Brand- & Flammschutz

Für den Brandschutz werden neuartige Beschichtungswerkstoffe auf Basis von keramisierenden und schaumbildenden Polymersystemen entwickelt sowie Hochtemperaturisolationen zum Schutz vor Feuer und Hitze unter Nutzung von intumeszierenden, ablativen, keramisierenden und stark kühlenden Prozessen. Intumeszierende Beschichtungen entwickeln ihre Funktionalität unter Hitze. Die Beschichtungen quellen auf und bilden einen isolierender Schaum, der das Trägermaterial vor der Hitzeeinwirkung schützt. Durch endotherm verlaufende Reaktionen kann zudem eine kühlende Wirkung erreicht werden.

Beim Flammschutz werden zunehmend etablierte halogenhaltige Flammschutzlösungen durch halogenfreie Flammschutzmittel ersetzt. Dabei spielen neben deren Leistungsfähigkeit auch die Auswirkungen auf die Materialeigenschaften eine entscheidende Rolle. Derzeit wird an halogenfreien Flammschutzlösungen für Epoxidharzsysteme gearbeitet, die einen geringen Einfluss auf die Glasübergangstemperatur besitzen.

Brandschutzbeschichtungen

Brandschutzbeschichtung vor dem Brand
© Foto Fraunhofer ICT

Brandschutzbeschichtung vor dem Brand

Brandschutzbeschichtung nach dem Brand
© Foto Fraunhofer ICT

Brandschutzbeschichtung nach dem Brand

Brandschutzbeschichtungen sind intumeszierende (aufquellende) Beschichtungsmaterialien, die auf ein zu schützendes Trägermaterial aufgetragen werden. Unter normalen Bedingungen verhalten sich diese Beschichtungen wie ein dekoratives Coating. Bei Einwirkung von Hitze oder Feuer kommt es zu einem Aufquellen unter Bildung eines isolierenden Schaums, der das Trägermaterial vor der Hitzeeinwirkung schützt. Die Stabilität des Schaums wird durch die Ausbildung von keramikartigen Strukturen erreicht. Neben Anwendungen im Baubereich können solche Beschichtungen auch zur Vermeidung von Flammschutzmitteln und Rauchunterdrückung auf Kunststoffen eingesetzt werden. Die Schichten sind für Anwendungen im Holz- und Stahlbrandschutz sowie für Kompositmaterialien geeignet.

Hochtemperaturisolierungen

Brandschutzbeschichtung vor dem Brand
© Foto Fraunhofer ICT

Brandschutzbeschichtung vor dem Brand

Hochtemperaturisolierung nach dem Brand
© Foto Fraunhofer ICT

Hochtemperaturisolierung nach dem Brand

Einen effizienten Hitzeschutz für metallische Trägermaterialien im Hochtemperaturbereich (> 1200 °C) bieten Beschichtungssysteme die intumeszierende (aufquellende) und keramikbildende Eigenschaften in sich vereinigen. Diese Beschichtungen werden wie ein normales Beschichtungsmaterial appliziert. Wirken hohe Temperaturen (>1200°C) auf die Oberfläche ein, so quillt das Material bis auf das 30-fache der ursprünglichen Schichtdicke auf und bildet eine poröse Keramik aus. Diese schützt das Trägermaterial minutenlang vor Temperaturen bis 2000 °C. Anwendungsbeispiele sind Notfallisolationssysteme für Wiedereintrittskörper für die Luft- und Raumfahrt oder spezielle Brandschutzanwendungen.

Keramische Brandschutzmassen

Hierbei handelt es sich um ein inertes feuerfestes Material mit hoher Kühlwirkung. Die Brandschutzwirkung wird durch endotherm verlaufende chemische und physikalische Reaktionen erreicht. Je nach gewünschter Anwendung kann die Masse verfüllt oder als Beschichtung eingesetzt werden. Anwendungsbeispiele sind Brandschutztüren, -fenster, Brandschutzkitte, -mörtel und -fugenmassen, kühlende Beschichtungen und Kühlmittelgranulate.

Keramische Brandschutzmasse
© Foto Fraunhofer ICT

Keramische Brandschutzmasse

Keramisierende Elastomere

Die für die Raketentechnik entwickelten Brennkammerisolationen schützen durch ablative und keramisierende Prozesse Trägermaterialien vor Hitzeeinwirkungen und heißen Gasströmungen bis zu Temperaturen von 3000 °C. Die keramisierenden Elastomere sind elastische Beschichtungsmaterialien und dienen als Isolationsmaterialien für einmalige Hochtemperaturanwendungen. Bei Einwirkung hoher Temperaturen bis 3000 °C bildet sich eine zusammenhängende, poröse, keramische Schutzschicht aus, die auch hohen Gasströmungen widerstehen. Die Elastomere zeichnen sich durch die hohen Festigkeiten der Pyrolyse- und Zwischenschicht aus, sind jedoch elastisch genug, um Dehnbewegungen des Trägermaterials folgen zu können. Anwendungsbeispiele sind der Schutz von Metallteilen gegen heiße Gasströmungen, Düsenmaterialien, Dichtungsstoffe, Bremsbeläge (Fadingstabilisierung) oder der Brandschutz für Textilien.

Keramisierende Elastomere
© Foto Fraunhofer ICT

Keramisierende Elastomere

Flammgeschütze, formstabile Schäume

Nichtbrennbarer Schaum
© Foto Fraunhofer ICT

Nichtbrennbarer Schaum

Schnitt durch ein Fensterprofil mit Brandschutzschaumfüllung
© Foto Fraunhofer ICT

Schnitt durch ein Fensterprofil mit Brandschutzschaumfüllung

Wandelement mit Montageschaum befestigten Elekrodosen
© Foto Fraunhofer ICT

Wandelement mit Montageschaum befestigten Elekrodosen

Geschäumten Kunststoffen z.B. aus Polystyrol oder PU werden bei Feuer- und Hitzeinwirkung abgebaut werden und weisen unter Brandbedingungen keine Formstabilität auf und die Isolationswirkung geht verloren. und somit die Schutzwirkung verloren geht. Neue, kunststoffbasierte Schaumformulierungen erhalten in Brandversuchen ihre Form ohne selbst zu brennen. Verwendet werden könnten diese Schäume als Dämmplatten für Fassaden, zum Füllen von Profilen für Brandschutzfenster und -türen oder als Montageschäu. Keramisch verstärkte Schäume weisen hohe Festigkeiten im Brandfalle auf und können als Schaumkerne zum Stabilitätserhalt einer Brandschutzwand in Sandwichbauweise bei Brandeinwirkung beitragen.

Leistungen

Entwicklung und Anpassung von Brandschutz- und Hochtemperaturisolationssystemen für spezielle Anwendungen nach Kundenanforderungen in den Bereichen:

  • Dämmschichtbildner
  • Beschichtungen
  • Vergussmassen
  • schwer entflammbare Schäume
  • keramikbildende Beschichtungen
  • keramisierende Elastomere
  • keramische Brandschutzmassen
  • Auslegung von Formulierungen mit Flammschutzmitteln