EP0096308B1

EP0096308B1 - Brandschutzbahn

Info

Publication number: EP0096308B1
Application number: EP83105249A
Authority: EP
Inventors: Karl Serwane
Original assignee: Serwane Karl
Current assignee: Dr Wolman GmbH
Priority date: 1982-06-03
Filing date: 1983-05-27
Publication date: 1986-11-12
Also published as: DE3220821C2; DE3367642D1; EP0096308A3; ATE23591T1; EP0096308A2; DE3220821A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Brandschutzbahn, insbesondere zur Dachabdeckung, nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 (DE-A-2 900 535).
Vorbeugender Brandschutz wird heute mit hohem Aufwand im Industrie-Bau betrieben. So sind Rauchabzugsanlagen, Feuerschutztüren und Sprinkler-Anlagen schon seit langem Stand der Technik. Jedoch insbesondere bei der Dacheindeckung und sonstiger Flächensicherung verzichtet man weitgehend auf vorbeugende Maßnahmen. Dies hat letztlich seinen Grund darin, daß bislang keine geeigneten Maßnahmen zur Verfügung stehen. So bringt der Einbau von nicht brennbaren Dämmstoffen keine wesentliche Verbesserung des Brandverhaltens. Im Gegenteil, je nach Baustoff kann z. B. bei einem Faser-Dämmstoff durch Dochtwirkung das Brandgeschehen noch verschlechtert werden. Hinzukommt, daß man gerade bei Dacheindeckungen üblicherweise nicht auf brennbare Baustoffe verzichten kann. So benötigt eine Dacheindeckung eine Dichtungsbahn zur Abdeckung gegen Witterungseinflüsse. Solche Dichtungsbahnen sind üblicherweise Kunststoff-Folien oder bituminöse Dichtungs-oder Dachbahnen, die z. B. auch als « Dachpappe bezeichnet werden. Gerade für diese Dichtungsbahnen ergeben aber Dämmstoffe die gefährliche Dochtwirkung beim Brandgescheben. Im Übrigen können als Dämmstoffe nicht immer Stoffe der Brandklasse A nach DIN 41 02, wie z. B. Perlit, Mineralfasern oder Schaumglas, eingesetzt werden. Aus Kosten- und Gewichtsgründen muß man sich oft auch mit Dämmstoffen der Brandklasse B nach DIN 41 02 zufriedengeben. Diese Dämmstoffe sollen dabei die Temperatur-Isolierung gewährleisten, insbesondere natürlich, wenn kein Brandgeschehen vorliegt. Dies gilt alles im besonderem Maße für Dacheindeckungen, wie sie heute gerade bei großflächig.angelegten Geschäftsbauten, z. B. für Super-Märkte, üblich sind.
Umso gefährlicher sind diese Bauten, als ihnen dachseitig der Brandschutz fehlt. Die besondere Gefahr solcher Flachdächer liegt darin, daß durch das Brandgeschehen die Tragekonstruktion bis zum Einsturz dem brennenden Teilbereich belastet wird. Auch ein Auflasten mit Kies oder anderen unbrennbaren Plattenbelägen wirkt sich nachteilig aus, zumal dadurch die Standzeiten im Brandfalle wesentlich verringert werden.
Somit erfolgt ein Durchbrand durch das eingestürzte Dach ; infolge dessen können die Flammen aus dem inneren des Gebäudes die brennbaren Dachbaustoffe, insbesondere die Dichtungsbahn, erreichen und entzünden. Da es sich aber bei den Dachbaustoff, wie der Dichtungsbahn. im Prinzip um Produkte aus der Petro-Chemie handelt, wird der Dachbrand dann wie ein Ölbrand fortschreiten. Löschwasser ist dabei in der Regel nicht das geeignete Mittel, so daß nur spezielle Löschmittel von Spezialfeuerwehren eingesetzt werden können, was im Brandfalle eine weitere Verzögerung und Komplikation bedeutet.
Die zum Stand der Technik zu nennende DE-A-2900535 betrifft eine Brandschutz-Wärmedämmung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie enthält oder besteht aus einem gehärteten wärmehärtbaren Kunstharzmaterial, in dem eine wirksame Menge eines feinteiligen, kristallinen, hydratisierten, anorganischen Salz-Streckmittels dispergiert ist, die ausreicht zur Erzielung eines vorgegebenen Grades der Feuerbeständigkeit, bestimmt insbesondere nach dem ASTM-Verfahren E-119-76 oder einem anderen Feuerbeständigkeits-Testverfahren. wobei das hydratisierte Streckmittel mindestens 35 Gew.-% Kristallisationswasser enthält, von dem der größere Anteil beim Erhitzen auf eine Temperatur innerhalb des Bereiches ab etwa 93 °C jedoch unterhalb etwa 316 °C (200 bis 600 °F) freigesetzt wird. Diese Wärmedämmung betrifft Sandwich-Strukturen, bei denen zum Verbinden der Schichten Klebstoffe zur Anwendung kommen.
Darüberhinaus beinhaltet die SandwichStruktur eine thermische Barriere aus normalem Harz mit hydratisiertem Salz und anorganischen Füllstoffen. Bei einer solchen Sandwichplatte sind die einzelnen Schichten fest miteinander verbunden.
Die Anordnung von wasserabspaltenden Produkten hinter den äußeren Schichten soll eine Temperatursperre zum Schutz des brennbaren Hartschaumkerns darstellen. Diese Schichten können, da sie fest miteinander verbunden sind, nur punktuell wirksam werden (Passiver Brandschutz).
Dieses Sandwichelement wird bei punktueller Brandbelastung wie folgt funktionieren :

