DE69412986T2

DE69412986T2 - Verfahren zur Herstellung eines Feuerschutzes auf Siliconbasis und Feuerschutz

Info

Publication number: DE69412986T2
Application number: DE69412986T
Authority: DE
Inventors: Francois F-31500 Toulouse Cros; Jean-Marc F-31240 L'union Martinou; Alain F-31770 Colomiers Porte
Original assignee: Tecalemit Flexibles SA; Airbus Group SAS
Current assignee: Tecalemit Flexibles SA; Airbus Group SAS
Priority date: 1993-12-20
Filing date: 1994-12-12
Publication date: 1999-01-14
Anticipated expiration: 2014-12-13
Also published as: US5571625A; FR2714144A1; DE69412986D1; FR2714144B1; US5716668A; EP0660020A1; EP0660020B1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Feuerschutzes auf Siliconbasis sowie auf den durch die, Anwendung dieses Verfahrens erzielten Feuerschutz.
Bekanntlich weist Silicon feuer- und hitzebeständige Eigenschaften auf. Diese Eigenschaften finden seit langem für den Feuerschutz breite Anwendung. So ist zum Beispiel die Herstellung von vorgefertigten Siliconumhüllungen (Mäntel, Schalen usw.), die anschließend an den zu schützenden Gegenständen angebracht werden, oder die Anwendung von Siliconfarben bekannt, mit denen die Gegenstände überzogen werden. DE-A-24 53 238 beschreibt einen Feuerschutz mit einer Umhüllung auf Siliconbasis, der auf den zu schützenden Gestand aufgebracht und mit einer Umhüllung auf der Basis eines feuerbeständigen Fasermaterials bedeckt wird.
Silicon hat jedoch auf Dauer den Nachteil, daß es unter der Einwirkung von Feuer brüchig, rissig und stückelig wird, so daß sich von den Umhüllungen oder Überzügen Stücke lösen und Abschnitte des zu schützenden Gegenstands freiliegen und nicht gegen Feuer geschützt sind. Dieser Nachteil wird noch verstärkt, wenn die zu schützenden Gegenstände Schwingungen ausgesetzt sind, die die Abtrennung von Stücken des restlichen Schutzes beschleunigen.
Um diesen Nachteil zu beseitigen und den Feuerschutzumhüllungen und -überzügen auf Siliconbasis eine größere mechanische Festigkeit zu verleihen, wurde bereits daran gedacht, in diesen Schutz Faserärmierungen einzubauen. Derartige Armierungen können die Form zufällig verteilter Einzelfasern oder die Form organisierter Fasern, beispielsweise eines Gewebes, haben. Diese Faserarmierungen bestehen jedoch aus feuerbeständigen Fasern, deren Material (Glas, Keramik, Aluminiumoxid usw.) sich von Silicon unterscheidet. Daraus ergibt sich, daß die Fasern unter der Einwirkung von Feuer anders als Silicon (zum Beispiel durch Ausdehnung) reagieren und innerhalb des Schutzes Räume bilden, in denen sich Feuer und heiße Gase ausbreiten können, so daß die Armierungen im Unterschied zum Hauptgegenstand, für den sie vorgesehen sind (Erhöhung der mechanischen Festigkeit), bei einem anhaltenden Feuer zur Zerstückelung der Armierungen beitra gen und/oder diese erhöhen können. Sind die zu schützenden Gegenstände Schwingungen ausgesetzt, verbreiten die Armierungen darüber hinaus die Schwingungen innerhalb des Schutzes und beschleunigen die Zerstückelung.
Außerdem wurde bereits versucht, die Feuerschutzeigenschaften von Silicon durch die Einfügung endothermer Füllstoffe zu erhöhen. Diese endothermen Füllstoffe sind jedoch mehr oder minder infiltrierend, so daß sich das Volumen des Silicons unter der Einwirkung von Feuer erhöht, dieses brüchig wird und die so erzielte erhöhte Feuerbeständigigkeit häufig bei Feuer mit einer Zunähme der Brüchigkeit des Schutzes, einhergeht. Darüber hinaus nehmen derartige endotherme Füllstoffe im allgemeinen viel Wasser auf, so daß sich daraus die Korrosion der zu schützenden Gegenstände, wenn diese aus Metall sind, ergibt.
