DE102022119384A1 - Wall material for compensators - Google Patents
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Abstract
Ein Wandmaterial (4) für Kompensatoren (1), umfasst eine Trägerschicht (42), welche ein Elastomermaterial umfasst, sowie eine auf einer ersten Seite der Trägerschicht (42) angeordnete erste Reflexionsschicht (41) oder/und eine auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite der Trägerschicht (42) angeordnete zweite Reflexionsschicht (44). Die erste (41) und/oder zweite Reflexionsschicht (44) ist/sind dazu ausgelegt, Wärmestrahlung von der Trägerschicht (42) weg zu reflektieren.A wall material (4) for compensators (1) comprises a carrier layer (42), which comprises an elastomeric material, and a first reflection layer (41) arranged on a first side of the carrier layer (42) and/or one on a side opposite the first side second reflection layer (44) arranged on the second side of the carrier layer (42). The first (41) and/or second reflection layer (44) is/are designed to reflect thermal radiation away from the carrier layer (42).
Description
Die Erfindung betrifft ein Wandmaterial für Kompensatoren aus Elastomermaterial oder Elastomermaterial mit Faser-/Textilverstärkung.The invention relates to a wall material for compensators made of elastomeric material or elastomeric material with fiber/textile reinforcement.
Derartige Kompensatoren werden z.B. in luftführenden Leitungen in Fahrzeugen, insbesondere Schienenfahrzeugen, eingesetzt und dienen als flexible Leitungselemente zum Ausgleich von Bewegungen (Schwingungen, Wärmedehnungen) und Bautoleranzen sowie auch als Übergangselemente zwischen unterschiedlichen Leitungsquerschnitten.Such compensators are used, for example, in air-carrying lines in vehicles, especially rail vehicles, and serve as flexible line elements to compensate for movements (vibrations, thermal expansion) and construction tolerances, as well as as transition elements between different line cross sections.
Damit diese Kompensatoren sowohl flexibel als auch dicht, robust und druckfest sind, werden sie üblicherweise aus elastomer- oder kunststoffbeschichteten Textilmaterialien hergestellt. Natürlich müssen diese Kompensatoren dieselben hohen Brandschutzanforderungen erfüllen, wie die übrigen, starren Teile der luftführenden Leitungen, die oftmals aus Metall bestehen. Als Materialien wählt man daher Werkstoffe, die bereits intrinsisch günstige Flammschutzeigenschaften aufweisen, welche durch Zugabe von Flammschutzzusätzen noch weiter verbessert werden können. Beispielsweise können mit Silikonelastomer beschichtete Aramidgewebe mit solchen Flammschutzzusätzen ausgestattet werden.To ensure that these expansion joints are both flexible and tight, robust and pressure-resistant, they are usually made from elastomer or plastic-coated textile materials. Of course, these expansion joints must meet the same high fire protection requirements as the other rigid parts of the air pipes, which are often made of metal. The materials chosen are therefore materials that already have intrinsically favorable flame retardant properties, which can be further improved by adding flame retardant additives. For example, aramid fabrics coated with silicone elastomer can be equipped with such flame retardant additives.
Ebenfalls verwendet werden Elastomere, die mit anorganischen Fasermaterialien, wie z. B. Glasgewebe, verstärkt sind. Solche Materialien weisen dann zwar günstigere Flammschutzeigenschaften auf, überzeugen allerdings nicht hinsichtlich ihrer Dauerhaltbarkeit bei Bewegungen. Außerdem bringen sie die Gefahr mit sich, an eventuellen Gewebebruchstellen lungengängige Faserbruchstücke freizusetzen, die dann durch die luftführenden Leitungen zu Personen gelangen könnten.Also used are elastomers that are made with inorganic fiber materials, such as. B. glass fabric, are reinforced. Although such materials have more favorable flame retardant properties, they are not convincing in terms of their durability during movement. They also pose the risk of releasing respirable fiber fragments at possible tissue breakage points, which could then reach people through the air-carrying pipes.
