Verstehen, wie sich Rohrdichtungsmittel im Brandfall verhalten

Sicherheitsvorschriften wie NESC (National Electrical Safety Code) und NEC (National Electrical Code) erfordern normalerweise die Abdichtung von Rohren, um kritische Systeme und Komponenten vor Wasser, Gasen und Nagetieren zu schützen. Es stehen zwar verschiedene Dichtungsmitteloptionen zur Verfügung, um Vorschriften und Anforderungen zu erfüllen, doch häufig werden Dichtungsmittel aus expandierendem Urethan verwendet. Diese Arten von Abdichtungen werden in Rohrsystemen verwendet, in denen Elektro- und Kommunikationsnetze in Transportzentren, Bürogebäuden, Industrieanlagen, Rechenzentren, Krankenhäuser und anderen kritischen Infrastrukturanlagen untergebracht sind. Sicherheit und Zuverlässigkeit sind in diesen Umgebungen entscheidend, und jede Möglichkeit, Störungen des Elektro- oder Kommunikationsbetriebs zu verhindern, ist von entscheidender Bedeutung.
Feuer ist eine Gefahr, die jede Struktur bedroht, unabhängig davon, ob es von unter Spannung stehenden Geräten innerhalb des Gebäudes oder von externen Quellen ausgeht. Rohrnetze und -wege innerhalb von Gebäuden stellen einen potenziellen Weg für die Ausbreitung von Bränden dar, wenn sie nicht ordnungsgemäß abgedichtet sind oder wenn sie mit einem Material abgedichtet sind, das nicht über die entsprechende Bewertung der Brandschutzwirkung verfügt. Die Verwendung von Baumaterialien, die die Ausbreitung von Rauch und Flammen begrenzen und die Brandgefahr verringern, ist nicht nur eine bewährte Vorgehensweise, sondern oft auch eine Vorschrift.
In diesem Artikel untersuchen wir, wie expandierende Schaumdichtungsmittel anhand von Industrienormen und -prüfungen auf ihre Brandschutzwirkung hin beurteilt werden. Ziel ist es, ein besseres Verständnis der Unterschiede zwischen Dichtungsmaterialien auf der Grundlage ihrer Zertifizierung der Brandschutzwirkung zu vermitteln, damit Netzwerkeigentümer, Ingenieure und Installateure den richtigen Brandschutz bieten können.

Was sind die Bedenken hinsichtlich Feuer und Rauch?

Grundsätzlich ist es wichtig, dass die in elektrischen Geräten, Komponenten und Dichtungen verwendeten Materialien kein Feuer anfachen. Die bei diesen Anwendungen verwendeten Materialien sollten die Brandausbreitung begrenzen und sogar innerhalb weniger Minuten nach Flammeneinwirkung selbstverlöschend sein. Bei ordnungsgemäßer Installation können expandierende Schaumdichtungsmittel und Spaltfüllstoffe den Luftstrom und die Fähigkeit des Sauerstoffs, einen Brand weiter anzuheizen, einschränken. In einigen Fällen können Abdichtungen als Brandschutz dienen, um zu verhindern, dass sich Feuer von Raum zu Raum ausbreitet. Sie sind eine Form des passiven Brandschutzes.

Wie wird die Brandschutzwirkung geprüft?

Wie die meisten namhaften Baumaterialien für den Infrastrukturbau und die Instandhaltungsindustrie werden auch Dichtungsmittel vor ihrer kommerziellen Verfügbarkeit einer Prüfung unterzogen. Ihre Hersteller arbeiten mit externen Prüfstellen zusammen, um eine Bewertung oder Zertifizierung nach den jeweiligen Normen bereitzustellen. Das vielleicht am weitesten verbreitete externe Zertifizierungsunternehmen ist Underwriters Laboratories, besser bekannt als UL.
UL-Normen decken eine Vielzahl von Produkten und Systemen ab, einschließlich Baumaterialien. UL verfügt über mehrere Prüfnormen, mit denen die Brandschutzwirkung bzw. das Brandverhalten gemessen wird. Alle Normen beinhalten das Aufbringen von Flamme und die anschließende Auswertung der Probe. Jede Norm spiegelt die unterschiedlichen Anforderungen an die Brandschutzwirkung wider. In den folgenden Abschnitten untersuchen wir diese Prüfnormen, da sie sich auf D aus expandierendem Urethan beziehen, die üblicherweise verwendet werden, um den Durchfluss von Wasser und Gasen zu blockieren.