Ebenso ist zu bemerken, daß der bekannte Feuerschutz in Form eines. Farbanstrichs leicht sogar auf Fertigerzeugnissen aufzutragen ist. Die Dicke des zu erzielenden Farbüberzugs reicht jedoch im allgemeinen nicht aus, einen zufriedenstellenden Feuerschutz zu gewährleisten. Feuerschutzanstriche können also lediglich einen kurzfristigen Schutz bei Bränden von geringer Intensität gewährleisten.
Umgekehrt kann der bekannte Feuerschutz in Form vorgefertigter Umhüllungen jede gewünschte Dicke haben, dagegen können seine Masse und Abmessungen jedoch sehr hoch sein, so daß er an Fertigerzeugnissen, insbesondere wenn es sich dabei um starre Rohrleitungen handelt, häufig schwer anzubringen ist.
Wenn die vorgefertigte Schutzhülle die Form eines Mantels hat, der auf die Rohrleitung aufgezogen und an dieser durch aufgesetzte Klemmschellen befestigt werden muß, muß dieser Schutzmantel einen solchen Innendurchmesser haben, daß er auf die Anschlüsse und Krümmer der Rohrleitung aufgezogen werden kann. Dies bedeutet, daß der Innendurchmesser des Mantels größer als der Außendurchmesser der Rohrleitung sein muß. Die Abmessungen der so ummantelten Rohrleitung können Installationsprobleme mit sich bringen. Außerdem kann es, wenn die Rohrleitung Krümmer hat, was häufig der Fall ist, schwierig, ja sogar unmöglich sein, den Mantel aufzuziehen, wenn die Krümmer sehr dicht beieinanderliegen.
Darüberhinaus können zur Befestigung der Rohrleitung an der Wand aufgrund des Mantels keine Einzel- oder Reihenschellen vorgesehen werden.
Da der Schutzmantel zudem nicht an der Oberfläche der Rohrleitung haftet, wird diese bei Schwingungen durch den Mantel Abrasion ausgesetzt und das Ermüdungsverhalten der Rohrleitung damit nachteilig beeinflußt.
Aber auch wenn die vorgefertigte Schutzhülle die Form eines in Längsrichtung gespaltenen Mantels oder von zwei Halbschalen hat, kann sie nicht an der Rohrleitung haften, so daß sich bei Schwingungen eine Abrasion der Rohrleitung ergibt. Eine derartige Umhüllung ist für Rohrleitungen von komplexer Form oder von veränderlichem Querschnitt zudem schwer herzustellen.
Gegenstand dieser. Erfindung ist die Beseitigung dieser Nachteile.
Dazu ist das Verfahren zur Herstellung eines Feuerschutzes auf Siliconbasis erfindungsgemäß dadurch bemerkenswert, daß:
a) ein zu schützender Gegenstand mit einem pastenförmigen Siliconelastomer ohne Füllstoff, das am Gegenstand haftet, überzogen wird;
b) das Siliconelastomer, mit dem der Gegenstand so überzogen ist, zumindest teilpolymerisiert wird und dann
c) der zumindest teilpolymerisierte Siliconüberzug mit einer feuerbeständigen Faserumhüllung überzogen wird, die nicht am Siliconüberzug haftet.
Der erfindungsgemäße Feuerschutz auf Siliconbasis, wie er in Anspruch 8 definiert ist, umfaßt so:
- einen inneren Siliconüberzug ohne Füllstoff, der pastenförmig aufgetragen und polymerisiert wird und an einem zu schützenden Gegenstand haftet, und
- eine feuerbeständige Faserumhüllung, die sich auf dem inneren Überzug befindet, an dem sie nicht haftet.
Wird der erfindungsgemäße Schutz einer Flamme ausgesetzt, schützt die Faserumhüllung den Siliconüberzug und bewirkt, daß der durch diesen Siliconüberzug unter dem Einfluß der Temperatur gebildete Siliciumdioxidkokon vollständig bleibt und nicht stückelig wird.
Außerdem ist zu bemerken, daß:
- die Zerstückelungstendenz des Silicons, das weder einen endothermen Füllstoff noch eine Armierung enthält, geringer ist und keine Korrosion des zu schützenden Gegenstands zu befürchten ist;
- die Faserumhüllung am Siliconüberzug haftet und dieser sich somit, in der Faserumhüllung ausdehnen kann, ohne in der Umhüllung mechanische Spannungen zu erzeugen;
