DE10294116B4 - Brandschutzelement, Verfahren zu dessen Herstellung und brandschutzgesichertes Rahmenwerk für ein Gebäudeteil, wie für eine Gebäudefassade oder dgl. - Google Patents

Abstract

Brandschutzelement, insbesondere zum Aufbau eines Rahmenwerkes (2) an einem Gebäude, zur Halterung eines einspannbaren Bauteils (3), wie einer Brandschutzverglasung oder -platte, mit einer äußeren Deckleiste (7) zum Einspannen des Bauteils (3) und mit einer einen Innenraum zumindest teilweise umschließenden Umkleidung (6), wobei der Innenraum eine Füllung enthält, die aus einem wärmebindenden, hydrophilen Adsorbens mit hohem Wasseranteil besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllung aus einer abgebundenen und ausgehärteten Füllmasse (5) gebildet ist, in deren Herstellungsrezeptur Magnesiumoxychlorid-Zement oder Magnesiumoxysulfat-Zement enthalten ist oder deren Herstellungsrezeptur vollständig aus Magnesiumoxychlorid-Zement oder aus Magnesiumoxysulfat-Zement besteht und dass die Umkleidung (6) gegeneinander konvergierende Innenwände (6a, 6b) aufweist, wobei die Wandstärke (s) in den Seitenwänden der Umkleidung (6) von der Einspannseite für das Bauteil (3) ausgehend in Richtung auf eine entgegengesetzt liegende Gebäudeseite hin zunimmt.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Brandschutzelement, insbesondere zum Aufbau eines Rahmenwerkes an einem Gebäude, zur Halterung eines einspannbaren Bauteils, wie einer Brandschutzverglasung oder -platte, mit einer äußeren Deckleiste zum Einspannen des Bauteils und mit einer einen Innenraum zumindest teilweise umschließenden Umkleidung, wobei der Innenraum eine Füllung enthält, die aus einem wärmebindenden, hydrophilen Adsorbens mit hohem Wasseranteil besteht.
• Des Weiteren betrifft die Erfindung ein brandschutzgesichertes Rahmenwerk für ein Gebäude zur Halterung eines einspannbaren Bauteils, wie einer Brandschutzverglasung oder -platte.
• Schließlich betrifft die Erfindung auch ein Herstellungsverfahren für ein Brandschutzelement der genannten Art.
• In einer weiteren Ausführung betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Brandschutzelement nach der Art des Oberbegriffs des Anspruchs 39.
• In der DE 44 43 762 A1 wird ein Rahmenwerk aus Metallprofilen in Brandschutzausführung für Fenster, Türen, Fassaden oder Glasdächer beschrieben. Dieses Rahmenwerk ist derart gestaltet, dass auf der dem Brand zugewandten Seite tragende Leichtmetallprofile eingesetzt werden können, deren Schmelzpunkt niedriger liegt als die im Brandfall zu erwartende, die Metallprofile beaufschlagende Temperatur, wobei ein Abschmelzen dieser tragenden Leichtmetallprofile über eine vorgegebene Sicherheitszeitdauer verhindert werden soll. Zu diesem Zweck sind an den Außenseiten oder/und an den Innenseiten der aus Aluminium gefertigten Metallprofile Platten oder Formkörper aus einem wärmebindenden, hydrophilen Adsorbens mit hohem Wasseranteil befestigt. In bevorzugter Ausführung handelt es sich bei dem Material der Platten oder Formkörper um ein Gemisch aus Gips und Alaun, das bei Wärmeeinwirkung energieverzehrend wirkt. Beim Erreichen einer Ansprechtemperatur setzen die Platten oder Formkörper Kristallwasser frei, durch das die Metallkonstruktion gekühlt wird. Das energieverzehrende Material kann auch in flüssiger Form in die Innenkammer eines Metallprofils eingefüllt werden und bindet dann in der Innenkammer zu einem festen Formkörper ab.
• Des Weiteren ist aus der EP 0 086 976 B1 ein Brandschutzelement bekannt, welches aus einem tragenden Metallprofilkern für ein im Brandschutzelement einspannbares Brandschutz-Füllelement, insbesondere eine Brandschutzverglasung oder -platte, und einer den Metallprofilkern bis zu einem Einspannbereich des Füllelementes umgebenden Wärmedämmung sowie einer die Wärmedämmung einschließenden Umkleidung aus Metall besteht. Die Umkleidung ist vorzugsweise sehr dünnwandig gewählt. Um eine sichere Halterung des Füllelementes zu gewährleisten und eine Vorfertigung des Brandschutzelementes zu ermöglichen, bilden der tragende Kern, die Wärmedämmung und die Umkleidung durch eine unmittelbare gegenseitige mechanische Verbindung einen Verbundkörper, wobei der Kern bereichsweise aus der Wärmedämmung über den Rand der Umkleidung herausragt, wie dies auch bei dem aus der DE 44 43 762 A1 bekannten Brandschutzelement der Fall ist. Eine äußere Deckleiste ist zum Einspannen des Füllelementes zwischen dieser und dem tragenden Metallprofil über Befestigungsmittel mit dem tragenden Metallprofil verbindbar. Aus einzelnen Brandschutzelementen ist wiederum – wie in 1 der EP 0 086 976 B1 angedeutet ist – ein Rahmenwerk für die Füllelemente montierbar. Die einzelnen Brandschutzelemente werden dazu insbesondere miteinander verschraubt, wobei die Schrauben die Umkleidung, die Wärmedämmung und einen tragenden Kern durchgreifen.
• Ein bekanntes, gattungsgemäßes Brandschutzelement, mit einer äußeren Deckleiste zum Einspannen des Bauteils und mit einer einen Innenraum zumindest teilweise umschließenden Umkleidung, wobei der Innenraum eine Füllung enthält, die aus einem wärmebindenden, hydrophilen Adsorbens mit hohem Wasseranteil besteht, bei dem auch in dem von der Umkleidung umschlossenen Innenraum ein Kernprofil angeordnet ist, welches auf der Seite des Bauteils über eine Wand mit der Umkleidung stoffschlüssig verbunden ist, beschreibt die DE 197 00 696 A1 . Für das in diesem Dokument beschriebene Brandschutzelement wird insbesondere u. a. angestrebt, den Wärmefluss zwischen Kernprofil und Umkleidung an entsprechenden Verbindungsstellen zu minimieren.
• Brandschutzelemente, wie die vorstehend beschriebenen, stehen, wenn sie in einem Rahmenwerk an einem Gebäude eingebaut sind, unter einem mehrachsigen Spannungszustand. Zu den dabei auftretenden Spannungen tragen die aufzunehmende Last des eingespannten Bauteils, Zugkräfte, die von Befestigungsmitteln für die gegenseitige Befestigung von Kernprofil und Deckleiste aufgebracht werden, das Eigengewicht des Kernprofils, der Füllmasse, der Umkleidung und der Deckleiste, sowie eine mögliche, insbesondere seitlich wirkende, Windlast auf das Brandschutzelement bei. Es hat sich gezeigt, dass die Spannungen, die unter dem Einfluß dieser Faktoren in der Füllmasse auftreten, zu Rissen führen können, die im Brandfall bewirken, dass die Wärmeisolationswirkung der Füllmasse gemindert und damit der Feuerwiderstand herabgesetzt wird.
