DE60213279T2

DE60213279T2 - In-situ geformte Wärmesperren und Verfahren

Info

Publication number: DE60213279T2
Application number: DE60213279T
Authority: DE
Inventors: D. Michael Billerica MORGAN; Xiudong Arlington SUN; A. Laura TENNENHOUSE; A. Robert Lincoln WIERCINSKI; Benita Dair; J. Antonio Lexington ALDYKIEWICZ; Leon Framingham BABLOUZIAN; Lawrence Mansfield SHAPIRO; J. William Needham HURLEY
Original assignee: WR Grace and Co Conn; WR Grace and Co
Current assignee: WR Grace and Co Conn; WR Grace and Co
Priority date: 2001-10-31
Filing date: 2002-10-28
Publication date: 2007-07-19
Anticipated expiration: 2022-10-29
Also published as: CA2465308C; WO2003038206B1; WO2003038206A2; TW200300469A; CN1982556A; CA2465308A1; US7043880B2; CN1610786A; DE60213279D1; US20030213211A1; TWI268298B; EP1446539A2; KR20040053232A; ATE333543T1; CN1302182C; EP1446539A4; US20030079425A1; JP2005524006A; US6783345B2; AU2002342158B2

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Gebäudestrukturen und insbesondere formbare thermische Barrieren für "Wandkopf"-Fugenanordnungen zwischen dem oberen Ende von Wänden und Decken, "Rand"-Fugen zwischen Böden und senkrechten Wänden und andere Fugen, Lücken oder Löchern in Gebäudestrukturen.
Hintergrund der Erfindung
Brandsperren sind thermische Barrierematerialien oder Kombinationen von Materialien, die zum Füllen von Lücken und Öffnungen wie in den Fugen zwischen Wänden und/oder Böden mit Brandrate von Gebäuden verwendet werden. Zum Beispiel können Brandsperren in Wänden oder Böden verwendet werden, um zu verhindern, dass Feuer und Rauch durch die für Kabel, Rohre, Kabelkanäle oder andere Leitungen benötigten Öffnungen dringen.
Ein Beispiel einer Brandsperre findet sich in US 5,356,446 , in der ein Verfahren zur Ausstattung von Gebäuden mit thermischer Isolierung und Feuerfestigkeit diskutiert wird, in dem Hohlräume oder Aussparungen mit einer thermisch isolierenden und feuerbeständigen Zementzusammensetzung niedriger Dichte gefüllt werden, die einen hohen Anteil eines blasenförmigen, expandierten Perlit mit relativ glatter Oberfläche enthält. Ein anderes Beispiel findet sich in US 4,988,406 , in der eine Isoliervorrichtung mit einer Verkleidung diskutiert wird, welche einen Hohlraum definiert, der mit einem bindemittelfreien, losen, diskreten, geteilten Isoliermaterial gefüllt ist.
Brandsperren werden auch verwendet, um Fugenräume zu füllen, die zwischen Wänden, zwischen einer Decke und dem oberen Ende einer Wand ("Wandkopf"-Fugen) und zwischen einem Boden und einer senkrechten Wand ("Rand"-Fugen) auftreten.
Sogenannte "Wandkopf"-Fugen stellen zahlreiche Herausforderungen für die Brandschutzindustrie dar. Wände werden zunehmend aus Gipswandplatten hergestellt, die an einem Gerüst aus Metallpfosten befestigt sind, die durch eine sich horizontal erstreckende Schiene abgedeckt sind. Decken werden zunehmend hergestellt, indem Beton auf geriffelten Stahl gegossen wird. Obwohl der Abstand zwischen der sich horizontal erstreckenden Schiene am oberen Ende der Wand oft im Verhältnis zu der Decke fixiert ist, sind die Gipswandplatten einer Ausdehnung oder Zusammenziehung auf Grund der Bewegung anderer Gebäudekomponenten, Bodensenkung oder anderen Gründen ausgesetzt.
Für solche Wandkopffugen ist es bekannt, wegen ihrer Fähigkeit, zyklische Bewegungen im Wandplattenmaterial zu berücksichtigen, Mineralwollmatten (mineral wool batt) als thermisch widerstandsfähiges Brandschutzmaterial zu verwenden. Die Mineralwolle wird, abhängig von der spezifischen Geometrie der geriffelten Metalldecke, in einzelne Bahnen geeigneter Größe geschnitten. Die Bahnen müssen gestapelt und komprimiert werden (z.B. 50% Minimum), wenn sie in die Fugenlücke gepackt werden. In manchen Situationen wird zur Ergänzung der Mineralwolle in der Fuge ein Feuerschutzmaterial durch Sprühen in die Aussparungen der geriffelten Metalldecke aufgebracht. In jedem Fall erfordert der Mineralwollansatz Arbeit und Zeit.
Nach dem Packen der Mineralwollmatten an ihren Platz über der Wand muss der Bauarbeiter eine elastomere Beschichtung unter Verwendung einer Dicke von mindestens 1/8 Zoll gegen die exponierten Seitenflächen der komprimierten Mineralwollschichten sprühen. Die Beschichtung muss mindestens 0,5 Zoll auf die Decken- und Wandoberflächen überlappen. Dadurch sorgt die Verwendung von Mineralwollmatten und elastomerer Sprühbeschichtung für die Fähigkeit der resultierenden Brandsperre, sich an ein gewisses Maß an zyklischer Bewegung (Kompression und Aus dehnung) verschiedener Komponenten, wie den Gipswandplatten auf jeder Seite der Wandkopffuge, anzupassen.
Sogenannte "Randbarrieren"-Systeme verwenden typischerweise auch Mineralwolle und elastomere Beschichtungen als Brandschutzmaterialien in den Fugenlücken zwischen Böden und der Oberfläche einer Wand, die beispielsweise eine Innenabtrennung oder eine äußere Wand sein kann. In diesem Fall müssen die Mineralwollmatten in der Lücke dicht gepackt sein, um ihre Feuerbeständigkeit zu verbessern, und damit bei Ausdehnung der Lücke wegen Schrumpfen des Bodens oder Bewegung der Wand die Mineralwolle nicht aus der Lücke heraus und in die darunter liegende Etagenebene fällt. Dann wird eine elastomere Sprühbeschichtung auf die Oberseite der gepackten Mineralwollmatten aufgebracht, aber in den meisten Fällen wird die Unterseite der Mineralwollmatten nicht beschichtet. Dies liegt häufig daran, dass von unten auf die Wolle zugegriffen werden muss, was erfordert, dass Leitern und Sprühausrüstung die Treppe hinab bewegt und aufgestellt werden.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein zweckmäßigeres und kostengünstigeres Verfahren zur Installation einer thermischen Barriere in kompliziert geformten Öffnungen und Fugenräumen zur Verfügung zu stellen, wie man sie in "Wandkopf"-Fugen, "Rand"-Fugen und anderen unterschiedlich großen und/oder kompliziert geformten Lücken oder Öffnungen, wie in Durchbrüchen durch Wände, findet. Zum Beispiel erfordern Öffnungen mit Kunststoffrohren oder kunststoffummantelten Kabeln häufig ein intumeszentes Brandschutzmaterial, um den von dem Kunststoffmaterial hinterlassenen Raum zu versiegeln, nachdem dieses im Feuer geschmolzen ist. Manchmal wird ein intumeszentes Dichtungsmaterial in solche Durchbruchsöffnungen eingebracht. Im Fall von Rohren mit größerem Durchmesser wird eine Metallmuffe verwendet, um die Dichtung an Ort und Stelle zu halten. In anderen Fällen wird eingewickelte oder eingetütete Mineralwolle mit einem intumeszenten Material in das Loch eingebracht. In jedem Fall ist die Installation solcher Brandsperren zeitraubend und teuer.
Ein anderer Aspekt der Erfindung ist es, neue thermische Barrieren zur Verfügung zu stellen, die zweckmäßig und sicher in schwer zu erreichenden Fugenräumen oder Löchern von Gebäuden oder Schiffskörpern verwendet werden können. Zum Beispiel würde die Lage einer Wandkopffuge neben einem Aufzugsschacht oder Kriechgang die Installation von Mineralwolle-Beschichtungs-Systemen schwierig machen, weil die Aufgabe, beide Seiten zu beschichten, durch das Fehlen eines bequemem Zugangs verkompliziert würde.
Ein noch weiterer Aspekt der Erfindung ist es, die Sicherheit der Installation zu verbessern. Ein Anwender muss beim Arbeiten an Wandkopffugenanordnungen häufig Leitern hinauf- und herabsteigen. Zum Ersten handelt es sich dabei darum, die Mineralwolle in den Fugenraum einzupassen und von Hand zu packen. Zum Zweiten handelt es sich um die Beschichtung mit elastomerem Material, um eine kontinuierliche Oberfläche zwischen der Decke, der Brandsperre und der Wand zu schaffen. In beiden Fällen kann es erforderlich sein, die Leiter häufig neu zu positionieren, und dies ist besonders der Fall, wo sich Fugenräume über lange Strecken von 10 bis 20 Fuß oder mehr erstrecken. Häufiges Hinauf- und Hinabsteigen von Leitern wäre auch bei "Randbarrieren"-Systemen erforderlich, wenn es erwünscht ist, eine elastomere Beschichtung auf die Unterseite einer Mineralwoll-Brandsperre aufzubringen, die zwischen einen Boden und eine Wand gepackt worden ist, weil der Installateur auf die Etage unterhalb der Brandsperre gehen müsste, um die Unterseite des Mineralwollmaterials zu beschichten.
In Anbetracht der Nachteile des Standes der Technik werden neue thermische Barrieren und Verfahren für notwendig erachtet.
Zusammenfassung der Erfindung
Zur Überwindung der Nachteile des Standes der Technik stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren und System zur Installation einer thermischen Barriere in Öffnungen und Lücken in oder zwischen Gebäudestrukturen wie Wänden, Decken und Böden zur Verfügung. Dabei bietet die vorliegende Erfindung verbesserte Bequemlichkeit, Effektivität und Sicherheit im Vergleich zu den Mineralwoll-Beschichtungs-Verfahren des Standes der Technik. Die erfindungsgemäßen thermischen Barrieren haben die Fähigkeit, sich eng an die Form von Öffnungen und Lückenräumen verschiedener Größen und Formen anzupassen. Die thermischen Barrieren haben auch die Fähigkeit, Bewegungen der verschiedenen Gebäudestrukturen um die Öffnungen oder Lücken herum zu berücksichtigen. Insbesondere kann Schutz auf beiden Seiten von "Wandkopf"-Fugenanordnungen (die zwischen einer Wand und Decke auftreten) ebenso wie den oberen und unteren Seiten von "Randbarrieren"-Anordnungen (die sich zwischen einem Boden und einer Wand ergeben) durch die erfindungsgemäßen thermischen Barrieren und Verfahren bequem erzielt werden.
Bei einem beispielhaften erfindungsgemäßen Verfahren wird eine erste Struktur (z.B. Gebäude- oder Schiffsstruktur, wie ein Boden, eine Wand oder Decke) mit einer Öffnung (wie einem Loch zur Durchführung oder Zugang zu Kabeln, Drähten, Rohren, Kabelkanälen, elektrischen Konsolen usw.) oder erste und zweite Strukturen, die zwischen sich eine Lücke (wie den Fugenraum zwischen einer Wand und einer Decke oder einem Boden) definieren, zur Verfügung gestellt; in die Öffnung oder Lücke mindestens ein (leerer) thermischer Barrierenformbeutel eingebracht, der geeignet ist, ein fließfähiges Brandschutzmaterial aufzunehmen und im Wesentlichen zu halten, das bevorzugt geeignet ist, in dem Beutel auszuhärten; und in den Hitzebarrieren-Formbeutel ein fließfähiges Brandschutzmaterial eingebracht, um den Beutel in dem Raum oder Fugenraum auszudehnen und dadurch eine thermische Barriere in dem Loch oder der Lücke zu schaffen.
