Brandschutzelement für ein Fahrzeug und Verfahren zur Herstellung eines Brandschutzelements für ein Fahrzeug

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Brandschutzelements für ein Fahrzeug. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Brandschutzelement für ein Fahrzeug sowie ein Fahrzeug mit einem Brandschutzelement.

Einleitung

Auf dem technischen Gebiet der Fahrzeugtechnik nehmen Sicherheitsaspekte eine besondere Bedeutung ein. Häufig besitzen Fahrzeuge eine Energiequelle, wie etwa ein Kraftstoffreservoir oder einen elektrischen Energiespeicher. Aus in der jeweiligen Energiequelle gespeicherter Energie können sich Risiken ergeben, die durch Risikoverringerungsmaßnahmen vorbeugend zu adressieren sind. Risiken können sich auch aus energieumsetzenden Einrichtungen von Fahrzeugen ergeben, wie beispielsweise einem Elektromotor.

Auf dem zunehmend an Bedeutung gewinnenden Gebiet von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen, mit anderen Worten Elektrofahrzeugen, werden regelmäßig Batterien beziehungsweise Akkumulatoren als Energiespeicher eingesetzt. Gemäß Stand der Technik werden Lithiumbatterien eingesetzt, wobei eine Vielzahl einzelner Batteriezellen zu größeren Einheiten zusammengefasst werden, die ihrerseits in brandgeschützten Gehäusen angeordnet werden. Kommt es in einer Batterie zu einem Defekt und im Ernstfall zu einem Batteriebrand, können sich hohe Temperaturen und Gasdrücke entwickeln. Im Bereich des Batteriebrands können sich dann beispielsweise heiße Gasfontänen entwickeln, die heiße Gase und Partikel aus der Batterie mit hoher Geschwindigkeit in die Umgebung ausstoßen. Auch in beispielsweise Elektromotoren kann es zu Kabelbränden kommen. Es ist daher wichtig, dass das Fahrzeug und insbesondere anwesende Personen gegen derartige Gefahren geschützt werden.

Hierzu existieren vielfältige Anforderungen, die häufig absatzmarktspezifisch sind. Als Vorsorge für einen Batteriebrand wird in der Regel eine Schutzeinrichtung gefordert, welche bei dem Batteriebrand entstehende Hitze und austretende Stoffe für eine Dauer von wenigstens 5 Minuten sicher abschirmen kann. Hierdurch soll den Insassen des Fahrzeugs die Gelegenheit gegeben werden, das Fahrzeug sicher zu verlassen. Ferner wird angestrebt, entsprechende Schutzeinrichtungen bauraumeffizient zu gestalten. Wenn die Schutzeinrichtung im Bereich elektrischer Anlagen verbaut wird, muss zudem eine hohe elektrische Durchschlagsfestigkeit gegeben sein.

Bekannte Schutzeinrichtungen für Elektrofahrzeuge greifen hierfür auf Materialien zurück, die eine sogenannte Glimmergruppe beinhalten und auch als MICA- Materialien bekannt sind. Diese Materialien werden in der Regel mit Zwei-Kom- ponenten-Beschichtungen oder zusätzlichen Verbundbauteilen versehen, die auf das MICA-Material aufgeklebt werden. Verwendete Klebstoffe müssen den hohen Temperaturen widerstehen können, die bei einem Batteriebrand zu erwarten sind. Die hierzu erforderlichen Klebeprozesse sind technisch sehr aufwändig.

Zwar bieten MICA-Materialien eine ausreichende Hitzebeständigkeit, jedoch stellen Nachhaltigkeitsaspekte im Abbau dieser Materialien ein Problemfeld dar. Ferner ist es auch sehr aufwendig, aus MICA-Materialien hergestellte Komponenten räumlich umzuformen, was den Gestaltungsspielraum für solche Komponenten verringert oder eine aufwendige Einzelteilanfertigung erfordert. Kommen beispielsweise räumlich eingepasste Verbundbauteile zum Einsatz, wird der Herstellungsaufwand für die Schutzeinrichtung deutlich erhöht. Zudem muss das Verbundbauteil, wie oben angesprochenen, mit Hilfe eines aufwändigen Klebeprozesses mit dem MICA-Material gefügt werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Brandschutzelement für ein Fahrzeug vorzuschlagen, das effizient herstellbar ist und den gestellten Anforderungen an die thermische und elektrische Sicherheit sowie den Anforderungen an eine flexible Formgebung und effiziente Bauraumausnutzung Rechnung trägt. Ein erfindungsgemäßes Brandschutzelement soll dabei insbesondere zur Verkapselung von Batterien, beispielsweise Lithiumbatterien, für Elektrofahrzeuge geeignet sein.

Offenbarung der Erfindung

Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche 1, 12 und 15 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den in den Unteransprüchen genannten Merkmalen und weiterhin aus der vorliegenden Offenbarung als Ganzes.

Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Brandschutzelements für ein Fahrzeug, umfassend folgende Schritte:

- Bereitstellen einer Trägerschicht, die eine Aufnahmeoberfläche aufweist; und

- Beschichten der Aufnahmeoberfläche mit einer Brandschutzschicht, die zumindest anteilig aus einem Silikat besteht und unmittelbar oder mittelbar auf die Aufnahmeoberfläche aufgebracht wird, sodass die Brandschutzschicht eine der Aufnahmeoberfläche abgewandte Brandschutzoberfläche bildet.

Die Trägerschicht gibt dem erfindungsgemäß hergestellten Brandschutzelement im Wesentlichen seine Struktur und Stabilität, wobei die silikatbasierte Brandschutzschicht einen effektiven Schutz der Trägerschicht gegen Temperaturen bis zu 1200 °C gewährleisten. Die Trägerschicht kann daher aus einer Vielzahl von unterschiedlichen, auch weniger hitzeresistenten, Materialien bestehen, wie beispielsweise Metall, vorzugsweise Aluminium gemäß der Norm EN AW 1050A (99,5% AI) oder einer Z ilegierung wie beispielsweise EN AW 5754

(AIMg3), aber auch Kunststoff, Holz, Zement oder Verbundmaterialien. Aufgrund des einfachen und zugleich flexiblen Aufbaus des erfindungsgemäß hergestellten Brandschutzelements kann dieses einer Vielzahl unterschiedlicher Formgebungen folgen. Auch kann die Brandschutzschicht unmittelbar, also direkt auf die Aufnahmeoberfläche aufgebracht werden oder mittelbar, also beispielsweise unter Verwendung einer oder mehrere Zwischenlagen bzw. Zwischenwerkstoffe, was die Flexibilität weiter steigert. Die Brandschutzschicht kann beispielsweise eine Gesamtdicke von nur 1,8 mm aufweisen und die Trägerschicht, die beispielsweise als Blech vorliegt, kann eine Dicke von beispielsweise nur 0,8 mm aufweisen. Das erfindungsgemäß hergestellte Brandschutzelement kann in dieser rein beispielhaften Konfiguration eine Gesamtdicke von nur 2,6 mm aufweisen. Die Verbindung der silikatbasierten Brandschutzschicht und der Trägerschicht gewährleistet bereits bei geringen Gesamtdicken des Brandschutzelements auch eine gute elektrische Durchschlagsfestigkeit von wenigstens 15 kV/mm. Zugleich weist das Brandschutzelement einen spezifischen Oberflächenwiderstand von typisch mindestens 5 x 10 ⁸ Ohm auf. Somit lässt sich festhalten, dass das Brandschutzelement aufwandsarm und flexibel in dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden kann und ausgezeichneten Schutz bietet, nicht nur gegen thermische Einflüsse, sondern auch gegen mechanische Einflüsse. Dies ist beispielsweise bei einem Batteriebrand besonders vorteilhaft, da freigesetzte und beschleunigte heiße Gase und Partikel sicher abgeschirmt werden können. Vorteilhaft ist vor allem auch, dass bei dem Verfahren der Erfindung auf Mehr-Komponenten-Beschichtungen und aufwändige Klebeprozesse verzichtet werden kann.

Die ausgezeichnete Hitzedämmung des erfindungsgemäß hergestellten Brandschutzelements basiert unter anderem auf Ablationseffekten des Silikats infolge externer Hitzeeinwirkung. Bei höheren Temperaturen ab 700 °C kommt es zudem zu Verglasungseffekten, die einen Großteil der Wärmeenergie aufnehmen. Die Erwärmung der Trägerschicht kann somit selbst bei externen Temperaturen um 1200 °C auf etwa 100 °C begrenzt werden.

Zur Validierung der wärmedämmenden Eigenschaften des erfindungsgemäß hergestellten Brandschutzelements kann grundsätzlich auf einen Brandtest sowie auf einen sogenannten Pyrotest zurückgegriffen werden.

Beim Brandtest wird eine definierte Temperatur auf der Brandschutzoberfläche des Brandschutzelements erzeugt, beispielsweise mit einem Lötbrenner. Die Temperatur wird so lange aufrechterhalten, bis sich Beschädigungen an der Rückseite des Brandschutzelements feststellen lassen, die bestimmungsgemäß den vor Hitze und Stoffen zu schützenden Bereichen des Fahrzeugs zugewandt ist. Der Brandschutztest und auch der weiter unten beschriebene Pyrotest können auf verschiedenen Temperaturniveaus durchgeführt werden. Zur Simulation von Batteriebränden bilden Temperaturen von 1000 °C bis 1300 °C einen besonders relevanten Bereich. Zu jedem Temperaturniveau, das von Interesse ist, beispielsweise 1000 °C, 1100 °C, 1200 °C und 1300 °C, kann die Zeit ermittelt werden, bis Beschädigungen an der Rückseite des Brandschutzelements sichtbar werden (sofern diese entstehen).

Bei dem erfindungsgemäß hergestellten Brandschutzelement wurden im Rahmen von Versuchen der Anmelderin bei Temperauren von 1100 °C bis 1200 °C auch nach mehr als 12 Minuten keine kritischen Beschädigungen im Brandtest festgestellt.

Von einer kritischen Beschädigung ist, unabhängig von der Testmethode, grundsätzlich im Falle eines Durchbrennens des Brandschutzelements auszugehen.