• Zur Bestimmung der thermischen Isolationseigenschaften von feuerhemmenden Bauteilen ist in Deutschland die DIN 4102 verbindlich, in der die Kriterien für eine Einordnung in Feuerwiderstandsklassen niedergelegt sind. Aufgrund der Rissbildung (nach einer gewissen Standzeit) oder schon anfänglich ist für die vorstehend beschriebenen bekannten Bauteile eine Feuerwiderstandsklasse F30 charakteristisch.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Brandschutzelement bzw. ein brandschutzgesichertes Rahmenwerk der eingangs genannten Art derart zu verbessern, dass bei Gewährleistung einer ausreichend hohen Standfestigkeit (Feuerwiderstandsklasse, mindestens F30 nach DIN 4102) und einem optimalen Temperaturabbau bei hoher mechanischer Stabilität des Brandschutzelementes bzw. des Rahmenwerkes auch eine einfache bzw. wenig aufwendige Fertigung ermöglicht werden kann.
• Diese Aufgabe wird durch ein Brandschutzelement der eingangs genannten Art gelöst, bei dem gemäß dem Anspruch 1 die Füllung aus einer abgebundenen und ausgehärteten Füllmasse gebildet ist, in deren Herstellungsrezeptur Magnesiumoxychlorid-Zement oder Magnesiumoxysulfat-Zement enthalten ist oder deren Herstellungsrezeptur vollständig aus Magnesiumoxychlorid-Zement oder aus Magnesiumoxysulfat-Zement besteht, wobei die Umkleidung gegeneinander konvergierende Innenwände aufweist, wobei die Wandstärke in den Seitenwänden der Umkleidung von der Einspannseite für das Bauteil ausgehend in Richtung auf eine entgegengesetzt liegende Gebäudeseite hin zunimmt.
• Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird dabei zur Herstellung des Brandschutzelementes eine Füllmasse verwendet, die aus einer Mischung von Magnesiumoxid und konzentrierter, insbesondere gesättigter oder übersättigter, wässriger Magnesiumchloridlösung und/oder Magnesiumsulfatlösung hergestellt wird.
• In einem erfindungsgemäßen brandschutzgesicherten Rahmenwerk der eingangs genannten Art ist dann mindestens ein solches Brandschutzelement als senkrechter Pfosten und/oder als waagrechter Riegel eingebaut.
• Bei einem Brandschutzelement der eingangs genannten Art, bei dem in dem von der Umkleidung umschlossenen Innenraum ein Kernprofil angeordnet ist, welches auf der Seite des Bauteils über eine Wand mit der Umkleidung stoffschlüssig verbunden ist, wird diese Aufgabe gemäß dem Anspruch 39 gelöst, indem das Kernprofil auch auf einer der Seite des Bauteils gegenüberliegenden Gebäudeseite mit der Umkleidung stoffschlüssig verbunden ist, wobei das Kernprofil derart mit der Umkleidung verbunden ist, dass keine thermische und mechanische Entkopplung vorliegt.
• Magnesiumoxychlorid-Zement geht auf ein Patent zurück, das im Jahre 1865 beim K. u. K. Privilegienarchiv angemeldet wurde, und wird nach seinem Erfinder als Sorelzement oder auch als Magnesiazement bezeichnet. Mischungen von Magnesiumoxid (gebrannte Magnesia) und konzentrierter Magnesiumchloridlösung erhärten steinartig unter Bildung basischer Chloride, deren Struktur sich von der des Magnesiumhydroxids ableitet, und wurden beispielsweise unter Zumischung neutraler Füllstoffe und Farben zur Herstellung künstlicher Steine und fugenloser Fußböden (vgl. DIN 272 – Magnesiaestriche) sowie auch von künstlichem Elfenbein (Billardkugeln) verwendet.
• Aufgrund der langen Bekanntheit des Sorelzementes gibt es dazu eine umfangreiche, allerdings in einigen Fragen kontroverse Literatur. So ist es bekannt, dass Magnesiumoxychlorid-Zement wärme- und schallisolierende Eigenschaften besitzt. Der Zement besitzt eine hohe Rohdichte, was u. a. zu Bestrebungen geführt hat, im Sinne einer Leichtbauweise darin Poren zu erzeugen. Außerdem ist aber der Zement je nach seiner Zusammensetzung auch nur bedingt wasserbeständig, so dass er trotz seiner brandhemmenden Eigenschaften nur eingeschränkt, d. h. z. B. als feuerhemmendes Tränkungsmittel, nicht als massives Bauelement, Verwendung gefunden hat. Dabei spielte auch die hohe Korrosivität des Materials eine Rolle. So besteht beispielsweise für Magnesiaestriche (auch Magnesitestriche genannt) die Forderung, dass diese nicht mit Stahlteilen von Bauwerken in Berührung kommen dürfen. Träger, Zargen und Rohre müssen daher vor einer Estrichverlegung mit Bitumenpapier oder einem anderen Sperrmaterial umkleidet werden.
• Da das erfindungsgemäße Brandschutzelement als ein Verbundkörper ausgebildet sein kann, der z. B. als Pfosten eine tragende Funktion erfüllt, wirkt sich eine hohe Rohdichte des Zementes vorteilhaft aus. Bedarfsweise kann jedoch auch mit Vorteil eine Dichteverringerung für insbesondere als Riegel eingesetzte erfindungsgemäße Brandschutzelemente dadurch erzielt werden, dass in dem von der Umkleidung umschlossenen Innenraum ein Kernprofil angeordnet ist, das als Hohlprofil ausgebildet ist. Der Korrosivität kann entgegengewirkt werden, indem z. B. ein Schutzanstrich auf dem Kernprofil und/oder der Umkleidung vorgesehen wird bzw. in bevorzugter Ausführung das Kernprofil und/oder die Umkleidung aus Aluminium gefertigt werden. Eine eventuell weniger hohe Wasserbeständigkeit der Füllmasse als die von herkömmlich eingesetzem Material fällt aufgrund der vorhandenen Umkleidung nur unbedeutend ins Gewicht.
• Erfindungsgemäß kommt die Füllmasse des Verbundkörpers im Brandfall zunächst nicht in Berührung mit dem Feuer, da sie von der Umkleidung umgeben ist, so dass die Feuerbeständigkeit zunächst nicht – wie bei einer Beschichtung oder Tränkung mit Magnesiumoxychlorid-Zement – unmittelbar wirksam wird, sondern erst nach einem eventuellen Abschmelzen der Umkleidung. Dennoch hat es sich gezeigt, dass mit dem erfindungsgemäßen Brandschutzelement überraschenderweise ein erhöhter Feuerwiderstand erzielbar ist. Dies lässt sich dadurch erklären, dass bei der Herstellung eines Magnesiumoxychlorid-Zementes unter anderem folgende Reaktionen ablaufen können: 3MgO + MgCl₂ + 11H₂O → MgCl₂·3Mg(OH)₂·8H₂O A) 5MgO + MgCl₂ + 13H₂O → MgCl₂·5Mg(OH)₂·8H₂O B) 5MgO + MgCl₂ + 17H₂O → MgCl₂·5Mg(OH)₂·12H₂O. C)
• Daraus geht hervor, dass im ausgehärteten Zement in hohem Maße Kristallwasser in einer Matrix von Magnesiumchlorid und Magnesiumhydroxid gebunden ist, so dass aufgrund des Vorliegens von Hydroxiden und Oxidhydraten von einigen Autoren die Bezeichnung Magnesiumoxychlorid-Zement vollständig abgelehnt wird, während aber andere Autoren diese Bezeichnung verteidigen. Eine genaue Aufklärung der Struktur ist nur schwer möglich und ergibt sich auch in unterschiedlicher Weise aus der Zusammensetzung bzw. den Anteilen der zur Herstellung eingesetzten Rohstoffe. In jedem Fall wird jedoch offensichtlich wie – und noch stärker als – bei der eingangs erwähnten bekannten Füllmasse aus Gips und Alaun bei indirekter Wärmeeinwirkung (Wärmeleitung durch die Wand der Umkleidung) Wasser freigesetzt bzw. verdampft, was mit einer endothermen Reaktion bzw. mit der Aufnahme eines hohen Betrages an latenter Wärme verbunden ist und kühlend auf die Umkleidung wirkt. Die hohe Wärmeleitfähigkeit eines Aluminiumwerkstoffes wirkt sich hierbei synergistisch aus.
