Anmelderin: Carl Freudenberg KG, 69469 Weinheim

Akustikvliesstoff für perforierte Deckenelemente

Beschreibung

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine Lage zur Herstellung eines Akustikvliesstoffs.

Stand der Technik

Akustikvliesstoffe und Lagen der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt. Diese werden häufig in perforierten, nämlich gelochten oder geschlitzten, Metalldecken- oder Holzdeckenelementen eingesetzt.

Hinsichtlich ihres Brandverhaltens wurden derartige Akustikvliesstoffe bzw. Deckenelemente bisher gemäß DIN 4102-1 mittels einer sog. "Brand schacht- Prüfung" beurteilt. Dabei war sowohl der Akustikvliesstoff an sich als auch im Verbund mit dem Deckenelement zu prüfen. Der Markt forderte von dem Verbund aus Deckenelement und Akustikvliesstoff eine Einstufung in die Brandklasse "A2" ("nichtbrennbar"). Vom Akustikvliesstoff als solchem war eine Einstufung in die Brandkiasse "B1 " (= "schwerentflammbar") gefordert.

Seit Juli 2007 ist eine revidierte, EU-einheitliche Regelung bzgl. Zertifizierung und Klassifizierung von Unterdecken in Kraft, nämlich die CE-Kennzeichnung. Diese Regelung stellt Anforderungen an die Deckenelemente, die in der DIN EN 13964 niedergelegt sind, welche in Bezug auf die Klassifizierung des Brandverhaltens auf die DIN EN 13501-1 verweist.

Die Prüfung des Brandverhaltens erfolgt dabei nicht mehr gemäß der DIN 4102-1 ("Brandschacht-Prüfung"), sondern gemäß der DIN EN 13823. Diese Norm beschreibt eine sog. "SBI-Prüfung" ("Single burning item"-Prüfung) an einem kompletten Deckenelement-Aufbau und definiert die gemäß DIN EN 13501-1 klassifizierungsrelevanten Parameter. Im Unterschied zur bisherigen Prüfung des Brandverhaltens gemäß der DIN 4102-1 zielt die Prüfung gemäß DIN EN 13823 verstärkt auf die Beurteilung der Rauchfreisetzung im Brandfall ab. Die Rauchfreisetzung wird in der DIN 13501-1 mit strengeren Maßstäben als bisher bewertet.

Aus dem Stand der Technik bekannte Akustikvliesstoffe neigen zu relativ starker Rauchentwicklung und verhindern damit eine Klassifizierung von Deckenelementen als "nichtbrennbar" (Klassifikation "A2 / s1 / dθ") gemäß der revidierten Anforderungen der DIN 13501-1. Diese Klassifizierung wird jedoch insbesondere für Bauten bzw. Gebäudeteile mit erhöhten Sicherheitsanforderungen, z.B. öffentliche Gebäude, Fluchtwege, etc., gefordert.

Darüber hinaus soll der Akustikvliesstoff eine hohe akustische Wirksamkeit ausbilden, nämlich einen Einzahl-Wert α _w von mindestens 0,75 aus einer Schallabsorptionskoeffizient-Messung gemäß EN ISO 354 bzw. Umrechnung nach EN ISO 11654 erzielen.

Wünschenswert ist des Weiteren eine einfache Verarbeitbarkeit, insbesondere eine platzsparende Handhabung bzw. automatisierte Einbringung in

Deckenelemente. Schließlich darf der Akustikvliesstoff Hygiene-, Gesundheitsund Umweltaspekte nicht negativ beeinflußen.

Es besteht demnach ein erhebliches Bedürfnis des Marktes nach gut verarbeitbaren Akustikvliesstoffen, die im Verbund mit Deckenelementen die Klassifikation "A2 / s1 / dθ" gemäß der DIN EN 13501-1 erfüllen.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, einen Akustikvliesstoff zu schaffen, der nach problemloser Verarbeitung eine möglichst geringe Rauchentwicklung im Brandfall zeigt.

Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Danach umfasst eine flächige Lage mit einem Flächengewicht von höchstens 45 g/m ² eine Fasermischung, welche mit einem Anteil von höchstens 30 g/m ² vorliegt, sowie ein Flammschutzmittel, welches mit einem Anteil von höchstens 10 g/m ² vorliegt.

Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass gerade die Kombination aus geschickter Wahl des gesamten Flächengewichts und einer angepassten Reduzierung des Flammschutzmittels eine erhebliche Reduzierung der Rauchentwicklung bewirkt. Die erfindungsgemäße Lage eignet sich in besonderer Weise mit einer Haftmasse versehen zur Anordnung in einem Metalldeckenelement. Folglich ist die eingangs genannte Aufgabe gelöst.

Die Imprägniermischung könnte Diammoniumhydrogenphosphat als Flammschutzmittel beinhalten, welches halogen- sowie schwermetallfrei und damit

umweltfreundlich ist. Denkbar ist jedoch auch die Verwendung von anderen stickstoff-phosphor-basierten Flammschutzmitteln, z.B. von Ammoniumpolyphosphaten oder von stickstoffhaltigen Phosphonsäuresalzen.

Die Fasermischung könnte feinfaserige oder fibrillierte zellulosische Komponenten aufweisen. Diese Komponenten dienen der Abstimmung der akustischen Wirksamkeit der Lage. Vor diesem Hintergrund ist denkbar, dass die Fasermischung zwei unterschiedliche Zellstofftypen beinhaltet, die hinsichtlich ihrer Feinheit aufeinander abgestimmt sind. Denkbar ist jedoch auch die Verwendung von feingemahlenen synthetischen Pulps, die z.B. aus Viskose-, Polyolefin- oder Aramid-Fasern hergestellt sind.

Die Fasermischung könnte zudem Fasern aus Glas aufweisen, die mit einem Anteil von höchstens 10 g/m ² vorliegen. Dieser Anteil an Fasern aus Glas verleiht der Lage eine hohe strukturelle Stabilität und einen geringen thermischen Schrumpf. Dies eignet die Lage für eine automatisierte Einbringung in Deckenelemente. Denkbar ist jedoch auch die Verwendung von anderen anorganischen Fasern, z.B. Fasern aus Basalt oder Aluminiumoxid. Schließlich könnten auch Polyester-Fasern eingesetzt werden.

Die Fasermischung könnte mit einem Binder auf Acrylat-Basis mit einem Anteil von weniger als 5 g/m ² vorgebunden sein. Die Vorbindung verleiht der Lage eine ausreichende Stabilität, um eine Imprägniermischung homogen einzubringen. Vor diesem Hintergrund ist denkbar, dass die Vorbindung mittels eines formaldehydarmen Acrylat-Binders erfolgt. Hierdurch werden erhöhte Anforderungen in Bezug auf den Formaldehydgehalt der Lage gemäß DIN EN 13964 erfüllt (Formaldehyd-Klasse "E1"). Denkbar ist auch eine Vorbindung mit Hilfe einer Mono- oder Bikomponenten-Bindefaser, z.B. mit einer sog. unverstreckten Polyesterfaser oder einer PET/PBT- bzw. PET/Copolyester- Bikomponenten-Bindefaser.

Ein Akustikvliesstoff für Metalldecken mit einem Flächengewicht von weniger als 60 g/m ² könnte eine Lage der hier beschriebenen Art und eine Haftmasse aufweisen, wobei die Haftmasse mit einem Anteil von weniger als 15 g/m ² vorliegt. Die Haftmasse ermöglicht, den Akustikvliesstoff unter moderater Erwärmung in einem Metalldeckenelement festzulegen, ohne dabei Bestandteile des Deckenelements, wie z.B. eine Lackschicht, zu beschädigen. Vor diesem Hintergrund ist denkbar, dass die Haftmasse aus einem thermoplastischen, weitgehend amorphen Polyester, Copolyester oder Copolyamid mit einem Schmelzpunkt unter 100 ⁰ C besteht.

Der Akustikvliesstoff könnte einen Einzahl-Wert α _w von mindestens 0,75 aufweisen, wobei der Einzahl-Wert gemäß einer Schallabsorptionskoeffizient- Messung nach EN ISO 354 und nach Umrechnung gemäß EN ISO 11654 erhalten ist. Ein solcher Akustikvliesstoff absorbiert besonders gut Schall.

