Um Mängel in der Verarbeitbarkeit auszugleichen, gehen einige FEF-Hersteller Kompromisse bei der Einhaltung der technischen Werte ihrer halogenfreien Produkte ein. Langfristig sicher sind Kältedammstoffe jedoch nur, wenn sie durch einen ausreichend hohen Wasserdampfdiffusionswiderstand vor unzulässigem Feuchteeintrag geschützt sind. Mit NH/ArmaFlex Smart ist es Armacell jetzt gelungen, die widersprüchlichen technischen Anforderungen und Anwendungseigenschaften auszugleichen und zu harmonisieren.
Halogenfreie flexible Elastomerschäume wurden erstmals 1996 unter der Marke NH / ArmaFlex vom Armacell-Vorgängerunternehmen Armstrong eingeführt. Mit NH / ArmaFlex gelang es, das Brandverhalten von FEFs umfassend zu optimieren, insbesondere in Hinblick auf die Rauchentwicklung und Rauchtoxizität von Dämmstoffen.
Vorteile von halogenfreien Produkten
Als unvermeidliche Nebenprodukte von chemischen und thermischen Prozessen können toxische Substanzen entstehen. Im Verlauf eines solchen Prozesses (z. B. bei einem Brand) können toxische Gase in Verbindung mit Halogenen freigesetzt werden, z. B. bei schwelenden Kunststoffen, die ein bromhaltiges Flammschutzmittel enthalten.
Durch den Einsatz halogenfreier Produkte kann das Risiko der Entstehung toxischer Gase im Falle eines Brandes verringert werden. Halogenfreie Produkte setzen keine korrosiven Gase frei, die in Verbindung mit Löschwasser aggressive Säuren bilden können. Daher sind halogenfreie Materialien die bevorzugte Wahl, wenn technische Anlagen in Bereichen mit elektronischen Geräten (z. B. Computer- oder Serverräume, Rechenzentren, Chipindustrie etc.) oder in Bereichen mit hoher Personenkonzentration wie Flughäfen oder Kreuzfahrtschiffe gedämmt werden.
Aufgrund ihrer hohen Umweltverträglichkeit kommen halogenfreie Dämmstoffe auch vermehrt in nachhaltigen Bauprojekten zum Einsatz, die nach LEED, DGNB oder BREEAM zertifiziert werden.
Auf austenitischen nichtrostenden Stählen kann es bei gleichzeitigem Auftreten von Spannungen, Feuchtigkeit und Chlorionen zu Spannungsrisskorrosion kommen. Beim Einsatz halogenfreier Produkte auf Edelstählen kann das Risiko der Spannungsrisskorrosion minimiert werden. Dieser Vorteil kommt besonders in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie zum Tragen, wo bevorzugt Edelstahlleitungen verbaut werden.
Zielkonflikte mit anderen Eigenschaften
Neben einem optimierten Brandverhalten müssen halogenfreie Dämmstoffe eine Reihe weiterer technischer Eigenschaften und Verarbeitungskriterien erfüllen. Die grundlegenden Auswahlkriterien für Kältedämmstoffe sind:
Von FEF-Produkten wird zudem erwartet, dass sie über folgende Eigenschaften verfügen:
Daneben gibt es weitere Leistungskriterien (siehe Bild), aber der Einfachheit halber konzentriert sich der Artikel auf die zentralen Anforderungen.
Diese sechs grundlegenden Qualitätskriterien stehen in gegenseitiger Abhängigkeit voneinander und müssen bei der Entwicklung halogenfreier FEF-Produkte ausbalanciert werden. Eigenschaften wie eine geringe Wärmeleitfähigkeit und ein hoher Wasserdampfdiffusionswiderstand stehen im Widerspruch zum Erreichen einer guten Baustoffklasse, während eine hohe Flexibilität, Dimensionsstabilität und gute Verarbeitbarkeit sehr stark vom Halogengehalt des Produkts beeinflusst wird.
