DE10003856B4

DE10003856B4 - Brandschutzmatte, deren Herstellung und Verwendung

Info

Publication number: DE10003856B4
Application number: DE2000103856
Authority: DE
Inventors: Hans Ernst Korte
Original assignee: Korte Hans Ernst Dr
Current assignee: Korte Hans Ernst Dr
Priority date: 2000-01-28
Filing date: 2000-01-28
Publication date: 2004-02-05
Anticipated expiration: 2020-01-29
Also published as: DE10003856A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer Brandschutzmatte dadurch gekennzeichnet, daß Segmente, die im wesentlichen Brandschutzmaterial enthalten, in einem vorgegebenen Abstand voneinander angeordnet und so miteinander zu einer flexiblen Matte verbunden werden, daß die Brandschutzmatte zwischen den Segmenten aufgetrennt oder auf einem Untergrund fixiert werden kann, ohne daß die Segmente dabei beschädigt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Brandschutzmatte, eine Brandschutzmatte sowie deren Verwendung. Die Wirkung von Brandschutzmaterialien besteht u.a. in der thermischen Isolation eines brennbaren Untergrunds gegen Hitzeeinwirkung. Häufig enthalten Brandschutzmaterialien bei Hitzeeinwirkung aufschäumende Bestandteile (Intumeszenzmittel), wie z. B. wasserhaltige Alkalisilikate ( DE 1471 001 A1 ). Seit langem sind solche Alkalisilikate auf dem Markt, wie z. B. das eingeführte, auf wäßrigem Natriumsilikat (Wasserglas) basierende Produkt Palusol^® der Firma BASF.
Bei der technischen Anwendung von Alkalisilikaten ist jedoch darauf zu achten, daß die Alkalisilikate nicht durch chemische Umsetzung mit Gasen und/oder Flüssigkeiten, z.B. mit Kohlendioxid aus der Luft und/oder Feuchtigkeit, ihre Wirkung verlieren. Bei Natriumsilikaten wird der Schutz vor Gas- und/oder Flüssigkeitszutritt üblicherweise technisch so realisiert, daß starre Platten mit Lack oder Folie versiegelt werden. Die Platten können dann in flächiger Bauweise, z. B. als Füllungen in Türen, Beschichtungen von Platten oder bei Wand- und Deckenkonstruktionen, eingesetzt werden.
Eine Verarbeitung, bei der das Material gebogen werden muß, ist nur mit besonderem Aufwand möglich. Z. B. kann Palusol^® erst nach einer gleichmäßigen Erwärmung auf ca. 60°–90°C gebogen werden. Es ist jedoch darauf zu achten, daß es dabei zu keiner lokalen Überhitzung kommt, da Palusol^® schon ab 100°C seine Brandschutzreaktion, nämlich ein Aufschäumen, zeigt.
Wie es ausführlich in der technischen Informationsschrift Palusol^® Brandschutzplatten, TIHSB/AS-007d 31583 April 1995, der BASF AG, beschrieben ist, ergibt sich ein erhebliches Problem, wenn Palusol^® Brandschutzplatten spanend bearbeitet werden sollen. Beim Sägen oder Schleifen entsteht Natriumsilikatstaub, der nicht in Augen oder Atemwege gelangen darf, da Natriumsilikate in Verbindung mit Wasser alkalisch reagieren und somit Augen und Schleimhäute reizen. Das Tragen von Schutzbrille und Staubmaske wird vorgeschrieben. Weiterhin ist auch das Tragen von Schutzhandschuhen geboten. Nach dem Arbeiten sollen die Hände sorgfältig gereinigt und mit Pflegemittel behandelt werden.
Die durch die Bearbeitung offengelegten Schnitt- und Schleifflächen müssen erneut gegen Kohlendioxid und Feuchtigkeit versiegelt werden. Hierzu werden, wegen der Gasdichtigkeit gegenüber Kohlendioxid, Epoxidharze empfohlen. Epoxidharze sind jedoch teuer und bei der Applikation müssen aufwendige Sicherheitsvorkehrungen getroffen werden.
