DE4006997A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen von profilstraengen aus brandschutz-schaumstoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Profilsträngen aus Brandschutz-Schaum­ stoffen unter Verwendung eines in einem Mischer zubereite­ ten fließfähigen Reaktionsgemisches.

Die ständig steigenden Anforderungen im Brandschutz machen den Einsatz von komplexeren Schutzmaßnahmen mit entspre­ chenden Form- und Konstruktionsteilen erforderlich. Nach dem Einsatzverbot von Asbest und asbesthaltigen Bauteilen ist die brandschutztechnische Abdichtung von Fugen, Spal­ ten, Schlitzen und Stoßkanten zur Zeit nur mit großem technischem Aufwand möglich. Als Brandschutzmaterialien werden dabei meist Glaswollstränge oder -matten sowie Graphit-Verbundplatten eingesetzt, die von Hand in die Baufugen und andere Hohlräume eingelegt und durch geson­ derte Maßnahmen fixiert werden.

Es sind bereits auch Formkörper aus Intumeszenz-Schaum­ stoffen bekannt, die bei Temperaturen von ca. 300°C bei Flammeneinwirkung unter mehrfacher Volumenvergrößerung karbonisieren. Durch das Aufblähen dieser Schaummate­ rialien bei hohen Temperaturen werden auch verbleibende Fugen zwischen den Formkörpern und den angrenzenden Mauerteilen dicht verschlossen (vgl. EP-A-3 21 644). Diese bekannten Formkörper lassen sich in herkömmlicher Gieß- und Schäumtechnik unter Verwendung geschlossener Formwerk­ zeuge mit einstellbarem Raumgewicht praktisch fehlerfrei herstellen. Zur Abdichtung von Fugen, Spalten und anderen unregelmäßig geformten schmalen Hohlräumen sind diese Formkörper jedoch ungeeignet.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Profilstrang aus Brandschutzschaum zu schaffen, der ohne größere Luftein­ schlüsse und mit gleichbleibend geringem Raumgewicht her­ gestellt werden kann und sich universell für verschiedene Zwecke des Brandschutzes einsetzen läßt.

Ein derartiger Profilstrang läßt sich erfindungsgemäß da­ durch herstellen, daß ein zubereitetes Reaktionsgemisch in eine schlauchförmige flexible Hülle eingefüllt und in die­ ser unter Luftabschluß ausgeschäumt wird, wobei das aus­ schäumende noch plastische Material zusammen mit der Hülle eine Dosierstation durchläuft und anschließend in der Hülle zu einem Profilstrang geformt wird.

Wesentlich bei der erfindungsgemäßen Herstellung der Pro­ filstränge ist das luftdichte Einbringen des flüssigen Reaktionsgemisches in die flexible schlauchförmige Hülle, deren Innenraum sich während des Reaktions- und Ausschäum­ vorganges um ein Vielfaches vergrößert, die Mengendosie­ rung des reagierenden Gemisches innerhalb eines bestimmten Hüllenabschnitts während der Ausschäumphase und der konti­ nuierliche Abzug des ggf. noch geformten Stranges zusammen mit der ihn umgebenden Hülle. Da durch den luftdichten Ab­ schluß der Hülle keine Außenluft in den Reaktionsraum ge­ langen kann, werden innere Lufteinschlüsse im ausgeschäum­ ten Profilstrang sicher vermieden. Ferner wird durch die kontinuierliche Abziehbewegung des Profilstranges und durch den Dosiervorgang ein gleichmäßiges bzw. konstantes Raumgewicht im Profilstrang über dessen Länge und Quer­ schnitt erreicht. Die Größe dieses Raumgewichts kann auf einen gewünscht kleinen Wert durch Verändern der Abzugsge­ schwindigkeit und der Gemischdosierung eingestellt werden. Es wurden bereits Raumgewichte des strangprofilierten Schaumstoffes erreicht, die nur geringfügig über denen von frei ausgeschäumten Formkörpern lagen.

Die Profilstränge aus Brandschutzschaum können kontinuier­ lich und endlos hergestellt werden, wobei die sie umgeben­ de Hülle vor Gebrauch entfernt wird. Aufgrund des geringen Raumgewichtes und damit der erheblichen Kompressibilität der Schaumstoffe können die Profilstränge auch in enge un­ regelmäßige Mauerfugen und Durchbrüche in einer oder meh­ reren Lagen von Hand eingedrückt werden, wobei durch die elastischen Rückformkräfte eine ausreichend sichere Arre­ tierung gewährleistet wird. Da im Brandfalle ein intensi­ ver Aufschäumvorgang bei Temperaturen von ca. 300°C ein­ setzt, erfolgt selbsttätig ein dichter Abschluß der jewei­ ligen Fugen bzw. Spalträume, welcher die Anforderungen des Brandschutzes erfüllt.