Beispielhafte erfindungsgemäße thermische Barrierenformbeutel werden bevorzugt aus thermoplastischen Folienmaterialien hergestellt (obwohl andere geeignete Materialien nachstehend beschrieben werden) und haben bevorzugt mindestens zwei oder mehrere Öffnungen, bevorzugt von der Art, die mehr als einmal geöffnet und geschlossen werden kann, die die Einbringung eines fließfähigen Brandschutzmaterials in den Beutel erlauben, wie z.B. hydratisierbare zementartige Aufschlämmung, ein intumeszentes Material, ein Superabsorberpolymer, Polyurethan (Schaum); hydratisiertes Silicagel; anorganische Trockenmittel (z.B. Molekularsiebe wie Zeolite; Silicagel; Calciumoxid; Calciumsulfat; Calciumchlorid; Bariumoxid; Phosphorpentoxid); Fasern; Mineralwolle; Glasfaser; oder Mischungen davon. Das Formbeutelmaterial sollte ausreichend groß und geformt sein und genügend flexibel sein, damit sich der Formbeutel beim Einbringen des fließfähigen Feuerschutzmaterials ausdehnen kann und damit eine thermische Barriere in mindestens einem Teil der Öffnung oder des Fugenraums ausgebildet werden kann. Bevorzugt sind die Beutel flexibel genug, um sie in einer kompakten gerollten Form (leer) zu transportieren und in der Öffnung oder dem Lückenraum (wohinein sie expandiert und mit dem fließfähigen Brandschutzmaterial gefüllt werden) in ihre Position auszurollen.
In Übereinstimmung mit den oben beschriebenen erfindungsgemäßen in situ-Verfahren hergestellte Brandschutzbarrieren bieten hervorragende Feuerbeständigkeits- und Abschottungseigenschaften ebenso wie Rauch- und akustische Barriereeigenschaften.
Sie sind auch ausreichend stark, um ihrer Verdrängung aus der Lücke oder Öffnung durch Druck (z.B. Belastung durch einen Wasserschlauch) zu widerstehen und sind hochgradig zur visuellen Inspektion geeignet.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend im Detail beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die folgende detaillierte Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen werden besser erkennbar in Verbindung mit den anhängenden Zeichnungen, wobei:
1 eine Darstellung einer "Wandkopf"-Fugenanordnung nach dem STAND DER TECHNIK ist;
2 eine andere Perspektive von 1 (STAND DER TECHNIK) ist;
3 und 4 Darstellungen von beispielhaften erfindungsgemäßen Barrieren sind;
5 eine Darstellung von beispielhaften Komponenten eines beispielhaften erfindungsgemäßen Barrierenformbeutels mit Falten ist;
6 eine Darstellung eines anderen beispielhaften erfindungsgemäßen Barriereformbeutels mit Einlässen zur Einbringung eines fließfähigen Feuerschutzmaterials ist;
7 eine Teildarstellung eines beispielhaften Einlasses zur Einbringung von fließfähigem Brandschutzmaterial in einen erfindungsgemäßen Formbeutel ist;
8 eine Teildarstellung eines beispielhaften Rohr- oder Stutzeneinlasses, durch den fließfähiges Brandschutzmaterial in einen Formbeutel eingebracht werden kann, ist;
8A und 8B Teildarstellungen von beispielhaften Verfahren zur Anbringung von Rohrstutzen-Einlässen an erfindungsgemäße Formbeutel sind;
9 eine Darstellung einer beispielhaften "Wandkopf"-Barrierenanordnung ist;
10 eine Darstellung einer anderen beispielhaften erfindungsgemäßen Barriere ist, die in einem Fugenraum zwischen Wand und Boden installiert ist;
11 eine andere beispielhafte erfindungsgemäße Barriere ist;
12–14 andere beispielhafte erfindungsgemäße Verfahren und Barrieren sind;
15 und 16 Darstellungen eines weiteren beispielhaften erfindungsgemäßen Formbeutels sind; und
17 eine Querschnittsdarstellung einer weiteren beispielhaften erfindungsgemäßen Beutelbarrierenanordnung ist.
Detaillierte Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen
Die vorliegende Erfindung verwendet ein oder mehrere thermische Barriereformbeutel, die bequem in Öffnungen in Strukturen, wie einer Wand, Decke oder einem Boden oder bequem in Lücken wie solche, die in den Fugen zwischen Wänden, Decken und/oder Böden definiert werden, angeordnet werden können. Die Formbeutel werden leer in dem Loch oder in der Lücke plat ziert, und ein fließfähiges Brandschutzmaterial wird in den Formbeutel eingebracht und dehnt dadurch den Beutel aus, so dass der Raum in dem Loch oder der Lücke ausgefüllt wird, und das fließfähige Brandschutzmaterial wird dann in dem Raum oder in der Lücke aushärten gelassen, um eine starke thermische Barriere zu ergeben. Der Begriff "Brandsperre" bezieht sich hier allgemein auf Materialien, die von feuerhemmender oder feuerfester Beschaffenheit sein sollen, und eine detaillierte Liste von beispielhaften Brandsperre- oder Feuerschutzmaterialien wird in den folgenden Paragraphen geliefert.
Wie in 1 gezeigt, tritt ein "Wandkopf"-Fugenraum zwischen dem oberen Ende einer vertikalen Wand und einer Decke auf (STAND DER TECHNIK). In dieser Zeichnung ist die Wand hergestellt, indem eine horizontale Metallschiene 12 oder Laufschiene an einer geriffelten (ausgekehlten) Metalldecke 10 befestigt wird, die senkrecht zu der Wand (12) verlaufend gezeigt wird. Die Decke 10 hat geriffelte Bereiche 10B, die etwas niedriger sind als der obere Deckenbereich 10A, und dadurch wird ein Fugenhohlraum 16 zwischen dem oberen Deckenbereich 10A und dem oberen Ende der Wand definiert, welches in diesem Fall die horizontale Schiene 12 ist. Metallpfosten 14 werden an der horizontalen Schiene 12 befestigt und mit dem Boden unterhalb verbunden. Wie in 2 gezeigt, werden Gipswandplatten 18 auf jeder Seite der Pfosten 14 angebracht, um die Wandanordnung zu vervollständigen (STAND DER TECHNIK), und üblicherweise werden zwischen den Kopfenden der Gipswandbauplatte 18 und der horizontalen Schiene 12 Lücken 20 gelassen, um Bewegung der Wandplatten 18 zu ermöglichen.
Wie in 3 gezeigt, wird eine beispielhafte erfindungsgemäße thermische Barriere 1 hergestellt, indem ein leerer thermischer Barrierenformbeutel 30 auf die horizontale Schiene 12 angeordnet oder angeklebt wird, bevor die Schiene 12 an der Deckenfläche 10B befestigt oder anderweitig gegenüber dieser räumlich fixiert wird. Nachdem vertikale Pfosten und Gipsplatten unter der horizontalen Schiene 12 installiert worden sind, um eine Wand aufzubauen (die in diesem Fall senkrecht in Bezug auf die Ausrichtung der geriffelten Metalldecke 10 ausgerichtet ist), kann dann fließfähiges Brandschutzmaterial 32 in den Formbeutel 30 eingebracht werden, um den Fugenraum 16 zwischen der geriffelten Metalldecke 10 und oberhalb der Struktur der zusammengesetzten Wand 14 zu füllen. Bevorzugt hat der thermische Barrierenformbeutel 30 einen Bereich 33, der sich bis unter die Kopfenden der Gipswandplatten 18 auf jeder Seite der Wand (12/14/18) erstreckt, um die exponierte Lücke 20 neben der horizontalen Schiene 12 zu schützen, so dass Hitze und Rauch nicht im oberen Bereich, der nicht von der Gipswandbauplatte 18 bedeckt ist, durch die Wand dringen.
Bevorzugt wird ein Abstandsmaterial (z.B. ein elastisch komprimierbarer Streifen eines Schaums (STYROFOAM-Typ), Schaumgummi, expandiertes Polystyrol, Mineralwolle, Luftballon usw.) an den Ecklücken 20 eingefügt, um einen Raum für zyklische Bewegung der Wandplatten 18 zu lassen, wenn das fließfähige Brandschutzmaterial 32 ausgehärtet wird.
Wie in 4 gezeigt, kann eine andere beispielhafte erfindungsgemäße thermische Barriere 1 hergestellt werden, wenn die geriffelte Metalldecke 10 in derselben Richtung wie die Metallpfostenwand 14 ausgerichtet ist. In diesem Fall wird ein Barriereformbeutel 30 zwischen dem horizontalen Schienenelement 12 und der Deckenfläche 10B angeordnet, wobei Längskanten des Beutels (33) sich auf jeder Seite der Fuge zwischen der Wand und Decke nach außen erstrecken, bevor das horizontale Schienenelement 12 an der Deckenfläche 10B befestigt (oder anderweitig daran angeordnet) wird. Während in diesem Fall daher kein Fugenhohlraum auf dem Kopfende der Wand auftritt (weil die zwischen den Deckenflächen 10A und 10B definierten Zwischenräume auf jeder Seite der Wand auftreten), machen die Ecklücken 20, die üblicherweise am Kopfende der Gipswandbauplatte 18 gelassen werden, das sich horizontal erstreckende Schienenelement 12 schutzlos gegen Feuer. Daher wird ein fließfähiges Brandschutzmaterial 32 in den Formbeutel 30 eingebracht, so dass eine thermische Brandschutzbarriere entlang der Fuge über den Ecklücken 20 am Kopfende der Gipsplatten 18 ausgeformt wird. Es ist wiederum bevorzugt, dass ein Abstandsmaterial (Schaum oder Mineralwollstreifen) in die Lückenräume 20 eingefügt wird, um Bewegung der Platten 18 zu ermöglichen.
In einem beispielhaften erfindungsgemäßen Verfahren wird daher ein thermischer Barriereformbeutel 30 in die Fuge zwischen zwei Strukturen, wie Wand und Decke, eingefügt und ein fließfähiges Brandschutzmaterial in den Beutel 30 eingebracht, um den Beutel 30 von einer leeren Form zu einer an den Raum zwischen den oder um die zwei Strukturen herum angepassten Form auszudehnen, und das Brandschutzmaterial in dem Beutel 30 aushärten gelassen, wodurch eine thermische Barriere 1 gebildet wird.
Die erfindungsgemäßen thermischen Barrieren werden vor allem zur Verwendung in Fugenanordnungen (z.B. Boden-zu-Boden-Fugensystemen, Wand-zu-Wand-Fugensystemen, Boden-zu-Wand-Fugensystemen und Wandkopf-Fugensystemen) ebenso wie in "Durchbruchs"-Löchern (z.B. Durchlässe, in denen sich Rohre, Drähte, Kabel, Kabelschächte, elektrische Konsolen, Messgeräte und andere Leitungen oder Geräte befinden) vorgesehen.
Wie in 3 und 4 gezeigt, wird der positionierte Formbeutel 30 mit einem fließfähigen Brandschutzmaterial 32 gefüllt, wie einer hydratisierbaren zementartigen Aufschlämmung, das geeignet ist, in dem Beutel 30 auszuhärten. Der Formbeutel 30 oder die Beutel sollten dem eingebrachten fließfähigen Brandschutzmaterial 32 ermöglichen, die Löcher oder Lückenräume komplett zu füllen und dadurch eine wirksame Barriere gegen das Durchdringen von Hitze und Rauch zu ergeben. Obwohl 3 und 4 eine Anwendung zur Versiegelung einer zwischen und/oder entlang zweier Strukturen definierten Lücke darstellen, versteht es sich, dass beispielhafte Verfahren und Beutelvorrichtungen zum Füllen oder anderweitigen Schutz von unterschiedlich großen und unterschiedlich geformten Löchern in einer Struktur oder den Fugenlücken zwischen zwei oder mehr Strukturen verwendet werden können. Zwei oder mehr Beutel 30 können in großen Löchern oder Fugenräumen zusammen verwendet werden, wie durch überlappende Enden von Beuteln, Stapeln der Beutel oder Aneinandergrenzen von zwei oder mehr Beuteln in einer End-zu-End-Konfiguration.
Beispielhafte erfindungsgemäße Formbeutel 30 können als einteilige "Schläuche" oder Hülsen hergestellt werden, die gesiegelt oder anderweitig an den Enden verschlossen werden können, um einen Behälter zu bilden. Insbesondere werden die Beutel 30 hergestellt, indem zwei oder mehr Lagen oder Folien miteinander heißgesiegelt, vernäht, verklebt oder verschweißt werden. Die Folien oder Lagen können aus verschiedenen Materialien hergestellt werden. Z.B. können Kunststofflagen mit verschiedenen (Young'schen) Elastizitätsmodulen verwendet werden. Z.B. kann eine hoch elastische Polymerfolie verwendet werden, um dem Beutel zu ermöglichen, sich in den Raum eines Lochs oder eines Hohlraums auszudehnen.