Eine Anordnung, die eine Lage oder einen Akustikvliesstoff der hier beschriebenen Art sowie ein unlackiertes, perforiertes Metalldeckenelement umfasst, könnte bei einer Messung nach DIN EN 13823 einen SMOGRA-Wert von höchstens 30 m ² /s ² sowie einen TSP(600s)-Wert von höchstens 50 m ² zeigen. Eine solche Anordnung eignet sich nicht nur für den Schallschutz, sondern auch für den Brandschutz in besonderem Maße.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung auf vorteilhafte Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die nachgeordneten Ansprüche, andererseits auf die nachfolgende Erläuterung der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

In der Zeichnung zeigt die einzige

Fig. ein Diagramm, welches die durch Prüfung gemäß der DIN EN

13823 ermittelte Rauchentwicklung eines Deckenelement- Aufbaus mit einem Akustikvliesstoff des Stands der Technik mit der Rauchentwicklung eines analogen Deckenelement-Aufbaus mit einem erfindungsgemäßen Akustikvliesstoff vergleicht.

Ausführung der Erfindung

Die einzige Fig. zeigt ein Diagramm, in welchem ein Deckenelement-Aufbau mit einer Probe eines Akustikvliesstoffs des Stands der Technik mit einem Deckenelement-Aufbau mit einer Probe eines erfindungsgemäßen Akustikvliesstoffs verglichen wird. Hierzu sei Folgendes ausgeführt:

Die Kurven zur Probe des Stands der Technik sind durch die unterbrochenen Linien und das Quadratsymbol gekennzeichnet. Die Kurven zur Probe gemäß der Erfindung sind durch die durchgezogenen Linien und das Kreissymbol gekennzeichnet.

Dabei repräsentieren die SPRav-Kurven bzw. die einzelnen SPRa _V (t)-Werte ("Smoke Production Rate", linke y-Achse, Einheit [m ² /s]) die aktuelle Rauchentwicklung der Proben zum Zeitpunkt t der Messung (bzw. innerhalb eines differentiellen Zeitintervalls [t, t-3s]). Ein SPRav-Wert stellt den Quotienten aus einem Rauchgas-Volumenstrom in [m ³ /s] und der Länge in [m] des Lichtwegs durch das Rohr einer photometrischen Meßeinrichtung dar, daraus resultiert die Einheit [m ² /s].

Die TSP-Kurven bzw. die einzelnen TSP(t)-Werte ("Total Smoke Production", rechte y-Achse, Einheit [m ² ]) repräsentieren die gesamte Rauchentwicklung der Proben bis zum Zeitpunkt t der Messung. Ein TSP(t)-Wert entspricht der Summe der einzelnen SPRav(t)-Werte im Zeitintervall vom Beginn der Messung bis zum Zeitpunkt t bzw. korrespondiert mit der zugehörigen Fläche unter der SPR-Kurve. Ein TSP-Wert stellt das Produkt aus einer Summe von SPR ₃ V- Werten in [m ² /s] und dem zugehörigen Zeitintervall in [s] dar, daraus resultiert die Einheit [m ² ].

In Bezug auf die gesamte Prüfdauer mit sog. "Vorlauf und "Nachlauf werden die SPRav- bzw. TSP-Werte einer Probe innerhalb des Zeitfensters von 300 s bis 900 s gemessen bzw. für die Bewertung herangezogen. Daher ist die Zeitachse von 300 s bis 900 s skaliert. Der Nullpunkt der eigentlichen Messung liegt also bei 300 s bezogen auf die gesamte Prüfdauer.

Die TSP(600s)-Werte ("Total Smoke Production", Einheit [m ² ]) repräsentieren die gesamte Rauchentwicklung der Proben in den ersten 600 s der Messung. Gemäß obigen Anmerkungen zur Skalierung der Zeitachse entsprechen sie den per Symbol markierten Punkten auf den TSP-Kurven zum Zeitpunkt t = 900 s in Bezug auf die Gesamtprüfdauer.