Das Problem des möglichen Kohlendioxid- und Feuchtigkeitszutritts entsteht ebenfalls, wenn Alkalisilikatplatten mit perforierenden Befestigungsmitteln wie Klammern, Nägeln oder Schrauben auf einem Untergrund fixiert werden.
Aus den dargestellten Gründen wird eine Bearbeitung von Natriumsilikatplatten vor Ort, nämlich auf der Baustelle, wann immer möglich vermieden. Die Bearbeitung zu paßgenauen Formkörpern wie Rohrmanschetten, Auskleidungen von Mauerdurchbrüchen oder Kabelabschottungen wird in Spezialbetrieben mit geeigneter Schutzausrüstung durchgeführt. Selbst für die relativ einfache Herstellung von Brandschutzstreifen werden aus oben genannten Gründen eigenständige Verfahren angestrebt, wie dies z.B. in DE 197 13 156 A1 , DE 29 01 004 A1 und DE A 27 03 022 beschrieben ist.
Eine moderne Alternative zu den Brandschutzmitteln auf Alkalisilikatbasis sind solche auf der Basis von expandierendem Graphit ( DE 38 22 088 A1 ), die die obengenannten Nachteile überwinden, jedoch preislich bei einem Mehrfachen der Alkalisilikate liegen. Mit der in den Ansprüchen 1 und 2 charakterisierten Erfindung werden o. g. Nachteile bei der Bearbeitung von Alkalisilikaten überwunden, es kann jedoch deren attraktive Kostenstruktur beibehalten werden.
Das Verfahren nach Anspruch 1 erlaubt die Herstellung einer besonders vielseitig einsetzbaren Brandschutzmatte, es kann in zahlreichen Ausführungsvarianten durchgeführt werden, je nach Anforderungen an die Brandschutzmatte. Eine Brandschutzmatte mit den Merkmalen des Anspruchs 2 eignet sich vorteilhaft durch ihre gute Handhabung, den einfachen Transport und die, im Vergleich zu starren Brandschutzpatten erweiterten Einsatzmöglichkeiten. In den Ansprüchen 2–8 wird die einfache und preiswerte Herstellung der Brandschutzmatte, basierend auf bekannten und preiswerten Materialien dargestellt. Sie ist flexibel auf die technischen Erfordernisse des Einsatzzwecks anpaßbar. Die Ansprüche 9–21 heben auf die vielen Freiheitsgrade bei der Optimierung der Brandschutzmatte ab, sowohl hinsichtlich ihrer Schutzwirkung, die abhängig ist von der Mattendicke, als auch hinsichtlich ihrer Verformbarkeit, die abhängig ist von der Segmentgestaltung und den Abständen zwischen den Segmenten. Mit den Ansprüchen 22–27 wird verdeutlicht, daß die Brandschutzmatte besonders geeignet ist, sämtlichen, auch komplizierten, Anforderungen, gerecht zu werden. Durch die Ansprüche 28 und 29 wird gezeigt, daß sich mit der Brandschutzmatte vollständig neue Einsatzbereiche erschließen lassen.
Der Mangel einfacher und sicherer handwerklicher Handhabung von Brandschutzmaterial auf Alkalisilikatbasis auf der Baustelle, nämlich Zuschneiden, Biegen und Befestigen, wird durch eine besondere geometrische Gestaltung und Anordnung des Brandschutzmaterials überwunden. Durch die Flexibilität der unten dargestellten Brandschutzmatte sind auch zwei- oder dreidimensional gekrümmten Bauelemente leicht zu schützen, womit ein weites zusätzliches Einsatzfeld gegenüber starren Plattenmaterialien erschlossen wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend am Beispiel der Figuren näher erläutert. Es zeigen: 1 eine Brandschutzmatte mit starren Segmenten, die auf einem Trägermaterial fixiert sind, 2 eine Brandschutzmatte basierend auf einer tiefgezogenen Folie mit kavernenförmigen Segmenten, die mit Brandschutzmaterial gefüllt sind und 3 eine Brandschutzmatte, die aus einzelnen, aneinanderhängenden mit Brandschutzmittel gefüllten flexiblen Segmenten besteht.