Wie in 5 gezeigt, kann ein anderer beispielhafter erfindungsgemäßer thermischer Barrierenformbeutel 30 unter Verwendung von zwei getrennten Lagen oder Folien 30A und 30B hergestellt werden. Die als 30A bezeichnete beispielhafte Lagen- der Folienkomponente, die in diesem Fall zur Unterstützung der Ausdehnung des Formbeutels 30 in die Fugenhohlräume (in 1–3 als 16 bezeichnet) vorgesehen ist, umfasst eine oder mehrere durch Faltung des Materials hergestellte Falten 34. Die gefaltete obere Lage oder Folie 30A wird dann an die Bo denlage oder Folie 30B gesäumt (wie durch Schweißen oder Nähen), um den Formbeutel 30 zu erhalten. Bevorzugt hat die obere Folie 30A ein oder mehrere Luftentweichungslöcher 36, um Luft aus dem Beutel 30 entweichen zu lassen, wenn fließfähiges Brandschutzmaterial eingebracht wird. Ein beispielhafter verschließbarer Einlass 38 ist im oberen Teil von 5 dargestellt, welcher dazu vorgesehen ist, dass das fließfähige Brandschutzmaterial in den Beutel eingebracht werden kann, wenn der Beutel in dem Loch oder in der Fuge positioniert ist.
Anstelle von "Falten" (pleats) (wie bei 34 in 5 gezeigt), die eine Reihe von im Wesentlichen einheitlichen Faltungen sind, die sich von einer Längskante des Beutels zu der gegenüberliegenden Kante erstrecken, kann ein anderer beispielhafter erfindungsgemäßer Formbeutel 30 alternativ Kräuselungen oder Kräuselfalten haben, um eine Ausdehnung zu ermöglichen, wenn der Beutel gefüllt wird. Die Begriffe "Kräuselung" (crimps) und "Kräuselfalten" (crinkles) beziehen sich hier auf Faltungen, die im Wesentlichen unregelmäßig sind, insofern als sie zufällig angeordnet sind, aber bevorzugt im Allgemeinen in eine Richtung ausgerichtet sind. In einer der in 5 bei 34 gezeigten Reihe von Falten ähnlichen Weise können Kräuselungen und Kräuselfalten in einer in Bezug auf die Länge des Beutels 30 im Wesentlichen senkrechten Richtung ausgerichtet sein. Dadurch kann sich der beispielhafte Formbeutel beim Füllen mit einem fließfähigen Brandschutzmaterial ausdehnen, um einen "Wandkopf"-Fugenhohlraum zwischen der Wand und der geriffelten Metalldecke (wie in 5 gezeigt) auszufüllen. Es ist bevorzugt, dass die Kräuselungen oder Kräuselfalten sich von einer Kante des Beutels zu einer anderen gegenüberliegenden Kante erstrecken (wie die in 5 gezeigte Reihe von Falten 34), obwohl dies abhängig von den Ausdehnungsfähigkeiten des gewünschten Beutels nicht notwendig sein muss.
Die Größe und Anzahl der Falten oder Kräuselungen oder Kräuselfalten pro laufendem Zoll der Beutellänge hängt natürlich von der Höhe oder von dem Volumen des Lochs oder Hohlraums, der gefüllt werden soll, ebenso wie von der Breite und/oder dem Volumen des Beutels selbst ab. Je größer das zu füllende Loch oder der zu füllende Fugenhohlraum ist, desto mehr Falten, Kräuselungen und/oder Kräuselfalten werden in dem Beutel benötigt, damit sich der Beutel ausdehnen kann, um das Loch oder den Fugenhohlraum auszufüllen.
Für einen "Wandkopf"-Fugenhohlraum, der zwischen einer Wand und einer senkrecht ausgerichteten geriffelten Metalldecke gebildet wird (siehe z.B. 3), sollte die obere Lage eines Beutels ausreichend große und/oder ausreichend viele Falten, Kräuselungen oder Kräuselfalten haben, damit sich die obere Beutelseite auf 150–250% ihrer ursprünglichen Größe ausdehnen oder vergrößern kann, wenn der Beutel mit Brandschutzmaterial gefüllt wird.
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform können die Formbeutel Falten, Kräuselungen oder Kräuselfalten verwenden, die, ähnlich wie Duschhauben mit integralen elastischen Bänder, die zur Beibehaltung einer kompakten Form beitragen, an elastischen Streifen befestigt sind. Z.B. können ein oder mehrere elastische Streifen oder Bänder in gestrecktem Zustand längs an eine 20 Fuß-Lage genäht werden; wenn die Spannung von den elastischen Streifen oder Bändern losgelassen wird, verkürzt sich die Bahn in ihrer Länge von 20 Fuß auf 10 oder 12 Fuß (abhängig davon, wie sehr der elastische Streifen gedehnt worden war), wodurch die Bahn Falten, Faltungen oder Kräuselfalten erhält, die sich dann ausdehnen können, wenn aus der Bahn der Formbeutel gebildet wird. Bevorzugt werden mindestens zwei elastische Streifen der Länge nach auf der oberen Bahn 30A des Formbeutels im Allgemeinen parallel in Bezug auf die sich längs erstreckenden Kanten des Beutels verwendet.
Die Funktion des elastischen Materials ist es, den Formbeutel als eine relativ kompakte bahnähnliche Struktur zu erhalten, und dadurch die Positionierung des Beutels in einem Loch um ein Rohr oder in einem Wandkopffugenhohlraum (zwischen der horizontalen Schiene und der geriffelten Metalldecke) zu erleichtern, aber das elastische Material ermöglicht den Falten, Faltungen oder Kräuselfalten in dem Beutelmaterial, sich in das Loch oder den Fugenhohlraum auszudehnen, wenn das Brandschutzmaterial in den Beutel gepumpt wird.
Als ein weiteres Beispiel kann ein elastischer Streifen oder ein elastisches Band sich der Länge nach senkrecht zu der Richtung der Falten und/oder Kräuselfalten befinden oder kreuzweise parallel zu der Richtung der Falten und/oder Kräuselfalten ausgerichtet sein.
Es kann bevorzugt sein, eine Reihe von Falten anstelle von kleineren Kräuselfalten oder Kräuselungen in Kunststoffbahnmaterialien zu verwenden, weil die Falten größere Schmelznahtfestigkeit entlang den äußeren Kanten des Beutels, wie in 5 gezeigt, ermöglichen. Allerdings können Kräuselungen (oder Kräuselfalten) beträchtliche Vorteile ergeben, wenn sie in aus Papier oder Krepppapier, wie bei dem zur Herstellung von Kreppband verwendeten Papierstreifenunterlagen, hergestellten Beuteln verwendet werden. Solches Papier ist üblicherweise mit einem elastomeren Latex imprägniert und gewellt (oder gekräuselt), so dass es sich strecken und an nicht flache Oberflächen anpassen kann. Es wird daher angenommen, dass das zur Herstellung von Kreppband verwendete Latex imprägnierte und gekräuselte (oder Krepp-)Papier zur Herstellung von Bahnkomponenten für Formbeutel verwendet werden kann, die eine abbindefähige zementartige Aufschlämmung unter Druck ohne wesentliche Undichtigkeit aufnehmen und sich um mindestens 150% seiner ursprünglichen Länge oder Breite ausdehnen können, um sich an ein Loch oder einen Fugenhohlraum anzupassen.
In weiteren beispielhaften Ausführungsformen kann die untere Bahn oder Folie 30B des Formbeutels, wie in 5 gezeigt, aus Material mit höherem Elastizätsmodul im Vergleich zu der oberen Bahn oder dem oberen Film 30A hergestellt sein. Ein Grund zur Verwendung eines stärkeren und steiferen Materials für die Bodenfolie 30B ist, dass dies besser zur Befestigung von einem oder mehreren verschließbaren Einlässen 38 geeignet sein kann. Ein anderer Grund ist, dass die Unterseite 30B genügend steif sein kann, um einen Falz oder einen Bogen um die in 2–4 gezeigten Ecklücken 20 zu erhalten. In weiteren beispielhaften Ausführungsformen kann ein Flashmaterial, wie eine steife Kunststoff- oder Metallbahn, mit Ecken, die entsprechend den Ecklücken 20 gebogen sind, um so dem Gewicht des Beutels 30 und des Brandschutzmaterials 32 zu widerstehen, an der Unterseite 30B befestigt werden, wenn der Beutel 30 auf der Wand installiert wird.
Wie in 6 gezeigt, hat ein anderer beispielhafter erfindungsgemäßer thermischer Barriereformbeutel 30 mindestens 2 Einlässe 38 zur Einbringung von fließfähigem Brandschutzmaterial in den Beutel 30, während der Beutel sich in einem Loch oder einer Fuge befindet. Vorzugsweise sind die Einlässe 38 entlang beider Längskanten des Beutels 30 (entweder oberen oder unteren Bahnen oder Folien), so dass wenn der Beutel auf einer Wand in einer "Wandkopf"-Fugenanordnung installiert wird, ein Installateur ein fließfähiges Brandschutzmaterial in den Beutel von jeder beliebigen Seite der Wand einbringen kann.
Beispielhafte zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung vorgesehene fließfähige Brandschutz- oder Feuerschutzmaterialien 32 sind bevorzugt von der Art, die geeignet ist, in den Beutel 30 gepumpt zu werden, und bevorzugt geeignet, in dem Beutel auszuhärten oder hart zu werden. Die Begriffe "Brandsperre" oder "Feuerschutz" können hier synonym verwendet werden, um sich auf Materialien zu beziehen, die die Ausbreitung eines Feuers verhindern oder minimieren. Der Begriff "fließfähig" bezeichnet und beinhaltet hier sowohl trockene als auch flüssige Materialien, und bezieht sich bevorzugt auf Materialien, die unter positivem Druck durch einen Schlauch gepumpt werden können. Zum Beispiel können trockene fließfähige Brandschutzmaterialien Fasern, wie Mineralwollfasern, expandierter Vermiculit, expandierter Perlit, zerkleinertes expandiertes Polystyrol, Tongranulate oder -sprühgranulate (prills) und dergleichen, gegebenenfalls mit einem Bindemittel, wie einem Latex, einem Zement und/oder einer Gipsaufschlämmung, sein. Beispielhafte flüssige fließfähige Brandschutzmaterialien können hydratisierbare zementartige Materialien, wie nachstehend weiter erklärt, ebenso wie synthetische Polymere (z.B. Polyurethan, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid) sein, die bevorzugt anorganische Füllstoffe (z.B. Sand, Ton) enthalten, um die Entflammbarkeit zu vermindern.
Der Begriff "hydratisierbares zementartiges" Material bezieht sich hier auf Material, das mindestens ein zementartiges Bindemittel enthält, das auszuhärten beginnt, wenn es mit Wasser gemischt wird. Solche Bindemittel können Portland-Zement, Zement für Bauzwecke oder Mörtelzement, Gips, Stuckgips, gebrannter Gips, alaunhaltiger Zement, Puzzolan-Zement, Magnesiumoxichlorid, Magnesiumoxisulfat, Calciumsilicat-Hemihydrat, sowie Materialien wie Kalkstein, hydratisierter Kalk, Flugasche, Hochofenschlacke und poröse Kieselsäure sein. Die hydratisierbaren zementartigen Materialien können zusätzlich gegebenenfalls feine Zuschläge (z.B. Sand), grobe Zuschläge (z.B. gebrochenen Stein, Kies, Kohleflocken [carbon flakes]), oder andere Füllstoffe enthalten. Weitere beispielhafte zementartige Materialien können gegebenenfalls zusätzlich zu dem ze mentartigen Bindemittel ein intumeszentes Material, wie nachstehend weiter erklärt werden wird, enthalten.
