Brandschutzbeschichtungen (Dämmschichtbildner)

Aufgabe und Wirkprinzip

Die Tragfähigkeit von Stahl nimmt mit steigender Temperatur deutlich ab; die kritische Temperatur ist abhängig von Bauteil, Ausnutzungsgrad und Bemessung und liegt nicht pauschal bei 500 °C. Dämmschichtbildner sind reaktive, intumeszierende Beschichtungen: Bei geeigneten Systemen setzen ab einem charakteristischen Temperaturbereich chemische Reaktionen ein, die zur Schaumbildung führen; Beginn und Verlauf sind systemabhängig. Die Schicht bläht sich um ein Vielfaches auf und bildet einen porösen Kohlenstoffschaum. Dieser wirkt als Wärmedämmung und verzögert den Temperaturanstieg im Stahl — passiver, baulicher Brandschutz.

Chemischer Aufbau

• Bindemittel — bildet die Matrix.
• Säurespender (z. B. Ammoniumpolyphosphat) — liefert bei Hitze Polyphosphorsäure.
• Kohlenstoff-/Gerüstbildner (z. B. Pentaerythrit) — bildet das Kohlenstoffgerüst.
• Treibmittel/Gasbildner (z. B. Melamin) — bläht die Schicht durch Gasabspaltung auf.
• Katalysatoren und Additive; alternativ Blähgraphit als reaktiver Bestandteil.

Wirkreaktion: Wie Polyphosphorsäure den Kohlenstoffschaum erzeugt

Das Wirktrio reagiert in drei überlappenden Schritten:
1. Ammoniumpolyphosphat (APP) zersetzt sich ab ca. 250–300 °C: APP → NH₃ + Polyphosphorsäure H(PO₃)n. NH₃ entweicht als Gas (erster Beitrag zur Blähung).
2. Die Polyphosphorsäure dehydratisiert Pentaerythrit: Sie verestert die vier Hydroxylgruppen — Wasser wird abgespalten, ein verzweigtes Phosphat-Kohlenstoff-Netzwerk entsteht (Char-Vorläufer). Das ist der eigentliche Kohlenstoff-Bildner-Schritt: Polyphosphorsäure liefert die Säureaktivierung, Pentaerythrit den Kohlenstoffkörper.
3. Melamin zersetzt sich ab ca. 300 °C: NH₃ und N₂-haltige Gase blähen das entstehende Kohlenstoffgerüst auf ein Vielfaches auf (20–50-faches Volumen). Das Bindemittel hält die Schaumstruktur zusammen, bis der Char verfestigt ist.
Ergebnis: Ein poröser, isolierender Kohlenstoffschaum — ein hoch effektiver Hitzeschild, solange er mechanisch intakt bleibt. Deshalb darf die aufgeschäumte Schicht nicht freigelegt oder mechanisch beschädigt werden.

Systemaufbau und Klassen

Ein zugelassenes System besteht aus Grundierung, dem eigentlichen Dämmschichtbildner und einer optionalen Deckbeschichtung. Zugelassene Systeme werden entsprechend ihrer geprüften Feuerwiderstandsdauer klassifiziert; je nach System und Anwendung sind unterschiedliche Feuerwiderstandsklassen möglich (z. B. R30 bis R120, früher F30–F120 nach DIN 4102-2); geprüft wird nach DIN EN 13381-8, klassifiziert nach DIN EN 13501-2. Die nötige Trockenschichtdicke hängt von der geforderten Feuerwiderstandsdauer, der kritischen Stahltemperatur und dem Profilfaktor (Verhältnis Oberfläche zu Volumen) des Bauteils ab.

Verarbeitung

Dämmschichtbildner dürfen nur mit bauaufsichtlichem Verwendbarkeitsnachweis — allgemeine bauaufsichtliche Zulassung des DIBt zusammen mit einer allgemeinen Bauartgenehmigung, oder Europäische Technische Bewertung (ETA) plus Bauartgenehmigung — und von geschulten Fachkräften aufgebracht werden. Die Schichtdicke ist exakt einzuhalten und zu dokumentieren (Nass- und Trockenschichtdicke messen). Für den Hochbau gelten Zellulosebrand-Kurven; für Kohlenwasserstoffbrände (z. B. Offshore) kommen epoxidbasierte Systeme zum Einsatz.

Umwelt und Sicherheit

Wasserbasierte bzw. lösemittelarme Systeme bevorzugen. Beim Verarbeiten Stäube (Ammoniumpolyphosphat, Melamin) meiden und absaugen. Die Zulassung und die Herstellervorgaben strikt einhalten — hier hängt die Personensicherheit im Brandfall unmittelbar von der korrekten Ausführung ab.

Merksatz