Die Temperatur der punktuellen Beflammung wird allmählich durch die äußere Schicht hindurchgeschlagen. Die Kristalle werden Wasser abspalten. Aus dem Kristallwasser wird Wasserdampf werden. Der Dampfdruck wird allmählich das Sandwich trennen. Der Wasserdampf wird an irgend einer Stelle an die Atmosphäre entweichen und damit seine Wirksamkeit verlieren. Es handelt sich um punktuellen Brandschutz mit verzögernder Wirkung.

Weiterhin sind zum Stand der Technik zu nennen die DE-B-2349666 und die der FR-A-2 145 709 entsprechende DE-A-2 234 291.
Die DE-B-2 349 666 beschreibt eine Kunststoffbahn, beispielsweise aus PVC-Weich, vorzugsweise für die Abdichtung von unbekiesten, einschaligen Dächern oder dergleichen, mit einer Brandschutzlage, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Brandschutzlage in der Kunststoffbahn eingebettet ist, insbesondere, daß die Brandschutzlage allseitig von der Kunststoffbahn umhüllt ist.
Die FR-A-2145709 betrifft ein aus sieben Schichten bestehendes nicht-brennbares plattenförmiges Konstruktionselement, wobei Wasser freigesetzt wird im Brandfalle, das zur Schaumbildung dient.
Die Brandschutzbahnen gemäß dem Stand der Technik bieten unzureichenden Schutz und gewährleisten nicht die Verhinderung der Brandausbreitung.
Demgegenüber liegen vorliegender Erfindung folgende Aufgaben zugrunde :

1. Insgesamt eine wesentliche Verminderung der Brandlast ;
2. nach Möglichkeit keine Verwendung von brennbaren Klebemitteln ;
3. Abschottung zwischen brennbarer Dachdichtung und Dämmstoff ;
4. unterhalb des Dämmstoffes Dampfsperren, ohne, bzw. mit geringster Brandlast ;
5. Verhinderung des fortschreitenden Brandgeschehens durch geeignete Maßnahmen.

