DE3411296C2 - Wärmedämmittel zum Einbau in Hohlprofile von Brandschutzkonstruktionen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Wärmedämmittel.

Für Brandschutzkonstruktionen, beispielsweise Brandschutz­ türen wurden ursprünglich doppelwandige, vollständig ge­ schlossene Konstruktionen aus Metall eingesetzt, bei denen der Zwischenraum mit einem Wärmedämmittel, beispielsweise Dämmatten, Gips oder dgl. ausgefüllt war, um im Brandfalle die nötige Standzeit zu gewährleisten. Derartige Türen wa­ ren sehr massiv und genügten für den Innenausbau kaum ar­ chitektonischen Ansprüchen. Mit der Entwicklung sogenannter Brandschutzgläser wurde es jedoch möglich, Türen, Trennwände od. dgl. herzustellen, die den Erfordernissen des Brand­ schutzes genügten und mit deren Hilfe es möglich wurde, auch im Innenausbau Brandschutztüren oder dgl. vorzusehen, die auch architektonischen Gesichtspunkten genügten. Da durch die Eigenschaften des Brandschutzglases das Türblatt selbst den Erfordernissen der jeweiligen Brandschutzklasse genügt, muß nun der metallische Rahmen der Türkonstruktion entspre­ chend feuerbeständig, bzw. feuerhemmend sein. Das Problem be­ steht hierbei im wesentlichen darin, daß durch die hier­ zu verwendeten Hohlprofile quer zur Türebene eine verhält­ nismäßig hohe Wärmeleitfläche vorhanden ist, so daß ver­ sucht wurde, durch einen sogenannten, zweischaligen Aufbau des Türrahmens hier eine Verbesserung der feuerhemmenden Wirkung zu erreichen. Eine derartige zweischalige Türkon­ struktion ist verhältnismäßig schwer und erfordert einen verhältnismäßig hohen Fertigungsaufwand.

Um die fertigungstechnischen Vorteile eines Aufbaus aus Hohlprofilen voll ausschöpfen zu können, hat man ferner versucht, die Hohlprofile mit Gips als Wärmedämmittel aus­ zufüllen, wobei man sich die Tatsache zunutze machen wollte, daß auch nach dem Abbinden des Gipses das im Gips enthalte­ ne Kristallwasser bei einer Erhitzung im Brandfalle freige­ macht wird und so, neben der wärmedämmenden Wirkung der Gipsfüllung durch die Dampfbildung eine Verzögerung des Temperaturanstiegs auf der dem Brand abgekehrten Seite des Profils zu erreichen. Die vom Gips gespeicherte Wassermen­ ge ist jedoch sehr begrenzt, so daß die hierdurch erziel­ bare Wirkung verhältnismäßig gering ist. Durch das Ein­ bringen von flüssigkeitsgefüllten Speicherkörpern in das anorganische Hüllmaterial, beispielsweise Gips, mit Binde­ mittel versetztem Kieselgur oder dgl. läßt sich die verfüg­ bare Flüssigkeitsmenge erheblich vergrößern, so daß im Brandfalle durch das Verdampfen der Flüssigkeitsmenge, in der Regel Wasser, eine erhebliche Verlängerung der Stand­ zeit erzielt werden kann. Eine derartige Konzeption ist aus DE-OS 26 19 034 für Brandschutzklappen bekannt. Aus DE-OS 25 03 712 ist die Verwendung von in Kunststoffschläuchen abgefülltem Wasserglas bekannt. Die Verarbeitung ist schwierig, und der Wassergehalt mit weniger als 60% an der Füllung ver­ gleichsweise gering.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Wärme­ dämmittel der eingangs bezeichneten Art so zu verbessern, daß seine Herstellung und bei der Verwendung als Formteil auch seine Handhabung erheblich vereinfacht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 eingegebenen Merkmale gelöst.