Von besonderer praktischer Bedeutung ist eine besondere Ausbildung des erfindungsgemäßen Profilstranges, bei wel­ cher ein hochfestes zentrales Tragelement von einer Schaumschicht festhaftend umgeben ist. Dieses Tragelement kann beispielsweise ein Metalldraht oder -kabel sein. Durch eine solche Ausführung wird erstmals ein brandsiche­ res elektrisches Kabel erhalten, das in besonders brandge­ fährdeten Bauteilen und Betriebspunkten, wie in Kabel- bzw. Aufzugs-Schächten von Hochhäusern, Computer-Räumen, schlagwettergefährdeten Untertagebetrieben usw., einge­ setzt werden kann. Das Tragelement kann auch rohrförmig ausgebildet sein, wobei in diesem Fall die Schaumstoffbe­ schichtung nicht nur der Brandsicherheit sondern auch zu Isolierzwecken dient. Darüber hinaus können als Tragele­ mente auch Faserstränge und Stäbe verwendet werden, um dem Profilstrang eine hohe Zugfestigkeit zu geben.

Zweckmäßig wird die gleichzeitig ein Schäumwerkzeug und ein Trennmittel darstellende Hülle kontinuierlich aus einem Folienband hergestellt, dessen aufgebogene sich überlappende Ränder zusammengeschweißt oder auf andere ge­ eignete Weise fest miteinander verbunden werden. Es werden Kunststoffolien bevorzugt, die keine Haftverbindungen mit dem Schaumsystem eingehen und die Schaumdrücke ohne zu­ sätzliche Stützform aushalten. Bei Verwendung von anderen Folien aus z. B. Papier, Gewebe od. dgl. kann das Aus­ schäumen in der schlauchförmigen Folienhülle auch in einer Stützform erfolgen, welche die Außenkontur der sich wäh­ rend des Schäumvorganges aufweitenden Hülle bestimmt.

Um einen sicheren Luftabschluß des Reaktionsraumes im Inneren der Hülle gegen die Außenluft zu gewährleisten, wird das fließfähige Reaktionsgemisch mittels einer sich axial in der Hülle erstreckenden Lanze stromab einer den Luftabschluß gewährleistenden Abdichtvorrichtung in den Reaktionsraum eingefüllt. In diesem Reaktionsraum findet die Vergrößerung des Innenraumes der Hülle z. B. durch Auffalten statt, und zwar aufgrund der beginnenden Auf­ schäumreaktion des Gemisches. Es bildet sich ein Material­ stau vor der Dosiereinrichtung, in welchem sich intensive innere Materialbewegungen vollziehen, welche eine gleich­ bleibende Zusammensetzung des in genau dosierter Menge weitergeführten Materials gewährleisten. Das weitgehend homogenisierte komplexe Materialsystem schäumt in der dosierten Menge innerhalb der Menge aus und kann während seiner Aushärtung eine Formstation durchlaufen, in der es eine gewünschte Außenkontur erhält. Die Reaktionszeit des Gemisches beträgt etwa 35 bis 45 sec bis zur Ausbildung des Schaumsystems und die Aushärtzeit liegt bei 50 bis 100 sec, innerhalb welcher dem zusammen mit der Hülle vor­ gezogenen Strang eine gewünschte Außenkontur gegeben wer­ den kann.

Eine Vorrichtung zur Herstellung derartiger Profilstränge aus Brandschutz-Schaumstoffen weist einen Mischer für das fließfähige Reaktionsgemisch auf und ist gekennzeichnet durch eine Formvorrichtung zur Bildung einer schlauchför­ migen flexiblen Hülle, eine Abdichtvorrichtung, welche den Innenraum der Hülle gegen die Außenluft abdichtet, eine in der Hülle angeordnete Dosierlanze, die an die Gemischlei­ tung des Mischers angeschlossen ist und durch die Abdicht­ einrichtung hindurchragt, einen von der sich erweiternden Hülle begrenzten Reaktionsraum, in dem der Ausschäumvor­ gang des Reaktionsgemisches beginnt, eine außen auf die Hülle einwirkende Dosiervorrichtung zur Einstellung des Raumgewichts des in der Hülle ausschäumenden Materials und durch eine Abzugsvorrichtung für den fertig ausgeschäumten und gehärteten Profilstrang zusammen mit der Hülle.

