29. Februar 2024

Weiterentwicklung eines nichtbrennbaren Bauschaums sowie Isolationsschalen für die Bauindustrie

Braunschweig (pm) – Forschende am Fraunhofer WKI haben gemeinsam mit der Firma IGP Chemie GmbH einen nichtbrennbaren Füll- und Montageschaum weiterentwickelt, sodass er die Baustoffklasse A1 erreicht und eine geringe Wärmeleitfähigkeit besitzt. Damit wird der Einbau von Brandschutztüren und -fenstern sowie das Verschließen von Durchbrüchen in Brandschutzwänden vereinfacht. Außerdem hat das Fraunhofer WKI gemeinsam mit dem Projektpartner GWK Kuhlmann GmbH mithilfe des neuen Schaums Prototypen für vorgefertigte Isolationsschalen für Armaturen und Ventile hergestellt – eine Innovation für den Brandschutz im Bau, die in einem Folgeprojekt für den industriellen Einsatz weiterentwickelt wird.

In Gebäudebereichen ohne besondere Brandschutzanforderungen kommen derzeit Füll- und Montageschäume auf Basis von Polyurethan (PU) zum Einsatz. PU-Schäume eignen sich aber nicht für Brandschutzlösungen, da sie bestenfalls als schwer entflammbar klassifiziert sind. Die Firma IGP Chemie GmbH hat bereits einen nichtbrennbaren 2-Komponenten-Schaum auf mineralischer Basis entwickelt. Im Vergleich zu handelsüblichen PU-Schäumen musste der Schaum aber im Bereich Dämmwirkung (thermische Isolierung) noch verbessert werden. Die Projektpartner IGP Chemie GmbH, GWK Kuhlmann GmbH sowie die WF – formprojekt GmbH verfolgten daher gemeinsam mit dem Fraunhofer WKI das Ziel, die Rezeptur zu verbessern. »Die Herausforderung bestand darin, die Rezeptur so anzupassen, dass die Baustoffklasse A1 `nichtbrennbar´ nach der DIN EN 13501-1 beibehalten wird und dass die Wärmeleitfähigkeit gering ist«, sagt Dr. Torsten Kolb, Projektleiter am Fraunhofer WKI.

Durch die Betrachtung der Wirkungsweise der einzelnen Komponenten gelang den Projektpartnern die Optimierung der Schaumrezeptur. Die Forschenden stellten auf Grundlage dieser Rezepturen Probekörper her. Diese wurden bezüglich der Verbrennungswärme im Bombenkalorimeter, der Wärmeleitfähigkeit und der Rohdichte charakterisiert. Hieraus konnten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler fünf Rezepturen identifizieren, die die Baustoffklasse nichtbrennbar (A1) erreichten und eine geringe Wärmeleitfähigkeit besaßen.

Die Forschenden nahmen eine weitere Charakterisierung nach Aspekten wie Nichtbrennbarkeit, Zug- und Druckfestigkeit, Wasseraufnahme sowie Aufschäumverhalten vor. »Fast alle Proben haben die Prüfung im Nichtbrennbarkeitsofen bestanden, die zusätzlich zur Untersuchung im Bombenkalorimeter erforderlich ist, um die Baustoffklasse A1 zu erreichen. Während der Prüfung konnten wir zeigen, dass es bis auf eine Probe bei allen Prüfungen zu keiner Entflammung kam«, resümiert Dr. Kolb.

In praktischen Versuchen gelang es den Projektbeteiligten, den Montageschaum in Formen zu schäumen, um daraus Dämmboxen zur Isolation von Heizungen herzustellen. Die Forschenden testeten darüber hinaus die Verwendung des Brandschutzschaums zur Steigerung des Feuerwiderstands von geschlitzten Gipskartonplatten.

In einem Folgeprojekt, das im November 2023 gestartet ist, werden die Forschenden die Schaumrezeptur bezüglich Emissionen verbessern, sowie die Wasseraufnahme und Wärmeleitfähigkeit optimieren. Darüber hinaus soll ein Verfahren entwickelt werden, mit dem es möglich ist, Dämmboxen industriell herzustellen. Dafür verfolgen die Forschenden das Ziel, eine Prototypenanlage zur Herstellung von Dämmboxen für Heizungsanlagen auf der Basis einer Zwei-Komponenten-Schaumrezeptur zu entwickeln.

Mit der Entwicklung des nichtbrennbaren Bauschaums wird es für die Bauindustrie zukünftig einfacher, hohe Brandschutzvorgaben umzusetzen. Durchbrüche und Hohlräume in feuerbeständigen und hochfeuerhemmenden Bauteilen lassen sich mit dem neuen nichtbrennbaren Bauschaum schnell verschließen. Auch Firmen im Bereich der Technischen Gebäudeausrüstung (TGA) könnten profitieren. Mit dem Brandschutzschaum erhalten sie eine einfache Möglichkeit, diverse haustechnische Anlagen wie zum Beispiel Heizungen mit einer brandgeschützten Wärme- und Schalldämmung auszurüsten.

Förderung

Dieses Projekt wurde gefördert vom Bundesministeriums für Wohnen, Stadtentwicklung und Bauwesen (BMWSB) aus Mitteln des Innovationsprogramms Zukunft Bau über das Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR).

Zum Hintergrund

Nachhaltigkeit durch Nutzung nachwachsender Rohstoffe steht seit über 75 Jahren im Fokus des Fraunhofer WKI. Das Institut mit Standorten in Braunschweig, Hannover und Wolfsburg ist spezialisiert auf Verfahrenstechnik, Naturfaser-Verbundkunststoffe, Bindemittel und Beschichtungen, Holz- und Emissionsschutz, Qualitätssicherung von Holzprodukten, Werkstoff- und Produktprüfungen, Recyclingverfahren sowie den Einsatz von organischen Baustoffen und Holz im Bau. Nahezu alle Verfahren und Werkstoffe, die aus der Forschungstätigkeit hervorgehen, werden industriell genutzt.

Quelle: Fraunhofer-Institut für Holzforschung Wilhelm-Klauditz-Institut WKI