Beim Pyrotest werden zusätzlich zu den thermischen Belastungen auch mechanische Belastungen simuliert. Hierzu wird vor der Brandschutzoberfläche des Brandschutzelements eine Pyrofontäne (Feuerwerks körper) im Abstand von 30 mm positioniert, mit Abbrennrichtung normal zur Brandschutzoberfläche. Die Pyrofontäne eignet sich gut, um neben den bei einem Batteriebrand typischerweise auftretenden Temperaturen von 1100 °C bis 1200 °C auch die mechanischen Belastungen infolge ausströmender heißer Gase und Partikel zu simulieren.

Zur Simulation thermischer und mechanischer Belastungen gilt, unabhängig von der Testmethode, dass diese auf die bestimmungsgemäße Verwendung des Brandschutzelements hin ausgerichtet sein sollten. Mit anderen Worten muss vorab ermittelt werden, welchen Belastungen das Brandschutzelement im Laufe seines Lebenszyklus bestimmungsgemäß ausgesetzt sein kann. Zur Simulation eines Batteriebrands bei einem Elektrofahrzeug hat sich eine Pyrofontäne des Herstellers WECO® mit der Artikelnummer 4851 als gut geeignet erwiesen.

Bei dem erfindungsgemäß hergestellten Brandschutzelement konnten im Rahmen von Versuchen der Anmelderin auch nach dem Abbrennen von fünf Pyrofontänen in Folge, mit einer Brenndauer von jeweils 20 Sekunden und kurzen Abkühlungsintervallen zur Erneuerung der Pyrofontäne von 3 bis 7 Sekunden, keine kritischen Beschädigungen im Pyrotest festgestellt werden.

In bevorzugter Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung ist vorgesehen, dass die Brandschutzschicht unter Einsatz eines Bindemittels hergestellt wird, das zumindest anteilig aus einem Silikat besteht und durch Trocknung an der Bildung der Brandschutzschicht zumindest beteiligt ist.

Das Bindemittel kann in einer Vielzahl von Fertigungsverfahren einfach und flexibel verarbeiten werden. Die Viskosität des Bindemittels wird hierzu entsprechend für den gewählten Verarbeitungsprozess eingestellt. Das Bindemittel, welches sowohl an der Bildung der Brandschutzschicht beteiligt ist, als auch die Trägerschicht oder ggf. einen Zwischenwerkstoff benetzt, stellt auch eine einfache und sichere Verbindung zwischen den Schichten her und gibt nach dem Austrocknen zusätzliche mechanische Stabilität. Vorzugsweise wird die Menge an Bindemittel so gewählt, dass sich nach dem Trocknen die gewünschte Dicke der Brandschutzschicht einstellt.

Das Bindemittel kann auch mit einem Tensid angereichert werden, um die Benetzbarkeit im Falle einer metallischen und gegebenenfalls auch zusätzlich beschichteten Trägerschicht zu verbessern.

Das Bindemittel kann auch mit einem Acryl angereichert werden, um das Bindemittel beim Austrocknen zusätzlich zu vernetzen und damit die Stabilität und auch die Haftung an der gegebenenfalls beschichteten Trägerschicht zu verbessern.

Das Bindemittel kann eigenständig trocknen oder aktiv getrocknet werden. Das Bindemittel kann durch den zusätzlichen Einsatz von Wärme aktiv getrocknet werden, um die Trocknungszeit zu verringern. Wenn bei der Trocknung von Wasserglas Temperaturen um etwa 200 °C realisiert werden, bildet sich ein Silikatschaum, der eine zusätzliche Hitzeisolation bietet.

In bevorzugter Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung ist vorgesehen, dass die Brandschutzschicht oder ein an ihrer Herstellung beteiligtes Bindemittel wasserglasbasiert ist.

Wasserglas als solches ist bekannt und besteht beispielsweise aus Natriumsilikat, Kaliumsilikat oder Lithiumsilikat in wässriger Lösung oder Suspension. Wasserglas ist der Trivialname für Alkalisilikate in fester und wässriger Form. Wenn im Kontext der vorliegenden Erfindung der Begriff Wasserglas verwendet wird, so ist damit ein Alkalisilikat in fester oder wässriger Form gemeint. Wenn Wasserglas austrocknet, bildet es eine beständige und formstabile Kieselsäure. Wasserglas hat einen hohen pH-Wert von etwa 10 und haftet besonders gut auf Metall, beispielsweise Aluminium. Nach der Austrocknung ist es zugleich unbedenklich bei Berührung mit den bloßen Händen. Das vorzugsweise als Bindemittel verwendete Wasserglas weist gute Verarbeitungseigenschaften auf und kann je nach Bedarf mit unterschiedlichen Viskositäten bereitgestellt werden. Zur Einstellung der Viskosität des Bindemittels für den gewählten Verarbeitungsprozess, kann im Falle von Wasserglas beispielsweise der Wasseranteil, der das Lösungsmittel darstellt, entsprechend gewählt werden. Das Wasserglas kann beispielsweise auch granuliert werden und dem zur Herstellung des Brandschutzelements in wässriger Lösung aufgetragenen Wasserglas beigemischt werden.

Natronwasserglas (auch „natriumbasiertes Wasserglas") wird durch Schmelzen von Quarzsand (SiO2) und Natriumcarbonat (Na2CO3) unter Entstehung von Kohlendioxid (CO2) bei Temperaturen von 1100-1200°C hergestellt. Auch eine Umsetzung des Quarzsandes mit Natriumhydroxid (NaOH) unter Entstehung von Wasserstoff (H2) ist möglich. Nach Abkühlung der Schmelze wird der erhaltene Feststoff gemahlen und unter hohen Temperaturen und Drücken (z.B. 150°C / 5 bar) zu flüssigem Natronwasserglas umgesetzt.

Neben Natronwasserglas sind durch Einsatz entsprechender Alkalicarbonate / Alkalihydroxide auch Kalium- oder Lithiumwasser /auch „kaliumbasiertes bzw. lithiumbasiertes Wasserglas") herstellbar.

Sowohl Natriumcarbonat als auch Natriumhydroxid ist in großen Mengen kostengünstig verfügbar, so dass die Verwendung von natriumbasiertem Wasserglas Kosten vorteile realisiert.

Die Verwendung von kalium- und insbesondere lithiumbasiertem Wasserglas hingegen kann ggf. ebenfalls vorteilhaft sein, da diese praktisch nicht mehr hygroskopisch sind und eine verschwindende Löslichkeit in Wasser aufweisen.

Für das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise Wasserglas verwendet, dass in der nachfolgenden Spezifikation auch als Binder bezeichnet werden kann. Für die Spezifikation des Binders ist generell die EN 13501-1/A1 beachtlich. In bevorzugter Spezifikation wird ein Binder auf Basis von als in bevorzugt wässriger Dispersion vorliegendem Natriumsilikat verwendet. Vorzugsweise beträgt der chemisch gebundene Wasseranteil maximal 20 m%, jedoch keinesfalls mehr als 50 m%. Der pH-Wert liegt vorzugsweise bei 10, ermittelt nach EN 1245. Die Dichte des Binders liegt vorzugsweise bei 1,4 g/cm ³ , ermittelt nach EN 542. Der Binder wird vorzugsweise in einer Menge von 200-450 g/m ² aufgetragen, bezogen auf die zu beschichtende Fläche. Vorzugsweise wird der Binder bei etwa 5-30 °C verarbeitet. Die Hitzebeständigkeit des Binders liegt vorzugsweise bei 1200 °C. Nach dem Aufträgen des Binders sollte dieser wenigstens 1 Stunde lang ruhen bzw. trocknen dürfen. Vorzugsweise erfolgt eine Austrocknung über Nacht.

Überraschend hat sich erwiesen, dass im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch die Verwendung von Wasserglas vorteilhaft ist, welches in einem organischen Lösungsmittel dispergiert ist. Wird ein solcher Binder als Schicht auf eine Trägerschicht aufgebracht, so kann bei geeignet gewähltem Lösungsmittel eine deutliche Beschleunigung der Trocknung gegenüber einem Binder erzielt werden, der Wasserglas in wässriger Dispersion enthält. Als geeignete organische Lösungsmittel haben sich beispielsweise Aceton, tert-Butylmethylether, Ethanol oder 2-Propanol erwiesen.

In bevorzugter Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung ist vorgesehen, dass das Bindemittel trocknet und so die Brandschutzschicht ausbildet. Mit anderen Worten wird die Brandschutzschicht aus dem Bindemittel hergestellt.

Es kann beispielsweise eine Lage des Bindemittels in der gewünschten Dicke auf die Trägerschicht oder ggf. den Zwischenwerkstoff aufgebracht und getrocknet werden, um die Brandschutzschicht herzustellen. Die Lage kann auch zunächst angetrocknet werden und dann eine weitere Lage aufgebracht werden. Die Gesamtdicke des Bindemittels auf der Trägerschicht, also die Dicke der Lage oder aller Lagen zusammen, kann angepasst an die gewünschte Widerstandsfähigkeit des Brandschutzelements frei gewählt werden, vorzugsweise mit etwa 1,8 mm. Ein solches Brandschutzelement übersteht den Brandtest und den Pyrotest wenigstens 10 Minuten lang ohne kritische Beschädigungen. Die Gesamtdicke des Bindemittels kann aber auch weniger oder mehr als 1,8 mm betragen. Sie kann beispielsweise mindestens 0,5 mm, 1 mm, 1,5 mm, 2 mm, 2,5 mm, 3 mm, 3,5 mm, 4 mm, 4,5 mm oder 5 mm betragen. Offenbart werden auch jeweils alle unterhalb, zwischen den oder oberhalb der genannten Dicken liegenden Werte, sofern sie mit bekannten oder hierin offenbarten Aufbringungsverfahren, gegebenenfalls unter Zwischentrocknung, erhältlich sind. Bevorzugt wird das Bindemittel unmittelbar auf die Trägerschicht aufgespritzt. In bevorzugter Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung ist vorgesehen, dass das Bindemittel, mit Ausnahme von nicht vermeidbaren Verunreinigungen, frei von Fremdkörperbestandteilen ist. Insbesondere ist es vorzugsweise frei von Fasern, wie etwa Silikatfasern. Somit ist der Aufbau und die Herstellung des Brandschutzelements besonders effizient und das erfindungsgemäß hergestellte Brandschutzelement hat eine geringe Komplexität und ist günstig.