Diese Anordnung hat gegenüber der Verwendung einer niedrig­ viskosen Flüssigkeit, beispielsweise gegenüber der Verwen­ dung von Wasser ohne derartige Zusätze, den Vorteil, daß im Brandfalle am Speicherkörper nur dort Öffnungen entstehen, wo die Temperatur kritische Werte erreicht und daß der Was­ serdampf an diesen Stellen dosiert austreten kann. Die in den Speicherkörpern enthaltene hochviskose Flüssigkeit kann dabei nicht herabfließen, so daß im Brandfalle der an den heißesten Stellen der Grenzflächen zwischen den in der Re­ gel metallischen Hohlprofilen einerseits und dem anorgani­ schen Hüllmaterial andererseits abgehende Dampf über einen langen Zeitraum ständig von innen her ersetzt wird. Hier­ durch wird die Kühlwirkung an der betreffenden Stelle ver­ stärkt. Gleichzeitig ist jedoch die Gewähr gegeben, daß bei einem entsprechenden Temperaturanstieg an anderen Stel­ len der Konstruktion auch hier eine über längere Zeit do­ sierte Dampfabgabe vorhanden ist, was bei der Verwendung von Wasser ohne viskositätserhöhende Zusätze nicht der Fall wäre. Die Einbettung des Speicherkörpers in ein anor­ ganisches Hüllmaterial mit poriger Struktur fördert im Brandfalle noch die beabsichtigte zeitverzögerte Abgabe von verdampfender Flüssigkeit, wobei auch der Umstand eine Rolle spielt, daß das Hüllmaterial selbst aufgrund seiner niedrigen Wärmeleitfähigkeit ebenfalls wärmedämmend wirkt. Bei dem bevorzugten Einsatz von Wasser ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Wasseranteil an der Gesamtfüllung des Speicherkörpers zwischen 70 und 99 Gewichtsprozenten liegt.

Dadurch, daß die Zusätze zur Flüs­ sigkeit Quellmittel enthalten, die schon in geringer Kon­ zentration, bezogen auf die Flüssigkeitsmenge, die Visko­ sität so erhöhen, daß sich ein quasi-fester Zustand der Flüssigkeit einstellt, ergibt sich der Vorteil, daß eine größtmögliche Wassermenge gebunden wird und daß bei der Verarbeitung etwaige Beschädigungen der Wandung des Spei­ cherkörpers nicht zu einer Beeinträchtigung der Wirksam­ keit führen können. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn entsprechend einer weiteren Ausgestaltung der Erfin­ dung der Speicherkörper aus einem Kunststoffschlauch gebil­ det ist, dessen Enden nach dem Einfüllen der Flüssigkeit und der Zusätze dicht verschlossen sind. Je nach den Reak­ tionseigenschaften der Zusätze bei der Berührung mit der verwendeten Flüssigkeit kann diese noch in flüssigem Zu­ stand in den Kunststoffschlauch eingegossen werden oder aber bei einem schnellen Eintreten der hohen Viskosität in praktisch plastischem Zustand entsprechend vorgeformt in den Kunststoffschlauch eingeführt werden. Nach dem Ein­ treten des quasi-festen Zustandes bildet der Speicherkör­ per praktisch ein Halbzeug, das in einfacher Weise in das Hüllmaterial eingebettet werden kann. Dies kann entweder dadurch geschehen, daß ein oder mehrere derartiger Spei­ cherkörper in ein entsprechendes Hohlprofil eingeführt werden, das dann mit dem Hüllmaterial aufgefüllt wird. Es ist aber auch möglich, ein oder mehrere derartiger Spei­ cherkörper in entsprechend ausgebildete stabförmige Form­ teile aus dem Hüllmaterial einzubetten, wobei hier zweck­ mäßigerweise ein zunächst gießfähiges Hüllmaterial ver­ wendet wird, das nach dem Vergießen in entsprechenden For­ men aushärtet. Die fertigen Formteile können dann in die Hohlprofile der Brandschutzkonstruktion eingeschoben oder auch eingelegt werden, wobei der besondere Vorteil besteht, daß bei Sonderkonstruktionen auch speziell angepaßte Form­ stücke erzeugt werden. Hierbei lassen sich ggf. in ihrer Form entsprechend angepaßte Kunststoffhohlkörper einset­ zen, die mit der hochviskosen Flüssigkeit gefüllt sind.

Bei der Verwendung von Kunststoffschläuchen ist erfindungs­ gemäß vorgesehen, daß diese eine Wandstärke von etwa 0,3 mm aufweisen. Trotz der geringen Wandstärke ist ein derartiger Kunststoffschlauch nach dem Abfüllen mit der hochviskosen Flüssigkeit ein verhältnismäßig formstabiles Bauteil, das sich einfach verarbeiten läßt und bei entsprechender Aus­ wahl der Kunststoffes auch verhältnismäßig rißunempfindlich ist. Von Vorteil ist hierbei, daß praktisch alle hierfür in Betracht kommenden Kunststoffarten in gewissen Bereichen elastisch sind, so daß aufgrund der Nachgiebigkeit der Füllung die Gefahr des Durchstoßens der Kunststoffwandung herabgesetzt ist, sofern nicht scharfe oder spitze Gegen­ stände auf die Wandung einwirken.

