien der oben beschriebenen Art werden eingesetzt,
um zu schützende Gegenstände im Brandfall für eine bestimmte Zeitdauer gegen die
Zerstörung durch Hitze oder Feuer zu schützen. Die jeweiligen, zum Teil gesetzlichen
Bestimmungen verlangen eine Feuerschutz- oder Brandschutzwirkung in diesem Sinne
von verschiedener Zeitdauer, wobei das Bedürfnis besteht, daß die Dauer der Brandschutzwirkung
so lange wie möglich andauert. Man war früher damit zufrieden, .daß dieser Zeitraum
10 oder 20 Minuten betrug.
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Diese Anforderungen reichen jedoch nicht bei gefährlichen oder äußerst
hochwertigen Anlagen aus, z.B. in Kernreaktionsanlagen und damit zusammenhängendei
Anlagen, Eine wichtige
Gruppe von zu schützenden Gegenstanden sind
elektrische Kabel und Leitungen. Eine besondere Anforderung zum Schutz solcher Anlagen
ist die, daß im Normalzustand eine Lüftung der Anlagen, z.B. der Kabeltrassen gewährleistet
sein muß, da Wärme entwickelt wird, die abgeleitet werden muß. Es ist also nicht
möglich, solche Anlagen durch massive, keine Belüftung zulassende Wände zu schützen.
Es muß also sicher gestellt sein, daß Stauwärme, die in den zu schützenden Anlagen
entsteht, abgeleitet wird durch ausreichend große Ventilationsoffnungen.
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Es ist bekannt, zum Schutz derartiger Anlagen flächige Trägermaterialien
der oben allgemein beschriebenen Art einzusetzen (vergleiche DE-A-3011453). Als
flächiges Trägermaterial dieser bekannten Art wird zweckmäßig ein dünnes Metallgitter
verwendet. Diese dünnen Materialien mit vielen kleinen Öffnungen gewährleisten eine
gute Lüftung, jedoch keine ausreichende Brandschutzwirkung über längere Zeit, wie
sie in vielen Fällen verlangt wird0 Außerdem reicht die Brandschutzwirkung nicht
aus bei so hohen Brandraumtemperaturen, wie 900 - 1000 ° C oder darüber, wie sie
heute zum Schutz von wertvollen Anlagen gefordert wird.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabenstellung zugrunde, ein
Feuerschutzmaterial für Gegenstände zu finden, das dem durch die bekannten Brandschutzgitter
erhaltenen Feuer schutz bzw.Brandschutz überlegen und in einfacher Weise herstellbar
und installierbar ist.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist demgemäß ein Feuerschutzmaterial
aus einem flächigen Trägermaterial mit einer Vielzahl von durchgehenden Öffnungen
und einer eine Dämmschicht bildenden Brandschutzmittelbeschichtung, wobei die durchgehenden
öffnungen im Brandfall durch die aufschäumende Darmnschicht geschlossen werden,
das dadurch gekennzeichnet ist, daß
a) das Trtgermaterial aus anorganischem,
hitzbeständigem offenporigem Material besteht, b) das Trägermaterial eine Stärke
von mindestens 3 mm aufweist, c) die durchgehenden öffnungen eine Quers chnitts
öf fnung von jeweils 2 mm2 bis 100 mm2 aufweisen, d) der Gesamtquerschnitt der durchgehenden
öffnungen 2 bis 30 %, bezogen auf die Gesamtoberfläche des Trägermaterials, beträgt,
e) das Trägermaterial (gerechnet ohne die durchgehenden Öffnungen) ein spezifisches
Gewicht von OrO1 bis 3 g/cm³ aufweist.
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Weiterhin ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Verfahren
zum Schutz von Gegenständen gegen Brandeinwirkung durch Umhüllen der Gegenstände,
das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Umhüllung zu mindestens 10 % aus dem oben
definierten Feuerschutzmaterial besteht.