In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung kann aber auch vorgesehen sein, dass das Bindemittel zusätzlich mit Silikatfasern kombiniert wird, sodass die Brandschutzschicht unter Trocknung des Bindemittels durch die Silikatfasern und das Bindemittel ausgebildet wird.

Vorzugsweise können die Silikatfasern Glasfasern oder Basaltfasern umfassen oder aus Glas- oder Basaltfasern bestehen. Glas- und Basaltfasern weisen eine gute Widerstandsfähigkeit auf und sind leicht verarbeitbar sowie günstig erhältlich.

In bevorzugter Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung ist vorgesehen, dass die Brandschutzschicht unmittelbar oder mittelbar auf der Aufnahmeoberfläche hergestellt wird, wie oben beschrieben, oder dass die Brandschutzschicht als separate Komponente hergestellt wird, die dann unmittelbar oder mittelbar auf die Aufnahmeoberfläche aufgebracht wird.

Als separate Komponente kann die Brandschutzschicht, mit anderen Worten ausgedrückt, beispielsweise unter Beteiligung des Bindemittels oder aus dem Bindemittel auf einer geeigneten, nicht oder wenig anhaftenden Unterlage gebildet und getrocknet werden. Die so hergestellte Brandschutzschicht kann dann auf die Trägerschicht oder den Zwischenwerkstoff transferiert werden.

Somit ergeben sich je nach vorliegender Fertigungsart (Einzel-, Serien- oder Massenfertigung) und der damit verbundenen Arbeitsteilung flexible Optionen, um das Verfahren der Erfindung effizient auszuführen.

In bevorzugter Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung ist vorgesehen, dass die Brandschutzschicht unmittelbar oder mittelbar auf der Aufnahmeoberfläche hergestellt wird und das hergestellte Brandschutzelement dann als Ganzes umgeformt wird oder dass die Brandschutzschicht als separate Komponente hergestellt und zu einem eigenstabilen Teil geformt wird, welches dann unmittelbar oder mittelbar auf die Aufnahmeoberfläche aufgebracht wird.

Als separate Komponente kann die Brandschutzschicht, mit anderen Worten ausgedrückt, beispielsweise zu einem 3D-Teil geformt werden. Dies kann beispiels- weis mit Hilfe einer geeigneten Unterlage in Form einer Matrize erfolgen, die anstelle der Trägerschicht temporär beschichtet wird und die gewünschte Form aufweist, die vorzugswiese auf die Form der Trägerschicht abgestimmt ist. Das so hergestellte 3D-Teil kann dann, wie zuvor beschrieben, auf die Trägerschicht oder den Zwischenwerkstoff transferiert werden. Wenn das Brandschutzelement dann als Ganzes umgeformt wird, erfolgt dies vorzugsweise vor dem vollständigen Austrocknen des Bindemittels, um die Formbarkeit zu verbessern. Als separat hergestellte Komponente ist dies nicht unbedingt erforderlich.

In bevorzugter Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung ist vorgesehen, dass die Brandschutzschicht unmittelbar auf der Aufnahmeoberfläche hergestellt wird, wobei zumindest das Bindemittel unter Einsatz eines Verfahrens aus der folgenden Gruppe direkt auf die Aufnahmeoberfläche aufgebracht wird: Aufspritzen, Aufsprühen, Aufstreichen, Spachteln, Aufbürsten.

Das Aufspritzen erfolgt vorzugsweise ohne den Einsatz von Druckluft, beispielsweise unter Verwendung eines Schneckentriebs.

Das Aufstreichen erfolgt vorteilhaft unter Einsatz eines mit einem Pinsel mit automatischer Materialzuführung ausgestatteten Roboters.

Im Folgenden werden exemplarisch weitere Ausgestaltungen des Verfahrens der Erfindung beschrieben, in der das Bindemittel zusätzlich mit Silikatfasern kombiniert wird.

In einer solchen Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung sind die folgenden Schritte vorgesehen:

- Bereitstellen einer faserhaltigen Schicht, die zumindest anteilig aus einem Silikat besteht und eine Anbindeoberfläche sowie eine gegenüberliegende Brandschutzoberfläche aufweist; - Bereitstellen der Trägerschicht, die die Aufnahmeoberfläche aufweist;

- Benetzung zumindest der Anbindeoberfläche, der Brandschutzoberfläche und der Aufnahmeoberfläche mit dem Bindemittel, das zumindest anteilig aus einem Silikat besteht;

- Fügen der Anbindeoberfläche und der Aufnahmeoberfläche unter Wirkung des Bindemittels; und

- Trocknung des Bindemittels.

Die Silikatfasern der faserhaltigen Schicht gewährleisten einen effektiven Schutz der Trägerschicht gegen Temperaturen bis zu 1200 °C. Aufgrund der Fasern ist die faserhaltige Schicht besonders flexibel und kann einer Vielzahl unterschiedlicher Formgebungen der Trägerschicht folgen. Das Bindemittel, welches sowohl die faserhaltige Schicht als auch die Trägerschicht benetzt, stellt eine sichere Verbindung zwischen den Schichten her und gibt der faserhaltigen Schicht nach dem Austrocknen zusätzlich eine gute mechanische Stabilität. Diese gute Stabilität hängt auch damit zusammen, dass das Bindemittel von der faserhaltigen Schicht zumindest teilweise aufgesaugt wird, die faserhaltige Schicht also zumindest teilweise imprägniert. Wenn das Bindemittel dann austrocknet, verstärkt es die Struktur der faserhaltigen Schicht neben der Brandschutzoberfläche und der Anbindeoberfläche auch im Innern. Vorzugsweise wird die Menge an Bindemittel so gewählt, dass die faserhaltige Schicht zu einem beliebigen Grad mit dem Bindemittel imprägniert wird. Das Aufsaugen des Bindemittels durch die faserhaltige Schicht führt auch dazu, dass das Bindemittel sich, je nach verwendeter Menge, nur untergeordnet auf eine Gesamtdicke des erfindungsgemäß hergestellten Brandschutzelements auswirkt. Das Brandschutzelement kann beispielsweise eine Gesamtdicke von nur 1,8 mm aufweisen, wobei unter Vernachlässigung des Bindemittels etwa 0,8 mm auf die Trägerschicht, die beispielsweise als Metallblech, insbesondere als Blech aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung wie vorstehend genannt, vorliegt und etwa 1 mm auf die faserhaltige Schicht entfallen. Das Brandschutzelement kann beispielsweise auch eine Gesamtdicke von nur 2,6 mm aufweisen, wovon etwa 0,8 mm auf das Bindemittel, etwa 1 mm auf die faserhaltige Schicht und etwa 0,8 mm auf die Trägerschicht, die beispielsweise als Blech vorliegt, entfallen. Die Verbindung der faserhaltigen Schicht, des Bindemittels und der Trägerschicht gewährleistet bereits bei geringen Gesamtdicken des Brandschutzelements auch eine gute elektrische Durchschlagsfestigkeit von wenigstens 15 kV/mm. In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung mit faserhaltiger Schicht ist vorgesehen, dass die faserhaltige Schicht mit dem Bindemittel vollständig imprägniert wird, bevor das Bindemittel trocknet. So können optimale mechanische Festigkeiten des Brandschutzelements erreicht werden.

In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung mit faserhaltiger Schicht ist vorgesehen, dass als faserhaltige Schicht ein Vlies und/oder ein Gewebe, umfassend Silikatfasern, verwendet wird.

Sowohl das Vlies als auch das Gewebe bieten aufgrund ihrer Flexibilität sehr gute Formgebungseigenschaften. Vorteil des Gewebes ist ferner, dass die mechanische Widerstandsfähigkeit gegenüber dem Vlies erhöht ist, beispielsweise im Falle eines Partikel beseh lusses bei einem Batteriebrand. Wenn Vlies und Gewebe kombiniert werden, die faserhaltige Schicht also beispielsweise eine Lage Vlies und eine Lage Gewebe umfasst, wird die mechanische Widerstandsfähigkeit noch weiter erhöht. Das Vlies und das Gewebe können aus demselben Material bestehen.

Von einem Vlies ist generell dann die Rede, wenn die darin enthaltenen Fasern ungeordnet vorliegen und dem Vlies durch gegenseitige Anhaftung seinen Zusammenhalt geben. Von einem Gewebe ist generell die Rede, wenn die Fasern miteinander verwoben sind und dem Gewebe primär durch Formschluss seinen Zusammenhalt verleihen.

Für das Verfahren der Erfindung unter Einbezug von Silikatfasern werden vorzugsweise Fasern umfassend ein Erdalkalimetallsilikat verwendet. Vorzugsweise liegen die Fasern als Vlies vor, sodass die faserhaltige Schicht auch als Vlies bezeichnet werden kann. Ein solches Vlies kann beispielsweise auch als ein Papier aus Erdalkalien-Silikat-Wolle bezeichnet werden, wobei das Vlies zusätzliche organische Bindemittel enthalten kann. Ein solches Papier hat vorzugsweise eine Dichte von 150 kg/m ³ (+/-10 %), bestimmt nach DIN EN ISO 845. Ein solches Papier hat vorzugsweise eine Zugfestigkeit von mehr als 350 kPa, bestimmt nach DIN EN 1094-1. Ein solches Papier hat vorzugsweise einen Schmelzpunkt von mehr als 1330 °C, bestimmt nach DIN EN 1094-1. Ein solches Papier hat weiterhin vorzugsweise einen Glühverlust von weniger als 12 m%, bestimmt nach DIN EN 1094-1. Ferner hat ein solches Papier vorzugsweise eine dauerhafte lineare Schrumpfung von weniger als 4 % nach 24 Stunden bei 1200 °C.

In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung mit faserhaltiger Schicht ist vorgesehen, dass das Bindemittel auf die Aufnahmeoberfläche der Trägerschicht aufgebracht wird und dann die Anbindeoberfläche der faserhaltigen Schicht auf die Aufnahmeoberfläche aufgebracht wird oder dass das Bindemittel auf die Anbindeoberfläche aufgebracht wird und dann die Anbindeoberfläche auf die Aufnahmeoberfläche aufgebracht wird.