Die Zusätze zur Herbeiführung eines quasi-festen Zustandes für die Flüssigkeit können aus Einzelsubstanzen oder Sub­ stanzmischungen bestehen.

Gemäß der Erfindung sind als Zusätze zur Flüssigkeit be­ vorzugt Cellulosederivate vorgesehen. Diese können allein oder in Mischung mit anderen Zusätzen in der Flüssigkeit enthalten sein. Hierfür kommen insbesondere in Betracht Hydroxyethyl-Cellulose, Methylcellulose, Methylhydroxyethyl­ cellulose, Methylhydroxyalkylcellulose, Carboxymethylcellu­ lose, Natrium-carboxymethylcellulose.

In Ausgestaltung der Erfindung kann der Zusatz zur Flüssig­ keit allein oder in Mischung mit anderen Zusätzen Guar und/oder Guarderivate enthalten. Insbesondere eignen sich hierfür Carboxymethyl-Guar, Hydroxymethyl-Guar, Carboxy­ methyl-hydropropyl-Guar, Hydroxypropyl-Guar.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, Gelatine als Zusatz allein oder in Mischung mit anderen Zusätzen zu verwenden. Auch Polyvinylalkohol kann erfin­ dungsgemäß als Zusatz zur Flüssigkeit allein oder in Mi­ schung mit anderen Zusätzen eingesetzt werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Zusätze Hilfsmittel für die Dispergierung enthalten. Hierzu eignet sich beispielsweise Glyzerin.

Das Hüllmaterial besteht zweckmäßigerweise aus einer minera­ lischen wasserhaltigen und bei Wärmezufuhr exotherm reagie­ renden Masse.

Zweckmäßigerweise ist das Hüllmaterial, insbesondere in der Ausführungsform der Erfindung als vorgefertigter Formkör­ per mit einer Umhüllung aus einer Kunststoffolie versehen. Dies hat, den Vorteil, daß der Formkörper, dessen Hüllmate­ rial aus einem wasserhaltigen mineralischen Werkstoff be­ steht, seinerseits mit einem Korrosionsschutzmantel verse­ hen ist, so daß beim Einschieben des Formkörpers in das Hohlprofil der Brandschutzkonstruktion hierfür einfache Stahlprofile verwendet werden können, da ein korrosiver Einfluß des Hüllmaterials auf das Material des Hohlprofils vermieden ist.

Die Erfindung wird anhand einer schematischen Zeichnung eines Ausführungsbeispieles eines vorgefertigten Formkör­ pers zum Einbau in ein Hohlprofil einer Brandschutzkon­ struktion näher erläutert.

Der Formkörper 1 besteht hierbei aus einem mineralischen, wasserhaltigen Hüllmaterial 2, z. B. feuerfester Mörtel in den vier schlauchförmige Speicherkörper 3 eingebettet sind. Die Speicherkörper 3 bestehen jeweils aus einem Kunststoff­ schlauch. Als Kunststoffe kommen hierfür in Betracht: Polyäthylen, Polyamid, Polyacrylnitril, Polyvinylalkohol- Copolymere, Polyvinylchlorid und Polyäthylenterephthalat. Wesentlich ist bei der Auswahl der Kunststoffe, daß diese bis zu einer Temperatur von etwa 50°C praktisch wasserdampf­ dicht sind, aber bei Temperaturen zwischen 70° und 100°C erweichen, so daß in den entsprechend hoch aufgeheizten Stellen unter dem Einfluß des Dampfdrucks Öffnungen in der Wandung des Speicherkörpers entstehen. Bevorzugt werden solche thermoplastischen Kunststoffe ausgewählt, die unter Hitzeeinwirkung praktisch keine schädlichen Dämpfe entwik­ keln.

Jeder der Speicherkörper 3 ist mit einer Füllung 4 versehen, die aus Wasser besteht, das durch entsprechende Zusätze eine so hohe, Viskosität aufweist, daß ein quasi­ fester Zustand vorhanden ist.