• Hinsichtlich eines optimierten Eigenschaftsbildes hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn der Magnesiumoxychlorid-Zement eine Zusammensetzung mit einem molaren Verhältnis MgCl₂/Mg(OH)₂/H₂O von 1:(2,5 bis 5):(8 bis 12) aufweist.
• Ein Zement, der nach der vorstehend aufgeführten Gleichung B) hergestellt wird und über besonders gute mechanische Eigenschaften verfügt, weist beispielsweise ein molares Verhältnis MgCl₂/MgO/H₂O von 1:5:13 bei summarischer Berücksichtigung des chemisch und des im Kristall gebundenen Wassers auf – oder ein molares Verhältnis MgCl₂/Mg(OH)₂/H₂O von 1:5:8 bei individueller Berücksichtigung des chemisch und des im Kristall gebundenen Wassers.
• Die Füllmasse eines Magnesiumoxychlorid-Zementes kann auch unter Zumischung von Magnesiumsulfat hergestellt werden, wodurch sie aus einer Matrix bestehen kann, in der Mg(OH)₂-, MgCl₂-, MgSO₄-, Mg_xOCl-, Mg_yOSO₄- und Mg_zClSO₄-Moleküle bzw. -Ionen enthalten sind, was sich vorteilhaft auf eine erhöhte Kristallwasserbindung und auf die Wasserbeständigkeit des Zementes auswirken kann. (Die Indizes x, y, z können dabei ganzzahlige oder nicht-ganzzahlige Werte annehmen.) Hierbei hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn der durch Zumischung von Magnesiumsulfat gebildete Magnesiumoxychlorid-Magnesiumoxysulfat-Zement eine Zusammensetzung mit einem molaren Verhältnis MgCl₂/MgSO₄ von 1:(0,02 bis 1,9) aufweist.
• Im Falle der Bildung von Magnesiumoxysulfat-Zement geht man von folgenden chemischen Reaktionsgleichungen aus: MgO + 2MgSO₄ + 4H₂O → 2MgSO₄·Mg(OH)₂·3H₂O D) MgO + MgSO₄ + 6H₂O → MgSO₄·Mg(OH)₂·5H₂O E) 3MgO + MgSO₄ + 11H₂O → MgSO₄·3Mg(OH)₂·8H₂O F) 5MgO + MgSO₄ + 8H₂O → MgSO₄·5Mg(OH)₂·3H₂O, G) wobei allerdings nur ein nach der Gleichung F) hergestellter Zement als chemisch stabil bei Raumtemperatur angesehen wird. Ein solcher in einem erfindungsgemäßen Brandschutzelement verwendeter Magnesiumoxysulfat-Zement kann mit Vorteil eine Zusammensetzung mit einem molaren Verhältnis MgSO₄/Mg(OH)₂/H₂O von 1:(2,5 bis 3,5):(6 bis 10) aufweisen.
• Die Füllmasse eines Magnesiumoxysulfat-Zementes kann auch unter Zumischung von Magnesiumchlorid hergestellt werden. Auch in diesem Fall kann eine Matrix mit einer qualitativen Zusammensetzung entstehen, wie sie vorstehend für einen Magnesiumoxychlorid-Zement bei Zumischung von Magnesiumsulfat beschrieben ist. Eine vorteilhafte Zusammensetzung liegt dabei bei einem molaren Verhältnis MgSO₄/MgCl₂ von 1:(0,02 bis 1,9) vor. Eine Füllmasse mit geringerem Chloridanteil wirkt weniger korrosiv als eine Füllmasse mit hohem Chloridanteil.
• Nachfolgend wird bei einem Misch-Zement, der aus Magnesiumchlorid und Magnesiumsulfat gebildet ist von einem Magnesiumoxychlorid-Magnesiumoxysulfat-Zement gesprochen, wenn der Anteil von Magnesiumchlorid bei der Herstellung der Masse höher ist als der Anteil von Magnesiumsulfat, und von einem Magnesiumoxysulfat-Magnesiumoxychlorid-Zement, wenn die Verhältnisse umgekehrt liegen. Mit steigendem Sulfatanteil vergrößert sich einerseits die Wasserbeständigkeit, aber andererseits verringert sich auch die mechanische Stabilität des Zementes.
• Beim Ansetzen der Füllmasserezeptur (Bestimmung der gravimetrische Einwaage-Verhältnisse) ist die Reinheit der eingesetzten Rohstoffe bzw. schon vorn vornherein in den Salzen enthaltenes Kristallwasser zu beachten.
• Weitere Eigenschaftsverbesserungen des erfindungsgemäßen Brandschutzelementes sind auch dadurch zu erzielen, dass die Füllmasse Wasserglas, insbesondere Natronwasserglas, und/oder Kieselsäure, insbesondere in Gelform, enthält, wobei letztere in besonders vorteilhafter Weise durch Fällung mittels Metallsalz und/oder Säure aus in der Füllmasse anfänglich (in wässriger Lösung) enthaltenem Wasserglas erzeugt werden kann.
• Darauf und auf weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung ist, einschließlich der damit verbundenen Vorteile, in den Unteransprüchen und der nachfolgenden speziellen Beschreibung Bezug genommen. Anhand mehrerer in der beiliegenden Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
• 1 eine erste Ausführung eines erfindungsgemäßen Brandschutzelementes im Querschnitt,
• 2 ein Teilstück einer Ausführung eines erfindungsgemäßen Rahmenwerkes mit dem in 1 dargestellten erfindungsgemäßen Brandschutzelement in perspektivischer Darstellung,
• 3 eine zweite Ausführung eines erfindungsgemäßen Brandschutzelementes im Querschnitt,
• 4, 4a zwei verschiedene Modifikationen einer dritten Ausführung eines erfindungsgemäßen Brandschutzelementes im Querschnitt,
• 5 eine vierte Ausführung eines erfindungsgemäßen Brandschutzelementes im Querschnitt,
• 6 eine fünfte Ausführung eines erfindungsgemäßen Brandschutzelementes im Querschnitt,
• 7 eine sechste Ausführung eines erfindungsgemäßen Brandschutzelementes im Querschnitt.
• In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind gleiche bzw. sich funktionell entsprechende Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen, so dass sie in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.
• Wie zunächst die zeichnerischen Darstellung in 1 und 2 zeigt, in der das erfindungsgemäße Brandschutzelement 1 allein und im Zusammenbau mit einem weiteren gleichgearteten Brandschutzelement 1 dargestellt ist (in 2 sind diese beiden Brandschutzelemente 1 zur Unterscheidung zusätzlich mit den Bezugszeichen 1a für einen Pfosten und 1b für eine Riegel bezeichnet), dient das erfindungsgemäße Brandschutzelement 1 insbesondere zum Aufbau eines Rahmenwerkes 2 an einem Gebäude zur Halterung eines einspannbaren Bauteils 3, wie einer Brandschutzverglasung oder -platte. In den Figuren sind beispielhaft für ein solches Bauteil 3 verschiedene Verbundglasscheiben dargestellt.
• Das erfindungsgemäße Brandschutzelement 1 der ersten (sowie auch der dritten bis sechsten) Ausführung weist ein Kernprofil 4 auf, das als Hohlprofil ausgebildet ist. Es könnte aber alternativ auch als Vollprofil ausgebildet sein. Das Brandschutzelement 1 der zweiten Ausführung weist kein Kernprofil 4 auf.
• Des Weiteren weist das erfindungsgemäße Brandschutzelement 1 der ersten Ausführung eine das Kernprofil 4 umgebende wärmedämmende Füllmasse 5 auf, die in erfindungsgemäßer Weise zusammengesetzt ist.
