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Brandschutzmanschetten dienen zum Schutz der Durchführungen von Kunststoffrohren, sogenannten brennbaren Rohren, wie z. B. PVC, PP, PE und PE-HD. Einige Manschetten werden auch zum Schutz der Durchführungen von nicht brennbaren, isolierten Rohren verwendet.
Anlagendurchführungen auf die andere Seite einer Trennwand sind Stellen, durch die sich Feuer im Brandfall leicht auf angrenzende Räume ausbreiten kann.
Wenn Rohre durch eine Trennwand führen, die eine bestimmte Feuerwiderstandsklasse erfordert, sollten diese Durchführungen daher so abgedichtet werden, dass mindestens die gleiche Feuerwiderstandsklasse wie die Trennwand gewährleistet ist.
Brandschutzmanschetten und -hülsen sind eine gute Lösung, um die entsprechende Feuerwiderstandsklasse für Abschottungen zu gewährleisten, die hauptsächlich zum Abdichten von Kunststoffrohren verwendet werden.
Brandschutzmanschetten werden auf das Rohr aufgesetzt, dessen Durchführung sie schützen sollen. Sie werden an der Trennwand befestigt, durch die die Installation verläuft. Brandschutzhülsen hingegen werden auf das Rohr aufgesetzt und in die Trennwand eingesetzt. Manschetten werden meist beidseitig an Wänden und von unten an Decken angebracht. Hülsen werden meist ähnlich wie Manschetten in der Wand installiert – paarweise, beidseitig oder einzeln in der Mitte der Trennwand. Bei Decken werden sie ebenfalls einzeln in der Trennwand installiert, es können aber auch Paare verwendet werden.
Die Hauptbestandteile von Manschetten und Hülsen sind Schichten aus intumeszierendem Material. Anzahl, Länge und Dicke der Schichten hängen vom Durchmesser und der Wandstärke des zu schützenden Rohrs sowie der gewünschten Feuerwiderstandsklasse ab.
Das Funktionsprinzip von Manschetten und Hülsen im Brandfall ist ähnlich: Das darin enthaltene Material dehnt sich unter Temperatureinfluss aus und komprimiert das erweichende Rohr. Dadurch wird der Bereich verschlossen, durch den sich Feuer auf einen angrenzenden Raum ausbreiten könnte.
Intumeszierende Schichten in Brandschutzmanschetten und -hülsen bestehen meist aus einem Material auf Basis von sogenanntem Blähgraphit. Diese Materialien beginnen bei ca. 140 °C zu quellen und können ihr Volumen um ein Mehrfaches bis Zehnfaches vergrössern.
Flammschutzmittel (FSM) werden seit Jahrzehnten eingesetzt, um das Brandrisiko von Kunststoffkomponenten in Anwendungen wie der Elektronik- und Automobilindustrie zu verringern oder sogar zu eliminieren. In den Anfangsjahren waren halogenierte FSM der Standard, doch zunehmend kommen halogenfreie Optionen auf den Markt. Dies ist zum Teil auf das zusätzliche Risiko des Einatmens giftiger Dämpfe bei der Verbrennung halogenierter FSM zurückzuführen, aber auch auf veränderte Vorschriften und Verbraucherpräferenzen in Bezug auf Nachhaltigkeit. Die wichtigste Initiative ist derzeit der EU Green Deal, der erhebliche Chancen und möglicherweise eine verpflichtende Umstellung auf halogenfreie FSM mit sich bringen wird. Dies wird mit der erwarteten Überarbeitung der RoHS-Richtlinie (Restriction of Hazardous Substances) noch wahrscheinlicher.
