DE3624736A1 - Brandschutzdaemmung auf mineralfaserbasis sowie verfahren zur herstellung der brandschutzdaemmung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Brandschutzdämmung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, eine Feuerschutztüre gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 10 sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Brandschutzdämmung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 14.

Derartige Brandschutzdämmungen werden im besonderen für feuerhemmende oder feuerbeständige Türen aus Stahl zum Zwecke der Begrenzung des Wärmedurchganges verwendet. Anforderungen an derartige Feuerschutz­ türen sind in DIN 4102 festgehalten. Ein weiteres Anwendungsgebiet für Brandschutzdämmungen sind feuersichere Schränke zur Aufbewahrung von insbesondere temperatur- und feuchtigkeitsempfindlichen Gegen­ ständen, wie Magnettonbändern, Filmen, Karteikarten od. dgl. mehr, wobei die Brandschutzdämmungen nicht nur für die Schranktüren, son­ dern ebenso zur Verkleidung der Wände verwendet werden.

Es ist bekannt, für derartige Zwecke Mineralfaserdämmplatten einzu­ setzen. Abgesehen davon, daß der Einsatz von Mineralfaserdämm­ platten zu vergleichsweise großen Schichtdicken führt, sind Mineral­ faserdämmplatten herkömmlichen Aufbaus nicht hinreichend feuerwider­ standsfähig, um die gemäß DIN 4102 gestellten Anforderungen zu er­ füllen.

Bekannte der DIN-Norm entsprechende Brandschutzdämmungen (EP-B1- 00 54 560) sind aus Flocken aus Mineralwolle aufgebaut, die als offen­ poriges Stützgerüst für eine sogenannnte Kernspeichermasse dienen. Bei Kernspeichermassen handelt es sich um endotherme Stoffe, welche Kristallwasser enthalten, wie beispielsweise Natrium-Metasilikat­ hydrat. Im Brandfalle nimmt die Kernspeichermasse aufgrund ihrer hohen Wärmekapazität Wärme auf, wobei es zu einer Verdampfung des freigesetzten Kristallwassers kommt. Dadurch kann eine solche Brand­ schutzdämmung hohen Temperaturen länger standhalten als es bei her­ kömmlichen Mineralfaserdämmplattender Fall ist. Bei dieser bekannten Brandschutzdämmung wird der Beitrag für die Wärmedämmung maßgeblich durch die einen hohen Kristallwassergehalt besitzende Kernspeicher­ masse gebracht und kommt den Flocken aus Mineralwolle hauptsächlich Stützfunktion zu, um im Falle des Schmelzens der Kernspeichermasse ein zu schnelles Abfließen und damit das Entstehen von Freiräumen für den Wärmeüber- und -durchgang zu verhindern. Derartige Brand­ schutzdämmungen haben sich in der Praxis gut bewährt. Allerdings kommt es im Brandfalle bei derartigen Brandschutzdämmungen zur Erzeu­ gung erheblicher Mengen von Wasserdampf. Bei Schränken zur Aufbewahrung von feuchtigkeitsempfindlichen Gegenständen kann dies zu entsprechenden Schädigungen der aufbewahrten Gegenstände infolge Wasserdampf führen. Ferner kann der entstehende Wasserdampf mit erhitzten metallischen Flächen unter Wasserstoffbildung reagieren. Abgesehen davon wirkt sich eine Wasserdampfatmosphäre bei hohen Temperaturen ungünstig auf die Beständigkeit der Mineraldämmstoffe aus.

Aufgabe der Erfindung ist es, für eine Alternative einer Brandschutz­ dämmung zu sorgen, bei der die Dämmwirkung nicht vornehmlich auf dem Umsetzen des Kristallwasseranteils in Wasserdampf beruht.

Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 gelöst.

Nach der Erfindung beruht die Dämmwirkung auf der hydraulischen Bindung von Flocken eines Mineralfaserproduktes mit einem Magnesia­ binder geringen Kristallwassergehalts, bei dem das Entstehen von Was­ serdampf im Brandfalle weitgehend reduziert ist. Die Wirksamkeit der Brandschutzdämmung beruht vielmehr auf der großen Wärmebeständigkeit des Magnesiabinders selbst.