Die Herausforderung bei der Entwicklung besteht also darin, alle zentralen Leistungskriterien auf einem möglichst hohen Niveau zu halten, ohne ein Kriterium gegenüber einem anderen zu opfern. Ziel ist es, ein hohes Maß an guten technischen und Verarbeitungseigenschaften aufrechtzuerhalten und gleichzeitig den halogenfreien Charakter des Produkts zu bewahren.
Bild: Armacell
Riskante Kompromisse beim Wasserdampfdiffusionswiderstand
Um den anwendungsbezogenen Anforderungen wie Flexibilität, Schneidfähigkeit, Verklebbarkeit etc. gerecht zu werden, gehen einige FEF-Hersteller offensichtlich Kompromisse bei der Einhaltung der technischen Werte ihrer halogenfreien Produkte ein. Die Tabelle zeigt beispielhaft den Vergleich veröffentlichter und tatsächlicher µ-Werte unterschiedlicher halogenfreier FEF-Produkte von verschiedenen FEF-Herstellern.
Ein geringer Wasserdampfdiffusionswiderstand erhöht das Risiko einer Durchfeuchtung des Dämmstoffs. Bereits ein Feuchtigkeitseintritt von nur 4 Prozent (bezogen auf das Volumen) reichen aus, um die Wirksamkeit der Dämmung um bis zu 70 Prozent zu verringern. Bei Dämmstoffen mit einem Wasserdampfdiffusionswiderstand von 400 sinkt die Oberflächentemperatur schon nach einer Betriebszeit von nur drei Jahren unter die Taupunkttemperatur. Tauwasser fällt auf der Oberfläche aus und das Dämmsystem versagt. Bei Dämmstoffen mit einem µ-Wert von 120 fällt das System bereits im ersten Betriebsjahr aus. Die Kalkulationen wurde mit folgenden Parametern durchgeführt: φ = 70 %, θa = 20 °C, θi = 6 °C, 19 mm Dämmschichtdicke, Rohrdimension DN 80.
Bild: Armacell
Zuverlässigkeit und Konformität entscheidend
Langfristig sicher und energieeffizient sind Kältedämmstoffe nur, wenn sie durch einen ausreichend hohen Wasserdampfdiffusionswiderstand vor unzulässigem Feuchteeintrag geschützt sind. Weicht der Wasserdampfdiffusionswiderstand wie in den untersuchten Beispielen erheblich von den publizierten Werten ab, besteht ein hohes Risiko, dass sich Feuchtigkeit in der Dämmung ansammelt und die versprochene Wärmedämmleistung nicht eingehalten wird.
Das führt zu deutlich höheren Energieverlusten und letztlich auch zu finanziellen Einbußen, da mehr Energie benötigt wird, um die Kälteanlage zu betreiben. Neben den Energieverlusten steigt auch das Risiko von tropfenden Leitungen, durchfeuchteten Decken, Schimmelbildung und der Korrosion unter der Dämmung (CUI). Auch die damit verbundenen haftungsrechtlichen Fragen der Beteiligten in der Wertschöpfungskette dürfen nicht vernachlässigt werden.
Um die Vorteile halogenfreier FEF-Produkte erfolgreich nutzen zu können, müssen sowohl die zentralen Leistungskriterien auf einem hohen Niveau als auch eine akzeptable Verarbeitbarkeit gewährleistet werden. Nur eine Feinabstimmung von zuverlässigen technischen Eigenschaften (Wärmeleitfähigkeit, Baustoffklasse und Wasserdampfdiffusionswiderstand) auf der einen und akzeptablen Anwendungseigenschaften (wie Flexibilität, Verklebbarkeit, Formstabilität etc.) auf der anderen Seite, führt zur Akzeptanz der Produkte und einer langfristig sicheren Performance der Dämmstoffe in Bauprojekten.
Zuverlässigkeit und Konformität sind entscheidend dafür, dass sich alle Beteiligten der Wertschöpfungskette auf die vom Hersteller veröffentlichten Werte verlassen können. Der Hersteller muss in der Lage sein, nachzuweisen, dass die Leistung in Bezug auf die Verarbeitbarkeit und die Einhaltung der technischen Werte tatsächlich dem entspricht, was er zusichert und veröffentlicht.