Das Verfahren der Erfindung ist somit flexibel hinsichtlich der Reihenfolge der Verfahrensschritte. Da die faserhaltige Schicht das Bindemittel bei Kontakt zumindest teilweise aufsaugt, ist eine sichere Benetzung unabhängig von der Reihenfolge der Verfahrensschritte sichergestellt. Wird die Menge des Bindemittels hierbei so gewählt, dass das Aufsaugen zu einer so starken Imprägnierung der faserhaltigen Schicht führt, dass das Bindemittel von der Anbindeoberfläche an die Brandschutzoberfläche gelangt, kann auf ein separates Aufträgen des Bindemittels auf die Brandschutzoberfläche sogar verzichtet werden. Es ist vorteilhaft, hierbei die Schwerkraft auszunutzen, beispielsweise indem die Brandschutzoberfläche dem Erdboden zugewandt wird.

In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung mit faserhaltiger Schicht ist vorgesehen, dass die Brandschutzoberfläche mit dem Bindemittel versehen wird, nachdem die Anbindeoberfläche auf die Aufnahmeoberfläche aufgebracht worden ist.

Auf diese Weise ist jedenfalls eine sichere Imprägnierung der Brandschutzoberfläche mit dem Bindemittel gewährleistet und die faserhaltige Schicht kann mit geringem Aufwand beliebig stark imprägniert werden. Eine Benetzung der Brandschutzoberfläche mit dem Bindemittel ist wichtig, damit das Brandschutzelement beziehungsweise die Fasern der faserhaltigen Schicht durch mechanische Belastungen, beispielsweise durch eine Gasfontäne, nicht verlagert werden.

In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung mit faserhaltiger Schicht ist vorgesehen, dass das hergestellte Brandschutzelement als Ganzes umgeformt wird. Dies ist möglich, solange das Bindemittel noch nicht ausgetrocknet ist und die faserhaltige Schicht insofern noch gut verformbar ist. Wenn die Verformung der faserhaltigen Schicht und der Trägerschicht gemeinsam erfolgt, lässt sich ein besonders maßgenaues Brandschutzelement fertigen. Dies kann beispielsweise auch in einem Thermoformprozess erfolgen, wobei auch die Trocknung des Bindemittels beschleunigt wird. Solche Verfahrensvarianten eignen sich besonders gut für eine Automatisierung der Herstellung des Brandschutzelements.

Alternativ zu der Umformung des Brandschutzelements als Ganzes ist in einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung unter Einbezug von Silikatfasern vorgesehen, dass die faserhaltige Schicht mit dem Bindemittel vorimprägniert wird, sodass sie zu einem eigenstabilen Teil geformt werden kann, und dass dann das eigenstabile Teil geformt wird und auf die Aufnahmeoberfläche der Trägerschicht aufgebracht wird.

Mit anderen Worten ausgedrückt wird also die faserhaltige Schicht vorimprägniert, zu einem 3D-Teil vorgeformt und getrocknet. Die faserhaltige Schicht, beispielsweise das Vlies und/oder Gewebe, muss dafür ausreichend mit dem Bindemittel imprägniert werden, sodass die faserhaltige Schicht nach der Formgebung und Trocknung zu dem eigenstabilen Teil wird. Auch hier kann ein Thermoformprozess in Betracht gezogen werden, um die Trocknung zu fördern. Da in diesem Fall das eigenstabile Teil aus der faserhaltigen Schicht separat von der Trägerschicht geformt wird, wird die Trägerschicht vorzugsweise einer komplementären Formgebung unterzogen.

In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung unter Einbezug von Silikatfasern ist vorgesehen, dass das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

- Bereitstellen der Trägerschicht, die die Aufnahmeoberfläche aufweist;

- Aufbringen des Bindemittels auf die Aufnahmeoberfläche, wobei das Bindemittel zumindest anteilig aus einem Silikat besteht und zusätzlich Silikatfasern enthält; und

- Trocknung des Bindemittels, so dass dieses eine faserhaltige Schicht mit einer der Aufnahmeoberfläche abgewandten Brandschutzoberfläche bildet. Mit anderen Worten ausgedrückt, wird die faserhaltige Schicht hier durch das Aufbringen des Bindemittels, welches die Silikatfasern bereits enthält, unmittelbar auf der Aufnahmeoberfläche der Trägerschicht hergestellt. Das getrocknete Bindemittel bildet als faserhaltige Schicht dann nach außen hin die Brandschutzoberfläche sowie, zur Aufnahmeoberfläche der Trägerschicht hin, die Anbindeoberfläche. Somit lässt sich das Brandschutzelement in dem erfindungsgemäßen Verfahren besonders einfach und schnell herstellen.

Es ist auch möglich, iterativ mehrere Lagen des Bindemittels übereinander aufzubringen, um zum Beispiel eine faserhaltige Schicht mit einer insgesamt großen Dicke herzustellen. In diesem Zusammenhang kann auch von mehreren übereinanderliegenden faserhaltigen Schichten gesprochen werden. Gegebenenfalls kann eine aufgebrachte Lage des Bindemittels zunächst angetrocknet oder durchgetrocknet werden, bevor die nächste Lage aufgebracht wird.

Dies erleichtert die Herstellung der faserhaltigen Schicht bei größerer Dicke oder auch bei geringeren Viskositäten des Bindemittels, da eine Lage des Bindemittels stets die Masse aller weiteren auf ihr aufgebrachten Lagen von Bindemittel tragen muss. Außerdem steigt mit der Dicke einer Lage des Bindemittels auch die Eigenmasse der Lage. Beide Faktoren könne jeweils zu Fließvorgängen im Bindemittel führen und so bspw. eine Tropfenbildung oder andere Formabweichungen bewirken. Solchen unerwünschten Effekten kann mit dem lagenweise zumindest Antrocknen des Bindemittels entgegengewirkt werden. Außerdem kann eine Gesamttrocknungszeit der faserhaltigen Schicht durch das Zwischentrocknen ihrer einzelnen Lagen reduziert werden.

Eine exemplarische Kombination von Merkmalen des Verfahrens der Erfindung unter Einbezug von Silikatfasern im Bindemittel und als bereitgestellte faserhaltige Schicht ist es beispielsweise auch möglich, ein Vlies, Gewebe oder sonstiges Halbzeug mit einer Silikatfaserdichte zu wählen, die noch einen ausreichenden Teil der Aufnahmeoberfläche der Trägerschicht frei lässt, sodass das Bindemittel zusammen mit den darin enthaltenen Silikatfasern auf die Aufnahmeoberfläche aufgebracht werden kann.

Die im Verfahren der Erfindung zusätzlich im Bindemittel enthaltenen Silikatfasern weisen vorzugsweise eine Länge von wenigen Millimetern auf. Die Silikatfasern können beispielsweise 1 mm, 2 mm, 3 mm, 4 mm oder 5 mm lang sein. Offenbart werden auch alle zwischen den genannten Längen liegenden Werte, sofern sie mit bekannten oder hierin beschriebenen Herstellungsverfahren erhältlich sind.

Relativ kurze Silikatfasern erlauben eine gleichmäßige Verteilung im Bindemittel, was die Widerstandsfähigkeit des erfindungsgemäß hergestellten Brandschutzelements im Brandtest und im Pyrotest positiv beeinflusst.

Vorzugsweise beträgt ein Anteil der Silikatfasern an dem Bindemittel 0,1 m% bis 2 m%. Der Anteil kann beispielsweise 0,2 m%, 0,4 m%, 0,6 m%, 0,8 m%, 1 m%, 1,2 m%, 1,4 m%, 1,6 m% oder 1,8 m% betragen. Offenbart werden auch alle zwischen den genannten Anteilen liegenden Werte, sofern sie mit bekannten Dosierungsverfahren erhältlich sind.

Prinzipiell wirkt sich eine Erhöhung des Anteils der Silikatfasern an dem Bindemittel positiv auf die Widerstandsfähigkeit des erfindungsgemäß hergestellten Brandschutzelements im Brandtest und im Pyrotest aus.

Vorzugsweise beträgt die Dicke der faserhaltigen Schicht 1,8 mm oder mehr. Die Dicke kann beispielsweise 1,9 mm, 2 mm, 2,1, mm, 2,2 mm, 2,3 mm, 2,4 mm, 2,5 mm, 2,6 mm, 2,7 mm, 2,8 mm, 2,9 mm oder 3 mm betragen. Offenbart werden auch jeweils alle zwischen den genannten Dicken liegenden Werte, sofern sie mit bekannten oder hierin offenbarten Aufbringungsverfahren, gegebenenfalls unter Zwischentrocknung, erhältlich sind.

Prinzipiell wirkt sich eine Erhöhung der Dicke der faserhaltigen Schicht positiv auf die Widerstandsfähigkeit des erfindungsgemäß hergestellten Brandschutzelements im Brandtest und im Pyrotest aus.

Die Länge der Silikatfasern, ihr Anteil am Bindemittel und die Dicke der faserhaltigen Schicht sind nach unten hin durch die bestimmungsgemäße Anwendung des Brandschutzelements und die sich daraus ergebenden Anforderungen im Brandtest und im Pyrotest limitiert. Nach oben hin sind diese Faktoren beispielsweise durch das Verfahren begrenzt, mit dem das Bindemittel zusammen mit den Silikatfasern auf die Aufnahmeoberfläche der Trägerschicht aufgebracht wird (vergleiche auch Ausführungen zum Aufspritzen des Bindemittels).

Der Fachmann ist anhand der vorliegenden Offenbarung befähigt, auf experimentellem Wege selbstständig geeignete Kombinationen zu ermitteln, die für eine vorgegebene Anwendung des Brandschutzelements zu geeigneten Eigenschaften führen.

So ist in einer Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung vorgesehen, dass der Anteil der Silikatfasern an dem Bindemittel höchstens 2 m% beträgt und die Dicke der faserhaltigen Schicht wenigstens 1,8 mm beträgt.

Ein mit diesen Parametern erfindungsgemäß hergestelltes Brandschutzelement eignet sich besonders gut für den Brandschutz im Zusammenhang mit Batterien und übersteht den Brandtest und den Pyrotest über eine Dauer von 10 Minuten ohne kritische Beschädigungen. Dies konnte in Versuchen der Anmelderin für alle oben genannten Längen der Silikatfasern bestätigt werden.