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Die Erfindung betrifft auch eine Konstruktion zum Feuerschutz von
Gegenständen, bestehend aus einer im Abstand von den gegen Feuer zu schützenden
Gegenständen angeordneten Umhüllung, wobei diese Umhüllung zu mindestens 10 % aus
dem Feuerschutzmaterial gemäß obiger Defination besteht.
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Außerdem betrifft die Erfindung die Verwendung des oben definierten
Feuerschutzmaterials zum Schutz von Gegenständen, insbesondere elektrischen Kabeln
und/oder Leitungen, gegen Btande inwirkung.
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Das Feuerschutzmaterial gemäß der Erfindung unterscheidet sich von
den bekannten Feuerschutzmaterialien im wesentlichen durch die folgenden Eigenschaften:
1. Das Trägermaterial besteht aus anorganischem, hitzebestandigem, offenporigem
Material. Der Ausdruck "offenporig" bedeutet im Sinne der Erfindung,-daß das Trägermaterial
befähigt ist, Flüssigkeiten in einer gewissen Menge zu absorbieren. Es besagt außerdem,
daß das Träger-bzw.
Zwischenräume material über seine gesamte Ausdehnung
Po£Menauf weist, die zur Folge haben, daß das Trägermaterial eine geringe Wärmeleitfähigkeit
besitzt. Das Trägermaterial ist mit einem eine Dämmschicht bildenden Brandschutzmitte
1 beschichtet. Als Brandschutzmittel werden die auf diesem technischen Gebiet bekannten
Mittel eingesetzt, die später noch genauer erläutert werden. Es handelt sich um
Tränkmassen oder -mittel.
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Die Beschichtung erfolgt zweckmäßig durch Imprägnieren oder Tränken,
kann aber auf jede geeignete Weise durchgeführt werden, die eine vollständige Beschichtung
sicherstellt (z.Bc Tauchen, Besprühen, Bespritzen u. dgl.).
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Da das Trägermaterial offenporig ist, wird sichergestellt, daß eine
ausreichende Menge des Brandschutzmittels pro Flächeneinheit aufgebracht wird, da
das flüssige Brandschutzmittel in das offenporige Trägermaterial eindringen kann.
Besonders wichtig ist, daß auch die Oberflächen der durchgehenden Öffnungen mit
dem Brandschutzmittel beschichtet sind, dies gilt besonders für die durchgehenden
Öffnungen mit einer verhältnismäßig großen Querschnittsöffnung. Die Menge der Brandschutzmasse
muß über die gesamte Oberfläche der durchgehenden Öffnungen so bemessen sein, daß
im Brandfalle die durchgehenden Öffnungen mit dem sich bildenden Kohlenstoffschaum
voll ausgefüllt sind.
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2. Das Trägermaterial weist eine verhältnismäßig große Stärke auf
Bevorzugt ist die Stärke mindestens etwa 5 mm, zweckmäßig mindestens etwa 10 mm
und besonders bevorzugt mindestens etwa 15 mm. Die obere Grenze für die Stärke wird
durch die gewünschte Brandschutzwirkung und das zu tolerierende Gewicht bzw. die
bei der Verwendung zu tolerierende Stärke des Feuerschutzmaterials gegeben. Zweckmäßig
hat
das Trägermaterial eine Stärke von höchstens etwa 80 mm, bevorzugt von höchstens
etwa 50 mm und besonders bevorzugt von höchstens etwa 35 mm.