Der dargestellte Formkörper wird in der Weise gefertigt, daß in eine entsprechende Gießform zunächst eine Schicht I des Hüllmaterials, beispielsweise Gips eingegossen wird. Nach einer kurzen Verfestigungszeit werden die mit der hoch­ viskosen Flüssigkeit 4 gefüllten Speicherkörper 3 auf diese Schicht I aufgelegt, ggf. unter Verwendung entsprechender Abstandhalter und anschließend mit einer weiteren Schicht II des Hüllmaterials abgegossen. Anschließend werden die bei­ den oberen Speicherkörper 3 auf die Schicht II auf gelegt und anschließend vollständig mit der Schicht III des Hüllma­ terials eingegossen. Nach dem vollständigen. Aushärten kann der Formkörper 1 als Halbzeug gelagert, transportiert und durch Einschieben in die Hohlprofile einer Brandschutzkon­ struktion eingebaut werden. Die Querschnittsabmessungen des so gefertigten Formkörpers 1 sind auf die freien Quer­ schnitte des zugehörigen Hohlprofils der Konstruktion abge­ stimmt.

Die für die Herstellung der Speicherkörper verwendeten Kunststoffschläuche sind an beiden Enden dicht verschlos­ sen und sind in ihrer Länge entsprechend auf die vorgesehe­ ne Formkörperlänge abgestimmt. Für die Länge der herzu­ stellenden Formkörper kann eine entsprechende Rasterteilung vorgesehen werden. Die Wandstärke des verwendeten Kunststoff­ materials beträgt etwa 0,3 mm bei einem Durchmesser für den verwendeten Kunststoffschlauch von etwa 16 mm.

Das aus Hüllmaterial 2 und Speicherkörper 3 bestehende Wärme­ dämmittel kann aber auch direkt mit dem zugehörigen Hohl­ profil der Brandschutzkonstruktion verarbeitet werden. Zu diesem Zweck werden ein oder mehrere derartiger stangen­ förmiger Speicherkörper mit entsprechender Länge in ein senkrecht ausgerichtetes Hohlprofil eingeführt. Anschlie­ ßend wird der verbleibende Hohlraum des Hohlprofils mit einem schüttfähigen oder gießfähigen, aushärtbaren Hüllma­ terial 2 aufgefüllt. Die Verwendung eines gießfähigen, aus­ härtenden Hüllmaterials 2 hat den Vorteil, daß der Speicher­ körper 3 nach dem Aushärten des Hüllmaterials 2 keiner Druckbe­ lastung mehr unterworfen ist.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele für die Erzeugung der hochviskosen Flüssigkeit angegeben:

Beispiel 1

50 g Carboxyethylhydroxypropyl-Guar wurden mit einer glei­ chen Menge Glyzerin dispergiert und anschließend in einem Liter Wasser klumpenfrei verrührt. Sobald unter ständigem Rühren nach etwa fünf Minuten ein deutlicher Anstieg der Viskosität zu beobachten war, wurde die noch gut flüssige Lösung in einen Polyäthylen-Schlauch gegossen, worin sie sich etwa im Verlaufe einer Stunde, verfestigte. Nach dem Verfüllen wurde die Einfüllöffnung des Schlauchs mit einem Schmelzkleber versiegelt. Bei einem Brandtest ergab sich gegenüber Brandschutzprofilen herkömmlicher Bauart auf der dem Brand abgekehrten Seite ein deutlich verzögerter Tem­ peraturanstieg.

Da bei dem abgegebenen Zusatz die Flüssigkeit eine so hohe Viskosität, erreicht, daß sie praktisch eine feste Masse dar­ stellt, wurde in einem Vergleichsversuch die noch gießfähi­ ge Flüssigkeit unmittelbar in ein entsprechendes Stahlprofil eingefüllt und ein Brandtest durchgeführt. Auch hier zeigte sich eine deutliche Verzögerung des Temperaturanstiegs gegenüber den bisherigen nur kristallwasserhaltigen Füllstoffen. Die Ausführungsform mit in ei­ nem anorganischen Hüllmaterial eingebetteten Speicherkörpern zeigte je­ doch einen, noch stärker verzögerten Temperaturanstieg.