- der Siliconüberzug nicht am zu schützenden Gegenstand haftet und dadurch keinerlei Gefahr einer Abrasion durch das Silicon besteht und die Wirksamkeit des Schutzes selbst bei einer geringen Silicondicke optimal ist;
- der erfindungsgemäße Feuerschütz an Fertigerzeugnissen unabhängig von ihrer geometrischen Form leicht hergestellt werden kann;
- die Dicke des erfindungsgemäßen Feuerschutzes durch die Pastenform des Elastomers leicht in Abhängigkeit von der gewünschten Schutzwirksamkeit optimiert werden kann; dies betrifft ebenso die Abmessungen und die Masse des Schutzes;
- der Feuerschutz der Erfindung am gesamten oder an einem Teil des zu schützenden Gegenstands hergestellt werden kann.
Das pastenförmige Siliconelastomer kann auf den zu schützenden Gegenstand auf jede geeignete Weise aufgetragen werden. Vorteilhafterweise wird dieses Elastomer jedoch mit einer Spritzpistole aufgebracht. Vorzugsweise erfolgt die nach dem Auftragendes pastenförmigen Siliconelastomers vorgesehene Polymerisation nur teilweise und wird nach der Bildung der Faserumhüllung eine vollständige Polymerisation des Siliconüberzugs vorgenommen, so daß diesem seine optimalen mechanischen Eigenschaften verliehen werden.
Die Faserumhüllung kann zwar auf jede bekannte Weise hergestellt, werden, vorteilhafterweise wird sie jedoch durch spiralförmiges Umwickeln mit einem Flechtband aus feuerbeständigen Fasern (Glas, Aluminiumoxid, Keramik usw.) erzielt.
Um den Halt der Faserumhüllung zu gewährleisten und eine Außenfläche zu erzielen, die an den Befestigungen des Gegenstands an einer Unterlage keine Abrasion bewirkt, kann es vorteilhaft sein, wenn der erfindungsgemäße Schutz darüber hinaus einen polymerisierten Siliconüberzug ohne Füllstoff hat, der die Faserumhüllung zumindest teilweise bedeckt.
Dazu wird die Faserumhüllung nach der Herstellung zumindest, teilweise mit einem Siliconelastomer ohne Füllstoff beispielsweise mit einer Spritzpistole überzogen. In diesem Fall wird das Silicon auf dem zu schützenden Gegenstand vor der Bildung der Faserhülle nur teilpolymerisiert, dann wird nach der Beschichtung der Faserumhüllung mit einem Silicönelastomer ohne Füllstoff eine vollständige Polymerisation des Siliconüberzugs auf dem Gegenstand und des Siliconüberzugs auf der Faserumhüllung durchgeführt.
Die Figuren der beigefügten Zeichnung erleichtern das Verständnis dafür, wie die Erfindung ausgeführt werden kann. In diesen Figuren, sind ähnliche Elemente mit identischen Bezugszahlen bezeichnet.
Fig. 1 ist die Ansicht eines Querschnitts eines Rohrs mit einem erfindungsgemäßen Feuerschutz, wobei der Schnitt der Linie I-I von Fig. 3 entspricht.
Fig. 2 veranschaulicht ebenfalls im Querschnitt eine Herstellungsvariante des in Fig. 1 gezeigten Feuerschutzes.
Fig. 3 ist eine Draufsicht der Feuerbeständigkeitsversuche, denen die Rohre der Fig. 1 oder 2 unterzogen wurden.
Das im Querschnitt in Fig. 1 dargestellte erfindungsgemäße geschützte Rohr 1 hat ein zu schützendes Rohr 2 (zum Beispiel aus Stahl, insbesondere rostfreiem) und einen Feuerschutz 3, 4, 5.
Das zu schützende Rohr 2 hat an seiner Außenfläche einen Siliconüberzug 3 ohne endothermen Füllstoff, der am Rohr 2 haftet.
Der Siliconüberzug 3 ist mit einer Umhüllung 5 aus feuerbeständigen Fasern überzogen. Die Faserumhüllung 5 ist auf dem Siliconüberzug 3 angeordnet, ohne an diesem zu haften. Dies ist in den Fig. 1 und 2 schematisch durch ein Spiel 4 dargestellt.
Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Feuerschutzes 3, 4, 5 wird wie folgt vorgegangen:
a) Die Außenfläche von Rohr 2 wird mit einem Siliconelastomer überzogen, das keinen endothermen Füllstoff enthält und pastenförmig ist. Bei diesem Silicönelastomer kann es sich um das im Handel unter der Bezeichnung RTV 141 bekannte Produkt der Firma RHONE-POULENC handeln. Es kann auf das Rohr 2 auf geeignete Weise aufgetragen werden. Vorzugsweise wird es jedoch mit Hilfe einer Druckluftpistole aufgebracht. Aufgrund seiner Pastenform haftet das Siliconelastomer natürlicherweise an der Oberfläche von Rohr 2. Um die Haftung des Siliconelastomers am Rohr 2 gegebenenfalls zu sichern, ist es jedoch möglich, auf dieses vor dem Aufbringen des Siliconelastomers ein Haftprodukt wie eine Silicongrundierung aufzutragen. Die Dicke des auf das Rohr 2 aufgebrachten Siliconelastomers wird durch die Wirksamkeit des gewünschten Hitzeschutzes bestimmt.
b) Nach Erreichung der für das Siliconelastomer gewünschten Dicke wird dieses kaltpolymerisiert, so daß sich der am. Rohr 2 haftende Siliconüberzug 3 ergibt.
c) Dann wird auf dem so teilpolymerisierten Siliconüberzug 3 die Faserumhüllung 5 hergestellt. Diese kann durch Umwickeln mit einem Band aus einem Gewebe oder Geflecht aus Glas-, Keramik-, Aluminiumoxidfasern usw. in nebeneinanderliegenden Windungen. gebildet werden. Die Faserumhüllung. 5 kann aus mehreren übereinanderliegenden Schichten eines derartigen gewickelten Bandes bestehen. Die Dicke der Faserumhüllung 5 ist von der gewünschten Feuerbeständigkeit abhängig. Es ist zu bemerken, daß die Faserumhüllung durch die Kaltpolymerisation des Siliconelastomers vor dem Umwickeln mit dem Band aus feuerbeständigen Fasern nicht am Überzug 2 haftet, wie durch das Spiel 4 schematisch veranschaulicht wird.
d) Schließlich wird das Rohr 2 mit dem Schutz 3, 4, 5 in einen Ofen gegeben, um die endgültige vollständige Polymerisation des Silicons vorzunehmen, damit dieses seine optimalen mechanischen Eigenschaften erhält.
Zum Testen, der Feuerbeständigkeit des erfindungsgemäßen Schutzes wurden an vier verschiedenen Prüflingen die folgenden vergleichenden Versuche vorgenommen.
Der erste Prüfling bestand aus einem nichtrostenden Rohrabschnitt 2 mit einem Durchmesservon 9,5 mm, der zu einer hydraulischen Hochdruckleitung zur Steuerung des Schubumlenkers des Flugzeugmotors CFM 56 5C2 gehörte, wobei der Rohrabschnitt keinen Schutzüberzug hatte. Der zweite Prüfling bestand aus einem Rohrabschnitt 2, der dem des ersten Prüflings glich, der sich jedoch in einem nach der bekannten Technik vorgefertigten Siliconmantel von 4 mm Dicke befand.
Der dritte erfindungsgemäße Prüfling bestand aus dem gleichen Rohrabschnitt wie die ersten beiden Prüflinge, hatte jedoch einen Siliconüberzug 3 von 2,5 mm Dicke, auf dem sich eine Faserumhüllung von 1,5 mm Dicke befand. Diese Faserumhüllungbestand aus einem Flechtband aus Keramikfasern von 0,5 mm Dicke, das spiralförmig in drei übereinanderliegenden Schichten über Kreuz auf den Siliconüberzug 3 gewickelt war.
Der vierte Prüfling, der ebenfalls dieser Erfindung entsprach, war mit dem dritten Prüfling identisch, hatte jedoch darüber hinaus einen äußeren Siliconüberzug 6 von 1 mm Dicke.
An jedem der vier ·Prüflinge wurde der in Fig. 3 veranschaulichte Test durchgeführt, d. h. er wurde an seinen Enden an Anschlüsse 9 und 10 angeschlossen, die sich auf Säulen 7 und 8 befanden und das Rohr 2 mit einer Hydraulikflüssigkeit mit' einem Druck von 206 bar versorgten, und in die Flamme 12 eines Brenners 11 gebracht, wobei die Flamme eine Temperatur von 1100ºC hatte.
Der erste Prüfling brach nach 6 min. der zweite nach 9 min. Der dritte und der vierte Prüfling hingegen hielten der Flamme 12 ohne Bruch 25 min lang stand.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einesFeuerschutzes (3, 4, 5) auf Siliconbasis;