Gängige Materialien können zwar durch Flammschutzzusätze verbessert werden, allerdings nicht so weit, dass unter Beibehaltung ausreichender Materialfestigkeit und -dehnung auch die sehr scharfen europäischen Brandschutzanforderungen für Luftführungen in Schienenfahrzeugen, die im Tunnelbetrieb mit schwierigen Evakuierungsbedingungen fahren (z. B. U-Bahnen), erfüllbar sind.Common materials can be improved by flame retardant additives, but not to such an extent that the very strict European fire protection requirements for air ducts in rail vehicles that travel in tunnel operations with difficult evacuation conditions (e.g. subways) can be met while maintaining sufficient material strength and elongation. can be fulfilled.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Wandmaterial für Kompensatoren bereitzustellen, welches einerseits flexibel, robust und gut dauerknickbeständig ist und andererseits so vorteilhafte Flammschutzeigenschaften aufweist, dass es z. B. die Brandschutzanforderungen für luftführende Leitungen in U-Bahnen erfüllt.The object of the invention is therefore to provide a wall material for expansion joints which, on the one hand, is flexible, robust and has good long-term kink resistance and, on the other hand, has such advantageous flame retardant properties that it can be used, for example. B. meets the fire protection requirements for air-carrying lines in subways.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Wandmaterial für Kompensatoren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Dieses umfasst eine Trägerschicht, die ein Elastomermaterial umfasst, sowie eine auf einer ersten Seite der Trägerschicht angeordnete erste Reflexionsschicht oder/und eine auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite der Trägerschicht angeordnete zweite Reflexionsschicht. Die Trägerschicht bildet also einen Träger für die erste bzw. zweite Reflexionsschicht aus. Die erste und/oder zweite Reflexionsschicht ist/sind dazu ausgelegt, Wärmestrahlung von der Trägerschicht weg zu reflektieren. Eine weitere Funktion der Reflexionsschicht kann darin bestehen, im Brandfall den Austritt von entflammbaren Brandgasen aus dem Trägermaterial zu dämpfen und/oder den Zutritt von Sauerstoff zum Trägermaterial zu behindern. Das Elastomermaterial der Trägerschicht kann Silikongummi sein oder umfassen. Ferner kann das Elastomermaterial durch ein Fasermaterial oder Textilmaterial verstärkt sein. Vorteilhafterweise würde die Trägerschicht dann durch ein elastomerbeschichtetes Gewebe ausgebildet.This object is achieved by a wall material for compensators with the features of
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das Elastomermaterial zur Verstärkung ein Textilmaterial aufweist, welches Aramidfasern oder Meta-Aramid-Fasern enthält oder daraus besteht.According to an advantageous embodiment, it can be provided that the elastomeric material has a textile material for reinforcement which contains or consists of aramid fibers or meta-aramid fibers.
Erfindungsgemäß wird die üblicherweise aus Elastomermaterial oder gewebe- oder faserverstärktem Elastomermaterial ausgebildete Trägerschicht mindestens auf einer Seite mit einer Reflexionsschicht kaschiert. Dabei kann/können die erste und/oder die zweite Reflexionsschicht mit der Trägerschicht stoffschlüssig verbunden oder auf diese aufgetragen sein. Das Elastomermaterial kann wenigstens einen Flammschutzzusatz enthalten.According to the invention, the carrier layer, which is usually made of elastomer material or fabric or fiber-reinforced elastomer material, is laminated at least on one side with a reflection layer. In this case, the first and/or the second reflection layer can be cohesively connected to the carrier layer or applied to it. The elastomeric material can contain at least one flame retardant additive.
Die erste und/oder die zweite Reflexionsschicht kann aus einer Folie, insbesondere einer Metallfolie oder mit Metall beschichteten oder bedampften Kunststofffolie ausgebildet sein. Die erste und/oder die zweite Reflexionsschicht kann ein Aluminiummaterial oder ein anderes, Wärmestrahlung reflektierendes Material umfassen. Das reflektierende Material der Reflexionsschicht sollte, insbesondere im infraroten Spektralbereich, die Wärmestrahlung besser reflektieren als die darunterliegende Trägerschicht. Bevorzugt sollte die Reflexionsschicht geeignet sein, die wesentlichen Anteile der Strahlungswärme einer typischen Flamme - insbesondere mit einer Temperatur von etwa 1000 - 2000 °C zu reflektieren. Ein bevorzugter Wellenlängenbereich der von der Reflexionsschicht reflektierten Strahlung beträgt 0,5 - 100 µm, äußerst bevorzugt 1 - 10 µm. Es kann sich bei der Reflexionsschicht z. B. um eine Aluminiumfolie oder eine mit Aluminium beschichtete bzw. bedampfte Kunststofffolie handeln. Anstatt Aluminium kann natürlich auch jedes andere, Wärmestrahlung reflektierende Material verwendet werden.The first and/or the second reflection layer can be formed from a film, in particular a metal film or a plastic film coated or vapor-coated with metal. The first and/or the second reflective layer may comprise an aluminum material or another material that reflects thermal radiation. The reflective material of the reflection layer should reflect the thermal radiation better than the underlying carrier layer, especially in the infrared spectral range. The reflection layer should preferably be suitable for reflecting the essential portions of the radiant heat of a typical flame - in particular at a temperature of approximately 1000 - 2000 ° C. A preferred wavelength range of the radiation reflected by the reflection layer is 0.5 - 100 μm, most preferably 1 - 10 μm. The reflection layer can be e.g. B. be an aluminum foil or a plastic film coated or vapor-coated with aluminum. Instead of aluminum can Of course, any other material that reflects heat radiation can also be used.