Die SMOGRA-Werte ("SMOke GRowth RAte index", Einheit [nr^/s ² ]) repräsentieren die Maxima der Quotienten aus den SPRa _V (t)-Werten der Proben und den zugehörigen Zeitpunkten t der Messung. Sie charakterisieren in gewissem Maße die Anstiege der SPRav-Kurven zu Beginn der Messung ("Steigungsdreiecke"). Der SMOGRA-Wert stellt den Quotienten aus einem SPRa _V (t)-Wert in [m ² /s] und dem zugehörigen Zeitpunkt t in [s] dar, daraus resultiert die Einheit [nrvVs ² ].

Gemäß DIN EN 13823 ist für die Ermittlung des SMOGRA-Werts ein Quotient aus einem SPRav(t)-Wert und zugehörigem Zeitpunkt t der Messung dann per Definition als 0 zu werten, wenn folgende Randbedingungen erfüllt sind:

(a) der SPRav(t)-Wert ist kleiner oder gleich 0,1 m ² /s, oder

(b) der zugehörige TSP(t)-Wert ist kleiner oder gleich 6 m ²

Dies bedeutet: Sofern die SPRav-Kurve nicht über 0,1 m ² /s hinausgeht bzw. falls zeitweise doch sowie in diesem Zeitabschnitt die zugehörigen TSP(t)- Werte nicht über 6 m ² liegen, sind alle Quotienten aus SPRav(t)-Werten und zugehörigen Zeitpunkten t der Messung als 0 zu werten und damit auch der SMOGRA-Wert per Definition als 0 anzusehen.

Um jedoch auch raucharme Proben sinnvoll bewerten bzw. vergleichend betrachten zu können, wurden die SMOGRA-Werte unter Vernachlässigung der Randbedingung (a) ermittelt.

Um ausschließlich den Einfluß der Proben aus Akustikvliesstoff auf die Rauchentwicklung bewerten zu können, wurden generell Aufbauten aus Deckenelementen aus perforierten Stahlblechen ohne Lackierung oder sonstigen rauchrelevanten Bestandteilen gemäß DIN EN 13823 vermessen. Hierdurch sollen störende Einflüsse durch andere Bestandteile des Deckenelements, wie z.B. eine Lackschicht, eliminiert werden.

In Bezug auf das Rauchverhalten sind gemäß DIN EN 13501-1 der SMOGRA- Wert und der TSP(600s)-Wert als Kenngrößen für die Festlegung einer "Rauchklasse" (s1 , s2 oder s3) maßgeblich. Zur Erreichung der anfangs erwähnten "nichtbrennbar"-Klassifikation "A2 / s1 / dθ", welche die „Rauchklasse" s1 beinhaltet und damit die höchsten Anforderungen an das Rauchverhalten stellt, sind folgende Limits für die obengenannten rauchrelevanten Kenngrößen einzuhalten: SMOGRA-Wert kleiner oder gleich 30 m ² /s ² und TSP(600s)-Wert kleiner oder gleich 50 m ² .

Messungen der hier beschriebenen Art an Deckenelement-Aufbauten belegen, dass eine Probe des Akustikvliesstoffs gemäß Stand der Technik einen SMOGRA-Wert von ca. 30 m ² /s ² und einen TSP(600s)-Wert von ca. 40 m ² liefert. Dies zeigt das Diagramm der einzigen Fig.

Eine Probe des Akustikvliesstoffs gemäß der Erfindung zeigt dagegen nur einen SMOGRA-Wert von ca. 15 m ² /s ² und einen TSP(600s)-Wert von ca. 30 m ² , also einen um ca. 50% reduzierten SMOGRA-Wert und einen um ca. 25% reduzierten TSP(600s)-Wert.

Referenzmessungen an analogen Deckenelement-Aufbauten ohne Akustikvliesstoff, jedoch mit einer Lackierung, zeigen, dass marktübliche Lackierungen einen in erster Näherung additiven Beitrag zum SMOGRA-Wert von bestenfalls ca. 10 m ² /s ² , üblicherweise von ca. 15 - 20 m ² /s ² , und einen Beitrag zum TSP(600s)-Wert von bestenfalls ca. 15 m ² , üblicherweise von ca. 20 - 30 m ² liefern.

