EP0716194A2 - Wärmebindendes Bauteil für den Innen- und Aussenausbau in Brandschutzausführung - Google Patents

Wärmebindendes Bauteil für den Innen- und Aussenausbau in Brandschutzausführung Download PDF

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EP0716194A2
EP0716194A2 EP95118355A EP95118355A EP0716194A2 EP 0716194 A2 EP0716194 A2 EP 0716194A2 EP 95118355 A EP95118355 A EP 95118355A EP 95118355 A EP95118355 A EP 95118355A EP 0716194 A2 EP0716194 A2 EP 0716194A2
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gypsum
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potassium alum
indoor
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    • E06B5/10—Doors, windows, or like closures for special purposes; Border constructions therefor for protection against air-raid or other war-like action; for other protective purposes
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    • E04B1/92—Protection against other undesired influences or dangers
    • E04B1/94—Protection against other undesired influences or dangers against fire
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    • E06B3/70—Door leaves
    • E06B2003/7059—Specific frame characteristics
    • E06B2003/7074—Metal frames
    • E06B2003/7078—Metal frames with fire retardant measures in frame

Definitions

  • the invention relates to a heat-binding component for interior and exterior construction in fire protection design.
  • DE 37 38 479 A1 discloses a method for inhibiting the spread of fire in burning buildings and for protecting against the effects of fire by applying a heat-insulating material to the surface of movable and permanently installed components.
  • a heat-insulating material is built into the contact spaces between the movable and permanently installed components, a heat-binding, hydrophilic absorbent based on silicon oxide and / or aluminum silicate, advantageously synthetic zeolites of type A, X or P, being used as the heat-insulating material.
  • heat-binding zeolites in the form of powder or granules can be filled into the inner chamber of single-chamber hollow profiles made from steel sheets.
  • Cement plates can also be applied to door leaves, walls and ceilings in which the zeolites are embedded in powder or granulate form.
  • Epoxy resin binders containing the hydrophilic adsorbent in powder or granular form can also be sprayed or spread onto the surfaces to be protected against fire.
  • the zeolites have a relatively high water absorption capacity and can physically bind the water as crystal water.
  • the zeolites bind about 30 percent crystal water and release the majority of 20 to 24 percent by mass in a temperature range of 150 to 160 ° C.
  • this amount of crystal water released means an energy consumption of 470 to 550 J / g.
  • volume-related energy consumption which is between 210 and 245 J / cm3 for zeolites and for zeolites due to the low density of 0.5 to 0.6 g / cm3.
  • the relatively low volume-related energy consumption of the zeolites requires larger receiving spaces or large-volume cladding on the elements to be protected.
  • the relatively low melting temperature of aluminum and the good conductivity of the aluminum require lower response temperatures of the adsorbent, and clearly below 140 ° C, since in the case of fire protection closures on the side away from the fire, temperatures around 180 ° C are specified by standards.
  • a cement mortar binding of the hydrophilic adsorbent is disadvantageous when used on and in aluminum, since it promotes corrosion or the destruction of the material.
  • the cement mortar does not contribute to energy consumption by releasing bound water.
  • the invention has for its object to develop a heat-binding component for interior and exterior construction, which consists of a carrier material and an adsorbent with higher energy consumption per volume and in which the bound crystal water is released by 100 ° C.
  • the component consists of alum as a hydrophilic adsorbent and gypsum.
  • the alum is double metal salts that are able to store crystal water by weight to a very high degree.
  • potassium alum as the adsorbent and to incorporate the potassium alum in a gypsum matrix.
  • potassium alum can be described as potassium aluminum sulfate 12 hydrate.
  • the chemical formula is: KAl (SO4) 2 x 12 H20.
  • This potassium alum is able to bind approx. 45 percent water crystal water.
  • the crystal water is released from the potassium alum in pure form at 73 ° C.