Anstelle großer starrer Platten, z. B. 2,10 m × 1,10 m bei Palusol^® Typ 100, werden erfindungsgemäß viele kleine Segmente 1 voneinander im Abstand 2 angeordnet und miteinander zu einer flexiblen Matte 3 verbunden (1–3).
Ein Segment besteht aus einem Kern 4 und einer Hülle 5.
Der Kern 4 eines Segmentes 1 besteht aus Brandschutzmaterial 6. Das Brandschutzmaterial 6 besteht vornehmlich aus einem Intumeszenzmittel, wobei aus Kostengründen wäßriges Natriumsilikat (Wasserglas) bevorzugt wird. Andere Alkalisilikate oder nicht silikatische Intumeszenzmittel sind ebenfalls möglich. Das Brandschutzmaterial 6 kann bis zu 40 Gew.-% mit Zuschlagstoffen wie z.B. unbrennbaren Fasern, bevorzugt Glasfasern, versetzt sein. Die Hülle 5 eines Segmentes 1 umschließt den Kern 4 vollständig und schützt ihn vor Gas, besonders vor Kohlendioxid, und vor Feuchtigkeit (Schutzfunktion). Die Hülle 5 ist im vorliegenden Fall einschichtig aufgebaut. Sie besteht im vorliegenden Fall aus Lack. Nach den Anforderungen des Einsatzzwecks kann die Hülle 5 auch aus Harz, z.B. aus Epoxidharz oder aus Folie auf Polymer- oder Metallbasis bestehen. Sie kann ebenfalls aus Kombinationen der vorgenannten Materialien bestehen oder aus gas- und feuchtigkeitsdicht präparierten Flächengebilden wie Geweben, Gelegen oder Vliesen. Die Dicke der Hülle 5 soll nicht mehr als 10% der Dicke des Kerns 4 betragen.
Die Form der Segmente 1 ist rechteckig. Je nach Bedarf kann sie auch rund, vieleckig oder ovaI gewählt werden. Ganz besonders bevorzugt werden Segmente 1 mit rechteckiger Grundfläche von 2 bis 20 cm² und einer Dicke von 2 bis 10 mm.
Viele Segmente 1, d.h. bevorzugt mehr als 100 Stück, sind im Abstand 2 zueinander angeordnet und zu einer Matte 3 verbunden (Verbindungsfunktion). Im vorliegenden Fall sind die Segmente 1 einer Matte 3 alle gleich groß. Je nach Anwendungsfall können sie auch aus zwei oder mehr Größenklassen mit unterschiedlicher Grundfläche bestehen.
Die Abstände 2 zwischen den Segmenten 1 dienen drei Funktionen: der Flexibilität, der Befestigung und der Konfektionierung.
Je größer der Abstand 2 der Segmente 1 zueinander ist, um so flexibler wird die Matte 3, um so leichter wird es, sie zwischen den Segmenten 1 auf einem Untergrund 9 zu befestigen, und sie zu konfektionieren. Die Breite der Abstände 2 ist durch die Brandschutzfunktion limitiert und von der Dicke der Segmente 1 abhängig. Wenn im Brandfall durch Intumeszenz eine geschlossene Brandschutzschicht entstehen soll, dann muß der Abstand 2 zwischen den Segmenten 1 durch die Intumeszenzquellung des Brandschutzmittels überbrückbar sein. Bei Wasserglas wird von einem Quellfaktor von 6 bis 9 ausgegangen. Der Abstand 2 zwischen zwei Segmenten 1 darf also maximal das Doppelte der Segmentdicke mal Quellfaktor betragen. Das Doppelte deshalb, weil die Quellung von beiden Segmenten 1 her erfolgt. Um in der Praxis auf der sicheren Seite zu liegen, ist ein Segmentabstand 2 von höchstens einem Viertel (oder 25%) des maximalen Abstands 2 anzustreben. Bei einer bevorzugten Segmentdicke (die Dicke der Segmenthülle wird vernachlässigt) von 2 bis 10 mm sollte der Abstand 2 deshalb, bei 2 mm Segmentdicke höchstens 6 mm und bei 10 mm Segmentdicke höchstens 30 mm betragen.