Bevorzugte zementartige Materialien enthalten pumpfähige Zement- und/oder Gipsaufschlämmungen der Art, die jetzt in der Sprühapplikations-Feuerschutzindustrie verwendet wird. Portland-Zementaufschlämmungen, gegebenenfalls mit Gips, sind besonders bevorzugt, andere geeignete Feuerschutzzusammensetzungen werden in US-Patent 4,699,822 von Shu; US-Patent 4,751,024 von Shu; US-Patent 4,904,503 von Conroy, Hilton, Korenberg; US-Patent 4,934,596 von Driscoll, Hilton; US-Patent 5,352,490 von Hilton, Korenberg; US-Patent 5,340,612 und 5,401,538 von Perito; US-Patent 5,556,576 von Berneburg, Freitas, Pisaturo; und US-Patent 6,162,288 von Kindt, Hilton, Perito offenbart. Solche zementartigen Aufschlämmungen sind pumpbar, weil sie üblicherweise in konventionellen Sprühanwendungen verwendet werden, und würden es ermöglichen, die thermischen Barrierenformbeutel 30 schnell zu füllen. während solche Formulierungen die Verwendung von Fasern, Aggregaten und Füllstoffen beinhalten können, würden diese in der vorliegenden Erfindung optional werden, weil primär der Formbeutel 30 als das Mittel zur Aufrechterhaltung der Integrität und Form der zementartigen Aufschlämmung dienen würde, bis diese aushärtet.
Beispielhafte hydratisierbare zemenartige Materialien, die als fließfähige Brandschutzmaterialien 32 in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, können ferner ein oder mehrere Zumischungen oder Additive, wie Abbindebeschleuniger, Abbindeverzögerer, Wasserverminderer (einschließlich starker Weichmacher und Fluiditätsverstärkungsmittel), Fließmodifizierer, Luftporenbildner, Pigmente oder Färbungsmittel, poröse Aggregate (z.B. zerkleinertes expandiertes Polystyrol, expandiertes Vermiculit, Perlit usw.), Fasern, rheopektische Mittel (z.B. körnigen Attapulgit, Sepiolit oder Mischungen davon), Tenside oder andere Zumischungen wie konventionell in der Technik bekannt, enthalten.
Beispielhafte fließfähige Brandschutzmaterialien 32 können auch intumeszente Zusammensetzungen enthalten, die in der Feuerschutztechnik bekannt sind. Bei Einwirkung von Feuer, Hitze oder Flammen dehnen sich solche intumeszenten Zusammensetzungen, wie ihr Name impliziert, in ihrer Dicke beträchtlich aus, um eine isolierende Schicht aus Kohle und Kohleschaum zu bilden.
Zahlreiche Patente und Veröffentlichungen haben intumeszente Zusammensetzungen offenbart, die ein oder mehrere polymere Materialien in Kombination mit Phosphat enthaltenden Materialien und carbonifizierenden oder Kohlenstoff ergebenden Materialien enthalten, und solche in der Technik bekannten Zusammensetzungen, werden zur Verwendung als fließfähige Brandschutzmaterialien 30 der vorliegenden Erfindung für geeignet gehalten. Siehe z.B. US-Patent 3,513,114 von Hahn et al.; US-Patent 5,487,946 von McGinniss et al.; US-Patent 5,591,791 von Deogon; US-Patent 5,723,515 von Gottfried; internationales Patent WO 94/17142 (PCT/US94/00643) von Buckingham; und internationales Patent WO 98/04639 (PCT/US96/12568) von Janci. In dem auf Monsanto übertragenen US-Patent 3,513,114, offenbarten Hahn et al. intumeszente Zusammensetzungen, die eine wässrige Dispersion einer Polyvinylacetat-enthaltenden Emulsion, einen Lösemittelweichmacher und carbonifizierende Ammoniumphosphate umfassen. In US-Patent 5,723,515 von Gottfried wurde gelehrt, ein Elastizitätsmittel wie Vermiculit, Perlit, Elastomere und Acrylsäuren einzubringen, um die Beständigkeit der intumeszenten Beschichtung gegen Brechen und Schrumpfen zu erhöhen und das Sprühen zu erleichtern.
Eine andere intumeszente Zusammensetzung, die als erfindungsgemäßes fließfähiges Brandschutzmaterial 32 geeignet ist, wird in der internationalen Patentanmeldung von Lawrence L. Kuo et al., PCT/US00/18887, offenbart. Diese Zusammensetzung umfasst: eine Komponenteneinheit zur Bereitstellung einer Kohle und eines Kohlenschaums; ein polymeres Bindemittel in Emulsionsform, das geeignet ist, eine Folie zu bilden, wenn die Zusammensetzung trocknen gelassen wurde; einen Rissverhinderungsmittel mit insgesamt 3 bis 6 Kohlenstoffatomen und einem Siedepunkt im Bereich von 75 bis 175°C, wobei das Rissverhinderungsmittel durch die Strukturformel R²-O-CH₂-C(R¹)H-O-R³ wiedergegeben wird, wobei R¹ = -H oder -CH₃ ist; und R² und R³ unabhängig -H, -R⁴ oder -COCH₃ umfassen, wobei R⁴ eine C₁-C₃-Alkylgruppe umfasst. Ein bevorzugtes Rissverhinderungsmittel von Kuo et al. umfasst Alkoxyglycolether, Alkoxyglycolacetat, Alkoxyglycoletheracetat oder Mischungen davon. Eine beispielhafte Tensideinheit umfasst einen nicht ionischen Alkylarylpolyetheralkohol mit allgemeiner Formel R-Ø-(OCH₂CH₂)_xOH, wobei R eine C₄-C₈-Alkylgrupe (am meisten bevorzugt eine verzweigte Octylgruppe) ist, Ø eine Phenylengruppe darstellt und "x" eine ganze Zahl, bevorzugt im Bereich von 15–100, darstellt. Bevorzugte Tensideinheiten können ferner ein Dispergiermittel, wie eine Polyacrylsäure oder deren Salze (z.B. Natriumpolyacrylat) oder Derivate, umfassen.
Andere beispielhafte intumeszente Materialien sind mit Schwefel- oder Salpetersäuren imprägnierte Graphitflocken. Zu anorganischen Materialflocken, die zur Exfoliation bei Erhitzen geeignet sind, gehören Vermiculit und Perlit.
Intumeszente Materialien können in Kombination mit anderen fließfähigen Brandschutzmaterialien 32, wie Portland-Zement und/oder Gips enthaltenden Aufschlämmungen, in der Erfindung verwendet werden. Zum Beispiel wurde in US 5,395,571 von Symons eine Kombination offenbart, die Gips und Duroplastharz beinhaltet. Somit kann eine Zusammensetzung durch die Kombination von (a) einem anorganischen Basismaterial, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Calciumsulfathemihydrat, Magnesiumoxichlorid, Magnesiumoxisulfat und einem hydraulischen Zement; (b) einem duroplastischen Harz, welches in Wasser mischbar, löslich oder dispergierbar ist; (c) einer geeigneten Menge eines Katalysators für das duroplastische Harz; (d) Wasser in einer ausreichenden Menge, um das anorganische Basismaterial mit dem in den anderen Komponenten vorhandenen Wasser zu rehydratisieren; (e) gegebenenfalls einem Weichmacher wie Melaminformaldehydkondensat; (f) gegebenenfalls Polyvinylalkohol; (g) gegebenenfalls einem Verzögerer zur Verzögerung der Abbindezeit des anorganischen Basismaterials; (h) gegebenenfalls einem faserförmigen Verstärkungsmaterial; und (i) einem Schaum oder einem schaumbildenden Mittel hergestellt werden. Somit kann ein beispielhaftes erfindungsgemäßes fließfähiges Brandschutzmaterial eine hydraulische zementartige Aufschlämmung umfassen, die einen Anteil (z.B. 1–90%) bezogen auf das Gewicht an einem Polymer, Harz und/oder intumeszenten Material, wie allgemein in der Technik bekannt, enthält.
Beispielhafte erfindungsgemäße fließfähige Brandschutzmaterialien 32, wie hydratisierbare zementartige Aufschlämmungen, sollten bevorzugt Biozidmittel zur Bekämpfung des Wachstums von Schimmel, Pilzen und Bakterien enthalten. Diese können in fester Pulverform oder flüssiger Form bereitgestellt werden. Materialien, die für lange Zeitdauern feucht bleiben, können anfällig für Schimmelbildung sein, und daher sollten Schimmelverhinderer bevorzugt in das fließfähige Brandschutzmaterial eingebracht werden, besonders wenn es ein wässriges Medium wie eine zementartige Aufschlämmung ist. Zu wirksamen Schimmelverhinderungsadditiven gehören Zinkdimethyldithiocarbamat; 1,3-Benzoldicarbonitril; 2,3,5,6-Tetrachlorthiabendazol; 5-Chlor-2-methyl-4-isothiazolin-3-on und 2-Methyl-4-isothiazolin-3-on; 2,3,5,6-1,3-Di(hydroxymethyl)-5,5-dimethylhydantion oder Diiodmethyl-p-tolylsulfon. Allgemeinere Biozide wie Natriumhypochlorit oder Natrium-orthophenylphenat-tetrahydrat inhibieren Bakterien ebenso wie Schimmel. Für einige Anwendungen ist es wichtig, ein Biozid mit minimaler Toxizität für Menschen zu verwenden.
Weitere beispielhafte fließfähige Brandschutzmaterialien 32 können Superabsorberpolymere, entweder allein oder in Kombination mit z.B. hydratisierbarer zementartiger Aufschlämmung enthalten. Ein Superabsorberpolymer ist allgemein ein quervernetztes, hydrophiles Polymer, das Wasser binden kann und daher ein gewisses Maß an Feuer- oder thermischem Barrierenschutz liefern kann. Beispiele für Superabsorbermaterialien sind hydrolisierte Maleinanhydridpolymere und -copolymere einschließlich Copoylmeren mit Vinylethern, Styrolen, Ethylen und anderen Olefinen, Polyvinylpyrrolidon, sulfoniertem Polystyrol, Polysulfethylacrylat, Poly-(2-hydroxyethylacrylat), Polyacrylamid, Poly(acrylsäure) und Alkalimetallsalzen davon, Poly(acrylsäurealkalimetallsalzen), stärkemodifizierte Polyacrylsäure und Alkalimetallsalze davon, Poly(stärkemodifizierte Acrylsäurealkalimetallsalze), hydrolisiertes Polyacrylnitril und Alkalimetallsalze davon, Poly(hydrolisiertes Polyacrylnitrilalkalimetallsalz), Poly(vinylalkoholacrylsäure-Alkalimetallsalz), Salze davon und Mischungen davon. Zu anderen Möglichkeiten für Superabsorbermaterialien gehören Poly(acrylsäurealkalimetallsalz) wie Poly(natriumacrylat), Polyhydroxyalkylacrylate und -methacrylate, Polyvinyllactame, Polyvinylalkohole, Polyoxyalkylene, natürliche oder synthetisch modifizierte Polysaccharide, Proteine, Alginate, Xanthangummi, Guargummi und Zellulosen. Andere Beispiele sind monovalente und polyvalente anorganische und organische Salze der vorangehenden Polymere, die saure oder basische funktionelle Gruppen enthalten. Alkalimetallsalze sind für säurefunktionale Polymere bevorzugt.
Beispielhafte erfindungsgemäße Formbeutel 30 sollten wie zuvor erwähnt genügend flexibel sein, um Bequemlichkeit bei der Po sitionierung des leeren Beutels in Öffnungen oder Lücken verschiedener Größen und Formen und Größenausdehnung beim Einbringen des hydratisierbaren zementartigen Materials zu ermöglichen, wobei der Formbeutel sich an mindestens einen Teil oder die Gesamtheit des Fugenraums oder der Öffnung anpasst. Bevorzugt kann der Beutel in Rollenform versandt werden, so dass er bequem während der Installation in Position ausgerollt werden kann.
Das Formbeutelmaterial sollte stark genug sein, um das Füllen mit einer zementartigen Aufschlämmung unter Druck zu ermöglichen und die Aufschlämmung festzuhalten, bis sie aushärtet. Da es die Funktion des zementartigen Materials nach dem Aushärten ist, eine Barriere gegen Hitze und Feuer zu bieten, ist es für das Formbeutelmaterial selbst nicht notwendig, feuerhemmend zu sein, und es wäre für das Beutelmaterial zu erwarten, dass es bei Einwirkung von Feuer brennt oder sogar verbrennt.