• Die Füllmasse 5 wiederum wird von einer Umkleidung 6 umschlossen. Diese Umkleidung 6 ist als tragendes Metallprofil ausgebildet und in der ersten Ausführung mit dem Kernprofil 4 ausschließlich mittelbar verbunden, d. h. es gibt vorteilhafterweise keine mechanischen Brücken, insbesondere von gegenüber der Füllmasse 5 erhöhter Wärmeleitfähigkeit und Festigkeit, wodurch die Rissbeständigkeit der Füllmasse 5 und damit der Feuerwiderstand des gesamten erfindungsgemäßen Brandschutzelementes 1 erhöht wird. Das Kernprofil 4, die Füllmasse 5 und die Umkleidung 6 bilden dabei einen Verbundkörper, wobei die Umkleidung 6 mit dem Kernprofil 4 insbesondere ausschließlich über die Füllmasse 5 verbunden ist.
• Das Kernprofil 4 und die Umkleidung 6 können bevorzugt aus Aluminium bestehen.
• Die Halterung des einspannbaren Bauteils 3, wie der Brandschutzverglasung oder -platte, erfolgt zwischen dem Verbundkörper und einer äußeren Deckleiste 7. Sowohl an der Umkleidung 6 als auch an der Deckleiste 7 sind Dichtungsleisten 8 angebracht, die in dafür vorgesehenen Nuten 9 sitzen. Auch die Deckleiste 7 kann bevorzugt aus Aluminium bestehen.
• In der ersten (sowie fünften und sechsten) Ausführung der Erfindung sind einerseits das Kernprofil 4 und die Umkleidung 6 und andererseits die Deckleiste 7 auf ihrer jeweils im Montagezustand dem einzuspannenden Bauteil 3 zugewandten Stirnseite mit einem unter Hitzeeinwirkung aufschäumenden Band 10 überdeckt. Auf der Seite der Deckleiste 7 liegt dieses Band 10 auf einem zusätzlich vorgesehenen, insbesondere aus Edelstahl bestehenden Metallband 11 auf. Das Metallband 11 ist stoffschlüssig mit den Dichtungsleisten 8 verbunden. Durch die aufschäumenden Bänder 10 und das Metallband 11 wird im Brandfall auch nach einem eventuellen Abschmelzen der Deckleiste 7 noch ein Halt des einzuspannenden Bauteils 3 am Verbundkörper gewährleistet.
• Das Kernprofil 4 ist – soweit vorhanden – in allen Ausführungsformen vollständig in die Füllmasse 5 eingebettet. Eine im Montagezustand der Deckleiste 7 zugewandte Stirnseite des Kernprofils 4 schließt dabei in der ersten (und sechsten) Ausführung bündig mit der Füllmasse 5 ab. An dieser Stirnseite weist das Kernprofil 4 Schraubkanäle 12 oder -löcher für Befestigungsschrauben 13 zur Halterung der Deckleiste 7 auf. Durch den bündigen Abschluss des Kernprofils 4 mit der Füllmasse 5 wird eine Übertragung von Biegespannungen vom Kernprofil 4 in die Füllmasse 5, z. B. bei der Montage, weitestgehend ausgeschlossen und damit die Gefahr einer Rissbildung in der Füllmasse 5 weiter minimiert.
• Die Schraubkanäle im Kernprofil 4 können alternativ auch zur gegenseitigen Befestigung von Pfosten 1a und Riegel 1b dienen, wie dies 2 zeigt. Diese Figur zeigt auch, dass im Montagezustand von senkrechten Pfosten 1a und waagrechten Riegeln 1b zu dem erfindungsgemäßen Rahmenwerk 2 jeweils der Querschnitt eines Riegels 1b an einer äußeren Seitenfläche 6c der Umkleidung 6 eines Pfostens 1a anliegt. Pfosten 1a und Riegel 1b sind dabei mittels Winkelgliedern 14 stirnseitig verbunden, die jeweils mit einem Pfosten 1a und mit einem Riegel 1b verschraubt sind, wobei die Schrauben 13 jeweils in die Schraubkanäle 12 eingreifen, die sich im Kernprofil 4 auf der der Deckleiste 7 bzw. dem einzuspannenden Bauteil 3 zugewandten Stirnseite befinden. Jegliche seitliche Durchdringung der Umkleidung 6 des Verbundkörpers, insbesondere des Pfostens 1a, mit Schrauben wird durch diese Befestigung vermieden, was einerseits zu einer hohen Stabilität und andererseits zu einem hohen Feuerwiderstand des erfindungsgemäßen Rahmenwerkes 2 erheblich beiträgt, weil keine Bauteile erhöhter Wärmeleitfähigkeit die Umkleidung 6 durchdringen.
• Die Zeichnung veranschaulicht des weiteren, dass das Kernprofil 4 und die Umkleidung 6 jeweils formschlüssig mit der Füllmasse 5 verbunden sind, wobei dazu bevorzugt eine entsprechende stoffschlüssige (adhäsive) Verbindung hinzutreten kann.
• Zur Vergrößerung der Festigkeit der formschlüssigen Verbindung können das Kernprofil 4 und/oder die Umkleidung 6 den Formschluss fördernde Verankerungsstellen für die Füllmasse 5, wie Vorsprünge oder Rücksprünge gegenüber der Grundkontur, aufweisen. Derartige Verankerungsstellen sind in 1, 2 und 7 mit den Bezugszeichen 15 (Vorsprünge) und 16 (Rücksprünge) für das Kernprofil 4 und in 6 mit dem Bezugszeichen 17 (Vorsprung) bezeichnet.
• Die Verankerungsstellen am Kernprofil 4 und/oder an der Umkleidung 6 können dabei mit Vorteil derart ausgebildet sein, dass sie Verbindungselemente 18 (1), 19 (5) zur Befestigung eines bedarfsweise den Querschnitt des Verbundkörpers verschließenden (nicht dargestellten) Deckteiles, wie einer Verschlussplatte, bilden, die nur beim Herstellungsprozess des erfindungsgemäßen Brandschutzelementes 1 verwendet und nach einem Aushärten der Füllmasse 5 wieder entfernt wird.
• Des Weiteren kann es zu dem Zweck, die Festigkeit der formschlüssigen Verbindung zwischen der Umkleidung und der Füllmasse 5 zu vergrößern, vorgesehen sein, dass die Umkleidung 6 – wie in der ersten (und sechsten) Ausführung gezeigt – gegeneinander konvergierende Innenwände 6a, 6b aufweist, so dass der äußere Umriss des von der Füllmasse 5 ausgefüllten Innenraumes innerhalb der Umkleidung 6 im Querschnitt eine Trapezform aufweist.
• Eine Konvergenz der Innenwände 6a, 6b kann mit Vorteil bei gleichbleibend regelmäßiger (rechteckiger) Außenkontur der Umkleidung 6 dadurch erreicht werden, dass die Wandstärke s in den Seitenwänden der Umkleidung 6 von der Einspannseite für das Bauteil 3 (z. B. Fassadenaußenseite) ausgehend in Richtung auf die entgegengesetzt liegende Gebäudeseite hin zunimmt. Auch dies stellt eine Maßnahme zur Erhöhung der Stabilität des erfindungsgemäßen Brandschutzelements und zur Erfüllung der tragenden Funktion der Umkleidung 6 dar, insofern dadurch einem in der angegebenen Richtung bei Vorliegen einer seitlichen Windlast zunehmenden Biegemoment durch ein in dieser Richtung ebenfalls zunehmendes Widerstandsmoment Rechnung getragen wird.
• Die Füllmasse 5 des erfindungsgemäßen Brandschutzelementes besteht aus einem wärmebindenden, hydrophilen Adsorbens mit hohem Wasseranteil, wobei es sich dabei erfindungsgemäß ganz oder teilweise um einen Magnesiumoxychlorid- oder Magnesiumoxysulfat-Zement handelt, der jeweils zusätzlich auch Magnesiumsulfat bzw. Magnesiumchlorid enthalten kann.
• Zur Erzielung der gewünschten Eigenschaften ist es dabei bedeutsam, dass eine Mindestmenge von Magnesiumchlorid in den Verhältnissen MgCl₂/Mg(OH)₂/H₂O von 1:(2,5 bis 5):(8 bis 12) und MgCl₂/MgSO₄ von 1:(0,02 bis 1,9) nicht unterschritten wird, da es gegenteiligenfalls zu einem erheblichen Abfall der Feuerfestigkeit gegenüber dem erfindungsgemäß maximal erzielbaren Wert kommen kann.