Damit ergeben sich für marktübliche Deckenelement-Aufbauten mit Lackierung und einem Akustikvliesstoff gemäß Stand der Technik SMOGRA-Werte von bestenfalls ca. 40 nrvVs ² bzw. TSP(600s)-Werte von bestenfalls ca. 55 nrvVs ² . Diese hohen Werte verhindern eine "nichtbrennbar"-Klassifikation "A2 / s1 / dθ" gemäß der DIN EN 13501-1.

Dagegen ergeben sich für Deckenelement-Aufbauten mit einem Akustikvliesstoff gemäß der Erfindung bei optimaler Ausführung der Lackierung SMOGRA-Werte von nur ca. 25 m ² /s ² bzw. TSP(600s)-Werte von nur ca. 45 m ² /s ² . Diese Werte ermöglichen eine "nichtbrennbar"-Klassifikation "A2 / s1 / dθ" gemäß DIN EN 13501-1.

Beispiel gemäß Stand der Technik:

Ein Akustikvliesstoff nach dem Stand der Technik besteht aus einer Lage und einer Haftmasse. Das Flächengewicht beträgt insgesamt 63 g/m ² . Dabei beträgt das Flächengewicht der Lage 48 g/m ² und das Flächengewicht der Haftmasse 15 g/m ² .

Die Lage weist eine Fasermischung aus Fasern aus Zellstoff und Fasern aus Glas auf. Die Fasermischung trägt mit insgesamt 25 g/m ² zum Flächengewicht der Lage bei.

Die Lage weist des Weiteren eine Faservorbindung aus Acrylat-Binder mit einem Flächengewichtsbeitrag von 4 g/m ² auf.

Die Lage weist zudem eine Imprägniermischung mit einem Flammschutzmittel auf, welches einen Flächengewichtsbeitrag von 14,5 g/m ² ausmacht. Die Imprägniermischung beinhaltet zudem ein Färbemittel aus Ruß sowie einen Ethylvinylalkohol-Binder, welche zusammen einen Flächengewichtsbeitrag von 4,5 g/m ² ausmachen.

Die Haftmasse besteht aus epsilon - Polycaprolacton.

Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung:

Ein Akustikvliestoff gemäß der Erfindung besteht aus einer Lage und einer Haftmasse. Das Flächengewicht beträgt insgesamt 54 g/m ² . Dabei beträgt das Flächengewicht der Lage 42 g/m ² und das Flächengewicht der Haftmasse 12 g/m ² .

Die Lage weist eine Fasermischung aus Fasern zweier Zellstofftypen und aus Fasern aus Glas auf. Die Fasermischung trägt mit insgesamt 26 g/m ² zum

Flächengewicht der Lage bei. Die Fasern aus Zellstoff machen dabei 20 g/m ² des Flächengewichts der Lage aus, die Glasfasern 6 g/m ² .

Die Lage weist des Weiteren eine Faservorbindung aus Acrylat-Binder mit einem Flächengewichtsbeitrag von 4 g/m ² auf.

Die Lage weist zudem eine Imprägniermischung mit einem Flammschutzmittel auf, welches einen Flächengewichtsbeitrag von 7,5 g/m ² ausmacht. Die Imprägniermischung beinhaltet zudem ein Färbemittel aus Ruß sowie einen Ethylvinylalkohol-Binder, welche zusammen einen Flächengewichtsbeitrag von 4,5 g/m ² ausmachen.

Als Haftmasse wurde epsilon - Polycaprolacton gewählt.

Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Lehre wird einerseits auf den allgemeinen Teil der Beschreibung und andererseits auf die Patentansprüche verwiesen.

Abschließend sei ganz besonders hervorgehoben, dass das zuvor rein willkürlich ausgewählte Ausführungsbeispiel lediglich zur Erörterung der erfindungsgemäßen Lehre dient, diese jedoch nicht auf dieses Ausführungsbeispiel einschränkt.