Die Vorrichtung weist vorteilhaft einen Formtrichter zur Längsbiegung eines kontinuierlich zugeführten Folienbands sowie ein Gerät zum festen Verbinden der sich überlappen­ den Bandränder auf. Diese Ausführung ermöglicht den konti­ nuierlichen Eintrag des fließfähigen Gemisches aus dem Mi­ scher in den Reaktionsraum mittels einer Lanze, die sich innerhalb der Hülle in Durchlaufrichtung erstreckt.

Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung der erfindungsge­ mäßen Vorrichtung enthält die von der Dosierlanze durch­ ragte Abdichtvorrichtung mindestens ein Dichtrollenpaar aus einem kompressiblen Werkstoff, wobei von den beiden Rollen dieses Rollenpaares die flexible Hülle flach zu­ sammengedrückt wird. Beide Rollen können eine oder mehrere gegenüberliegend angeordnete Ringnuten aufweisen, die im Spalt einen Hohlraum begrenzen, durch den die in der Hülle verlaufende Lanze und ggf. ein weiterer langgestreckter Formkörper hindurchragen. Statt der Rollenpaare können als Abdichtvorrichtung jedoch auch Dichtleisten-Paare mit ggf. elastisch verformbaren Dichtlippen eingesetzt werden, die beidseitig auf die äußeren Oberflächen der Hülle drücken und diese in einem eng begrenzten Spalt flach zusammen­ drücken.

Die rohr- oder auch schlauchförmige Dosierlanze endet erfindungsgemäß in einem Reaktionsraum, der radial von der sich aufweitenden Hülle begrenzt wird und in einen Fertig­ schäum-Raum übergeht, wobei zwischen diesen beiden Räumen die Dosiervorrichtung angeordnet ist. Diese Dosiervorrich­ tung enthält mindestens ein Druckrollen-Paar, wobei zwi­ schen den mit einstellbarem Zwischenabstand angeordneten Druckrollen dieses Paares die aufgeblähte Hülle mit dem darin zumindest teilweise aufgeschäumten Reaktionsgemisch hindurchläuft. Die Menge des in den Fertigschäumraum ge­ langenden Gemisches wird durch den Abstand der beiden Druckrollen eingestellt. Da die Größe dieses Fertigschäum­ raums von dem Rauminhalt der aufgeblähten Hülle bestimmt wird, läßt sich durch die Mengendosierung des Gemisches auch das Raumgewicht auf einen vorgegebenen - möglichst geringen - Wert einstellen. Statt eines oder mehrerer Druckrollenpaare kann die Dosiereinrichtung auch in ge­ eigneter Weise ausgebildete Dosierschieber aufweisen, die auf die Außenflächen der Hülle einwirken.

Um dem Profilstrang eine geeignete Querschnittsform zu ge­ ben, ist in einem wählbaren Abstand hinter der Dosierein­ richtung zweckmäßigerweise eine Formgebungsvorrichtung an­ geordnet, deren innenprofilierte Elemente dem zusammen mit der Hülle durchlaufenden Profilstrang vor seiner endgülti­ gen Aushärtung bzw. Verfestigung die gewünschte Form ge­ ben.

Im folgenden wird die Herstellung von erfindungsgemäßen Profilsträngen in Vorrichtungen beschrieben, die in der beiliegenden Zeichnung schematisch dargestellt sind. Es zeigt

Fig. 1 eine Vorrichtung zur Herstellung eines Profilstranges aus Vollma­ terial,

Fig. 2 ein Druckrollenpaar der Abdicht­ vorrichtung in einer ersten Aus­ führung,

Fig. 3 eine weitere Ausführung des Druck­ rollenpaars, das bei der Herstellung eines brandgeschützten Kabels einge­ setzt wird,