• Im Falle der Herstellung von Magnesiumoxychlorid-Magnesiumoxysulfat-Zement kann allerdings ein Teil des zur Fertigung die Füllmasse 5 eingesetzten Magnesiumchlorids durch ein Metallchlorid, wie Kalziumchlorid, ersetzt werden, dessen Kation schwerlösliche Sulfate bildet. Dabei läuft bei der Herstellung der Füllmasse 5 eine Sedimentierungsreaktion gemäß der Gleichung CaCl₂ + MgSO₄ → MgCl₂ + CaSO₄↓ ab, bei der das Magnesiumchlorid im Herstellungsprozess selbst aus dem anderen Metallchlorid gebildet wird. Das ausgefällte schwerlösliche Metallsulfat, im dargestellten Fall Gips, kann in der ausgehärteten Füllmasse 5 einerseits ausschließlich im Sinne eines Füllers wirken, aber andererseits vorteilhafterweise auch zu einer weiteren Eigenschaftsverbesserung beitragen.
• Wenn die Füllmasse 5 Wasserglas, insbesondere Natronwasserglas, enthält, resultiert dies in einer größeren Festigkeit und Wasserbeständigkeit sowie in einem erhöhten Feuerwiderstand der Masse. Insbesondere hat es sich dabei als günstig erwiesen, wenn das Natronwasserglas eine Zusammensetzung mit einem mittleren molaren Verhältnis Na₂O/SiO₂ von 1:(1,5 bis 4,0) aufweist und wenn das Natronwasserglas in anfänglich flüssiger Form in die Füllmasse 5 eingebracht wird, wobei es eine Dichte von etwa 1,32 bis 1,55 g/cm³ aufweisen sollte. Die in die Füllmasse 5 eingebrachte Menge des Wasserglases sollte so gewählt werden, dass der Magnesiumoxychlorid-Zement, Magnesiumoxysulfat-Zement oder Magnesiumoxychlorid-Magnesiumoxysulfat-Zement eine Zusammensetzung mit einem mittleren molaren Verhältnis von MgCl₂ (bzw. MgSO₄, im Falle eines Magnesiumoxysulfat-Zementes) zu Natronwasserglas von etwa 1:(0,02 bis 0,35) aufweist.
• Es wurde auch schon ausgeführt, dass es von Vorteil ist, wenn die Füllmasse 5 Kieselsäure enthält. Diese kann z. B. als amorphes Pulver beigemischt werden. Die Präsenz von Kieselsäure in der Füllmasse 5 bewirkt ähnliche Eigenschaftsverbesserungen wie die des Wasserglases, wobei sie dessen Wirkung jedoch noch verstärkt.
• Bekanntermaßen ist Kieselsäure eine Sammelbezeichnung für Verbindungen, die Siliciumdioxid und unterschiedliche Anteile an Wasser enthalten können. So unterscheidet man Orthokieselsäure, verschiedene Arten von Polykieselsäuren und Metakieselsäuren und schließlich die sogenannte Phyllodikieselsäure, wobei sich die genannten Kieselsäuren durch einen in der angegebenen Reihenfolge zunehmenden Kondensationsgrad und abnehmenden Wassergehalt auszeichnen und im Endstadium der unter Bildung von Kettenmolekülen ablaufenden Kondensation nahezu wasserfreies Siliciumdioxid entsteht.
• Kieselsäure kann durch Fällung mittels Metallsalz und/oder Säure aus Wasserglas erzeugt werden, wobei sie bei niedrigem Kondensationsgrad zunächst als (flüssiges) Hydrosol vorliegt und bei einer entsprechenden Temperatur (beginnend schon bei Raumtemperatur oder wenig darüber) sowie bei einem entsprechenden pH-Wert (größer oder kleiner als etwa 3,1–3,3) eine Umhüllung der kolloiddispersen Kieselsäureteilchen einsetzt, die bis zu einer Gelbildung führen kann. In einem solchen (erstarrten) Gel ist die Kieselsäure in einer netz- und/oder wabenartigen Struktur hoher spezifischer Oberfläche und Porosität im Wasser angeordnet. Der Umstand der Sol-Gel-Reaktion kann erfindungsgemäß ausgenutzt werden, indem die Kieselsäure durch Fällung mittels Metallsalz und/oder Säure aus in der Füllmasse 5 anfänglich enthaltenem Wasserglas erzeugt wird. Vorteilhafterweise ergibt sich daraus einerseits eine Erhöhung von Festigkeit und Feuerwiderstand, und andererseits wird auch der Schrumpfungsbetrag der aushärtenden Füllmasse 5 vermindert.
• Zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Brandschutzelementes 1, wird insbesondere die Umkleidung 6 aus einem Metallprofil gefertigt, welches derart dimensioniert ist, dass es bei den auftretenden Lastfällen (insbesondere Zug, Druck, Biegung und Knickfall) eine tragende Funktion erfüllt, wobei die Umkleidung 6 mit dem Kernprofil 4 wie in der ersten Ausführung der Erfindung (1) ausschließlich mittelbar oder wie in der dritten bis fünften Ausführung (4 bis 6) der Erfindung unmittelbar, insbesondere stoffschlüssig verbunden sein kann.
• Im ersten Fall wird das Kernprofil 4 lagegerecht in den Innenraum der Umkleidung 6 eingeführt, wobei zumindest der Querschnitt der Verkleidung 6 mittels eines mit dem Kernprofil 4 und/oder der Umkleidung 6 verbindbaren Deckteiles, wie einer Verschlussplatte, abgedeckt wird. Dabei können die bereits erwähnten Verbindungselemente 18, 19 zum Einsatz kommen. Danach wird die Füllmasse 5 im fließfähigen Zustand in den Raum zwischen der Verkleidung 6 und dem Kernprofil 6 eingebracht, und nach einem Aushärten der Füllmasse 5 das Deckteil wieder entfernt. Bedarfsweise kann bei der Herstellung auch eine zeitweilige Abdeckung der später dem einzuspannenden Bauteil 3 zugewandten Stirnseite der Umkleidung vorgesehen werden.
• Zur Herstellung eines Magnesiumoxychlorid-Zementes wird eine Füllmasse 5 verwendet, die aus einer Mischung von Magnesiumoxid (reaktionsfähig gebrannte Magnesia) und konzentrierter, insbesondere gesättigter oder übersättigter, wässriger Magnesiumchloridlösung hergestellt wird und die auch unter Zusatz von Magnesiumsulfat hergestellt werden kann. Im letzteren Fall kann auch der Zusatz eines Metallchlorides, wie Kalziumchlorid, erfolgen dessen Kation schwerlösliche Sulfate, wie Kalziumsulfat, bildet. Zur Herstellung eines Magnesiumoxysulfat-Zementes verwendet man in analoger Weise eine Füllmasse 5 mit konzentrierter, insbesondere gesättigter oder übersättigter, wässriger Magnesiumsulfatlösung.
• Die Füllmasse 5 kann des Weiteren unter Zusatz von Wasserglas, insbesondere von Natriumwasserglas in flüssiger Lösung, hergestellt werden, wobei bevorzugt zwei Teilmischungen, eine aus den genannten Ausgangsstoffen für den Magnesiumoxychlorid- oder Magnesiumoxysulfat-Zement und eine weitere aus dem Wasserglas, gegebenenfalls vermischt mit Magnesiumsulfat bzw. Magnesiumchlorid, zu einer hochviskosen Suspension verrührt werden.
• Die Füllmasse 5 kann auch Kieselsäure enthalten, die bevorzugt im Herstellungsprozess der Füllmasse 5 durch Fällung mittels Säure oder Salz aus Wasserglas erzeugt wird. Dabei können zur Einstellung eines geeigneten pH-Wertes mineralische und/oder organische Säuren eingesetzt werden. Bewährt hat sich insbesondere eine Füllmasse 5, aus einer Mischung von 35 ± 25 Masseprozent MgCl₂, 13 ± 12 Masseprozent MgSO₄, 35 ± 25 Masseprozent MgO und 5,1 ± 5,0 Masseprozent Wasserglas besteht, wobei in dem Anteil der wässrigen Wasserglaslösung gegebenenfalls die zur Reaktion mit dem Wasserglas eingesetzte Säure enthalten sein kann.