Ein weiterer Vorteil besteht in der Leichtgewichtigkeit der Brand­ schutzdämmung, so daß unter Verwendung der erfindungsgemäßen Brand­ schutzdämmung hergestellte sandwichartige Dämmeinheiten gegenüber herkömmlichen Dämmsystemen Gewichtsvorteile bringen. In wirtschaft­ licher Hinsicht ist von Vorteil, daß zur Bildung der Flocken beliebige Mineralfaserprodukte, so auch insbesondere Mineralfaserabfallprodukte, Verschnitt und Materialreste verwendet werden können. Das erfindungs­ gemäße Mischgut, aus dem vorzugsweise Dämmplatten als Zwischenlagen für Verbundbauteile hergestellt werden, kann in vielfältiger Weise im Verbund mit herkömmlichen Faserdämmstoffplatten verwen­ det werden. Es ergibt sich somit ein sehr weiter Anwendungsbereich bis hin zu einem leichten Feuerfestmaterial. Die Anwendung ist hierbei insbesondere nicht auf den Brandschutz begrenzt, vielmehr kann die Brandschutzdämmung auch für einen kurzzeitigen Schutz im Feuerfestbereich, als Hitze­ schutz bei Lichtbogenöfen, Hochöfen und im Gießereiwesen sowie für den Schutzraumbau und auch militärische Zwecke angewendet werden.

Als Mineralglaswolle eignet sich insbesondere eine solche, die auf der Basis eines Basaltglases, einer Gesteinsschmelze oder eines sog. harten Glases hergestellt ist. Künstliche Mineralfasern sollen zweckmäßigerweise eine Temperaturbeständigkeit von mindestens 600°C entsprechend VDI 2055 besitzen.

Eine erhebliche Kosteneinsparung läßt sich für die Brandschutzdämmung dadurch erzielen, daß zur Herstellung der Flocken auch Abfälle, Verschnitt, Materialreste oder beliebige andere Mineralfaserprodukte verwendbar sind. Wegen der Anforderungen an die Brennbarkeit sollte hierbei darauf geachtet werden, daß der Glühverlust, also der Gehalt brennbarer organischer Substanz, 5 Gew.-% nicht übersteigt.

Zur Aufbereitung der Flocken aus Mineralfaser verwendet man zweck­ mäßigerweise einen Granulator. Insbesondere eignen sich hierfür sog. Schnellmischer, bei denen sowohl Gefäß als auch Rührorgan planeten­ artig bewegt werden. Bei Abfällen oder bindemittelhaltigen Produkten ist es in diesem Zusammenhang vorteilhaft, das Vorprodukt zunächst in einem Reißwolf aufzubereiten, bevor es in einem Granulator wei­ ter aufgeschlossen wird.

Die Teilchengröße des Flockengranulates läßt sich im einzelnen über die Geschwindigkeit, die Füllmenge und die Mischdauer des Granulator­ betriebs beeinflussen. Als vorteilhaft hat es sich herausgestellt, Flockengranulat von annähernd kugelförmiger Gestalt mit einer Teil­ chengröße von 3 bis 20 mm, und zwar vorzugsweise von 5 bis 10 mm, herzustellen.

Als Magnesiabinder wird zweckmäßigerweise kaustisches Magnesia mit Magnesiumchlorid und/oder Magnesiumsulfat (Bittersalz) verwendet. Letztere Mischung, also kaustisches Magnesia mit Magnesiumsulfat, eignet sich insbesondere wegen des geringeren Korrosionsrisikos.

Als vorteilhaft hat sich ein Mischungsverhältnis von Magnesiabinder zu Flockengranulat in einem Bereich von 0,5 bis 3 herausgestellt, wobei dem Bereich 1 bis 2 der Vorzug gegeben wird.

Die erfindungsgemäße Brandschutzdämmung wird insbesondere als Platte hergestellt und zwar durch ein Gieß- oder Spritzverfahren. Besonders vorteilhaft läßt sich die Erfindung in einem sandwich­ artigen Aufbau im Verbund mit herkömmlichen Mineralfaserplatten ver­ wenden, indem eine Platte aus den mit einem Magnesiabinder hydrau­ lisch gebundenen Mineralfaserflocken beidseitig mit einer herkömmli­ chen Mineralfaserplatte belegt wird. Dadurch entsteht eine Brand­ schutzdämmung mit sehr hohem Feuerwiderstand, welche auch im Feuer­ festbereich eingesetzt werden kann.