Bevorzugt beträgt der Anteil der Silikatfasern an dem Bindemittel 2 m% und die Dicke der faserhaltigen Schicht beträgt 1,8 mm. Dies hat sich als besonders vorteilhafte Kombination erwiesen, in der eine hohe Widerstandsfähigkeit bei geringer Dicke erreicht wird.

In einer Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung mit Silikatfasern im Bindemittel ist vorgesehen, dass das Bindemittel mit den Silikatfasern auf die Aufnahmeoberfläche aufgespritzt wird.

Dies stellt eine besonders effiziente Verfahrensweise dar, mit der auch bei komplexeren Formen der Trägerschicht eine gleichmäßige faserhaltige Schicht erhältlich ist. Als Spritzverfahren kommen vorzugsweise Verfahren ohne zusätzlichen Einsatz von Druckluft in Betracht, beispielsweise Extrusionsspritzen.

Es ist anzumerken, dass die Länge der Silikatfasern und deren Anteil am Bindemittel nach oben hin durch das Spritzverfahren begrenzt sein können, beispielsweise durch die Dimensionierung von Düsen einer verwendeten Spritzvorrichtung. Auch die Dicke der faserhaltigen Schicht, die pro einzelner Lage aufgespritzten Bindemittels erzielbar ist, kann durch das Spritzverfahren begrenzt sein, um eine sichere und gleichmäßige Anhaftung des Bindemittels zu gewährleisten. Der Fachmann ist anhand der vorliegenden Offenbarung befähigt, diese Faktoren auf ein konkretes Spritzverfahren oder anderes Verfahren hin auszulegen.

In einer Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung mit Silikatfasern im Bindemittel ist vorgesehen, dass wenigstens einige der Silikatfasern frei in dem Bindemittel verteilt sind. Vorzugsweise ist ein Großteil der Silikatfasern frei in dem Bindemittel verteilt, weiterhin bevorzugt alle Silikatfasern.

Mit anderen Worten sind die Silikatfasern frei in dem Bindemittel verteilt, indem die Silikatfasern dem Bindemittel nicht in Form eines Gewebes, Vlieses oder sonstigen Halbzeugs zugegeben werden, sondern dem Bindemittel in loser Form beigemischt werden. Dies schließt nicht aus, dass sich unter den Silikatfasern durch zufällige Anhaftung lokal Konglomerate ausbilden können. Es ist prinzipiell auch möglich, solche Konglomerate gezielt zu erzeugen und diese dem Bindemittel, ggf. zusammen mit weiteren losen Silikatfasern, beizumischen. Solche Konglomerate können die faserhaltige Schicht beispielsweise auch lokal in besonders gefährdeten Bereichen verstärken.

Insbesondere zum Aufspritzen des Bindemittels zusammen mit den Fasern kann die zulässige räumliche Ausdehnung solcher Konglomerate jedoch durch die Größe der Spritzdüsen limitiert sein.

Lose Silikatfasern wiederum können beispielsweise hergestellt werden, indem ein Halbzeug von Silikatfasern abgeschert, zerschnitten oder zermahlen wird. Dies kann beispielsweise auch direkt oberhalb eines Reservoirs des Bindemittels erfolgen, so dass die vereinzelten Silikatfasern in das Reservoir fallen können. Gegebenenfalls kann ein Sieb oder dergleichen verwendet werden, um die Faserlänge einzustellen.

Auf diesem Wege können prinzipiell auch kleinere Konglomerate von Silikatfasern hergestellt werden, indem beispielsweise der Scher-, Schneid- oder Mahlprozess zur Verarbeitung des Halbzeugs gröber ausgelegt wird. Dies kann durch ein gröberes Sieb unterstützt werden. Es ist aber auch denkbar, solche Konglomerate aus bereits losen Silikatfasern herzustellen, indem die losen Silikatfasern beispielsweise miteinander verwirbelt werden. Die Silikatfasern haften dabei zufällig aneinander an. Dies kann auch durch Zugabe eines Haftmittels unterstütz werden. Die Größe und Menge der Konglomerate kann beispielsweis durch die Dauer oder Intensität der Verwirbelung oder auch durch das Haftmittel eingestellt werden.

Es ist auch denkbar, Silikatfasern durch ein Saugrohr zu leiten und in dem Saugrohr durch dessen fluiddynamische Gestaltung eine Verwirbelung herbeizuführen und beispielsweis eine Haftmittelzuführung vorzusehen. In einem Saugrohr können aber auch Zerkleinerungswerkzeuge vorgesehen werden. Das Saugrohr kann zweckmäßigerweise bei dem Bindemittelreservoir münden.

Im direkten Vergleich weisen Ausführungsformen des Verfahrens der Erfindung mit und ohne Silikatfasern und die entsprechenden Brandschutzelemente jeweils spezifische Vorteile auf.

So ist ein silikatfaserfreies Brandschutzelement besonders einfach herstellbar, da sich die Brandschutzschicht, beispielsweise das Bindemittel, mit sehr geringem Aufwand auftragen lässt. Die beispielsweise zum Schutz von Batterien erforderliche Widerstandsfähigkeit von wenigstens 10 Minuten im Brandtest und im Pyrotest konnte in Versuchen der Anmelderin dabei stets aufrechterhalten werden. Hingegen bieten Brandschutzelemente mit Silikatfasern, bei gleicher Dicke und geringerem Gewicht, eine etwas größere Widerstandsfähigkeit. Diese sind aber aufwendiger in der Herstellung.

Grundsätzlich ist es bevorzugt, dass im Verfahren der Erfindung eine Wasserschutzschicht, die zumindest wasserabweisende Eigenschaften aufweist, auf die Brandschutzoberfläche aufgebracht wird. Vorzugsweise ist die Wasserschutzschicht wasserdicht oder hat eine hydrophobisierende Wirkung

Einige silikatbasierte Werkstoffe, wie etwa natriumbasiertes Wasserglas, können hygroskopische Eigenschaften aufweisen. Dies kann zu einer unerwünschten Wasseraufnahme führen, beispielsweise wenn Kondenswasser an oder in einem Fahrzeug auftritt. Da derartige Silikatbasierte Werkstoff oftmals auch eine gewisse Wasserlöslichkeit aufweisen, was insbesondere für natriumbasiertes Wasserglas zutrifft, kann ein Kontakt mit Wasser, beispielsweise mit Kondenswasser, zu einer Verringerung der Schichtdicke der Brandschutzschicht oder gar zu deren lokalen Auflösung führen. Die Wasserschutzschicht wirkt dem effektiv entgegen und erhöht die Zuverlässigkeit der erfindungsgemäß hergestellten Brandschutzelemente signifikant.

Die Wasserschutzschicht kann beispielsweise als Kunststofffolie, wie etwa aus Polyethylen (PE), ausgebildet sein. Die Wasserschutzschicht kann aber auch als Lackierung ausgebildet sein, die beispielsweise aufgesprüht oder aufgestrichen werden kann. Als besonders geeignet haben sich dispersionsbasierte Acryllacke erwiesen, insbesondere solche, die Wasser als Dispersionsmedium verwenden.

Für eine Wasserschutzschicht mit hydrophobisierender Wirkung haben sich insbesondere Silane und deren Derivate als geeignet erwiesen, beispielsweise Kalium- methylsilikonat. Eine Wasserschutzschicht mit hydrophobisierender Wirkung kann grundsätzlich mittels der gleichen Verfahren aufgebracht werden, wobei sich Sprühverfahren und Aufstreichen als besonders vorteilhaft erwiesen haben.

In weiterhin bevorzugter Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung ist vorgesehen, dass die Trägerschicht zumindest abschnittsweise plasmabehandelt und/oder mit einer kathodischen Tauchlackbeschichtung versehen ist.

Die Trägerschicht kann beispielsweise mit einer kathodischen Tauchlackbeschichtung beschichtet sein, was im Automobilbereich beispielsweise bei Blechen insbesondere aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung zu Zwecken des Korrosionsschutzes geläufig ist. Auch eine Eloxierung der Trägerschicht ist möglich.

Die Plasmabehandlung bietet den besonderen Vorteil, dass sie mit geringem Aufwand auch nur abschnittsweise bzw. lokal an der Trägerschicht vorgenommen werden kann. An einer der Brandschutzoberfläche abgewandten Rückseite der Trägerschicht kann so aufwandsarm und flexibel beispielsweise ein Korrosionsschutz realisiert werden.

An der Aufnahmeoberfläche wiederum kann mittels Oberflächenaktivierung durch die Plasmabehandlung die Anhaftung der Brandschutzschicht verbessert werden. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Brandschutzelement für ein Fahrzeug. Gemäß der Erfindung umfasst das Brandschutzelement:

- eine Trägerschicht, die eine Aufnahmeoberfläche aufweist; und

- eine Brandschutzschicht, die zumindest anteilig aus einem Silikat besteht, vor der Aufnahmeoberfläche angeordnet ist und eine der Aufnahmeoberfläche abgewandte Brandschutzoberfläche aufweist.

Da die Brandschutzschicht lediglich vor der Aufnahmeoberfläche angeordnet sein muss, sind im Weiteren vielfältige Ausgestaltungen möglich, in denen die Brandschutzschicht vorzugsweise unmittelbar oder mittelbar an der Aufnahmeoberfläche befestigt sein kann.

Bevorzugt ist das Brandschutzelement der Erfindung in einem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung hergestellt worden.

In einer Ausgestaltung des Brandschutzelements der Erfindung umfasst dieses:

- eine Trägerschicht, die eine Aufnahmeoberfläche aufweist;

- eine faserhaltige Schicht, die zumindest anteilig aus einem Silikat besteht und eine an die Aufnahmeoberfläche angefügte Anbindeoberfläche sowie eine der Anbindeoberfläche gegenüberliegende Brandschutzoberfläche aufweist; sowie

- ein Bindemittel, das zumindest anteilig aus einem Silikat besteht und zumindest mit der Anbindeoberfläche, der Brandschutzoberfläche und der Aufnahmeoberfläche verbunden ist.

In einer weiteren Ausgestaltung des Brandschutzelements der Erfindung ist vorgesehen, dass die Silikatfasern als Vlies, Gewebe oder sonstiges Halbzeug in der faserhaltigen Schicht enthalten sind.