• Während in der ersten (und sechsten) Ausführung des erfindungsgemäßen Brandschutzelementes 1 die als tragendes Metallprofil ausgebildete Umkleidung 6 mit dem Kernprofil 4 ausschließlich mittelbar verbunden ist, ist in der zweiten Ausführung der Erfindung (3) – wie bereits erwähnt – gar kein Kernprofil 4 vorhanden. Im Gegensatz zur ersten Ausführung besitzt bei der zweiten Ausführung sowie den weiteren Ausführungen die Umkleidung 6 aber einen die Stabilität des Brandschutzelementes 1 erhöhenden, allseitig geschlossenen Querschnitt, was sich in einer dem einzuspannenden Bauteil zugekehrten massiven Wand 20 der Umkleidung 6 ausdrückt. Das tragende Metallprofil der Umkleidung 6, das mit dem Einsatz der sehr druckfesten erfindungsgemäß vorgesehenen Füllmasse 5 kombiniert ist, sichert dabei vorteilhafterweise ein hohe Stabilität des erfindungsgemäßen Brandschutzelementes 1.
• Wie bereits erwähnt, kann die Umkleidung 6 – wie im ersten (und sechsten) Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt – mit dem Kernprofil 4 ausschließlich mittelbar über die Füllmasse 5 verbunden sein, es können aber auch, wie dies das dritte bis fünfte Ausführungsbeispiel (4, 4a–6) zeigen, unmittelbare Verbindungen zwischen der Umkleidung 6 und dem Kernprofil 4 bestehen. So ist in den vorgenannten Ausführungen jeweils das Kernprofil 4 einstückig mit der dem einzuspannenden Bauteil 3 zugekehrten Wand 20 der Umkleidung 6 ausgeführt, d. h. bei der Bauteilfertigung wird eine Umkleidung 6 verwendet, die mit dem in ihrem Innenraum angeordneten Kernprofil 4 zumindest stoffschlüssig verbunden ist. Die einzelnen Ausführungen unterscheiden sich dabei hinsichtlich einer axialen Länge (entlang einer in 4 und 5 dargestellten, unbezeichneten Achse) und dadurch, dass in der dritten Ausführung das Kernprofil 4 nicht nur auf der Bauteilseite, sondern auch auf der Gebäudeseite mit der Umkleidung 6 verbunden ist. Mit diesen Ausführungen wird vorteilhafterweise auch unter Verzicht auf die thermische und mechanische Entkopplung von Kernprofil 4 und Umkleidung 6, der eine eigene erfinderische Bedeutung beigemessen wird, mindestens eine Feuerwiderstandsklasse von F 30 nach DIN 4102 erreicht, während diese für die erste und sechste Ausführung der Erfindung noch höher liegt. Bei der Ausführungsform der 4 (bzw. der 4a, die durch die Gestaltung des Kernprofils 4 im gebäudeseitigen Übergangsbereich zur Umkleidung 6 durch das Vorhandensein eines Verbindungselementes 18 bzw. 19 für ein Deckteil modifiziert ist) ist eine wärmeleitende, materialschlüssige Verbindung zwischen dem Kernprofil 4 und der Umkleidung 6 vorhanden, und zwar zusätzlich von der Gebäudeseite der Umkleidung 6 her. Diese Verbindung führt zu einer Zusatzkühlung in die Frontfläche, wobei die Kühlwirkung der inneren Füllmasse 5 verstärkt ausgenutzt wird. Die Füllmasse 5, die bei den verschiedenen erfindungsgemäßen Ausführungen eingegossen sein kann, bewirkt durch das Eingießen eine formschlüssige Verbindung zwischen den Profilteilen und der Füllmasse 5, so dass ein einheitlich tragendes Profil vorhanden ist. Die Füllmasse 5 kann aber auch aus vorgefertigten, eingeschobenen Profilkörpern gebildet sein. Die Füllmasse 5 ist vorzugsweise nicht geschäumt, da geschäumte Körper weniger Wasser binden und zudem eine geringere Festigkeit bewirken können.
• Die Besonderheit der sechsten Ausführung des erfindungsgemäßen Brandschutzelementes 1 (7), das im wesentlichen den gleichen Aufbau wie bei der ersten Ausführung aufweist, besteht darin, dass bei dieser Ausführung die Umkleidung 6 derart verstärkt ist, dass auf der Gebäudeseite eine von dem mit Füllmasse 5 ausgefüllten Raum um das Kernprofil 4 durch eine Zwischenwand 21 getrennte Hohlkammer 22 gebildet ist. Auch diese Hohlkammer 22 kann wahlweise mit Füllmasse 5 gefüllt werden. Durch diese Verstärkung, die auch bei ansonsten anderer Ausführung, wie insbesondere der zweiten Ausführung der Erfindung, vorgesehen werden kann, ist es auch möglich, statisch höheren Anforderungen gerecht zu werden.
• Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die verschiedenen dargestellten Ausführungsbeispiele, sondern umfasst auch alle gleichwirkenden Ausführungen. So geht beispielsweise aus der unterschiedlichen Gestaltung des Kernprofils 4 in den einzelnen Ausführungen schon hervor, dass hinsichtlich dieses Kernprofils 4 eine weitgehende Gestaltungsfreiheit besteht. Was die gegenseitige Befestigung von Pfosten 1a und Riegeln 1b betrifft, so könnten an einem Pfosten 1a in einer bestimmten Höhe auch zwei Riegel 1b auf die beschriebene Art befestigt werden, wobei dann T-förmige Winkelstücke 14 zur Anwendung kommen könnten.
• Außerdem kann der Fachmann ergänzend weitere vorteilhafte Maßnahmen vorsehen, wie beispielsweise die Beimengung von Füllstoffen oder Pigmenten zur Füllmasse 5, wobei dafür insbesondere Zinkoxid, Titanoxid und Aluminiumoxid eine besondere Eignung aufweisen. Auch eine Einbettung armierend wirkender Teile oder Stoffe, wie Glasfasern oder eines Gewebes aus Kunststoff, Draht, Glasfasern oder dergleichen, in die Füllmasse 5 kann als die Vorteile der Erfindung noch verstärkende Maßnahme vorgesehen sein.
• Schließlich hat sich zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Füllmasse 5 auch eine Rezeptur der folgenden Zusammensetzung als besonders vorteilhaft erwiesen: 13 ± 12 Masseprozent MgCl₂, 31 ± 30 Masseprozent MgSO₄, 31 ± 30 Masseprozent MgO und 5,1 ± 5,0 Masseprozent Wasserglas, wobei ein Anteil von 1 bis 30 Volumenprozent Mikrohohlkugeln als Füllstoff vorgesehen ist. Die angegebenen Masseprozente beziehen sich dabei auf die Trockenmischung vor der Wasserzugabe. Die angegebenen Volumenprozente ergeben sich nachdem den übrigen Konstituenten der Mischung die Mikrohohlkugen zugefügt wurden.
• Bei den Mikrohohlkugeln handelt es sich insbesondere um an sich bekannte funktionelle Leichtgewichtsfüllstoffe, die insbesondere auf Glas- oder keramischer Basis hergestellt sein können, beispielsweise auf silikatischer Basis mit SiO₂, Al₂O₃ als Bestandteilen, gegebenenfalls borhaltig, die bei einer Dichte von 0,7 bis 0,8 g/cm³ eine Schüttdichte von 380 bis 420 g/l aufweisen können und deren Korngröße sich vorteilhafterweise über einen Bereich von 10 μm bis 2000 μm, vorzugsweise von 80 μm bis 1000 μm, erstrecken kann. Besonders vorteilhaft ist dabei der Einsatz von Mikrohohlkugeln mit einer Temperaturbeständigkeit von bis zu 1600°C und einer Druckfestigkeit von über 23 MPa, beispielsweise von 28 MPa.
• Im Hinblick auf die Zusammensetzung der Füllmasse 5 werden beispielhaft die vier folgende Rezepturen angegeben, mit denen in einem erfindungsgemäßen Brandschutzelement ausnahmslos zumindest die Feuerwiderstandsklasse F 30 nach DIN 4102 erreicht wurde:

  Konstituenten der Mischung	Beispiel 1 (in %)	Beispiel 2 (in %)	Beispiel 3 (in %)	Beispiel 4 (in %)
  MgO	42,6	37,5	40,1	27,2
  MgCl2	20,4	18,8	1,6	10,0
  MgSO4	6,7	7,5	19,5	24,0
  CaCl2	-	-	5,5	-
  Al2O3	-	3,4	-	-
  TiO	-	4,1	-	-
  Wasserglas	2,0	0,9	5,1	4,7
  Säure	-	-	-	2,3 (HCl)
  H2O	28,3	27,8	28,2	31,8
  Summe	100,0	100,0	100,0	100,0

• In einer weiteren (fünften) Rezeptur der Füllmasse 5 wurde basierend auf dem Beispiel 1 der Anteil des Magnesiumsulfats durch Magnesiumchlorid und in einer sechsten Rezeptur basierend auf dem Beispiel 3 der Anteil des Magnesiumchlorids durch Magnesiumsulfat ersetzt. Auch hiermit wurde in einem erfindungsgemäßen Brandschutzelement ausnahmslos zumindest die Feuerwiderstandsklasse F 30 nach DIN 4102 erreicht.
• Bezugszeichenliste

1

Brandschutzelement

1a

Pfosten

1b

Riegel

2

Rahmenwerk aus 1a und 1b

3

in 2 einspannbares Bauteil

4

Kernprofil von 1

5

Füllmasse von 1

6

Umkleidung von 1

6a, 6b

Innenwände von 6

6c

Außenfläche von 6

7

Deckleiste von 1

8

Dichtungsleiste an 6 und 7

9

Nut für 8

10

aufschäumbares Band

11

Metallband an 7

12

Schraubloch in 4

13

Befestigungsschraube

14

Winkelglied zur Verbindung von 1a und 1b

15

Vorsprung an 4, Verankerungsstelle für 5

16

Rücksprung an 4, Verankerungsstelle für 5

17

Vorsprung an 6, Verankerungsstelle für 5

18

Verbindungselement an 4 für Deckteil

19

Verbindungselement an 6 für Deckteil

20

Wand von 6

21

Zwischenwand

22

Hohlkammer

s

Wanddicke von 6

Claims (43)