Dabei ist gerade die Erfüllung der letztgenannten Forderung, also ein fortschreitendes Brandgeschehen wirksam zu verhindern, die wichtigste ; aber auch gerade sie ist bislang noch nicht gelöst. Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, bei einer Brandschutzbahn nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 die Gefahr des Durchbrandes und eines fortschreitenden Brandgeschehens wie eines umsich greifenden Flächenbrandes auszuschalten. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Es hat sich nun überraschenderweise gezeigt, daß diese Kernforderung durch eine Brandschutzbahn erfüllt wird, die aus einer Dichtungsbahn bekannter Art besteht, z. B. solcher Art, wie sie oben genannt ist, auf deren wenigstens einer Seite eine zusätzliche Flammschutzbahn angeordnet ist. Es handelt sich somit im Prinzip um eine zweischichtige Brandschutzbahn, bestehend aus einer Dichtungsbahn und einer Flammschutzbahn. Wesentlich dabei ist die Art der Flammschutzbahn. Erfindungsgemäß wird unter einer solchen Flammschutzbahn eine solche verstanden. die bei erhöhter Temperatur eine unbrennbare Flüssigkeit, wie z. B. Wasser, in Dampfform abgibt ; sie kann außerdem dabei noch. brandstickende Gase, wie z. B. Stickstoff, abscheiden. Als Flammschutzbahn im Sinne der Erfindung ist z. B. ein mit Wasserglas getränktes Glasfaser-Vlies besonders geeignet. Eine Brandschutzbahn dieser Art ist aus dem Stand der Technik bekannt.
Allgemein sind Brandschutzbahnen auf Glasfaser-Vlies-Basis geeignet, in denen kristallin gebundenes Wasser eingebettet ist. So kommt auch z. B. mit Wasser gesättigtes Kieselgur als Grundmaterial für die Flammschutzbahn in Frage. Solche wasserhaltigen Stoffe geben ungefähr bei 100 °C ihr nur locker gebundenes Wasser ab ; dabei schäumen sie bisweilen noch zusätzlich auf. Bei wasserhaltigen Ammoniumphosphaten als Grundmaterial für die Flammschutzbahn kommt noch zusätzlich als Vorteil hinzu, daß brandstickende Gase, z. B. Stickstoff, freigesetzt werden. Es hat sich nun überraschenderweise gezeigt, daß durch diese kombinierte Brandschutzbahn ein Fortschreiten des Brandes auf der an sich brennbaren Dichtungsbahn vollkommen verhindert wird. Eigentlich sollte man glauben, daß insbesondere bei aufschäumenden Flammschutzbahnen diese durch die Dochtwirkung für die Dichtungsbahn das Brandgeschehen noch weiter verschlechtern. Das Gegenteil ist jedoch der Fall. So wird zum Beispiel in der DE-A-2 807 697 als Beispiel Ammoniumphosphat genannt, das auch schaumbildende Wirkung besitzt. Hinzu kommen noch Harze, zum Beispiel Harnstoff-Formaldehyd-Harz oder dergleichen und Kohlehydrate oder Leim. Diese Stoffzusammensetzung bildet in der Flamme einen fest zusammenhängenden, porigen, kohlenstoffhaltigen Schaum. Auch aus den folgenden Patentschriften bzw. Unterlagen zu Patentanmeldungen sind solche Stoffzusammensetzungen bekannt : DE-C-962 824, DE-B-1 061 011, DE-B-1065116. DE-A-1 644 780, DE-A-1 794 343 und DE-A-2200 104. Nach diesem Stand der Technik ist es auch bekannt, diese Stoffzusammensetzungen in pastöser Form auf Glasseidengewebe oder Vliese aufzubringen ; dadurch erhält man Flammschutz-Streifen. Als wärmezersetzliche organische