Fig. 4 eine verstellbare Schieber aufwei­ sende Dosiervorrichtung.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung wird ein Fo­ lienband 1 auf der Außenfläche eines tüllenförmigen Trich­ ters 2 um seine Längsachse gebogen, so daß sich die beiden Ränder überlappen. Vor dem Beginn der Überlappung der bei­ den Bandränder führt eine Leitung 3 in das Innere der auf der Tülle gebildeten schlauchförmigen Hülle. Diese Leitung führt von einem Gemischbehälter 4 zu einer Dosierlanze 5, die sich im Inneren der Hülle 6 axial erstreckt. Die bei­ den sich überlappenden Bandränder werden in einer Schweiß­ station 7 durchgehend zusammengeschweißt. Die so gebildete schlauchförmige Hülle durchläuft eine Abdichtvorrichtung 8, die in Fig. 2 und 3 in zwei Varianten im einzelnen dar­ gestellt ist. Bevorzugt werden Druckrollenpaare verwendet, deren Rollen 9, 10 eine bzw. zwei Umfangsnuten 11 bzw. 12 aufweisen und mit einem so geringen Zwischenabstand ange­ ordnet sind, daß die Hülle 6 flach zusammengedrückt wird, wobei die Dosierlanze 5 in dem von den Ringnuten 11 be­ grenzten Raum angeordnet ist. Bei der Ausführung nach Fig. 3 verläuft in dem von den Ringnuten 12 der beiden Walzen 9, 10 gebildeten Raum ein draht- bzw. seilförmiges Tragelement 13. Dieses in Fig. 1 gestrichelt dargestellte Tragelement 13 kann ein mehrlitziges Cu- oder Al-Kabel, ein Kupfer- oder Stahldraht oder auch ein Seil aus Kohle- bzw. Glasfasern sein. Es können auch mehrere derartige Tragelemente mit Zwischenabstand nebeneinander in dem fertigen Profilstrang vorgesehen sein, die aus unter­ schiedlichen Materialien bestehen und dementsprechend mehrere Aufgaben erfüllen können, wie elektrische Leitung, hohe Zugfestigkeit, optische Datenübertragung od. dgl.

Der Abdichteinrichtung 8 ist ein Reaktionsraum 15 nachge­ ordnet, in den das flüssige Gemisch aus dem Behälter 4 über die Leitung 3 und die Dosierlanze 5 eingetragen wird. In diesem Raum 15 beginnt die Reaktion zwischen den Ge­ mischkomponenten und damit der Aufschäumvorgang, was ein Auffalten der in der Abdichteinrichtung 8 plattgedrückten Hülle 7 zur Folge hat. Eine Dosiereinrichtung 16 begrenzt die aus dem Reaktionsraum in der Hülle 6 abgeführte Ge­ mischmenge und besteht bei der Ausführung nach Fig. 1 aus zwei Rollen, die mit einstellbarem Zwischenabstand in - nicht dargestellten - Trägern drehbar gelagert sind. Durch eine vertikale Veränderung des Zwischenabstandes kann die durch den Rollen-Spalt hindurchtretende Gemisch­ menge verändert werden. Die beiden Rollen 17, 18 können frei drehbar gelagert sein oder auch mit der Durchlaufge­ schwindigkeit der Hülle 6 angetrieben werden.

An die Dosiervorrichtung 16 schließt eine Ausschäum- und Vorverfestigungs-Strecke 20 an, in welcher sich der Auf­ schäumvorgang der dosiert eingetragenen Gemischmenge fort­ setzt, wobei der Innenraum der Hülle 6 vollständig mit homogenem Schaum ausgefüllt wird. In noch quasi plasti­ schem Zustand durchläuft der in der Hülle 6 eingeschlosse­ ne Schaum eine Formvorrichtung 21, die gemäß Fig. 1 aus zwei zustellbaren Formwerkzeugen 22, 23 besteht. Die Länge der Schäumstrecke 20 und der Formvorrichtung 21 ist so ge­ wählt und auf die Durchlaufgeschwindigkeit des Profil­ stranges abgestellt, daß der Profilstrang seine bleibende gewünschte Form beibehält, wenn er die Formvorrichtung 21 verläßt. Zur Beeinflussung des Abkühl- und Formvorganges können die beiden Formwerkzeuge 22, 23 Kanäle aufweisen, die von einem flüssigen Kühl- oder Heizmedium durchströmt werden.

An die Formvorrichtung 21 schließt eine Abzugseinrichtung 25 für den fertigen Profilstrang 26 an, die bei der Aus­ führung nach Fig. 2 aus zwei drehangetriebenen Abzugswal­ zen 27, 28 gebildet wird.

Bei der Dosiereinrichtung 16 nach Fig. 4 ist in einem Werkzeug 30 eine Öffnung 31 mit je einem sich erweiternden Endabschnitt vorgesehen, durch welche die Hülle 6 mit ein­ stellbarer Geschwindigkeit hindurchgezogen wird. Vor der Einlaufseite dieses Werkzeugs 30 enden zwei Dosierlanzen 5 in den Reaktionsraum 15, in welchem sich in ähnlicher Wei­ se wie bei der Anlage nach Fig. 1 durch den Reaktionsbe­ ginn ein Materialstau bildet. Bei dieser Ausführung ist das durchgehende Tragelement 13 als Rohr 13a ausgebildet, das kontinuierlich durch die Vorrichtung hindurchläuft und mit dem Brandschutzschaum in einer vom Querschnitt der Hülle 6 bestimmten Dicke umschäumt wird. Das ggf. aus zwei Teilen bestehende Werkzeug 30 kann in Richtung der Doppel­ pfeile in Vibrationen versetzt werden.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungs­ beispiele beschränkt. So können die Abdichtvorrichtung 8 sowie die Dosiervorrichtung 16 auch in anderer geeigneter Weise ausgebildet sein. Ferner kann der Reaktionsraum 15 und/oder der Ausschäumraum 20 in einem entsprechend dimen­ sionierten Hohlraum eines Gehäuses angeordnet werden, um die folienartige Hülle 6 vom Druck des sich bildenden Schaums zu entlasten.