das folgende Stufen umfaßt:

a) Ein zu schützender Gegenstand (2).wird mit einem Siliconelastomer ohne Füllstoff überzogen, das die Form einer Paste hat und am Gegenstand (2) haftet;

b) dann wird das Siliconelastomer, mit dem der Gegenstand so überzogen ist, zumindest teilpolymerisiert, und

c) danach wird der so erhaltene zumindest teilpolymerisierte Siliconüberzug (3) mit einer feuerbeständigen Faserumhüllung (5) überzogen, die am Siliconüberzug (3) nicht haftet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Siliconelastomer mit einer Spritzpistole auf den Gegenstand (2) aufgetragen wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in Stufe b) vorgesehene Polymerisation eine Teilpolymerisation ist, und dadurch, daß nach der Stufe c) zur Herstellung der Faserumhüllung eine vollständige Polymerisation des Siliconüberzugs (3), vorgenommen wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserumhüllung (5) durch spiralförmiges Umwickeln mit einem Flechtband aus feuerbeständigen Fasern hergestellt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserumhüllung (5) nach ihrer Herstellung zumindest teilweise mit einem Siliconelastomer ohne Füllstoff überzogen wird;

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Siliconelastomer auf die Faserümhüllung (5) mit einer Spritzpistole aufgetragen wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerisation von Stufe b) eine Teilpolymerisation ist und daß, nachdem die Faserumhüllung mit einem Siliconelastomer ohne Füllstoff überzogen wurde, eine vollständige Polymerisation des Siliconüberzugs auf dem Gegenstand und des Siliconüberzugs auf der Faserumhüllung vorgenommen wird.

8. Feuerschutz auf Siliconbasis,

der auf der Außenfläche eines zu schützenden Gegenstands aufgetragen ist und umfaßt:

- einen inneren Überzug (3) aus Silicon ohne Füllstoff, der pastenförmig aufgetragen wurde, polymerisiert ist und an der Außenfläche des Gegenstands (2) haftet; und

- eine feuerbeständige Faserumhüllung (5) auf dem inneren Überzug (3), an dem diese nicht haftet.

9. Feuerschutz nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß er außerdem einen polymerisierten äußeren Überzug (6) aus Silicon ohne Füllstoff hat, der zumindest teilweise die Faserumhüllung (5) bedeckt.