  • the volume of the stored crystal water is approx. 50 percent.
  • the potassium alum embedded in a gypsum matrix behaves completely neutrally with regard to the hardening of the gypsum, so that the plates, molded parts and profiles produced therefrom have sufficient stability for their use in fire protection for interior and exterior finishing.
  • the potassium alum does not change the setting properties of the plaster.
  • the plaster in turn does not affect the physical water absorption of the alum.
  • the profiles can consist of 50 percent modified gypsum and 50 percent potassium alum.
  • the energy consumption of such a component is approximately 1,100 J / cm3. This value is significantly higher than the values for the zeolites mentioned above, especially if these are incorporated in filler materials.
  • the mixing ratio between alum and plaster can be varied.
  • the proportion of the stored crystal water is 32 percent.
  • potassium alum alone has a reaction temperature of 73 ° C
  • the reaction temperature in connection with the gypsum is increased to a higher value, namely about 85 ° C. This is due to the fact that the water released in the alum is held at 85 ° C by simply sucking it up through the plaster before it is converted into the vapor phase.
  • the construction of the components of alum and gypsum according to the invention has the further advantage that the water of crystallization bound in the gypsum is only released at a reaction temperature of approx multi-stage crystal water release has a positive effect on the cooling process of the components.
  • Curves I and II relate to a component that is composed of the gypsum carrier material and the heat-binding, hydrophilic alum adsorbent.
  • the response temperatures can be seen from curve I.
  • the area under curve I represents the total energy consumption.
  • Curve II shows only the loss of mass that occurs as the temperature rises.
  • Fig. 2 shows a profile 1, which is composed of an outer part 2, a central part 3 and a further outer part 4.
  • the outer parts 2 and 4 are made of aluminum, while the middle part 3 can also be made of aluminum or another metal.
  • the middle part is composed of two mutually parallel profiles 5, which are connected to the outer parts 2 and 4 and recesses have, so that the heat flow in the region of the central part is less than in the outer parts.
  • the outer surface of the outer part 2 is covered by a heat-binding plate 6, which has gypsum as the carrier material and potassium alum as the heat-binding hydrophilic adsorbent.
  • This plate is stabilized by tissue embedded in the outer sides, preferably by glass fiber tissue 7, so that it can be handled like a plasterboard.
  • the plate can be produced in different thicknesses and dimensions, so that the intensity of the fire retardation can also be influenced by this.
  • the plates 6 are used in a window frame or a door frame to cover the outer surfaces, they can be combined to form a frame corresponding to the metal frame and fixed on the outside of the metal profiles by adhesive or by mechanical means.
  • Fig. 3 it can also be seen that existing alum and gypsum moldings 8,9 and 10 can be used in hollow chambers of the outer parts and the central part, so that when this molded body is heated to the response temperature water and the metal profile through this released water is cooled.
  • the plate-shaped components according to the invention can also, as shown in FIG. 3, in a facade or roof construction in which the facade fields or the roof fields, which are delimited by metal profiles, are filled with glass panes 10, for covering metal surfaces on the inside of the room be used.
  • These plates also have woven fabrics, preferably glass fiber woven fabrics 15, which are embedded in the outer layers for stabilization.
  • the plates 12, 13 and 14 are connected to the main profile 11 by adhesive or by mechanical means.
  • a metal cover 16 is also provided, which can consist of a sheet made of light metal or stainless steel. This metal cover can also be used to fix the plates 12, 13, 14.
  • the components according to the invention in the form of plates, molded parts or profiles can also be used to improve fire protection for covering or cladding components made of wood or plastic.
  • Partitions can also be produced from the components according to the invention. They can also be used to clad partitions or other walls made of metal, wood or plastic components.