Claims (14)

1. Verfahren zum Herstellen von Profilsträngen aus Brand­ schutz-Schaumstoff unter Verwendung eines fließfähigen Reaktionsgemisches, dadurch gekennzeichnet,
daß das Reaktionsgemisch in eine schlauchförmige flexible Hülle eingefüllt und in dieser unter Luftabschluß ausge­ schäumt wird,
daß während des Ausschäumvorganges eine vorgegebene Mate­ rialmenge zusammen mit der Hülle in einen von dieser be­ grenzten Ausschäumraum eingetragen wird, und
daß das noch plastische Material in der Hülle zu dem Pro­ filstrang geformt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle durch Längsbiegen eines Folienbandes und durchlaufendes Verbinden der Bandränder vor dem Einfüllen des Reaktionsgemisches hergestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das fließfähige Reaktionsgemisch in die durch Zusam­ menpressen gegen Lufteintritt abgedichtete Hülle gefüllt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktionsgemisch um einen endlosen mitlaufenden Mittelstrang festhaftend ausgeschäumt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf den in Form eines Metalldrahtes ausgebildeten Mittelstrang vor dem Umschäumen mechanische oder chemische Haftvermittler aufgebracht werden.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der gebildete endlose Profilstrang mit einstellbarer Geschwindigkeit abgezogen wird.

7. Vorrichtung zur Herstellung von Profilsträngen aus Brandschutz-Schaumstoffen mit einem Mischer für das fließ­ fähige Reaktionsgemisch, gekennzeichnet durch
eine Formvorrichtung (2, 7) zur Bildung einer schlauchför­ migen flexiblen Hülle (6),
eine Abdichtvorrichtung (8), welche den Innenraum der Hülle (6) gegen die Außenluft abdichtet,
eine in der Hülle (6) angeordnete Dosierlanze (5), die an die Gemischleitung (3) des Mischers (4) angeschlossen ist,
einen von der sich erweiternden Hülle (6) begrenzten Reak­ tionsraum (15) , in dem das Gemisch auszuschäumen beginnt,
eine auf die Hülle (6) außen einwirkende Dosiervorrichtung (16) zur Einstellung des Raumgewichts des in der Hülle ausschäumenden Schaumsystems und
eine Abzugsvorrichtung (25) für den fertig ausgeschäumten Profilstrang (26) und die Hülle (6).

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Formvorrichtung einen Formtrichter (2) zur Längs­ biegung eines Folienbandes (1) und ein Schweißgerät (7) zum Verschweißen der Bandränder zur Hülle (6) enthält.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Dosierlanze (5) durchragte Abdichtvorrich­ tung (8) mindestens ein Dichtrollenpaar (9, 10) enthält, zwischen dessen Druckrollen (9, 10) die flach zusammenge­ drückte Hülle (6) hindurchläuft.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der am Austrittsende der Dosierlanze (5) gebildete Reaktionsraum (15) in einen Fertigschäumraum (20) über­ geht, wobei zwischen beiden Räumen (15, 20) die Dosier­ vorrichtung (16) angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosiervorrichtung (16) mindestens ein Druckrollen­ paar (17, 18) enthält, zwischen dessen mit einstellbarem Abstand angeordneten Rollen (17, 18) die aufgeblähte Hülle (6) mit dem aufschäumenden Reaktionsgemisch hindurchläuft.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
daß die Dosiereinrichtung ein schieberförmiges Werkzeug (30) mit kalibrierter Durchgangsöffnung (31) aufweist und
daß der Reaktionsraum (15) sowie der Fertigschäumraum (20) als Hohlraum in einem festen Körper (34 bzw. 33) ausgebil­ det ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß dem Fertigschäumraum (20) Formgebungselemente (22, 23) für den Profilstrang (26) nachgeordnet sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 9 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen (9, 10; 17, 18) aus einem elastisch kompressiblen Material, wie Schaumstoff, Gummi od. dgl., bestehen.