Um die Flexibilität des Materials möglichst wenig zu beeinträchtigen, sollte die Wärmestrahlung reflektierende Reflexionsschicht möglichst dünn gewählt werden. Bevorzugte Dicken einer solchen Reflexionsschicht liegen zwischen 0,005 und 0,05 mm, bevorzugt, insbesondere wenn es sich um eine reine Metallfolie, insbesondere Aluminiumfolie, handelt, zwischen unter 0,001 mm und 0,015 mm, äußerst bevorzugt bei 0,01 mm. Gerade die sehr dünnen Reflexionsschichten lassen sich beispielsweise über Transferfolien auf das Trägermaterial aufbringen. Bei einer Kunststofffolie mit aufgedampfter Metallschicht, insbesondere Aluminiumschicht, können Dicken von 0,003 mm bis 0,03 mm, äußerst bevorzugt etwa 0,006 mm vorgesehen sein. Bevorzugt sollte(n) die Reflexionsschicht oder die Reflexionsschichten maximal 5 % der Gesamtdicke des Wandmaterials aufweisen. Die bevorzugte Dicke der Trägerschicht, insbesondere wenn sie aus einem kombinierten Material aus Gummi, insbesondere Silikongummi, und Gewebe ausgebildet ist, liegt bevorzugt mindestens bei 0,5 mm, höchstens bei 2,5 mm. Äußerst bevorzugt liegt die Dicke der Reflexionsschicht zwischen etwa 1 mm und etwa 1,5 mm.In order to impair the flexibility of the material as little as possible, the reflection layer that reflects heat radiation should be chosen to be as thin as possible. Preferred thicknesses of such a reflection layer are between 0.005 and 0.05 mm, preferably, especially if it is a pure metal foil, in particular aluminum foil, between less than 0.001 mm and 0.015 mm, most preferably 0.01 mm. The very thin reflective layers in particular can be applied to the carrier material using transfer films, for example. In the case of a plastic film with a vapor-deposited metal layer, in particular an aluminum layer, thicknesses of 0.003 mm to 0.03 mm, most preferably approximately 0.006 mm, can be provided. The reflective layer or layers should preferably have a maximum of 5% of the total thickness of the wall material. The preferred thickness of the carrier layer, particularly if it is formed from a combined material of rubber, in particular silicone rubber, and fabric, is preferably at least 0.5 mm and at most 2.5 mm. Most preferably, the thickness of the reflection layer is between about 1 mm and about 1.5 mm.
Es wird als vorteilhaft angesehen, eine Wärmestrahlung reflektierende Reflexionsschicht beidseitig außen auf die Trägerschicht aufzukaschieren, um so ein symmetrisches Wandmaterial zu erhalten, das von beiden Seiten gleichermaßen gegen Flammeneinwirkung geschützt ist.It is considered advantageous to laminate a thermal radiation-reflecting reflective layer onto the outside of the carrier layer on both sides in order to obtain a symmetrical wall material that is equally protected against the effects of flames on both sides.
Beispielsweise kann eine solche Ausgestaltung ein mit Silikongummi beschichtetes Gewebematerial als Trägerschicht sein, die beidseitig mit einer Reflexionsschicht aus aluminiumbeschichteter Kunststofffolie verklebt ist.For example, such a configuration can be a fabric material coated with silicone rubber as a carrier layer, which is glued on both sides to a reflection layer made of aluminum-coated plastic film.
Die Hauptfunktion der Reflexionsschicht besteht darin, im Brandfall, der in genormten Brandprüfungen simuliert wird, das Elastomer und Gewebe möglichst wirksam vor Wärmestrahlung zu schützen, um dadurch eine Entflammung und Rauchentwicklung zu verzögern und die notwendige Zeit für eine Evakuierung der im Schienenfahrzeug befindlichen Personen zu gewährleisten.The main function of the reflective layer is to protect the elastomer and fabric as effectively as possible from heat radiation in the event of a fire, which is simulated in standardized fire tests, in order to delay ignition and smoke development and to ensure the necessary time for evacuation of the people in the rail vehicle .