Ein besonders bevorzugter Anwendungsbereich für die erfindungsgemäße Brandschutzdämmung sind sogenannte Feuerschutztüren, die mindestens einseitig, in den meisten Fällen jedoch zweiseitig für einen entspre­ chenden Feuerschutz im Brandfalle sorgen müssen, um ein Obergreifen eines Brandes in benachbarte Räume oder Gebäude zu verhindern. Der­ artige Feuerschutztüren sind insbesondere im Bereich des Türblatts mit einer Brandschutzdämmung versehen, die sich über die gesamte Fläche des Türblattes erstreckt und aus sandwichartig angeordneten Dämmplatten gebildet ist. Diese Dämmplatten sind außen von einem Außenmantel aus Stahl oder einem anderen geeigneten Metall eingefaßt. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß für den Kern eines solchen Türblatts eine Schicht aus einer Brandschutzdämmung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 verwendet wird.

Im Falle einer Feuerschutztüre, die eine Schutzfunktion von beiden Seiten her besitzen soll, ist die Brandschutzdämmung bevorzugt als Platte in der Kernmitte angeordnet.

Da vor allem die Ränder eines Türblatts gefährdete Bereiche darstellen, ist es zweckmäßig, die Schicht aus der erfindungsgemäßen Brandschutz­ dämmung an den Rändern des Türblatts bis zu den Seitenflächen des Türblatts vorzuziehen, wobei die im Verbund verwendeten Dämmplatten über ihren Randumfang von der Brandschutzdämmung eingefaßt werden. Bedarfsweise kann selbstverständlich die Brandschutzdämmung alleine auch im oberen und unteren Bereich des Türblatts bis zum Außenmantel auf einer oder beiden Seiten vorgezogen sein, sofern die übrigen Bereiche anderweitig gesichert sind.

Nach einem besonders vorteilhaften Verfahren wird die Brandschutz­ dämmung dadurch hergestellt, daß den Flocken aus Mineralfaserpro­ dukten ein Magnesiabinder zugegeben und untergemischt wird und das Gemisch zu einem Formgegenstand, insbesondere Dämmplatte, verpreßt wird.

Im Rahmen dieses Verfahrens sind eine Reihe von zweckmäßigen Abwand­ lungen möglich. So kann nach einer Verfahrensweise kaustisches Mag­ nesia in Pulverform bereits während des Granuliervorgangs im Granu­ lator zugegeben werden. Bei dieser Verfahrensweise wird das kausti­ sche Magnesia besser auf und im Flockengranulat verteilt. Nach Ab­ schluß des Granulierungsvorgangs wird dann die berechnete Menge an Magnesiumchlorid bzw. Magnesiumsulfat in Form einer wäßrigen Lösung zugegeben und gleichmäßig untergemischt. Diese Verfahrensweise bietet ferner den Vorteil, daß das Gemisch aus im Granulator aufgeschlossenem Flockengranulat und kaustisches Magnesia als lagerfähiges und stapel­ fähiges Zwischenprodukt verwendet werden kann. Bei Bedarf, also vor dem endgültigen Gebrauch, kann durch Beigabe einer Lösung von Magne­ siumchlorid oder Magnesiumsulfat das Endprodukt hergestellt werden. Dies kann somit vor Ort in einem Betonmischer üblicher Bauart ge­ schehen, wonach dann die erhaltene breiartige Substanz entsprechend geformt und dann verdichtet wird.

Nach einer anderen Verfahrensweise wird den im Granulator aufbereiteten Flocken eine vorbereitete Mischung von kaustischer Magnesia und Magnesiumchlorid und/oder Sulfat in Form einer Suspension zugesetzt.

Nach Beendigung des Granulier- und Mischvorgangs soll das Mischgut erdfeucht sein, so daß es zum beabsichtigten Formgegenstand ausge­ gossen und verdichtet werden kann. Das Material läßt sich hierbei etwa wie Beton formen. Die Abbindezeit des Binders beträgt jeweils zwischen 1 und ca. 50 Stunden, je nach Mischung und Verarbeitungs­ bedingungen. Ist aus dem Material eine Platte hergestellt worden, so kann der hydraulische Abbindevorgang in Stapelstellung der Platten erfolgen.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 und 2 Schnitte durch Ausführungsformen einer Feuerschutz­ tür.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist das in einem nicht näher be­ schriebenen Rahmen aufgenommene Türblatt 1 im wesentlichen aus einem mit 2 bezeichneten Kern gebildet, der von einem schalenförmigen Außen­ mantel 3 aus Stahl eingefaßt ist. Der Kern 2 besteht im dargestellten Ausführungsbeispiel aus zwei herkömmlichen Mineralfaserdämmplatten 4 a und 4 b und einer Zwischenschicht 5 in Form einer Preßplatte aus Mineral­ faserflocken, die mit einem Magnesiabinder hydraulisch gebunden sind. Die Zwischenschicht 5 erstreckt sich im wesentlichen über die gesamte Fläche des Türblattes, dessen mit 6 bezeichneter Schließmechanismus nicht näher erläutert ist.