Prüfung der Entflammbarkeit von Materialien

UL 94 – Prüfungen zur Entflammbarkeit von Kunststoffmaterialien für Teile in Geräten und Apparaten. Dabei handelt es sich um eine einfache Prüfung, mit der die Fähigkeit eines Materials gemessen wird, sich nach Einwirkung einer Flamme selbst zu verlöschen. Bei dieser Prüfung wird ein 5,1 cm x 15,2 cm x 1,3 cm langer Block aus expandierendem Urethan-Dichtungsmittelschaum für eine Dauer von 1 Minute einer Bunsenbrenner-Flamme ausgesetzt. Nach dieser Exposition wird die Flamme entfernt und die nachfolgende Brennzeit und Brennstrecke gemessen. Brennstrecke gemessen. Um die Bestnote zu erreichen, sollte die Probe sehr schnell selbstverlöschend sein, ohne zu tropfen oder nachzuleuchten. Die Konformität mit dieser Norm ermöglicht die Aufnahme des UL-Zeichens zur Komponentenerkennung. Der Zweck dieser Norm besteht darin, Systemkomponenten zu identifizieren, die im Falle einer Exposition nicht zum Brand beitragen.

Wie wird UL 94 verwendet?

UL 94 wird seit vielen Jahren als Grundnorm verwendet, um eine UL-Anerkennung für Dichtungsmittelprodukte zu erreichen. Die Anerkennung umfasst nur das Dichtungsmittel, unabhängig von anderen verwendeten Materialien oder der Montagegeometrie. Es handelt sich tatsächlich um eine Prüfung, bei der die Dichtungsmittel als Komponenten in einem System betrachtet werden, die nicht zur Flammenausbreitung beitragen. In diesen Fällen können wir die Dichtungsmittel als feuerbeständig bezeichnen. Die Prüfung ist einfach und unkompliziert, sodass die Anerkennung mit relativ geringen Kosten erreicht werden kann. Von großem Vorteil ist die Möglichkeit, die Prüfung in praktisch jedem Labor vorab durchzuführen, was bei der Produktentwicklung hilft.

Prüfung der Brenneigenschaften von Materialien

UL 723 – Test für Oberflächenverbrennung von Baumaterialien („Test for Surface Burning Characteristics of Building Materials“) geht die Untersuchung aus einem anderen Blickwinkel an. In diesem Fall wird der expandierende Schaum als Baumaterial wie Trockenbau, Dichtungsmassen, Klebstoffe und Wandverkleidungen angesehen. Die Prüfung selbst ist strenger als die bei UL 94. Streifen aus Urethanschaum werden in Längen von 2,4 m auf feuerfeste Wandplatten aufgebracht. Diese Wandplatten werden bis zu einer Länge von 7,3 m in eine testspezifische Vorrichtung geladen. Flammenstrahlen werden 10 Minuten lang auf die Vorderkante der Probe gerichtet und das Fortschreiten der Flamme entlang der Urethanstreifen wird als Funktion der Brenndauer gemessen. Gleichzeitig zu dieser Messung misst ein Sensor in der Prüfkammer die Rauchentwicklung. Die Ergebnisse werden als die Strecke angegeben, die die Probenstreifen verbrennen, zusammen mit der Zahl der Rauchentwicklung.
Statt einer bestimmten Norm zu entsprechen, können diese Ergebnisse mit denen ähnlicher Produkte verglichen werden. Flammenausbreitung und Rauchentwicklung werden unter dem UL-Klassifizierungssymbol veröffentlicht. Mit dieser Norm soll die Anfälligkeit des Dichtungsmittels gegenüber schneller Brandeinwirkung gemessen werden. Da die Leistung des Dichtungsmittels auf seiner Fähigkeit beruht, den Durchgang von Gasen unter idealen Bedingungen zu blockieren, kann mit einer solchen Prüfung beurteilt werden, wie schnell diese Fähigkeit bei Vorhandensein eines Feuers nachlässt und inwieweit das Dichtungsmittel die Flammenausbreitung unterstützt oder verlangsamt.

Wie wird UL 723 verwendet?

UL 723 (ASTM E84) wird verwendet, um das relative Brennverhalten von Materialien zu vergleichen. In dieser Kategorie aufgeführte Dichtungsmittel gelten häufig als Brandschutzmittel, da die Materialien selbst den Durchgang von Sauerstoff oder anderen Gasen blockieren, die einen Brand anheizen können. Diese Norm erfreut sich zunehmender Beliebtheit bei der Klassifizierung von Dichtungsmittelprodukten. Diese Norm hat den Vorteil, dass sie für eine Vielzahl von Bauprodukten die Prüfung der Wahl ist, wodurch die Norm möglicherweise in der Baubranche bekannter wird.