In einer weiteren Ausgestaltung des Brandschutzelements der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest einige der Silikatfasern frei verteilt in der faserhaltigen Schicht vorliegen. Vorzugsweise liegt ein Großteil der Silikatfasern frei verteilt in der faserhaltigen Schicht vor, besonders bevorzugt alle Silikatfasern.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des Brandschutzelements der Erfindung ist dieses silikatfaserfreie und umfasst: - eine Trägerschicht, die eine Aufnahmeoberfläche aufweist; und

- eine Brandschutzschicht umfassend ein Bindemittel, das zumindest anteilig aus einem Silikat besteht, wobei die Brandschutzschicht eine Anbindeoberfläche und eine Brandschutzoberfläche aufweist und wobei die Anbindeoberfläche an die Aufnahmeoberfläche angefügte ist und die Brandschutzoberfläche der Anbindeoberfläche gegenüber liegt.

Die Widerstandsfähigkeit eines solchen Brandschutzelements hängt direkt von der Dicke der Schicht, umfassend das Bindemittel, ab. Die Gesamtdicke des Bindemittels auf der Trägerschicht, also die Dicke der Lage oder aller Lagen zusammen, kann daher angepasst an die gewünschte Widerstandsfähigkeit frei gewählt werden, beispielsweise mit 1,8 mm, weniger oder mehr.

Vorzugsweise beträgt die Gesamtdicke der Schicht, umfassend das Bindemittel, bei einem solchen Brandschutzelement ohne Silikatfasern etwa 1,8 mm.

Grundsätzlich kann die Brandschutzschicht auch in dieser bevorzugten Ausgestaltung mehrere Lagen des Bindemittels umfassen, die nacheinander aufgebracht werden. Bevorzugt wird eine Lage nach dem Aufbringen zumindest partiell getrocknet, bevor eine weitere Lage aufgebracht wird. Ein mehrlagiger Aufbau der Brandschutzschicht hat sich in der Praxis als besonders vorteilhaft erwiesen, da eine lokale Schwächung in einer Lage, die beispielsweise durch Blasen oder Risse verursacht werden kann, durch die umgebenden Lagen kompensiert werden. Statistisch ist es höchst unwahrscheinlich, dass Schwächungen in den einzelnen Lagen jeweils an derselben Stelle auftreten, so dass die mehrlagige Brandschutzschicht mit sehr guter Sicherheit über ihre gesamte Fläche homogene Brandschutzeigenschaften aufweist.

In weiterhin bevorzugter Ausgestaltung des Brandschutzelements der Erfindung ist vorgesehen, dass das Brandschutzelement an der Bildung eines Elements aus der folgenden Gruppe beteiligt ist: ein Batteriegehäuse, ein Brennstoffzellengehäuse, ein Strukturelement einer elektrischen Schaltung, ein Fahrzeugboden, eine Abschirmung einer elektrischen Maschine, ein Gehäuse eines Aufzeichnungsgeräts, ein Kraftstofftank. Bei dem Strukturelement der elektrischen Schaltung kann es sich beispielsweise um eine Trägerstruktur für eine Leistungselektronik handeln. Im Falle der Abschirmung für die elektrische Maschine, kann es sich beispielsweise um eine Abschirmung für einen elektrischen Motor oder Generator handeln. Als Beispiele für das Aufzeichnungsgerät wären ein Fahrtenschreiber oder auch ein Voicerecorder zu nennen. Bei dem Kraftstofftank kann es sich beispielsweise um einen Wasserstoff- oder auch Ethanoltank handeln.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Batteriegehäuse für eine Batterie eines Elektrofahrzeugs, wobei das Batteriegehäuse ein erfindungsgemäßes Brandschutzelement aufweist. In einer bevorzugten Ausgestaltung bildet das Brandschutzelement eine Abdeckung für eine Mehrzahl von Batteriezellen aus. Dabei ist die Abdeckung insbesondere zur Anordnung zwischen der Mehrzahl von Batteriezellen und dem Fahrgastraum des Elektrofahrzeugs vorgesehen.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug, umfassend ein erfindungsgemäßes Brandschutzelement gemäß der vorliegenden Offenbarung.

Bevorzugt handelt es sich bei dem Fahrzeug um ein Kraftfahrzeug und besonders bevorzugt um ein Elektrofahrzeug. Es kann sich jedoch auch um ein anderes Fahrzeug handeln, bei dessen bestimmungsgemäßen Gebrauch das Brandschutzelement der Erfindung einen spezifischen Vorteil bietet. Beispielhaft wäre hier ein Segelboot mit einer Batterie oder einer Solaranlage zu nennen. Auch im Nicht-Fahrzeugbereich ist der Einsatz des erfindungsgemäßen Brandschutzelements denkbar, wenn eine Abschirmung entsprechender Gefahren gewünscht ist.

Nochmals mit anderen Worten zusammengefasst, betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Brandschutzelements für ein Fahrzeug, in dem eine metallische Trägerschicht vorzugsweise direkt mit einer wasserglasbasierten Feuerschutzbeschichtung verbunden wird, die Silikatfasern enthalten kann oder vorzugsweise frei von Silikatfasern sein kann. Die Erfindung betrifft ferner ein solches Brandschutzelement und ein Fahrzeug mit dem Brandschutzelement.

Grundsätzlich gilt, dass alle Merkmale, die hierin mit Bezug auf bestimmte Aspekte oder Ausführungsformen offenbart werden, auch mit anderen Aspekten oder Ausführungsformen der Erfindung technisch sinnvoll kombinierbar sind. Dies gilt auch über unterschiedliche technische Gegenstände und Gegenstandskategorien hinweg. Insbesondere gilt dies auch auszugsweise für einzelne Merkmale, solange hierin nicht explizit darauf hingewiesen wird oder es durch einen technischen Widerspruch offensichtlich ist, dass zwischen bestimmten Merkmalen ein untrennbarer funktional-technischer Zusammenhang besteht, der zur Ausführung der Erfindung beibehalten werden muss.

Ausführungsbeispiele

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und schematischen Zeichnungen exemplarisch erläutert. Hierbei zeigen:

Figur 1 ein Fahrzeug mit einem Brandschutzelement;

Figur 2 ein Brandschutzelement für ein Fahrzeug in einer Querschnittsansicht;

Figur 3 ein weiteres Brandschutzelement für ein Fahrzeug in einer Querschnittsansicht;

Figur 4 ein Blockschema eines Verfahrens zur Herstellung eines Brandschutzelements für ein Fahrzeug;

Figur 5 eine Testanordnung zur Durchführung eines Pyrotests; und

Figur 6 eine Rückseite eines Brandschutzelements für ein Fahrzeug, an dem ein Pyrotest durchgeführt worden ist.

Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Fahrzeug 10 mit einem erfindungsgemäßen Brandschutzelement 12. Bei dem Fahrzeug 10 handelt es sich exemplarisch um ein Elektrofahrzeug 14 mit einer Batterie 16. Das Brandschutzelement 12 schützt das Fahrzeug 10 im Falle eines Batteriebrands und ist zu diesem Zweck exemplarisch als Batteriegehäuse 18 ausgebildet. Zusätzlich ist rein exemplarisch ein weiteres Brandschutzelement 12 gezeigt, das Teil eines Fahrzeugbodens 20 ist.

In Figur 2 wird ein erfindungsgemäßes Brandschutzelement 12 für ein Fahrzeug

10 näher beschrieben. Das Brandschutzelement 12 kann wie in Figur 1 beschrieben ausgebildet sein, weshalb hier die gleichen Bezugszeichen verwendet werden. Das in Figur 1 gezeigte Beispiel ist jedoch nicht beschränkend für das Brandschutzelement 12 der Erfindung als solches zu verstehen.

Generell umfasst das Brandschutzelement 12 eine Trägerschicht 22, die eine Aufnahmeoberfläche 24 aufweist. Die Aufnahmeoberfläche 24 liegt vorzugsweise gegenüber einer Rückseite 26 der Trägerschicht 22. Das Brandschutzelement 12 umfasst ferner eine Brandschutzschicht 28, die zumindest anteilig aus einem Silikat besteht und vor der Aufnahmeoberfläche 24 angeordnet ist. Die Brandschutzschicht 28 weist eine der Aufnahmeoberfläche 24 abgewandte Brandschutzoberfläche 32 auf, welche als Brandschutzoberfläche 32 des Brandschutzelements 12 bezeichnet wird.

In dem in Figur 2 vordergründig illustrierten Beispiel wird die Brandschutzschicht 28 durch ein Bindemittel 34 ausgebildet, das zumindest anteilig aus einem Silikat besteht und im vorliegenden Beispiel wasserglasbasiert ist. Es ist erkennbar, dass in dem gezeigten Beispiel mehrere Lagen 46, 48 und 50 des Bindemittels 34 übereinander auf der Aufnahmeoberfläche 24 aufgebracht sind, die getrocknet sind und so die hier mehrlagige Brandschutzschicht 28 ausbilden. Prinzipiell genügt aber bereits die Lage 46 zur Ausbildung der Brandschutzschicht 28, die vorzugsweise unmittelbar bzw. direkt auf der Trägerschicht 22 aufgebracht ist. Die Trägerschicht 22 wiederum ist vorzugsweise metallisch oder metallbasiert. Die Lage 46 kann beispielsweise auf die Aufnahmeoberfläche 24 aufgespritzt sein oder mit einem anderen geeigneten Verfahren aufgebracht sein.

Die optionalen zusätzlichen Lagen 48 und 50 erhöhen die Gesamtdicke der Brandschutzschicht 28 und damit ihre Widerstandsfähigkeit gegen thermische und mechanische Beanspruchung. Die Lage 48 kann beispielsweis auf die Lage 46 aufgespritzt sein, vorzugsweise zumindest unter vorheriger Antrocknung der Lage 46. Analog kann die Lage 50 auf die Lage 48 aufgebracht sein.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Bindemittel 34, gegebenenfalls mit Ausnahme von nicht vermeidbaren Verunreinigungen, frei von Fremdkörperbestandteilen und insbesondere frei von Fasern wie Silikatfasern. In Figur 2 ist zusätzlich ein optionales Ausführungsbeispiel illustriert, dessen optionale Merkmale mit in Klammern gesetzten Bezugszeichen dargestellt sind. Demnach kann das Bindemittel 34 zusätzlich mit Silikatfasern 44 kombiniert sein, die hier nicht im Einzelnen gezeigt sind (vergleiche jedoch Figur 3). Auf diese Weise kann die Brandschutzschicht 28, unter Trocknung des Bindemittels 34, durch die Silikatfasern 44 und das Bindemittel 34 ausgebildet werden.