Stickstoffverbindungen zur Abgabe wärmestickender Gase werden in diesem Stand der Technik vor allem Verbindungen von der Art des Harnstoffe, Melamins oder Dicyandiamis genannt, d. h. solche die Stickstoff in amidartiger Form gebunden enthalten. Nach diesem Stand der Technik hat jedoch der Anteil an Wasser oder Lösungsmittel ausdrücklich lediglich für die Verarbeitung der Stoffzusammensetzungen Bedeutung und richtet sich nach dem Erfordernis, daß die Masse streichbar, spachtelfähig oder auch fließfähig sein muß. (siehe z. B. DE-A-2 807 697 auf Blatt 6 in den Zeilen 13 bis 16). Somit ist nach dem Stand der Technik lediglich die rein aufschäumende Wirkung dieser Stoffe bekannt, gegebenenfalls noch zusammen mit der Abgabe von Stickstoff. Daß jedoch solche Flammschutzbahnen trotz der ihnen eigentlich zukommenden Dochtwirkung für die Dichtungsbahn das Brandgeschehen noch weiter verschlechtern, ist vor diesem Stand der Technik nicht zu verstehen.
Eine mögliche Erklärung hierfür ist, daß im Falle von aus dem der Flammschutzbahn verdampften Wasser sich dieses auf der Dichtungsbahn kondensiert. Es wirkt daher infolge seiner hohen Verdunstungswärme als wärmeverzehrende Schicht, die die Entflammung der Dichtungsbahn verunmöglicht. Verstärkt wird dieser Effekt gegebenenfalls noch durch die brandstickenden Gase.
Offenbar wird auch Wasserdampf aus dem kälteren, noch nicht angeflammten Teilen der Dichtungsbahn in die angeflammten Teile der Dichtungsbahn mit höherer Temperatur gezogen ; entsprechendes gilt für die brandstickenden Gase. Dadurch wird die brandhemmende Wirkung gerade dort konzentriert, wo sie am notwendigsten ist. Dies scheint auf den für Gase nach den einschlägigen physikalischen Gesetzen bewirkten Druck-Differenzen infolge TemperaturDifferenzen zu beruhen (Knudsen-Effekt bzw. Thermo-Diffusion).
Eine solche erfindungsgemäße Brandschutzbahn kann auch zur Nachrüstung herkömmlicher Dacheindeckungen eingesetzt werden ; dazu wird die erfindungsgemäße Brandschutzbahn mit der Flammschutzbahn auf die Oberseite der Dacheindeckung gelegt.
Damit ist die Nachrüstung schon bewirkt. Es reicht erfahrungsgemäß eine Flammschutzbahn von ca. 1 mm Stärke ; zu dicke Flammschutzbahnen sind immer weniger geeignet.
Vervollständigt wird die Brandschutzbahn von einer Dämmbahn, die auf wenigstens einer freiverbliebenen Seite der Flammschutzbahn angeordnet ist. Als Grundmaterial für eine solche Dämmbahn kann jeder der vorbezeichneten Dämmstoffe verwendet werden. Die Dämmbahn bietet im Brandfall zusätzlich eine Hitzeisolierung zwischen der Flammschutzbahn mit der Dichtungsbahn und der übrigen freien Seite der Dämmbahn, die im Falle eines Daches die Dachunterseite ist. Dabei kann eine aufschäumende Flammschutzbahn noch zwischen der Dichtungsbahn und der Dämmbahn als Sperrschicht für eventuell brennbare Gase von der Dichtungsbahn wirken.
Zur zusätzlichen Sicherung kann dann auf der freiverbliebenen Seite der Dämmbahn noch eine weitere Dampfsperrbahn angeordnet sein.
Im Falle eines selbsttragenden Daches kann eine solche Brandschutzbahn auf einem ansich bekannten verzinkten Trapez-Blech angeordnet sein. Im einzelnen wurden folgende Dachaufbauten getestet :