Wenn der Formbeutel 30 aus einem luftundurchlässigen Material wie einer Kunststofffolie, Papier, Wachspapier oder imprägniertem gewebtem oder Vliesmaterial (z.B. imprägniertem Spinnvliespolyolefin wie TYVEK^®-Ummantelungsmaterial) hergestellt wird, sollte der Beutel bevorzugt ein oder mehrere Luftentweichungslöcher 36 oder Schlitze haben, um Luft entweichen zu lassen, wenn der Beutel 30 mit einem fließfähigen Brandschutzmaterial 32 gefüllt wird. Die Löcher sollten allerdings klein genug sein, damit das Auslaufen von fließfähigem Brandschutzmaterial 32 minimal ist. Die Löcher sollten sich bevorzugt auf der obersten Seite befinden (z.B. bei 30B wie in 5 gezeigt), weil Luft durch den Druck des ankommenden fließfähigen Brandschutzmaterials 32 in dem Formbeutel 30 nach oben gedrückt wird. Während es möglich sein kann, den Formbeutel 30 zunächst dicht genug aufzurollen, um die Luft zu vertreiben, ist es wahrscheinlich, dass schon der einfache Vorgang des Ausrollens des Beutels Luft hineinbringt und es daher ratsam macht, Luftentweichungslöcher in dem Beutel bereitzustellen. Die Größe der Entweichungslöcher 36 oder Schlitze ebenso wie ihre Verteilung und ihr Abstand an dem Beutel wird natürlich von einer Vielzahl von Faktoren abhängen, einschließlich der Art des in den Beutel eingebrachten Brandschutzmaterials, der Dehnbarkeit des Beutelmaterials und anderer Faktoren.
Beispielhafte thermische Barriereformbeutel 30 können aus einem breiten Auswahl an Materialien gemacht werden, wie Papier, Wachspapier, beschichtetem Papier, Baumwolle, Jute, Kunststofffolie, Filz, gewebtem Gewebe, Vliesgewebe (z.B. imprägniertem Spinnvliespolyolefin ähnlich dem Material, das in einigen Versandumschlägen verwendet wird), oder einer Kombination davon. Kunststofffolienmaterialien, und insbesondere Thermoplaste wie Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polyester oder Mischungen davon, sind relativ preiswert und wären zur Verwendung für die von den Erfindern vorgesehenen Anwendungen günstig. Bevorzugte Beutel können aus Kombinationen von Nylon und Polyethylen (z.B. HDPE, LDPE, LLDPE), wie einer Polyethylen/Nylon/Polyethylen Schichtkonfiguration, aufgebaut werden von der angenommen wird, dass sie eine wünschenswerte Kombination von Festigkeit mit der Fähigkeit zur Bildung starker heißgeschweißter Nähte bietet. Außerdem sollte das Kunststofffolienmaterial vorzugsweise vollständig oder teilweise transparent sein, damit die Installateure und Prüfer visuell feststellen können, ob der Formbeutel ordnungsgemäß mit dem fließfähigen Brandschutzmaterial 32 gefüllt ist.
Andere beispielhafte thermische Barriereformbeutel, die eine im Allgemeinen längliche Form zur Einbringung in ausgedehnte Fugenräume haben, haben bevorzugt Markierungen oder andere Indizien, die als Indikatoren dienen, um dem Installateur bei der Ausrichtung der Platzierung des Beutels in der Fuge (z.B. der horizontalen Schiene 12 auf dem Kopf der Wand) zu helfen.
Zum Beispiel können Formbeutel 30 ein oder mehrere sich längs entlang des Beutels erstreckende Linien, wie auf der Oberfläche, die als Boden des über dem horizontalen Schienenelement 12 einer Wand positionierten Beutels vorgesehen ist, haben, die als Leitfaden zur korrekten Positionierung des Beutels auf einer Wand dienen. Andere beispielhafte Beutel 30 können parallele Nähte oder Faltungen oder Kanten in dem Beutel haben, die den Kanten des Kopfes der Wand (die üblicherweise etwa 2 bis 6 Zoll dick ist, wenn sie aus Gipsplatte an Metallpfosten hergestellt ist, und etwa 8 Zoll dick ist, wenn sie aus Mörtelblöcken hergestellt ist) entsprechen.
In weiteren beispielhaften Ausführungsformen kann ein Formbeutel 30 unter Verwendung von Klebemitteln oder Befestigungsmitteln an der horizontalen Schiene 12 als eine einteilige Anordnung befestigt sein.
Beispielhafte thermische Barriereformbeutel 30 können Wand(seiten)dicken im Bereich von 0,1 mils bis 60 mils oder mehr, abhängig von der Festigkeit des verwendeten Folien- oder Bahnmaterials oder der Zahl der verwendeten Folien oder Bahnen haben. Die Formbeutel können eine längliche Schlauchform umfassen, die an entgegengesetzten Enden durch Klebstoff, Heißsiegeln, Nähen, Klammern, Festbinden (unter Verwendung von Schnur oder Draht) oder anderen bekannten Mitteln dicht verschlossen ist. Die Beutel können durch Umfalten einer Bahn oder Folie und Siegelung entlang den äußeren Rändern unter Bildung einer Beutelumhüllung hergestellt werden; oder der Beutel kann durch Zusammensiegelung zweier getrennter Bahnen oder Folien unter Bildung des Beutels erhalten werden. Beispielhafte erfindungsgemäße Formbeutel 20 können daher eine "Kissenform" haben, die zur sich längs erstreckenden Füllung in ausgedehnten Fugenräumen, wie den oben diskutierten "Wandkopf"-Fugenanordnungen und "Randbarrieren"-Anordnungen, geeig net sind. Erfindungsgemäße Formbeutel können aus einer Schicht oder zwei oder mehr Schichten hergestellt werden.
Beispielhafte Formbeutel 30 können mit Gewebe oder Netzen verstärkte Kunststofffolien, ähnlich den zur Aufnahme von Fleischknochen verwendeten Beuteln, umfassen. Solche Beutel sind in der Nahrungsmittelverpackungsindustrie wohlbekannt und bieten vermutlich erhöhte Festigkeit, die für die vorliegenden Zwecke geeignet ist. Zum Beispiel kann ein Polypropylenbeutel mit Glasfasernetz verstärkt sein, was die Dehnbarkeit des Beutels vermindert.
Wie in 7 gezeigt, verwendet ein beispielhafter Einlass 38 ein Laschenelement 40, das elastisch in einer geschlossenen Position gegen die Öffnung 39 in dem Beutelmaterial vorgespannt ist. Die Lasche 40 kann zu dem Zweck, elastisch in einer geschlossenen Position vorgespannt zu sein, ein elastomeres oder thermoplastisches Material enthalten, das teilweise an der inneren Oberfläche des Beutels 30 befestigt ist, wie durch Kleben, Heißschmelzkleben, Vernähen oder Schmelzsiegelung. Bevorzugt ist die Größe und Form des Einlasses 38 so ausgewählt, dass sie einem Schlauch, einem Rohr oder einer Düse (nicht gezeigt) entspricht, die zur Überführung eines fließfähigen Brandschutzmaterials 32 (z.B. flüssige hydratisierbare zementähnliche Aufschlämmung) in den Beutel 30 (durch die Richtung des Pfeils "B" gezeigt) verwendet wird. In dieser speziellen beispielhaften Einlasslaschenausführung 28 könnte der Druck des fließfähigen Brandschutzmaterials 32 in dem Beutel 30 zum Vorspannen der Lasche 40 in eine verschließende Position (durch die Richtung des Pfeils "C" gezeigt) gegen die innere Wand des Formbeutels 30 verwendet werden. Installateure würden in der Lage sein, weiteres fließfähiges Brandschutzmaterial 32 durch die Einlassöffnung 38 in den Beutel einzubringen; und somit ist das Ventil 38/40 bevorzugt verschließbar, und mindestens ein Einlass 38 würde entlang beiden Längskanten des Formbeutels 30 positioniert werden, so dass, wenn der Beutel 30 in korrekter Ausrichtung auf einer vertikalen Wand positioniert ist, wobei beide Längskanten auf beiden Seiten der Wand herunterhängen, die Einlassöffnungen 38 für Arbeiter von beiden Seiten der Wand bequem zugänglich sind. In noch weiteren beispielhaften Ausführungsformen können die Einlassventile 38 sich zur Mitte entlang einer oder beiden sich längs erstreckenden Kanten des Formbeutels 30 hin befinden, um die Wegstrecke für das in den Beutel einzubringende fließfähige Brandschutzmaterial zu minimieren und die Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, dass der Formraum in dem Beutel soweit wie möglich ausgefüllt wird, ohne Lufträume in dem Loch oder Fuge, in die der Beutel positioniert wird, zurückzulassen.
In einem anderen beispielhaften Einlass kann eine Schraubdeckelanordnung ähnlich den Plastikdeckeln auf Orangensaft- oder Milchkartons mit Giebelspitzen (z.B. vom Wachspappentyp) verwendet werden. Es ist auch möglich, Schraubdeckelanordnungen mit einem Richtungsventil (z.B. Gummilasche, wie in 7 gezeigt) zu verwenden. Noch weitere beispielhafte Ventile können Kugelventile beinhalten, in denen eine Kugel zwischen einer geschlossenen Position und einer offenen Position gedreht wird, wodurch Einlass und Auslass durch einen durch die Kugel verlaufenden Kanal verbunden werden. Andere beispielhafte Ventile können ein kugelartiges Ventil enthalten, in dem sich ein Siegel bewegt, um gegen eine "Vulkan"-artige Öffnung zu drücken. Weitere beispielhafte Ventile können Rückschlagventile einschließen, bei denen eine Lasche oder ein anderes Verschlusselement, das sich an einer Basis über der Einlassöffnung befindet, in eine offene Ventilposition bewegt werden kann, wenn das fließfähige Brandschutzmaterial 30 in den Formbeutel eingebracht wird, und dann durch ein Vorspannungsmittel, wie eine Feder, ein Scharnier oder ein Verbindungselement, das die Lasche oder das Verschlusselement mit der Basis verbindet, in eine geschlossene Ventilposition bewegt wird.
Wie in 8 gezeigt, können beispielhafte Einlassventile als Teil der gesäumten Kanten 31 der Beutel 30 (z.B. verbindet die Naht 31 ansonsten die Seiten 30A und 30B) in Form von Schläuchen oder Stutzen 42 eingebaut werden, die geeignet sind, fließfähiges Brandschutzmaterial in den Beutel 30 (dessen Fließrichtung durch den Pfeil "D" angezeigt wird) zu überführen, und auch geeignet sind, in einer geschlossenen Position durch den Druck des fließfähigen Brandschutzmaterials in dem Beutel (der durch das fließfähige Material 32 ausgeübte Druck zum Schließen des Ventils wird durch die mit "E" bezeichneten Pfeile angezeigt) verschlossen zu werden. Der Schlauch oder der Stutzen 42 können mit dem Beutel 30 an der Naht unter Verwendung eines Klebstoffs, Schmelzsiegelung oder anderer bekannter Mittel verbunden werden; und können sich für eine beliebige gewünschte Länge nach außen und jenseits des Formbeutels 30 erstrecken. Die Verwendung langer Schläuche 42 kann in hohen Wandkopffugenanordnungen nützlich sein, die sich 7 Fuß oder mehr oberhalb des Bodenniveaus befinden, weil es, wie durch die Verwendung von verlängerten Schläuchen oder Stutzenn 42, die von auf der Wand positionierten Beuteln herunterhängen, möglich wäre, fließfähiges Brandschutzmaterial 32 in die Formbeutel einzubringen, ohne eine Leiter hinaufsteigen zu müssen. Nach dem Füllen kann der Schlauch oder Stutzen 42 unter Verwendung von Schnur, Gummiband, Klammern oder anderen geeigneten Mitteln unterhalb des Wandkopfs abgebunden oder abgeschnürt, wieder geöffnet und wieder verschlossen werden.