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Abstract

2.1 Das Bauteil soll aus einem Trägermaterial und aus einem wärmebindenden hydrophilen Adsorbens bestehen mit einem großen Kristallwasseranteil, der bei um 100°C oder ein wenig darunter liegenden Temperaturen das gebundene Kristallwasser freisetzt, so daß es als Kühlmittel im Rahmen von Brandschutzkonstruktionen wirkt. 2.2 Das Bauteil besteht aus Alaun als hydrophiles Adsorbens und aus Gips. Vorzugsweise wird als Adsorbens Kalium-Alaun verwendet und das Kalium-Alaun in eine Gipsmatrix eingebunden. Das Kalium-Alaun verhält sich bezüglich der Aushärtung des Gipses völlig neutral, so daß die daraus hergestellten Platten, Formteile und Profile ausreichende Stabilität für ihre Anwendung im Brandschutz beim Innen- und Außenausbau besitzen. Beispielsweise wird die Außenfläche des Außenteils 2 durch eine wärmebindende Platte 6 abgedeckt, die als Trägermaterial Gips und als wärmebindendes hydrophiles Adsorbens Kalium-Alaun aufweist. 2.3 Anwendungsgebiet ist der Hochbau, und zwar insbesondere der Innen- und Außenausbau von Gebäuden. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein wärmebindendes Bauteil für den Innen- und Außenausbau in Brandschutzausführung.
  • Durch die DE 37 38 479 A1 ist ein Verfahren zur Hemmung der Verbreitung von Feuer in brennenden Gebäuden und zum Schutz gegen Feuereinwirkung durch Aufbringung eines wärmeisolierenden Stoffes auf die Oberfläche von beweglichen und fest eingebauten Bauelementen bekannt. Bei diesem Verfahren wird in die Berührungsräume zwischen den beweglichen und fest eingebauten Bauelementen ein wärmeisolierendes Material eingebaut, wobei als wärmeisolierendes Material ein wärmebindendes, hydrophiles Absorbens auf Siliziumoxid- und/oder Aluminiumsilikatbasis, vorteilhafterweise synthetische Zeolithe des Typs A, X oder P, verwendet wird. Nach dieser Literaturstelle können in die Innenkammer von aus Stahlblechen gefertigten Einkammerhohlprofilen wärmebindende Zeolithe in Form von Pulver oder Granulat eingefüllt werden. Es können auch auf Türblätter, auf Wandungen und Decken Zementplatten aufgebracht werden in die die Zeolithe in Pulver- oder Granulatform eingebettet sind. Es können auch auf die gegen Feuer zu schützenden Flächen Epoxidharzbinder aufgespritzt oder aufgestrichen werden, die das hydrophile Adsorbens in Pulver- oder Granulatform enthalten.
  • Die Zeolithe weisen ein relativ hohes Wasseraufnahmevermögen auf und können das Wasser physikalisch als Kristallwasser binden.
  • Die Zeolithe binden je nach Typ massebezogen ca. 30 Prozent Kristallwasser und geben den Großteil von massebezogen 20 bis 24 Prozent in einem Temperaturbereich von 150 bis 160°C wieder ab.
  • Massebezogen bedeutet diese Menge an freigesetztem Kristallwasser einen Energieverzehr von 470 bis 550 J/g.
  • Der für die Praxis wichtigere bzw. entscheidendere Wert ist der volumenbezogene Energieverzehr, der bei Zeolithen 210 bis 245 J/cm³ beträgt und für Zeolithe auf die geringe Dichte von 0,5 bis 0,6 g/cm³ zurückzuführen ist.
  • Die Einbindung des Zeolithes in einen zementgebundenen Werkstoff bringt abermals ein Absinken des volumenbezogenen Energieverzehrs entsprechend der Mischung von Zeolith und Zementmörtel.
  • Für den Einsatz in und an Bauelementen aus Aluminium oder aus einem anderen Werkstoff, der einen niedrigeren Schmelzpunkt als Stahl aufweist, ergeben sich erhebliche Nachteile, die den Einsatz von Zeolithen als wärmebindendes, hydrophiles Adsorbens erheblich einschränken bzw. unbrauchbar machen.
  • Der relativ geringe volumenbezogene Energieverzehr der Zeolithe erfordert größere Aufnahmeräume bzw. großvolumige Plattierungen an den zu schützenden Elementen.
  • Das Füllen von Hohlräumen mit einem pulverförmigen oder granulierten wärmebindenden hydrophilen Adsorbens erfordert einen hohen Aufwand zum Abdichten der Hohlräume.
  • Die relativ niedrige Schmelztemperatur von Aluminium und die gute Leitfähigkeit des Aluminiums erfordern niedergere Ansprechtemperaturen des Adsorbens, und zwar deutlich unter 140°C, da bei Brandschutzabschlüssen auf der brandabgewandten Seite durch Normen Temperaturen um ca. 180°C vorgegeben sind.