Aufbau I: Verzinktes Trapez-Blech, darauf Dampfsperre (Kunststoff beschichtete Aluminiumfolie) von 110 Mikrometern, darauf eine Mi- neralfaserplatte Brandschutzklasse A 1 von 100 Millimetern, darauf eine erfindungsgemäße Flammschutzbahn von 1 Millimeter und schließlich eine Abdeckfolie von 2 Millimetern ;
Aufbau II : Wie Aufbau I jedoch ohne Dampfsperre ;
Aufbau III: Trapez-Blech, Perlite-Platten von der Brandschutzklasse B 2, Flammschutzbahn wie bei Aufbau I und Abdeckfolie wie bei Aufbau I;
Aufbau IV : Wie Aufbau 111 jedoch mit Dampfsperre.

Von oben auf die Abdeckfolie, sprich Dichtungsbahn, würde ein üblicher Propangasbrenner im Abstand von ca. 25 cm gehalten. Bei allen Aufbauten brannte die äußere Abdeckfolie, sprich Dichtungsbahn, unter dem Einfluß der Gasflamme kreisrund nach außen und verlosch aber nach maximal 13 Minuten in einem Abstand von ca. 25 bis 30 cm zum Gasbrenner von selbst. Das IsolierMaterial, sprich die Dämmbahn, war zwar kegelförmig nach unten hin ausgeglüht ; jedoch zeigte die Blechoberfläche keinerlei Veränderungen. Die Brandfleckgröße betrug- im Durchmesser bei allen Aufbauten maximal nur 58 cm. Während die Temperaturen im Brennzentrum nach ca. 2 bis 3 Minuten Werte im Bereich von 1 000 °C erreichten, blieben sie dann über die Versuchszeit nahezu konstant auf dieser Temperatur. Im Abstand von 30 cm vom Brennfleck wurden nur noch Temperaturen von maximal 100 °C gemessen. Bei Isoliermaterial der Brandschutzklasse B 2 ergaben sich im Abstand von 45 cm Entfernung Temperaturen von maximal 100 °C. Die Blechtemperaturen wichen in allen Fällen nur unwesentlich von der Umgebungstemperatur ab.
Zusammenfassend brannten also die geprüften Aufbauten trotz ständiger Beflammung nur maximal 12 bis 13 Minuten selbstständig weiter und wurden nur in einem Durchmesser von maximal 58 cm zerstört. In 30 bzw. 45 cm Entfernung wurden nur mehr Temperaturen von maximal 100 °C gemessen. Die Temperatur der Trapez-Bleche änderte sich gegenüber der Umgebungstemperatur nicht.
Eine selbstständige Brandweiterleitung an der Oberfläche der Isolierschicht, also insbesondere auf der Dichtungsbahn, oder den Sicken der Trapez-Bleche war nicht zu beobachten.
Damit sind aber alle ursprünglichen grundlegenden Forderungen erfüllt. Die Brandlast ist wesentlich vermindert ; brennbare Klebemittel sind nicht erforderlich ; die brennbare Dachdichtung, sprich die Dichtungsbahn, ist von dem Dämmstoff abgeschottet ; gegebenenfalls liegt unterhalb des Dämmstoffes, sprich der Dämmbahn, eine Dampfsperre ohne, bzw. mit geringster Brandlast vor. Das Brandgeschehen ist praktisch vollkommen behindert.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen :

Figur 1 die perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Brandschutzbahn ;
Figur 2 eine erfindungsgemäße, selbsttragende Dacheindeckung nach der Brandschutzbahn.