Dies kann rein beispielhaft durch eine faserhaltige Schicht 48' anstelle der Lage 48 realisiert werden, die zumindest anteilig aus einem Silikat besteht. Die faserhaltige Schicht 48' weist eine Anbindeoberfläche 30 auf, die der Aufnahmeoberfläche 24 zugewandt ist. Außerdem weist die faserhaltige Schicht 48' eine Brandschutzoberfläche 32' auf, die der Anbindeoberfläche 30 gegenüber liegt. Die Brandschutzoberfläche 32' der faserhaltigen Schicht 48' kann an der Bildung der Brandschutzoberfläche 32 des Brandschutzelements 12 beteiligt sein oder von einer Lage (hier exemplarisch Lage 50) des Bindemittels 34 nach außen hin vollständig bedeckt sein.

Die Anbindeoberfläche 30 der faserhaltigen Schicht 48' ist mit der Aufnahmeoberfläche 24 der Trägerschicht 22 durch das Bindemittel 34, in Figur 2 exemplarisch durch die Lage 46, verbunden. Ferner exemplarisch ist in Figur 2 die Lage 50 des Bindemittels 34 als Brandschutzoberfläche 32 des Brandschutzelements 12 auf der Brandschutzoberfläche 32' der faserhaltigen Schicht 48' aufgebracht.

Trotz der gewählten Illustration soll jedoch klargestellt werden, dass das Bindemittel 34 der Lagen 46 und 50 in Ausführungsformen mit einer solchen faserhaltigen Schicht 48' zumindest teilweise in die faserhaltigen Schicht 48' eingedrungen sein kann, bedingt durch die Faserstruktur der faserhaltigen Schicht 48', wenn das Bindemittel 34 diese im Herstellungsprozess benetzt. Auch kann das Bindemittel 34 im Verhältnis zur faserhaltige Schicht 48' als vergleichsweise dünne Schicht (bzw. dünne Lagen 46 und 50) auf der Anbindeoberfläche 30 und der Brandschutzoberfläche 32' der faserhaltigen Schicht 48' vorhanden sein. Das Bindemittel 34 ist in solchen Ausführungsbeispielen mit der Anbindeoberfläche 30, der Brandschutzoberfläche 32' der faserhaltigen Schicht 48' und der Aufnahmeoberfläche 24 verbunden. Generell bevorzugt ist ferner, dass eine Wasserschutzschicht 52 auf die Brandschutzoberfläche 32 des Brandschutzelements 12 aufgebracht ist. Die Wasserschutzschicht 52 weist zumindest wasserabweisende Eigenschaften auf und ist vorzugsweise wasserdicht, um die häufig hygroskopische silikatbasierte Brandschutzschicht 28 zu schützen.

Weiterhin vorteilhaft, kann die Trägerschicht 22 zumindest abschnittsweise plasmabehandelt sein. So kann beispielsweise an der Rückseite 26 ein Korrosionsschutz erzeugt werden oder an der Aufnahmeoberfläche 24 die Haftung des Bindemittels 34 verbessert werden. Für den Korrosionsschutz, vorzugsweise an der Rückseite 26, kann auch eine kathodischen Tauchlackbeschichtung vorgesehen sein.

Figur 3 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Brandschutzelement 12 für ein Fahrzeug 10 in einer Querschnittsansicht. Das Brandschutzelement 12 kann auch hier wie in Figur 1 beschrieben ausgebildet sein, weshalb auch hier die gleichen Bezugszeichen verwendet werden. Das in Figur 1 gezeigte Beispiel ist wiederum nicht beschränkend für das Brandschutzelement 12 der Erfindung als solches zu verstehen.

Auch das Brandschutzelement 12 in Figur 3 umfasst eine Trägerschicht 22, die eine Aufnahmeoberfläche 24 aufweist. Die Aufnahmeoberfläche 24 liegt vorzugsweise gegenüber einer Rückseite 26 der Trägerschicht 22.

Auch das Brandschutzelement 12 in Figur 3 weist eine Brandschutzschicht 28 auf, die durch ein Bindemittel 34 (wie oben beschrieben) ausgebildet ist. In diesem Beispiel ist erkennbar, dass nur eine Lage 46 des Bindemittels 34 auf der Aufnahmeoberfläche 24 aufgebracht und getrocknet ist und so die hier einlagige Brandschutzschicht 28 ausbildet.

Die in Figur 2 beschriebene Wasserschutzschicht 52 und die Maßnahmen zum Korrosionsschutz sowie zur Haftungsverbesserung können hier analog vorgesehen sein und sind zur Vereinfachung nicht erneut dargestellt.

Auch das Brandschutzelement 12 in Figur 3 kann optional eine faserhaltige

Schicht 48' aufweisen, wobei die Bezugszeichen zu den betreffenden optionalen Merkmalen wiederum in Klammern illustriert sind. Die faserhaltige Schicht 48' wird bei diesem Brandschutzelement 12 durch das getrocknete Bindemittel 34 bzw. die Brandschutzschicht 28 umfassend die Lage 46 gebildet, welche zusätzlich Silikatfasern 44 (illustrativ lediglich durch Strich-Punkt-Linien angedeutet) enthält.

Wie in Figur 3 gut erkennbar ist, sind die Silikatfasern 44 im Wesentlichen frei in dem Bindemittel 34 bzw. der faserhaltigen Schicht 48' verteilt. Ein Anteil der Silikatfasern 44 an dem Bindemittel 34 beträgt hier rein exemplarisch 2 m%. Eine mittlere Länge der Silikatfasern 44 beträgt hier rein exemplarisch 3 mm. Ferner rein exemplarisch handelt es sich bei den Silikatfasern 44 um Basaltfasern.

Die Brandschutzschicht 28 bzw. hier die faserhaltige Schicht 48' weist eine Anbindeoberfläche 30 auf, die der Aufnahmeoberfläche 24 zugewandt ist. Außerdem weist die faserhaltige Schicht 48' eine Brandschutzoberfläche 32' auf, die in diesem Beispiel zugleich die Brandschutzoberfläche 32 des Brandschutzelements 12 darstellt und der Anbindeoberfläche 30 gegenüber liegt. Die Anbindeoberfläche 30 der faserhaltigen Schicht 48' ist mit der Aufnahmeoberfläche 24 der Trägerschicht 22 verbunden. Eine Dicke der faserhaltigen Schicht 48' bzw. der Brandschutzschicht 28 beträgt hier rein exemplarisch 1,8 mm.

Vorzugsweise werden die exemplarischen Brandschutzelemente 12 aus den Figuren 2 und 3 in einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt, das im Folgenden anhand von Figur 4 näher erläutert wird.

Figur 4 zeigt ein Blockschema eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Brandschutzelements 12 für ein Fahrzeug 10, wobei rein exemplarisch und ohne Beschränkung für das Verfahrens der Erfindung als solches zunächst auf das Brandschutzelement 12 und das Fahrzeug 10 aus den Figuren 1 und 2 bezuggenommen wird. Bereits verwendete Bezugszeichen werden daher für die Erläuterung entsprechend mit Verweis auf die Figuren 1 und 2 beibehalten.

Das Verfahren zur Herstellung des Brandschutzelements 12 für das Fahrzeug 10 umfasst einen ersten Schritt, in dem eine Bereitstellung einer Trägerschicht 22 erfolgt, die eine Aufnahmeoberfläche 24 aufweist. In einem zweiten Schritt wird die Aufnahmeoberfläche 24 mit einer Brandschutzschicht 28 beschichtet, die zumindest anteilig aus einem Silikat besteht und unmittelbar oder mittelbar auf die Aufnahmeoberfläche 24 aufgebracht wird, sodass die Brandschutzschicht 28 eine der Aufnahmeoberfläche 24 abgewandte Brandschutzoberfläche 32 bildet.

Optional, jedoch bevorzugt, kann die Brandschutzschicht 28 hergestellt werden, indem ein silikatbasiertes, vorzugsweise wasserglasbasiertes, Bindemittel 34 im zweiten Schritt vorzugsweise direkt auf die Aufnahmeoberfläche 24 aufgespritzt wird. Dieses trocknet dann in einem dritten Schritt und bildet so die Brandschutzschicht 28 aus, die bspw. als Lage 46 in Figur 2 erkennbar ist.

Zur optionalen Herstellung der in Figur 2 gezeigten Lagen 48 und 50 können der zuvor beschriebene und gemäß der Option ausgestaltete Schritt 2 sowie Schritt 3 wiederholt werden, was durch die Strich-Punkt-artig dargestellte Iteration angedeutet ist. Dabei wird die Lage 48 auf die Lage 46 aufgespritzt und die Lage 50 dann auf die Lage 48 aufgespritzt. Zweckmäßigerweise sollte die vorhergehende Lage einer Iteration jeweils zumindest antrocknen, bevor die nächste Lage aufgebracht wird, um eine stabile Schichtbildung zu fördern.

In einem vierten Schritt wird, vorzugsweise nach vollständiger Trocknung der Brandschutzschicht 28 in Schritt 3, eine Wasserschutzschicht 52 auf die Brandschutzoberfläche 32 aufgebracht. Diese ist vorzugsweise wasserdicht und kann exemplarisch als PE-Folie oder als Lackierung aufgetragen werden. Die Rückseite 26 des Brandschutzelements 12 kann vorzugsweise durch Plasmabehandlung vor Korrosion geschützt werden.

Das beschriebene Verfahren wird vorzugsweise zur Herstellung eines faserfreien Brandschutzelements 12 verwendet.

Es kann aber auch ein Brandschutzelement 12 unter Einbezug von Silikatfasern 44 hergestellt werden. Die betreffenden optionalen Verfahrensschritte dieser Ausführungsform, die alternativen oder ergänzend zu den bereits beschriebenen Schritten durchgeführt werden können, sind in Figur 4 wiederum in Klammern gesetzt nummeriert. So kann in einem Schritt 1', der zweckmäßigerweise parallel zu dem ersten Schritt ausgeführt werden kann, eine faserhaltige Schicht 48' bereitgestellt werden, die zumindest anteilig aus einem Silikat besteht und eine Anbindeoberfläche 30 sowie eine dieser gegenüberliegende Brandschutzoberfläche 32' aufweist.