  • Eine Zementmörtelbindung des hydrophilen Adsorbens ist beim Einsatz an und in Aluminium nachteilig, da sie die Korrosion bzw. die Zerstörung des Werkstoffes fördert. Der Zementmörtel trägt nicht zum Energieverzehr durch Freisetzen von gebundenem Wasser bei.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein wärmebindendes Bauteil für den Innen- und Außenausbau zu entwickeln, das aus einem Trägermaterial und einem Adsorbens mit höherem Energieverzehr pro Volumen besteht und bei dem das Freisetzen des gebundenen Kristallwassers um 100°C erfolgt.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Bauteil aus Alaun als hydrophiles Adsorbens und Gips besteht.
  • Beim Alaun handelt es sich um Metalldoppelsalze, die in der Lage sind, in sehr hohem Grad gewichtsbezogen Kristallwasser zu speichern.
  • Es ist besonders vorteilhaft, als Adsorbens Kalium-Alaun zu verwenden und das Kalium-Alaun in eine Gipsmatrix einzubinden.
  • Chemisch ist Kalium-Alaun als Kalium-Aluminium-Sulfat-12-Hydrat zu bezeichnen. Die chemische Formel lautet: KAl(SO₄)₂ x 12 H₂0.
  • Dieses Kalium-Alaun ist in der Lage ca. 45 Prozent pro Gewichtseinheit Kristallwasser zu binden.
  • Das Freisetzen des Kristallwassers aus dem Kalium-Alaun in reiner Form erfolgt bei 73°C.
  • Aufgrund der Dichte des Alauns von 1,1 g/cm³ ergibt sich volumenbezogen ein Anteil des eingelagerten Kristallwassers von ca. 50 Prozent.
  • Das in eine Gipsmatrix eingebettete Kalium-Alaun verhält sich bezüglich der Aushärtung des Gipses völlig neutral, so daß die daraus hergestellten Platten, Formteile und Profile ausreichende Stabilität für ihre Anwendung im Brandschutz bei einem Innen- und einem Außenausbau aufweisen.
  • Das Kalium-Alaun verändert die Abbindeeigenschaften des Gipses nicht. Durch den Gips wiederum wird auch nicht die physikalische Wasseraufnahme des Alauns beeinträchtigt.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bauteile als Platten, Formteile oder Profile können die Profile zu 50 Prozent aus einem modifizierten Gips und zu 50 Prozent aus Kalium-Alaun bestehen.
  • Da der Gips wie auch das Alaun eine Dichte von 1,1 g/cm³ haben, ist dieses Verhältnis gewichts- wie auch volumenbezogen.
  • Der Energieverzehr eines solchen Bauteiles beträgt ca. 1.100 J/cm³. Dieser Wert liegt deutlich über den zuvor genannten Werten für die Zeolithe, insbesondere wenn diese in Füllmaterialien eingebunden sind.
  • Je nach dem Einsatzfall kann das Mischungsverhältnis zwischen Alaun und Gips variiert werden.
  • Bei einem Mischungsverhältnis von 50 : 50 von Gips und Alaun ergibt sich ein Anteil des eingelagerten Kristallwassers von 32 Prozent.
  • Obwohl Kalium-Alaun für sich allein eine Reaktionstemperatur von 73°C aufweist, wird die Reaktionstemperatur in Verbindung mit dem Gips auf einen höheren Wert, nämlich ca. 85°C verlegt. Dieses hängt damit zusammen, daß das im Alaun frei werdende Wasser durch einfaches Aufsaugen durch den Gips zur Temperatur von 85°C gehalten wird, bevor es in die Dampfphase übergeführt wird.
  • Es ist somit eine günstige Reaktionstemperatur gegeben, die in ausreichender Distanz zu den Gebrauchstemperaturen liegt, die u.U. 70°C bei direkter Sonneneinstrahlung bei solchen Bauelementen erreichen kann.
  • Der Aufbau der erfindungsgemäßen Bauteile aus Alaun und Gips hat noch den weiteren Vorteil, daß das im Gips gebundene Kristallwasser erst bei einer Reaktionstemperatur von ca. 125°C freigesetzt wird und sich diese mehrstufige Kristallwasserfreisetzung positiv auf den Kühlungsverlauf der Bauteile auswirkt.
  • Darüber hinaus findet bei ca. 215°C eine nochmalige geringe Freisetzung von im Gips gebundenem Wasser statt, die aber von untergeordneter Bedeutung ist.
  • Weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Bauteils ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der folgenden Beschreibung zeichnerisch dargestellter Ausführungsformen. Es zeigen:
    • Fig. 1
    ein Schaubild, in dem die Kurve I die Reaktionstemperaturen über der unteren Temperaturachse darstellt, während die Kurve II den Masseverlust angibt, der sich im Verlauf der Temperaturerhöhung einstellt,