Beispielhafte Verfahren und Ausführungsformen der Erfindung können die Verwendung von Formbeuteln beinhalten, die zunächst keine Einlassöffnungen oder Verschlussvorrichtungen haben, weil diese am Anwendungsort an dem Beutel installiert werden können. In diesem Zusammenhang illustrieren 8A und 8B beispielhafte Verfahren zur Anbringung eines Schlauchstutzens 42 an einen Formbeutel 30. Wie in 8A gezeigt, wird ein Schlitz 60 in den Beutel (bei 30 teilweise gezeigt) geschnitten, dessen Größe der Breite des Schlauchs 42 entspricht, der durch den Schlitz 60 in den Beutel 30 geschoben und an das Beutelwandmaterial 30 heißgesäumt 62 oder geklebt wird. Zu diesem Zweck sind Heißsiegelvorrichtungen, die netz- oder batteriebetrieben sind, erhältlich. Vor der Heißsiegelung ist es ratsam, einen Pappstreifen oder einen anderen isolierenden Streifen in den Schlauchstutzen 42 zu schieben, so dass er nicht selbst heißgesiegelt und dadurch für die vorliegenden Zwecke unbrauchbar gemacht wird. Es ist bevorzugt, eine ausreichende Länge des Stutzens 42 in das Innere des Beutels 30 einzubringen, so dass, wenn der Beutel mit Brandschutzmaterial gespeist wird, die eingeführte Länge des Stutzens kollabiert wird, um das eingespeiste Material zurückzuhalten. Der Teil des Schlauchstutzens 42 außerhalb des Beutels kann eine beliebige Länge haben und kann gebunden oder anderweitig abgeschnürt werden, um einen weiteren Verschlussschutz zu bieten.
Wie in 8 gezeigt, wird ein Schlauchstutzen 42 durch einen Einschnitt 60 in die Wand oder durch eine Naht des Beutels 30 eingeführt und klebend an den Beutel 30 unter Verwendung eines klebenden Bandes oder Streifens 64 gesiegelt. Zum Beispiel werden zwei klebende Bänder oder Streifen 64 gezeigt, die auf beiden Seiten des Schlauchstutzens 42 kleben und auch so positioniert sind, dass sie gegen die Wand oder die Naht um den Einschnitt 60 in dem Beutel 30 kleben. Die exponierte Klebeseite 65 der Bänder oder Streifen 64 können durch eine abziehbare Bahn (z.B. gewachstes oder silikonisiertes Papier oder Kunststofffolie) geschützt werden, die unmittelbar vor der Anbringung des Bandes/Streifens 64 um den Beuteleinschnitt 60 entfernt werden kann.
Es ist vorgesehen, dass die erfindungsgemäßen Formbeutel als Teile von Barriereeinheiten verwendet werden können. Eine beispielhafte Einheit würde Formbeutel, wie die quergefalteten hier beschriebenen Beutel, aufgerollt auf einer Massenrolle umfassen. Der Anwender würde die gewünschte Länge des Beutels abschneiden und beide Enden wo nötig unter Verwendung von Heißsäumen oder Klebeband zum Verschließen des Beutels säumen. Der Anwender kann Schnitte für Einlassöffnungen machen und, wo gewünscht, die zuvor genannten Schlauchstutzen (42) vor, während oder nach der Installation des Formbeutels in der Wandkopffuge, Randbarrierenwandfuge oder anderen Öffnung anbringen.
Wie in 9 gezeigt, kann eine beispielhafte erfindungsgemäße thermische Barriere 1 verwendet werden, um ein oder mehrere Lücken oder Hohlräume in der zwischen einer geriffelten Metalldecke 10 und einer Metallpfostenanordnung definierten "Wandkopf"-Fuge zu füllen. Der Formbeutel wird zwischen der horizontalen Schiene 12 positioniert, bevor die Schiene 12 an der Unterseite 10B der Decke 10 (z.B. unter Verwendung von Schrauben oder anderen Befestigungsmitteln) befestigt wird. Die Metallpfosten 14 werden dann zwischen der Schiene 12 und dem Boden (nicht gezeigt) installiert, und ein oder mehrere Gipswandplatten werden an einer oder beiden Seiten der Schienen/Pfosten-Anordnung (12/14/18) befestigt. Bevorzugt wird ein Abstandsstreifen 21 (z.B. Mineralwolle oder geschäumtes Polystyrol oder ein anderes komprimierbares Material) eingefügt, um die Lücke am Kopf der Wandplatten 18 zu schützen. Ein fließfähiges Brandschutzmaterial wird dann durch einen Einlass 38, der sich bevorzugt entlang einer Längskante des Beutels 30 befindet, in den Beutel 30 eingebracht. Bevorzugt hat der Beutel eine Reihe von Falten 34, die es dem Beutel ermöglichen, sich beim Füllen mit dem fließfähigen Brandschutzmaterial auszudehnen. Das fließfähige Brandschutzmaterial sollte sich unter Druck entlang der Längskanten des Beutels (mit 33 bezeichnet) bewegen, die auf beiden Seiten der Wandanordnung (12/14/18) überhängen, und sollte bevorzugt die Fugenhohlräume zwischen dem Kopf der Wand (12) und der obersten Deckenober fläche 10A ausfüllen und ebenso den Beutel über den Eckfugen 20 oberhalb der Wandplatten 18 füllen.
Wie in 10 gezeigt, können ein erfindungsgemäßer thermischer Barrierenformbeutel 30 und ein erfindungsgemäßes Verfahren verwendet werden, um eine thermische Barriere in einer sogenannten "Randanordnung" in der Fuge zwischen einer vertikalen Wand 44 und einem Boden 46 zu installieren. In dieser Situation ist es bevorzugt, einen Abstandshalter 21 zu verwenden, der ein mit Luft gefüllter Kunststoffbeutel oder ein Bündel oder Stapel von Mineralwolle, bevorzugt eingehüllt in eine Manschette oder eine Hülle, oder ein anderer elastisch komprimierbarer Gegenstand sein kann. Der Abstandshalter 21 kann am Boden 46 unter Verwendung bekannter Mittel angeklebt oder anderweitig befestigt werden. Der Formbeutel 30 kann an der Wand 44, unter Verwendung von Nägeln oder Schrauben entlang der oberen Kante oder Naht 31 des Beutels, unter Verwendung einer Schraube, Nagel, Reißnagel oder Klebstoff (wie im baulichen Wasserschutz verwendet) oder anderen bekannten Mitteln befestigt werden. Bevorzugt hat der Formbeutel ein oder mehrere Einlässe 38, wie Schraubverschlüsse, die sich im oberen Teil des Beutels befinden. Die Einlässe 38 können auch zum Zweck des Entweichens von restlicher Luft in dem Beutel während des des Füllens mit einem fließfähigen Brandschutzmaterial 32 verwendet werden. Bevorzugt erstreckt sich ein Teil des Beutels über die Lücke zwischen dem Boden 46 und der Wand 44 und liegt auf einem Teil des Bodens 46, ohne an dem Boden befestigt oder fixiert zu sein, um nicht eine Bewegung des Bodens oder der Wand zu behindern.
In weiteren beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsformen kann ein thermischer Barrierenformbeutel zwei oder mehrere Kammern umfassen oder alternativ zwei oder mehr miteinander verbundene Beutel umfassen, um zu ermöglichen, dass in einen Beutel (oder eine Kammer) eingebrachtes fließfähiges Brandschutzmaterial in einen zweiten Beutel (oder eine zweite Kammer) fließt. Wie in 11 gezeigt, kann ein beispielhafter thermischer Barrierenbeutel 1 aus einer Vielzahl von Beuteln und Kammern zusammengesetzt sein, die sich längs in der Randfuge zwischen Boden und Wand erstrecken (oder seitwärts gedreht könnte dies eine Darstellung einer Decke und Wand sein). Beutelgefäße sind miteinander durch eine Vielzahl von Verbindungslöchern oder Leitungen, wie mit 48 bezeichnet, verbunden. Zum Beispiel könnten schlauchartige Kunststoffbeutel miteinander periodisch entlang ihrer Länge, wie durch Verwendung von Schmelzsiegelung oder Durchführungen, an Löchern 48 verbunden sein, damit fließfähiges Brandschutzmaterial von einer Beutelumhüllung zu einer anderen fließen kann. Die Beutelvorrichtung 20 ist bevorzugt klebend oder durch mechanische Befestigungsmittel an der Wand 44 angebracht.
Beispielhafte erfindungsgemäße thermische Barrierenformbeutel 30 können gegebenenfalls eine druckempfindliche Klebeschicht, Dichtungen oder andere Mittel haben, um zu ermöglichen, dass der Beutel an eine Wand, Decke, Boden oder andere Gebäude- oder Fahrzeugstruktur geklebt oder mechanisch befestigt wird. Zum Beispiel kann die Unterseite 30B des in 5 gezeigten Beutels 30 mit einem doppelseitigen, mit einer entfernbaren Bahn bedeckten Band ausgestattet sein, damit die Beutelvorrichtung 30 an der horizontalen Schiene 12 angeklebt werden kann, bevor diese, wie in 3 und 4 dargestellt, an der Decke befestigt oder angeordnet wird.
Zusätzlich zur Nützlichkeit bei der Bildung von Barrieren in "Wandkopf"-Fugen und "Randbarrieren"-Fugen können die erfindungsgemäßen thermischen Barrieren und Verfahren auch mit guten Vorteilen zum Schutz von "Durchbruchs"-Öffnungen, wie "ringförmigen" (annular) Räumen, in denen sich Kabel, Kabelkanäle, Rohre, Drähte oder elektrische Konsolen befinden, ver wendet werden. In einem beispielhaften erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Öffnung in einer Gebäudestruktur (z.B. Wand, Boden oder Decke), die in der Öffnung ein Kabel, einen Kanal, ein Rohr, einen Draht oder eine elektrische Konsole enthält und einen ringförmigen oder anderweitig teilweise verstopften Raum in dieser Öffnung definiert, bereitgestellt; in den Raum ein thermischer Barriereformbeutel eingefügt; und, wie oben beschrieben, in den Formbeutel ein fließfähiges Brandschutzmaterial eingebracht. Infolgedessen bläht sich der Beutel auf und bildet eine Versiegelung in der Öffnung, um eine Barriere für beide Seiten der Wand, Decke oder Bodenöffnung zu liefern. In Fällen, in denen die Leitung oder elektrische Konsole nicht physisch in Kontakt mit der umgebenden Wand, Decke oder Boden steht, ist der Raum in der die Leitung oder elektrische Konsole umgebenden Öffnung gänzlich ringförmig (d.h. er umgibt die Leitung), und dieser ringförmige Raum kann z.B. gefüllt werden, indem ein Formbeutel mindestens einmal um die Leitung gewickelt wird. Wenn die Leitung ein Plastikrohr oder plastikummantelter Draht oder Kabel ist, ist es bevorzugt, ein intumeszentes Material in dem Formbeutel oder außerhalb des Beutels, aber die Leitung umgebend, zu verwenden, so dass wenn die Leitung (z.B. Kunststoffrohr, Kabelmantel) während des Feuers schmilzt, das intumeszente Material sich unter dem Einfluss der Hitze ausdehnen kann, um den von dem geschmolzenen Kunststoff zurückgelassenen Raum auszufüllen.
Wenn sie in einem Loch oder Fugenraum einer Gebäudestruktur installiert werden, sind die in situ geformten erfindungsgemäßen thermischen Barrieren eng an die Form der das Loch oder den Fugenraum umgebenden/definierenden Struktur oder Strukturen angepasst. Es ist vorgesehen, dass bevorzugte erfindungsgemäße thermische Barrieren, wenn sie in Fugenanordnungen installiert werden, geeignet sind, Feuerbeständigkeitstests und Schlauchstrahltests in Übereinstimmung mit dem "UL Standard for Safety for Tests for Fire Resistance of Building Joint Sy stems, UL 2079", 3. Auflage vom 31. Juli 1988 (Underwriters Laboratories, Inc., Northbrook, Illinois) zu bestehen. Feuerbeständigkeitstests gemäß UL 2079 beinhalten, einen Probenabschnitt einer Fugenanordnung einem Testbrennofen auszusetzen. Genauer gesagt wird die Fugenanordnung mit einer isolierenden Dichtung zwischen der Fugenanordnung und dem Brennofen gegen den Brennofen gesiegelt (UL 2079). Die repräsentative Fugenanordnung kann z.B. eine thermische Barriere sein, die in einer Wandkopffuge mit einer oder mehreren Gipsplatten auf beiden Seiten von Metallpfosten zur Simulation einer Wand (typischerweise 2,5 bis 8 Zoll oder mehr in der Gesamtdicke) und einer geriffelten Metallplatte zur Simulation einer Deckenfläche (wie oben beschrieben) installiert ist. Eine Seite der thermischen Barriere in der Fuge würde der Hitze des Brennofens in Übereinstimmung mit einer Standard-Zeit-Temperatur-Kurve (ASTM E119) ausgesetzt werden. Diese Zeit-Temperatur-Kurve hat charakteristische Punkte wie folgt:
50–90°F (10–32°C) bei 0 Minuten
1000°F (538°C) bei 5 Minuten
1300°F (704°C) bei 10 Minuten
1550°F (843°C) bei 30 Minuten
1700°F (927°C) bei 1 Stunde
1850°F (1010°C) bei 2 Stunden
Ein oder mehrere Thermoelemente werden an der thermischen Barriere auf ihrer "kühlen" Seite (d.h. der nicht exponierten Seite der Fuge im Gegensatz zu der, die dem Ofen ausgesetzt ist) installiert, und die Temperatur des Thermoelementes wird überwacht. Der Test wird dann durchgeführt, bis ein Versagen beobachtet wird. Versagen kann festgestellt werden, indem ein Baumwolltupfer (100 × 100 × 19 mm) 30 Sekunden lang direkt über den beobachteten Riss oder das beobachtete Loch in dem Fugensystem etwa 25 mm von der verletzten Oberfläche gehalten wird. Wenn sich die Baumwolle innerhalb dieser Zeitdauer ent zündet (Glühen oder Flammen), dann ist ein Integritätsversagen erreicht. Alternativ wird davon gesprochen, dass ein Versagen erreicht ist, wenn die Temperatur des Thermoelements um mindestens 325°F über die Starttemperatur gestiegen ist. Entsprechend haben die beispielhaften erfindungsgemäßen thermischen Barrieren (in situ oder in anderen Worten in dem Fugenraum hergestellt) die Fähigkeit, einem Versagen für eine minimale Zeitdauer von mindestens 60 Minuten und bevorzugt für mindestens 120 Minuten zu widerstehen, wenn sie gemäß dem oben zusammengefassten Feuerbeständigkeitstest in Übereinstimmung mit UL2079 getestet werden.