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3. Die durchgehenden Öffnungen weisen eine Querschnittsöffnung auf,
die eine einwandfreie Ventilation in normalem Zustand erlauben. Deshalb sind die
Querschnittsöffnungen der einzelnen durchgehenden Öffnungen zweckmäßig jeweils mindestens
etwa 5 mm2, vorzugsweise mindestens etwa 10 mm2 und besonders bevorzugt mindestens
etwa 20 mm2 groß. Die obere Grenze der Querschnittsöffnungen ist dadurch gegeben,
daß diese Öffnungen im Brandfalle vollständig - durch das auf schäumende Brandschutzmittel
geschlossen werden müssen. Sie liegt zweckmäßig bei etwa 80 mm2, bevorzugt bei etwa
60 mm2 und besonders bevorzugt bei etwa 40 mm2o 4 e Der Gesamtquerschnitt der durchgehenden
Öffnungen ist so groß, daß eine ausreichende Belüftung im Normalzustand gewährleistet
ist0 Dadurch wird eine ausreichende Wärmeableitung von Stauwärme gewährleistet.
Der Gesamtquerschnitt der durchgehenden Öffnungen beträgt deshalb zweckmäßig mindestens
etwa 3' %, vorzugsweise mindestens etwa 4 % und besonders bevorzugt mindestens etwa
5 % der Gesamtoberfläche des Feuerschutzmaterials. Die obereGrenze für den Gesamtquerschnitt
der durchgehenden Öffnungen ist zweckmäßig etwa 20 %, vorzugsweise etwa 15 % und
bebesonders bevorzugt etwa 10 %, 5. Das spezifische Gewicht des Trägermaterials,
gerechnet ohne das Volumen der durchgehenden Öffnungen, d.h. vor dem Herstellen
der leeren Öffnungen, ist relativ gering.
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Es beträgt zweckmäßig mindestens etwa 0,03 g/cm³, vorzugsweise mindestens
etwa 0,05 g/cm3 und besonders bevorzugt mindestens etwa 0,1 g/cm3 Die obere Grenze
liegt zweckmäßig bei etwa 1,5 g/cm3, vorzugsweise bei etwa 1 g/cm3 und besonders
bevorzugt bei etwa 0,9 g/cm3.
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Mit dem Feuerschutzmaterial gemäß der Erfindung kann eine Feuerschutzwirkung
erzielt werden, die bisher nicht für möglich gehalten wurde.
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Die Feuerschutzwirkung kann z.B. gemessen werden nach der internationalen
Norm ISO Nr. 834 oder nach der amerikanischen Norm ASTM E 119 oder nach der deutschen
Norm DIN 4102.
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Die Temperaturkurven für die Brandkammer bei diesen Tests ist nach
allen diesen Normen ähnlich. Das Feuerschutzmaterial gemäß der Erfindung weist eine
Brandschutzwirkung von mehr als 1 Stunde, und bis zu 3 Stunden oder mehr auf. Dies
sind Feuerschutzwirkungen, wie sie bisher für eine Luftzirkulation zulassende Feuerschutzmaterialien
nicht für möglich gehalten wurden. Es ist natürlich zu erwarten, daß ein massives
Material von ausreichender Stärke eine ausreichende Feuerschutzwirkung ermöglicht.
Es ist aber außerordentlich überraschend, daß trotz der relativ großen durchgehenden
öffnungen im Feuerschutzmaterial der Erfindung, die im Brandfalle durch das aufschäumende
Brandschutzmittel geschlossen werden, eine derartig lange Feuerschutzwirkung erzielt
wird. Man hat vielmehr erwarten müssen daß das aufgeschäumte Brandschutzmittel in
den durchgehenden Öffnungen einen Durchbruch des Feuers nach längerer Dauer zuläßt,
so daß die gewünschte lange Feuerschutzwirkung nicht eintritt. Deshalb wurden in
Fällen, in denen eine derartig lange Feuerschutzwirkung von z.B. 1 Stunde oder mehr
erwünscht wird, massive Materialien eingesetzt, die jedoch den schwerwiegenden Nachteil
haben, daß sie keine Ventilation der Luft zulassen, so daß Stauwärme, die innerhalb
der zu schützenden Gegenstände entsteht, z.B.
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in elektrischen Leitungen, nicht abgeführt werden konnte.