L = Abstand, D = Segmentdicke, Q = Intumeszensquellfaktor
Zwischen den Segmenten 1 kann die Matte 3, z.B. mittels Schneidwerkzeugen 7 aufgetrennt werden, ohne daß die Segmente 1 beschädigt werden. D. h. eine Konfektionierung vor Ort an der Baustelle ist möglich, ohne daß gesundheitsschädliches Natriumsilikat in die Umwelt freigesetzt wird, und ohne daß aufwendige und schwierige Versiegelungen des Brandschutzmaterials 6 notwendig werden. Diese Vorteile gelten auch für die Befestigung der Matte 3 mit perforierenden Befestigungsmitteln 8 auf einem Untergrund 9. Durch eine Befestigung der Matte 3 zwischen den Segmenten 1 bleiben diese unbeschädigt.
Eine sinnvolle Untergrenze der Segmentabstände 2 ist ungefähr bei der doppelten Dicke gängiger Befestigungsmittel (Drahtstifte, Klammern ca. 0,5 mm dick), also bei ca. 1 mm, zu sehen.
Bei der Verbindung der Segmente 1 zu einer Matte 3 kann üblicherweise in drei verschiedene Konstruktionsweisen (A, B und C) unterschieden werden.
Bei Konstruktionsweise A (1) wird unterschieden in Segmente 1 mit einer eigenständigen Schutzhülle 5 (Schutzfunktion) und ein Trägermaterial 10, durch welches die Segmente 1 miteinander verbunden sind (Verbindungsfunktion). Im vorliegenden Fall ist das Trägermaterial 10 einschichtig aufgebaut und besteht aus Gewebe. Das Trägermaterial 10 kann auch mehrschichtig aufgebaut sein und aus Folien, Gelegen, Vliesen, Netzen oder Gittern bestehen. Im Extremfall besteht das Trägermaterial 10 aus Fäden oder Drähten, die einzelne Segmente 1 verbinden. Die Segmente 1 sind auf dem Trägermaterial 10 durch Verkleben fixiert. Sie können auch zwischen zwei oder mehr Lagen Trägermaterial 10 fixierend eingebettet sein. Die Fixierung darf die Hülle 5 der Segmente 1 nicht beschädigen (Verlust der Schutzfunktion), wie dies z. B. beim Vernadeln, DE 4041470 A1 , der Fall wäre. Die Verbindung der Segmente 1 durch das Trägermaterial 10 ist flexibel. Durch diese Flexibilität ist die gesamte Matte 3 flexibel und dreidimensional verformbar.
Bei Konstruktionsweise B und C (2 + 3) übernimmt die Segmenthülle 5 die Schutz- und die Verbindungsfunktion gleichzeitig. Es gibt kein separates, von der Segmenthülle 5 unterschiedliches Trägermaterial 10.
Bei Konstruktionsweise B (2, „Blisterverpackung") werden in ein flächiges Grundmaterial (im vorliegenden Beispiel Folie) in vorgegebenem Abstand 2 Kavernen 11 geformt (z. B. im Tiefziehverfahren). In die Kavernen 11 wird das Brandschutzmaterial 6 gefüllt. Im Ausführungsbeispiel liegt das Brandschutzmaterial 6 in Pellets vor. Es kann auch als Tabletten, pulverisiert oder gelförmig vorliegen. Anschließend werden die Kavernen 11 durch Abdeckeln mit einer Deckschicht 12 gas- und feuchtigkeitsdicht versiegelt.
Bei Konstruktionsweise C (3, „Tütenverpackung") werden zwei Lagen Folie so miteinander verbunden (im vorliegenden Fall durch Verschweißen), daß nebeneinanderliegende einzelne Hohlräume, etwa vorstellbar als kleine Tütchen 13, entstehen, in die das Brandschutzmaterial 6 gefüllt wird. Bevorzugt wird hierbei pulverisiertes Brandschutzmaterial 6 verwendet. Es kann auch gelförmiges oder pelletiertes Brandschutzmaterial 6 verwendet werden. Es entsteht eine Matte 3 aus vielen einzelnen tütenförmigen Segmenten 1, die über die verschweißten Segmentränder im Abstand 2 voneinander angeordnet und miteinander verbunden sind.