Andere bevorzugte beispielhafte erfindungsgemäße thermische Barrieren sollten die Fähigkeit haben, eine Barrierenintegrität aufrechtzuerhalten, wenn sie dem Schlauchstrahltest (hose stream test) unterzogen werden, der auch in UL 2079 beschrieben ist. Zum Beispiel wird ein Wandkopffugensystem dem oben beschriebenen Feuerbeständigkeitstest für eine Zeitdauer von nicht mehr als sechzig (60) Minuten unterzogen, und dann wird innerhalb von zehn (10) Minuten danach die Fugenanordnung einem Wasserstrahl ausgesetzt, der durch einen 2,5 Zoll (64 mm) Schlauch herangeführt und durch eine National Standard Playpipe von entsprechender Größe ausgestoßen wird, die mit einer 1-1/8 Zoll (29 mm) Auslassdüse mit Standardkegel und glattem Bohrungsmuster ohne eine Schulter an der Öffnung ausgestattet ist. Der Wasserdruck und die Dauer der Anwendung ist in der nachfolgenden Tabelle spezifiziert:
Tabelle 1 (Druck und Dauer des Schlauchstrahltests)
Entsprechend sollten (im Fugenraum hergestellte) bevorzugte erfindungsgemäße thermische Barrieren nach der Anwendung des zuvor genannten Feuerbeständigkeitstests in der Lage sein, den Schlauchstrahltest in Übereinstimmung mit UL 2079 zu bestehen. In anderen Worten, die thermischen Barrieren sollten die Fähigkeit zeigen, der Verdrängung aus dem Fugenraum durch Wasserdruck aus einem Schlauch für eine bestimmte Zeitdauer, wie oben in der Tabelle im Hinblick auf die maßgebliche Feuerratenzeit pro Stunde angegeben, zu widerstehen. Die Düsenöffnung hat 20 Fuß (6,1 m) vom Zentrum der exponierten Oberfläche des Fugensystems entfernt zu sein, wenn die Düse so angeordnet ist, dass ihre Achse senkrecht auf die Oberfläche des Fugensystems steht, wenn sie auf das Zentrum gerichtet ist. Wenn die Düse nicht so angeordnet werden kann, soll sie sich auf einer Linie befinden, die nicht mehr als 30° von der senkrecht auf das Zentrum des Fugensystems stehenden Linie abweicht. Wenn sie so angebracht ist, soll ihr Abstand vom Zentrum des Fugensystems in einem Maß entsprechend 1 Fuß (305 mm) für jede 30° Abweichung von der Senkrechten weniger als 20 Fuß (6,1 m) betragen (UL 2079).
12–14 sind Querschnittsaufsichten weiterer beispielhafter Formbeutelbarrierenanordnungen, die am Kopf einer Wand installiert sind und sich unter einer geriffelten Metalldecke (nicht gezeigt) befinden.
Wie in 12 dargestellt, kann der Formbeutel 30 über einem Auflagestreifen 50 positioniert oder an diesen angeklebt sein, der den Beutel 30 so tragen kann, dass, wenn der Beutel 30 gefüllt ist, dieser sich über die Gipswandplatten 18 hinaus erstreckt und ihnen Raum gibt, sich (auf Grund von periodischen Temperaturwechseln) nach oben in Richtung des Beutels 30 auszudehnen. Der Auflagestreifen 50 kann aus einem beliebigen starren Material aufgebaut werden, wie z.B. einer gewellten Kunststofflage, bevorzugt einer mit Wellen, die senkrecht in Bezug auf die Länge des Beutels ausgerichtet sind. Entsprechend umfasst ein weiteres beispielhaftes erfindungsgemäßes Verfahren, einen länglichen Auflagestreifen 30 an einer horizontalen Schiene anzubringen, bevor die Schiene an der Decke angebracht wird. Der Auflagestreifen 30 kann eine Klebeschicht auf einer oder beiden Seiten haben, um die Befestigung des Beutels 30 und/oder des horizontalen Schienenelements 12 zu ermöglichen und ebenso ihre korrekte Positionierung relativ zueinander und zu der Schiene 12 während der Installation aufrechtzuerhalten.
12 illustriert auch die Verwendung von Dichtungsbändern (sealing ribbons) 52, um ein Barrieresiegel zwischen den unteren Bereichen 30 (oder "Ohren") des Formbeutels 30 und den Gipsplatten 18 sicherzustellen. Diese Dichtungsbänder 52 können aus Bändern hergestellt werden, die ein Streifenmaterial und eine Klebeschicht aufweisen, damit die Bänder 52 eng an den unteren Teilen 33 des Beutels 30 und den Gipsplatten 80 anhaften können. Diese Bänder 52 verhindern, dass Hitze und Rauch durch Räume zwischen den Platten 18, dem horizontalen Schienenelement 12, den Auflagestreifen 50 und/oder dem Formbeutel 30 durchtreten. Die Bänder 52 können aus derselben Art von Materialien aufgebaut werden, die wie oben beschrieben zur Herstellung des Beutels 30 verwendet werden. Zur Befestigung der Bänder 52 an dem Beutel 30 und den Gipsplatten 18 verwendete Klebstoffe sind bevorzugt so ausgewählt, dass sie einem Abbau bei hohen Temperaturen widerstehen (z.B. solche, die zwischen 200–425°F klebrig werden, aber nicht abgebaut werden). Wenn die Bänder 52 am nach außen gewandten Teil des Beutels 30 angebracht sind, d.h. auf einer Beuteloberfläche, die von der Gipsplattenseite weg weist), dann sollte bevorzugt ein gefaltetes oder gesondertes Material zwischen den entsprechenden Befestigungspunkten an dem Beutel 30 und der Gipsplatte 18 verwendet werden, um zyklischen Bewegungen (der Wand und der Gipsplatten 18) Rechnung zu tragen. Dies ist wahrscheinlich nicht nötig in Situationen, in denen die Bänder 52 auf einer Oberfläche der unteren Beutelbereiche 33, die direkt der Gipsplatte 18 zugewandt sind, installiert werden. Alternativ kann man ein elastomeres Material zwischen die unteren Beutelbereiche 33 und die Gipsplatten 18 sprühen, um einen vergleichbaren Dichtungszweck zu erreichen.
Entsprechend umfassen weitere beispielhafte erfindungsgemäße Verfahren, eine Barriere in einem Loch oder einem Fugenhohlraum wie oben beschrieben zu schaffen, und umfassen ferner, ein Band an dem Beutel und mindestens einer Gebäudestruktur, wie der Wand (Gipsplatte), die an den Beutel angrenzt, anzubringen, um so eine weitere Barriere gegen Durchtritt von Feuer und/oder Rauch zu liefern.
In noch einer weiteren, in 13 dargestellten Ausführungsform, kann eine Auskleidungsbahn 54 zwischen den Beutel 30 und Auflagestreifen 50 (z.B. oben auf den Streifen 50) angeordnet und herabhängen gelassen werden, wobei gegenüberliegende Kanten 54A und 54B der Auskleidungsbahn sich zwischen der hori zontalen Schiene 12 und Gipsplatten 18 befinden. Die Auskleidungsbahn 54 dient dazu, einen zusätzlichen Schutz gegen Durchtritt von Hitze oder Rauch am oberen Ende der Wand zu bieten. Alternativ kann, wie in 14 gezeigt, eine Auskleidungsbahn 54 zwischen die horizontale Schiene 12 und Auflagestreifen 50 angeordnet werden, um dasselbe Ziel zu erreichen, und wäre für Situationen geeignet, in denen der Auflagestreifen 50 an dem Beutel 30 vorbefestigt ist. Es ist vorgesehen, dass in weiteren Ausführungsformen der Formbeutel 30, Auflagestreifen 50 und Auskleidungsbahn 54 aneinander befestigt werden können, bevor sie neben der horizontalen Schiene 12 angeordnet oder an dieser befestigt werden.
Die Auskleidungsbahn 54, ebenso wie Auflagestreifen 50, können aus demselben Material wie der Formbeutel 30 hergestellt werden. In weiteren beispielhaften Ausführungsformen können diese alle (Bahn 54, Streifen 50 und Beutel 30) auch aus Kohlefaser, feuerfester Keramikfaser, Glasfaser, Calciumsilicatfaser, Mineralwolle, kaschierten Glasfaserbögen, Papier/Glasfaserböden oder ähnlichen Materialien, bevorzugt von hoch temperaturbeständiger Beschaffenheit, aufgebaut werden.
Die vorliegende Erfindung stellt auch eine Barrierenanordnung zur Verfügung, wofür in 13 und 14 Beispiele dargestellt sind. Eine solche beispielhafte Barrierenanordnung würde mindestens einen Barrierenformbeutel 30, mindestens eine Auskleidungsbahn 54 und/oder mindestens einen Auflagestreifen 50 umfassen. In weiteren beispielhaften Barrierenanordnungen kann die Auskleidungsbahn 54, wie in 13 gezeigt, zwischen und an den Beutel 30 und Auflagestreifen 50 vorbefestigt sein; oder weiter bevorzugt, kann der Auflagestreifen 50, wie in 14 gezeigt, zwischen dem Beutel 30 und Auflagestreifen 50 vorbefestigt sein. Eine optionale Klebeschicht (nicht gezeigt) kann an dem Auflagestreifen 50 und/oder der Auskleidungsbahn 54 vorbefestigt sein, um die Herstellung oder Installation der in 13 und 14 dargestellten beispielhaften Barriereanordnungen zu erleichtern.
Wenn eine Auskleidungsbahn 54 verwendet wird (z.B. 13 und 14), ist es möglich, dass der Formbeutel 30 verwendet werden kann, ohne dass die Notwendigkeit für herunterhängende Laschen 33 (oder "Hundeohren") besteht, um die Fuge am Kopf der Trockenwandplatten 18, wo diese die horizontale Schiene 12 treffen, zu schützen. Wenn allerdings die Laschen oder herunterhängenden Überhänge 33 nicht verwendet werden, wäre es bevorzugt, Mineralwolle oder anderes schützendes Material in die kleine Lücke auf den Trockenwandplatten 18 zu packen, um weiteren Schutz gegen Strömung (head) und Feuer zu bieten (und auch um zyklische Bewegungen der Platten 18 zu ermöglichen).