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Wie oben dargelegt, besteht das Trägermaterial aus anorganischem,
hitzebeständigem, offenporigem Material. Beispiele für solche Materialien sind:
Kalk (Magnesiumsilikate), Kaolin (Aluminiumsilikate), Tone (Aluminiumsilikate),
Asbest (Magnesiumsilikate) nd dergleichen. Z.B. kann auch Gips verwendet werden,
der zur besseren mechanischen Festigkeit faserverstärkt ist. Bevorzugt sind sogenannte
keramische Materialien.
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Das Trägermaterial kann auch ein flexibles bzw. aufrollbares Material
sein, dessen äußeres Erscheinungsbild dem einer (Woll)Decke ähnelt. Natürlich werden
die Fasern eines solchen flexiblen Trägermaterials aus anorganischem, hitzebeständigem
Material gebildet. Beispiele hierfür sind Mineralwolle, z.B.
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Steinwolle mit genügend hohem Schmelzpunkt, faserige Aluniiniumsilikate
oder sonstige keramische Materialien, Gipsfasern, Glasfasern mit genügend hohem
Schmelzpunkt und dergleichen.
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Das Trägermaterial kann also. starr oder flexibel sein, wesentlich
ist, daß es die oben im einzelnen definierten durchgehenden Öffnungen aufweist Solche
Materialien sind im Handel erhältlich, z.B. die unter dem eingetragenen Warenzeichen
Kaowool vertriebenen Platten oder Decken der Firma Babcock & Wilcox oder die
entsprechenden unter dem eingetragenen Warenzeichen Fiberfrax vertriebenen Produkte
der Firma Carborundum. Steinwollplatten bzwe-decken werden vertrieben unter dem
eingetragenen Warenzeichen Rockwool oder Isover Die durchgehenden Öffnungen können
in beliebiger Weise angebracht werden. Es ist z.B. möglich, die durchgehenden Öffnungen
durch Bohrungen zu erzeugen. Die Querschnittsform der durchgehenden Öffnungen ist
nicht von besonderer Bedeutung. Kreisrunde durchgehende Öffnungen, d.h. Bohrungen,
sind deshalb zweckmäßig., weil sie maschinell leicht herstellbar sind. Die durchgehenden
Öffnungen können aber auch jede andere beliebige geometrische Querschnittsform aufweisen.
Die Brandschutzmittel für das Feuerschutzmaterial gemäß der Erfindung haben die
an sich bekannte Zusammensetzung, wie sie allgemein für Brandschutzbeschichtungen
eingesetzt werden. Beispiele hierfür finden sich in der US-PS 4 292 358. Einige
Beispiele hierfür werden nachfolgend genannt:
Brandschutimittel
A Wasser 20,4 % Oberflächenaktive Mittel 0,5 % Titandioxid 8,5 % Monoammoniumphosphat
25,6 % Melamin-Formaldehyd-Harz 2,1 % Dicyandiamid 8,5 % Pentaerythrit 4,3 8 Chloriniertes
Paraffin (70 % CL) = 5,1 % Carboxymethylcellulose (2 %) 6,4 % Polyvinyllatex (60
% Festkörper) 17,6 % Dibutylphthalat at loo,o % Brandschutzmittel B Titandioxid
12,8 % Stärke 5,1 % Ammoniumphosphat 29,5 % Aminoessigsäure 5,4 % Chlorinierter
Kautschuk 10,6 % Alkydharzlösung 10,2 % Naphtha mit hohem Flammpunkt 25,7 % Silikonharz
lösung 0,7 % 100t0 % Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnungen weiter
erläutert. In den Figuren sind gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehene
Fig. 1 ist eine schematische Aufsicht auf ein Feuerschutzmaterial gemäß der Erfindung,
Fig. 2 ist ein Querschnitt davon an den mit Pfeilen gekennzeichneten Stellen, Fig.