    Fig. 2
    ein Leichtmetallprofil in Brandschutzausführung im Schnitt und
    Fig. 3
    eine Fassaden- oder Dachkonstruktion im Schnitt.
  • Die Kurven I und II betreffen ein Bauteil, das sich aus dem Trägermaterial Gips und dem wärmebindenden, hydrophilen Adsorbens Alaun zusammensetzt.
  • Aus der Kurve I sind die Ansprechtemperaturen zu entnehmen. Die Fläche unter der Kurve I stellt den Gesamtenergieverzehr dar.
  • Die Kurve II zeigt lediglich den Masseverlust, der sich im Verlauf der Temperaturerhöhung einstellt.
  • Die Fig. 2 zeigt ein Profil 1, das sich aus einem Außenteil 2, einem Mittelteil 3 und einem weiteren Außenteil 4 zusammensetzt. Die Außenteile 2 und 4 sind aus Aluminium gefertigt, während das Mittelteil 3 ebenfalls aus Aluminium oder einem anderen Metall hergestellt sein kann. Das Mittelteil setzt sich aus zwei parallel zueinander verlaufenden Profilen 5 zusammen, die mit den Außenteilen 2 und 4 verbunden sind und Aussparungen aufweisen, so daß der Wärmefluß im Bereich des Mittelteils geringer ist als in den Außenteilen.
  • Die Außenfläche des Außenteils 2 wird durch eine wärmebindende Platte 6 abgedeckt, die als Trägermaterial Gips und als wärmebindendes hydrophiles Adsorbens Kalium-Alaun aufweist.
  • Diese Platte wird durch in die Außenseiten eingebundene Gewebe, vorzugsweise durch Glasfasergewebe 7 stabilisiert, so daß sie wie eine Gipskartonplatte gehandhabt werden kann.
  • Die Platte ist in unterschiedlichen Dicken und Abmessungen herstellbar, so daß auch hierdurch die Intensität der Feuerhemmung beeinflußt werden kann.
  • Sofern die Platten 6 bei einem Fensterrahmen oder einem Türrahmen zur Abdeckung der Außenflächen dienen, können sie zu einem dem Metallrahmen entsprechend großen Rahmen zusammengefaßt und an der Außenseite der Metallprofile durch Kleber oder durch mechanische Mittel festgelegt werden.
  • Aus der Fig. 3 ist ferner zu entnehmen, daß aus Alaun und Gips bestehende Formkörper 8,9 und 10 in Hohlkammern der Außenteile und des Mittelteils eingesetzt werden können, so daß bei einer Aufheizung dieser Formkörper auf die Ansprechtemperatur Wasser frei wird und das Metallprofil durch dieses frei werdende Wasser gekühlt wird.
  • Die plattenförmigen Bauteile nach der Erfindung können auch, wie die Fig. 3 zeigt, bei einer Fassaden- oder Dachkonstruktion, bei der die Fassadenfelder oder die Dachfelder, die von Metallprofilen begrenzt werden, durch Glasscheiben 10 ausgefüllt sind, zur Abdeckung von Metallflächen an der Rauminnenseite verwandt werden.
  • Bei der Konstruktion nach der Fig. 3 ist ein aus Aluminium gefertigtes Hauptprofil 11, das im Gebäudeinnenraum liegt, an seinen Außenflächen durch Platten 12,13 und 14 abgedeckt, die aus Alaun und Gips bestehen.
  • Diese Platten weisen ebenfalls in die Außenschichten eingebundene Gewebe, vorzugsweise Glasfasergewebe 15 zur Stabilisierung auf. Die Platten 12,13 und 14 sind über Kleber oder über mechanische Mittel mit dem Hauptprofil 11 verbunden.
  • In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist noch eine Metallabdeckung 16 vorgesehen, die aus einem aus Leichtmetall oder aus Edelstahl gefertigten Blech bestehen kann. Diese Metallabdeckung kann auch zur Festlegung der Platten 12,13,14 herangezogen werden.
  • Die erfindungsgemäßen Bauteile in der Form von Platten, Formteilen oder Profilen können auch zur Verbesserung des Brandschutzes zur Abdeckung oder Verkleidung von aus Holz oder aus Kunststoff gefertigten Bauelementen verwendet werden.
  • Aus den erfindungsgemäßen Bauteilen können auch Trennwände gefertigt werden. Sie können auch zur Verkleidung von Trennwänden oder anderen Wänden benutzt werden, die aus Bauelementen aus Metall, Holz oder Kunststoff hergestellt sind.
    • Bezugszeichen
    • 1
    Profil
    2
    Außenteil
    3
    Mittelteil
    4
    Außenteil
    5
    Profil
    6
    Platte
    7
    Glasfasergewebe
    8
    Formkörper
    9
    Formkörper
    10
    Glasscheibe
    11
    Hauptprofil
    12
    Platte
    13
    Platte
    14
    Platte
    15
    Glasfasergewebe
    16
    Metallabdeckung

