Brand- & Flammschutz

Für den Brandschutz werden neuartige keramisierende und schaumbildende Beschichtungswerkstoffe sowie Hochtemperaturisolationsmaterialien entwickelt. Zum Schutz vor Feuer und Hitze nutzen diese intumeszierende, ablative, keramisierende und kühlende Prozessen. Intumeszierende Beschichtungen quellen unter Hitzeeinwirkung auf und bilden einen isolierender Schaum, der das Trägermaterial 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 Schutzanwendungen. Bei Einwirkung hoher Temperaturen bildet sich eine zusammenhängende, poröse, keramische Schutzschicht aus, die auch den hohen Gasströmungen beim Abbrand eines Raketentreibstoffes widersteht. Die Elastomere zeichnen sich durch hohe Festigkeiten der Pyrolyse- und Zwischenschicht bei Hitzeeinwirkung aus, sind jedoch unter Normalbedingungen elastisch genug, um Dehnbewegungen des Trägermaterials folgen zu können. Anwendungsbeispiele sind der Schutz von Metallteilen gegen heiße Gasströmungen, Düsenmaterialien, Dichtungsstoffe oder in Bremsbeläge zur Fadingstabilisierung.

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

Geschäumte Kunststoffe aus konventionellen Materialien (z.B. aus Polystyrol oder Polyurethan) werden bei Feuer- und Hitzeeinwirkung abgebaut und verlieren im Brandfall ihre isolierende Wirkung und damit ihre Schutzwirkung durch Verlust. Neue, kunststoffbasierte Schaumformulierungen erhalten in Brandversuchen ihre Form ohne selbst zu brennen. Diese Schäume können in unterschiedlichen Anwendungen eingesetzt werden als:

  • Dämmsysteme für Fasssaden
  • Füllung von Brandschutzfenster- und Brandschutztürprofilen
  • Montageschäume.

Keramische verstärkte Schäume weisen im Brandfall hohe Festigkeiten auf und können im Brandfall zum Stabilitätserhalt von Brandschutzwänden in Sandwichbauweise beitragen, wenn man den Wabenkern ausschäumt.

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