3 ist eine perspektivische Ansicht eines Feuerschutzmaterials gemäß der Erfindung,
Fig. 4 und 5 sind vergrÖßerte Darstellungen des Querschnitts gemäß Fig. 2
Fig.
6, 7 und 8 sind Querschnitte analog Fig,2 von bevorzugten Ausführungsformen Die
durchgehenden Öffnungen sind mit 1 bezeichnet. Das Trägermaterial selbst M t 2 bezeichnet.
In Fig. 4 soll die Punktierung 3 das Brandschutzmittel andeuten, das in die Oberfläche
des Trägermaterials 2 eingedrungen ist0 Fig. 5 zeigt das Brandschutzmaterial nach
dem Brandfall. Die durchgehenden Öffnungen 1 sind mit dem Kohlenstoffschaum 4 des
Brandschutzmittels ausgefüllt; das gleiche gilt für die Oberfläche des Trägermaterials
2.
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Fig. 6 zeigt eine besondere Ausführungsform gemäß der Erfindung, gemäß
der zwei Schichten aus dem Feuerschutzmaterial aufeinandergelegt sind, wobei die
durchgehenden Öffnungen aufeinander passen.
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Fig. 7 zeigt eine andere Ausführungsform, bei der zwei Schichten des
Feuerschutzmaterials durch Abstandshalter 5 voneinander getrennt sind. Es werden
so leere Zwischenräume 6 zwischen den beiden Schichten gebildete Fig. 8 zeigt eine
ähnliche Ausführungsform wie Fig. 7, wobei lediglich die durchgehenden Öffnungen
der beiden Schichten verschoben angeordnet sind, was möglich ist, weil die luftgefüllten
Zwischenräume 6 auch in diesem Fall eine Luftzirkulation ermöglichen, Anhand des
nachfolgenden Beispiels wird die Erfindung weiter erläutert: Beispiel 1 Eine Platte
aus Aluminiumsilikat (im Handel erhältlich unter dem eingetragenen Warenzeichen
Kaowool) mit einer Stärke von 20 mm weistXBohrungen mit einem Durchmesser von etwa
6 mm auf. Die Bohrungen sind im wesentlichen gleichmäßig über die gesamte Fläche
verteilt. Der Abstand zwischen den einzelnen
Bohrungen sollte zweckmäßig
im Bereich von etwa 10 bis 30 mm, vorzugsweise 15 bis 25 mm, liegen. Auf 100 cm2
Oberfläche der Platte entfallen etwa 30 bis 40 dieser Bohrungen. Dies entspricht
einer Gesamtfläche der Bohrungen von etwa 10 *, bezogen auf die Gesamtfläche der
Platte.
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Diese mit Bohrungen versehene Platte wird in die Brandschutzmittellösung
A getaucht. Nach dem Tauchen der Platte in die Lösung läßt man diese an der Luft
trocknen, so daß sich im Brandfalle eine Dämmschicht ausbildet.
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Diese Platte kann auf eine Kabeltrasse aufgebracht werden, die auf
drei Seiten durch andere Weise gegen Feuer geschützt ist (z.B. durch massive Wände).
Die vierte Seite wird also durch die Feuerschutzplatte gemäß der Erfindung abgedeckt
und bewirkt eine ausreichende Luftzirkulation. Es ist natürlich auch möglich, zwei,
drei oder sogar alle vier Seiten der Kabeltrasse ganz oder teilweise mit der Brandschutzplatte
gemäß der Erfindung zu umgeben.
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Bei einer Brandprüfung nach DIN 4102 beträgt die Schutzzeit mindestens
1 Stunde.
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Es kann auch ausreichen, daß die Kabeltrasse auf einer Seite nur teilweise
oder auf mehreren Seiten nur teilweise von der Feuerschutzplatte gemäß der Erfindung
abgedeckt oder umgeben ist, sofern eine ausreichende Belüftung sichergestellt ist.
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