Claims (5)

  1. Wärmebindendes Bauteil für den Innen- und Außenausbau in Brandschutzausführung, dadurch gekennzeichnet, daß es aus Alaun als hydrophiles Adsorbens und Gips besteht.
  2. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als hydrophiles Adsorbens Kalium-Alaun verwendet wird und das Kalium-Alaun in eine Gipsmatrix eingebunden ist.
  3. Bauteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es zu 50 Prozent aus Kalium-Alaun und zu 50 Prozent aus einem modifizierten Gips besteht.
  4. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es plattenförmig ausgebildet ist und mehrere Platten zu einem Rahmen verbunden sind, der einen entsprechenden Rahmen aus Metall, Holz oder Kunststoff abdeckt.
  5. Bauteile nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es als Formkörper oder als Profilstrang ausgebildet und als Füllung von Profilhohlkammern oder als Abdeckung im Innen- oder Außenausbau verwendet wird.
EP95118355A 1994-12-08 1995-11-22 Profil mit Profilhohlkammer gefüllt mit einem wärmebindenden Material Expired - Lifetime EP0716194B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4443761A DE4443761A1 (de) 1994-12-08 1994-12-08 Wärmebindendes Bauteil für den Innen- und Außenausbau in Brandschutzausführung
DE4443761 1994-12-08

Publications (3)

Publication Number Publication Date
EP0716194A2 true EP0716194A2 (de) 1996-06-12
EP0716194A3 EP0716194A3 (de) 1997-05-14
EP0716194B1 EP0716194B1 (de) 2002-11-27

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ID=6535311

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP95118355A Expired - Lifetime EP0716194B1 (de) 1994-12-08 1995-11-22 Profil mit Profilhohlkammer gefüllt mit einem wärmebindenden Material

Country Status (3)

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EP (1) EP0716194B1 (de)
AT (1) ATE228600T1 (de)
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