In einem Schritt 2' erfolgt dann ein Fügen der Anbindeoberfläche 30 und der Aufnahmeoberfläche 24 unter Einsatz eines Bindemittels 34, das zumindest anteilig aus einem Silikat besteht. Das Bindemittel 34 wird zum Fügen zumindest auf die Anbindeoberfläche 30 und die Aufnahmeoberfläche 24 aufgebracht, sodass es diese benetzt. Ebenfalls wird die Brandschutzoberfläche 32' mit dem Bindemittel 34 benetzt, was jedoch nicht primär zum Fügen der Anbindeoberfläche 30 und der Aufnahmeoberfläche 24 erforderlich ist, jedoch zur Gewährleistung der mechanischen Stabilität der faserhaltigen Schicht 48' an der Brandschutzoberfläche 32' erforderlich ist.

In einem Schritt 3' erfolgt dann eine Trocknung des Bindemittels 34, sodass das Brandschutzelement 12 eine dauerhaft und sicher zusammenhängende Struktur erhält.

Bevorzugt wird die faserhaltige Schicht 48' in Schritt 2' mit dem Bindemittel 34 vollständig imprägniert, bevor das Bindemittel 34 in Schritt 3' trocknet. Hierfür wird eine entsprechende Menge des Bindemittels 34 verwendet. Der Schritt 2' kann dabei auf unterschiedliche Weise realisiert werden. So kann beispielsweise das Bindemittel 34 auf die Aufnahmeoberfläche 24 der Trägerschicht 22 aufgebracht werden, beispielsweise durch Aufspritzen und dann kann die Anbindeoberfläche 30 der faserhaltigen Schicht 48' auf die Aufnahmeoberfläche 24 aufgebracht werden. Es ist aber auch möglich, das Bindemittel 34 auf die Anbindeoberfläche 30 aufzubringen und dann die Anbindeoberfläche 30 auf die Aufnahmeoberfläche 24 aufzubringen. Vorzugsweise wird die Brandschutzoberfläche 32 separat mit dem Bindemittel 34 versehen, nachdem die Anbindeoberfläche 30 auf die Aufnahmeoberfläche 24 aufgebracht worden ist. Prinzipiell ist es aber auch möglich, dass sich die faserhaltige Schicht 48' bei ausreichender Menge an Bindemittel 34 von der Anbindeoberfläche 30 her selbst bis zur Brandschutzoberfläche 32' durchtränkt. Als faserhaltige Schicht 48' wird bevorzugt ein Vlies umfassend Silikatfasern (bspw. Basaltfasern) verwendet, welches mit Wasserglas als Bindemittel 34 imprägniert wird.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens kann die faserhaltige Schicht 48' bereits im Schritt 1' des Verfahrens mit dem Bindemittel 34 ausreichend vorimprägniert werden, sodass die faserhaltige Schicht 48' vorgeformt werden kann und nach ausreichender Vortrocknung ein eigenstabiles Teil bildet. Das eigenstabile Teil wird dann in Schritt 1' als die faserhaltige Schicht 48' bereitgestellt und wie beschrieben in Schritt 2' mit der Anbindeoberfläche 30 auf die Aufnahmeoberfläche 24 der Trägerschicht 22 aufgebracht. Die noch benötigte Menge an Bindemittel 34 zum Fügen kann dann auch geringer ausfallen.

Auch das Brandschutzelement 12 aus Figur 3 kann in dem in Figur 4 beschriebenen Verfahren hergestellt werden, indem nach der Lage 46 keine weitere Lage von Bindemittel 34 mehr aufgetragen wird.

Das in Figur 4 gezeigte Blockschema wird diesbezüglich erneut unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 3 erläutert. Dies erfolgt wiederum rein exemplarisch und ohne Beschränkung des Verfahrens der Erfindung als solches auf das Brandschutzelement 12 und das Fahrzeug 10 aus den Figuren 1 und 3. Bereits verwendete Bezugszeichen werden daher für die Erläuterung entsprechend mit Verweis auf die Figure 1 und 3 beibehalten.

Das Verfahren zur Herstellung des Brandschutzelements 12 umfasst wiederum den ersten Schritt, in dem ein Bereitstellen der Trägerschicht 22 erfolgt, welches die Aufnahmeoberfläche 24 aufweist.

In dem zweiten Schritt erfolgt dann ein Aufbringen des (hier faserfreien) Bindemittels 34 auf die Aufnahmeoberfläche 24, das zumindest anteilig aus einem Silikat besteht. Bevorzugt wird Wasserglas als Bindemittel 34 verwendet. Weiterhin bevorzugt wird das Bindemittel 34 unmittelbar auf die Aufnahmeoberfläche 24 gespritzt. Dann erfolgt in dem dritten Schritt eine Trocknung des Bindemittels 34, so dass dieses die Brandschutzschicht 28 mit der Brandschutzoberfläche 32 bildet, welche der Aufnahmeoberfläche 24 abgewandt ist.

Optional kann ein Bindemittel 34 mit Silikatfasern 44 verwendet werden. Dann erfolgt im entsprechenden Schritt 3' eine Trocknung des Bindemittels 34, so dass dieses die faserhaltige Schicht 48' mit der Brandschutzoberfläche 32' bildet, welche der Aufnahmeoberfläche 24 abgewandt ist.

Bezüglich dieser Option ist in Figur 3 erkennbar, dass die faserhaltige Schicht 48' einen einlagigen Aufbau aufweist. Es ist optional aber möglich, die faserhaltige Schicht 48' aus mehreren Lagen des Bindemittels 34 herzustellen (analog zu den Lagen 46, 48 und 50). Hierzu können beispielsweise die Schritte 2' und 3' des Verfahrens aus Figur 4 beliebig oft wiederholt werden, wobei die jeweils zuvor aufgebrachte Lage des Bindemittels 34 eine Aufnahmeoberfläche für die nachfolgende Lage von Bindemittel 34 darstellt. Nach dem Aufbringen einer Lage von Bindemittel 34 erfolgt bevorzugt zumindest ein Antrocknen dieser Lage, bevor die nächste Lage aufgebracht wird.

Figur 6 zeigt eine Testanordnung zur Durchführung eines Pyrotests. Der Pyrotest kann bevorzugt zur Validierung der wärmedämmenden Eigenschaften eines Brandschutzelements verwendet werden, was nachfolgend exemplarisch anhand zweier der zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Brandschutzelemente 12 erläutert wird.

Für den Pyrotest wird vor der Brandschutzoberfläche 32 des Brandschutzelements 12 eine Pyrofontäne 36 im Abstand 38 von 30 mm positioniert, mit Abbrennrichtung 40 normal zur Brandschutzoberfläche 32.

Beispielsweise zur Simulation eines Batteriebrands bei einem Elektrofahrzeug 14 (vergleiche Figur 1) kann als Pyrofontäne 36 eine Pyrofontäne des Herstellers WECO® mit der Artikelnummer 4851 verwendet werden.

Die Anmelderin hat auf Basis dieses Versuchsaufbaus Pyrotests an dem erfindungsgemäß hergestellten Brandschutzelement 12 vorgenommen. Dabei kam konkret für den Pyrotest eine Trägerschicht 22 aus einem 1,2 mm starken Trägerblech mit eine Materialspezifikation EN AW-AI Mg4,5MnO,4 zum Einsatz. Auf das Trägerblech beziehungsweise die Trägerschicht 22 war eine 1 mm dicke Schicht des Bindemittels 34 aufgetragen. Als Bindemittel 34 wurde ein Binder gemäß der weiter oben beschriebenen Spezifikation verwendet. An den Binder schloss sich als faserhaltige Schicht 48' ein 1 mm dickes Papier aus Erdalkalien- Silikat-Wolle, ebenfalls gemäß der weiter oben beschriebenen Spezifikation an, gefolgt von einer weiteren 1 mm dicken Schicht des Binders als Bindemittels 34.

Ergänzend wurden Pyrotests mit einem erfindungsgemäß hergestelltes Brandschutzelement 12 ohne Silikatfasern 44 durchgeführt, wobei sonst jedoch im Wesentlichen identische Testbedingungen vorlagen. Die Brandschutzschicht 28 des Brandschutzelements 12 ohne Silikatfasern 44, hergestellt aus demselben Binder, hatte eine Gesamtdicke von 1,2 mm.

Im Rahmen der Versuche der Anmelderin wurden fünf Pyrofontänen 36 in Folge abgebrannt, mit einer Brenndauer von jeweils 20 Sekunden bei etwa 1200 °C. Das Abbrennen wurde nur durch kurze Abkühlungsintervalle zur Erneuerung der Pyrofontäne 36 unterbrochen, die 3 bis 7 Sekunden dauerten.

Figur 6 zeigt die Rückseite 26 des jeweiligen Brandschutzelements 12 (mit im Wesentlichen identischen Ergebnissen in beiden Tests, weshalb hier nur eine Illustration gegeben ist), an dem diese Pyrotests durchgeführt worden sind. Es ist erkennbar, dass auch nach Abbrennen der fünf Pyrofontänen 36 keine kritischen Beschädigungen festgestellt werden konnten. Es waren lediglich leichte Verformungen und farbliche Veränderungen 42 an der Rückseite 26 der Trägerschicht 22 erkennbar. Die Ergebnisse waren für beide oben spezifizierten Brandschutzelemente 12 im Wesentlichen identisch. Bezugszeichenliste

10 Fahrzeug

12 Brandschutzelement

14 Elektrofahrzeug

16 Batterie

18 Batteriegehäuse

20 Fahrzeugboden

22 Trägerschicht

24 Aufnahmeoberfläche

26 Rückseite

28 Brandschutzschicht

30 Anbindeoberfläche

32 Brandschutzoberfläche (des Brandschutzelements)

32' Brandschutzoberfläche (der faserhaltigen Schicht)

34 Bindemittel

36 Pyrofontäne

38 Abstand

40 Abbrennrichtung

42 Verformungen/farbliche Veränderungen

44 Silikatfaser

46 Lage

48 Lage

48' faserhaltige Schicht

50 Lage

52 Wasserschutzschicht