Die Ausführungsform nach Fig. 2 unterscheidet sich von der Ausführungs­ form nach Fig. 1 lediglich dadurch, daß im randseitigen Umfangsbereich des Türblattes die Zwischenschicht 5 beidseitig bis zu den Seiten­ flächen 7 a und 7 b des Außenmantels 3 gezogen ist und dabei den Rand­ bereich der benachbarten Dämmplatten 4 a und 4 b einfaßt. Bei den Randbereichen handelt es sich um gefährdete Bereiche, da die schmal­ seitigen Bereiche des Außenmantels als Wärmebrücken wirken, so daß im Brandfalle diese Bereiche einer besonderen Hitzbelastung ausge­ setzt sind. Selbstverständlich sind Ausführungsbeispiele möglich, bei denen im Bedarfsfall die Zwischenschicht nur auf einer Seite und nicht auf beiden Seiten bis zur Seitenfläche bzw. den Seitenflächen des Türblatts vorstehen.

Zur Herstellung einer sandwichartig aufgebauten Brandschutzdämm­ platte wird auf eine herkömmliche Mineralfaserdämmplatte ein feuchtes Gemisch aus Mineralfaserflocken und Magnesiabinder aufgebracht, gleich­ mäßig über die gesamte Mineralfaserdämmplatte verteilt und danach glattgestrichen sowie verdichtet. Auf diese Schicht wird eine weitere Mineralfaserdämmplatte aufgelegt und angedrückt. Der hydraulische Abbindevorgang, der je nach Mischung und Verarbeitungsbedingungen zwischen 1 und ca. 50 Stunden beträgt, vollzieht sich dann im Stapel.

Damit lassen sich Brandschutzdämmplatten erzielen, deren Dämmschicht zwischen der herkömmlichen Mineralfaserdämmplatte eine Rohdichte oberhalb 400 kg/m³ aufweist.

Nach einer weiteren Verarbeitungsweise kann die Brandschutzdämm­ platte mittels Spritzköpfen erzeugt werden, wobei als Faserkomponente ein Mineralfaserflockengranulat mit kaustischer Magnesia und als Binder Magnesia-Lauge verwendet wird. Mit diesem Spritzverfahren lassen sich Platten mit einer Dichte von 250 kg/m³ herstellen. Nach Herstellung kann eine derartige Platte als Zwischenschicht zwischen herkömmlichen Mineralfaserdämmplatten verwendet werden, um einen sandwichartigen Aufbau zu erhalten.

Selbstverständlich kann eine sandwichartige Dämmplatte erstellt werden, die mehr als nur eine Zwischenschicht aus dem beschrie­ benen Mischgut aufweist.

Zur Herstellung des Mischguts selbst werden zuerst aus einem Mineral­ faserprodukt, welches auch ein Abfallprodukt sein kann, in einem Granulator Flocken erzeugt und zwar zweckmäßigerweise von annähernd kugelförmiger Gestalt und Teilchengrößen von 3 bis 20 mm, insbeson­ dere von 5 bis 10 mm. Sobald im Granulator die gewünschte Teilchen­ größe der Flocken erreicht ist, wird den Flocken eine abgestimmte Magnesia-Bindermenge zugesetzt. Nach einem bevorzugten Ausführungs­ beispiel werden als Magnesiumbinder (Sorel-Zement) Massen auf der Basis kaustischer Magnesia mit Magnesiumchlorid oder mit Magnesium­ sulfat (Bittersalz) verwendet.

Der Binder kann in Form einer Suspension den im Granulator erzeugten Flocken zugesetzt und untergemischt werden.

Nach einer Variante wird bereits während des Granuliervorgangs pulver­ förmige kaustische Magnesia zugesetzt, um eine bessere Verteilung des Binders auf und in den Flocken zu erreichen. Nach Beendigung des Granuliervorgangs wird dann die berechnete Magnesiumchlorid- bzw. -sulfatmenge in Form einer wäßrigen Lösung zugegeben und gleichmäßig untergemischt.

In beiden Fällen ist das Endprodukt erdfeucht, so daß es ähnlich wie Beton zum gewünschten Formgegenstand geformt und verdichtet werden kann.