1. Brandschutzelement, insbesondere zum Aufbau eines Rahmenwerkes (2) an einem Gebäude, zur Halterung eines einspannbaren Bauteils (3), wie einer Brandschutzverglasung oder -platte, mit einer äußeren Deckleiste (7) zum Einspannen des Bauteils (3) und mit einer einen Innenraum zumindest teilweise umschließenden Umkleidung (6), wobei der Innenraum eine Füllung enthält, die aus einem wärmebindenden, hydrophilen Adsorbens mit hohem Wasseranteil besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllung aus einer abgebundenen und ausgehärteten Füllmasse (5) gebildet ist, in deren Herstellungsrezeptur Magnesiumoxychlorid-Zement oder Magnesiumoxysulfat-Zement enthalten ist oder deren Herstellungsrezeptur vollständig aus Magnesiumoxychlorid-Zement oder aus Magnesiumoxysulfat-Zement besteht und dass die Umkleidung (6) gegeneinander konvergierende Innenwände (6a, 6b) aufweist, wobei die Wandstärke (s) in den Seitenwänden der Umkleidung (6) von der Einspannseite für das Bauteil (3) ausgehend in Richtung auf eine entgegengesetzt liegende Gebäudeseite hin zunimmt.
2. Brandschutzelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Herstellungsrezeptur der Füllmasse der Magnesiumoxychlorid-Zement eine Zusammensetzung mit einem molaren Verhältnis MgCl₂/Mg(OH)₂/H₂O von 1:(2,5 bis 5):(8 bis 12) oder der Magnesiumoxysulfat-Zement eine Zusammensetzung mit einem molaren Verhältnis MgSO₄/Mg(OH)₂/H₂O von 1:(2,5 bis 3,5):(6 bis 10) aufweist.
3. Brandschutzelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellungsrezeptur der Füllmasse (5) Wasserglas, vorzugsweise Natronwasserglas mit einem mittleren molaren Verhältnis Na₂O/SiO₂ von 1:(1,5 bis 4,0) aufweist, wobei das Natronwasserglas insbesondere in flüssiger Form in der Füllmasse (5) vorliegt und bevorzugt eine Dichte von 1,32 bis 1,55 g/cm³ aufweist.
4. Brandschutzelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Herstellungsrezeptur der Füllmasse (5) ein mittleres molares Verhältnis von MgCl₂ und MgSO₄ zu Natronwasserglas von 1:(0,02 bis 0,35) vorliegt.
5. Brandschutzelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellungsrezeptur der Füllmasse (5) ein Metallchlorid, wie Kalziumchlorid, enthält, dessen Kation in der Füllmasse (5) schwerlösliche Sulfate, wie Kalziumsulfat, bildet.
6. Brandschutzelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellungsrezeptur der Füllmasse (5) Kieselsäure, insbesondere in Gelform, enthält, welche bevorzugt durch Fällung mittels Metallsalz und/oder Säure aus Wasserglas erzeugt ist.
7. Brandschutzelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellungsrezeptur der Füllmasse (5) Beimengungen von Füllstoffen oder Pigmenten, wie Zinkoxid, Titanoxid und/oder Aluminiumoxid, enthält.
8. Brandschutzelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in die Füllmasse (5) Füllstoffe, z. B. armierend wirkende Teile oder Stoffe, wie Glasfasern oder ein Gewebe aus Kunststoff, Draht, Glasfasern oder dergleichen, oder gewichtsreduzierende Teile, wie Mikrohohlkugeln, insbesondere thermisch beständige hochfeste keramische Mikrohohlkugeln, eingebettet sind.
9. Brandschutzelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in dem von der Verkleidung umschlossenen Innenraum ein Kernprofil (4) angeordnet ist, welches als Hohlprofil ausgebildet ist.
10. Brandschutzelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernprofil (4) auf einer der Deckleiste (7) zugewandten Stirnseite Schraublöcher (12) für Befestigungsschrauben (13) zur Halterung der Deckleiste (7) aufweist.
11. Brandschutzelement nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernprofil (4) vollständig in die Füllmasse (5) eingebettet ist.
12. Brandschutzelement nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernprofil (4) mit der Umkleidung (6) ausschließlich mittelbar über die Füllmasse (5) verbunden ist.
13. Brandschutzelement nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine im Montagezustand der Deckleiste (7) zugewandte Stirnseite des Kernprofils (4) bündig mit der Füllmasse (5) abschließt.
14. Brandschutzelement nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernprofil (4) zumindest einseitig mit der Umkleidung (6) stoffschlüssig verbunden ist.
15. Brandschutzelement nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Umkleidung (6) einen vollständig geschlossenen Querschnitt aufweist.
16. Brandschutzelement nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernprofil (4) und/oder die Umkleidung (6) jeweils formschlüssig und bevorzugt zusätzlich stoffschlüssig mit der Füllmasse (5) verbunden ist/sind.
17. Brandschutzelement nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllmasse (5) mit dem Kernprofil (4) und/oder der Umkleidung (6) einen Verbundkörper bildet.
18. Brandschutzelement nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Umkleidung (6) als tragendes Metallprofil ausgebildet ist.
19. Brandschutzelement nach einem der Ansprüche 9 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernprofil (4) und/oder die Umkleidung (6) aus Aluminium bestehen.
20. Brandschutzelement nach einem der Ansprüche 9 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass einerseits das Kernprofil (4) und die Umkleidung (6) und/oder andererseits die Deckleiste (7) auf ihrer jeweils im Montagezustand dem einzuspannenden Bauteil (3) zugewandten Stirnseite mit einem unter Hitzeeinwirkung aufschäumenden Band (10) überdeckt sind.
21. Brandschutzelement nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernprofil (4) und/oder die Umkleidung (6) den Formschluss erhöhende Verankerungsstellen (15, 16, 17) für die Füllmasse (5) aufweist/aufweisen.
22. Brandschutzelement nach einem der Ansprüche 9 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernprofil (4) und/oder die Umkleidung (6) Verbindungselemente (18, 19) zur Befestigung eines bedarfsweise den Querschnitt des Verbundkörpers verschließenden Deckteiles aufweist/aufweisen.
23. Brandschutzelement nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Umkleidung (6) eine Verstärkung aufweist, die, insbesondere auf einer Gebäudeseite, eine von dem mit der Füllmasse ausgefüllten Raum durch eine Zwischenwand (21) getrennte Hohlkammer (22) bildet.
24. Brandschutzelement nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkammer (22) mit Füllmasse (5) gefüllt ist.
25. Brandschutzgesichertes Rahmenwerk für ein Gebäude zur Halterung eines einspannbaren Bauteils (3), wie einer Brandschutzverglasung oder -platte, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Brandschutzelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 24 als senkrechter Pfosten (1a) und/oder als waagrechter Riegel (1b) eingebaut ist.
26. Rahmenwerk nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass im Montagezustand von senkrechten Pfosten (1a) und waagrechten Riegeln (1b) jeweils der Querschnitt eines Riegels an einer äußeren Fläche (6c) der Umkleidung (6) eines Pfostens (1a) anliegt.
27. Rahmenwerk nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass senkrechte Pfosten (1a) und waagrechte Riegel (1b) im Montagezustand mittels Winkelgliedern (14) verbunden sind, die jeweils mit einem Pfosten (1a) und einem Riegel (1b) verschraubt sind, wobei die Schrauben (13) jeweils in Schraublöcher (12) eingreifen, die sich im Kernprofil (4) auf einer Stirnseite befinden.
28. Verfahren zur Herstellung eines Brandschutzelementes (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 27, wobei die Füllmasse (5) in fließfähigem Zustand in den von der Umkleidung (6) umschlossenen Innenraum eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Füllmasse (5) verwendet wird, die aus einer Mischung von Magnesiumoxid und konzentrierter, insbesondere gesättigter oder übersättigter, wässriger Magnesiumchloridlösung und/oder Magnesiumsulfatlösung hergestellt wird.
29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass eine Füllmasse (5) verwendet wird, die unter Zusatz eines Metallchlorides, wie Kalziumchlorid, hergestellt wird, dessen Kation schwerlösliche Sulfate, wie Kalziumsulfat, bildet.
30. Verfahren nach einem der Ansprüche 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, dass eine Füllmasse (5) verwendet wird, die unter Zusatz von Wasserglas, insbesondere von Natriumwasserglas in flüssiger Lösung, hergestellt wird.
31. Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass eine Füllmasse (5) verwendet wird, die Kieselsäure enthält.
32. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Kieselsäure im Herstellungsprozeß der Füllmasse (5) durch Fällung mittels Säure oder Salz aus Wasserglas erzeugt wird.
33. Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllmasse (5) aus einer Mischung von 35 ± 25 Masseprozent MgCl₂, 13 ± 12 Masseprozent MgSO₄, 35 ± 25 Masseprozent MgO und 5,1 ± 5,0 Masseprozent einer wäßrigen Lösung von Natronwasserglas unter Zusatz von Wasser hergestellt wird, wobei diese Mischung eine mineralische und/oder organische Säure enthalten kann.
34. Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllmasse (5) aus einer Mischung von 13 ± 12 Masseprozent MgCl₂, 31 ± 30 Masseprozent MgSO₄, 31 ± 30 Masseprozent MgO und 5,1 ± 5,0 Masseprozent Wasserglas unter Zusatz von Wasser hergestellt wird und einen Anteil von 1 bis 30 Volumenprozent Mikrohohlkugeln als Füllstoff enthält.
35. Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass eine Umkleidung (6) verwendet wird, die aus einem Metallprofil gefertigt wird, welches derart dimensioniert ist, dass es bei den auftretenden Lastfällen eine tragende Funktion erfüllt.
36. Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass eine Umkleidung (6) verwendet wird, die mit einem in ihrem Innenraum angeordneten Kernprofil (4) stoffschlüssig-verbunden ist.
37. Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Einbringen der Füllmasse (5) ein Kernprofil (4) lagegerecht in den Innenraum der Umkleidung (6) eingeführt wird.
38. Verfahren nach Anspruch 36 oder 37, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Einbringen der Füllmasse (5) zumindest der Querschnitt der Verkleidung (6) mittels eines mit dem Kernprofil (4) und/oder der Umkleidung (6) verbindbaren Deckteiles, wie einer Verschlussplatte, abgedeckt wird, und nach einem Aushärten der eingebrachten Füllmasse (5) das Deckteil entfernt wird.
39. Brandschutzelement, insbesondere zum Aufbau eines Rahmenwerkes (2) an einem Gebäude, zur Halterung eines einspannbaren Bauteils (3), wie einer Brandschutzverglasung oder -platte, mit einer äußeren Deckleiste (7) zum Einspannen des Bauteils (3) und mit einer einen Innenraum zumindest teilweise umschließenden Umkleidung (6), wobei der Innenraum eine Füllung enthält, die aus einem wärmebindenden, hydrophilen Adsorbens mit hohem Wasseranteil besteht, welches insbesondere aus einer Füllmasse (5) gemäß dem kennzeichnenden Teil eines der Ansprüche 1 bis 7 besteht, wobei in dem von der Umkleidung (6) umschlossenen Innenraum ein Kernprofil (4) angeordnet ist, welches auf der Seite des Bauteils (3) über eine Wand (20) mit der Umkleidung (6) stoffschlüssig verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernprofil (4) auch auf einer der Seite des Bauteils (3) gegenüberliegenden Gebäudeseite mit der Umkleidung (6) stoffschlüssig verbunden ist, wobei das Kernprofil (4) derart mit der Umkleidung verbunden ist, dass keine thermische und mechanische Entkopplung vorliegt.
40. Brandschutzelement nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Gebäudeseite zwischen dem Kernprofil (4) und der Umkleidung (6) eine wärmeleitende, materialschlüssige Verbindung vorhanden ist.
41. Brandschutzelement nach Anspruch 39 oder 40, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernprofil (4) als Hohlprofil ausgebildet ist.
42. Brandschutzelement nach einem der Ansprüche 39 bis 41, gekennzeichnet durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils eines oder mehrerer der Ansprüche 10, 11 oder 15 bis 24.
43. Brandschutzelement nach einem der Ansprüche 39 bis 42, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllmasse (5) aus vorgefertigten, in den Innenraum eingeschobenen Profilkörpern gebildet ist.

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