Neue Trends in der Entwicklung und Alternativen zu halogenfreien FEFs
Halogenfreie flexible Elastomerschäume mit einem ausreichend hohen Wasserdampfdiffusionswiderstand sind im Vergleich zu Standard Elastomerdämmstoffen weniger fest, da ihnen der stabilisierende Effekt der halogenhaltigen Inhaltsstoffe fehlt. Ihre Oberfläche kann bei mechanischer Belastung leicht beschädigt werden und unter UV-Strahlung (selbst unter künstlichen Lichtquellen) neigen sie schneller als Standard-FEFs zur Versprödung. Werden sie unter Zug oder auf Spannung verarbeitet, besteht die Gefahr der Bildung von Mikrorissen im Dämmstoff.
Armacell ist einen neuen Weg in der Entwicklung gegangen und hat einen halogenfreien Elastomerschaum im Programm, der auf einer neuen Rezeptur basiert. Mit NH / ArmaFlex Smart ist es gelungen, die teilweise widersprüchlichen technischen Anforderungen und Anwendungseigenschaften auszugleichen und zu harmonisieren. Basierend auf einer speziellen Schaumtechnik kombiniert das neue Material die bewährten Brandeigenschaften und die hohe Umweltverträglichkeit mit einer deutlich verbesserten Flexibilität und einer hohen UV- und Alterungsbeständigkeit.
NH / ArmaFlex Smart ist halogenfrei und enthält kein PVC. Es wird ohne Zusatz bromhaltiger Flammschutzmittel hergestellt und ist frei von Chlorparaffinen. Kurz- und mittelkettige Chlorparaffine gelten als gesundheits- und umweltgefährdend und ihre Produktion wurde in Europa eingestellt. Der Dämmstoff enthält weder kurz-, mittel-, noch langkettige Chlorparaffine. Damit erfüllt er die höchste Qualitätsstufe der Deutschen Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen (DGNB) für flammhemmend ausgerüstete Bauprodukte.
Eine Alternative zu halogenfreien FEFs sind Elastomerschäume, die zwar nicht komplett halogenfrei sind, im Brandfall jedoch nur eine sehr geringe Rauchgasdichte aufweisen. Durch die Entwicklung intrinsisch flammwidriger Polymere und den Einsatz ablativer Schutzadditive kann bei der Herstellung von ArmaFlex Ultima auf die Zugabe von bromierten Flammschutzmitteln verzichtet werden. Damit verbindet der Elastomerschaum eine hohe Flammwidrigkeit mit einer geringen Rauchentwicklung.
Das auf der ArmaPrene-Technik basierende Material erzielt als erster flexibler Elastomerdämmstoff die zuvor unerreichte Brandschutzklasse BL-s1,d0 und weist im Vergleich zu einem Standard-Elastomerprodukt eine bis zu 10mal geringere Rauchentwicklung auf. Wegen seiner geringen Rauchdichte verbessert das schwerentflammbare Material die Sicht und Atmung und verlängert die verfügbare Zeit für eine sicherere Evakuierung im Brandfall.
Bild: Armacell
Bild: Armacell
Bild: Armacell
Bild: Armacell
Halogenfreie Kältedämmstoffe
Bild: Armacell
Solche Produkte werden gemäß des europäischen Produktstandards für FEFs (EN 14304-2013, Kapitel 4.3.6.) wie folgt definiert: „Da Spuren von Halogenen in halogenfreiem flexiblem Elastomerschaum auf Grund der unvermeidbaren Verunreinigung der Bestandteile vorkommen können, sollte die Bezeichnung eines Materials als ‚halogenfrei‘ nach DIN VDE 0472-815 (Prüfung an Kabeln und isolierten Leitungen; Halogenfreiheit) bestimmt werden. Nach DIN VDE 0472-815 gilt ein Kunststoff als halogenfrei, wenn die Summe der Masseanteile der Halogene Chlor, Brom und Jod < 0,2 Prozent ist und der Massenanteil an Fluor < 0,1 Prozent beträgt.“ Andere Definitionen der Halogenfreiheit werden nicht zur Klassifizierung von FEF-Produkten verwendet.
Bild: Armacell/Störkmann