Beispiel 2

Aus 30 g Hydroxyethylcellulose, 40 g Glyzerin und einem Liter Wasser wurde entsprechend dem Beispiel 1 eine zu­ nächst flüssige Lösung hergestellt, die in Kunststoffschläu­ che abgefüllt wurde und sich dann verfestigte. Die so ge­ bildeten flüssigkeitsgefüllten Speicherkörper wurden ent­ sprechend dem Beispiel 1 mit Hilfe einer anorganischen Ver­ gußmasse zu Formstücken verarbeitet. Bei einem Brandtest wurde die gleiche Verbesserung des Brandverhaltens festge­ stellt.

Beispiel 3

Aus 200 g Gelatine, 200 g Glyzerin und 0,8 l Wasser wurde eine Mischung hergestellt und in Schläuche gegossen, die dort vollständig aushärtete und gummiartige Eigenschaften aufwies. Nach Einbettung in ein anorganisches Hüllmaterial und Einbau in ein Hohlprofil aus Metall zeigte sich bei einem entsprechenden Brandversuch, daß das Brandverhalten ebenfalls verbessert wurde. Es zeigte sich jedoch, daß die­ se Mischung ein Hüllmaterial mit hohem Porenvolumen erfor­ dert, da unter Wärmeeinwirkung während des Verdampfungsvor­ ganges ein Teil der Füllung sich wieder verflüssigte und aus Konstruktionsfugen des Hohlprofils austrat. Die Schutz­ wirkung war wegen des dadurch bewirkten Flüssigkeitsverlu­ stes etwas geringer als bei den Beispielen 1 und 2. In al­ len Fällen wurden bei den untersuchten Brandschutzkonstruk­ tionen einfache Metallhohlprofile eingesetzt, wobei für die Brandschutzkonstruktion keine thermische Trennung vorgese­ hen wurde.

Die erfindungsgemäßen Speicherkörper weisen für die Verar­ beitung noch den großen Vorteil auf, daß sie auch nach dem Einfüllen und Erstarren der Flüssigkeit auf jede gewünscht Länge verkürzt werden können. Hierzu wird der gefüllte, Speicherkörper durchschnitten und das offene Ende jeweils wieder mit einem Schmelzkleber dicht verschlossen.

Claims (10)

1. Wärmedämmittel, insbesondere als Formkörper (1) ausgebildet, zum Einbau in Hohlprofile von Brandschutzkonstruktionen, wie Feuerschutztüren, Trennwände od. dgl., aus einem anor­ ganischen Hüllmaterial (2) mit vorzugsweise poriger Struktur, in das wenigstens ein mit Wasser gefüllter rohrförmiger Speicherkörper (3) eingebettet ist, dessen Wandungen bei Temperaturen unter 50°C praktisch dampfundurchlässig sind, aber unter Hitzeeinwirkung das Wasser in das umgebende Hüllmaterial (2) austreten lassen, wobei das Wasser Zusätze enthält, die die Viskosität stark erhöhen, der Wasseranteil an der Gesamtfüllung des Speicherkörpers (3) 70 bis 99 Gewichtsprozent beträgt und die Zusätze zum Wasser Quellmittel enthalten, die schon in geringer Konzentration, bezogen auf die Flüssigkeitsmenge, die Viskosität so erhöhen, daß sich ein quasi-fester Zustand der Flüs­ sigkeit einstellt.

2. Wärmedämmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherkörper (3) aus einem Kunststoffschlauch gebildet ist, dessen Enden nach Einfüllen des Wasser und der Zusätze dicht ver­ schlossen sind.

3. Wärmedämmittel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Wandstärke des Kunststoffschlauchs etwa 0,3 mm beträgt.

4. Wärmedämmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Zusätze zur Flüssigkeit Cellulosederivate enthalten.

5. Wärmedämmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Zusätze zur Flüssigkeit Guar und/oder Guarderivate enthalten.

6. Wärmedämmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Zusätze zur Flüssigkeit Gelatine enthalten.

7. Wärmedämmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die Zusätze zur Flüssigkeit Polyvinylalkohol enthalten.

8. Wärmedämmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusätze Hilfsmittel für die Dispergierung, insbesondere Glyzerin, enthalten.

9. Wärmedämmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Hüllmaterial aus einer mineralisch wasserhaltigen und bei Wärmezufuhr exotherm reagierenden Masse besteht.

10. Wärmedämmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Ausbildung als Form­ körper (1) dieser mit einer Umhüllung aus einer Kunststoff­ folie versehen ist.