Auf dem Markt sind zahlreiche verschiedene FSM-Lösungen und Polymere erhältlich. Eine davon ist Blähgraphit, der meist nur mit einer erhöhten Wärme- und elektrischen Leitfähigkeit in Verbindung gebracht wird. Seine einzigartigen Eigenschaften können jedoch auch zur Verbesserung des Brandschutzes genutzt werden. Dazu werden große Flocken aus Naturgraphit mit Säuren und Oxidationsmitteln behandelt. Aufgrund der relativ schwachen Bindungen (Van-der-Waals-Kräfte) zwischen den Schichten im Vergleich zu denen innerhalb der Schicht ermöglicht der entstehende Abstand zwischen den Schichten den expandierbaren Salzen die Bildung einer Zwischenschicht – ein Prozess, der als Interkalation bezeichnet wird. Diese Salze dehnen sich unter Hitzeeinwirkung aus und trennen die einzelnen Graphitschichten, was zu einer drastischen Volumenzunahme führt. Expandierbarer Graphit vereint zwei Brandschutzfunktionen gleichzeitig: Erstens verringert er die Entflammbarkeit des Bauteils und zweitens bildet er eine Schutzschicht, die im Brandfall aufquillt. Daher gehört er zur Klasse der flammhemmenden Barrieren.
Das Volumen eines Gases, Feststoffs oder einer Flüssigkeit ändert sich mit der Temperatur, dem Druck oder den auf das Gas, den Feststoff bzw. die Flüssigkeit einwirkenden Kräften. In der thermischen Analyse untersuchen wir temperaturabhängige Veränderungen.
Volumenausdehnung tritt bei unterschiedlichen Temperaturen auf, was die Gruppe der Polymere, auf die sie angewendet werden kann, einschränkt. Ein häufig mit Flammschutzmitteln gemischtes Polymer ist Polyethylen (PE), das zur Ummantelung von Drähten und Kabeln verwendet wird. Bei dieser Extrusionsanwendung muss die Schmelzviskosität gut kontrolliert werden, um eine gleichmäßige Dicke zu erreichen.
Es ist wichtig, geeignete Prüfelemente auszuwählen, um den erwarteten Anwendungsbereich zu erreichen. Bei Kunststoffrohrabschottungen, die durch Brandschutzmanschetten oder -hülsen geschützt sind, hängt der Anwendungsbereich von Faktoren wie Durchmesser und Wandstärke der Rohre und ihrer Endkonfiguration sowie von den Abmessungen des intumeszierenden Materials der im Test verwendeten Manschetten bzw. Hülsen ab.
Feuerwiderstandsprüfung von Abschottungen
Bei der Feuerwiderstandsprüfung von Abschottungen werden zwei Leistungskriterien überprüft: Feuerbeständigkeit und Feuerisolierung.
Die Feuerbeständigkeit beschreibt die Fähigkeit eines Bauteils, das als Trennelement dient, einseitig Feuer standzuhalten, ohne dass es durch das Eindringen von Flammen oder heißen Gasen auf die nicht exponierte Seite übergreift.
Die Feuerbeständigkeit wird während der Prüfung mit einem Wattestäbchen, Fühlerlehren oder visuell überprüft. Ein Verlust der Feuerbeständigkeit tritt ein, wenn auf der nicht exponierten Oberfläche des Prüfelements länger als 10 Sekunden ein Dauerbrand auftritt, das Wattestäbchen innerhalb von 30 Sekunden nach dem Aufsetzen auf das Prüfelement Feuer fängt oder wenn das Feuer einen Spalt erzeugt, der groß genug ist, um von einer 25-mm- oder 6-mm-Fühlerlehre auf einer Länge von 150 mm durchdrungen zu werden.
Feuerisolierung beschreibt die Fähigkeit eines Bauteils, einseitig Feuer standzuhalten, ohne dass es aufgrund der erheblichen Wärmeübertragung von der beheizten zur unbeheizten Seite zu einer Feuerübertragung kommt.
Der maximale Temperaturanstieg an der unbeheizten Oberfläche des Prüfelements wird mithilfe von Oberflächenthermoelementen überprüft, die mit temperaturbeständigem Klebstoff am Prüfelement befestigt werden.