UL 723 (ASTM E84) verwendet eine „Steiner Tunnel“-Brennkammer. Diese Vorrichtung dient zur Regulierung von Materialien für den Innenausbau von Gebäuden.

Feuerdurchdringungsprüfung

UL 1479 – Brandtests für Brandschutzabschottungen sind eine weitaus anspruchsvollere und kompliziertere Materie. Hier werden Proben bestimmter Wandmaterialien, Rohre und Dichtungsmittel nach spezifischen Geometrien gebaut. Diese Wandproben werden in die Prüfkammer gelegt und für in Stunden gemessene Zeiträume einem Normflammenstrahl ausgesetzt. Während dieses Brennvorgangs werden Temperaturen auf der flammenfreien Seite der Proben gemessen. Am Ende des Flammenzyklus wird die Probe einem kräftigen Wasserstrahl ausgesetzt. Die Ergebnisse werden auf der Grundlage der Brenndauer, der Temperaturänderung auf der flammenfreien Seite der Proben und der Fähigkeit, dem Wasserstrahl standzuhalten, angegeben. Die Ergebnisse werden unter dem UL-Klassifizierungssymbol veröffentlicht. Materialien dieser Klassifizierung weisen häufig eine große Anzahl von Kombinationen aus Wandmaterial, Rohr und Geometrie auf.

Der Brandtunnel gemäß UL 723 (ASTM E84) ist groß: 7,6 m lang und 0,6 m breit mit isolierten Schamottsteinwänden.

Durchgehende Brandschutzabschottungen sind sehr spezifisch

UL 1479 ist sehr spezifisch im Hinblick auf durchgehende Brandschutzabschottungen. Jede Variante von Wandmaterial, Rohr und Geometrie mit einem bestimmten Dichtungsmittel muss geprüft werden, was einen erheblichen Aufwand an Prüfzeit und -kosten mit sich bringt. Jede dieser Kombinationen muss einzeln geprüft werden. Ziel dieser Norm ist es, echten Schutz zu gewährleisten. Die Prüfung bewertet die Aufrechterhaltung der Struktur nach längerem Brennen. Für viele der unter UL 1479 gelisteten Dichtungsmittel werden buchstäblich Dutzende Einzelprüfungen durchgeführt, die sich mit sich ändernden Materialien und Geometrien befassen. Bewertet wird jeweils die Aufrechterhaltung der zu prüfenden Struktur.
Durchgehende Brandschutzabschottungen sind nur in ganz bestimmten Brandschutzsituationen erforderlich. Brandschutzabschottungen zeigen oft eine schlechtere Wirkung bei der Kontrolle des Durchgangs von Gasen und Wasser durch die Abdichtung.

Vergleich der Arten von Brandprüfungen

Bei allen zuvor beschriebenen Brandprüfungen wird eine Hochtemperaturflamme verwendet. So ist beispielsweise der unten zu sehende Brandtunnel gemäß UL 723 (ASTM E84) mit einem Flammenstrahl ausgestattet, der 5.000 BTU pro Minute mit einer Temperatur von bis zu 871 °C am Flammenkopf erzeugt. Unter allen diesen Bedingungen ein gutes Brandverhalten zu zeigen, ist eine positive Eigenschaft.

Der Brandtunnel gemäß UL 723 (ASTM E84) ist mit einem Flammenstrahl ausgestattet, der 5.000 BTU pro Minute mit einer Temperatur von bis zu 871 °C am Flammenkopf erzeugt.

Abbildung Nr. 1

Weitere Überlegungen über die Brandschutzwirkung bzw. das Brandverhalten hinaus

Ein tiefergehendes Verständnis der Unterschiede zwischen den verschiedenen UL-Normen für Brandschutzprüfungen ermöglicht es Netzwerkeigentümern, Ingenieuren und Installateuren, fundiertere Entscheidungen über die Auswahl des richtigen Produkts zum Schutz von Systemen und kritischen Anlagen vor den Auswirkungen von Bränden zu treffen. Die Art der UL-Norm kann dabei helfen, die Auswahl des anzuwendenden expandierenden Urethan-Dichtungsmittels basierend auf den Vorschriften zu treffen. Bei der Auswahl eines Dichtungsmittels sollte zwar die Brandschutzwirkung berücksichtigt werden, doch ist dies nur ein Faktor, der Teil der gesamten Entscheidungsmatrix ist. Weitere zu berücksichtigende Faktoren sind die Stärke und Vielseitigkeit der Abdichtung und wie damit gegen Gas, Wasser und Nagetiere abgedichtet wird.

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