In Figur 1 ist in perspektivischer Ansicht ein Element der erfindungsgemäßen Brandschutzbahn dargestellt. Mit der Bezugsziffer 1 ist die Dichtungsbahn gekennzeichnet. Sie ist in einem Teil ihrer Fläche aufgebrochen, um so die Fläche der Flammschutzbahn 2 sichtbar zu machen. Die Vlies-Struktur der Flammschutzbahn 2 ist durch unregelmäßige Musterung angedeutet. Die glatte Beschaffenheit der Dichtungsbahn 1 hingegen ist durch eine dünne Linienschraffur angedeutet.
Die Dichtungsbahn 1 ist auf der Flammschutzbahn 2 angeordnet. Im Falle von Wasserglas oder silikatischen Grundstoffen der Flammschutzbahn kann eine einstückige Verbindung zwischen der Dichtungsbahn und der Flammschutzbahn durch einfache Wasserklebung erzielt werden ; so ist die Klebeeigenschaft von Wasserglas schon längst bekannt.
In Figur 2 ist ein Ausschnitt einer Brandschutzbahn zu einer Dacheindeckung dargestellt. Wieder ist die Dichtungsbahn 1 durch schräge Linien schraffiert gezeichnet ; die Flammschutzbahn 2 ist mit ihrer Vlies-Struktur ebenfalls durch unregelmäßige Schraffur wieder verdeutlicht. Dichtungsbahn 1 und Flammschutzbahn 2 sind im Vordergrund der Abbildung aufgebrochen ; dadurch wird dann die auf der freiverbliebenen Seite der Flammschutzbahn 2 angeordnete Dämmbahn 3 sichtbar, die ihrerseits wieder aufgebrochen ist, um das Trapez-Blech als Trageteil sichtbar zu machen. Die Dämmbahn 3 ist punktiert dargestellt, um ihre poröse Struktur anzudeuten. Nicht dargestellt ist eine zwischen der Dämmbahn 3 und dem Trapezblech 4 mögliche Dampfsperr-Folie. Mit der Bezugsziffer 5 ist eine Haltelasche gekennzeichnet, die durch Schrauben gegen das Trapez-Blech gehalten wird ; als Schrauben kommen insbesondere gewöhnliche Blechtreibschrauben in Frage. Durch diese mechanische Verankerung werden die Windlasten sicher aufgenommen und brennbare Teile unter der Flammschutzbahn nicht mehr benötigt. Außerdem wird die Brandlast durch Einsparung von Kleberschichten herabgemindert.
Die in Figur 2 dargestellte Dacheindeckung kann insbesondere als fertig zusammengesetztes Dacheindeckungselement, also als eine Mehrschichtplatte, auf den Markt gebracht werden.
Liste der Bezugszeichen :

1 Dichtungsbahn
'2 Flammschutzbahn
3 Dämmbahn
4 Trapez-Blech
5 Haltelasche
6 Blechtreibschraube

Claims

1. Brandschutzbahn, insbesondere zur Dachabdeckung, mit einer auf wenigstens einer Seite einer Dichtungsbahn (1) unmittelbar angeordneten Flammschutzbahn (2), die bei erhöhter Temperatur eine-unbrennbare Flüssigkeit insbesondere in Dampfform abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Brandschutzbahn (2) auf die Oberseite des Daches od. dgl. gelegt ist und die Flammschutzbahn der Oberseite zugewandt ist.

2. Brandschutzbahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf wenigstens einer freiverbliebenen Seite der Flammschutzbahn (2) eine Dämmbahn (3) angeordnet ist.

3. Brandschutzbahn nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der freiverbliebenen Seite der Dämmbahn (3) eine Dampfsperrbahn angeordnet ist.

4. Brandschutzbahn nach einem der vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Flammschutzbahn (2) bei erhöhter Temperatur auch brandstickende Gase abgibt.

5. Brandschutzbahn nach einem der vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Flammschutzbahn (2) bei erhöhter Temperatur Wasserdampf abgibt.

6. Brandschutzbahn nach einem der vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Flammschutzbahn (2) bei erhöhter Temperatur Stickstoff abscheidet.

7. Brandschutzbahn nach einem der vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Flammschutzbahn (2) kristallin, in Wasserglas oder in Kieselgur gebundenes Wasser enthält.

8. Brandschutzbahn nach einem der vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Flammschutzbahn (2) wasserhaltiges Ammoniumphosphat enthält.