Da die Reflexionsschicht deutlich steifer (weniger dehnbar) als die elastomere Trägerschicht ist, bewirkt sie eine Versteifung des gesamten Materialverbundes. Bevorzugt ist die erste und/oder zweite Reflexionsschicht ausreichend dünn - siehe oben - was dazu führt, dass sich in der Reflexionsschicht bei starker Biegung des Materialverbundes zahlreiche Mikrorisse bilden. Hierdurch nimmt der Materialverbund des Wandmaterials wieder (nahezu) die Flexibilität der Trägerschicht an. Überraschend hat sich gezeigt, dass diese Mikrorisse aber keinen wesentlichen Einfluss auf die Wärmestrahlungsreflexionseigenschaften der Reflexionsschicht haben und damit auch die vorteilhaften Flammschutzeigenschaften nicht wesentlich reduziert werden.Since the reflection layer is significantly stiffer (less stretchable) than the elastomeric carrier layer, it stiffens the entire material composite. Preferably, the first and/or second reflection layer is sufficiently thin - see above - which leads to numerous microcracks forming in the reflection layer when the material composite is strongly bent. As a result, the material composite of the wall material again (almost) takes on the flexibility of the carrier layer. Surprisingly, it has been shown that these microcracks do not have a significant influence on the heat radiation reflection properties of the reflection layer and therefore the advantageous flame retardancy properties are not significantly reduced.
Ähnliches gilt auch für die Haftung der Reflexionsschicht auf der Trägerschicht.The same applies to the adhesion of the reflection layer to the carrier layer.
Mit dem genannten Wandmaterial ergeben sich im praktischen Gebrauch viele Vorteile, wie z. B. seine gute Dichtigkeit und Flexibilität, seine gute Festigkeit aufgrund der Textilverstärkung und vor allem seine durch die Reflexionsschicht(en) optimierten sehr guten Flammschutzeigenschaften. Zudem lässt sich mit dem genannten Wandmaterial in Brandprüfungen die Brandschutzeinstufung R1/HL3 nach der Norm EN 45545-2 erreichen.The wall material mentioned offers many advantages in practical use, such as: B. its good tightness and flexibility, its good strength due to the textile reinforcement and, above all, its very good flame retardancy properties optimized by the reflective layer(s). In addition, the wall material mentioned can be used to achieve the fire protection classification R1/HL3 in accordance with the EN 45545-2 standard in fire tests.
Des Weiteren betrifft die Erfindung die Verwendung eines oben beschriebenen Wandmaterials als Wandmaterial für Kompensatoren zur Verwendung in Fahrzeugen, insbesondere Schienenfahrzeugen.The invention further relates to the use of a wall material described above as a wall material for compensators for use in vehicles, in particular rail vehicles.
Die Erfindung betrifft ferner einen Kompensator für Luftkanäle oder Rohre, mit Anschlussenden und einer hierzwischen angeordneten Wandung, welche ein oben beschriebenes Wandmaterial umfasst. Ein solcher Kompensator eignet sich insbesondere zur Verwendung in einem Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug, welches wenigstens einen Luftkanal oder wenigstens ein Rohr aufweist, an dem der oben beschriebene Kompensator, insbesondere über wenigstens eines seiner Anschlussenden, angeschlossen ist.The invention further relates to a compensator for air ducts or pipes, with connection ends and a wall arranged between them, which comprises a wall material described above. Such a compensator is particularly suitable for use in a vehicle, in particular a rail vehicle, which has at least one air duct or at least one pipe to which the compensator described above is connected, in particular via at least one of its connection ends.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der
-
1 - zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Kompensator in perspektivischer Ansicht, -
2 - zeigt eine Schnittansicht durch ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Wandmaterial.
-
1 - shows an exemplary embodiment of a compensator according to the invention in a perspective view, -
2 - Shows a sectional view through an exemplary embodiment of a wall material according to the invention.
Der in
Das Wandmaterial 4 ist - wie in
Bezugszeichenliste:List of reference symbols:
- 11
- Kompensatorcompensator
- 22
- AnschlussendeConnection end
- 33
- AnschlussendeConnection end
- 44
- Wandung, WandmaterialWall, wall material
- 4141
- erste Reflexionsschichtfirst reflection layer
- 4242
- TrägerschichtBacking layer
- 4343
- Verstärkung, Fasermaterial, TextilmaterialReinforcement, fiber material, textile material
- 4444
- zweite Reflexionsschichtsecond reflective layer
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Legal Events
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R016 | Response to examination communication |