Ein noch weiterer beispielhafter erfindungsgemäßer Formbeutel wird in der in 15 dargestellten Querschnitts(diagonal)ansicht gezeigt. Der Formbeutel 30 wird unter Verwendung einer oberen Lage 30A, die bevorzugt dadurch gebildet wird, dass ein elastisches Streifenmaterial 35 in einem gestreckten Zustand an die Lage 30A gesäumt, geklebt, schmelzgebunden oder anderweitiges angebracht wird, um Faltungen, Falten oder Kräuselungen zu ergeben (um Ausdehnung des Beutels 30 zu ermöglichen, wenn fließfähiges Brandschutzmaterial eingebracht wird); und einer Bodenlage 30B aufgebaut. Die obere Lage 30A und untere Lage 30B können aneinander an Kantennähten unter Verwendung von Klebstoff, Nähen, Schmelzbinden oder anderen bekannten Mitteln zusammenhängen.
Wie in 15 gezeigt, wird eine innere Ausdehnungsbegrenzungsstruktur 31 verwendet, um die Form des Beutels 30 zu steuern, wenn fließfähiges Brandschutzmaterial in den Beutel eingebracht wird. Wie in der in 16 dargestellten perspektivischen Teilansicht klarer zu sehen ist, kann eine beispielhafte innere Ausdehnungsbegrenzungsstruktur 31 einen Streifen oder "Band" (ribbon) von Material mit sich längs erstreckenden, gegenüberliegenden parallele Kanten umfassen, das an das Material der Bodenlage 30B angehängt, geschweißt, genäht oder anderweitig angebracht ist. Die innere Ausdehnungsbegrenzungsstruktur 31 erleichtert, wenn fließfähiges Brandschutzmaterial in den Beutel eingebracht wird, die Formgebung der nach unten hängenden Laschen 33 oder "Hundeohren", die zum Schutz der horizontalen Schiene in einer Wandkopffugenanordnung verwendet werden. Ventil 38 wird am Boden der Laschen 33 gezeigt, um fließfähiges Brandschutzmaterial in den Beutel 30 einzubringen. Die innere Ausdehnungsbegrenzungsstruktur 31 sollte bevorzugt Perforationen oder, wie in 16 klarer gezeigt, große Öffnungen 31B (z.B. 1–3 cm) haben, um dem Brandschutzmaterial zu ermöglichen, von den Laschenbereichen 33 in den Rest des Formbeutels 30 zu fließen.
In weiteren beispielhaften Ausführungsformen kann die Größe der Bereiche der inneren Ausdehnungsbegrenzungsstruktur 31, die sich zwischen den Öffnungen 31B befinden, so ausgewählt werden, dass sie reißen oder zerreißen, wenn ein bestimmter Druck (hervorgerufen durch das Einbringen von fließfähigem Brandschutzmaterial in den Beutel 30) erreicht wird. In anderen Worten, der Bereich der inneren Ausdehnungsbegrenzungsstruktur 31, der sich zwischen den Öffnungen 31B und den gesäumten oder angebrachten Bereichen, an denen die Struktur 31 die Bodenlage 30B kontaktiert, befindet, kann im Hinblick auf Größe oder Wandstärke so ausgewählt werden, dass er bricht oder auseinanderreißt, wenn ein vorher bestimmter Druck in dem Beutel erreicht wird. Somit beinhalten z.B. weitere beispielhafte erfindungsgemäße Beutel und Verfahren, eine Beutelstruktur bereitzustellen, die hörbar und/oder sichtbar (wie durch Bersten eines Teils der Wand der inneren Ausdehnungsbegrenzungsstruktur 31) anzeigt, wenn der Beutel ausreichend gefüllt worden ist. In Fällen, in denen die innere Ausdehnungsbegrenzungsstruktur 31 aus Kunststoff hergestellt ist, kann der Formbeutel sowohl einen sichtbaren als auch hörbaren Hinweis liefern, wenn hoher Druck erreicht ist (was bedeutet, dass der Beutel hinreichend voll ist), weil ein Teil der inneren Ausdehnungsbegrenzungsstruktur 31 einen lautes "knallendes" (popping) oder berstendes Geräusch abgibt und der Beutel folglich eine Auswölbung an der Stelle hat, an der die innere Ausdehnungsbegrenzungsstruktur 31 gerissen oder gebrochen ist.
In noch weiteren beispielhaften erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, Vorrichtungen zu verwenden, die anzeigen, wenn der Formbeutel ausgedehnt ist, um den Fugenraum oder Hohlraum auszufüllen. Zum Beispiel ist es in Wandkopffugenräumen insbesondere wünschenswert zu wissen, ob das Ende eines Formbeutels sich ausreichend ausgedehnt hat, um den Lückenraum in einer geriffelten Decke auszufüllen. Eine Möglichkeit dies sicherzustellen, ohne eine Leiter während der Befüllung des Beutels hinaufsteigen zu müssen, ist, in den Ecken der geriffelten Decke einen elektrischen Schalter anzubringen, der von dem sich ausdehnenden Formbeutel physisch kontaktiert wird, so dass ein Anzeigelicht oder hörbarer Summer aktiviert wird, wodurch angezeigt wird, dass der Beutel den Fugenhohlraum ausgefüllt hat. Der elektrische Schalter kann zwei Drähte umfassen, die zunächst im Abstand voneinander gehalten werden, aber die in Kontakt miteinander bewegt werden und dadurch einen elektrischen Stromkreis schließen, wenn der ausgedehnte Beutel auf sie ausreichend Kraft ausübt, um die Drähte miteinander in Kontakt zu bringen.
In weiteren beispielhaften Ausführungsformen können die oberen Bahnbereiche 30A und unteren Bahnbereiche 30B der Formbeutel an einem Ende des Beutels nicht direkt am Ende des Beutels zusammengesäumt sein, sondern stattdessen an einen optionalen Stirnwandbereich gesäumt sein, der ein oder mehrere Faltungen oder Falten hat, damit sich der Beutel am Ende des Beutels im Volumen ausdehnen kann. Dieses Merkmal ist hilfreich, wenn sich das Ende des Beutels in einem Hohlraum einer geriffelten Metallfläche (d.h. dem Hohlraum, der zwischen dem oberen Deckenbereich und dem Kopf der Wand gebildet wird) befindet, und insbesondere, wenn der Beutel an das Ende eines anderen Beutels in dem Hohlraum anstößt. Somit umfasst ein beispielhafter erfindungsgemäßer Formbarrierenbeutel eine erste Hauptbahn, die an einer zweite Hauptbahn befestigt ist, wobei der Barrierenbeutel mindestens ein Ende hat, an dem die erste und zweite Bahn jeweils an einer Stirnwand angebracht sind, die mindestens eine Falte oder Vielzahl von Kräuselungen hat, um Ausdehnung des Formbarrierenbeutels an dem mindestens einen Ende zu ermöglichen.
17 ist eine Querschnittsansicht eines beispielhaften Verfahrens und einer beispielhaften Barrierenanordnung, wobei ein Formbeutel 30 in einer Schiene 13 mit "U"-Form positioniert wird, die dann gegen eine geriffelte Metalldecke positioniert wird. Die "U"-Form beschränkt die Ausdehnung des Beutels 30 gegen die obere Fläche 10A der geriffelten Metalldecke (16); ermöglicht, dass Brandschutzmaterial 32 unter die untere Fläche 10B der Decke fließt; und verhindert Beeinflussungen zwischen Beutel 30 und Wandplatten 18. Die "U"-förmige Schiene 13 und Schiene 14 bilden zusammen eine "H"-Form.
Die vorhergehende Diskussion und Beispiele werden zur Veranschaulichung gegeben und sollen nicht den Schutzumfang der beanspruchten Erfindung einschränken.

Claims

Brandschutz-Formbeutel (30), der eine aus Kunststofffolie hergestellte erste Oberfläche (30A) und eine aus Kunststofffolie hergestellte zweite Oberfläche (30B) umfasst, die über äußere gegenüberliegende Ränder und gegenüberliegende Enden miteinander verbunden sind, wodurch eine beutelförmige Umhüllung mit einem im Allgemeinen länglichen Schlauchkörper definiert wird, der durch eine Längendimension definiert wird, die größer als eine Breitendimension ist; dadurch gekennzeichnet, dass die erste Oberfläche (30A) des Beutels eine Vielzahl von Falten (34) oder Kräuselungen hat, die sich entlang des im Allgemeinen länglichen Schlauchkörpers erstrecken und senkrecht zu der Längendimension angeordnet sind, die erste Oberfläche ferner eine Vielzahl von Löchern (36) oder Schlitzen zum Entweichen von Luft beim Befüllen des Beutels mit einem fließfähigen Brandschutzmaterial (32) umfasst und die zweite Oberfläche des Beutels mindestens ein Einlassventil (38) zur Einbringung eines fließfähigen Brandschutzmaterials in den Beutel und ferner mindestens ein in geschlossener Position gegen das mindestens eine Einlassventil elastisch vorgespanntes Laschenelement (40) hat, das es erlaubt, Brandschutzmaterial in den Beutel einzubringen und das Einlassventil zu verschließen.
Brandschutz-Formbeutel (30) nach Anspruch 1, der ferner mindestens ein Ende hat, an dem die Oberflächen (30A, 30B) jeweils an einer Stirnwand angebracht sind, die mindestens eine Falte (34) oder Vielzahl von Kräuselungen hat, um die Ausdehnung des Beutels an der mindestens einen Stirnwand zu ermöglichen.
Brandschutz-Formbeutel nach Anspruch 1, der ferner Brandschutz-Material umfasst.
Brandschutz-Formbeutel nach Anspruch 3, bei dem das Brandschutz-Material (32) Portland-Zement, Gips oder eine Mischung davon ist.
Brandschutz-Formbeutel (30) nach Anspruch 4, bei dem das Brandschutz-Material (32) ferner mindestens einen Zusatz ausgewählt aus Abbindebeschleunigern, Abbindeverzögerern, Wasserverminderern, Super-Weichmachern, die Fließfähigkeit verbessernden Mitteln, Viskositätsveränderern, lufteintragenden Mitteln, Pigmenten oder Färbungsmitteln, Zuschlagstoffen, Fasern, rheopexen Mitteln, Tensiden, antibakteriellen Mitteln oder eine Mischung davon umfasst.
Brandschutz-Formbeutel (30) nach Anspruch 3, bei dem das Brandschutz-Material (32) ein intumeszentes Material umfasst.
Brandschutz-Formbeutel (30) nach Anspruch 3, bei dem das Brandschutz-Material (32) ein superabsorbierendes Polymer, ein Trockenmittel, hydratisiertes Silicagel oder eine Mischung davon umfasst.
Brandschutz-Formbeutel (30) nach Anspruch 1, bei dem der Beutel aus transparenter Kunststofffolie hergestellt ist.
Brandschutz-Formbeutel (30) nach Anspruch 1, der ausgehärteten Portland-Zement, Gips oder eine Mischung davon enthält.
Brandschutz-Formbeutel (30) nach Anspruch 1, der eine Vielzahl von Einlassventilen (38) umfasst.
Brandschutz-Formbeutel (30) nach Anspruch 1, der ein Brandschutz-Material (32) enthält.
Brandschutz-Formbeutel (30) nach Anspruch 9, der ferner mindestens einen Zusatz ausgewählt aus Abbindebeschleunigern, Abbindeverzögerern, Wasserverminderern, Super-Weichmachern, die Fließfähigkeit verbessernden Mitteln, Viskositätsveränderern, lufteintragenden Mitteln, Pigmenten oder Färbungsmitteln, Zuschlagstoffen, Fasern, rheopexen Mitteln, Tensiden, antibakteriellen Mitteln oder eine Mischung davon umfasst.
Verfahren zur Bereitstellung einer Brandschutzbarriere, bei dem der Beutel (30) gemäß Anspruch 1 in einen Gebäudehohlraum (16) oder eine Fuge zwischen Decken, Böden oder Wänden eingefügt und ein fließfähiges Brandschutzmaterial (32) in den Brandschutz-Formbeutel nach Anspruch 1 eingebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 13, bei dem der Brandschutz-Formbeutel (30) zwischen einer geriffelten Metalldecke und dem oberen Ende einer Wand angeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 13, bei dem der Brandschutz-Formbeutel sich in einer Wandkopf-Fuge zwischen einer geriffelten Metalldecke (10) und einer Metallpfosten (14)-Anordnung befindet.
Verfahren nach Anspruch 13, bei dem der Brandschutz-Formbeutel (30) in einer Schiene (13) angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 16, bei dem mindestens ein Einlassventil (38) des Brandschutz-Formbeutels (30) in der Mitte zwischen gegenüberliegenden Rändern der zweiten Oberfläche (30B) des Beutels angebracht ist.