Allen drei Konstruktionsweisen sind die Grundelemente, d.h. Segmente 1 mit Kern 4 und Hülle 5 und die Verbindung der Segmente im Abstand 2 voneinander zu einer Matte 3, gemeinsam. Alle drei Konstruktionen weisen die Vorteile der einfachen und sicheren Herstellung und Handhabung auf. Die Unterschiede bestehen vornehmlich im Herstellverfahren, für das unterschiedliche Maschinen eingesetzt werden.
Durch die konstruktionsbedingte Flexibilität der Brandschutzmatte und die Aufteilung des Brandschutzmaterials in viele einzelne Segmente ergeben sich wesentliche Verarbeitungs- und Sicherheitsvorteile.
Die Brandschutzmatte ist aufrollbar, was bei Herstellung, Verpackung, Transport und Verarbeitung von Vorteil ist. Die Aufteilung des Brandschutzmaterials in einzelne, versiegelte Segmente bedeutet langfristige Funktionssicherheit der gesamten Brandschutzmatte, auch wenn bei der Verarbeitung unbeabsichtigt die Schutzschicht einzelner Segmente beschädigt werden sollte.
Die Brandschutzmatte eignet sich besonders zur Beschichtung gekrümmter Oberflächen oder zum Ausfüllen von Hohlräumen, z.B. von Kabelschächten.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Brandschutzmatte dadurch gekennzeichnet, daß Segmente, die im wesentlichen Brandschutzmaterial enthalten, in einem vorgegebenen Abstand voneinander angeordnet und so miteinander zu einer flexiblen Matte verbunden werden, daß die Brandschutzmatte zwischen den Segmenten aufgetrennt oder auf einem Untergrund fixiert werden kann, ohne daß die Segmente dabei beschädigt werden.
Brandschutzmatte dadurch gekennzeichnet, daß Segmente (1), die im wesentlichen Brandschutzmaterial (6) enthalten und die aus einem Kern (4) und einer Hülle (5) bestehen, in einem vorgegebenen Abstand (2) voneinander angeordnet und über die Hülle (5) oder ein Trägermaterial (10) miteinander zu einer flexiblen Matte (3) verbunden sind.
Brandschutzmatte nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (4) aus Brandschutzmaterial (6) besteht.
Brandschutzmatte nach Anspruch 2 + 3 dadurch gekennzeichnet, daß das Brandschutzmaterial (6) aus einem Intumeszenzmittel, bevorzugt aus wäßrigen Alkalisilikaten, besonders bevorzugt aus wäßrigem Natriumsilikat (Wasserglas), besteht.
Brandschutzmatte nach Anspruch 2–4 dadurch gekennzeichnet, daß das Brandschutzmaterial (6), neben dem Intumeszenzmittel, bis zu 40 Gew.-% mit Zuschlagstoffen, bevorzugt mit unbrennbaren Fasern, besonders bevorzugt mit Glasfasern, versetzt ist.
Brandschutzmatte nach Anspruch 2–5 dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle gas- und feuchtigkeitsdicht ausgebildet ist und den Kern (4) vollständig umschließt.
Brandschutzmatte nach Anspruch 2–6 dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle (5) aus Lack oder Harz, bevorzugt aus Epoxidharz, aus Folie auf Polymer- oder Metallbasis oder aus gas- und feuchtigkeitsdicht präparierten Flächengebilden wie Geweben, Gelegen oder Vliesen besteht.
Brandschutzmatte dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle (5) mehrschichtig aus einem oder mehreren der Materialien nach Anspruch 7 aufgebaut ist.
Brandschutzmatte nach Anspruch 2, 6–8 dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle (5) höchstens 20% der Dicke des Kerns (4) beträgt, bevorzugt jedoch höchstens 10% der Dicke des Kerns (4).