Versuche an 65 mm dicken Platten aus dem Mischgut mit einer Roh­ dichte von 650 kg/m³ haben im Kleinbrandversuch gemäß DIN 4102/8 nach 120 Minuten auf der Rückseite nur eine Temperaturerhöhung von 62°C gezeigt. Brandschutzdämmplatten aus einer 13 mm dicken Kernschicht aus dem erfindungsgemäßen Mischgut und beidseitig ange­ ordneten Mineralfaserdämmplatten einer Dicke von 25 mm (Rohdichte 200 kg/m³) erfüllen den Test T 90 nach DIN 4102/5.

Claims (18)

1. Brandschutzdämmung auf Mineralfaserbasis, welche aus Flocken aus Mineralfasern hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Flocken aus Mineralfasern mit einem Magnesiabinder hydraulisch gebunden sind.

2. Brandschutzdämmung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flocken aus einer losen Mineralfaserwolle auf der Basis von Basaltglas, einer Gesteinsschmelze oder einem harten Glas gebildet sind.

3. Brandschutzdämmung nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flocken aus Mineralfaserabfallprodukten hergestellt sind.

4. Brandschutzdämmung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Flocken verwendete künstliche Materialfaser eine Tempera­ turbeständigkeit von mindestens 600°C aufweist.

5. Brandschutzdämmung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flocken aus Mineralfasern im wesentlichen kugelförmig ge­ bildet sind und Teilchengrößen von 3 bis 20 mm, vorzugsweise 5 bis 10 mm, aufweisen.

6. Brandschutzdämmung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flocken durch Zerreißen der Mineralfaserprodukte gebildet sind.

7. Brandschutzdämmung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Magnesiabinder Massen auf der Basis kaustischer Magnesia mit Magnesiumchlorid und/oder Magnesiumsulfat verwendet werden.

8. Brandschutzdämmung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Magnesiabinder zu Flockengranulat in einem Bereich von 0,5 bis 3, vorzugsweise 1 bis 2, liegt.

9. Brandschutzdämmung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebilde aus hydraulisch gebundenen Flocken einseitig mit einer Mineralfaserdämmplatte belegt ist oder eine Zwischenschicht zwischen Mineralfaserdämmplatten bildet.

10. Feuerschutztüre mit einem Türblatt, welches einen von einem me­ tallischen Außenmantel eingefaßten Kern aus sandwichartig angeord­ neten Dämmplatten aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (2) mindestens eine Schicht (5) aus einer Brandschutzdämmung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9 aufweist.

11. Feuerschutztüre nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (5) durch eine Preßplatte gebildet ist.

12. Feuerschutztüre nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (5) mittig angeordnet und auf einer Seite oder beidseits von mindestens einer Dämmplatte (4 a und 4 b) bedeckt ist.

13. Feuerschutztüre nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (5) sich am Türblattrand einseitig oder beidseitig bis zu den Seitenflächen (7 a, 7 b) des Außenmantels (3) fortsetzt und den Rand von wenigstens einer der benachbarten Dämmplatten (4 a und 4 b) einfaßt.

14. Verfahren zur Herstellung einer Brandschutzdämmung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem aus Mineralfasern, insbesondere einem Mineralfaserprodukt durch Granulieren Flocken hergestellt wer­ den, dadurch gekennzeichnet, daß den Flocken aus Mineralfasern ein Magnesiabinder zugegeben und untergemischt wird und das Gemisch zu einem Formgegenstand verpreßt wird.

15. Verfahren nach Patentanspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß bereits während des Granuliervorgangs des Mineralfaserprodukts kaustische Magnesia in Pulverform zugesetzt und nach Beendigung dem Granuliervorgang Magnesiumchlorid und/oder Magnesiumsulfat in wäßriger Lösung zugegeben und untergemischt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß den Flocken eine vorbereitete Mischung von kaustischer Magnesia mit Magnesiumchlorid und/oder Magnesiumsulfat als Suspension zuge­ setzt wird.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aus Mineralfaserflocken und Magnesiabinder auf einer Mineralfaserdämmplatte in einer gleichmäßigen Schicht aufgebracht und nach Glattstreichen und Verdichten der Schicht auf diese eine weitere Mineralfaserdämmplatte aufgelegt und angedrückt wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß durch Spritzen einer Faserkomponente aus Flockengranulat mit kaustischem Magnesia und eines Binders aus Magnesia-Lauge Platten hergestellt werden.