Brandschutzmatte nach Anspruch 2–9 dadurch gekennzeichnet, daß die Grundflächen der Segmente (1) vieleckig, rund oder oval ausgebildet sind.
Brandschutzmatte nach Anspruch 2–10 dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (1) mindestens eine Grundfläche von 0,01 cm², bevorzugt von 0,5–200 cm², besonders bevorzugt von 1–50 cm² und ganz besonders bevorzugt von 2–20 cm² aufweisen.
Brandschutzmatte nach Anspruch 2–11 dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (1) einer Matte (3) alle gleich groß sind.
Brandschutzmatte nach Anspruch 2–11 dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (1) einer Matte (3) aus zwei oder mehr Größenklassen mit unterschiedlicher Grundfläche und/oder Grundform bestehen.
Brandschutzmatte nach Anspruch 2–13 dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (1) mindestens 0,5 mm, bevorzugt 1–60 mm, besonders bevorzugt 2–10 mm dick sind.
Brandschutzmatte nach mindestens einem der Ansprüche 2–14 dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Segmente (1) starr ausgebildet sind.
Brandschutzmatte nach mindestens einem der Ansprüche 2–14 dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Segmente (1) flexibel ausgebildet sind, z. B. als mit einer flexiblen Hülle (5) umgebene und mit Pulver, Gel oder Flüssigkeit gefüllte Segmente (1).
Brandschutzmatte nach Anspruch 2–16 dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Segmenten (1) gleiche Abstände (2) bestehen.
Brandschutzmatte nach Anspruch 17 dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände (2) nicht größer sind als 50% des berechneten Produktes aus Segmentdicke und Intumeszenzquellwert des Brandschutzmaterials (6).
Brandschutzmatte nach Anspruch 17 dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (2) zwischen zwei Segmenten (1) 1–100 mm, bevorzugt 3–60 mm und besonders bevorzugt 6–30 mm beträgt.
Brandschutzmatte nach Anspruch 2–19 dadurch gekennzeichnet, daß die Brandschutzmatte zwischen den Segmenten (1), ohne Beschädigung der Segmente (1), auftrennbar ist .
Brandschutzmatte nach Anspruch 2–20 dadurch gekennzeichnet, daß in die Brandschutzmatte zwischen die Segmente (1), ohne Beschädigung der Segmente (1), perforierende Befestigungsmittel (8) wie z. B. Klammern, Nägel, Schrauben eingebracht werden können.
Brandschutzmatte nach mindestens einem der Ansprüche 2–21 dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (1) mittels eines Trägermaterials (10) miteinander verbunden sind.
Brandschutzmatte nach Anspruch 22 dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (1) auf einem Trägermaterial (10) fixiert sind, z.B. durch Verkleben.
Brandschutzmatte nach Anspruch 22 dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (1) zwischen zwei oder mehreren Lagen Trägermaterial (10) fixierend eingebettet sind.
Brandschutzmatte nach Anspruch 22–24 dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial (10) flexibel ist.
Brandschutzmatte nach Anspruch 22–25 dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial (10) aus textilen oder vliesartigen Flächengebilden, Gittern, Netzen, Folien oder aus Fäden oder Drähten besteht.
Brandschutzmatte nach Anspruch 2–22 dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (1) über die Hülle (5) miteinander verbunden sind.
Brandschutzmatte nach mindestens einem der Ansprüche 2–27 dadurch gekennzeichnet, daß die Brandschutzmatte aufrollbar ist.
Verwendung einer Brandschutzmatte nach mindestens einem der Ansprüche 2–28 dadurch gekennzeichnet, daß ein zwei- oder dreidimensional gekrümmter Untergrund (9) mit der Brandschutzmatte beschichtet wird.
Verwendung einer Brandschutzmatte nach mindestens einem der Ansprüche 2–27 dadurch gekennzeichnet, daß die Brandschutzmatte in einen Hohlraum eingebracht wird, um diesen im Brandfall mit Brandschutzmaterial auszuschäumen.